二輪車用のエンジン補機システム
【課題】二輪車用の単気筒エンジンを効率良く運転でき、且つ、燃費向上を図ることのできるエンジン補機システムＳを提供する。
【解決手段】エンジン補機システムＳは、エンジン１を始動する交流スタータ２と、この交流スタータ２の発生トルクを増幅する減速機３と、エンジン軸１ａに直結される交流発電機４と、減速機３とエンジン軸１ａとの間を断続する第１の遠心クラッチ５と、エンジン軸１ａと車軸６との間を断続する第２の遠心クラッチ７と、交流スタータ２および交流発電機４を駆動する共用インバータ８と、インバータ８より交流スタータ２に電力を供給するための第１の給電回路９と、インバータ８より交流発電機４に電力を供給するための第２の給電回路１０と、第１の給電回路９と第２の給電回路１０とを選択的に切り替える切替リレー１１等を備える。
【解決手段】エンジン補機システムＳは、エンジン１を始動する交流スタータ２と、この交流スタータ２の発生トルクを増幅する減速機３と、エンジン軸１ａに直結される交流発電機４と、減速機３とエンジン軸１ａとの間を断続する第１の遠心クラッチ５と、エンジン軸１ａと車軸６との間を断続する第２の遠心クラッチ７と、交流スタータ２および交流発電機４を駆動する共用インバータ８と、インバータ８より交流スタータ２に電力を供給するための第１の給電回路９と、インバータ８より交流発電機４に電力を供給するための第２の給電回路１０と、第１の給電回路９と第２の給電回路１０とを選択的に切り替える切替リレー１１等を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二輪車用のエンジン補機システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両が一時停止した際にエンジンを自動的に停止させることで燃費を向上できるアイドリングストップシステム（以下ＩＳＳと呼ぶ）を搭載した車両が増加している。このＩＳＳを搭載する車両は、エンジンの始動回数が大幅に増加するため、エンジンを始動させるスタータの作動回数も大幅に増加する。このため、ブラシを有する直流スタータでは、ブラシの摩耗が問題となる。
これに対し、ＡＣＧスタータモータによりエンジン始動を行う公知技術がある（特許文献１参照）。この特許文献１に記載されたＡＣＧスタータモータは、二輪車用エンジンに適用されるもので、エンジンのクランク軸に直結される始動機および発電機として機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９６７３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記のＡＣＧスタータモータは、エンジン軸に直結されている、言い換えると、モータの発生トルクが増幅されることなくエンジン軸に伝達されるため、排気量の小さい（例えば５０ｃｃ）エンジンを始動することは可能であるが、排気量の大きい（例えば１００ｃｃ以上）エンジンを始動するためには、駆動トルクが不足するという問題がある。なお、モータの発生トルクを増幅するために減速機を使用することも考えられるが、スタータモータとして使用する場合は良くても、発電機として使用する場合に問題が生じる。つまり、減速機を用いると、発電機を駆動するエンジンの回転速度が減速機により増大するため、発電機の発生電圧が過大となり、バッテリの過充電を防止するための制御が困難である。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、二輪車用のエンジンを効率良く運転でき、且つ、燃費向上を図ることのできるエンジン補機システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（請求項１の発明）
本発明は、二輪車用のエンジン補機システムであって、交流電力の供給を受けて作動するエンジン始動用の交流スタータと、この交流スタータの発生トルクを増幅する減速機と、エンジン軸に直結され、エンジンに駆動されて電力を発生すると共に、交流電力の供給を受けることで交流モータとして機能する交流発電機と、車載バッテリから得られる直流電力を交流電力に変換して交流スタータおよび交流発電機を駆動する共用のインバータと、このインバータより交流スタータに電力を供給するための第１の給電回路と、インバータより交流発電機に電力を供給するための第２の給電回路と、第１の給電回路と第２の給電回路とを選択的に切り替える切替リレーと、減速機とエンジン軸との間に介在され、エンジン軸の回転数が所定の分離回転数以上となった時に減速機とエンジン軸との間を分離する第１のクラッチと、エンジン軸と車軸との間に介在され、エンジン軸の回転数が所定の接合回転数以上となった時にエンジン軸と車軸とを接合する第２のクラッチとを備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明のエンジン補機システムは、切替リレーにより第１の給電回路と第２の給電回路とを選択的に切り替えることで、交流モータを駆動するインバータと交流発電機を駆動するインバータを共用できる。すなわち、１つのインバータで交流スタータの作動と交流発電機の作動を制御できる。これにより、エンジン始動時は、切替リレーにより第１の給電回路を選択することで、交流スタータをインバータ駆動してエンジンをクランキングすることができる。
エンジン軸の回転数が所定の接合回転数以上になると、第２のクラッチが接合状態となってエンジン軸と車軸とが接合される。これにより、クランキング状態であっても交流スタータが発生するトルクによって車両の走行が可能となり、エンジン完爆後はエンジンの発生トルクにより車両の走行が可能となる。
エンジン軸の回転数が接合回転数より高い分離回転数以上になると、第１のクラッチが分離状態となって交流スタータがエンジン軸から分離される。
その後、第１の給電回路から第２の給電回路に切り替えることにより、交流発電機で発電された電力をインバータを介して車載バッテリに回生する。あるいは、インバータにより交流発電機をモータ駆動することにより、走行トルクのアシストが可能となる。
【０００７】
（請求項２の発明）
請求項１に記載した二輪車用のエンジン補機システムにおいて、第１のクラッチの分離回転数が第２のクラッチの接合回転数より高く設定され、且つ、エンジンが完爆した後、エンジン軸の回転数が分離回転数まで上昇する間は、インバータより交流スタータへ電力の供給を継続することを特徴とする。
上記の構成では、第１のクラッチの分離回転数が第２のクラッチの接合回転数より高く設定されるので、第１のクラッチが分離状態となった時点で、既に第２のクラッチは接合状態となっている。これにより、エンジンが完爆した後も、インバータより交流スタータへの給電を継続する、つまり、交流スタータをインバータ駆動することで、第１のクラッチが分離状態となるまでは、交流スタータによって車両発進時のトルクアシストを行うことができる。その結果、エンジンが低回転でトルクが不安定な領域でも、車両の安定した走行が可能になる。
【０００８】
（請求項３の発明）
請求項１または２に記載した二輪車用のエンジン補機システムにおいて、第１のクラッチの分離回転数が第２のクラッチの接合回転数より高く設定され、且つ、エンジン軸の回転数が３０００ｒｐｍに達するまでは、交流発電機の発生電圧を車載バッテリの定格電圧以下に抑えることを特徴とする。
本発明によれば、エンジン軸の回転数が３０００ｒｐｍに達するまでは、交流発電機の発生電圧が車載バッテリの定格電圧（例えば１２Ｖ）を超えることがないので、その間（エンジン軸の回転数が３０００ｒｐｍに達するまでの間）、インバータより交流発電機に電力を供給することが可能であり、交流発電機を交流モータとしてインバータ駆動することができる。
【０００９】
一般の二輪車に搭載される交流発電機は、アイドリング状態でも発電できるように、発生電圧が低く設定されるため、例えば、アイドリング回転数を１５００ｒｐｍとすると、１５００ｒｐｍ以上ではモータ駆動することができない。これに対し、本発明では、交流発電機の発生電圧が３０００ｒｐｍまで車載バッテリの定格電圧以下に抑えられている。つまり、発生電圧が高く設定されるので、その間、インバータを通じて交流発電機に電力を供給することが可能である。これにより、一般的なアイドリング回転数（例えば１５００ｒｐｍ）より高い３０００ｒｐｍまで交流発電機を交流モータとしてインバータ駆動することができるので、発進後のトルクアシストが可能となる。
【００１０】
（請求項４の発明）
請求項１に記載した二輪車用のエンジン補機システムにおいて、第２のクラッチの接合回転数が１２００ｒｐｍ以下に設定されることを特徴とする。
この場合、１２００ｒｐｍ以下の接合回転数で第２のクラッチが接合状態となる、つまり、エンジン軸と車軸とが接合されるので、交流発電機によるトルクアシスト領域を拡大でき、発進時から交流発電機によるトルクアシストが可能となる。
【００１１】
（請求項５の発明）
請求項１〜４に記載した何れか一つの二輪車用のエンジン補機システムにおいて、交流発電機の発生電圧が車載バッテリの定格電圧を下回る回転数領域では、交流発電機の発生電圧をインバータで昇圧して車載バッテリに回生することを特徴とする。
エンジン回転数が低く、交流発電機の発生電圧が車載バッテリの定格電圧を下回る場合は、エンジン回転数に応じてインバータにより昇圧することにより、交流発電機からインバータを介して車載バッテリへの充電が可能となる。
【００１２】
（請求項６の発明）
請求項１〜５に記載した何れか一つの二輪車用のエンジン補機システムにおいて、エンジンおよび交流発電機を収容するエンジンケースを有し、このエンジンケースの内部に交流スタータを配置して油中冷却していることを特徴とする。
エンジンケース内に交流スタータを配置することで、エンジンを含む補機システム全体を一括して油中冷却することができる。また、交流スタータをエンジンケースの外部に配置する場合は、交流発電機が直結されるエンジン軸をエンジンケースの外部へ取り出すために、エンジンケースとエンジン軸との間にオイルシール等のシール構造を設ける必要があるのに対し、本発明ではシール構造を廃止できるため、コストダウンに寄与する。
【００１３】
（請求項７の発明）
請求項１〜６に記載した何れか一つの二輪車用のエンジン補機システムにおいて、車速がゼロの時に、第２のクラッチの接合回転数より低い回転数でエンジンを定速回転させて交流発電機に特定周波数の交流を発電させ、その発生電圧を外部に取り出すことが可能な発電モードを設定したことを特徴とする。
上記の構成によれば、発電モードを設定することにより、車両が停止した状態（車速ゼロの時）でも、交流発電機に特定周波数（例えば５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚ）の電力を発生させ、その電力を外部に取り出して利用することができる。
【００１４】
（請求項８の発明）
請求項１〜７に記載した何れか一つの二輪車用のエンジン補機システムにおいて、交流スタータは、星形結線される三相コイルを有し、この三相コイルの中性点が車載バッテリに接続され、各相のコイル端部がインバータに接続されていることを特徴とする。
この場合、交流スタータの三相コイルに印加される電圧を高圧化できるので、高回転での交流スタータによるトルクアシストが可能になる。つまり、三相コイルの中性点に車載バッテリの電圧を印加することで、相電圧を高くできるため、高回転でも三相コイルに電流を流すことができ、交流スタータによるトルクアシストが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１に係るエンジン補機システムの構成を示すブロック図である。
【図２】エンジン始動時の作動手順を示すフローチャートである。
【図３】エンジン停止時の作動手順を示すフローチャートである。
【図４】エンジン補機システムの作動状態を示すタイムチャートである。
【図５】実施例２に係るエンジン補機システムの構成を示すブロック図である。
【図６】交流スタータの結線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【実施例】
【００１７】
（実施例１）
実施例１では、単気筒エンジンを搭載する二輪車用のエンジン補機システムについて説明する。
このエンジン補機システムＳは、図１に示す様に、エンジン１を始動するための交流スタータ２と、この交流スタータ２の発生トルクを増幅する減速機３と、エンジン１の出力軸（以下エンジン軸１ａと呼ぶ）に直結される交流発電機４と、減速機３とエンジン軸１ａとの間を断続する第１の遠心クラッチ５と、エンジン軸１ａと車軸６との間を断続する第２の遠心クラッチ７と、交流スタータ２および交流発電機４を駆動する共用インバータ８と、インバータ８より交流スタータ２に電力を供給するための第１の給電回路９と、インバータ８より交流発電機４に電力を供給するための第２の給電回路１０と、第１の給電回路９と第２の給電回路１０とを選択的に切り替える切替リレー１１等を備える。
【００１８】
交流スタータ２は、例えば、回転磁界を生成するステータと、回転磁界に同期して回転するロータとで構成される同期モータを内蔵する。
ステータは、例えば、三相コイルＵ、Ｖ、Ｗを星形結線（図６参照）して形成される電機子巻線を有し、この電機子巻線にインバータ８より対称三相交流が印加されることで回転磁界を生成する。ロータは、コア内部に永久磁石を埋め込んだ磁石埋込型ロータ、または、コア表面に永久磁石を張り付けた表面磁石型ロータとして構成される。なお、同期モータ以外にも、例えば、ロータに突極構造を持つリランクタンスモータ、かご型誘導モータ等を使用することもできる。
減速機３は、例えば、周知の遊星歯車減速機であり、交流スタータ２の回転速度を減速して、その減速比に比例したトルクを出力する。
【００１９】
交流発電機４は、界磁として働くロータと、三相のステータコイルを巻装したステータとで構成され、エンジン軸１ａに直結されたロータがエンジン１に駆動されて回転することにより、ステータコイルに三相交流を発生する。また、この交流発電機４は、インバータ８よりステータコイルに対称三相交流が印加されることで回転磁界を生成し、その回転磁界に同期してロータが回転する交流同期モータとしても機能する。
第１の遠心クラッチ５は、エンジン軸１ａの回転数が所定の分離回転数以上となった時に分離状態となって減速機３とエンジン軸１ａとの間を分離する。言い換えると、エンジン軸１ａの回転数が０〜分離回転数までの間は、第１の遠心クラッチ５が接合状態であり、減速機３とエンジン軸１ａとが連結されている。
第２の遠心クラッチ７は、エンジン軸１ａの回転数が所定の接合回転数以上となった時に接合状態となってエンジン軸１ａと車軸６とを連結する。言い換えると、エンジン軸１ａの回転数が０〜接合回転数までの間は分離状態であり、エンジン軸１ａと車軸６との間を分離している。
【００２０】
インバータ８は、車載バッテリ１２より得られる直流電力を交流電力に変換して、周波数および電圧を可変して出力する。
切替リレー１１は、交流スタータ２をインバータ駆動する時、つまり、インバータ８より交流スタータ２に電力を供給する時に第１の給電回路９を選択し、交流発電機４をインバータ駆動する時、つまり、インバータ８より交流発電機４に電力を供給する時、および、交流発電機４で発生した電力をインバータ８を通じて車載バッテリ１２に回生する時に第２の給電回路１０を選択する。この切替リレー１１は、例えば、エンジン１が停止した状態で第１の給電回路９を選択し、交流スタータ２によってエンジン１が始動した後、交流スタータ２への通電が停止されてから第２の給電回路１０に切り替える。
【００２１】
次に、エンジン補機システムＳの作動の一例を図２、図３に示すフローチャートおよび図４に示すタイムチャートを基に説明する。なお、図２、図３のフローチャートに示す符号Ｓ１〜１１、Ｓ２０〜２３は、以下のステップ１〜１１、２０〜２３に対応している。 ステップ１…アイドリングストップによってエンジン１が停止した状態から、エンジン再始動指令が出力される。エンジン再始動指令は、例えば、図４（ａ）に示すアクセル信号のＯＮによって判定できる。
ステップ２…インバータ８より交流スタータ２に電力（三相交流）が供給されて、図４（ｄ）に示す様に、交流スタータ２が回転する。
ステップ３…交流スタータ２の発生トルクが減速機３で増幅され、第１の遠心クラッチ５を介してエンジン軸１ａに伝達されることにより、エンジン１をクランキングする（図４（ｃ）参照）。
【００２２】
ステップ４…エンジン軸１ａの回転数が所定の接合回転数以上になると、図４（ｈ）に示す様に、第２の遠心クラッチ７が接合状態となって、エンジン軸１ａと車軸６とが連結される。
ステップ５…エンジン１の発生トルクまたは交流スタータ２の駆動トルクが車軸６に伝達されて、図４（ｆ）に示す車軸トルクが発生することで、車両が走行可能となる。
ステップ６…エンジン軸１ａの回転数Ｎｍが基準回転数Ｎｍ0 以上か否かを判定する。 ここで、基準回転数Ｎｍ0 は、交流スタータ２によってトルクアシストできる上限回転数を設定するものである。
ステップ６の判定結果がＮＯの場合はステップ５へ戻り、判定結果がＹＥＳの場合はステップ７へ進む。
【００２３】
ステップ７…インバータ８による交流スタータ２への通電を停止する。また、図４（ｇ）に示す様に、第１の遠心クラッチ５が所定の分離回転数に達することで分離状態となり、交流スタータ２がエンジン軸１ａから切り離される。
ステップ８…切替リレー１１によって第２の給電回路１０に切り替える。
ステップ９…加速アシスト指令の有無を判定する。加速アシスト指令は、例えば、アクセル信号を基に判定できる。この判定結果がＹＥＳの場合はステップ１０へ進み、判定結果がＮＯの場合はステップ１１へ進む。
ステップ１０…インバータ８より交流発電機４に電力を供給する。例えば、登坂路を走行する際に加速アシスト指令が出力されると、インバータ８により交流発電機４をモータ駆動してトルクアシストを行う。図４（ｅ）に示すプラス領域のトルクは、交流発電機４をモータ駆動した場合の発生トルクである。
ステップ１１…加速アシスト指令が出力されていない場合は、交流発電機４で発電された電力（図４（ｅ）参照）をインバータ８を通じて車載バッテリ１２に回生する。
【００２４】
次に、アイドリングストップを実施する時の作動を説明する。
ステップ２０…エンジン停止指令が出力される。このエンジン停止指令は、例えば、図４（ｂ）に示すブレーキ信号のＯＮによって判定できる。
ステップ２１…車速Ｖが停止判定速度Ｖ0 以下か否かを判定する。なお、停止判定速度Ｖ0 は、例えば２〜３ｋｍ／ｈに設定できる。
この判定結果がＮＯの場合は、判定結果がＹＥＳになるまでステップ２１の処理を繰り返し実行する。判定結果がＹＥＳの場合はステップ２２へ進む。
ステップ２２…第２の遠心クラッチ７を分離して、エンジン軸１ａと車軸６との間を切り離す。
ステップ２３…エンジン停止に至る。
【００２５】
（実施例１の作用および効果）
実施例１に記載したエンジン補機システムＳは、切替リレー１１により第１の給電回路９と第２の給電回路１０とを選択的に切り替えることで、１つの共用インバータ８で交流スタータ２と交流発電機４とを制御できる。例えば、エンジン始動時は、第１の給電回路９を選択して交流スタータ２をインバータ駆動することにより、エンジン１をクランキングする。
エンジン軸１ａの回転数が所定の接合回転数以上になると、第２の遠心クラッチ７が接合状態となってエンジン軸１ａと車軸６とが接合される。これにより、エンジン１が完爆する前、つまり、クランキング状態であっても、交流スタータ２が発生するトルクによって車両の走行が可能となり、エンジン完爆後はエンジン１の発生トルクにより車両の走行が可能となる。
【００２６】
また、エンジン軸１ａの回転数が接合回転数より高い分離回転数以上になると、第１の遠心クラッチ５が分離状態となって交流スタータ２がエンジン軸１ａから分離される。その後、切替リレー１１により第１の給電回路９から第２の給電回路１０に切り替えることにより、交流発電機４で発電された電力をインバータ８を介して車載バッテリ１２に回生する。あるいは、交流発電機４をモータ駆動することにより、走行トルクをアシストすることができる。
また、本実施例のエンジン補機システムＳでは、第１の遠心クラッチ５の分離回転数を第２の遠心クラッチ７の接合回転数より高く設定し、且つ、エンジン１が完爆した後、エンジン軸１ａの回転数が第１の遠心クラッチ５の分離回転数まで上昇する間は、交流スタータ２をインバータ８により継続して駆動することで、車両発進時のトルクアシストを交流スタータ２により行うことができる。その結果、エンジン１が低回転でトルクが不安定な領域でも、車両の安定した走行が可能になる。
【００２７】
さらに、第１の遠心クラッチ５の分離回転数を第２の遠心クラッチ７の接合回転数より高く設定し、且つ、エンジン軸１ａの回転数が３０００ｒｐｍに達するまでは、交流発電機４の発生電圧を車載バッテリ１２の定格電圧（例えば１２Ｖ）以下に抑えることで、３０００ｒｐｍまで交流発電機４をモータ駆動することができるので、アイドリング時だけでなく、発進後のトルクアシストも可能となる。なお、交流発電機４の発生電圧が車載バッテリ１２の定格電圧を下回る回転数領域では、交流発電機４の発生電圧をインバータ８で昇圧することにより、車載バッテリ１２への電力回生が可能となる。
また、第２の遠心クラッチ７の接合回転数を１２００ｒｐｍ以下に設定すると、発進時から交流発電機４によるトルクアシストが可能となり、交流発電機４によるトルクアシスト領域を拡大できる。
【００２８】
上記の様に、本実施例のエンジン補機システムＳは、エンジン１が低回転でトルクが不安定な領域でも、インバータ８により交流発電機４をモータ駆動することでトルクアシストが可能であり、且つ、高速回転域での負荷変化時（例えば登板走行時）にもトルクアシストできるので、エンジン１を効率良く運転することが可能となり、燃費の向上を図ることができる。
また、交流スタータ２によってエンジン始動を行うので、直流スタータと比較して長寿命であり、エンジン１の始動回数が大幅に増加するアイドリングストップ搭載車にも好適に使用できる。
【００２９】
さらに、先に記載した特許文献１では、発電機の機能と始動機の機能とを併せ持つＡＣＧスタータモータによってエンジン１の始動を行うため、例えば、排気量が１００ｃｃ以上のエンジン１を始動するにはトルクが不足する。これに対し、本実施例では、交流スタータ２を発電機として使用することはないので、交流スタータ２の発生トルクを減速機３で増幅してエンジン軸１ａに伝達することができる。その結果、小排気量エンジンは言うまでもなく、排気量が１００ｃｃ以上のエンジン１を搭載する二輪車にも問題なく適用できる。また、切替リレー１１によって第１の給電回路９と第２の給電回路１０とを切り替えることにより、交流スタータ２と交流発電機４を１つの共用インバータ８によって駆動できるので、交流スタータ専用のインバータ８を持つ必要はなく、コストを低く抑えることが可能である。
【００３０】
（実施例２）
実施例１に記載したエンジン補機システムＳは、交流スタータ２をエンジン１および交流発電機４を収容するエンジンケース１３の外部に配置しているが、この実施例２に示すエンジン補機システムＳは、図５に示す様に、エンジンケース１３の内部に交流スタータ２を配置している。なお、エンジンケース１３の内部は潤滑油で満たされている。
この場合、エンジン１を含む補機システム全体がエンジンケース１３の内部に収容されるため、システム全体を一括して油中冷却することができる。また、実施例１の様に、交流スタータ２をエンジンケース１３の外部に配置する場合は、交流発電機４が直結されるエンジン軸１ａをエンジンケース１３の外部へ取り出すために、エンジンケース１３とエンジン軸１ａとの間にオイルシール等のシール構造を設ける必要があるのに対し、本発明ではシール構造を廃止できるため、コストダウンを図ることができる。
【００３１】
（実施例３）
この実施例３では、図６に示す様に、車載バッテリ１２が交流スタータ２の電機子巻線を形成する三相コイルＵ、Ｖ、Ｗの中性点Ｏに接続され、各相のコイル端部Ｕｏ、Ｖｏ、Ｗｏが切替リレー１１を介してインバータ８に接続されている。
上記の構成によれば、三相コイルＵ、Ｖ、Ｗの中性点Ｏに電源電圧を直接印加することで、各相に印加される電圧を高圧化できる。これにより、高回転でも三相コイルＵ、Ｖ、Ｗに電流を流すことができるので、交流スタータ２によるトルクアシスト領域を拡大できる。
【００３２】
（実施例４）
この実施例４では、車両が停止した状態で車速がゼロの時に、第２の遠心クラッチ７の接合回転数より低い回転数でエンジン１を定速回転させて、交流発電機４に特定周波数（例えば５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚ）の交流を発電させる発電モードを設定した一例である。この発電モードによって得られる特定周波数の交流は、例えば、専用のコンセントより外部に取り出して利用することができる。
【００３３】
（変形例）
実施例１では、単気筒エンジンを搭載する二輪車用のエンジン補機システムの一例を説明しているが、単気筒エンジンに限定する必要はなく、例えば、二気筒エンジンにも本発明を適用可能である。
【符号の説明】
【００３４】
Ｓ エンジン補機システム
１ エンジン
１ａ エンジン軸
２ 交流スタータ
３ 減速機
４ 交流発電機
５ 第１の遠心クラッチ（第１のクラッチ）
７ 第２の遠心クラッチ（第２のクラッチ）
８ インバータ
９ 第１の給電回路
１０ 第２の給電回路
１１ 切替リレー
１２ 車載バッテリ
１３ エンジンケース
Ｕ、Ｖ、Ｗ 交流スタータの三相コイル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二輪車用のエンジン補機システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両が一時停止した際にエンジンを自動的に停止させることで燃費を向上できるアイドリングストップシステム（以下ＩＳＳと呼ぶ）を搭載した車両が増加している。このＩＳＳを搭載する車両は、エンジンの始動回数が大幅に増加するため、エンジンを始動させるスタータの作動回数も大幅に増加する。このため、ブラシを有する直流スタータでは、ブラシの摩耗が問題となる。
これに対し、ＡＣＧスタータモータによりエンジン始動を行う公知技術がある（特許文献１参照）。この特許文献１に記載されたＡＣＧスタータモータは、二輪車用エンジンに適用されるもので、エンジンのクランク軸に直結される始動機および発電機として機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９６７３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記のＡＣＧスタータモータは、エンジン軸に直結されている、言い換えると、モータの発生トルクが増幅されることなくエンジン軸に伝達されるため、排気量の小さい（例えば５０ｃｃ）エンジンを始動することは可能であるが、排気量の大きい（例えば１００ｃｃ以上）エンジンを始動するためには、駆動トルクが不足するという問題がある。なお、モータの発生トルクを増幅するために減速機を使用することも考えられるが、スタータモータとして使用する場合は良くても、発電機として使用する場合に問題が生じる。つまり、減速機を用いると、発電機を駆動するエンジンの回転速度が減速機により増大するため、発電機の発生電圧が過大となり、バッテリの過充電を防止するための制御が困難である。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、二輪車用のエンジンを効率良く運転でき、且つ、燃費向上を図ることのできるエンジン補機システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（請求項１の発明）
本発明は、二輪車用のエンジン補機システムであって、交流電力の供給を受けて作動するエンジン始動用の交流スタータと、この交流スタータの発生トルクを増幅する減速機と、エンジン軸に直結され、エンジンに駆動されて電力を発生すると共に、交流電力の供給を受けることで交流モータとして機能する交流発電機と、車載バッテリから得られる直流電力を交流電力に変換して交流スタータおよび交流発電機を駆動する共用のインバータと、このインバータより交流スタータに電力を供給するための第１の給電回路と、インバータより交流発電機に電力を供給するための第２の給電回路と、第１の給電回路と第２の給電回路とを選択的に切り替える切替リレーと、減速機とエンジン軸との間に介在され、エンジン軸の回転数が所定の分離回転数以上となった時に減速機とエンジン軸との間を分離する第１のクラッチと、エンジン軸と車軸との間に介在され、エンジン軸の回転数が所定の接合回転数以上となった時にエンジン軸と車軸とを接合する第２のクラッチとを備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明のエンジン補機システムは、切替リレーにより第１の給電回路と第２の給電回路とを選択的に切り替えることで、交流モータを駆動するインバータと交流発電機を駆動するインバータを共用できる。すなわち、１つのインバータで交流スタータの作動と交流発電機の作動を制御できる。これにより、エンジン始動時は、切替リレーにより第１の給電回路を選択することで、交流スタータをインバータ駆動してエンジンをクランキングすることができる。
エンジン軸の回転数が所定の接合回転数以上になると、第２のクラッチが接合状態となってエンジン軸と車軸とが接合される。これにより、クランキング状態であっても交流スタータが発生するトルクによって車両の走行が可能となり、エンジン完爆後はエンジンの発生トルクにより車両の走行が可能となる。
エンジン軸の回転数が接合回転数より高い分離回転数以上になると、第１のクラッチが分離状態となって交流スタータがエンジン軸から分離される。
その後、第１の給電回路から第２の給電回路に切り替えることにより、交流発電機で発電された電力をインバータを介して車載バッテリに回生する。あるいは、インバータにより交流発電機をモータ駆動することにより、走行トルクのアシストが可能となる。
【０００７】
（請求項２の発明）
請求項１に記載した二輪車用のエンジン補機システムにおいて、第１のクラッチの分離回転数が第２のクラッチの接合回転数より高く設定され、且つ、エンジンが完爆した後、エンジン軸の回転数が分離回転数まで上昇する間は、インバータより交流スタータへ電力の供給を継続することを特徴とする。
上記の構成では、第１のクラッチの分離回転数が第２のクラッチの接合回転数より高く設定されるので、第１のクラッチが分離状態となった時点で、既に第２のクラッチは接合状態となっている。これにより、エンジンが完爆した後も、インバータより交流スタータへの給電を継続する、つまり、交流スタータをインバータ駆動することで、第１のクラッチが分離状態となるまでは、交流スタータによって車両発進時のトルクアシストを行うことができる。その結果、エンジンが低回転でトルクが不安定な領域でも、車両の安定した走行が可能になる。
【０００８】
（請求項３の発明）
請求項１または２に記載した二輪車用のエンジン補機システムにおいて、第１のクラッチの分離回転数が第２のクラッチの接合回転数より高く設定され、且つ、エンジン軸の回転数が３０００ｒｐｍに達するまでは、交流発電機の発生電圧を車載バッテリの定格電圧以下に抑えることを特徴とする。
本発明によれば、エンジン軸の回転数が３０００ｒｐｍに達するまでは、交流発電機の発生電圧が車載バッテリの定格電圧（例えば１２Ｖ）を超えることがないので、その間（エンジン軸の回転数が３０００ｒｐｍに達するまでの間）、インバータより交流発電機に電力を供給することが可能であり、交流発電機を交流モータとしてインバータ駆動することができる。
【０００９】
一般の二輪車に搭載される交流発電機は、アイドリング状態でも発電できるように、発生電圧が低く設定されるため、例えば、アイドリング回転数を１５００ｒｐｍとすると、１５００ｒｐｍ以上ではモータ駆動することができない。これに対し、本発明では、交流発電機の発生電圧が３０００ｒｐｍまで車載バッテリの定格電圧以下に抑えられている。つまり、発生電圧が高く設定されるので、その間、インバータを通じて交流発電機に電力を供給することが可能である。これにより、一般的なアイドリング回転数（例えば１５００ｒｐｍ）より高い３０００ｒｐｍまで交流発電機を交流モータとしてインバータ駆動することができるので、発進後のトルクアシストが可能となる。
【００１０】
（請求項４の発明）
請求項１に記載した二輪車用のエンジン補機システムにおいて、第２のクラッチの接合回転数が１２００ｒｐｍ以下に設定されることを特徴とする。
この場合、１２００ｒｐｍ以下の接合回転数で第２のクラッチが接合状態となる、つまり、エンジン軸と車軸とが接合されるので、交流発電機によるトルクアシスト領域を拡大でき、発進時から交流発電機によるトルクアシストが可能となる。
【００１１】
（請求項５の発明）
請求項１〜４に記載した何れか一つの二輪車用のエンジン補機システムにおいて、交流発電機の発生電圧が車載バッテリの定格電圧を下回る回転数領域では、交流発電機の発生電圧をインバータで昇圧して車載バッテリに回生することを特徴とする。
エンジン回転数が低く、交流発電機の発生電圧が車載バッテリの定格電圧を下回る場合は、エンジン回転数に応じてインバータにより昇圧することにより、交流発電機からインバータを介して車載バッテリへの充電が可能となる。
【００１２】
（請求項６の発明）
請求項１〜５に記載した何れか一つの二輪車用のエンジン補機システムにおいて、エンジンおよび交流発電機を収容するエンジンケースを有し、このエンジンケースの内部に交流スタータを配置して油中冷却していることを特徴とする。
エンジンケース内に交流スタータを配置することで、エンジンを含む補機システム全体を一括して油中冷却することができる。また、交流スタータをエンジンケースの外部に配置する場合は、交流発電機が直結されるエンジン軸をエンジンケースの外部へ取り出すために、エンジンケースとエンジン軸との間にオイルシール等のシール構造を設ける必要があるのに対し、本発明ではシール構造を廃止できるため、コストダウンに寄与する。
【００１３】
（請求項７の発明）
請求項１〜６に記載した何れか一つの二輪車用のエンジン補機システムにおいて、車速がゼロの時に、第２のクラッチの接合回転数より低い回転数でエンジンを定速回転させて交流発電機に特定周波数の交流を発電させ、その発生電圧を外部に取り出すことが可能な発電モードを設定したことを特徴とする。
上記の構成によれば、発電モードを設定することにより、車両が停止した状態（車速ゼロの時）でも、交流発電機に特定周波数（例えば５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚ）の電力を発生させ、その電力を外部に取り出して利用することができる。
【００１４】
（請求項８の発明）
請求項１〜７に記載した何れか一つの二輪車用のエンジン補機システムにおいて、交流スタータは、星形結線される三相コイルを有し、この三相コイルの中性点が車載バッテリに接続され、各相のコイル端部がインバータに接続されていることを特徴とする。
この場合、交流スタータの三相コイルに印加される電圧を高圧化できるので、高回転での交流スタータによるトルクアシストが可能になる。つまり、三相コイルの中性点に車載バッテリの電圧を印加することで、相電圧を高くできるため、高回転でも三相コイルに電流を流すことができ、交流スタータによるトルクアシストが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１に係るエンジン補機システムの構成を示すブロック図である。
【図２】エンジン始動時の作動手順を示すフローチャートである。
【図３】エンジン停止時の作動手順を示すフローチャートである。
【図４】エンジン補機システムの作動状態を示すタイムチャートである。
【図５】実施例２に係るエンジン補機システムの構成を示すブロック図である。
【図６】交流スタータの結線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【実施例】
【００１７】
（実施例１）
実施例１では、単気筒エンジンを搭載する二輪車用のエンジン補機システムについて説明する。
このエンジン補機システムＳは、図１に示す様に、エンジン１を始動するための交流スタータ２と、この交流スタータ２の発生トルクを増幅する減速機３と、エンジン１の出力軸（以下エンジン軸１ａと呼ぶ）に直結される交流発電機４と、減速機３とエンジン軸１ａとの間を断続する第１の遠心クラッチ５と、エンジン軸１ａと車軸６との間を断続する第２の遠心クラッチ７と、交流スタータ２および交流発電機４を駆動する共用インバータ８と、インバータ８より交流スタータ２に電力を供給するための第１の給電回路９と、インバータ８より交流発電機４に電力を供給するための第２の給電回路１０と、第１の給電回路９と第２の給電回路１０とを選択的に切り替える切替リレー１１等を備える。
【００１８】
交流スタータ２は、例えば、回転磁界を生成するステータと、回転磁界に同期して回転するロータとで構成される同期モータを内蔵する。
ステータは、例えば、三相コイルＵ、Ｖ、Ｗを星形結線（図６参照）して形成される電機子巻線を有し、この電機子巻線にインバータ８より対称三相交流が印加されることで回転磁界を生成する。ロータは、コア内部に永久磁石を埋め込んだ磁石埋込型ロータ、または、コア表面に永久磁石を張り付けた表面磁石型ロータとして構成される。なお、同期モータ以外にも、例えば、ロータに突極構造を持つリランクタンスモータ、かご型誘導モータ等を使用することもできる。
減速機３は、例えば、周知の遊星歯車減速機であり、交流スタータ２の回転速度を減速して、その減速比に比例したトルクを出力する。
【００１９】
交流発電機４は、界磁として働くロータと、三相のステータコイルを巻装したステータとで構成され、エンジン軸１ａに直結されたロータがエンジン１に駆動されて回転することにより、ステータコイルに三相交流を発生する。また、この交流発電機４は、インバータ８よりステータコイルに対称三相交流が印加されることで回転磁界を生成し、その回転磁界に同期してロータが回転する交流同期モータとしても機能する。
第１の遠心クラッチ５は、エンジン軸１ａの回転数が所定の分離回転数以上となった時に分離状態となって減速機３とエンジン軸１ａとの間を分離する。言い換えると、エンジン軸１ａの回転数が０〜分離回転数までの間は、第１の遠心クラッチ５が接合状態であり、減速機３とエンジン軸１ａとが連結されている。
第２の遠心クラッチ７は、エンジン軸１ａの回転数が所定の接合回転数以上となった時に接合状態となってエンジン軸１ａと車軸６とを連結する。言い換えると、エンジン軸１ａの回転数が０〜接合回転数までの間は分離状態であり、エンジン軸１ａと車軸６との間を分離している。
【００２０】
インバータ８は、車載バッテリ１２より得られる直流電力を交流電力に変換して、周波数および電圧を可変して出力する。
切替リレー１１は、交流スタータ２をインバータ駆動する時、つまり、インバータ８より交流スタータ２に電力を供給する時に第１の給電回路９を選択し、交流発電機４をインバータ駆動する時、つまり、インバータ８より交流発電機４に電力を供給する時、および、交流発電機４で発生した電力をインバータ８を通じて車載バッテリ１２に回生する時に第２の給電回路１０を選択する。この切替リレー１１は、例えば、エンジン１が停止した状態で第１の給電回路９を選択し、交流スタータ２によってエンジン１が始動した後、交流スタータ２への通電が停止されてから第２の給電回路１０に切り替える。
【００２１】
次に、エンジン補機システムＳの作動の一例を図２、図３に示すフローチャートおよび図４に示すタイムチャートを基に説明する。なお、図２、図３のフローチャートに示す符号Ｓ１〜１１、Ｓ２０〜２３は、以下のステップ１〜１１、２０〜２３に対応している。 ステップ１…アイドリングストップによってエンジン１が停止した状態から、エンジン再始動指令が出力される。エンジン再始動指令は、例えば、図４（ａ）に示すアクセル信号のＯＮによって判定できる。
ステップ２…インバータ８より交流スタータ２に電力（三相交流）が供給されて、図４（ｄ）に示す様に、交流スタータ２が回転する。
ステップ３…交流スタータ２の発生トルクが減速機３で増幅され、第１の遠心クラッチ５を介してエンジン軸１ａに伝達されることにより、エンジン１をクランキングする（図４（ｃ）参照）。
【００２２】
ステップ４…エンジン軸１ａの回転数が所定の接合回転数以上になると、図４（ｈ）に示す様に、第２の遠心クラッチ７が接合状態となって、エンジン軸１ａと車軸６とが連結される。
ステップ５…エンジン１の発生トルクまたは交流スタータ２の駆動トルクが車軸６に伝達されて、図４（ｆ）に示す車軸トルクが発生することで、車両が走行可能となる。
ステップ６…エンジン軸１ａの回転数Ｎｍが基準回転数Ｎｍ0 以上か否かを判定する。 ここで、基準回転数Ｎｍ0 は、交流スタータ２によってトルクアシストできる上限回転数を設定するものである。
ステップ６の判定結果がＮＯの場合はステップ５へ戻り、判定結果がＹＥＳの場合はステップ７へ進む。
【００２３】
ステップ７…インバータ８による交流スタータ２への通電を停止する。また、図４（ｇ）に示す様に、第１の遠心クラッチ５が所定の分離回転数に達することで分離状態となり、交流スタータ２がエンジン軸１ａから切り離される。
ステップ８…切替リレー１１によって第２の給電回路１０に切り替える。
ステップ９…加速アシスト指令の有無を判定する。加速アシスト指令は、例えば、アクセル信号を基に判定できる。この判定結果がＹＥＳの場合はステップ１０へ進み、判定結果がＮＯの場合はステップ１１へ進む。
ステップ１０…インバータ８より交流発電機４に電力を供給する。例えば、登坂路を走行する際に加速アシスト指令が出力されると、インバータ８により交流発電機４をモータ駆動してトルクアシストを行う。図４（ｅ）に示すプラス領域のトルクは、交流発電機４をモータ駆動した場合の発生トルクである。
ステップ１１…加速アシスト指令が出力されていない場合は、交流発電機４で発電された電力（図４（ｅ）参照）をインバータ８を通じて車載バッテリ１２に回生する。
【００２４】
次に、アイドリングストップを実施する時の作動を説明する。
ステップ２０…エンジン停止指令が出力される。このエンジン停止指令は、例えば、図４（ｂ）に示すブレーキ信号のＯＮによって判定できる。
ステップ２１…車速Ｖが停止判定速度Ｖ0 以下か否かを判定する。なお、停止判定速度Ｖ0 は、例えば２〜３ｋｍ／ｈに設定できる。
この判定結果がＮＯの場合は、判定結果がＹＥＳになるまでステップ２１の処理を繰り返し実行する。判定結果がＹＥＳの場合はステップ２２へ進む。
ステップ２２…第２の遠心クラッチ７を分離して、エンジン軸１ａと車軸６との間を切り離す。
ステップ２３…エンジン停止に至る。
【００２５】
（実施例１の作用および効果）
実施例１に記載したエンジン補機システムＳは、切替リレー１１により第１の給電回路９と第２の給電回路１０とを選択的に切り替えることで、１つの共用インバータ８で交流スタータ２と交流発電機４とを制御できる。例えば、エンジン始動時は、第１の給電回路９を選択して交流スタータ２をインバータ駆動することにより、エンジン１をクランキングする。
エンジン軸１ａの回転数が所定の接合回転数以上になると、第２の遠心クラッチ７が接合状態となってエンジン軸１ａと車軸６とが接合される。これにより、エンジン１が完爆する前、つまり、クランキング状態であっても、交流スタータ２が発生するトルクによって車両の走行が可能となり、エンジン完爆後はエンジン１の発生トルクにより車両の走行が可能となる。
【００２６】
また、エンジン軸１ａの回転数が接合回転数より高い分離回転数以上になると、第１の遠心クラッチ５が分離状態となって交流スタータ２がエンジン軸１ａから分離される。その後、切替リレー１１により第１の給電回路９から第２の給電回路１０に切り替えることにより、交流発電機４で発電された電力をインバータ８を介して車載バッテリ１２に回生する。あるいは、交流発電機４をモータ駆動することにより、走行トルクをアシストすることができる。
また、本実施例のエンジン補機システムＳでは、第１の遠心クラッチ５の分離回転数を第２の遠心クラッチ７の接合回転数より高く設定し、且つ、エンジン１が完爆した後、エンジン軸１ａの回転数が第１の遠心クラッチ５の分離回転数まで上昇する間は、交流スタータ２をインバータ８により継続して駆動することで、車両発進時のトルクアシストを交流スタータ２により行うことができる。その結果、エンジン１が低回転でトルクが不安定な領域でも、車両の安定した走行が可能になる。
【００２７】
さらに、第１の遠心クラッチ５の分離回転数を第２の遠心クラッチ７の接合回転数より高く設定し、且つ、エンジン軸１ａの回転数が３０００ｒｐｍに達するまでは、交流発電機４の発生電圧を車載バッテリ１２の定格電圧（例えば１２Ｖ）以下に抑えることで、３０００ｒｐｍまで交流発電機４をモータ駆動することができるので、アイドリング時だけでなく、発進後のトルクアシストも可能となる。なお、交流発電機４の発生電圧が車載バッテリ１２の定格電圧を下回る回転数領域では、交流発電機４の発生電圧をインバータ８で昇圧することにより、車載バッテリ１２への電力回生が可能となる。
また、第２の遠心クラッチ７の接合回転数を１２００ｒｐｍ以下に設定すると、発進時から交流発電機４によるトルクアシストが可能となり、交流発電機４によるトルクアシスト領域を拡大できる。
【００２８】
上記の様に、本実施例のエンジン補機システムＳは、エンジン１が低回転でトルクが不安定な領域でも、インバータ８により交流発電機４をモータ駆動することでトルクアシストが可能であり、且つ、高速回転域での負荷変化時（例えば登板走行時）にもトルクアシストできるので、エンジン１を効率良く運転することが可能となり、燃費の向上を図ることができる。
また、交流スタータ２によってエンジン始動を行うので、直流スタータと比較して長寿命であり、エンジン１の始動回数が大幅に増加するアイドリングストップ搭載車にも好適に使用できる。
【００２９】
さらに、先に記載した特許文献１では、発電機の機能と始動機の機能とを併せ持つＡＣＧスタータモータによってエンジン１の始動を行うため、例えば、排気量が１００ｃｃ以上のエンジン１を始動するにはトルクが不足する。これに対し、本実施例では、交流スタータ２を発電機として使用することはないので、交流スタータ２の発生トルクを減速機３で増幅してエンジン軸１ａに伝達することができる。その結果、小排気量エンジンは言うまでもなく、排気量が１００ｃｃ以上のエンジン１を搭載する二輪車にも問題なく適用できる。また、切替リレー１１によって第１の給電回路９と第２の給電回路１０とを切り替えることにより、交流スタータ２と交流発電機４を１つの共用インバータ８によって駆動できるので、交流スタータ専用のインバータ８を持つ必要はなく、コストを低く抑えることが可能である。
【００３０】
（実施例２）
実施例１に記載したエンジン補機システムＳは、交流スタータ２をエンジン１および交流発電機４を収容するエンジンケース１３の外部に配置しているが、この実施例２に示すエンジン補機システムＳは、図５に示す様に、エンジンケース１３の内部に交流スタータ２を配置している。なお、エンジンケース１３の内部は潤滑油で満たされている。
この場合、エンジン１を含む補機システム全体がエンジンケース１３の内部に収容されるため、システム全体を一括して油中冷却することができる。また、実施例１の様に、交流スタータ２をエンジンケース１３の外部に配置する場合は、交流発電機４が直結されるエンジン軸１ａをエンジンケース１３の外部へ取り出すために、エンジンケース１３とエンジン軸１ａとの間にオイルシール等のシール構造を設ける必要があるのに対し、本発明ではシール構造を廃止できるため、コストダウンを図ることができる。
【００３１】
（実施例３）
この実施例３では、図６に示す様に、車載バッテリ１２が交流スタータ２の電機子巻線を形成する三相コイルＵ、Ｖ、Ｗの中性点Ｏに接続され、各相のコイル端部Ｕｏ、Ｖｏ、Ｗｏが切替リレー１１を介してインバータ８に接続されている。
上記の構成によれば、三相コイルＵ、Ｖ、Ｗの中性点Ｏに電源電圧を直接印加することで、各相に印加される電圧を高圧化できる。これにより、高回転でも三相コイルＵ、Ｖ、Ｗに電流を流すことができるので、交流スタータ２によるトルクアシスト領域を拡大できる。
【００３２】
（実施例４）
この実施例４では、車両が停止した状態で車速がゼロの時に、第２の遠心クラッチ７の接合回転数より低い回転数でエンジン１を定速回転させて、交流発電機４に特定周波数（例えば５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚ）の交流を発電させる発電モードを設定した一例である。この発電モードによって得られる特定周波数の交流は、例えば、専用のコンセントより外部に取り出して利用することができる。
【００３３】
（変形例）
実施例１では、単気筒エンジンを搭載する二輪車用のエンジン補機システムの一例を説明しているが、単気筒エンジンに限定する必要はなく、例えば、二気筒エンジンにも本発明を適用可能である。
【符号の説明】
【００３４】
Ｓ エンジン補機システム
１ エンジン
１ａ エンジン軸
２ 交流スタータ
３ 減速機
４ 交流発電機
５ 第１の遠心クラッチ（第１のクラッチ）
７ 第２の遠心クラッチ（第２のクラッチ）
８ インバータ
９ 第１の給電回路
１０ 第２の給電回路
１１ 切替リレー
１２ 車載バッテリ
１３ エンジンケース
Ｕ、Ｖ、Ｗ 交流スタータの三相コイル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力の供給を受けて作動するエンジン始動用の交流スタータと、
この交流スタータの発生トルクを増幅する減速機と、
エンジン軸に直結され、エンジンに駆動されて電力を発生すると共に、交流電力の供給を受けることで交流モータとして機能する交流発電機と、
車載バッテリから得られる直流電力を交流電力に変換して前記交流スタータおよび前記交流発電機を駆動する共用のインバータと、
このインバータより前記交流スタータに電力を供給するための第１の給電回路と、
前記インバータより前記交流発電機に電力を供給するための第２の給電回路と、
前記第１の給電回路と前記第２の給電回路とを選択的に切り替える切替リレーと、
前記減速機と前記エンジン軸との間に介在され、前記エンジン軸の回転数が所定の分離回転数以上となった時に前記減速機と前記エンジン軸との間を分離する第１のクラッチと、
前記エンジン軸と車軸との間に介在され、前記エンジン軸の回転数が所定の接合回転数以上となった時に前記エンジン軸と前記車軸とを接合する第２のクラッチとを備えることを特徴とする二輪車用のエンジン補機システム。
【請求項２】
請求項１に記載した二輪車用のエンジン補機システムにおいて、
前記第１のクラッチの分離回転数が前記第２のクラッチの接合回転数より高く設定され、且つ、前記エンジンが完爆した後、前記エンジン軸の回転数が前記分離回転数まで上昇する間は、前記インバータより前記交流スタータへ電力の供給を継続することを特徴とする二輪車用のエンジン補機システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載した二輪車用のエンジン補機システムにおいて、
前記第１のクラッチの分離回転数が前記第２のクラッチの接合回転数より高く設定され、且つ、前記エンジン軸の回転数が３０００ｒｐｍに達するまでは、前記交流発電機の発生電圧を前記車載バッテリの定格電圧以下に抑えることを特徴とする二輪車用のエンジン補機システム。
【請求項４】
請求項１に記載した二輪車用のエンジン補機システムにおいて、
前記第２のクラッチの接合回転数が１２００ｒｐｍ以下に設定されることを特徴とする二輪車用のエンジン補機システム。
【請求項５】
請求項１〜４に記載した何れか一つの二輪車用のエンジン補機システムにおいて、
前記交流発電機の発生電圧が前記車載バッテリの定格電圧を下回る回転数領域では、前記交流発電機の発生電圧を前記インバータで昇圧して前記車載バッテリに回生することを特徴とする二輪車用のエンジン補機システム。
【請求項６】
請求項１〜５に記載した何れか一つの二輪車用のエンジン補機システムにおいて、
前記エンジンおよび前記交流発電機を収容するエンジンケースを有し、このエンジンケースの内部に前記交流スタータを配置して油中冷却していることを特徴とする二輪車用のエンジン補機システム。
【請求項７】
請求項１〜６に記載した何れか一つの二輪車用のエンジン補機システムにおいて、
車速がゼロの時に、前記第２のクラッチの接合回転数より低い回転数で前記エンジンを定速回転させて前記交流発電機に特定周波数の交流を発電させ、その発生電圧を外部に取り出すことが可能な発電モードを設定したことを特徴とする二輪車用のエンジン補機システム。
【請求項８】
請求項１〜７に記載した何れか一つの二輪車用のエンジン補機システムにおいて、
前記交流スタータは、星形結線される三相コイルを有し、この三相コイルの中性点が前記車載バッテリに接続され、各相のコイル端部が前記インバータに接続されていることを特徴とする二輪車用のエンジン補機システム。
【請求項１】
交流電力の供給を受けて作動するエンジン始動用の交流スタータと、
この交流スタータの発生トルクを増幅する減速機と、
エンジン軸に直結され、エンジンに駆動されて電力を発生すると共に、交流電力の供給を受けることで交流モータとして機能する交流発電機と、
車載バッテリから得られる直流電力を交流電力に変換して前記交流スタータおよび前記交流発電機を駆動する共用のインバータと、
このインバータより前記交流スタータに電力を供給するための第１の給電回路と、
前記インバータより前記交流発電機に電力を供給するための第２の給電回路と、
前記第１の給電回路と前記第２の給電回路とを選択的に切り替える切替リレーと、
前記減速機と前記エンジン軸との間に介在され、前記エンジン軸の回転数が所定の分離回転数以上となった時に前記減速機と前記エンジン軸との間を分離する第１のクラッチと、
前記エンジン軸と車軸との間に介在され、前記エンジン軸の回転数が所定の接合回転数以上となった時に前記エンジン軸と前記車軸とを接合する第２のクラッチとを備えることを特徴とする二輪車用のエンジン補機システム。
【請求項２】
請求項１に記載した二輪車用のエンジン補機システムにおいて、
前記第１のクラッチの分離回転数が前記第２のクラッチの接合回転数より高く設定され、且つ、前記エンジンが完爆した後、前記エンジン軸の回転数が前記分離回転数まで上昇する間は、前記インバータより前記交流スタータへ電力の供給を継続することを特徴とする二輪車用のエンジン補機システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載した二輪車用のエンジン補機システムにおいて、
前記第１のクラッチの分離回転数が前記第２のクラッチの接合回転数より高く設定され、且つ、前記エンジン軸の回転数が３０００ｒｐｍに達するまでは、前記交流発電機の発生電圧を前記車載バッテリの定格電圧以下に抑えることを特徴とする二輪車用のエンジン補機システム。
【請求項４】
請求項１に記載した二輪車用のエンジン補機システムにおいて、
前記第２のクラッチの接合回転数が１２００ｒｐｍ以下に設定されることを特徴とする二輪車用のエンジン補機システム。
【請求項５】
請求項１〜４に記載した何れか一つの二輪車用のエンジン補機システムにおいて、
前記交流発電機の発生電圧が前記車載バッテリの定格電圧を下回る回転数領域では、前記交流発電機の発生電圧を前記インバータで昇圧して前記車載バッテリに回生することを特徴とする二輪車用のエンジン補機システム。
【請求項６】
請求項１〜５に記載した何れか一つの二輪車用のエンジン補機システムにおいて、
前記エンジンおよび前記交流発電機を収容するエンジンケースを有し、このエンジンケースの内部に前記交流スタータを配置して油中冷却していることを特徴とする二輪車用のエンジン補機システム。
【請求項７】
請求項１〜６に記載した何れか一つの二輪車用のエンジン補機システムにおいて、
車速がゼロの時に、前記第２のクラッチの接合回転数より低い回転数で前記エンジンを定速回転させて前記交流発電機に特定周波数の交流を発電させ、その発生電圧を外部に取り出すことが可能な発電モードを設定したことを特徴とする二輪車用のエンジン補機システム。
【請求項８】
請求項１〜７に記載した何れか一つの二輪車用のエンジン補機システムにおいて、
前記交流スタータは、星形結線される三相コイルを有し、この三相コイルの中性点が前記車載バッテリに接続され、各相のコイル端部が前記インバータに接続されていることを特徴とする二輪車用のエンジン補機システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１１２１４９（Ｐ２０１３−１１２１４９Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５９７８８（Ｐ２０１１−２５９７８８）
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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