JPH01274677A - エンジン始動充電装置 - Google Patents

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電機を一体化した、エ
ンジン始動充電装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第８図は例えば特公昭６１−５４９４９号公報に示され
た従来のエンジン始動充電装置の構成を示すブロック図
であり、図において、ｌはエンジンのクランク軸に取り
付けられた電動、発電両用の回転界磁型の同期機、２は
同期機１の界磁巻線、３は同期機１の電機子巻線、５は
界磁巻線２に流れる電流を制御する界磁電流制御回路で
ある。

７はキースイッチで、ＩＣがイグニッション側接点、Ｓ
Ｔがスタート側接点である。

８はバッテリ、１２はクランク角度検出器、１３はクラ
ンク角度検出器１２の出力信号に応じて電機子巻線３に
流れる電流の方向を切り換える電機子電流切換回路、１
４〜１９はダイオードであり、３相全波整流回路２０を
構゛成し、同期機ｌの発電出力電圧を直流に変換する。

次に動作について説明する。クランク角度検出器１２は
、近接スイッチなどを電機子巻線３の相数と等しい数だ
け回転界磁極に対向して配置し、それぞれの出力が電機
子電流の切り換えに必要な所定の順序で周期的に変化す
るように界磁極に切り込みを入れることにより構成され
ている。

このクランク角度検出器１２の出力信号に応じて、電機
子電流切換回路１３が電機子巻線３に流れる電流の方向
を切り換え、電機子巻線３が作る磁界が界磁巻線２の作
る磁界に対して常に一定の位相差を持つ回転磁界となる
ようにする。

また、界磁電流制御回路５は発電状態において、バッテ
リ８の端子電圧を検出してその電圧を所定の値に保つよ
うに界磁電流を制御するものであり、始動状態において
は大電流が流れるため、バッテリ８の端子電圧が低くな
り、界磁電流は最大となる。

今、エンジンが停止している状態でキースイッチ７をス
タータ位置にすると、前述したように電機子巻線３およ
び界磁巻線２に電流が流れる。これによって、同期機１
は無整流子電動機として働き、常に正のトルクを発生す
る。このトルクにより、エンジンのクランク軸が回転さ
れ、エンジンを始動させる。エンジン始動後、キースイ
ッチ７をイブニラシラン位置にすると、同期機１は発電
機として動作し、その発生電力は３相全波整流回路２０
により直流に変換されて、バッテリ８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課題〕

従来のエンジン始動充電装置は以上のように構成されて
いるので、同期機ｌを電動機として動作させる際に、同
期機ｌの停止・回転の状態にかかわらず、常に界磁極の
位置が検出できるクランク角度検出器１２が必要であり
、構造が複雑になることや、使用できる検出器が限定さ
れることなどの問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、少なくともエンジン始動の初期においては、
クランク角度検出器を必要としないエンジン始動充電装
置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るエンジン始動充電装置は、ｉｉ電機子巻
線流れる電流の方向を切り換えるタイミングを発生する
とともに、少なくとも始動の初期においては、その出力
信号に応じて電機子電流の方向を切り換える自始動回路
を設けたものである。

〔作　用〕

この発明における自始動回路は、界磁極の位置が不明で
も、自始動回路の発生するタイミングに応じて電機子電
流を切り換えることにより、回転磁界を発生させ、同期
機を回転させる。

〔実施例〕

以下、この発明のエンジン始動充電装置の実施例につい
て説明する。第１図はその一実施例の全体の構成を示す
ブロック図であり、図において、１〜３，５，７．８は
従来例と同じであるので、説明は省略する。

４は電力変換器であり、同期機１を電動機として動作さ
れる際には直流から交流への電力変換を行ない、バッテ
リ８から同期ａ１に電力を供給し、同期機１を発電機と
して動作させる際には交流から直流への電力弯換を行な
い、同期機１からバッテリ８および車内の電装品へ電力
を供給する。６はこの電力変換器４を制御する自始動回
路である。

次に動作について説明する。第１図において、キースイ
ッチ７がバッテリ８の端子Ｂとスタータ側接点ＳＴに接
続されると、自始動回路６は電力変換器４を制御する信
号ｂｌ−ｂ６を発生し、電力変換器４はこの信号に応じ
てバッテリ８と同期機ｌの電機子巻線３の端子Ｕ、Ｖ、
Ｗとの接続状態を切り換えることにより電機子電流の方
向を切り換える。

これにより、同期機１の電機子巻線３には３相交流電流
が流れ、回転磁界を発生し、この回転磁界に同期して同
期機１の回転子が回転する。

また、同期機１の界磁巻線２には、界磁電流制御回路５
により制御された電流が流れており、界磁電流制御回路
５の動作は従来例と同様である。

第２図は第１図に示す自始動回路６の一興体例である。

この第２図において、キースイッチ７のスタータ側接点
ＳＴは抵抗６１を介してＶ／Ｆ（電圧／周波数）コンバ
ータ６０３の入力端に接続され、かつコンデンサ６０２
を介してアースされている。

また、スタータ側接点ＳＴは抵抗６１４とツェナーダイ
オード６１５を介してアースされている。

この抵抗６１４とツェナーダイオード６１５との接続点
はＡＮＤゲート６０８〜６１３の第２入力端に接続され
ている。

上記Ｖ／Ｆコンバータ６０３の出力は分周期６０４の入
力端に接続され、この分周期６０４の出力端はＡＮＤゲ
ート６０８，６１０，６１２の第１入力端に直結され、
かつ反転器６０５〜６０７を介してＡＮＤゲート６０９
，６１１゜６１３の各第１入力端に接続している。ＡＮ
Ｄゲー）６０８〜６１３から上記信号ｂ１〜ｂ６を出力
するようにしている。

この第２図において、キースイッチ７がスタータ側接点
ＳＴに接続されると、Ｖ／Ｆコンバータ６０３の入力電
圧は、ゼロからバッテリ電圧まで、抵抗６０１とコンデ
ンサ６０２の時定数ＲＩＣＩで上昇する。

Ｖ／Ｆコンバータ６０３は入力電圧に比例した周波数の
方形波パルスを出力するため、Ｖ／Ｆコンバータ６０３
の出力ｆの周波数もゼロから徐々に増加する。このＶ／
Ｆコンバータ３０６の出力ｆ（第３図（Ａ））を分周期
６０４でカウントし、第３図（Ｂ）〜第３図（Ｄ）に示
すような３相の信号ａ。

ｂ、ｃを得る。

この信号ａ、ｂ、ｃと、反転器６０５〜６０７で作られ
るそれぞれの反転信号の計６信号が電力変換器４への制
御信号ｂ１〜ｂ６となる。

ＡＮＤゲート６０８〜６１３は制御信号ｂ１〜ｂ６の遮
断のために設けられており、キースイッチ７のスタータ
側接点ＳＴがオフされると、抵抗６１４とツェナーダイ
オード６１５で最大値が制限された信号ＳＴＰの電位が
下がり、制御信号ｂｌ〜ｂ６はすべて“ロー”となる。

第４図は第１図に示す電力変換器４の一興体例である。

パワートランジスタ４０１〜４０６と逆並列にダイオー
ド４０７〜４１２が接続されている。

パワートランジスタ４０１〜４０６０ベースはそれぞれ
、自始動回路６の出力ｂ１〜ｂ６が入力されるようにな
っており、この信号が“ハイ”のとき、パワートランジ
スタ４０１〜４０６は導通する。

したがって、キースイッチ７のスタータ側接点ＳＴが接
続されると、パワートランジスタ４０１〜４０６は順次
オン、オフを繰り返し、その周波数はゼロから徐々に増
加する。

このため、同期機１の回転子も徐々に加速され、エンジ
ンを始動させる。エンジン始動後、キースイッチ７のス
タータ側接点ＳＴがオフされると、パワートランジスタ
４０１〜４０６はすべてオフし、電力変換器４はダイオ
ード４０７〜４１２からなる３相全波整流回路となり、
同＃ＩＮ機１が発生する交流電力を整流して、バッテリ
８および車内の電装品に電力を供給する。

なお、上記実施例では、自始動回路の出力周波数をゼロ
から徐々に増加したが、始動させるエンジンの特性によ
ってはゼロ以上の値から増加してもよく、また、増加す
る必要がない場合も考えられる。

次に、この発明の他の実施例について説明する。

第５図はその構成を示すブロック図である。この第５図
中、ｌ〜８は第１図の実施例と同じであるので説明は省
略する。

９は電力変換器制御回路で、界磁極位置検出器１０の出
力に応じて、電機子電流の方向を切り換える信号を出力
する。

１１は切換回路で、自始動回路６の出力と電力変換器制
御回路９の出力を必要に応じて切り換えて電力変換器４
に入力する。

次に動作について説明する。界磁極位置検出器１０とし
て、第７図のような、電気角３６ｏ０につき６個のパル
スＴと、電気角度の起点を示すパルスＲを出力するロー
タリエンコーダを考える。

この場合、最初の起点パルスＲが入力されるまでは、界
磁極の位置を知ることができないため、起点パルスＲが
入力されるまで同期機１を回転させる必要がある。この
ため、第１図の実施例で述べた自始動回路６を用いる。

今、キースイッチ７のスタータ側接点ＳＴがバッテリ８
の端子Ｂと接続されると、第１図の実施例で述べたよう
に、自始動回路６が働き、自始動に必要な電機子電流の
切り換え信号ｄ１〜ｄ６を出力する。このとき、切換回
路１１は自始動回路６の出力信号ｄ１〜ｄ６をそのまま
電力変換器４の入力信号ｂ１〜ｂ６として出力し、電力
変換器４を自始動回路６の信号に応じて動作させ、同期
機１を回転させる。

次いで、少なくとも最初の起点パルスＲが入力された後
に、電力変換器制御回路９が切換回路１１に切換信号Ｓ
を送り、以後、切換回路１１は電力変換器制御回路９の
出力信号ｅ１〜ｅ６を電力変換器４の入力信号ｂｌ−ｂ
６として出力し、電力変換器４を電力変換器制御回路９
の出力に応じて動作させる。

電力変換器制御回路９は界磁極位置検出器１０の出力に
応じて、電機子巻線３が回転界磁極の磁界に対して、最
適の位相差を持つ回転磁界を形成するように電機子巻線
３に流れる電流の方向を切り換える信号ｅ１〜ｅ６を出
力するので、同期機ｌは加速され、エンジンを始動する
。エンジン始動後の動作は、第１図の実施例と同様であ
る。

第６図は第５図に示す電力変換器制御回路９の一具体例
である。同期機ｌが回転すると、界磁極位置検出器１０
の出力パルスＴ（第７図（Ａ））が分周期９０１に人力
され、第７図（Ｃ）〜第７図（Ｅ）に示すような３相の
信号ａ、ｂ、ｃが得られる。

この信号ａ、ｂ、ｃと、反転器９０３〜９０５で作られ
るそれぞれの反転信号の計６信号が電力変換器４の制御
信号ｅ１〜ｅ６となる。

しかし、分周３ｔｌＩ９０１の初期状態が不定のため、
界磁極位置検出器１０から゛の起点パルスＲ（第７図（
Ｂ））によって分周期９０１がリセットされるまでは、
正しい信号とは限らない。

起点パルスＲが入力されると、分周期９０１は正しい信
号を出力し、また、フリップフロップ９０２がセットさ
れ、切換回路１１に切換信号Ｓ（第７図（Ｆ））を出力
する。ＡＮＤゲート９０６〜９１１および抵抗９１２、
ツェナーダイオード９１３はｅ１〜ｅ６の遮断のために
設けられており、キースイッチ７のスタータ側接点ＳＴ
がオフされると、制御信号ｅ　１　ｗ　ｅ　６はすべて
“ロー”となる。

また、このとき、フリップフロップ９０２もリセットさ
れ、次の始動に備える。第６図の電力変換器制御回路９
は第２図の自始動回路６と共通点が多く、回路の共用が
可能である。

以上の実施例では、同訓１の始動の初期に界磁極の位置
が不明な検出器の例として、ロータリエンコーダについ
て述べたが、このような例は他にも、サーチコイルを用
いて界磁の位置を検出する方法や、電機子巻線の誘起電
圧を検出する方法などが挙げられる。これらは、いずれ
も始動の少なくとも初期において自始動回路６を用いる
ことで解決できる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、少なくとも始動の初
期において電機子巻線を流れる電流の方向を切り換える
タイミングを自始動回路で発生させて自始動を行なうよ
うに構成したので、クランク角度検出器が不要もしくは
、始動の初期に動作不能な他の検出器で代用可能なため
、装置が安価にでき、構造も単純化できる効果がある。

【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始動充電装
置の構成を示すブロック図、第２図は同上実施例におけ
る自始動回路の内部構成を示す回路図、第３図は第２図
の自始動回路の動作を説明するためのシーケンス図、第
４図は第１図の実施例における電力変換器の内部構成を
示す回路図、第５図はこの発明の他の実施例によるエン
ジン始動充電装置の構成を示すブロック図、第６図は第
５図の実施例における電力変換器制御回路の内部構成を
示す回路図、第７図は第６図の電力変換器制御回路の動
作を説明するためのシーケンス図、第８図は従来のエン
ジン始動充電装置の構成を示すブロック図である。 １・・・同期機、２・・・界磁巻線、３・・・電機子巻
線、４・・・電力変換器、５・・・界磁電流制御回路、
６・・・自始動回路。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンのクランク軸に直結された電動・発電両用の同
   期機と、この同期機を電動機として動作させる際には上
   記同期機の電機子巻線に流れる電流の方向の切り換えを
   行ないかつ上記同期機を発電機として動作させる際には
   上記電機子巻線に発生する交流電力を直流電力に変換す
   る電力変換器と、上期同期機の界磁巻線に流れる電流を
   制御する界磁電流制御回路と上記電機子巻線を流れる電
   流の方向を切り換えるタイミングを発生しかつ上記同期
   機を電動機として動作させ停止状態から始動する際に、
   少なくとも始動の初期においては上記電力変換器を動作
   させる自始動回路とを備えたエンジン始動充電装置。