バッテリ充電装置、３相電圧生成回路、３相電圧生成方法、および遅角制御方法
【課題】交流発電機の構造を簡単化、かつ小型化し、コストの低減を図ることができるバッテリ充電装置等を提供する。
【解決手段】本発明のバッテリ充電装置は、３相交流発電機の１相の交流出力電圧を検出するサブコイル（Ｓｕ）と、前記１相の交流出力電圧に同期した同期信号を生成し、前記１相の同期信号を基に他の２相の同期信号を生成するＵ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路（１１）と、バッテリ電圧と所定目標電圧との差分電圧と、各相の同期信号とに基づき、整流部のスイッチング素子の通電タイミングの進角／遅角量を求める比較回路（１４）と、前記進角／遅角量により前記スイッチング素子の進角／遅角制御を行う進角／遅角制御回路（２１）を備え、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路は、前記１相の交流出力電圧の１サイクル前の波形を用いて高さが一定の三角波を発生させ、前記三角波の所定の電圧点に基づいて他の２相の同期信号を生成する。
【解決手段】本発明のバッテリ充電装置は、３相交流発電機の１相の交流出力電圧を検出するサブコイル（Ｓｕ）と、前記１相の交流出力電圧に同期した同期信号を生成し、前記１相の同期信号を基に他の２相の同期信号を生成するＵ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路（１１）と、バッテリ電圧と所定目標電圧との差分電圧と、各相の同期信号とに基づき、整流部のスイッチング素子の通電タイミングの進角／遅角量を求める比較回路（１４）と、前記進角／遅角量により前記スイッチング素子の進角／遅角制御を行う進角／遅角制御回路（２１）を備え、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路は、前記１相の交流出力電圧の１サイクル前の波形を用いて高さが一定の三角波を発生させ、前記三角波の所定の電圧点に基づいて他の２相の同期信号を生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二輪車等に用いられる３相交流発電機を使用したバッテリ充電装置に関する。特に、本発明は、進角／遅角制御を行うバッテリ充電装置において、３相交流発電機の構造を簡略化かつ小型化できると共に、遅角リミット値を自動設定できる、バッテリ充電装置、３相電圧生成回路、３相電圧生成方法、および遅角制御方法に関する。
本願は、２００６年３月３０日に、日本に出願された特願２００６−９５５０４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
図１１は、二輪車等に用いられるバッテリ充電装置について説明するための図である。
永久磁石式（ロータを永久磁石で構成した方式）の３相交流発電機（以下、単に「交流発電機」ともいう）１Ａは、エンジン側（図示せず）から回転駆動される交流発電機であり、交流発電機１Ａから出力される３相交流出力電圧は、バッテリ充電装置３Ａにより順変換（交流／直流変換）され直流出力電圧となり、この直流出力電圧によりバッテリ２に充電電流を流す。この場合に、バッテリ充電を効率良く行うために、交流発電機１Ａの発電量を制御する進角／遅角制御が行われている。
【０００３】
進角／遅角制御は、図１２に示すように、交流発電機１Ａの交流出力電圧の位相に対して、バッテリ充電装置内の整流部を構成するスイッチング素子の通電タイミングを進角側、または遅角側に移動させることにより、交流発電機１Ａの発電量を制御するものである。この進角／遅角制御では、バッテリ２の電圧が基準電圧よりも低くバッテリ充電を必要とする場合は、バッテリ充電装置３Ａを遅角制御してバッテリ充電状態とし、バッテリ２の電圧が基準電圧よりも高く充電を必要としない場合には、バッテリ充電装置３Ａを進角制御してバッテリから交流発電機１Ａへエネルギーを放電する状態とする。
【０００４】
この進角／遅角制御において、従来の３相交流磁石式の３相交流発電機１Ａと組み合わせるバッテリ充電装置では、進角／遅角制御に必要な各相の出力電圧の位相検出を、磁界を電流に変換する素子（ホール素子等）または各相巻線と並列に巻かれたサブコイル（交流出力電圧検出用の補助巻線）からの信号を用いて行い、スイッチング素子（ＦＥＴもしくはＳＣＲ）の通電タイミングの制御を行っていた。そのため各相に各々磁石位置検出機器（ロータの磁界の検出器）を設けるか、またはサブコイルを設ける必要があった。
【０００５】
例えば、図１３に示すように、交流発電機１Ａの各相にサブコイルＳｕ、Ｓｖ、Ｓｗを設け、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧検出回路１１ＡによりＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の交流出力電圧に同期した信号を生成する。この同期信号を基準にして、制御回路２０Ａにより、スイッチング素子（ＦＥＴ）Ｑ１〜Ｑ６の通電タイミングを制御することにより、進角／遅角制御を行っていた。
【０００６】
このように、進角／遅角制御を行うために、交流発電機の各相にサブコイルを設けるか、磁石位置検出機器を設ける必要があるため、交流発電機は大型かつ複雑になり、結果として高価になっていた。従って、交流発電機を小型化、簡略化することが望まれていた。
【０００７】
また上述したように、遅角制御状態において遅角量を、０から増加させることにより発電量（バッテリ充電量）を次第に増加させることができる。しかし、ある一定の遅角量までは発電量を増加させることができるが、この一定の遅角量を超えると逆に発電量が低下してしまう性質がある。従って、交流発電機１の発電量を最大にする遅角量のリミット値（「遅角リミット値」ともいう）を適切に設定することが必要になる。
【０００８】
この遅角リミット値の設定については、従来は、実際に使用する交流発電機と、バッテリの種類と、エンジン（排気量）の大小に応じた組み合わせテスト（実験）を行い、最適な遅角リミット値を求めていた。
【０００９】
このように、最適な遅角リミット値を決めるために多くのテストが行われ、また、この結果により求めた遅角リミット値と、交流発電機と、バッテリと、排気量との対応関係を示すテーブルを作成するなど、多大の労力を必要としていた。
【００１０】
従来のこの種の電源装置は、特許文献１および２に記載されている。この従来技術の電源装置は、交流発電機の出力をサイクロコンバータを用いて商用周波数に変換する際に、交流発電機から効率的に出力を取り出すことを目的としたものである。したがって、上述したような、進角／遅角制御を行うために各相に磁石位置検出機器やサブコイルを設ける必要があり、３相交流発電機が大型かつ複雑になっていたという問題を解決するものではない。
【００１１】
また、従来技術の同期電動機の出力制御装置は、特許文献３に記載されている。この従来技術では、発電量を増減制御して無駄な発電をなくし、良好な加速性能を維持しつつ、適正にバッテリ充電を行うことを目的としている。このために、発電電圧を制御するための制御電圧値を、エンジン回転数の関数として加速時および通常運転時毎に設定されるようにしている。すなわち、エンジン回転数とスロットル開度でなされた加速判断に従って制御電圧値が決定され、進角・遅角量設定部はバッテリ電圧が制御電圧値に収斂するようにステータコイル各相への通電タイミングを決定する。
【００１２】
しかしながら、上述の従来技術の同期電動機の出力制御装置は、良好な加速性能を維持しつつ、適正にバッテリ充電を行うことを目的としており、上述したような、交流発電機、バッテリの種類、および排気量の組み合わせに応じた最適な遅角リミット値の設定に多大な労力を要していたという問題を解決するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０００−１８８８６６号公報
【特許文献２】特開平１０−５２０４６号公報
【特許文献３】特開２００４−１９４４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述したように、従来のバッテリ充電装置においては、進角／遅角制御を行うために、３相交流発電機の各相の各々にサブコイルを設けるか、磁石位置検出機器を設ける必要があったため、交流発電機が大型かつ複雑になり、結果として高価になるという問題があった。
【００１５】
また、従来のバッテリ充電装置においては、進角／遅角制御の遅角リミット値の設定は、実際に使用する交流発電機と、バッテリと、負荷の特定の組み合わせテストにより、最適なリミット値を決めていた。このため、交流発電機、バッテリの種類、および排気量の大小に応じて、最適な遅角リミット値を設定するには、多大な労力を必要としていた。
【００１６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その第１の目的は、バッテリ充電装置で３相交流発電機の進角／遅角制御を行う場合に、交流発電機の構造を簡単化、かつ小型化し、コストの低減を図ることができる、バッテリ充電装置、３相電圧生成回路、および３相電圧生成方法を提供することにある。
【００１７】
また、本発明の第２の目的は、前記第１の目的に加えて、さらに、交流発電機、バッテリの種類、およびエンジン（排気量）の大小にかかわらず、最適な遅角リミット値を自動設定できる、バッテリ充電装置、および遅角制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明のバッテリ充電装置は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相からなる３相交流発電機とバッテリとの間に接続され、前記３相交流発電機から出力された交流電力を直流電力に変換して前記バッテリに供給するように構成され、ブリッジ構成された整流部のスイッチング素子の通電タイミングを前記３相交流発電機の交流出力電圧の位相に対して進み又は遅らせることにより進角／遅角制御を行うバッテリ充電装置であって、前記３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を検出する交流出力電圧検出回路と；前記交流出力電圧検出回路により検出された１相の交流出力電圧に同期した同期信号を生成すると共に、前記１相の同期信号を基に、他の２相の同期信号を生成するＵ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路と；前記バッテリの電圧と所定の目標電圧との差分電圧の信号と、前記Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路により出力される各相の同期信号とに基づき、前記スイッチング素子の通電タイミングの進角／遅角量を求める進角／遅角算出回路と；前記進角／遅角算出回路により求めた進角／遅角量により前記スイッチング素子の進角／遅角制御を行う進角／遅角制御回路と；を備え、前記Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路は、前記交流出力電圧検出回路が検出した１相の交流出力電圧の１サイクル前の波形を用いて高さが一定の三角波を発生させ、前記三角波の所定の電圧点に基づいて他の２相の同期信号を生成することを特徴とする。
このような構成のバッテリ充電装置においては、進角／遅角制御に必要な各相の同期信号を生成する場合に、３相交流発電機のいずれか１相、例えば、Ｕ相の交流出力電圧を検出し、このＵ相の交流出力電圧に同期した信号を生成し、このＵ相の同期信号を基に、他の２相の同期信号を生成する。
これにより、３相交流発電機の各相に各々磁石位置検出機器やサブコイルを設けることなく、３相交流発電機の１相の交流出力電圧を検出して進角／遅角制御が行えるようになる。このため、３相交流発電機の構造を簡単化、かつ小型化でき、コストの低減を図ることができる。
【００１９】
また、本発明のバッテリ充電装置において、前記交流出力電圧検出回路はＵ相の交流出力電圧を検出し、前記Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路は、前記Ｕ相の交流出力電圧に同期した矩形波の信号を生成する回路と、前記Ｕ相に同期した矩形波の０°から１８０°の位相に同期して第１の三角波を発生させる第１三角波発生回路と、前記Ｕ相に同期した矩形波の１８０°から３６０°の位相に同期して第２の三角波を発生させる第２三角波発生回路と、前記第１の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転すると共に、前記第２の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転するＶ相の矩形波を生成する回路と、前記第１の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転すると共に、前記第２の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転するＷ相の矩形波を生成する回路と、を備えてもよい。
このような構成のバッテリ充電装置においては、進角／遅角制御を行うために必要な各相の同期信号を生成する場合に、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路では、３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧、例えば、Ｕ相の交流出力電圧に同期した矩形波を生成し、このＵ相に同期した矩形波を基準にし、残りの２相に同期した矩形波を生成する。この場合に、Ｕ相の矩形波の信号の０°から１８０°の位相に同期して第１の三角波を発生させ、１８０°から３６０°の位相に同期して第２の三角波を発生させる。そして、第１の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転すると共に、第２の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転するＶ相矩形波を生成する。また、第１の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転すると共に、第２の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転するＷ相矩形波を生成する。
これにより、３相交流発電機の各相に各々磁石位置検出機器やサブコイルを設けることなく、３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を検出して進角／遅角制御が行えるようになる。このため、３相交流発電機の構造を簡単化、かつ小型化でき、コストの低減を図ることができる。
【００２０】
また、本発明のバッテリ充電装置おいては、前記３相交流発電機の１相の交流出力電圧と交流出力電流を検出し、前記交流発電機の発電量を算出する発電量算出回路と、前記進角／遅角算出回路により求めた進角／遅角量により前記スイッチング素子の進角／遅角制御を行うと共に、遅角制御を行う際に、遅角量が遅角リミット値を超える場合は、前記遅角リミット値により前記スイッチング素子の遅角制御を行う進角／遅角制御回路と、前記遅角量と発電量とを記憶すると共に、前回の遅角量及び発電量と、今回の遅角量及び発電量とを比較し、前回の遅角量よりも今回の遅角量が大きく、かつ前回の発電量が今回の発電量よりも大きい場合には、前回の遅角量を前記遅角リミット値として設定する遅角リミット値設定回路と、を備えてもよい。
このような構成により、３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を基にＵ，Ｖ，Ｗ相に同期した信号を生成して進角／遅角制御を行う際に、進角／遅角量が遅角量であり、かつ遅角リミット値（略最大発電量となる遅角量）を超える場合には、遅角量を遅角リミット値に制限する。また、交流発電機の発電量を検出し、遅角量と発電量とを記憶するようにし、前回の遅角量及び発電量と、今回の遅角量及び発電量とを比較し、前回の遅角量よりも今回の遅角量が大きく、かつ前回の発電量が今回の発電量よりも大きい場合には、前回の遅角量を遅角リミット値として設定する。
これにより、３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を検出して進角／遅角制御が行える効果に加えて、進角／遅角制御を行う際に、交流発電機、バッテリの種類、および排気量の大小にかかわらず、最適な遅角リミット値を自動設定できる。
【００２１】
また、本発明のバッテリ充電装置において、前記進角／遅角制御回路は、前記進角／遅角算出回路により求めた進角／遅角量が遅角量であり、かつ遅角リミット値が設定されていない場合、または遅角リミット値以下の場合には、前記求めた遅角量により前記スイッチング素子の遅角制御を行い、前記遅角リミット値設定回路は、前記遅角量と発電量とを記憶すると共に、前回の遅角量及び発電量と、今回の遅角量及び発電量とを比較し、前回の遅角量よりも今回の遅角量が大きく、かつ前回の発電量が今回の発電量よりも大きい場合には、前回の遅角量を前記遅角リミット値として設定し、前回の遅角量よりも今回の遅角量が小さい場合には、前記遅角リミット値の設定を解除するようにしてもよい。
このような構成により、３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を基にＵ，Ｖ，Ｗ相に同期した信号を生成して進角／遅角制御を行う際に、進角／遅角算出回路により求めた遅角量が減少方向に向かう場合には、遅角リミット値の設定を解除する。
これにより、３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を検出して進角／遅角制御が行える効果に加えて、進角／遅角制御を行う際に、遅角リミット値を固定的なものとせず、周囲環境の変化に応じた最適な遅角リミット値を適宜に設定できるようになる。
【００２２】
また、本発明のバッテリ充電装置においては、前記３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を検出するサブコイルと、前記３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電流を検出する電流センサと、前記サブコイルにより検出された３相交流発電機の出力電圧と、前記電流センサにより検出された３相交流発電機の出力電流とを基に、交流発電機の発電量を算出する発電量算出回路と、前記サブコイルにより検出された１相の交流出力電圧に同期した矩形波を生成すると共に、前記１相に同期した矩形波を基に、他の２相に同期した矩形波を生成するＵ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路と、前記Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路から出力される各相の矩形波に同期した三角波を生成する同期三角波発生回路と、前記バッテリの電圧と所定の目標電圧とを比較し誤差信号を出力する誤差アンプと、前記同期三角波発生回路から出力される三角波と誤差アンプの出力とを比較することにより進角／遅角量を求める比較回路と、前記比較回路から進角／遅角量を受け取り、前記進角／遅角量により前記スイッチング素子の進角／遅角制御を行うと共に、遅角量が所定の遅角リミット値を超えた場合は、前記遅角量を前記遅角リミット値に制限する進角／遅角制御回路と、前記比較回路により求めた遅角量と、前記発電量算出回路により求めた発電量とを記憶すると共に、前回の遅角量及び発電量と、今回の遅角量及び発電量とを比較し、前回の遅角量よりも今回の遅角量が大きく、かつ前回の発電量が今回の発電量よりも大きい場合に、前回の遅角量を遅角リミット値として設定する遅角リミット値設定回路と、を備えてもよい。
このような構成により、３相交流発電機のいずれか１相にサブコイルを設け、交流出力電流を検出する。また、サブコイルを設けた相の交流出力電流を電流センサにより検出し、３相交流発電機の発電量を算出する。また、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路により、サブコイルで検出した電圧波形を基に、Ｕ，Ｖ，Ｗ相に同期した各相の矩形波を生成し、この矩形波に同期した三角波を同期三角波発生回路により生成する。また、誤差アンプは、バッテリの電圧と目標電圧とを比較し誤差信号を生成する。そして、比較回路により、同期三角波発生回路から出力される三角波と誤差アンプの出力とを比較することにより進角／遅角量を求める。この比較回路により求めた進角／遅角量が、遅角量であり、かつ所定の遅角リミット値を超える場合には、進角／遅角制御回路により、遅角量を遅角リミット値に制限する。また、遅角リミット値設定回路により、遅角量と発電量とを記憶すると共に、前回の遅角量及び発電量と、今回の遅角量及び発電量とを比較し、前回の遅角量よりも今回の遅角量が大きく、かつ前回の発電量が今回の発電量よりも大きい場合は、前回の遅角量を遅角リミット値として設定する。
これにより、３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を検出して進角／遅角制御が行える効果に加えて、バッテリ充電装置において進角／遅角制御を行う際に、交流発電機、バッテリの種類、および排気量の大小にかかわらず、最適な遅角リミット値を自動設定できる。
【００２３】
また、本発明のバッテリ充電装置において、前記同期三角波発生回路における三角波が、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相ごとに生成されるように構成され、前記比較回路において、前記同期三角波発生回路から出力される三角波と誤差アンプ出力とを比較して進角／遅角量を求める場合に、Ｕ相の進角／遅角量は、前記同期三角波発生回路から出力されるＷ相の三角波と、前記誤差アンプ出力とを比較して求め、前記Ｖ相の進角／遅角量は、前記同期三角波発生回路から出力されるＵ相の三角波と、前記誤差アンプ出力とを比較して求め、前記Ｗ相の進角／遅角量は、前記同期三角波発生回路から出力されるＶ相の三角波と、前記誤差アンプ出力とを比較して求めるようにしてもよい。
このような構成により、３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を基にＵ，Ｖ，Ｗ相に同期した信号を生成して進角／遅角制御を行う際に、例えば、Ｕ相の進角／遅角量は、同期三角波発生回路から出力されるＷ相の三角波と、誤差アンプ出力とを比較して求めるようにする。
これにより、３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を検出して進角／遅角制御が行える効果に加えて、進角／遅角制御を行う際に、進角／遅角制御の制御範囲を、進角側０°〜１２０°、遅角側０°〜６０°に設定できる。
【００２４】
また、本発明の３相電圧生成回路は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相からなる３相交流発電機とバッテリとの間に接続され、前記３相交流発電機から出力された交流電力を直流電力に変換して前記バッテリに供給するように構成され、ブリッジ構成された整流部のスイッチング素子の通電タイミングを前記３相交流発電機の交流出力電圧の位相に対して進み又は遅らせることにより進角／遅角制御を行うと共に、バッテリの電圧と所定の目標電圧との差分電圧の信号と、３相交流発電機の交流出力電圧の各相の同期信号とに基づき前記スイッチング素子の通電タイミングの進角／遅角量を求めるバッテリ充電装置における前記交流出力電圧の各相の同期信号を生成する３相電圧生成回路であって、前記３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧の１サイクル前の波形を用いて高さが一定の三角波を発生させ、前記三角波の所定の電圧点に基づいて他の２相の同期信号を生成する回路を備えることを特徴とする。
このような構成の３相電圧生成回路においては、バッテリ充電装置により進角／遅角制御を行うために必要な各相の同期信号を生成する場合に、３相交流発電機のいずれか１相、例えば、Ｕ相の交流出力電圧を検出し、このＵ相の交流出力電圧に同期した信号を生成し、このＵ相の同期信号を基に、他の２相の同期信号を生成する。
これにより、３相交流発電機の各相に各々磁石位置検出機器やサブコイルを設けることなく、３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を検出して進角／遅角制御が行えるようになる。このため、３相交流発電機の構造を簡単化、かつ小型化でき、コストの低減を図ることができる。
【００２５】
また、本発明の３相電圧生成回路においては、Ｕ相の交流出力電圧と同期した矩形波の信号を生成する回路と、前記Ｕ相に同期した矩形波の０°から１８０°の位相に同期して第１の三角波を発生させる第１三角波発生回路と、前記Ｕ相に同期した矩形波の１８０°から３６０°の位相に同期して第２の三角波を発生させる第２三角波発生回路と、前記第１の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転すると共に、前記第２の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転するＶ相の矩形波を生成する回路と、前記第１の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転すると共に、前記第２の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転するＷ相の矩形波を生成する回路と、を備えてもよい。
このような構成の３相電圧生成回路においては、進角／遅角制御を行うために必要な各相の同期信号を生成する場合に、３相交流発電機のいずれか１相、例えば、Ｕ相の交流出力電圧と同期した矩形波を生成し、このＵ相に同期した矩形波を基準にし、残りの２相に同期した矩形波を生成する。この場合に、Ｕ相の矩形波の信号の０°から１８０°の位相に同期して第１の三角波を発生させ、１８０°から３６０°の位相に同期して第２の三角波を発生させる。そして、第１の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転すると共に、第２の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転するＶ相の矩形波を生成する。また、第１の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転すると共に、第２の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転するＷ相の矩形波を生成する。
これにより、３相交流発電機の各相に各々磁石位置検出機器やサブコイルを設けることなく、３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を検出して進角／遅角制御が行えるようになる。このため、３相交流発電機の構造を簡単化、かつ小型化でき、コストの低減を図ることができる。
【００２６】
また、本発明の３相電圧生成方法は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相からなる３相交流発電機とバッテリとの間に接続され、前記３相交流発電機から出力された交流電力を直流電力に変換して前記バッテリに供給するように構成され、ブリッジ構成された整流部のスイッチング素子の通電タイミングを前記３相交流発電機の交流出力電圧の位相に対して進み又は遅らせることにより進角／遅角制御を行うと共に、バッテリの電圧と所定の目標電圧との差分電圧の信号と、３相交流発電機の交流出力電圧の各相の同期信号とに基づき前記スイッチング素子の通電タイミングの進角／遅角量を求めるバッテリ充電装置における前記交流出力電圧の各相の同期信号を生成するための３相電圧生成方法であって、前記３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧の１サイクル前の波形を用いて高さが一定の三角波を発生させ、前記三角波の所定の電圧点に基づいて他の２相の同期信号を生成する工程を含むことを特徴とする。
これにより、３相交流発電機の各相に各々磁石位置検出機器やサブコイルを設けることなく、３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を検出して進角／遅角制御が行えるようになる。このため、３相交流発電機の構造を簡単化、かつ小型化でき、コストの低減を図ることができる。
【００２７】
また、本発明の３相電圧生成方法においては、Ｕ相の交流出力電圧と同期した矩形波の信号を生成する工程と、前記Ｕ相に同期した矩形波の０°から１８０°の位相に同期して第１の三角波を発生させる第１三角波発生工程と、前記Ｕ相に同期した矩形波の１８０°から３６０°の位相に同期して第２の三角波を発生させる第２三角波発生工程と、前記第１の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転すると共に、前記第２の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転するＶ相の矩形波を生成する工程と、前記第１の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転すると共に、前記第２の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転するＷ相の矩形波を生成する工程と、を含にでもよい。
これにより、３相交流発電機の各相に各々磁石位置検出機器やサブコイルを設けることなく、３相交流発電機の１相の交流出力電圧を検出して進角／遅角制御が行えるようになる。このため、３相交流発電機の構造を簡単化、かつ小型化でき、コストの低減を図ることができる。
【００２８】
また、本発明のバッテリ充電装置における遅角制御方法は、３相交流発電機とバッテリとの間に接続され、前記３相交流発電機から出力された交流電力を直流電力に変換して前記バッテリに供給するように構成され、ブリッジ構成された整流部のスイッチング素子の通電タイミングを前記交流発電機の交流出力電圧の位相に対して進み又は遅らせることにより進角／遅角制御を行うバッテリ充電装置における遅角制御方法であって、前記３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を検出する交流出力電圧検出工程と、前記３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電流を検出する交流出力電流検出工程と、前記交流出力電圧検出工程により検出された１相の交流出力電圧に同期した同期信号を生成すると共に、前記１相の同期信号を基に、他の２相の同期信号を生成するＵ，Ｖ，Ｗ相電圧生成工程と、前記３相交流発電機の１相の交流出力電圧と交流出力電流を基に、前記３相交流発電機の発電量を算出する発電量算出工程と、前記バッテリの電圧と所定の目標電圧との差分電圧の信号と、前記Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧工程により出力される各相の同期信号とに基づき、前記スイッチング素子の通電タイミングの進角／遅角量を求める進角／遅角算出工程と、前記進角／遅角算出工程により求めた進角／遅角量により前記スイッチング素子の進角／遅角制御を行うと共に、遅角制御を行う際に、遅角量が遅角リミット値を超える場合は、前記遅角リミット値により前記スイッチング素子の遅角制御を行う進角／遅角制御工程と、前記遅角量と発電量とを記憶すると共に、前回の遅角量及び発電量と、今回の遅角量及び発電量とを比較し、前回の遅角量よりも今回の遅角量が大きく、かつ前回の発電量が今回の発電量よりも大きい場合には、前回の遅角量を前記遅角リミット値として設定する遅角リミット値設定工程と、を含み、前記Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成工程では、前記１相の交流出力電圧の１サイクル前の波形を用いて高さが一定の三角波を発生させ、前記三角波の所定の電圧点に基づいて前記他の２相の同期信号を生成することを特徴とする。
このような工程により、３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を基にＵ，Ｖ，Ｗ相に同期した信号を生成して進角／遅角制御を行う際に、進角／遅角量が遅角量であり、かつ遅角リミット値（略最大発電量となる遅角量）を超える場合には、遅角量を遅角リミット値に制限する。また、発電機の発電量を検出し、遅角量と発電量とを記憶するようにし、前回の遅角量及び発電量と、今回の遅角量及び発電量とを比較し、前回の遅角量よりも今回の遅角量が大きく、かつ前回の発電量が今回の発電量よりも大きい場合には、前回の遅角量を遅角リミット値として設定する。
これにより、３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を検出して進角／遅角制御が行える効果に加えて、進角／遅角制御を行う際に、交流発電機、バッテリの種類、および排気量の大小にかかわらず、最適な遅角リミット値を自動設定できる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明においては、Ｕ，Ｖ，Ｗ相からなる３相交流発電機のいずれか１相にサブコイル（交流出力電圧検出用の補助巻線）を設け、この１相のサブコイルの交流出力電圧から、３相分の交流出力電圧に同期した信号を生成することができるので、これにより、各相に各々磁石位置検出機器やサブコイルを設ける必要がなくなり、交流発電機を簡略かつ小型にすることができ、交流発電機のコストを低減することができる。
【００３０】
また、本発明においては、Ｕ，Ｖ，Ｗ相からなる３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を基にＵ，Ｖ，Ｗ相に同期した信号を生成して進角／遅角制御を行う際に、遅角量と発電量とを記憶し、遅角量が増加したにもかかわらず発電量が低下した場合は、前回の遅角量を遅角リミット値として設定するようにしたので、これにより、交流発電機、バッテリの種類、および排気量の大小にかかわらず、最適な遅角リミット値を自動設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明のバッテリ充電装置の第１の実施例を示すブロック図である。
【図２】図１に示された発電機のＵ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路における矩形波を生成するメカニズムについて説明するための波形図である。
【図３Ａ】図１に示されたＵ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路の構成を示す回路図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示されたＵ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路の動作を示す波形図である。
【図４】図１に示された発電機のＵ相の交流電圧波形に同期した矩形波を示す波形図である。
【図５】本発明の実施例において、三角波を生成するメカニズムについて説明するための図である。
【図６Ａ】本発明の実施例における進角制御通電タイミングを示す波形図である。
【図６Ｂ】図６Ａに示された進角制御通電タイミングで制御される発電機およびスイッチング素子を示す回路図である。
【図７Ａ】本発明の実施例における遅角制御通電タイミングを示す波形図である。
【図７Ｂ】図７Ａに示された遅角制御通電タイミングで制御される発電機およびスイッチング素子を示す回路図である。
【図８】本発明のバッテリ充電装置の第２の実施例を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施例における遅角リミット値の設定工程を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施例における遅角リミット値の設定方法を示す図である。
【図１１】バッテリ充電装置について説明するためのブロック図である。
【図１２】進角／遅角制御について説明するための図である。
【図１３】従来の交流発電機の構成例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
次に本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００３３】
［第１の実施例の説明］
（本発明のバッテリ充電装置の第１の実施例の基本構成例の説明）
図１は、本発明によるバッテリ充電装置の第１の実施例の基本構成例を示すブロック図であり、永久磁石式の３相交流発電機（単に「交流発電機」ともいう）１の交流出力電圧を全波整流して、その出力でバッテリ２を充電するバッテリ充電装置３の例である。
【００３４】
このバッテリ充電装置３では、交流発電機１からの三相交流出力を整流する全波整流回路を、Ｎチャネル型パワーＭＯＳＦＥＴであるスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の３相ブリッジ構成としている。バッテリ充電装置３は、各スイッチング素子のスイッチング動作のタイミング（通電タイミング）を、交流発電機１の交流出力電圧に対して位相を遅らせる遅角制御、または進ませる進角制御を行うことにより、バッテリの充電状態（または放電状態）を制御している。
【００３５】
このバッテリ充電装置３において、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１が本発明の第１の実施例の特徴とする部分である。Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１は、交流発電機１内の１相分（この例ではＵ相）のサブコイルＳｕの交流出力電圧から、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に同期した信号を生成する。
【００３６】
このＵ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１の構成と動作の詳細については後述し、以下、まず図１に示すバッテリ充電装置３の全体構成の概要について説明する。
【００３７】
３相交流発電機１内のサブコイルＳｕは、Ｕ相の交流出力電圧を検出するサブコイルである。Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１は、サブコイルＳｕで検出した電圧波形（交流波形）Ｖｕら、３相分の各相に同期した矩形波の信号を生成し、同期三角波発生回路１２に出力する。
【００３８】
同期三角波発生回路１２は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１から出力される３相分の矩形波の信号から、これらの信号に同期した三角波を生成する。この三角波は矩形波のパルス幅の大きさに無関係に高さ（三角波の最大値）が等しくなるような三角波である。
【００３９】
誤差アンプ１３は、実際のバッテリ電圧Ｖｂａｔからのフィードバック信号Ｖｆｂと、バッテリ充電電圧の設定値（目標値）Ｖｒｅｆとを比較して、その差の信号を増幅し誤差アンプ出力Ｖｃとして出力する。なお、誤差アンプ出力Ｖｃは、バッテリ電圧Ｖｂａｔが低く、「Ｖｆｂ＜Ｖｒｅｆ」の場合に、「Ｖｃ＞０」となり、バッテリ電圧Ｖｂａｔが高く、「Ｖｆｂ＞Ｖｒｅｆ」の場合に、「Ｖｃ＜０」となる。「Ｖｃ＞０」の場合には、バッテリ２への充電（遅角制御）が行われ、「Ｖｃ＜０」の場合には、バッテリ２からの放電（進角制御）が行われる。
【００４０】
比較回路（進角／遅角算出回路）１４は、同期三角波発生回路１２から出力される三角波と誤差アンプ１３の出力Ｖｃとを比較し、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングタイミング（進角／遅角量θ）を決定し、前記進角／遅角量θの信号を制御回路２０に出力する。
【００４１】
制御回路２０中の進角／遅角制御回路２１は、比較回路１４から通電タイミング（進角／遅角量θ）の信号を受け取り、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のＯＮ・ＯＦＦ信号を生成しＦＥＴ駆動信号生成回路２２に出力する。なお、この際に、遅角量が所定の遅角リミット値以上にならないように制限する。
【００４２】
ＦＥＴ駆動信号生成回路２２は、進角／遅角制御回路２１から、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のＯＮ・ＯＦＦ信号を受け取り、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をＯＮ・ＯＦＦするための駆動信号（ゲートドライブ信号）を生成する。
【００４３】
なお、バッテリ充電装置３内にはマイクロコンピュータ（又はマイクロコントローラ）が搭載されており、バッテリ充電装置３内の制御回路２０や、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１や、比較回路１４や、その他の回路について、ソフトウェアプログラムを実行することにより、その処理機能を実現することができるものについては、ソフトウェア処理により実現するようにしてもよい。勿論、ハードウェアにより構成するようにしてもよい。
【００４４】
（Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路についての説明）
次に、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１の構成と動作について説明する。このＵ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１においては、３相のうちの１相（例えば、Ｕ相）と同期した矩形波の信号を基準として、残りの２相の位置（位相）を検出し、これら２相の矩形波の信号を生成する。この手段として、Ｕ相の矩形波の０°から１８０°の位相に同期した三角波（第１の三角波）を発生させ、同様にして、Ｕ相の矩形波の１８０°から３６０°の位相に同期した三角波（第２の三角波）を発生させる。
【００４５】
そして、第１の三角波および第２の三角波の各々の三角波のピーク電圧に対して、２／３の電圧点でレベルが反転する矩形波を生成する。この矩形波はＵ相に同期した矩形波より１２０度遅延しており、この矩形波がＶ相に同期した矩形波となる。
【００４６】
また、第１の三角波および第２の三角波の各々の三角波のピーク電圧に対して、１／３の電圧点でレベルが反転する矩形波を生成する。この矩形波はＵ相に同期した矩形波より２４０度遅延しており、この矩形波がＷ相に同期した矩形波となる。
【００４７】
したがって、１つのサブコイルのみで、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に同期した矩形波の信号を生成できるため、これを通電タイミングの制御に利用することができ、３相交流発電機の構造の簡略化と外形の小形化が可能となり、また、交流発電機のコストの低減が図れる。
【００４８】
次に、具体的な例を図に示して説明する。
図２は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路の動作を説明するための図であり、Ｕ相に同期した矩形波Ｒｕから、Ｖ相の矩形波ＲｖおよびＷ相の矩形波Ｒｗを生成する方法を説明するための図である。以下、図２を参照して、その工程について説明する。
【００４９】
（工程１） 最初に、サブコイルＳｕの検出電圧からＵ相に同期した矩形波Ｒｕを生成する。そして、この矩形波Ｒｕの“Ｈ（ハイ）”側に同期した三角波（ｅ）を生成する。
この三角波（ｅ）は矩形波Ｒｕに同期しており、位相幅が１８０°（０°〜１８０°）である。また、この三角波（ｅ）は矩形波Ｒｕのパルス幅の大きさに無関係に高さ（三角波のピーク電圧Ｖｐ）が等しくなるような三角波である。なお、矩形波のパルス幅の大きさに無関係に高さ（三角波のピーク電圧）が等しくなるような三角波の生成方法については後述する。
【００５０】
（工程２） 同様にして、矩形波Ｒｕの“Ｌ（ロー）”側に同期した三角波（ｆ）を生成する。この三角波（ｆ）は矩形波Ｒｕに同期しており、位相幅が１８０°（１８０°〜３６０°）である。また、この三角波（ｆ）についても矩形波Ｒｕのパルス幅の大きさに無関係に高さ（三角波のピーク電圧Ｖｐ）が等しくなるような三角波である。
【００５１】
（工程３） 次に、三角波（ｅ）のピーク電圧Ｖｐの１／３の高さの点Ｘ１と、２／３の高さの点Ｘ２を求める。これにより、点Ｘ０（三角波（ｅ）の立ち上がり点）と点Ｘ１の間、点Ｘ１と点Ｘ２との間、および点Ｘ２と点Ｘ３（三角波（ｅ）の立下り点）との間は、それぞれ位相幅が６０°となる。同様にして、三角波（ｆ）のピーク電圧Ｖｐの１／３の高さの点Ｙ１、２／３の高さの点Ｙ２を求める。
【００５２】
（工程４） 次に、点Ｘ２から点Ｘ３まで“Ｈ”となるパルスａ１を生成し、また、点Ｙ２から点Ｙ３（三角波（ｆ）の立下り点）まで“Ｈ”となるパルスｂ１を生成する。
【００５３】
（工程５） そして、パルスａ１の立ち上がりエッジで“Ｈ”となり、パルスｂ１の立ち上がりエッジで“Ｌ”に戻る矩形波Ｒｖを生成し、これをＶ相に同期した矩形波とする。
【００５４】
（工程６） 次に、点Ｘ１から点Ｘ３まで“Ｈ”となるパルスｃ１を生成し、また、点Ｙ１から点Ｙ３まで”Ｈ”となるパルスｄ１を生成する。
【００５５】
（工程７） そして、パルスｄ１の立ち上がりエッジで“Ｈ”となり、パルスｃ１の立ち上がりエッジで０に戻る矩形波Ｒｗを生成し、これをＷ相に同期した矩形波とする。
【００５６】
上述した工程により、Ｕ相に対して１２０°位相が遅れたＶ相の矩形波Ｒｖ、Ｕ相に対して２４０°位相が遅れたＷ相の矩形波Ｒｗを生成することができる。
【００５７】
図３Ａに、Ｕ相の矩形波とＵ相に同期した三角波（ｅ）、（ｆ）から、Ｖ相、Ｗ相の矩形波を生成する回路の構成例を示す。以下、図３Ｂを参照して、その回路の動作について説明する。
【００５８】
三角波のピーク電圧Ｖｐは、直列に３本接続された抵抗Ｒにより分圧され、（１／３）×Ｖｐの電圧が比較器Ａ２、Ａ４の（−）入力端子に基準電圧として入力され、（２／３）×Ｖｐの電圧が比較器Ａ１、Ａ３の（−）入力端子に基準電圧として入力される。また、比較器Ａ１、Ａ２の（＋）入力端子に三角波（ｅ）が入力され、比較器Ａ３、Ａ４の（＋）入力端子に三角波（ｆ）が入力される。
【００５９】
従って、比較器Ａ１の出力は、点Ｘ２から点Ｘ３まで“Ｈ”となり、パルスａ１となる。比較器Ａ２の出力は、点Ｘ１から点Ｘ３まで“Ｈ”となり、パルスｃ１となる。比較器Ａ３の出力は、点Ｙ２から点Ｙ３まで“Ｈ”となり、パルスｂ１となる。比較器Ａ４の出力は、点Ｙ１から点Ｙ３まで“Ｈ”となり、パルスｄ１となる。
【００６０】
また、比較器Ａ１およびＡ３の出力は、オア回路ＯＲ１を介して、ＤフリップフロップＤ１のクロック端子の入力となる。比較器Ａ２およびＡ４の出力は、オア回路ＯＲ２を介して、ＤフリップフロップＤ２のクロック端子の入力となる。
【００６１】
従って、比較器Ａ１の出力（パルスａ１）の立ち上がりエッジが、ＤフリップフロップＤ１のクロック端子の入力となり、この時、Ｄ入力となるＵ相のレベルは“Ｈ”であるので、ＤフリップフロップＤ１の出力Ｑは“Ｈ”になる。
【００６２】
また、比較器Ａ３の出力（パルスｂ１）の立ち上がりエッジもＤフリップフロップＤ１のクロック端子の入力となり、この時、Ｄ入力となるＵ相のレベルは“Ｌ”であるので、出力Ｑは“Ｌ”になる。従って、ＤフリップフロップＤ１の出力Ｑは、パルスａ１の立ち上がりエッジからパルスｂ１の立ち上がりエッジまで“Ｈ”となり、Ｖ相の矩形波Ｒｖが得られる。
【００６３】
また、比較器Ａ２の出力（パルスｃ１）の立ち上がりエッジが、ＤフリップフロップＤ２のクロック端子の入力となり、この時、Ｄ入力となるＵ相のレベルは“Ｈ”であるので、ＤフリップフロップＤ２の出力Ｑは“Ｈ”、出力Ｑの反転出力（Ｑバー）は“Ｌ”になる。
【００６４】
また、比較器Ａ４の出力（パルスｄ１）の立ち上がりエッジもＤフリップフロップＤ２のクロック端子の入力となり、この時、Ｄ入力となるＵ相のレベルは“Ｌ”であるので、出力Ｑは“Ｌ”になり、出力Ｑの反転出力（Ｑバー）は“Ｈ”になる。従って、ＤフリップフロップＤ２の反転出力（Ｑバー）は、パルス（ｄ１）の立ち上がりエッジからパルス（ｃ１）の立ち上がりエッジまで“Ｈ”となり、Ｗ相の矩形波Ｒｗとなる。
【００６５】
上述した回路により、交流発電機１のＵ相のサブコイルＳｕにより、交流発電機１の交流出力電圧を検出し、このＵ相の交流出力電圧に同期する矩形波を基準にして、他の２相に同期する矩形波を生成することができる。なお、交流発電機１のＶ相にサブコイルを設け、このＶ相の交流出力電圧に同期する矩形波を基準にして、他の２相に同期する矩形波を生成するようにしてもよい。同様にして、交流発電機１のＷ相にサブコイルを設け、このＷ相の交流出力電圧に同期する矩形波を基準にして、他の２相に同期する矩形波を生成するようにしてもよい。
【００６６】
（Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路における三角波電圧の発生方法の説明）
上述のように、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１において、Ｕ相に同期した矩形波からＶ相、Ｗ相の矩形波を生成する場合に、Ｕ相の矩形波のパルス幅の大きさに無関係に高さ（三角波のピーク電圧）が一定の三角波を生成する必要がある。ここで、図４および図５を参照して、矩形波Ｒｕに同期したピーク電圧一定の三角波の発生メカニズムの一例について説明する。なお、ここで説明する三角波の生成メカニズムは、図１に示す同期三角波発生回路１２において、三角波を生成する場合にも共通して使用されるものである。
【００６７】
一般には交流発電機が出力する交流電圧の周波数は急激に変化しないので、１サイクル前の波形と現在のサイクルの波形はほとんど同じと考えることができる。例えば、図４において、波形２が現在のサイクルの波形だとすれば、波形２の半周期Ｔ２と、その１サイクル前の波形１の半周期Ｔ１とはほとんど同じである。
【００６８】
上述の特性を利用して、次の工程により三角波電圧ＶＢを生成する。
（工程１） 図４に示すように、波形１のサイクルにおいて、交流発電機が出力する交流電圧ＶＡから矩形波Ｓを生成する。この波形１に対応する矩形波Ｓの半周期は、波形１のサイクルにおける交流電圧ＶＡの半周期Ｔ１と一致する。
（工程２） 続いて、矩形波Ｓの半周期Ｔ１の時間をカウントする。
（工程３） 続いて、半周期Ｔ１の時間のカウント数を所定の分解能ｎで除算して、時間ｔ１（＝Ｔ１／ｎ）を得る。ここで、分解能ｎは、三角波電圧ＶＢのスロープの滑らかさを規定する量であり、分解能ｎが高い程、三角波電圧ＶＢのスロープが滑らかになる。
（工程４） 続いて、三角波電圧ＶＢのピーク電圧Ｖｐを所定の分解能ｎで除算して、電圧ｖ１（＝Ｖｐ／ｎ）を得る。
（工程５） 続いて、図５に示すように、次のサイクルの波形２の立ち上がりタイミング（Ｔ２をカウントし始めるタイミング）で、上記電圧ｖ１だけ三角波電圧ＶＢを上昇させ、この三角波電圧ＶＢを上記時間ｔ１の間だけ維持する。
（工程６） 同じ波形２のサイクルにおいて、上記時間ｔ１が経過したタイミングで上記電圧ｖ１だけ三角波電圧ＶＢを更に上昇させ、これを全部でｎ回繰り返すと、図５に示すような階段状の波形が得られ、波形２のサイクルに対応する三角波電圧のスロープ部分に相当する階段状の波形が得られる。分解能ｎの値を大きくすれば、階段状の波形が滑らかになり、一層良好な三角波を得ることができる。
【００６９】
以上の工程により、１サイクル前の交流電圧ＶＡの波形を用いて、交流電圧ＶＡの各周
期に対応した三角波電圧であって、ピーク電圧Ｖｐが一定の三角波を生成することができ
る。
【００７０】
（進角／遅角制御におけるスイッチング素子の通電タイミングについての説明）
本発明のバッテリ充電装置３では、交流発電機１のＵ相のサブコイルＳｕにより交流出力電圧を検出し、このＵ相に同期した矩形波を基に、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１により他の２相に同期した矩形波を生成する。同期三角波発生回路１２では、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１から出力された矩形波を基に、各相に同期した三角波を生成する。
【００７１】
そして、同期三角波発生回路１２から出力される三角波と、誤差アンプ１３から出力される誤差アンプ出力Ｖｃと基に、比較回路１４によりスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の通電タイミング（進角／遅角量θ）を求め、進角／遅角制御を行う。以下、この通電タイミング（進角／遅角量θ）を求める方法について説明する。
【００７２】
図６Ａおよび図７Ａは、スイッチング素子の進角／遅角制御における通電タイミングについて説明するための図である。図６Ａは、バッテリ電圧Ｖｂａｔが高く、「Ｖｆｂ＞Ｖｒｅｆ、Ｖｃ＜０」の場合の進角制御状態（バッテリ放電状態）を示し、図７Ａは、バッテリ電圧Ｖｂａｔが低く、「Ｖｆｂ＜Ｖｒｅｆ、Ｖｃ＞０」の場合の遅角制御状態（バッテリ充電状態）を示している。
【００７３】
図６Ａの進角制御タイミング（０°〜１２０°（１８０°通電））を示す図において、図６Ａの波形（１）は、Ｕ相のサブコイルＳｕの検出電圧に同期した矩形波Ｒｕを示し、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１から出力される信号である。
【００７４】
図６Ａの波形（２）は、Ｗ相の矩形波Ｒｗに同期して生成した三角波Ａを示し、同期三角波発生回路１２から出力される信号である。図６Ａの波形（３）は、三角波Ａを１８０°位相シフトした三角波Ａ’を示し、同期三角波発生回路１２から出力される信号である。
【００７５】
図６Ａの波形（４）は、Ｖ相に同期した矩形波Ｒｖを示し、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１から出力される信号である。
【００７６】
図６Ａの波形（５）は、Ｕ相の矩形波Ｒｕに同期して生成した三角波Ｂを示し、同期三角波発生回路１２から出力される信号である。図６Ａの波形（６）は、三角波Ｂを１８０°位相シフトした三角波Ｂ’を示し、同期三角波発生回路１２から出力される信号である。
【００７７】
図６Ａの波形（７）は、Ｗ相に同期した矩形波Ｒｗを示し、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１から出力される信号である。
【００７８】
図６Ａの波形（８）は、Ｖ相の矩形波Ｒｖに同期して生成した三角波Ｃを示し、同期三角波発生回路１２から出力される信号である。図６Ａの波形（９）は、三角波Ｃを１８０°位相シフトした三角波Ｃ’を示し、同期三角波発生回路１２から出力される信号である。
【００７９】
上記三角波Ａ、Ａ’、Ｂ、Ｂ’、Ｃ、Ｃ’は、比較回路１４に入力され、比較回路１４において、それぞれ誤差アンプ出力Ｖｃと比較される。
【００８０】
図６Ａの波形（２）において、図６Ｂに示されたＵ相のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ４の通電タイミング（進角／遅角量θ）を決めるために、Ｗ相の矩形波Ｒｗから生成された三角波Ａが使用される。この理由は、三角波Ａと一点鎖線で示す線（進角０°の線）との交点Ｘ０を基準にして、進角０°〜１２０°、遅角０°〜６０°の範囲で、進角／遅角制御を行えるようにするためである。例えば、この三角波としてＵ相の矩形波Ｒｕから生成される三角波Ｃを使用すると、制御範囲が進角側に片寄り、三角波Ｃ’を使用すると、制御範囲が遅角側に片寄り、進角０°〜１２０°、遅角０°〜６０°などの適切な範囲で進角／遅角制御を行えなくなるためである。
【００８１】
このようにして、Ｗ相の矩形波Ｒｗに同期して生成された三角波Ａと誤差アンプ出力Ｖｃとが比較される。すなわち、三角波Ａと誤差アンプ出力Ｖｃとの交点Ｘａにより、Ｕ相の上側のスイッチング素子Ｑ１のＯＮタイミングが決定され、Ｕ相の下側のスイッチング素子Ｑ４のＯＦＦタイミングが決定される。また、これにより、Ｕ相の進角／遅角量θが決定される。
【００８２】
この例では、バッテリ充電電圧が基準電圧よりも高く誤差アンプ出力「Ｖｃ＜０」の例であり、一点鎖線で示す進角／遅角量０°の線Ｌ０（Ｖｃ＝０のレベルの線）よりもＶｃが低くなり、三角波ＡとＶｃの交点Ｘａが、三角波Ａと線Ｌ０の交点Ｘ０よりも先になり、進角制御が行われることになる。
【００８３】
同様にして、三角波Ａ’と誤差アンプ出力Ｖｃとの交点により、Ｕ相のスイッチング素子Ｑ１のＯＦＦタイミングと、スイッチング素子Ｑ４のＯＮタイミングが決定される。
【００８４】
なお、図６Ａの波形（２）、（３）において、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４のＯＮタイミングは、Ｑ１、Ｑ４のＯＦＦタイミングよりわずかに遅れるように設定される。これは、上下のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ４の同時ＯＮを避けるために、ＯＦＦタイミングからＯＮタイミングをわずかに遅らせ、デッドタイム（ＦＥＴ素子のＯＮ、ＯＦＦ時間特性に応じて決められる遅れ時間）を設けるためである。
【００８５】
上述したように、Ｕ相においては、Ｗ相に同期した矩形波Ｒｗを基に生成された三角波Ａ、Ａ’と、誤差アンプ出力Ｖｃとを比較することにより、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４のＯＮ、ＯＦＦタイミング（進角／遅角量θ）を決定することができる。また、進角の制御範囲は、０°〜１２０°、遅角の範囲は０°〜６０°となる。
【００８６】
同様にして、Ｖ相においては、Ｕ相に同期した矩形波Ｒｕを基に生成された三角波Ｂ、Ｂ’と、誤差アンプ出力Ｖｃとを比較することにより、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ５のＯＮ、ＯＦＦタイミング（進角／遅角量θ）を決定することができる。また、進角の制御範囲は、０°〜１２０°となり、遅角の範囲は０°〜６０°となる。
【００８７】
同様にして、Ｗ相においては、Ｖ相に同期した矩形波Ｒｖを基に生成された三角波Ｃ、Ｃ’と、誤差アンプ出力Ｖｃとを比較することにより、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ６のＯＮ、ＯＦＦタイミング（進角／遅角量θ）を決定することができる。また、進角の制御範囲は、０°〜１２０°となり、遅角の範囲は０°〜６０°となる。
【００８８】
また、図７Ａの遅角制御タイミング（０°〜１２０°（１８０°通電））を示す図は、図６Ａに示す進角制御状態（Ｖｃ＜０）が、遅角制御状態（Ｖｃ＞０）に変わった場合の動作を示すものである。
【００８９】
図６Ａと同様に、図７Ａの波形（１）は、図７Ｂに示されたＵ相のサブコイルＳｕの検出電圧に同期した矩形波Ｒｕを示し、図７Ａの波形（２）は、Ｗ相の矩形波Ｒｗに同期して生成した三角波Ａを示し、図７Ａの波形（３）は、三角波Ａを１８０°位相シフトした三角波Ａ’を示している。
【００９０】
図７Ａの波形（４）は、Ｖ相に同期した矩形波Ｒｖを示し、図７Ａの波形（５）は、Ｕ相の矩形波Ｒｕに同期して生成した三角波Ｂを示し、図７Ａの波形（６）は、三角波Ｂを１８０°位相シフトした三角波Ｂ’を示している。
【００９１】
図７Ａの波形（７）は、Ｗ相に同期した矩形波Ｒｗを示し、図７Ａの波形（８）は、Ｖ相の矩形波Ｒｖに同期して生成した三角波Ｃを示し、図７Ａの波形（９）は、三角波Ｃを１８０°位相シフトした三角波Ｃ’を示している。
【００９２】
上記矩形波Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗは、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１から出力される矩形波であり、三角波Ａ、Ａ’、Ｂ、Ｂ’、Ｃ、Ｃ’は、同期三角波発生回路１２から出力される三角波である。三角波Ａ、Ａ’、Ｂ、Ｂ’、Ｃ、Ｃ’は比較回路１４に入力され、それぞれ誤差アンプ出力Ｖｃと比較される。
【００９３】
なお、図７Ａに示す動作は、図６Ａに示す進角制御状態（Ｖｃ＜０）が、遅角制御状態（Ｖｃ＞０）に変わっただけであり、基本的な動作は同じであり、その動作説明については省略する。
【００９４】
［第２の実施例の説明］
（本発明のバッテリ充電装置の第２の実施例の基本構成例の説明）
第１に実施例においては、３相交流発電機のいずれか１相にサブコイル（交流出力電圧検出用の補助巻線）を設け、この１相のサブコイルの交流出力電圧から、３相分の交流出力電圧に同期した信号を生成し、この同期信号を基に、進角／遅角制御を行う例について説明した。
【００９５】
本発明の第２の実施例では、第１の実施例を基にして、さらに、遅角制御を行う場合に、交流発電機の発電量が最大になる遅角量（遅角リミット値）以上に遅角を大きくしないように制御すると共に、交流発電機、バッテリの種類、およびエンジ（排気量）の大小にかかわらず、最適な遅角リミット値を自動的に設定する例について説明する。
【００９６】
図８は、本発明によるバッテリ充電装置の第２の実施例の基本構成例を示すブロック図である。図８に示す回路は、図１に示す第１の実施例の回路と比較して、制御回路２０中に、発電量算出回路２３と、遅角リミット値設定回路２４とが新たに追加されている。また、交流発電機１のＵ相の電流を検出するための電流センサＣＴｕ（例えば、ホール素子等）が追加されている。これらの、発電量算出回路２３、遅角リミット値設定回路２４、および電流センサＣＴｕは、最適な遅角リミット値を自動設定するために使用されるものである。
【００９７】
発電量算出回路２３は、サブコイルＳｕから交流発電機１の交流出力電圧の信号Ｖｕを入力し、また、電流センサＣＴｕから交流発電機１のＵ相の電流の信号Ｉｕを入力し、交流発電機１の発電量を算出する処理を行う。
【００９８】
遅角リミット値設定回路２４は、比較回路１４から入力した進角／遅角量θと、発電量算出回路２３で求めた発電量を基に、遅角のリミット値を設定する処理を行う。この処理内容の詳細については、後述する。
【００９９】
図８に示す回路の構成と動作は、制御回路２０内に発電量算出回路２３と遅角リミット値設定回路２４が新たに追加された以外は、図１に示す回路と基本的に同じである。
すなわち、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１では、サブコイルＳｕにより検出されたＵ相の交流出力電圧の信号Ｖｕを基にして、Ｕ相に同期した矩形波の信号を生成すると共に、他の２相に同期した矩形波の信号を生成する。同期三角波発生回路１２は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１から出力される矩形波に同期した三角波を生成する。
【０１００】
比較回路１４では同期三角波発生回路１２から出力される三角波と、誤差アンプ１３から出力される誤差アンプ出力Ｖｃと基に、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の通電タイミング（進角／遅角量θ）を求める。進角／遅角制御回路２１は、比較回路１４から入力した進角／遅角量θの信号をＦＥＴ駆動信号生成回路２２に送る。この際に、遅角量が遅角リミット値設定回路２４により設定された遅角リミット値以上にならないように制限する。
【０１０１】
また、スイッチング素子の通電タイミングの制御方法についても第１の実施例と同様であり、バッテリ電圧Ｖｂａｔが高く、「Ｖｆｂ＞Ｖｒｅｆ、Ｖｃ＜０」の場合の進角制御状態（バッテリ放電状態）が図６に示され、バッテリ電圧Ｖｂａｔが低く、「Ｖｆｂ＜Ｖｒｅｆ、Ｖｃ＞０」の場合の遅角制御状態（バッテリ充電状態）が図７に示される。
【０１０２】
（第２の実施例における遅角リミットの設定工程についての説明）
上述したように、第２の実施例においては、遅角リミット値設定回路２４により、遅角リミット値を自動的に設定するところに特徴がある。
図９は、遅角リミット値設定回路２４における遅角リミット値の設定の工程を示すフローチャートであり、以下、図９を参照して、遅角リミット値の設定の工程について説明する。
【０１０３】
最初に、変数である、進角／遅角量θｎ−１と、発電量とを０（ゼロ）に設定する（ステップＳ１）。次に、バッテリの充電状態と、交流発電機の発電量を検出し、また、現在の進角量／遅角量θｎを検出し、これら記憶する（ステップＳ２）。
【０１０４】
次に、変数として記憶された前回進角／遅角量θｎ−１と、現在の進角／遅角量θｎを比較する（ステップＳ３）。そして、遅角制御状態であり「θｎ−１＞θｎ」の場合は、制御の向きが遅角量減少の方向であるので、遅角リミット値が設定されている場合には、この設定を解除（リセット）する（ステップＳ４）。それから、ステップＳ２に戻る。
【０１０５】
ステップＳ３において、遅角制御状態であり「θｎ＞θｎ−１」の場合は、制御の向きが遅角量増加の方向であり、ステップＳ５に移行し、既に遅角リミット値が設定されているか否かを判定する。
【０１０６】
ステップＳ５において、既に遅角リミット値が設定されていると判定された場合は、遅角量を遅角リミット値に設定して（ステップＳ６）ステップＳ２に戻る。そして、遅角制御においては、遅角量がこの遅角リミット値を超えないように制御される。なお、この遅角リミット値は、制御方向が遅角量減少の方向に向く（例えば、バッテリ充電電圧が上昇
する）まで維持される。
【０１０７】
ステップＳ５において、遅角リミット値が設定されていないと判定された場合は、ステップＳ７に移行し、「前回発電量＞今回発電量」であるか否かが判定される（ステップＳ７）。
【０１０８】
ステップＳ７において、「前回発電量＞今回発電量」と判定された場合は、前回発電量における遅角量を遅角リミット値に設定する（ステップＳ８）。これは、図１０の遅角リミット値の設定方法を示す図のように、遅角量の増加にも拘わらず、前回発電量Ｐｎ−１よりも今回発電量Ｐｎの方が小さい場合は、Ｐｎ−１からＰｎまでの区間θＡに最大発電量となる点があると推定されるので、前回発電量Ｐｎ−１における遅角量θｎ−１を遅角リミット値として設定する。
【０１０９】
また、ステップＳ７において、「前回発電量＜今回発電量」と判定された場合は、遅角リミット値を設定することなく、ステップＳ２に戻る。
【０１１０】
以上説明した工程により、最大発電量（正確には略最大発電量）を与える遅角リミット値を自動的に設定することができ、遅角量がこの遅角リミット値を超えないように進角／遅角制御を行うことができるようになる。また、図１０に示すように、区間θＡ内に最大発電量となる点があることが分かり、遅角量が増える制御の際は、遅角が最大発電量を与える点の周辺を追従するようにできる。
【０１１１】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明のバッテリ充電装置、およびＵ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明においては、交流発電機の各相に各々磁石位置検出機器（ロータの磁界の検出器）や各々サブコイル（交流出力電圧検出用の補助巻線）を設けることなく進角／遅角制御を行うことができる。また、交流発電機、バッテリの種類、およびエンジン（排気量）の大小にかかわらず、最適な遅角リミット値を自動設定できる効果を奏するので、本発明は、バッテリ充電装置等に有用である。
【符号の説明】
【０１１３】
１、１Ａ 永久磁石式の３相交流発電機
２ バッテリ
３、３Ａ、３Ｂ バッテリ充電装置
１１ Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路
１１Ａ Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧検出回路
１２ 同期三角波発生回路
１３ 誤差アンプ
１４ 比較回路
２０、２０Ａ 制御回路
２１ 進角／遅角制御回路
２２ ＦＥＴ駆動信号生成回路
２３ 発電量算出回路
２４ 遅角リミット値設定回路
Ｑ１〜Ｑ６ スイッチング素子
Ｓｕ サブコイル
ＣＴｕ 電流センサ
Ｖｂａｔ バッテリ電圧
Ｖｃ 誤差アンプ出力
Ｖｆｂ フィードバック信号
θ 進角／遅角量
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二輪車等に用いられる３相交流発電機を使用したバッテリ充電装置に関する。特に、本発明は、進角／遅角制御を行うバッテリ充電装置において、３相交流発電機の構造を簡略化かつ小型化できると共に、遅角リミット値を自動設定できる、バッテリ充電装置、３相電圧生成回路、３相電圧生成方法、および遅角制御方法に関する。
本願は、２００６年３月３０日に、日本に出願された特願２００６−９５５０４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
図１１は、二輪車等に用いられるバッテリ充電装置について説明するための図である。
永久磁石式（ロータを永久磁石で構成した方式）の３相交流発電機（以下、単に「交流発電機」ともいう）１Ａは、エンジン側（図示せず）から回転駆動される交流発電機であり、交流発電機１Ａから出力される３相交流出力電圧は、バッテリ充電装置３Ａにより順変換（交流／直流変換）され直流出力電圧となり、この直流出力電圧によりバッテリ２に充電電流を流す。この場合に、バッテリ充電を効率良く行うために、交流発電機１Ａの発電量を制御する進角／遅角制御が行われている。
【０００３】
進角／遅角制御は、図１２に示すように、交流発電機１Ａの交流出力電圧の位相に対して、バッテリ充電装置内の整流部を構成するスイッチング素子の通電タイミングを進角側、または遅角側に移動させることにより、交流発電機１Ａの発電量を制御するものである。この進角／遅角制御では、バッテリ２の電圧が基準電圧よりも低くバッテリ充電を必要とする場合は、バッテリ充電装置３Ａを遅角制御してバッテリ充電状態とし、バッテリ２の電圧が基準電圧よりも高く充電を必要としない場合には、バッテリ充電装置３Ａを進角制御してバッテリから交流発電機１Ａへエネルギーを放電する状態とする。
【０００４】
この進角／遅角制御において、従来の３相交流磁石式の３相交流発電機１Ａと組み合わせるバッテリ充電装置では、進角／遅角制御に必要な各相の出力電圧の位相検出を、磁界を電流に変換する素子（ホール素子等）または各相巻線と並列に巻かれたサブコイル（交流出力電圧検出用の補助巻線）からの信号を用いて行い、スイッチング素子（ＦＥＴもしくはＳＣＲ）の通電タイミングの制御を行っていた。そのため各相に各々磁石位置検出機器（ロータの磁界の検出器）を設けるか、またはサブコイルを設ける必要があった。
【０００５】
例えば、図１３に示すように、交流発電機１Ａの各相にサブコイルＳｕ、Ｓｖ、Ｓｗを設け、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧検出回路１１ＡによりＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の交流出力電圧に同期した信号を生成する。この同期信号を基準にして、制御回路２０Ａにより、スイッチング素子（ＦＥＴ）Ｑ１〜Ｑ６の通電タイミングを制御することにより、進角／遅角制御を行っていた。
【０００６】
このように、進角／遅角制御を行うために、交流発電機の各相にサブコイルを設けるか、磁石位置検出機器を設ける必要があるため、交流発電機は大型かつ複雑になり、結果として高価になっていた。従って、交流発電機を小型化、簡略化することが望まれていた。
【０００７】
また上述したように、遅角制御状態において遅角量を、０から増加させることにより発電量（バッテリ充電量）を次第に増加させることができる。しかし、ある一定の遅角量までは発電量を増加させることができるが、この一定の遅角量を超えると逆に発電量が低下してしまう性質がある。従って、交流発電機１の発電量を最大にする遅角量のリミット値（「遅角リミット値」ともいう）を適切に設定することが必要になる。
【０００８】
この遅角リミット値の設定については、従来は、実際に使用する交流発電機と、バッテリの種類と、エンジン（排気量）の大小に応じた組み合わせテスト（実験）を行い、最適な遅角リミット値を求めていた。
【０００９】
このように、最適な遅角リミット値を決めるために多くのテストが行われ、また、この結果により求めた遅角リミット値と、交流発電機と、バッテリと、排気量との対応関係を示すテーブルを作成するなど、多大の労力を必要としていた。
【００１０】
従来のこの種の電源装置は、特許文献１および２に記載されている。この従来技術の電源装置は、交流発電機の出力をサイクロコンバータを用いて商用周波数に変換する際に、交流発電機から効率的に出力を取り出すことを目的としたものである。したがって、上述したような、進角／遅角制御を行うために各相に磁石位置検出機器やサブコイルを設ける必要があり、３相交流発電機が大型かつ複雑になっていたという問題を解決するものではない。
【００１１】
また、従来技術の同期電動機の出力制御装置は、特許文献３に記載されている。この従来技術では、発電量を増減制御して無駄な発電をなくし、良好な加速性能を維持しつつ、適正にバッテリ充電を行うことを目的としている。このために、発電電圧を制御するための制御電圧値を、エンジン回転数の関数として加速時および通常運転時毎に設定されるようにしている。すなわち、エンジン回転数とスロットル開度でなされた加速判断に従って制御電圧値が決定され、進角・遅角量設定部はバッテリ電圧が制御電圧値に収斂するようにステータコイル各相への通電タイミングを決定する。
【００１２】
しかしながら、上述の従来技術の同期電動機の出力制御装置は、良好な加速性能を維持しつつ、適正にバッテリ充電を行うことを目的としており、上述したような、交流発電機、バッテリの種類、および排気量の組み合わせに応じた最適な遅角リミット値の設定に多大な労力を要していたという問題を解決するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０００−１８８８６６号公報
【特許文献２】特開平１０−５２０４６号公報
【特許文献３】特開２００４−１９４４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述したように、従来のバッテリ充電装置においては、進角／遅角制御を行うために、３相交流発電機の各相の各々にサブコイルを設けるか、磁石位置検出機器を設ける必要があったため、交流発電機が大型かつ複雑になり、結果として高価になるという問題があった。
【００１５】
また、従来のバッテリ充電装置においては、進角／遅角制御の遅角リミット値の設定は、実際に使用する交流発電機と、バッテリと、負荷の特定の組み合わせテストにより、最適なリミット値を決めていた。このため、交流発電機、バッテリの種類、および排気量の大小に応じて、最適な遅角リミット値を設定するには、多大な労力を必要としていた。
【００１６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その第１の目的は、バッテリ充電装置で３相交流発電機の進角／遅角制御を行う場合に、交流発電機の構造を簡単化、かつ小型化し、コストの低減を図ることができる、バッテリ充電装置、３相電圧生成回路、および３相電圧生成方法を提供することにある。
【００１７】
また、本発明の第２の目的は、前記第１の目的に加えて、さらに、交流発電機、バッテリの種類、およびエンジン（排気量）の大小にかかわらず、最適な遅角リミット値を自動設定できる、バッテリ充電装置、および遅角制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明のバッテリ充電装置は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相からなる３相交流発電機とバッテリとの間に接続され、前記３相交流発電機から出力された交流電力を直流電力に変換して前記バッテリに供給するように構成され、ブリッジ構成された整流部のスイッチング素子の通電タイミングを前記３相交流発電機の交流出力電圧の位相に対して進み又は遅らせることにより進角／遅角制御を行うバッテリ充電装置であって、前記３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を検出する交流出力電圧検出回路と；前記交流出力電圧検出回路により検出された１相の交流出力電圧に同期した同期信号を生成すると共に、前記１相の同期信号を基に、他の２相の同期信号を生成するＵ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路と；前記バッテリの電圧と所定の目標電圧との差分電圧の信号と、前記Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路により出力される各相の同期信号とに基づき、前記スイッチング素子の通電タイミングの進角／遅角量を求める進角／遅角算出回路と；前記進角／遅角算出回路により求めた進角／遅角量により前記スイッチング素子の進角／遅角制御を行う進角／遅角制御回路と；を備え、前記Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路は、前記交流出力電圧検出回路が検出した１相の交流出力電圧の１サイクル前の波形を用いて高さが一定の三角波を発生させ、前記三角波の所定の電圧点に基づいて他の２相の同期信号を生成することを特徴とする。
このような構成のバッテリ充電装置においては、進角／遅角制御に必要な各相の同期信号を生成する場合に、３相交流発電機のいずれか１相、例えば、Ｕ相の交流出力電圧を検出し、このＵ相の交流出力電圧に同期した信号を生成し、このＵ相の同期信号を基に、他の２相の同期信号を生成する。
これにより、３相交流発電機の各相に各々磁石位置検出機器やサブコイルを設けることなく、３相交流発電機の１相の交流出力電圧を検出して進角／遅角制御が行えるようになる。このため、３相交流発電機の構造を簡単化、かつ小型化でき、コストの低減を図ることができる。
【００１９】
また、本発明のバッテリ充電装置において、前記交流出力電圧検出回路はＵ相の交流出力電圧を検出し、前記Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路は、前記Ｕ相の交流出力電圧に同期した矩形波の信号を生成する回路と、前記Ｕ相に同期した矩形波の０°から１８０°の位相に同期して第１の三角波を発生させる第１三角波発生回路と、前記Ｕ相に同期した矩形波の１８０°から３６０°の位相に同期して第２の三角波を発生させる第２三角波発生回路と、前記第１の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転すると共に、前記第２の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転するＶ相の矩形波を生成する回路と、前記第１の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転すると共に、前記第２の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転するＷ相の矩形波を生成する回路と、を備えてもよい。
このような構成のバッテリ充電装置においては、進角／遅角制御を行うために必要な各相の同期信号を生成する場合に、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路では、３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧、例えば、Ｕ相の交流出力電圧に同期した矩形波を生成し、このＵ相に同期した矩形波を基準にし、残りの２相に同期した矩形波を生成する。この場合に、Ｕ相の矩形波の信号の０°から１８０°の位相に同期して第１の三角波を発生させ、１８０°から３６０°の位相に同期して第２の三角波を発生させる。そして、第１の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転すると共に、第２の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転するＶ相矩形波を生成する。また、第１の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転すると共に、第２の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転するＷ相矩形波を生成する。
これにより、３相交流発電機の各相に各々磁石位置検出機器やサブコイルを設けることなく、３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を検出して進角／遅角制御が行えるようになる。このため、３相交流発電機の構造を簡単化、かつ小型化でき、コストの低減を図ることができる。
【００２０】
また、本発明のバッテリ充電装置おいては、前記３相交流発電機の１相の交流出力電圧と交流出力電流を検出し、前記交流発電機の発電量を算出する発電量算出回路と、前記進角／遅角算出回路により求めた進角／遅角量により前記スイッチング素子の進角／遅角制御を行うと共に、遅角制御を行う際に、遅角量が遅角リミット値を超える場合は、前記遅角リミット値により前記スイッチング素子の遅角制御を行う進角／遅角制御回路と、前記遅角量と発電量とを記憶すると共に、前回の遅角量及び発電量と、今回の遅角量及び発電量とを比較し、前回の遅角量よりも今回の遅角量が大きく、かつ前回の発電量が今回の発電量よりも大きい場合には、前回の遅角量を前記遅角リミット値として設定する遅角リミット値設定回路と、を備えてもよい。
このような構成により、３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を基にＵ，Ｖ，Ｗ相に同期した信号を生成して進角／遅角制御を行う際に、進角／遅角量が遅角量であり、かつ遅角リミット値（略最大発電量となる遅角量）を超える場合には、遅角量を遅角リミット値に制限する。また、交流発電機の発電量を検出し、遅角量と発電量とを記憶するようにし、前回の遅角量及び発電量と、今回の遅角量及び発電量とを比較し、前回の遅角量よりも今回の遅角量が大きく、かつ前回の発電量が今回の発電量よりも大きい場合には、前回の遅角量を遅角リミット値として設定する。
これにより、３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を検出して進角／遅角制御が行える効果に加えて、進角／遅角制御を行う際に、交流発電機、バッテリの種類、および排気量の大小にかかわらず、最適な遅角リミット値を自動設定できる。
【００２１】
また、本発明のバッテリ充電装置において、前記進角／遅角制御回路は、前記進角／遅角算出回路により求めた進角／遅角量が遅角量であり、かつ遅角リミット値が設定されていない場合、または遅角リミット値以下の場合には、前記求めた遅角量により前記スイッチング素子の遅角制御を行い、前記遅角リミット値設定回路は、前記遅角量と発電量とを記憶すると共に、前回の遅角量及び発電量と、今回の遅角量及び発電量とを比較し、前回の遅角量よりも今回の遅角量が大きく、かつ前回の発電量が今回の発電量よりも大きい場合には、前回の遅角量を前記遅角リミット値として設定し、前回の遅角量よりも今回の遅角量が小さい場合には、前記遅角リミット値の設定を解除するようにしてもよい。
このような構成により、３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を基にＵ，Ｖ，Ｗ相に同期した信号を生成して進角／遅角制御を行う際に、進角／遅角算出回路により求めた遅角量が減少方向に向かう場合には、遅角リミット値の設定を解除する。
これにより、３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を検出して進角／遅角制御が行える効果に加えて、進角／遅角制御を行う際に、遅角リミット値を固定的なものとせず、周囲環境の変化に応じた最適な遅角リミット値を適宜に設定できるようになる。
【００２２】
また、本発明のバッテリ充電装置においては、前記３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を検出するサブコイルと、前記３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電流を検出する電流センサと、前記サブコイルにより検出された３相交流発電機の出力電圧と、前記電流センサにより検出された３相交流発電機の出力電流とを基に、交流発電機の発電量を算出する発電量算出回路と、前記サブコイルにより検出された１相の交流出力電圧に同期した矩形波を生成すると共に、前記１相に同期した矩形波を基に、他の２相に同期した矩形波を生成するＵ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路と、前記Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路から出力される各相の矩形波に同期した三角波を生成する同期三角波発生回路と、前記バッテリの電圧と所定の目標電圧とを比較し誤差信号を出力する誤差アンプと、前記同期三角波発生回路から出力される三角波と誤差アンプの出力とを比較することにより進角／遅角量を求める比較回路と、前記比較回路から進角／遅角量を受け取り、前記進角／遅角量により前記スイッチング素子の進角／遅角制御を行うと共に、遅角量が所定の遅角リミット値を超えた場合は、前記遅角量を前記遅角リミット値に制限する進角／遅角制御回路と、前記比較回路により求めた遅角量と、前記発電量算出回路により求めた発電量とを記憶すると共に、前回の遅角量及び発電量と、今回の遅角量及び発電量とを比較し、前回の遅角量よりも今回の遅角量が大きく、かつ前回の発電量が今回の発電量よりも大きい場合に、前回の遅角量を遅角リミット値として設定する遅角リミット値設定回路と、を備えてもよい。
このような構成により、３相交流発電機のいずれか１相にサブコイルを設け、交流出力電流を検出する。また、サブコイルを設けた相の交流出力電流を電流センサにより検出し、３相交流発電機の発電量を算出する。また、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路により、サブコイルで検出した電圧波形を基に、Ｕ，Ｖ，Ｗ相に同期した各相の矩形波を生成し、この矩形波に同期した三角波を同期三角波発生回路により生成する。また、誤差アンプは、バッテリの電圧と目標電圧とを比較し誤差信号を生成する。そして、比較回路により、同期三角波発生回路から出力される三角波と誤差アンプの出力とを比較することにより進角／遅角量を求める。この比較回路により求めた進角／遅角量が、遅角量であり、かつ所定の遅角リミット値を超える場合には、進角／遅角制御回路により、遅角量を遅角リミット値に制限する。また、遅角リミット値設定回路により、遅角量と発電量とを記憶すると共に、前回の遅角量及び発電量と、今回の遅角量及び発電量とを比較し、前回の遅角量よりも今回の遅角量が大きく、かつ前回の発電量が今回の発電量よりも大きい場合は、前回の遅角量を遅角リミット値として設定する。
これにより、３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を検出して進角／遅角制御が行える効果に加えて、バッテリ充電装置において進角／遅角制御を行う際に、交流発電機、バッテリの種類、および排気量の大小にかかわらず、最適な遅角リミット値を自動設定できる。
【００２３】
また、本発明のバッテリ充電装置において、前記同期三角波発生回路における三角波が、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相ごとに生成されるように構成され、前記比較回路において、前記同期三角波発生回路から出力される三角波と誤差アンプ出力とを比較して進角／遅角量を求める場合に、Ｕ相の進角／遅角量は、前記同期三角波発生回路から出力されるＷ相の三角波と、前記誤差アンプ出力とを比較して求め、前記Ｖ相の進角／遅角量は、前記同期三角波発生回路から出力されるＵ相の三角波と、前記誤差アンプ出力とを比較して求め、前記Ｗ相の進角／遅角量は、前記同期三角波発生回路から出力されるＶ相の三角波と、前記誤差アンプ出力とを比較して求めるようにしてもよい。
このような構成により、３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を基にＵ，Ｖ，Ｗ相に同期した信号を生成して進角／遅角制御を行う際に、例えば、Ｕ相の進角／遅角量は、同期三角波発生回路から出力されるＷ相の三角波と、誤差アンプ出力とを比較して求めるようにする。
これにより、３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を検出して進角／遅角制御が行える効果に加えて、進角／遅角制御を行う際に、進角／遅角制御の制御範囲を、進角側０°〜１２０°、遅角側０°〜６０°に設定できる。
【００２４】
また、本発明の３相電圧生成回路は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相からなる３相交流発電機とバッテリとの間に接続され、前記３相交流発電機から出力された交流電力を直流電力に変換して前記バッテリに供給するように構成され、ブリッジ構成された整流部のスイッチング素子の通電タイミングを前記３相交流発電機の交流出力電圧の位相に対して進み又は遅らせることにより進角／遅角制御を行うと共に、バッテリの電圧と所定の目標電圧との差分電圧の信号と、３相交流発電機の交流出力電圧の各相の同期信号とに基づき前記スイッチング素子の通電タイミングの進角／遅角量を求めるバッテリ充電装置における前記交流出力電圧の各相の同期信号を生成する３相電圧生成回路であって、前記３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧の１サイクル前の波形を用いて高さが一定の三角波を発生させ、前記三角波の所定の電圧点に基づいて他の２相の同期信号を生成する回路を備えることを特徴とする。
このような構成の３相電圧生成回路においては、バッテリ充電装置により進角／遅角制御を行うために必要な各相の同期信号を生成する場合に、３相交流発電機のいずれか１相、例えば、Ｕ相の交流出力電圧を検出し、このＵ相の交流出力電圧に同期した信号を生成し、このＵ相の同期信号を基に、他の２相の同期信号を生成する。
これにより、３相交流発電機の各相に各々磁石位置検出機器やサブコイルを設けることなく、３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を検出して進角／遅角制御が行えるようになる。このため、３相交流発電機の構造を簡単化、かつ小型化でき、コストの低減を図ることができる。
【００２５】
また、本発明の３相電圧生成回路においては、Ｕ相の交流出力電圧と同期した矩形波の信号を生成する回路と、前記Ｕ相に同期した矩形波の０°から１８０°の位相に同期して第１の三角波を発生させる第１三角波発生回路と、前記Ｕ相に同期した矩形波の１８０°から３６０°の位相に同期して第２の三角波を発生させる第２三角波発生回路と、前記第１の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転すると共に、前記第２の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転するＶ相の矩形波を生成する回路と、前記第１の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転すると共に、前記第２の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転するＷ相の矩形波を生成する回路と、を備えてもよい。
このような構成の３相電圧生成回路においては、進角／遅角制御を行うために必要な各相の同期信号を生成する場合に、３相交流発電機のいずれか１相、例えば、Ｕ相の交流出力電圧と同期した矩形波を生成し、このＵ相に同期した矩形波を基準にし、残りの２相に同期した矩形波を生成する。この場合に、Ｕ相の矩形波の信号の０°から１８０°の位相に同期して第１の三角波を発生させ、１８０°から３６０°の位相に同期して第２の三角波を発生させる。そして、第１の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転すると共に、第２の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転するＶ相の矩形波を生成する。また、第１の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転すると共に、第２の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転するＷ相の矩形波を生成する。
これにより、３相交流発電機の各相に各々磁石位置検出機器やサブコイルを設けることなく、３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を検出して進角／遅角制御が行えるようになる。このため、３相交流発電機の構造を簡単化、かつ小型化でき、コストの低減を図ることができる。
【００２６】
また、本発明の３相電圧生成方法は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相からなる３相交流発電機とバッテリとの間に接続され、前記３相交流発電機から出力された交流電力を直流電力に変換して前記バッテリに供給するように構成され、ブリッジ構成された整流部のスイッチング素子の通電タイミングを前記３相交流発電機の交流出力電圧の位相に対して進み又は遅らせることにより進角／遅角制御を行うと共に、バッテリの電圧と所定の目標電圧との差分電圧の信号と、３相交流発電機の交流出力電圧の各相の同期信号とに基づき前記スイッチング素子の通電タイミングの進角／遅角量を求めるバッテリ充電装置における前記交流出力電圧の各相の同期信号を生成するための３相電圧生成方法であって、前記３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧の１サイクル前の波形を用いて高さが一定の三角波を発生させ、前記三角波の所定の電圧点に基づいて他の２相の同期信号を生成する工程を含むことを特徴とする。
これにより、３相交流発電機の各相に各々磁石位置検出機器やサブコイルを設けることなく、３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を検出して進角／遅角制御が行えるようになる。このため、３相交流発電機の構造を簡単化、かつ小型化でき、コストの低減を図ることができる。
【００２７】
また、本発明の３相電圧生成方法においては、Ｕ相の交流出力電圧と同期した矩形波の信号を生成する工程と、前記Ｕ相に同期した矩形波の０°から１８０°の位相に同期して第１の三角波を発生させる第１三角波発生工程と、前記Ｕ相に同期した矩形波の１８０°から３６０°の位相に同期して第２の三角波を発生させる第２三角波発生工程と、前記第１の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転すると共に、前記第２の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転するＶ相の矩形波を生成する工程と、前記第１の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転すると共に、前記第２の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転するＷ相の矩形波を生成する工程と、を含にでもよい。
これにより、３相交流発電機の各相に各々磁石位置検出機器やサブコイルを設けることなく、３相交流発電機の１相の交流出力電圧を検出して進角／遅角制御が行えるようになる。このため、３相交流発電機の構造を簡単化、かつ小型化でき、コストの低減を図ることができる。
【００２８】
また、本発明のバッテリ充電装置における遅角制御方法は、３相交流発電機とバッテリとの間に接続され、前記３相交流発電機から出力された交流電力を直流電力に変換して前記バッテリに供給するように構成され、ブリッジ構成された整流部のスイッチング素子の通電タイミングを前記交流発電機の交流出力電圧の位相に対して進み又は遅らせることにより進角／遅角制御を行うバッテリ充電装置における遅角制御方法であって、前記３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を検出する交流出力電圧検出工程と、前記３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電流を検出する交流出力電流検出工程と、前記交流出力電圧検出工程により検出された１相の交流出力電圧に同期した同期信号を生成すると共に、前記１相の同期信号を基に、他の２相の同期信号を生成するＵ，Ｖ，Ｗ相電圧生成工程と、前記３相交流発電機の１相の交流出力電圧と交流出力電流を基に、前記３相交流発電機の発電量を算出する発電量算出工程と、前記バッテリの電圧と所定の目標電圧との差分電圧の信号と、前記Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧工程により出力される各相の同期信号とに基づき、前記スイッチング素子の通電タイミングの進角／遅角量を求める進角／遅角算出工程と、前記進角／遅角算出工程により求めた進角／遅角量により前記スイッチング素子の進角／遅角制御を行うと共に、遅角制御を行う際に、遅角量が遅角リミット値を超える場合は、前記遅角リミット値により前記スイッチング素子の遅角制御を行う進角／遅角制御工程と、前記遅角量と発電量とを記憶すると共に、前回の遅角量及び発電量と、今回の遅角量及び発電量とを比較し、前回の遅角量よりも今回の遅角量が大きく、かつ前回の発電量が今回の発電量よりも大きい場合には、前回の遅角量を前記遅角リミット値として設定する遅角リミット値設定工程と、を含み、前記Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成工程では、前記１相の交流出力電圧の１サイクル前の波形を用いて高さが一定の三角波を発生させ、前記三角波の所定の電圧点に基づいて前記他の２相の同期信号を生成することを特徴とする。
このような工程により、３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を基にＵ，Ｖ，Ｗ相に同期した信号を生成して進角／遅角制御を行う際に、進角／遅角量が遅角量であり、かつ遅角リミット値（略最大発電量となる遅角量）を超える場合には、遅角量を遅角リミット値に制限する。また、発電機の発電量を検出し、遅角量と発電量とを記憶するようにし、前回の遅角量及び発電量と、今回の遅角量及び発電量とを比較し、前回の遅角量よりも今回の遅角量が大きく、かつ前回の発電量が今回の発電量よりも大きい場合には、前回の遅角量を遅角リミット値として設定する。
これにより、３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を検出して進角／遅角制御が行える効果に加えて、進角／遅角制御を行う際に、交流発電機、バッテリの種類、および排気量の大小にかかわらず、最適な遅角リミット値を自動設定できる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明においては、Ｕ，Ｖ，Ｗ相からなる３相交流発電機のいずれか１相にサブコイル（交流出力電圧検出用の補助巻線）を設け、この１相のサブコイルの交流出力電圧から、３相分の交流出力電圧に同期した信号を生成することができるので、これにより、各相に各々磁石位置検出機器やサブコイルを設ける必要がなくなり、交流発電機を簡略かつ小型にすることができ、交流発電機のコストを低減することができる。
【００３０】
また、本発明においては、Ｕ，Ｖ，Ｗ相からなる３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を基にＵ，Ｖ，Ｗ相に同期した信号を生成して進角／遅角制御を行う際に、遅角量と発電量とを記憶し、遅角量が増加したにもかかわらず発電量が低下した場合は、前回の遅角量を遅角リミット値として設定するようにしたので、これにより、交流発電機、バッテリの種類、および排気量の大小にかかわらず、最適な遅角リミット値を自動設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明のバッテリ充電装置の第１の実施例を示すブロック図である。
【図２】図１に示された発電機のＵ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路における矩形波を生成するメカニズムについて説明するための波形図である。
【図３Ａ】図１に示されたＵ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路の構成を示す回路図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示されたＵ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路の動作を示す波形図である。
【図４】図１に示された発電機のＵ相の交流電圧波形に同期した矩形波を示す波形図である。
【図５】本発明の実施例において、三角波を生成するメカニズムについて説明するための図である。
【図６Ａ】本発明の実施例における進角制御通電タイミングを示す波形図である。
【図６Ｂ】図６Ａに示された進角制御通電タイミングで制御される発電機およびスイッチング素子を示す回路図である。
【図７Ａ】本発明の実施例における遅角制御通電タイミングを示す波形図である。
【図７Ｂ】図７Ａに示された遅角制御通電タイミングで制御される発電機およびスイッチング素子を示す回路図である。
【図８】本発明のバッテリ充電装置の第２の実施例を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施例における遅角リミット値の設定工程を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施例における遅角リミット値の設定方法を示す図である。
【図１１】バッテリ充電装置について説明するためのブロック図である。
【図１２】進角／遅角制御について説明するための図である。
【図１３】従来の交流発電機の構成例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
次に本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００３３】
［第１の実施例の説明］
（本発明のバッテリ充電装置の第１の実施例の基本構成例の説明）
図１は、本発明によるバッテリ充電装置の第１の実施例の基本構成例を示すブロック図であり、永久磁石式の３相交流発電機（単に「交流発電機」ともいう）１の交流出力電圧を全波整流して、その出力でバッテリ２を充電するバッテリ充電装置３の例である。
【００３４】
このバッテリ充電装置３では、交流発電機１からの三相交流出力を整流する全波整流回路を、Ｎチャネル型パワーＭＯＳＦＥＴであるスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の３相ブリッジ構成としている。バッテリ充電装置３は、各スイッチング素子のスイッチング動作のタイミング（通電タイミング）を、交流発電機１の交流出力電圧に対して位相を遅らせる遅角制御、または進ませる進角制御を行うことにより、バッテリの充電状態（または放電状態）を制御している。
【００３５】
このバッテリ充電装置３において、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１が本発明の第１の実施例の特徴とする部分である。Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１は、交流発電機１内の１相分（この例ではＵ相）のサブコイルＳｕの交流出力電圧から、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に同期した信号を生成する。
【００３６】
このＵ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１の構成と動作の詳細については後述し、以下、まず図１に示すバッテリ充電装置３の全体構成の概要について説明する。
【００３７】
３相交流発電機１内のサブコイルＳｕは、Ｕ相の交流出力電圧を検出するサブコイルである。Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１は、サブコイルＳｕで検出した電圧波形（交流波形）Ｖｕら、３相分の各相に同期した矩形波の信号を生成し、同期三角波発生回路１２に出力する。
【００３８】
同期三角波発生回路１２は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１から出力される３相分の矩形波の信号から、これらの信号に同期した三角波を生成する。この三角波は矩形波のパルス幅の大きさに無関係に高さ（三角波の最大値）が等しくなるような三角波である。
【００３９】
誤差アンプ１３は、実際のバッテリ電圧Ｖｂａｔからのフィードバック信号Ｖｆｂと、バッテリ充電電圧の設定値（目標値）Ｖｒｅｆとを比較して、その差の信号を増幅し誤差アンプ出力Ｖｃとして出力する。なお、誤差アンプ出力Ｖｃは、バッテリ電圧Ｖｂａｔが低く、「Ｖｆｂ＜Ｖｒｅｆ」の場合に、「Ｖｃ＞０」となり、バッテリ電圧Ｖｂａｔが高く、「Ｖｆｂ＞Ｖｒｅｆ」の場合に、「Ｖｃ＜０」となる。「Ｖｃ＞０」の場合には、バッテリ２への充電（遅角制御）が行われ、「Ｖｃ＜０」の場合には、バッテリ２からの放電（進角制御）が行われる。
【００４０】
比較回路（進角／遅角算出回路）１４は、同期三角波発生回路１２から出力される三角波と誤差アンプ１３の出力Ｖｃとを比較し、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングタイミング（進角／遅角量θ）を決定し、前記進角／遅角量θの信号を制御回路２０に出力する。
【００４１】
制御回路２０中の進角／遅角制御回路２１は、比較回路１４から通電タイミング（進角／遅角量θ）の信号を受け取り、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のＯＮ・ＯＦＦ信号を生成しＦＥＴ駆動信号生成回路２２に出力する。なお、この際に、遅角量が所定の遅角リミット値以上にならないように制限する。
【００４２】
ＦＥＴ駆動信号生成回路２２は、進角／遅角制御回路２１から、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のＯＮ・ＯＦＦ信号を受け取り、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をＯＮ・ＯＦＦするための駆動信号（ゲートドライブ信号）を生成する。
【００４３】
なお、バッテリ充電装置３内にはマイクロコンピュータ（又はマイクロコントローラ）が搭載されており、バッテリ充電装置３内の制御回路２０や、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１や、比較回路１４や、その他の回路について、ソフトウェアプログラムを実行することにより、その処理機能を実現することができるものについては、ソフトウェア処理により実現するようにしてもよい。勿論、ハードウェアにより構成するようにしてもよい。
【００４４】
（Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路についての説明）
次に、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１の構成と動作について説明する。このＵ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１においては、３相のうちの１相（例えば、Ｕ相）と同期した矩形波の信号を基準として、残りの２相の位置（位相）を検出し、これら２相の矩形波の信号を生成する。この手段として、Ｕ相の矩形波の０°から１８０°の位相に同期した三角波（第１の三角波）を発生させ、同様にして、Ｕ相の矩形波の１８０°から３６０°の位相に同期した三角波（第２の三角波）を発生させる。
【００４５】
そして、第１の三角波および第２の三角波の各々の三角波のピーク電圧に対して、２／３の電圧点でレベルが反転する矩形波を生成する。この矩形波はＵ相に同期した矩形波より１２０度遅延しており、この矩形波がＶ相に同期した矩形波となる。
【００４６】
また、第１の三角波および第２の三角波の各々の三角波のピーク電圧に対して、１／３の電圧点でレベルが反転する矩形波を生成する。この矩形波はＵ相に同期した矩形波より２４０度遅延しており、この矩形波がＷ相に同期した矩形波となる。
【００４７】
したがって、１つのサブコイルのみで、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に同期した矩形波の信号を生成できるため、これを通電タイミングの制御に利用することができ、３相交流発電機の構造の簡略化と外形の小形化が可能となり、また、交流発電機のコストの低減が図れる。
【００４８】
次に、具体的な例を図に示して説明する。
図２は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路の動作を説明するための図であり、Ｕ相に同期した矩形波Ｒｕから、Ｖ相の矩形波ＲｖおよびＷ相の矩形波Ｒｗを生成する方法を説明するための図である。以下、図２を参照して、その工程について説明する。
【００４９】
（工程１） 最初に、サブコイルＳｕの検出電圧からＵ相に同期した矩形波Ｒｕを生成する。そして、この矩形波Ｒｕの“Ｈ（ハイ）”側に同期した三角波（ｅ）を生成する。
この三角波（ｅ）は矩形波Ｒｕに同期しており、位相幅が１８０°（０°〜１８０°）である。また、この三角波（ｅ）は矩形波Ｒｕのパルス幅の大きさに無関係に高さ（三角波のピーク電圧Ｖｐ）が等しくなるような三角波である。なお、矩形波のパルス幅の大きさに無関係に高さ（三角波のピーク電圧）が等しくなるような三角波の生成方法については後述する。
【００５０】
（工程２） 同様にして、矩形波Ｒｕの“Ｌ（ロー）”側に同期した三角波（ｆ）を生成する。この三角波（ｆ）は矩形波Ｒｕに同期しており、位相幅が１８０°（１８０°〜３６０°）である。また、この三角波（ｆ）についても矩形波Ｒｕのパルス幅の大きさに無関係に高さ（三角波のピーク電圧Ｖｐ）が等しくなるような三角波である。
【００５１】
（工程３） 次に、三角波（ｅ）のピーク電圧Ｖｐの１／３の高さの点Ｘ１と、２／３の高さの点Ｘ２を求める。これにより、点Ｘ０（三角波（ｅ）の立ち上がり点）と点Ｘ１の間、点Ｘ１と点Ｘ２との間、および点Ｘ２と点Ｘ３（三角波（ｅ）の立下り点）との間は、それぞれ位相幅が６０°となる。同様にして、三角波（ｆ）のピーク電圧Ｖｐの１／３の高さの点Ｙ１、２／３の高さの点Ｙ２を求める。
【００５２】
（工程４） 次に、点Ｘ２から点Ｘ３まで“Ｈ”となるパルスａ１を生成し、また、点Ｙ２から点Ｙ３（三角波（ｆ）の立下り点）まで“Ｈ”となるパルスｂ１を生成する。
【００５３】
（工程５） そして、パルスａ１の立ち上がりエッジで“Ｈ”となり、パルスｂ１の立ち上がりエッジで“Ｌ”に戻る矩形波Ｒｖを生成し、これをＶ相に同期した矩形波とする。
【００５４】
（工程６） 次に、点Ｘ１から点Ｘ３まで“Ｈ”となるパルスｃ１を生成し、また、点Ｙ１から点Ｙ３まで”Ｈ”となるパルスｄ１を生成する。
【００５５】
（工程７） そして、パルスｄ１の立ち上がりエッジで“Ｈ”となり、パルスｃ１の立ち上がりエッジで０に戻る矩形波Ｒｗを生成し、これをＷ相に同期した矩形波とする。
【００５６】
上述した工程により、Ｕ相に対して１２０°位相が遅れたＶ相の矩形波Ｒｖ、Ｕ相に対して２４０°位相が遅れたＷ相の矩形波Ｒｗを生成することができる。
【００５７】
図３Ａに、Ｕ相の矩形波とＵ相に同期した三角波（ｅ）、（ｆ）から、Ｖ相、Ｗ相の矩形波を生成する回路の構成例を示す。以下、図３Ｂを参照して、その回路の動作について説明する。
【００５８】
三角波のピーク電圧Ｖｐは、直列に３本接続された抵抗Ｒにより分圧され、（１／３）×Ｖｐの電圧が比較器Ａ２、Ａ４の（−）入力端子に基準電圧として入力され、（２／３）×Ｖｐの電圧が比較器Ａ１、Ａ３の（−）入力端子に基準電圧として入力される。また、比較器Ａ１、Ａ２の（＋）入力端子に三角波（ｅ）が入力され、比較器Ａ３、Ａ４の（＋）入力端子に三角波（ｆ）が入力される。
【００５９】
従って、比較器Ａ１の出力は、点Ｘ２から点Ｘ３まで“Ｈ”となり、パルスａ１となる。比較器Ａ２の出力は、点Ｘ１から点Ｘ３まで“Ｈ”となり、パルスｃ１となる。比較器Ａ３の出力は、点Ｙ２から点Ｙ３まで“Ｈ”となり、パルスｂ１となる。比較器Ａ４の出力は、点Ｙ１から点Ｙ３まで“Ｈ”となり、パルスｄ１となる。
【００６０】
また、比較器Ａ１およびＡ３の出力は、オア回路ＯＲ１を介して、ＤフリップフロップＤ１のクロック端子の入力となる。比較器Ａ２およびＡ４の出力は、オア回路ＯＲ２を介して、ＤフリップフロップＤ２のクロック端子の入力となる。
【００６１】
従って、比較器Ａ１の出力（パルスａ１）の立ち上がりエッジが、ＤフリップフロップＤ１のクロック端子の入力となり、この時、Ｄ入力となるＵ相のレベルは“Ｈ”であるので、ＤフリップフロップＤ１の出力Ｑは“Ｈ”になる。
【００６２】
また、比較器Ａ３の出力（パルスｂ１）の立ち上がりエッジもＤフリップフロップＤ１のクロック端子の入力となり、この時、Ｄ入力となるＵ相のレベルは“Ｌ”であるので、出力Ｑは“Ｌ”になる。従って、ＤフリップフロップＤ１の出力Ｑは、パルスａ１の立ち上がりエッジからパルスｂ１の立ち上がりエッジまで“Ｈ”となり、Ｖ相の矩形波Ｒｖが得られる。
【００６３】
また、比較器Ａ２の出力（パルスｃ１）の立ち上がりエッジが、ＤフリップフロップＤ２のクロック端子の入力となり、この時、Ｄ入力となるＵ相のレベルは“Ｈ”であるので、ＤフリップフロップＤ２の出力Ｑは“Ｈ”、出力Ｑの反転出力（Ｑバー）は“Ｌ”になる。
【００６４】
また、比較器Ａ４の出力（パルスｄ１）の立ち上がりエッジもＤフリップフロップＤ２のクロック端子の入力となり、この時、Ｄ入力となるＵ相のレベルは“Ｌ”であるので、出力Ｑは“Ｌ”になり、出力Ｑの反転出力（Ｑバー）は“Ｈ”になる。従って、ＤフリップフロップＤ２の反転出力（Ｑバー）は、パルス（ｄ１）の立ち上がりエッジからパルス（ｃ１）の立ち上がりエッジまで“Ｈ”となり、Ｗ相の矩形波Ｒｗとなる。
【００６５】
上述した回路により、交流発電機１のＵ相のサブコイルＳｕにより、交流発電機１の交流出力電圧を検出し、このＵ相の交流出力電圧に同期する矩形波を基準にして、他の２相に同期する矩形波を生成することができる。なお、交流発電機１のＶ相にサブコイルを設け、このＶ相の交流出力電圧に同期する矩形波を基準にして、他の２相に同期する矩形波を生成するようにしてもよい。同様にして、交流発電機１のＷ相にサブコイルを設け、このＷ相の交流出力電圧に同期する矩形波を基準にして、他の２相に同期する矩形波を生成するようにしてもよい。
【００６６】
（Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路における三角波電圧の発生方法の説明）
上述のように、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１において、Ｕ相に同期した矩形波からＶ相、Ｗ相の矩形波を生成する場合に、Ｕ相の矩形波のパルス幅の大きさに無関係に高さ（三角波のピーク電圧）が一定の三角波を生成する必要がある。ここで、図４および図５を参照して、矩形波Ｒｕに同期したピーク電圧一定の三角波の発生メカニズムの一例について説明する。なお、ここで説明する三角波の生成メカニズムは、図１に示す同期三角波発生回路１２において、三角波を生成する場合にも共通して使用されるものである。
【００６７】
一般には交流発電機が出力する交流電圧の周波数は急激に変化しないので、１サイクル前の波形と現在のサイクルの波形はほとんど同じと考えることができる。例えば、図４において、波形２が現在のサイクルの波形だとすれば、波形２の半周期Ｔ２と、その１サイクル前の波形１の半周期Ｔ１とはほとんど同じである。
【００６８】
上述の特性を利用して、次の工程により三角波電圧ＶＢを生成する。
（工程１） 図４に示すように、波形１のサイクルにおいて、交流発電機が出力する交流電圧ＶＡから矩形波Ｓを生成する。この波形１に対応する矩形波Ｓの半周期は、波形１のサイクルにおける交流電圧ＶＡの半周期Ｔ１と一致する。
（工程２） 続いて、矩形波Ｓの半周期Ｔ１の時間をカウントする。
（工程３） 続いて、半周期Ｔ１の時間のカウント数を所定の分解能ｎで除算して、時間ｔ１（＝Ｔ１／ｎ）を得る。ここで、分解能ｎは、三角波電圧ＶＢのスロープの滑らかさを規定する量であり、分解能ｎが高い程、三角波電圧ＶＢのスロープが滑らかになる。
（工程４） 続いて、三角波電圧ＶＢのピーク電圧Ｖｐを所定の分解能ｎで除算して、電圧ｖ１（＝Ｖｐ／ｎ）を得る。
（工程５） 続いて、図５に示すように、次のサイクルの波形２の立ち上がりタイミング（Ｔ２をカウントし始めるタイミング）で、上記電圧ｖ１だけ三角波電圧ＶＢを上昇させ、この三角波電圧ＶＢを上記時間ｔ１の間だけ維持する。
（工程６） 同じ波形２のサイクルにおいて、上記時間ｔ１が経過したタイミングで上記電圧ｖ１だけ三角波電圧ＶＢを更に上昇させ、これを全部でｎ回繰り返すと、図５に示すような階段状の波形が得られ、波形２のサイクルに対応する三角波電圧のスロープ部分に相当する階段状の波形が得られる。分解能ｎの値を大きくすれば、階段状の波形が滑らかになり、一層良好な三角波を得ることができる。
【００６９】
以上の工程により、１サイクル前の交流電圧ＶＡの波形を用いて、交流電圧ＶＡの各周
期に対応した三角波電圧であって、ピーク電圧Ｖｐが一定の三角波を生成することができ
る。
【００７０】
（進角／遅角制御におけるスイッチング素子の通電タイミングについての説明）
本発明のバッテリ充電装置３では、交流発電機１のＵ相のサブコイルＳｕにより交流出力電圧を検出し、このＵ相に同期した矩形波を基に、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１により他の２相に同期した矩形波を生成する。同期三角波発生回路１２では、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１から出力された矩形波を基に、各相に同期した三角波を生成する。
【００７１】
そして、同期三角波発生回路１２から出力される三角波と、誤差アンプ１３から出力される誤差アンプ出力Ｖｃと基に、比較回路１４によりスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の通電タイミング（進角／遅角量θ）を求め、進角／遅角制御を行う。以下、この通電タイミング（進角／遅角量θ）を求める方法について説明する。
【００７２】
図６Ａおよび図７Ａは、スイッチング素子の進角／遅角制御における通電タイミングについて説明するための図である。図６Ａは、バッテリ電圧Ｖｂａｔが高く、「Ｖｆｂ＞Ｖｒｅｆ、Ｖｃ＜０」の場合の進角制御状態（バッテリ放電状態）を示し、図７Ａは、バッテリ電圧Ｖｂａｔが低く、「Ｖｆｂ＜Ｖｒｅｆ、Ｖｃ＞０」の場合の遅角制御状態（バッテリ充電状態）を示している。
【００７３】
図６Ａの進角制御タイミング（０°〜１２０°（１８０°通電））を示す図において、図６Ａの波形（１）は、Ｕ相のサブコイルＳｕの検出電圧に同期した矩形波Ｒｕを示し、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１から出力される信号である。
【００７４】
図６Ａの波形（２）は、Ｗ相の矩形波Ｒｗに同期して生成した三角波Ａを示し、同期三角波発生回路１２から出力される信号である。図６Ａの波形（３）は、三角波Ａを１８０°位相シフトした三角波Ａ’を示し、同期三角波発生回路１２から出力される信号である。
【００７５】
図６Ａの波形（４）は、Ｖ相に同期した矩形波Ｒｖを示し、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１から出力される信号である。
【００７６】
図６Ａの波形（５）は、Ｕ相の矩形波Ｒｕに同期して生成した三角波Ｂを示し、同期三角波発生回路１２から出力される信号である。図６Ａの波形（６）は、三角波Ｂを１８０°位相シフトした三角波Ｂ’を示し、同期三角波発生回路１２から出力される信号である。
【００７７】
図６Ａの波形（７）は、Ｗ相に同期した矩形波Ｒｗを示し、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１から出力される信号である。
【００７８】
図６Ａの波形（８）は、Ｖ相の矩形波Ｒｖに同期して生成した三角波Ｃを示し、同期三角波発生回路１２から出力される信号である。図６Ａの波形（９）は、三角波Ｃを１８０°位相シフトした三角波Ｃ’を示し、同期三角波発生回路１２から出力される信号である。
【００７９】
上記三角波Ａ、Ａ’、Ｂ、Ｂ’、Ｃ、Ｃ’は、比較回路１４に入力され、比較回路１４において、それぞれ誤差アンプ出力Ｖｃと比較される。
【００８０】
図６Ａの波形（２）において、図６Ｂに示されたＵ相のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ４の通電タイミング（進角／遅角量θ）を決めるために、Ｗ相の矩形波Ｒｗから生成された三角波Ａが使用される。この理由は、三角波Ａと一点鎖線で示す線（進角０°の線）との交点Ｘ０を基準にして、進角０°〜１２０°、遅角０°〜６０°の範囲で、進角／遅角制御を行えるようにするためである。例えば、この三角波としてＵ相の矩形波Ｒｕから生成される三角波Ｃを使用すると、制御範囲が進角側に片寄り、三角波Ｃ’を使用すると、制御範囲が遅角側に片寄り、進角０°〜１２０°、遅角０°〜６０°などの適切な範囲で進角／遅角制御を行えなくなるためである。
【００８１】
このようにして、Ｗ相の矩形波Ｒｗに同期して生成された三角波Ａと誤差アンプ出力Ｖｃとが比較される。すなわち、三角波Ａと誤差アンプ出力Ｖｃとの交点Ｘａにより、Ｕ相の上側のスイッチング素子Ｑ１のＯＮタイミングが決定され、Ｕ相の下側のスイッチング素子Ｑ４のＯＦＦタイミングが決定される。また、これにより、Ｕ相の進角／遅角量θが決定される。
【００８２】
この例では、バッテリ充電電圧が基準電圧よりも高く誤差アンプ出力「Ｖｃ＜０」の例であり、一点鎖線で示す進角／遅角量０°の線Ｌ０（Ｖｃ＝０のレベルの線）よりもＶｃが低くなり、三角波ＡとＶｃの交点Ｘａが、三角波Ａと線Ｌ０の交点Ｘ０よりも先になり、進角制御が行われることになる。
【００８３】
同様にして、三角波Ａ’と誤差アンプ出力Ｖｃとの交点により、Ｕ相のスイッチング素子Ｑ１のＯＦＦタイミングと、スイッチング素子Ｑ４のＯＮタイミングが決定される。
【００８４】
なお、図６Ａの波形（２）、（３）において、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４のＯＮタイミングは、Ｑ１、Ｑ４のＯＦＦタイミングよりわずかに遅れるように設定される。これは、上下のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ４の同時ＯＮを避けるために、ＯＦＦタイミングからＯＮタイミングをわずかに遅らせ、デッドタイム（ＦＥＴ素子のＯＮ、ＯＦＦ時間特性に応じて決められる遅れ時間）を設けるためである。
【００８５】
上述したように、Ｕ相においては、Ｗ相に同期した矩形波Ｒｗを基に生成された三角波Ａ、Ａ’と、誤差アンプ出力Ｖｃとを比較することにより、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４のＯＮ、ＯＦＦタイミング（進角／遅角量θ）を決定することができる。また、進角の制御範囲は、０°〜１２０°、遅角の範囲は０°〜６０°となる。
【００８６】
同様にして、Ｖ相においては、Ｕ相に同期した矩形波Ｒｕを基に生成された三角波Ｂ、Ｂ’と、誤差アンプ出力Ｖｃとを比較することにより、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ５のＯＮ、ＯＦＦタイミング（進角／遅角量θ）を決定することができる。また、進角の制御範囲は、０°〜１２０°となり、遅角の範囲は０°〜６０°となる。
【００８７】
同様にして、Ｗ相においては、Ｖ相に同期した矩形波Ｒｖを基に生成された三角波Ｃ、Ｃ’と、誤差アンプ出力Ｖｃとを比較することにより、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ６のＯＮ、ＯＦＦタイミング（進角／遅角量θ）を決定することができる。また、進角の制御範囲は、０°〜１２０°となり、遅角の範囲は０°〜６０°となる。
【００８８】
また、図７Ａの遅角制御タイミング（０°〜１２０°（１８０°通電））を示す図は、図６Ａに示す進角制御状態（Ｖｃ＜０）が、遅角制御状態（Ｖｃ＞０）に変わった場合の動作を示すものである。
【００８９】
図６Ａと同様に、図７Ａの波形（１）は、図７Ｂに示されたＵ相のサブコイルＳｕの検出電圧に同期した矩形波Ｒｕを示し、図７Ａの波形（２）は、Ｗ相の矩形波Ｒｗに同期して生成した三角波Ａを示し、図７Ａの波形（３）は、三角波Ａを１８０°位相シフトした三角波Ａ’を示している。
【００９０】
図７Ａの波形（４）は、Ｖ相に同期した矩形波Ｒｖを示し、図７Ａの波形（５）は、Ｕ相の矩形波Ｒｕに同期して生成した三角波Ｂを示し、図７Ａの波形（６）は、三角波Ｂを１８０°位相シフトした三角波Ｂ’を示している。
【００９１】
図７Ａの波形（７）は、Ｗ相に同期した矩形波Ｒｗを示し、図７Ａの波形（８）は、Ｖ相の矩形波Ｒｖに同期して生成した三角波Ｃを示し、図７Ａの波形（９）は、三角波Ｃを１８０°位相シフトした三角波Ｃ’を示している。
【００９２】
上記矩形波Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗは、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１から出力される矩形波であり、三角波Ａ、Ａ’、Ｂ、Ｂ’、Ｃ、Ｃ’は、同期三角波発生回路１２から出力される三角波である。三角波Ａ、Ａ’、Ｂ、Ｂ’、Ｃ、Ｃ’は比較回路１４に入力され、それぞれ誤差アンプ出力Ｖｃと比較される。
【００９３】
なお、図７Ａに示す動作は、図６Ａに示す進角制御状態（Ｖｃ＜０）が、遅角制御状態（Ｖｃ＞０）に変わっただけであり、基本的な動作は同じであり、その動作説明については省略する。
【００９４】
［第２の実施例の説明］
（本発明のバッテリ充電装置の第２の実施例の基本構成例の説明）
第１に実施例においては、３相交流発電機のいずれか１相にサブコイル（交流出力電圧検出用の補助巻線）を設け、この１相のサブコイルの交流出力電圧から、３相分の交流出力電圧に同期した信号を生成し、この同期信号を基に、進角／遅角制御を行う例について説明した。
【００９５】
本発明の第２の実施例では、第１の実施例を基にして、さらに、遅角制御を行う場合に、交流発電機の発電量が最大になる遅角量（遅角リミット値）以上に遅角を大きくしないように制御すると共に、交流発電機、バッテリの種類、およびエンジ（排気量）の大小にかかわらず、最適な遅角リミット値を自動的に設定する例について説明する。
【００９６】
図８は、本発明によるバッテリ充電装置の第２の実施例の基本構成例を示すブロック図である。図８に示す回路は、図１に示す第１の実施例の回路と比較して、制御回路２０中に、発電量算出回路２３と、遅角リミット値設定回路２４とが新たに追加されている。また、交流発電機１のＵ相の電流を検出するための電流センサＣＴｕ（例えば、ホール素子等）が追加されている。これらの、発電量算出回路２３、遅角リミット値設定回路２４、および電流センサＣＴｕは、最適な遅角リミット値を自動設定するために使用されるものである。
【００９７】
発電量算出回路２３は、サブコイルＳｕから交流発電機１の交流出力電圧の信号Ｖｕを入力し、また、電流センサＣＴｕから交流発電機１のＵ相の電流の信号Ｉｕを入力し、交流発電機１の発電量を算出する処理を行う。
【００９８】
遅角リミット値設定回路２４は、比較回路１４から入力した進角／遅角量θと、発電量算出回路２３で求めた発電量を基に、遅角のリミット値を設定する処理を行う。この処理内容の詳細については、後述する。
【００９９】
図８に示す回路の構成と動作は、制御回路２０内に発電量算出回路２３と遅角リミット値設定回路２４が新たに追加された以外は、図１に示す回路と基本的に同じである。
すなわち、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１では、サブコイルＳｕにより検出されたＵ相の交流出力電圧の信号Ｖｕを基にして、Ｕ相に同期した矩形波の信号を生成すると共に、他の２相に同期した矩形波の信号を生成する。同期三角波発生回路１２は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路１１から出力される矩形波に同期した三角波を生成する。
【０１００】
比較回路１４では同期三角波発生回路１２から出力される三角波と、誤差アンプ１３から出力される誤差アンプ出力Ｖｃと基に、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の通電タイミング（進角／遅角量θ）を求める。進角／遅角制御回路２１は、比較回路１４から入力した進角／遅角量θの信号をＦＥＴ駆動信号生成回路２２に送る。この際に、遅角量が遅角リミット値設定回路２４により設定された遅角リミット値以上にならないように制限する。
【０１０１】
また、スイッチング素子の通電タイミングの制御方法についても第１の実施例と同様であり、バッテリ電圧Ｖｂａｔが高く、「Ｖｆｂ＞Ｖｒｅｆ、Ｖｃ＜０」の場合の進角制御状態（バッテリ放電状態）が図６に示され、バッテリ電圧Ｖｂａｔが低く、「Ｖｆｂ＜Ｖｒｅｆ、Ｖｃ＞０」の場合の遅角制御状態（バッテリ充電状態）が図７に示される。
【０１０２】
（第２の実施例における遅角リミットの設定工程についての説明）
上述したように、第２の実施例においては、遅角リミット値設定回路２４により、遅角リミット値を自動的に設定するところに特徴がある。
図９は、遅角リミット値設定回路２４における遅角リミット値の設定の工程を示すフローチャートであり、以下、図９を参照して、遅角リミット値の設定の工程について説明する。
【０１０３】
最初に、変数である、進角／遅角量θｎ−１と、発電量とを０（ゼロ）に設定する（ステップＳ１）。次に、バッテリの充電状態と、交流発電機の発電量を検出し、また、現在の進角量／遅角量θｎを検出し、これら記憶する（ステップＳ２）。
【０１０４】
次に、変数として記憶された前回進角／遅角量θｎ−１と、現在の進角／遅角量θｎを比較する（ステップＳ３）。そして、遅角制御状態であり「θｎ−１＞θｎ」の場合は、制御の向きが遅角量減少の方向であるので、遅角リミット値が設定されている場合には、この設定を解除（リセット）する（ステップＳ４）。それから、ステップＳ２に戻る。
【０１０５】
ステップＳ３において、遅角制御状態であり「θｎ＞θｎ−１」の場合は、制御の向きが遅角量増加の方向であり、ステップＳ５に移行し、既に遅角リミット値が設定されているか否かを判定する。
【０１０６】
ステップＳ５において、既に遅角リミット値が設定されていると判定された場合は、遅角量を遅角リミット値に設定して（ステップＳ６）ステップＳ２に戻る。そして、遅角制御においては、遅角量がこの遅角リミット値を超えないように制御される。なお、この遅角リミット値は、制御方向が遅角量減少の方向に向く（例えば、バッテリ充電電圧が上昇
する）まで維持される。
【０１０７】
ステップＳ５において、遅角リミット値が設定されていないと判定された場合は、ステップＳ７に移行し、「前回発電量＞今回発電量」であるか否かが判定される（ステップＳ７）。
【０１０８】
ステップＳ７において、「前回発電量＞今回発電量」と判定された場合は、前回発電量における遅角量を遅角リミット値に設定する（ステップＳ８）。これは、図１０の遅角リミット値の設定方法を示す図のように、遅角量の増加にも拘わらず、前回発電量Ｐｎ−１よりも今回発電量Ｐｎの方が小さい場合は、Ｐｎ−１からＰｎまでの区間θＡに最大発電量となる点があると推定されるので、前回発電量Ｐｎ−１における遅角量θｎ−１を遅角リミット値として設定する。
【０１０９】
また、ステップＳ７において、「前回発電量＜今回発電量」と判定された場合は、遅角リミット値を設定することなく、ステップＳ２に戻る。
【０１１０】
以上説明した工程により、最大発電量（正確には略最大発電量）を与える遅角リミット値を自動的に設定することができ、遅角量がこの遅角リミット値を超えないように進角／遅角制御を行うことができるようになる。また、図１０に示すように、区間θＡ内に最大発電量となる点があることが分かり、遅角量が増える制御の際は、遅角が最大発電量を与える点の周辺を追従するようにできる。
【０１１１】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明のバッテリ充電装置、およびＵ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明においては、交流発電機の各相に各々磁石位置検出機器（ロータの磁界の検出器）や各々サブコイル（交流出力電圧検出用の補助巻線）を設けることなく進角／遅角制御を行うことができる。また、交流発電機、バッテリの種類、およびエンジン（排気量）の大小にかかわらず、最適な遅角リミット値を自動設定できる効果を奏するので、本発明は、バッテリ充電装置等に有用である。
【符号の説明】
【０１１３】
１、１Ａ 永久磁石式の３相交流発電機
２ バッテリ
３、３Ａ、３Ｂ バッテリ充電装置
１１ Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路
１１Ａ Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧検出回路
１２ 同期三角波発生回路
１３ 誤差アンプ
１４ 比較回路
２０、２０Ａ 制御回路
２１ 進角／遅角制御回路
２２ ＦＥＴ駆動信号生成回路
２３ 発電量算出回路
２４ 遅角リミット値設定回路
Ｑ１〜Ｑ６ スイッチング素子
Ｓｕ サブコイル
ＣＴｕ 電流センサ
Ｖｂａｔ バッテリ電圧
Ｖｃ 誤差アンプ出力
Ｖｆｂ フィードバック信号
θ 進角／遅角量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｕ，Ｖ，Ｗ相からなる３相交流発電機とバッテリとの間に接続され、前記３相交流発電機から出力された交流電力を直流電力に変換して前記バッテリに供給するように構成され、ブリッジ構成された整流部のスイッチング素子の通電タイミングを前記３相交流発電機の交流出力電圧の位相に対して進み又は遅らせることにより進角／遅角制御を行うバッテリ充電装置であって、
前記３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を検出する交流出力電圧検出回路と、
前記交流出力電圧検出回路により検出された１相の交流出力電圧に同期した同期信号を生成すると共に、前記１相の同期信号を基に、他の２相の同期信号を生成するＵ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路と、
前記バッテリの電圧と所定の目標電圧との差分電圧の信号と、前記Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路により出力される各相の同期信号とに基づき、前記スイッチング素子の通電タイミングの進角／遅角量を求める進角／遅角算出回路と、
前記進角／遅角算出回路により求めた進角／遅角量により前記スイッチング素子の進角／遅角制御を行う進角／遅角制御回路と、
を備え、
前記Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路は、
前記交流出力電圧検出回路が検出した１相の交流出力電圧の１サイクル前の波形を用いて高さが一定の三角波を発生させ、前記三角波の所定の電圧点に基づいて他の２相の同期信号を生成することを特徴とするバッテリ充電装置。
【請求項２】
前記交流出力電圧検出回路はＵ相の交流出力電圧を検出し、
前記Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路は、
前記Ｕ相の交流出力電圧に同期した矩形波の信号を生成する回路と、
前記Ｕ相に同期した矩形波の０°から１８０°の位相に同期して第１の三角波を発生させる第１三角波発生回路と、
前記Ｕ相に同期した矩形波の１８０°から３６０°の位相に同期して第２の三角波を発生させる第２三角波発生回路と、
前記第１の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転すると共に、前記第２の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転するＶ相の矩形波を生成する回路と、
前記第１の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転すると共に、前記第２の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転するＷ相の矩形波を生成する回路と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ充電装置。
【請求項３】
前記３相交流発電機の１相の交流出力電圧と交流出力電流を検出し、前記交流発電機の発電量を算出する発電量算出回路と、
前記進角／遅角算出回路により求めた進角／遅角量により前記スイッチング素子の進角／遅角制御を行うと共に、遅角制御を行う際に、遅角量が遅角リミット値を超える場合は、前記遅角リミット値により前記スイッチング素子の遅角制御を行う進角／遅角制御回路と、
前記遅角量と発電量とを記憶すると共に、前回の遅角量及び発電量と、今回の遅角量及び発電量とを比較し、前回の遅角量よりも今回の遅角量が大きく、かつ前回の発電量が今回の発電量よりも大きい場合には、前回の遅角量を前記遅角リミット値として設定する遅角リミット値設定回路と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ充電装置。
【請求項４】
前記進角／遅角制御回路は、
前記進角／遅角算出回路により求めた進角／遅角量が遅角量であり、かつ遅角リミット値が設定されていない場合、または遅角リミット値以下の場合には、前記求めた遅角量により前記スイッチング素子の遅角制御を行い、
前記遅角リミット値設定回路は、
前記遅角量と発電量とを記憶すると共に、前回の遅角量及び発電量と、今回の遅角量及び発電量とを比較し、
前回の遅角量よりも今回の遅角量が大きく、かつ前回の発電量が今回の発電量よりも大きい場合には、前回の遅角量を前記遅角リミット値として設定し、
前回の遅角量よりも今回の遅角量が小さい場合には、前記遅角リミット値の設定を解除すること
を特徴とする請求項３に記載のバッテリ充電装置。
【請求項５】
前記交流出力電圧検出回路は、前記３相交流発電機のいずれか１相の前記交流出力電圧を検出するためのサブコイルを有し、
前記Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路は、前記同期信号として、前記サブコイルにより検出された１相の前記交流出力電圧に同期した矩形波を生成すると共に、前記１相に同期した矩形波を基に、他の２相に同期した矩形波を生成し、各相の前記矩形波に同期した三角波を生成する同期三角波発生回路に出力し、
前記進角／遅角算出回路は、前記バッテリの電圧と所定の目標電圧とを比較し誤差信号を出力する誤差アンプに接続され、前記同期三角波発生回路から出力される前記三角波と前記誤差アンプの出力とを比較することにより進角／遅角量を求める比較回路を備え、
前記進角／遅角制御回路は、前記進角／遅角量を前記比較回路から受け取り、前記進角／遅角量により前記スイッチング素子の進角／遅角制御を行い、
前記バッテリ充電装置はさらに、
前記３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電流を検出する電流センサと、
前記サブコイルにより検出された３相交流発電機の出力電圧と、前記電流センサにより検出された３相交流発電機の出力電流とを基に、交流発電機の発電量を算出する発電量算出回路と、
前記比較回路により求めた遅角量と、前記発電量算出回路により求めた発電量とを記憶すると共に、前回の遅角量及び発電量と、今回の遅角量及び発電量とを比較し、前回の遅角量よりも今回の遅角量が大きく、かつ前回の発電量が今回の発電量よりも大きい場合に、前回の遅角量を遅角リミット値として設定する遅角リミット値設定回路と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ充電装置。
【請求項６】
前記同期三角波発生回路における三角波が、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相ごとに生成されるように構成され、
前記比較回路において、前記同期三角波発生回路から出力される三角波と誤差アンプ出力とを比較して進角／遅角量を求める場合に、
Ｕ相の進角／遅角量は、前記同期三角波発生回路から出力されるＷ相の三角波と、前記誤差アンプ出力とを比較して求め、
前記Ｖ相の進角／遅角量は、前記同期三角波発生回路から出力されるＵ相の三角波と、前記誤差アンプ出力とを比較して求め、
前記Ｗ相の進角／遅角量は、前記同期三角波発生回路から出力されるＶ相の三角波と、前記誤差アンプ出力とを比較して求める
ことを特徴とする請求項５に記載のバッテリ充電装置。
【請求項７】
Ｕ，Ｖ，Ｗ相からなる３相交流発電機とバッテリとの間に接続され、前記３相交流発電機から出力された交流電力を直流電力に変換して前記バッテリに供給するように構成され、ブリッジ構成された整流部のスイッチング素子の通電タイミングを前記３相交流発電機の交流出力電圧の位相に対して進み又は遅らせることにより進角／遅角制御を行うと共に、バッテリの電圧と所定の目標電圧との差分電圧の信号と、３相交流発電機の交流出力電圧の各相の同期信号とに基づき前記スイッチング素子の通電タイミングの進角／遅角量を求めるバッテリ充電装置における前記交流出力電圧の各相の同期信号を生成する３相電圧生成回路であって、
前記３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧の１サイクル前の波形を用いて高さが一定の三角波を発生させ、前記三角波の所定の電圧点に基づいて他の２相の同期信号を生成する回路を備えることを特徴とする３相電圧生成回路。
【請求項８】
Ｕ相の交流出力電圧と同期した矩形波の信号を生成する回路と、
前記Ｕ相に同期した矩形波の０°から１８０°の位相に同期して第１の三角波を発生させる第１三角波発生回路と、
前記Ｕ相に同期した矩形波の１８０°から３６０°の位相に同期して第２の三角波を発生させる第２三角波発生回路と、
前記第１の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転すると共に、前記第２の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転するＶ相の矩形波を生成する回路と、
前記第１の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転すると共に、前記第２の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転するＷ相の矩形波を生成する回路と、
を備えることを特徴とする請求項７に記載の３相電圧生成回路。
【請求項９】
３相交流発電機とバッテリとの間に接続され、前記３相交流発電機から出力された交流電力を直流電力に変換して前記バッテリに供給するように構成され、ブリッジ構成された整流部のスイッチング素子の通電タイミングを前記３相交流発電機の交流出力電圧の位相に対して進み又は遅らせることにより進角／遅角制御を行うと共に、バッテリの電圧と所定の目標電圧との差分電圧の信号と、３相交流発電機の交流出力電圧の各相の同期信号とに基づき前記スイッチング素子の通電タイミングの進角／遅角量を求めるバッテリ充電装置における前記交流出力電圧の各相の同期信号を生成するための３相電圧生成方法であって、
前記３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧の１サイクル前の波形を用いて高さが一定の三角波を発生させ、前記三角波の所定の電圧点に基づいて他の２相の同期信号を生成する工程を含むことを特徴とする３相電圧生成方法。
【請求項１０】
Ｕ相の交流出力電圧と同期した矩形波の信号を生成する工程と、
前記Ｕ相に同期した矩形波の０°から１８０°の位相に同期して第１の三角波を発生させる第１三角波発生工程と、
前記Ｕ相に同期した矩形波の１８０°から３６０°の位相に同期して第２の三角波を発生させる第２三角波発生工程と、
前記第１の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転すると共に、前記第２の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転するＶ相の矩形波を生成する工程と、
前記第１の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転すると共に、前記第２の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転するＷ相の矩形波を生成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項９に記載の３相電圧生成方法。
【請求項１１】
Ｕ，Ｖ，Ｗ相からなる３相交流発電機とバッテリとの間に接続され、前記３相交流発電機から出力された交流電力を直流電力に変換して前記バッテリに供給するように構成され、ブリッジ構成された整流部のスイッチング素子の通電タイミングを前記交流発電機の交流出力電圧の位相に対して進み又は遅らせることにより進角／遅角制御を行うバッテリ充電装置における遅角制御方法であって、
前記３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を検出する交流出力電圧検出工程と、
前記３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電流を検出する交流出力電流検出工程と、
前記交流出力電圧検出工程により検出された１相の交流出力電圧に同期した同期信号を生成すると共に、前記１相の同期信号を基に、他の２相の同期信号を生成するＵ，Ｖ，Ｗ相電圧生成工程と、
前記３相交流発電機の１相の交流出力電圧と交流出力電流を基に、前記３相交流発電機の発電量を算出する発電量算出工程と、
前記バッテリの電圧と所定の目標電圧との差分電圧の信号と、前記Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧工程により出力される各相の同期信号とに基づき、前記スイッチング素子の通電タイミングの進角／遅角量を求める進角／遅角算出工程と、
前記進角／遅角算出工程により求めた進角／遅角量により前記スイッチング素子の進角／遅角制御を行うと共に、遅角制御を行う際に、遅角量が遅角リミット値を超える場合は、前記遅角リミット値により前記スイッチング素子の遅角制御を行う進角／遅角制御工程と、
前記遅角量と発電量とを記憶すると共に、前回の遅角量及び発電量と、今回の遅角量及び発電量とを比較し、前回の遅角量よりも今回の遅角量が大きく、かつ前回の発電量が今回の発電量よりも大きい場合には、前回の遅角量を前記遅角リミット値として設定する遅角リミット値設定工程と、
を含み、
前記Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成工程では、前記１相の交流出力電圧の１サイクル前の波形を用いて高さが一定の三角波を発生させ、前記三角波の所定の電圧点に基づいて前記他の２相の同期信号を生成することを特徴とする遅角制御方法。
【請求項１】
Ｕ，Ｖ，Ｗ相からなる３相交流発電機とバッテリとの間に接続され、前記３相交流発電機から出力された交流電力を直流電力に変換して前記バッテリに供給するように構成され、ブリッジ構成された整流部のスイッチング素子の通電タイミングを前記３相交流発電機の交流出力電圧の位相に対して進み又は遅らせることにより進角／遅角制御を行うバッテリ充電装置であって、
前記３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を検出する交流出力電圧検出回路と、
前記交流出力電圧検出回路により検出された１相の交流出力電圧に同期した同期信号を生成すると共に、前記１相の同期信号を基に、他の２相の同期信号を生成するＵ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路と、
前記バッテリの電圧と所定の目標電圧との差分電圧の信号と、前記Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路により出力される各相の同期信号とに基づき、前記スイッチング素子の通電タイミングの進角／遅角量を求める進角／遅角算出回路と、
前記進角／遅角算出回路により求めた進角／遅角量により前記スイッチング素子の進角／遅角制御を行う進角／遅角制御回路と、
を備え、
前記Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路は、
前記交流出力電圧検出回路が検出した１相の交流出力電圧の１サイクル前の波形を用いて高さが一定の三角波を発生させ、前記三角波の所定の電圧点に基づいて他の２相の同期信号を生成することを特徴とするバッテリ充電装置。
【請求項２】
前記交流出力電圧検出回路はＵ相の交流出力電圧を検出し、
前記Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路は、
前記Ｕ相の交流出力電圧に同期した矩形波の信号を生成する回路と、
前記Ｕ相に同期した矩形波の０°から１８０°の位相に同期して第１の三角波を発生させる第１三角波発生回路と、
前記Ｕ相に同期した矩形波の１８０°から３６０°の位相に同期して第２の三角波を発生させる第２三角波発生回路と、
前記第１の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転すると共に、前記第２の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転するＶ相の矩形波を生成する回路と、
前記第１の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転すると共に、前記第２の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転するＷ相の矩形波を生成する回路と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ充電装置。
【請求項３】
前記３相交流発電機の１相の交流出力電圧と交流出力電流を検出し、前記交流発電機の発電量を算出する発電量算出回路と、
前記進角／遅角算出回路により求めた進角／遅角量により前記スイッチング素子の進角／遅角制御を行うと共に、遅角制御を行う際に、遅角量が遅角リミット値を超える場合は、前記遅角リミット値により前記スイッチング素子の遅角制御を行う進角／遅角制御回路と、
前記遅角量と発電量とを記憶すると共に、前回の遅角量及び発電量と、今回の遅角量及び発電量とを比較し、前回の遅角量よりも今回の遅角量が大きく、かつ前回の発電量が今回の発電量よりも大きい場合には、前回の遅角量を前記遅角リミット値として設定する遅角リミット値設定回路と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ充電装置。
【請求項４】
前記進角／遅角制御回路は、
前記進角／遅角算出回路により求めた進角／遅角量が遅角量であり、かつ遅角リミット値が設定されていない場合、または遅角リミット値以下の場合には、前記求めた遅角量により前記スイッチング素子の遅角制御を行い、
前記遅角リミット値設定回路は、
前記遅角量と発電量とを記憶すると共に、前回の遅角量及び発電量と、今回の遅角量及び発電量とを比較し、
前回の遅角量よりも今回の遅角量が大きく、かつ前回の発電量が今回の発電量よりも大きい場合には、前回の遅角量を前記遅角リミット値として設定し、
前回の遅角量よりも今回の遅角量が小さい場合には、前記遅角リミット値の設定を解除すること
を特徴とする請求項３に記載のバッテリ充電装置。
【請求項５】
前記交流出力電圧検出回路は、前記３相交流発電機のいずれか１相の前記交流出力電圧を検出するためのサブコイルを有し、
前記Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成回路は、前記同期信号として、前記サブコイルにより検出された１相の前記交流出力電圧に同期した矩形波を生成すると共に、前記１相に同期した矩形波を基に、他の２相に同期した矩形波を生成し、各相の前記矩形波に同期した三角波を生成する同期三角波発生回路に出力し、
前記進角／遅角算出回路は、前記バッテリの電圧と所定の目標電圧とを比較し誤差信号を出力する誤差アンプに接続され、前記同期三角波発生回路から出力される前記三角波と前記誤差アンプの出力とを比較することにより進角／遅角量を求める比較回路を備え、
前記進角／遅角制御回路は、前記進角／遅角量を前記比較回路から受け取り、前記進角／遅角量により前記スイッチング素子の進角／遅角制御を行い、
前記バッテリ充電装置はさらに、
前記３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電流を検出する電流センサと、
前記サブコイルにより検出された３相交流発電機の出力電圧と、前記電流センサにより検出された３相交流発電機の出力電流とを基に、交流発電機の発電量を算出する発電量算出回路と、
前記比較回路により求めた遅角量と、前記発電量算出回路により求めた発電量とを記憶すると共に、前回の遅角量及び発電量と、今回の遅角量及び発電量とを比較し、前回の遅角量よりも今回の遅角量が大きく、かつ前回の発電量が今回の発電量よりも大きい場合に、前回の遅角量を遅角リミット値として設定する遅角リミット値設定回路と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ充電装置。
【請求項６】
前記同期三角波発生回路における三角波が、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相ごとに生成されるように構成され、
前記比較回路において、前記同期三角波発生回路から出力される三角波と誤差アンプ出力とを比較して進角／遅角量を求める場合に、
Ｕ相の進角／遅角量は、前記同期三角波発生回路から出力されるＷ相の三角波と、前記誤差アンプ出力とを比較して求め、
前記Ｖ相の進角／遅角量は、前記同期三角波発生回路から出力されるＵ相の三角波と、前記誤差アンプ出力とを比較して求め、
前記Ｗ相の進角／遅角量は、前記同期三角波発生回路から出力されるＶ相の三角波と、前記誤差アンプ出力とを比較して求める
ことを特徴とする請求項５に記載のバッテリ充電装置。
【請求項７】
Ｕ，Ｖ，Ｗ相からなる３相交流発電機とバッテリとの間に接続され、前記３相交流発電機から出力された交流電力を直流電力に変換して前記バッテリに供給するように構成され、ブリッジ構成された整流部のスイッチング素子の通電タイミングを前記３相交流発電機の交流出力電圧の位相に対して進み又は遅らせることにより進角／遅角制御を行うと共に、バッテリの電圧と所定の目標電圧との差分電圧の信号と、３相交流発電機の交流出力電圧の各相の同期信号とに基づき前記スイッチング素子の通電タイミングの進角／遅角量を求めるバッテリ充電装置における前記交流出力電圧の各相の同期信号を生成する３相電圧生成回路であって、
前記３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧の１サイクル前の波形を用いて高さが一定の三角波を発生させ、前記三角波の所定の電圧点に基づいて他の２相の同期信号を生成する回路を備えることを特徴とする３相電圧生成回路。
【請求項８】
Ｕ相の交流出力電圧と同期した矩形波の信号を生成する回路と、
前記Ｕ相に同期した矩形波の０°から１８０°の位相に同期して第１の三角波を発生させる第１三角波発生回路と、
前記Ｕ相に同期した矩形波の１８０°から３６０°の位相に同期して第２の三角波を発生させる第２三角波発生回路と、
前記第１の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転すると共に、前記第２の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転するＶ相の矩形波を生成する回路と、
前記第１の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転すると共に、前記第２の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転するＷ相の矩形波を生成する回路と、
を備えることを特徴とする請求項７に記載の３相電圧生成回路。
【請求項９】
３相交流発電機とバッテリとの間に接続され、前記３相交流発電機から出力された交流電力を直流電力に変換して前記バッテリに供給するように構成され、ブリッジ構成された整流部のスイッチング素子の通電タイミングを前記３相交流発電機の交流出力電圧の位相に対して進み又は遅らせることにより進角／遅角制御を行うと共に、バッテリの電圧と所定の目標電圧との差分電圧の信号と、３相交流発電機の交流出力電圧の各相の同期信号とに基づき前記スイッチング素子の通電タイミングの進角／遅角量を求めるバッテリ充電装置における前記交流出力電圧の各相の同期信号を生成するための３相電圧生成方法であって、
前記３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧の１サイクル前の波形を用いて高さが一定の三角波を発生させ、前記三角波の所定の電圧点に基づいて他の２相の同期信号を生成する工程を含むことを特徴とする３相電圧生成方法。
【請求項１０】
Ｕ相の交流出力電圧と同期した矩形波の信号を生成する工程と、
前記Ｕ相に同期した矩形波の０°から１８０°の位相に同期して第１の三角波を発生させる第１三角波発生工程と、
前記Ｕ相に同期した矩形波の１８０°から３６０°の位相に同期して第２の三角波を発生させる第２三角波発生工程と、
前記第１の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転すると共に、前記第２の三角波のピーク電圧の２／３の電圧点でレベルが反転するＶ相の矩形波を生成する工程と、
前記第１の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転すると共に、前記第２の三角波のピーク電圧の１／３の電圧点でレベルが反転するＷ相の矩形波を生成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項９に記載の３相電圧生成方法。
【請求項１１】
Ｕ，Ｖ，Ｗ相からなる３相交流発電機とバッテリとの間に接続され、前記３相交流発電機から出力された交流電力を直流電力に変換して前記バッテリに供給するように構成され、ブリッジ構成された整流部のスイッチング素子の通電タイミングを前記交流発電機の交流出力電圧の位相に対して進み又は遅らせることにより進角／遅角制御を行うバッテリ充電装置における遅角制御方法であって、
前記３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電圧を検出する交流出力電圧検出工程と、
前記３相交流発電機のいずれか１相の交流出力電流を検出する交流出力電流検出工程と、
前記交流出力電圧検出工程により検出された１相の交流出力電圧に同期した同期信号を生成すると共に、前記１相の同期信号を基に、他の２相の同期信号を生成するＵ，Ｖ，Ｗ相電圧生成工程と、
前記３相交流発電機の１相の交流出力電圧と交流出力電流を基に、前記３相交流発電機の発電量を算出する発電量算出工程と、
前記バッテリの電圧と所定の目標電圧との差分電圧の信号と、前記Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧工程により出力される各相の同期信号とに基づき、前記スイッチング素子の通電タイミングの進角／遅角量を求める進角／遅角算出工程と、
前記進角／遅角算出工程により求めた進角／遅角量により前記スイッチング素子の進角／遅角制御を行うと共に、遅角制御を行う際に、遅角量が遅角リミット値を超える場合は、前記遅角リミット値により前記スイッチング素子の遅角制御を行う進角／遅角制御工程と、
前記遅角量と発電量とを記憶すると共に、前回の遅角量及び発電量と、今回の遅角量及び発電量とを比較し、前回の遅角量よりも今回の遅角量が大きく、かつ前回の発電量が今回の発電量よりも大きい場合には、前回の遅角量を前記遅角リミット値として設定する遅角リミット値設定工程と、
を含み、
前記Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧生成工程では、前記１相の交流出力電圧の１サイクル前の波形を用いて高さが一定の三角波を発生させ、前記三角波の所定の電圧点に基づいて前記他の２相の同期信号を生成することを特徴とする遅角制御方法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１８２９８９（Ｐ２０１２−１８２９８９Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１２７５８２（Ｐ２０１２−１２７５８２）
【出願日】平成２４年６月４日（２０１２．６．４）
【分割の表示】特願２００８−５０８６１８（Ｐ２００８−５０８６１８）の分割
【原出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（０００００２０３７）新電元工業株式会社 (776)
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年６月４日（２０１２．６．４）
【分割の表示】特願２００８−５０８６１８（Ｐ２００８−５０８６１８）の分割
【原出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（０００００２０３７）新電元工業株式会社 (776)
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]