JPS63202255A

JPS63202255A - エンジンの始動兼充電装置

Info

Publication number: JPS63202255A
Application number: JP62032025A
Authority: JP
Inventors: Kazutoshi Kaneyuki; 和敏金行
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-02-13
Filing date: 1987-02-13
Publication date: 1988-08-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は始動電動機と充電発？ＩＩＪａを一体化した
エンジンの始動兼充電装置に関する。

〔従来技術〕

第２図は例えば特公昭（ｉｔ−５４９４９号公報に示さ
れた従来のエンジンの始動兼充電装置の断面図である０
図中、ｌは始動兼充電装置本体で、回転界磁極２ａ、２
ｂ、界＆ｉｌコイル３、電機子鉄心４、電機子コイル５
、クランク角検出２＝６を主要素として構成されている
０回転界磁極２ａ、２ｂは強磁性体で一対のくし形界磁
極となっており、それらの磁極部が円周方向に交互に位
置するよう非磁性体のリング７を介して一体に結合され
ている。また界磁極２ａはフライホイールおよび後述す
るクラッチのｌｊ体を兼ねており、機関のクランク軸８
に嵌合し、ボルト９によりクランク軸８の軸端に固定さ
れている。１０は界磁極２ａの側部に形成され、クラン
ク角度検出器６と組合わされてクランク角度の検出に用
いられる切欠き・で、界磁極２ａが有する磁極数と同数
だけ円周上等間隔に設けられており、またその円周方向
の幅は、３６０°を切欠き数で割った値の半分程度の角
度となっている。界磁コイル３は界磁極”ｌａ、２ｂを
励磁するためのもので、界磁鉄心１１に取付けられてい
る。界磁鉄心１１は図示しないボルトによりブラケット
１２に取付は固定されており、界磁極２ａ、２ｂとは径
方向に若干の空隙ａ、ｂを介して対向している。ｌａ機
子鉄心４はけい素鋼板を積層して形成され、その内周部
には電機子コイル５を収納する溝が多数設けられており
、電機子コイル５は通常の無整流子電動機と同様に三相
の分布巻となっている。電機子鉄心４はブラケット１２
に対して位置合わせされて固定され、またブラケット１
２は機関本体１３に対して電機子鉄心４を固定するハウ
ジング１４と共にボルト１５により固定されている。ク
ランク角度検出器６は後述する電機子電流切換回路３５
を作動させる信号源となるもので、発振式近接スイッチ
が用いられている。この近接スイッチは界磁極２ａの切
欠き１０が設けられた円周線上にその検出端が対向する
ようブラゲッｌ−１２に取付けられており、界磁極２ａ
の切欠き部と非切欠き部におけるインダクタンス変化に
より発振条件が変化し、クランク角度（界磁極位置）に
対応する“ｌ”または“０゜の２値上号を出力する。電
機子コイル５を三相とした場合、クランク角度検出器６
は三個設置される。

また１６はクランク軸８と変速ａ駆動軸１７との間の動
力の伝達を断続するクラッチで、クラッチディスク１８
、プレッシャプレート１９、ダイヤフラムスプリング（
皿ばね）２０、ワイヤリング２１，２２、クラッチカバ
ー２３からなるダイヤフラノ、スプリング・クラッチが
用いられており、クラッチカバー２３はボルト２４によ
り界磁極２ａに取付けられている。このようなりラッチ
１６は周知のようにクラッチペダル（図示せず）が踏み
込まれていないときには、ダイヤフラムスプリング２０
の張力かでこ作用によりプレッシャプレート１９を介し
てクラッチディスク１８に加わり、変速機駆動軸１７上
に取付けられたクラッチディスク１８を界磁極２ａの側
面に押圧してクラッチを接続状ｆＬｉにする。クラッチ
ペダルを踏み込むと図示しないスリーブが軸方向に摺動
してダイヤフラノ、スプリング２０の中央部を矢印Ｃ方
向に押圧し、このためダイヤフラムスプリング２０はワ
イヤリング２１．２２を支点として反転し、クラッチデ
ィスクＩ８への加圧力が解除されてクラッチは切断状態
となり、クランク軸８と変速機駆動軸１７との間の動力
伝達が断たれる。

第３図は始動兼充７ｆｔ装置の全体の回路構成を示す図
である９図中、２５はバッテリ、２６はキースイッチで
、ｄがイブニラシラン側接点、ｅがスタート側接点であ
る。２７は界磁コイル３に流れる電流を制御する電圧ｍ
整器で、これは、発電状態においてバッテリ２５の端子
電圧を検出してその電圧値を所定の値に保つよう界磁電
流を制御するものであり、以下の構成からなっている。

すなわち、２８．２９は分割抵抗で、バッテリ２５に接
続され、これら１１（抗２８．２９の接続点はツェナダ
イオード３０を介してトランジスタ３１のベースに接続
されている。このトランジスタ３１は、界６１１電流を
オンオフするためのパワトランジスタ３２をオンオフす
るためのもので、トランジスタ３１の二Ｉレクタがトラ
ンジスタ３２のベースに接続されていると共にベース抵
抗３３を介してキースイッチ２６のイブニラシラン側接
点ｄに接続され°ζおり、またエミッタは接地されてい
る。トランジスタ３２のコレクタは界磁コイル３の一端
に接続され、エミッタは接地されている。界磁コイル３
の他端はバッテリ２５に接続されており、また３４はト
ランジスタ３２の開閉時のサージを吸収するフライホイ
ールダイオードである。

電機子電流切換回路３５は、その人力側に電流切換ルＩ
　？ＩＭ　Ｉｉ７回路３Ｇが設けられ、この電流切換制
御回路３Ｇを介してキースイッチ２６のスタート側接点
ｅに接続されている。電流切換制御回路３６は電機子コ
イル５各相用のクランク角度検出器６の信号に基づき開
閉素子である電流切換用トランジスタ３７〜４２をオン
オフ動作させるための信号を発生ずる。電流切換用トラ
ンジスタ３７〜４２は、３７と３８．３９と４０．４１
と４２が一対となっており、トランジスタ３７，３９．
４１のコレクタはバッテリ２５の正側端子に接続され、
エミッタはトランジスタ３８，４０．４２のコレクタに
接続されており、これらトランジスタ３８゜４０．４２
のエミッタは接地されている。また各トランジスタ３７
〜４２のベースは電流切換制御回路３６に接続され、各
対のトランジスタ３７と３８．３９と４０．４１と４２
の接続点はそれぞれ電機子コイル５の各相に接続されて
いる。４３〜４８は機関始動後の発電機としての作動時
、電機子コイル５からの出力電流を直流に変（負するた
めの三相全波整流回路を構成するダイオードである。

次に上記構成の始動兼充電装置の動作について説明する
。今、エンジンが停止している状態でキースイッチ２６
をスタート位置にすると、電圧調整器２７を介して界＆
ｌコイル３に、また電機子電流切換回路３５を介して電
機子コイル５に電流が流れ、これによって界磁極２ａ、
２ｂにトルクが発生し、直結したクランク軸８を回転さ
せる。界磁極２ａ、２ｂが回り始めると、クランク角度
検出器６が界磁極位置を検出し、電機子コイル５が作る
回転磁界の速度が界磁極の回転速度と同一になるように
電機子コイル５への電流を電機子電流切換回路３５が切
換えるので、界磁極２ａ、２ｂはトルクを得てさらに加
速する。このような正り１１還作川によって起動トルク
を得、エンジンを始動させる。ここで７を機巧電流切換
回路３５は、例えばある期間にはトランジスタ３７．４
０．４２がオン、トランジスタ３８．３９．４１がオフ
となり、またある期間にはトランジスタ３８．４０゜４
１がオン、トランジスタ３７．３９．４２がオフとなる
といったようにクランク角度検出２３Ｇの出力信号に応
じて電機子コイル５に流れる電流の方向を切換え、？ｉ
！機子機巧コイル５る磁界が回転界磁極２ａ、２ｂによ
る磁界に対して常に一定の位相差（↑）をもつ回転磁界
になるようにしている。エンジンが始動すれば界磁極の
回転速度はさらに上昇し、従って電機子コイル５に発生
する逆起電力が大きくなり、不必要な始動電流は流れな
い、またエンジン始動後、キースイッチ２６をイグニッ
ション位置にすると、始動兼充電装置本体１は交流同期
発電機として作動し、発電を行う。

その発生電力はダイオード４３〜４８により直流に１１
ｆｉされてバッテリ２５および車両内の電装品へ供給さ
れる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のエンジンの始動兼充電装置は上記のように構成さ
れており、電機子電流切換回路３５の開閉素子はエンジ
ン始動時大きな電流（例えば１５０〜２００Ａ）を断続
する。しかしながら、バッテリ電圧は比較的低い（１２
Ｖまたは２４■）ため、開閉素子の電圧降下は、必要電
流の確保、開閉素子の熱設計上および装置の効率上の観
点から低く抑えなければならないが、上記電機子電流切
換回路３５のように単一のバイポーラ形トランジスタ３
７〜４２ではこのような特性を１）るのは非常に困難で
ある。そこで、バイポーラ形トランジスタの並列接続あ
るいはダーリントン接続が考えられるが、この場合でも
並列接続ではそのベース電流が著しく大き（なって制ｍ
系の？Ｓ流容沿を大きくしなければならずコスト高とな
り、またダーリントン接続では電圧降下が大きく、上記
のように低いバッテリ電圧では必要な電機子電流が確保
できない問題があった。また、従来装置では開閉素子の
耐電圧が、発電機としての機能時の負荷遮断時のサージ
やエンジン点火系サージ電圧に耐えられるよう高（（例
えば２００ｖ以上）設定する必要があり、従って低い電
圧降下とするためにはトランジスタのチップサイズが大
きくなってコスト高を招く問題があった。

この発明は上記従来の問題点を解決するためになされた
もので、安価で小形化が図れかつ効率の高いエンジンの
始動兼充電装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るエンジンの始動兼充電装置は、電機子電
流切換回路の開閉素子をＭＯＳ−Ｆｌ！Ｔとし、かつ電
機子コイルの発電電力を整流するダイオードを、バッテ
リ電圧の１．５〜３倍の降伏電圧を有するツェナダイオ
ードで構成したものである。

〔作　用〕

この発明においては、開閉素子をＭＯＳ−ＦＢＴで構成
したので、大きな開閉電流が可能であると共に、電圧降
下が低（かつその制御系の電流も少なく、またチップサ
イズも小形となる。また整流ダイオードがツェナダイオ
ードであるため、整流作用を行うと共に開閉素子に加わ
るサージの吸収作用すなわち開閉素子の耐電圧補償を行
い、従ってＭＯＳ−Ｆ　１４　Ｔが低耐圧なもので済む
。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例によるエンジンの始動兼充
電装置の回路構成図である。この第１図において、３〜
３４は第３図と同様であるため、対応する部分に同一符
号を付してその説明を省略する。また、界磁コイル３お
よび電機子コイル５等の構造的な位置関係も第２図と同
様であるためこれらの図示は省略する。４９は電機子電
流切換回路で、キースイッチ２６のスタート側接点ｅに
は′４流切換制御回路５０が接続されている。また、５
１〜５６は開閉素子としてのＮチャンネルエンハンスメ
ント形パワー０Ｓ−Ｆ［！Ｔであり、これらはそれぞれ
従来装置のトランジスタ３７〜４２に相当するものであ
る。更に、５７〜６２は従来ｖｔ置のダイオード４３〜
４８に相当し、電機子コイル５の出力電流を直流に変換
するパワツェナダイオードで、その降伏電圧がバッテリ
電圧の略２倍となっている。

次に動作について説明する。先ずエンジン始動時では、
クランク角度検出器６の検出信号に基づき電流切換制御
回路５０がＭＯＳ−Ｆｌ！Ｔ　５１〜５６の各々を所定
の期間で開閉させ、電機子コイル５が作る［■８１転磁
界の速度が界磁極の回転速度と同一になるようバッテリ
２５からの電機子コイル５への電流を切換えて界磁極２
ａ、２ｂへ回転トルクを与え、エンジンを始動させる。

エンジン始動後はキースイッチ２Ｇをイグニッション位
置にするとＭＯＳ−ＦＢＴ　５１〜５６はずべてオフ状
態となって、始動兼充電装置本体ｌは発電機として作動
し、電機子コイル５からの発生電力はツェナダイオード
５７〜６２によって直流に変換されてバッテリ２５の充
電を行う。

また負荷遮断時のサージやエンジン点火系サージが電機
子電流切換回路４９に加わった場合、そのサージはツェ
ナダイオード５７〜６２を通して流れる。従ってＭＯＳ
−Ｆ［！Ｔ　５１〜５６は、ツェナダイオード５７〜６
２で耐圧補償が行われるため高耐圧である必要がな（、
低い電圧降下でかつチップサイズの小さいＭＯＳ−Ｆｉ
ｌ↑を用いることができる。

ずなわち、ＭＯＳ−ＦＥＴは高耐圧になるほど電圧降下
が大きく、またチップサイズも大きくなるため、低耐圧
であればチップサイズが小さくかつ電圧降下を低くする
ことができる。更にＭＯＳ−ＦＥＴはバイポーラ形の電
流駆動に対して電圧駆動であるため、制御系の電流が小
さく、従って電流切換制御回路５０の容量も小さくて済
む。

なお、上記実施例ではツェナダイオード５７〜６２にバ
ッテリ電圧の２倍程度の降伏電圧のものを用いたが、こ
の降伏電圧のＪ・ｎ囲は、電圧のす７プル分およびＭＯ
Ｓ−Ｆ［！Ｔ　５１〜５６の耐電圧からバッテリ電圧の
１．５〜３倍程度が適当である。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、電機子コイルへの電流
を切換える開閉素子にＭＯＳ−１１ＥＴを用い、かつこ
のＭＯＳ−ＮＥＴの耐電圧補償を整流兼用のツェナダイ
オードで行うようにしたので、高い耐圧を有し、かつ低
い電圧降下、小さいチップサイズおよび電流客足の小さ
い制御系を有する電機子電流切換回路が得られ、従って
効率が高（安価で小形のエンジンの始動兼充電装置が得
られる。

また、電源をバッテリとして共存する他の電子機器に対
してツェナダイオードが共通のサージサプレッサとａ能
するため、これら他の電子機器が個々に従来有していた
サージサプレッサが不要となり、構造の簡素化およびコ
ストの低減化を図ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるエンジンの始動兼充
電装置の回路構成図、第２図はこの発明および従来のエ
ンジンの始動兼充電装置の断面図、第３図は従来のエン
ジンの始動兼充電装置の回路構成図である。１・・・始動兼充電装置本体、２ａ、２ｂ・・・回転界
磁極、３・・・界磁コイル、４・・・電機子鉄心、５・
・・電機子コイル、６・・・クランク角度検出器、８・
・・クランク軸、１０・・・クランク角度検出用切欠き
、ｌｌ・・・界磁鉄心、１３・・・機関本体、２５・・
・バッテリ、４９・・・電機子電流切換回路、５１〜５
６・・・ＭＯＳ−ＦＩＩ？。５７〜６２・・・ツェナダイオード。なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。代理人　　　大　　岩　　増　　雄ｊｌＲ図１３−一・・手狭闇不１ム手続補正書（自発）昭和　　年　　月　　日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）機関のクランク軸に取付けられた回転界磁極と、
この回転界磁極を励磁する界磁コイルと、機関本体に固
定された電機子鉄心およびこれに巻回された電機子コイ
ルと、前記回転界磁極の回転角度を検出するクランク角
度検出器とからなる始動兼充電装置本体、前記始動兼充
電装置本体を始動電動機として作動させる際、バッテリ
に接続されて前記電機子コイルが前記回転界磁極の磁界
に対して一定の位相差をもつ回転磁界を形成するよう前
記クランク角度検出器の出力信号に応じて前記バッテリ
からの電流をＭＯＳ−ＦＥＴで開閉し前記電機子コイル
に流れる電流の方向を切換える電機子電流切換回路、前
記電機子コイルに接続され、機関始動後、前記電機子コ
イルに発生する電力を直流に変換して前記バッテリの充
電を行い、かつ該バッテリ電圧の１．５〜３倍の降伏電
圧を有するツエナダイオードを備えてなるエンジンの始
動兼充電装置。