JP4823078B2

JP4823078B2 - 車両における充電装置

Info

Publication number: JP4823078B2
Application number: JP2007001190A
Authority: JP
Inventors: 太憲松井
Original assignee: Yamaha Motor Electronics Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Electronics Co Ltd
Priority date: 2007-01-09
Filing date: 2007-01-09
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2027-01-09
Also published as: CN103647335A; CN101335462A; US20080179889A1; TW200845534A; JP2008172860A

Description

本発明は、内燃機関によって発電機が駆動されるとき、この発電機からバッテリに供給される充電電流の値を、内燃機関の運転状態に応じて制御可能とする車両における充電装置に関するものである。

上記車両における充電装置には、従来、下記特許文献１に示されるものがある。この公報のものによれば、充電装置は、走行駆動用の内燃機関と、この内燃機関など車載部品に電力を供給するバッテリと、上記内燃機関により駆動されて発電電力を出力し、この発電電力を充電電流として上記バッテリに供給する発電機と、上記内燃機関の運転状態に応じて上記充電電流の値を制御可能とする充電制御装置とを備えている。

上記内燃機関を運転すれば、この内燃機関が出力する駆動力によって、車両が走行可能とされている。また、上記内燃機関の駆動力によって上記発電機が駆動され、この発電機から発電電力が出力される。この発電電力は、上記充電制御装置によって充電電流として上記バッテリに供給される。また、この際、上記充電制御装置は、上記内燃機関の運転状態に応じて上記充電電流の値を制御することとされている。

ここで、内燃機関は、バッテリから供給される電力により駆動可能とされる始動電動機により始動可能とされている。このため、上記内燃機関の運転状態の一例であるこの内燃機関の始動時には、この始動状態の内燃機関により上記発電機も駆動され、これにより、上記したように発電機による上記充電電流が上記バッテリに供給されることとなる。

即ち、上記内燃機関の始動時には、上記バッテリからの電力は、上記始動電動機により消費されることに加え、この始動電動機による始動状態の内燃機関により駆動される発電機によっても消費される。このため、このようにバッテリの電力が発電機によっても必要とされる分、上記バッテリが始動電動機を駆動させようとしてこれに供給する電力が低下しがちとなる。このため、上記内燃機関の始動が迅速にはできなくなるおそれがある。

そこで、上記内燃機関の始動時には、前記充電制御装置の制御により、発電機から出力されてバッテリに供給される充電電流の値を小さくさせることとされている。これによれば、上記内燃機関の始動に伴い発電機を間接的に駆動させる上で必要なバッテリの電力を少なくでき、その分、上記始動電動機に十分の電力の供給が可能となる。よって、この始動電動機による内燃機関の始動が迅速にできることとなる。
特開２００３−２８４２５６号公報

ところで、上記従来の技術における充電制御装置は、発電機からバッテリに供給される充電電流の値を、内燃機関の運転状態に応じて制御可能とするものであるが、上記充電制御装置の具体的構成は明らかにされていない。そこで、従来より、構成の簡単な上記充電制御装置の提供が望まれている。

本発明は、上記のような事情に注目してなされたもので、本発明の目的は、発電機からバッテリに供給される充電電流の値を、内燃機関の運転状態に応じて制御可能とする車両における充電装置を、簡単な構成にできるようにすることである。

請求項１の発明は、走行駆動用の内燃機関２と、この内燃機関２など車載部品に電力を供給するバッテリ４と、上記内燃機関２により駆動されて発電電力Ｖを出力し、この発電電力Ｖを充電電流Ａとして上記バッテリ４に供給する発電機５と、上記内燃機関２の運転状態に応じて上記充電電流Ａの値を制御可能とする充電制御装置６とを備えた車両において、
上記充電制御装置６による制御により、上記発電電力Ｖの正の電圧波形２７におけるある位相２８の後の波形部分２７ａに相当する充電電流Ａを上記バッテリ４に供給するようにし、上記内燃機関２の回転速度Ｎが減少するに従い、上記位相２８を遅くさせるようにしたものである。

また、上記内燃機関２の回転速度Ｎが所定の低速状態に達したとき、上記位相２８が上記電圧波形２７の最低部に位置するようにしたものである。

なお、この項において、上記各用語に付記した符号は、本発明の技術的範囲を後述の「実施例」の項や図面の内容に限定解釈するものではない。

本発明による効果は、次の如くである。

請求項１の発明は、走行駆動用の内燃機関と、この内燃機関など車載部品に電力を供給するバッテリと、上記内燃機関により駆動されて発電電力を出力し、この発電電力を充電電流として上記バッテリに供給する発電機と、上記内燃機関の運転状態に応じて上記充電電流の値を制御可能とする充電制御装置とを備えた車両において、
上記充電制御装置による制御により、上記発電電力の正の電圧波形におけるある位相の後の波形部分に相当する充電電流を上記バッテリに供給するようにし、上記内燃機関の回転速度が減少するに従い、上記位相を遅くさせるようにしている。

このため、上記内燃機関により発電機が駆動されるとき、この発電機からバッテリに供給される充電電流は、内燃機関の回転速度の各速度域で、従来の充電装置による充電電流に比べて低下しがちとなる。よって、内燃機関やバッテリに生じる無駄な熱損失を防止して、内燃機関の出力損失を減少させることができ、もって、燃費を向上させることができるなど、有益である。

そして、上記発明にいう内燃機関により駆動される発電機からバッテリに供給される充電電流を内燃機関の運転状態に応じて低下させるよう制御可能とする充電制御装置は、いわゆる位相（角）制御に基づくものであり、これは構成簡単であることから、車両における充電装置を簡単な構成にすることができる。

また、上記内燃機関の回転速度が所定の低速状態に達したとき、上記位相が上記電圧波形の最低部に位置するようにしている。

ここで、上記内燃機関の回転速度が低速状態となる一態様として、例えば、バッテリの電力により内燃機関を始動させる場合がある。そして、この場合、上記発電機からバッテリに供給される従来の充電装置による充電電流が大きくて、上記始動時の内燃機関に連動する発電機を駆動させるためのバッテリの負荷が大きいとすると、このバッテリの電力による内燃機関の始動を、迅速にさせることは困難となる。

しかし、上記発明では、発電機からバッテリに供給される従来の充電装置による充電電流よりも小さい充電電流を発電機からバッテリに供給させるようにしたため、内燃機関の始動時、この内燃機関を介し発電機を駆動させるためのバッテリの負荷が小さく抑制される。よって、このバッテリの電力による内燃機関の始動が迅速にできることとなる。

本発明の車両における充電装置に関し、発電機からバッテリに供給される充電電流の値を、内燃機関の運転状態に応じて制御可能とする車両における充電装置を、簡単な構成にできるようにする、という目的を実現するため、本発明を実施するための最良の形態は、次の如くである。

即ち、車両は、走行駆動用の内燃機関と、この内燃機関など車載部品に電力を供給するバッテリと、上記内燃機関により駆動されて発電電力を出力し、この発電電力を充電電流として上記バッテリに供給する発電機と、上記内燃機関の運転状態に応じて上記充電電流の値を制御可能とする充電制御装置とを備えている。

上記充電制御装置による制御により、上記発電電力の正の電圧波形におけるある位相の後の波形部分に相当する充電電流を上記バッテリに供給するようにし、上記内燃機関の回転速度が減少するに従い、上記位相を遅くさせるようにしている。また、上記内燃機関の回転速度が所定の低速状態に達したとき、上記位相が上記電圧波形の最低部に位置するようにしている。

本発明をより詳細に説明するために、その実施例を添付の図に従って説明する。

図１において、符号１は、自動二輪車や自動車など車両に搭載される走行駆動用の駆動装置である。

上記駆動装置１は、内燃機関２と、この内燃機関２を始動可能とさせる始動電動機３と、上記内燃機関２および始動電動機３など車載部品に電力を供給するバッテリ４と、上記内燃機関２により駆動されて発電電力Ｖを出力し、この発電電力Ｖを充電電流Ａとして上記バッテリ４に供給する三相交流発電機５と、上記内燃機関２の運転状態に応じて上記充電電流Ａの値を電子的に制御可能とする充電制御装置６とを備えている。ここで、上記発電機５と充電制御装置６は、上記バッテリ４への充電装置７を構成している。

上記充電制御装置６は、上記発電機５をバッテリ４の正極９に接続させる第１−第３相出力電線１０−１２と、これら第１−第３相出力電線１０−１２の各中途部に介設されるサイリスタで例示される第１−第３スイッチング素子１３−１５と、これら第１−第３スイッチング素子１３−１５の各アノードに、上記バッテリ４の負極１６を接続させる第１−第３ダイオード１７−１９とを備えている。

また、上記充電制御装置６は、上記第１−第３相出力電線１０−１２の各発電電力Ｖ、およびその位相差を検出する位相検出回路２２と、上記第１−第３スイッチング素子１３−１５の各ゲートにゲート電流である位相制御信号を付加し、その付加期間中、そのアノードからカソードに向けて上記充電電流Ａを流れさせるゲート駆動回路２３と、上記内燃機関２の一つの運転状態の要素となる回転速度（ｒｐｍ）などや上記位相検出回路２２からの出力信号を入力する一方、この内燃機関２の運転状態に応じて、かつ、上記位相検出回路２２からの出力信号に応じて上記ゲート駆動回路２３を駆動させ、このゲート駆動回路２３に上記位相制御信号を出力させる中央制御装置２４とを備えている。

図１において、上記内燃機関２を運転すれば、この内燃機関２が出力する駆動力によって、上記発電機５が駆動される。すると、この発電機５の第１−第３相出力電線１０−１２に、順次、１２０°の位相差で発電電力Ｖが出力される。

図２において、上記第１−第３相出力電線１０−１２の各発電電力Ｖのうち、代表的な第１相出力電線１０における発電電力Ｖを正の電圧波形２７として図示している。上記充電制御装置６による制御により、上記電圧波形２７におけるある位相２８において、上記ゲート駆動回路２３から位相制御信号が第１スイッチング素子１３のゲートに出力される。すると、この第１スイッチング素子１３がオンして上記位相２８の後の波形部分２７ａに相当する第１相の充電電流Ａが上記バッテリ４に供給される。また、上記と同様にして、第２、第３相出力電線１１，１２の各発電電力Ｖに基づき、第２、第３相の充電電流Ａが、順次、１２０°の位相差で上記バッテリ４に供給される。

図３において、図２にて図示の上記位相２８は、内燃機関２の一つの運転状態である回転速度Ｎが３０００ｒｐｍ＜Ｎの高速状態のものとされ、その時、上記バッテリ４に供給される平均充電電流Ａ１は、約８アンペア（Ａ）とされている。

上記内燃機関２の回転速度Ｎが、上記高速状態から減少して、２０００ｒｐｍ≦Ｎ≦３０００ｒｐｍの中速状態に達したとき、上記位相２８は遅くされて（図２中一点鎖線）、この位相２８の後のより小さい波形部分２７ｂに相当する第１−第３相の各充電電流Ａが上記バッテリ４に供給される。この場合の上記バッテリ４に供給される平均充電電流Ａ２は、約５アンペア（Ａ）とされている。

上記内燃機関２の回転速度Ｎが、上記中速状態から更に減少してＮ＜２０００ｒｐｍの低速状態に達したとき、上記位相２８は更に遅くされて（図２中二点鎖線）、この位相２８は上記電圧波形２７の最低部に位置させられる。具体的には、上記位相２８は上記電圧波形２７の外部とされ、これにより、上記第１−第３相の各充電電流Ａは０とされる。ここで、上記内燃機関２の低速状態とは、この内燃機関２の始動状態やアイドリング状態に相当する。

図３中二点鎖線は、上記充電制御装置６を設けない場合であって、第１−第３相出力電線１０−１２における各発電電力Ｖの電圧波形２７を、そのまま充電電流Ａに変更した従来の充電装置による平均充電電流Ａ０の値を示している。

上記内燃機関２の回転速度Ｎが高速状態では、従来の充電装置による平均充電電流Ａ０は過大となりがちであって、内燃機関２やバッテリ４などにおいて無駄な熱損失が生じがちとなる。

しかし、上記従来の充電装置による平均充電電流Ａ０よりも小さくされた上記充電装置７による平均充電電流Ａ１によれば、上記無駄な熱損失の発生が防止される。よって、内燃機関２の出力損失を減少させることができる。

一方、上記内燃機関２の回転速度Ｎが中速状態において、例えば、内燃機関２を加速させようとするとき、上記従来の充電装置による平均充電電流Ａ０が大きく、つまり、発電機５を駆動させるための内燃機関２の負荷が大きいとすると、所望の加速が阻害される。

しかし、上記従来の充電装置による平均充電電流Ａ０よりも小さくされた上記充電装置７による平均充電電流Ａ２によれば、発電機５を駆動させるための内燃機関２の負荷が小さく抑制される。よって、内燃機関２に所望の加速が得られる。

一方、上記内燃機関２の回転速度Ｎが低速状態となる一態様として、例えば、バッテリ４の電力により内燃機関２を始動させる場合がある。そして、この場合、上記発電機５からバッテリ４に供給される従来の充電装置による平均充電電流Ａ０が大きくて、上記始動時の内燃機関２に連動する発電機５を駆動させるためのバッテリ４の負荷が大きいとすると、このバッテリの電力による内燃機関２の始動を、迅速にさせることは困難となる。

しかし、上記構成では、発電機５からバッテリ４に供給される従来の充電装置による平均充電電流Ａ０よりも小さくされた平均充電電流Ａ３を発電機５からバッテリ４に供給させるようにしたため、内燃機関２の始動時、この内燃機関２を介し発電機５を駆動させるためのバッテリ４の負荷が小さく抑制される。よって、このバッテリ４の電力による内燃機関２の始動が迅速にできることとなる。

上記構成によれば、充電制御装置６による制御により、上記発電電力Ｖの正の電圧波形２７におけるある位相２８の後の波形部分２７ａに相当する充電電流Ａを上記バッテリ４に供給するようにし、上記内燃機関２の回転速度Ｎが減少するに従い、上記位相２８を遅くさせるようにしている。

このため、上記内燃機関２により発電機５が駆動されるとき、この発電機５からバッテリ４に供給される平均充電電流Ａ１−Ａ３は、内燃機関２の回転速度Ｎの各速度域で、従来の充電装置による平均充電電流Ａ０に比べて低下しがちとなる。よって、内燃機関２やバッテリ４に生じる無駄な熱損失を防止して、内燃機関２の出力損失を減少させることができ、もって、燃費を向上させることができるなど、有益である。

そして、上記構成にいう内燃機関２により駆動される発電機５からバッテリ４に供給される平均充電電流Ａ１−Ａ３を内燃機関２の運転状態に応じて低下させるよう制御可能とする充電制御装置６は、いわゆる位相（角）制御に基づくものであり、これは構成簡単であることから、車両における充電装置を簡単な構成にすることができる。

なお、以上は図示の例によるが、内燃機関２は２サイクル、４サイクルのいずれでもよい。また、発電機５は単相であってもよい。

充電装置の電気配線図である。充電制御装置による制御を示す図である。内燃機関の回転速度と平均充電電流との関係を示すグラフ図である。

１駆動装置
２内燃機関
３始動電動機
４バッテリ
５発電機
６充電制御装置
７充電装置
２７電圧波形
２７ａ波形部分
２７ｂ波形部分
２８位相
Ａ充電電流
Ｎ回転速度
Ｖ発電電力

Claims

走行駆動用の内燃機関と、この内燃機関など車載部品に電力を供給するバッテリと、上記内燃機関により駆動されて発電電力を出力し、この発電電力を充電電流として上記バッテリに供給する発電機と、上記内燃機関の運転状態に応じて上記充電電流の値を制御可能とする充電制御装置とを備えた車両において、
上記充電制御装置による制御により、上記発電電力の正の電圧波形におけるある位相の後の波形部分に相当する充電電流を上記バッテリに供給するようにし、上記内燃機関の回転速度が減少するに従い、上記位相を遅くさせるようにし、
上記内燃機関の回転速度が所定の低速状態に達したとき、上記位相が上記電圧波形の最低部に位置するようにしたことを特徴とする車両における充電装置。