JP5522621B2 - バッテリー充電装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に接続された発電機の出力を整流し、当該整流した出力を当該内燃機関の駆動、当該内燃機関以外の装置の駆動および電池の充電に使用するバッテリー充電装置に関し、特に、内燃機関の始動時に当該始動の成功を、タイマーとタイマーリセット回路とにより判断することができるバッテリー充電装置に関する。

従来、キック始動を可能とする自動二輪車の電力系統が種々知られている（特許文献１等参照）。図４はこの種の電力系統（符号９００で示す）の説明図である。電力系統９００では、エンジン（内燃機関）９１に接続された発電機９２の出力を整流装置９３により整流する。整流装置９３の出力電力は、バッテリー９４の充電、図示しないイグニッション回路の駆動、ランプ９５の点灯に使用される。

図４では、図示はしないが、エンジン９１には、キックペダル装置が設けられており、キック始動できるように構成されている。
小型の自動二輪車では、バッテリー９４として小容量のものが使用されることが多い。たとえば、メンテナンス不足等に起因して、バッテリー９４の容量が低下（充電電圧が低下）することがあるし、自動二輪車の中には、大容量コンデンサで、バッテリー９４に代替するものもある。

エンジン９１をキック始動する場合には、発電機９２は、回転速度を大きくできないので低い電圧しか発生できない。したがって、自動二輪車に搭載された電気負荷（電気で動作する機器）のすべてに電力を供給できない。

このため、整流装置９３の出力端子間にタイマー（ＣＲ時定数回路）９６を接続し、エンジン９１の始動直後から一定時間経過するまでは、ランプ９５など電気負荷への電力供給を停止する。そして、上記の一定時間が経過した後、すなわちタイマー９６を構成するコンデンサＣ₁が一定電圧以上となったときに、スイッチ９８（図４ではＦＥＴ₁）をＯＮし、ランプ９５などの比較的大きな電力を要する電気負荷等に電力を供給するようにしている。

図４では、タイマー９６の電圧（キャパシタＣ₁の充電電圧）が所定値を超えたときに、スイッチ駆動回路９７（ツェナーダイオードＺＤ）がランプ点灯スイッチ９８を駆動し、ランプ９５が点灯される。

特開２００７−１８１２８１

ところが、エンジン９１の始動に失敗した場合には、操作者は、再度エンジン９１の始動を試みることになる。タイマー（キャパシタＣ₁と抵抗ｒ₁とからなる）９６は、一定の時定数でキャパシタＣ₁の充電電荷を放電するので、ある時間が経過した後に再度の始動が試みられる場合には、キャパシタＣ₁の充電電圧が高くなることはない。

しかし、実際には、エンジン９１の始動に失敗した場合に、操作者は間を置かずに（キャパシタＣ₁の充電電荷が十分に放電しないうちに）、エンジン９１の始動を試みることも多い。このような場合には、キャパシタＣ₁が本来の充電電圧以上の電圧に充電されることになる。図５では、このときのキャパシタＣ₁の充電電圧をＶ_C1で示す。

このため、エンジン９１の始動がなされていないにもかかわらず、ランプ点灯スイッチ９８が動作しランプ９５が点灯してしまうことがある。図５にキャパシタＣ₁の電圧が所定のしきい値Ｖ_ZDに達し、スイッチ９８（ＦＥＴ₁）がＯＮ状態となった様子を示す。

この結果、再度、キック始動したとしても、発電機９２の出力はランプ９５の点灯のために使用されることになるので、なおのこと始動が成功しにくいという問題がある。

本発明の目的は、内燃機関の始動時に当該始動の成功を、タイマーとタイマーリセット回路とにより判断できるバッテリー充電装置を提供することである。

本発明の具体的な目的は、自動二輪車において内燃機関の始動がされていないのにヘッドライトを点灯してしまうといった不都合を解消できるバッテリー充電装置を提供することである。

本発明は（１）から（３）を要旨とする。
（１）内燃機関（自動二輪車等のエンジン）に接続された発電機の出力を整流し、当該整流した出力を当該内燃機関の駆動、当該内燃機関以外の装置の駆動および電池の充電に使用するバッテリー充電装置において、
前記発電機およびタイマーと、
前記発電機の出力電圧を検出する発電機電圧検出回路と、
前記交流発電機電圧検出回路の出力電圧が所定電圧以下のときに、前記タイマーをリセットするタイマーリセット回路と、
を備えたことを特徴とするバッテリー充電装置。
本発明では、前記タイマーは所定パルスを計数するカウンタにより構成することもできるし、次に述べるようにＣＲ時定数回路から構成することができる。
本発明では、前記内燃機関の始動時に当該始動の失敗や成功を、前記タイマーリセット回路により判断する。

（２）前記タイマーがＣＲ時定数回路であることを特徴とする（１）に記載のバッテリー充電装置。
ここでは、内燃機関の始動の失敗や成功を、当該内燃機関の出力電圧と、ＣＲ時定数回路の充電電圧とから予測する。

（３）前記ＣＲ時定数回路を構成するキャパシタと抵抗のうち、キャパシタはグランド側に配置され、前記キャパシタの両端子間に、前タイマーリセット回路を構成する短絡スイッチが設けられていることを特徴とする（２）に記載のバッテリー充電装置。

本発明によれば、自動二輪車等の内燃機関（エンジン）の始動時に当該始動の成功を、タイマーと、タイマーリセット回路とにより判断することができる。
たとえば、自動二輪車において内燃機関の始動がされていないのにヘッドライトが点灯してしまうといった不都合を解消できる。
また、内燃機関（エンジン）が停止した時はリセットが動作し、直ちにスイッチをオフすることができる。

本発明のバッテリー充電装置の一実施形態を説明するための、自動二輪車の電力系統を示す回路図である。 図１のバッテリー充電装置をより具体的に示す、自動二輪車の電力系統を示す回路図である。 図２のバッテリー充電装置の動作を示す波形図である。 従来のバッテリー充電装置を説明するための自動二輪車の電力系統を示す回路図である。 図４のバッテリー充電装置の動作を示す波形図である。

図１により本発明のバッテリー充電装置の一実施形態を説明する。
図１は、自動二輪車の電力系統（符号１００）を示す説明図である。電力系統１００において、電源は、エンジン（内燃機関）１１と、エンジン１１に接続された交流発電機１２と、交流発電機１２の出力を整流する整流回路１３１，１３２と、整流回路１３１の出力端子に接続されたバッテリー１４とを備えている。整流回路１３１はショート式の三相ブリッジからなり、整流回路１３２は三相全波整流回路からなる。また、電力系統１００では、負荷は、整流回路１３１の出力端子に接続されたイグニッション回路２２およびランプ２１とからなる。なお、図１には示していないが、エンジン１１には、キックペダル装置が設けられており、キック始動できるように構成されている。

電力系統１００においては、タイマー３１と、発電機電圧検出回路３２と、タイマーリセット回路３３と、ランプ点灯スイッチ３４と、スイッチ駆動回路３５とを備えている。タイマー３１を構成するキャパシタは、交流発電機１２およびバッテリー１４により充電される。図１では、この充電電圧をＶ_C1で示してある。
図１には示していないが、エンジン１１の始動時においてタイマー３１をアクティブ（動作状態）とするスイッチが適宜設けられる。

発電機電圧検出回路３２は、交流発電機１２の出力電圧（整流回路１３２の出力電圧Ｖ_{G_OUT}）を、検出値Ｖ_{G_DTCT}として検出する。
タイマーリセット回路３３は、発電機電圧検出回路３２の検出値Ｖ_{G_DTCT}が所定電圧以下のときに、タイマー３１の動作をリセットする。図１では、タイマー３１，発電機電圧検出回路３２，タイマーリセット回路３３，ランプ点灯スイッチ３４およびスイッチ駆動回路３５の動作を機能表現してあり、タイマーリセット回路３３は、検出値Ｖ_{G_DTCT}が低いときはタイマー３１にリセット信号ＲＳＴを送出する構成としてある。ただし、タイマーリセット回路３３は、タイマー３１にリセット信号ＲＳＴを送出する構成には限定されない。たとえば、後述するように（図２参照）、タイマーリセット回路３３をトランジスタにより構成した場合には、当該トランジスタをＯＮすることで、タイマー３１を構成するキャパシタ（図２ではＣ₁）の電荷を放電させ、これによりタイマー３１をリセットすることもできる。

エンジン１１の始動が成功したときは、タイマーリセット回路３３は動作しないので、スイッチ駆動回路３５が駆動され（駆動信号をＳ_LMPで示す）、ランプ点灯スイッチ３４がＯＮとなる。

以上述べたように、本発明では、エンジン１１の始動時に当該始動の失敗および成功を、タイマー３１と、タイマーリセット回路３３とにより判断することができる。

図２は、図１のバッテリー充電装置の実施形態を具体的に示す回路図である。
図２において、タイマー３１はＣＲ時定数回路であり、キャパシタＣ₁と抵抗ｒ₁の直列接続からなり、キャパシタＣ₁の抵抗₁が接続されていない側の端子が接地されている。なお、本実施形態では、タイマーとしてＣＲ時定数回路を用いているが、例えば、カウンタをタイマーに用いることも可能である。

発電機電圧検出回路３２はキャパシタＣ₂と直列接続抵抗ｒ₂₁・ｒ₂₂との並列接続回路からなる。キャパシタＣ₂の一方の端子は、三相半波整流回路（整流回路１３２）の出力端子（出力電圧Ｖ_{G_OUT}）に抵抗ｒ₅を介して接続され、キャパシタＣ₂の他方の端子は接地されている。

また、タイマーリセット回路３３（ＣＲ充電リセット回路）は、コレクタ接地されたトランジスタＱ₃とエミッタと抵抗ｒ₃とからなる。トランジスタＱ₃のベースには発電機電圧検出回路３２の直列接続抵抗ｒ₂₁・ｒ₂₂の接続点が接続されている。また、トランジスタＱ₃のエミッタは抵抗ｒ₃を介してタイマー３１のキャパシタＣ₁と抵抗ｒ₁との接続点に接続されている。

ランプ点灯スイッチ３４はＦＥＴ₁からなり、スイッチ駆動回路３５はツェナーダイオードＺＤからなる。ツェナーダイオードＺＤのカソードはタイマー３１のキャパシタＣ₁と抵抗ｒ₁の接続点に接続され、アノードはＦＥＴ₁のゲートに接続されている。

なお、図１では、整流回路１３１の正端子（グラントとは異なる側の出力端子）とタイマー３１との間にトランジスタＱ₁が接続されている。すなわち、このトランジスタＱ₁のエミッタは整流回路１３１の正端子に接続され、ベースは抵抗ｒ₂₄を介して当該正端子に接続され、コレクタはタイマー３１の抵抗ｒ₁側の端子に接続されている。

また、整流回路１３１の正端子とグランドＧＮＤとの間には、トランジスタＱ₂が接続されている。
すなわち、トランジスタＱ₂のコレクタは、抵抗ｒ₂₃および抵抗ｒ₂₄を介して整流回路１３１の正端子に接続され、ベースは抵抗ｒ₅の整流回路１３２に接続されていない側の端子（すなわち、抵抗ｒ₅の発電機電圧検出回路３２に接続されている側の端子）に接続されている。

本実施形態では、エンジン１１の始動が失敗すると（図３の「失敗」の領域参照）、整流回路１３２の出力電圧Ｖ_{G_DCT}が低下する。そして、Ｖ_{G_DCT}が所定値以下（トランジスタＱ₃のベース電圧が所定しきい値以下）となりトランジスタＱ₃はＯＮする（図３のＱ₃のＯＮ・ＯＦＦ図参照）。トランジスタＱ₃がＯＮすると、タイマー３１のキャパシタＣ₁の電荷が抵抗ｒ₃を介して放電される（図３のＶ_C1の放電期間ＴＤ参照）。

本発明では、エンジン１１の始動が何らかの理由により失敗したとしても、タイマー３１がリセットされるので、図５に示したようなランプ１８が点灯するといった不都合は生じない。

また、エンジン１１の始動が成功したときは（図３の「成功」の領域参照）、タイマーリセット回路３３がＯＮすることはなく、タイマー３１のキャパシタＣ₁が所定電圧まで充電されると、スイッチ駆動回路３５（ツェナーダイオードＺＤ）がランプ点灯スイッチ３４（ＦＥＴ₁）をＯＮし、ランプ１８が点灯する。

図２では、トランジスタＱ₁，Ｑ₂，Ｑ₃としてバイポーラトランジスタを使用して説明したが、トランジスタＱ₁，Ｑ₂，Ｑ₃の少なくとも１つをＦＥＴとすることもできる。また、図２では、ランプ点灯スイッチ３４としてＦＥＴを使用したがバイポーラトランジスタを使用することもできる。

上記実施形態では、イグニッション回路２２と、タイマー３１，発電機電圧検出回路３２，タイマーリセット回路３３，ランプ点灯スイッチ３４，スイッチ駆動回路３５とを別々に示してあるが、これらの全部または一部を同一のチップや回路基板に形成することもできる。

１１ エンジン
１２ 交流発電機
１４ バッテリー
２１ ランプ
２２ イグニッション回路
３１ タイマー
３２ 発電機電圧検出回路
３３ タイマーリセット回路
３４ ランプ点灯スイッチ
３５ スイッチ駆動回路
１００ 電力系統
１３１，１３２ 整流回路

Claims (3)

1. 内燃機関に接続された発電機の出力を整流し、当該整流した出力を当該内燃機関の駆動、当該内燃機関以外の装置の駆動および電池の充電に使用するバッテリー充電装置において、
   前記発電機と、
   前記発電機が電力供給する電気負荷と、
   前記内燃機関の始動直後から一定時間経過するまで前記電気負荷への電力供給を停止するタイマーと、
   前記発電機の出力電圧を検出する発電機電圧検出回路と、
   前記発電機電圧検出回路の出力電圧が所定電圧以下のときに、前記タイマーをリセットするタイマーリセット回路と、
   を備えるバッテリー充電装置。
2. 前記タイマーがＣＲ時定数回路であることを特徴とする請求項１に記載のバッテリー充電装置。
3. 前記ＣＲ時定数回路を構成するキャパシタと抵抗のうち、キャパシタはグランド側に配置され、前記キャパシタの両端子間に、前タイマーリセット回路を構成する短絡スイッチが設けられていることを特徴とする請求項２に記載のバッテリー充電装置。

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