バッテリ充電装置
【課題】メインバッテリとサブバッテリとを充電するバッテリ充電装置において、サブバッテリが消耗したときにメインバッテリが消耗して回復できなくなるのを防止する。
【解決手段】エンジンにより駆動される交流発電機１の出力を整流して設定値を超えないように調整された直流電圧を出力端子２ａ，２ｂ間に出力する電圧調整機能付きの整流電源回路２を備えたバッテリ充電装置に主出力端子２ｃと補助出力端子２ｄを設け、主出力端子２ｃと出力端子２ａとの間に発電機１が出力を発生しているときにオン状態になる第１のＭＯＳＦＥＴ Ｆ1を設ける。また補助出力端子２ｄと出力端子２ａとの間に整流電源回路の出力電圧が設定値以上のときにオン状態になる第２のＭＯＳＦＥＴ Ｆ2を設け、主出力端子２ｃと整流電源回路の負極側出力端子２ｂとの間及び補助出力端子２ｄと負極側出力端子２ｂとの間にそれぞれメインバッテリ３及びサブバッテリ４を接続する。
【解決手段】エンジンにより駆動される交流発電機１の出力を整流して設定値を超えないように調整された直流電圧を出力端子２ａ，２ｂ間に出力する電圧調整機能付きの整流電源回路２を備えたバッテリ充電装置に主出力端子２ｃと補助出力端子２ｄを設け、主出力端子２ｃと出力端子２ａとの間に発電機１が出力を発生しているときにオン状態になる第１のＭＯＳＦＥＴ Ｆ1を設ける。また補助出力端子２ｄと出力端子２ａとの間に整流電源回路の出力電圧が設定値以上のときにオン状態になる第２のＭＯＳＦＥＴ Ｆ2を設け、主出力端子２ｃと整流電源回路の負極側出力端子２ｂとの間及び補助出力端子２ｄと負極側出力端子２ｂとの間にそれぞれメインバッテリ３及びサブバッテリ４を接続する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンにより駆動される交流発電機の整流出力でバッテリを充電するバッテリ充電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンにより駆動される車両に搭載されるバッテリ充電装置は、エンジンにより駆動される交流発電機の出力が入力される入力端子と、正極側及び負極側の出力端子と、入力端子に与えられた交流電圧を整流して設定値を超えないように調整された直流電圧を上記正極側出力端子と負極側出力端子との間に出力する電圧調整機能付きの整流電源回路とを備えていて、整流電源回路の出力電圧でバッテリを充電するようにしている。
【０００３】
最近のエンジン駆動車両においては、バッテリにより駆動される電装品負荷が多くなっているため、エンジン始動用電動機を駆動するメインバッテリの外にサブバッテリを設けて、電装品負荷の増大に対処し得るようにしている。この種の車両に搭載するバッテリ充電装置は、メインバッテリとサブバッテリとの双方を充電することが要求される。
【０００４】
メインバッテリとサブバッテリとを充電し得るようにしたバッテリ充電装置としては、特許文献１及び特許文献２に示されたものが知られている。これらの特許文献に示されたバッテリ充電装置では、メインバッテリの正極端子と発電機の出力端子との間及びサブバッテリの正極端子と発電機の出力端子との間にそれぞれカソードをバッテリ側に向けた別個のダイオードを接続して、メインバッテリとサブバッテリとを分離していた。
【０００５】
この種のバッテリ充電装置では、何らかの原因でサブバッテリが過放電状態になったときに、充電電流の大部分がサブバッテリ側に流れるため、メインバッテリの充電がほとんど行なわれなくなる。このような状態になると、メインバッテリが徐々に消耗してその機能が失われるため、エンジンを始動することができなくなることがある。
【０００６】
また特許文献３に示されているように、メインバッテリとサブバッテリとの間を分離することなく、メインバッテリの電圧でサブバッテリを充電する回路を設けたバッテリ充電装置も知られているが、このバッテリ充電装置においても、サブバッテリが過放電状態になったときには、メインバッテリの充電がほとんど行なわれなくなるため、メインバッテリが消耗してその機能が失われることになる。
【特許文献１】特開平２−２７６４２８号公報
【特許文献２】特開平９−４６９１９号公報
【特許文献３】特開２００４−２６０９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、従来のバッテリ充電装置においては、サブバッテリが過放電状態になったときにメインバッテリを十分に充電することができなくなって、メインバッテリが消耗し、エンジンを始動することができなくなるという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、メインバッテリの消耗によりエンジンを始動することができなくなったり、メインバッテリの負荷を駆動することができなくなったりするのを防ぐことができるようにしたバッテリ充電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、エンジンにより駆動される交流発電機の出力が入力される入力端子と正極側及び負極側の出力端子と入力端子に与えられた交流電圧を整流して設定値を超えないように調整された直流電圧を正極側出力端子と負極側出力端子との間に出力する回路とを有する電圧調整機能付きの整流電源回路を備えて、整流電源回路の出力でメインバッテリとサブバッテリとを充電するバッテリ充電装置に適用される。
【００１０】
本発明においては、主出力端子及び補助出力端子と、整流電源回路の正極側出力端子と主出力端子との間及び整流電源回路の正極側出力端子と補助出力端子との間にそれぞれ設けられた第１及び第２の充電制御用スイッチと、整流電源回路の入力端子間に交流電圧が与えられているときに第１の充電制御用スイッチに駆動信号を与えて該第１の充電制御用スイッチをオン状態にする第１の充電制御用スイッチ駆動回路と、整流電源回路の正極側出力端子と負極側出力端子との間の電圧が設定値以上になっているときに第２の充電制御用スイッチに駆動信号を与えて該第２の充電制御用スイッチをオン状態にする第２の充電制御用スイッチ駆動回路と、主出力端子側にアノードを向けて第１の充電制御用スイッチに対して並列に設けられた第１のダイオードと、補助出力端子側にアノードを向けて充電制御用スイッチに対して並列に設けられた第２のダイオードとが設けられて、主出力端子と整流電源回路の負極側出力端子との間にメインバッテリが接続され、補助出力端子と整流電源回路の負極側出力端子との間にサブバッテリが接続される。
【００１１】
上記のように構成すると、交流発電機が出力を発生しているときに、整流電源回路の出力でメインバッテリを充電することができ、整流電源回路の両端の電圧（メインバッテリの両端の電圧）が設定値以上になっているときにサブバッテリを充電することができる。またメインバッテリが消耗して設定値よりも低くなったときには、サブバッテリを充電することなく、発電機の出力で整流電源回路を通してメインバッテリを充電してメインバッテリの電圧を回復させることができる。
【００１２】
本出願人は先に、特願２００４−２８３７２１号において、整流電源回路の正極側出力端子と補助出力端子との間に充電制御用スイッチを接続するとともに、アノードを補助出力端子側に向けたダイオードを充電制御用スイッチに対して並列に接続することにより、メインバッテリが消耗したときにサブバッテリの電圧でメインバッテリを充電するようにしたバッテリ充電装置を提案した。このバッテリ充電装置によれば、メインバッテリが消耗したときにサブバッテリの電圧でメインバッテリを充電してメインバッテリの電圧を回復させることができるが、何らかの原因でサブバッテリが過放電状態になってその機能を失ったときには、整流電源回路の出力がほとんどサブバッテリに食われてしまうため、メインバッテリの充電を行なうことができなくなって、メインバッテリが徐々に消耗し、その機能を失うおそれがある。
【００１３】
これに対し、本発明においては、あくまでもメインバッテリを主のバッテリとして、発電機の出力で優先的に充電し、メインバッテリの両端の電圧が設定値以上のときにのみサブバッテリを充電するため、メインバッテリが消耗してエンジンを始動させることができなくなったり、メインバッテリの負荷を駆動することができなくなったりするのを防ぐことができる。
【００１４】
本発明の好ましい態様では、整流電源回路の正極側出力端子にドレインが接続され、ソースが前記主出力端子に接続されたＮチャンネル型の第１のＭＯＳＦＥＴにより上記第１の充電制御用スイッチが構成され、整流電源回路の正極側出力端子にドレインが接続され、ソースが前記補助出力端子に接続されたＮチャンネル型の第２のＭＯＳＦＥＴにより上記第２の充電制御用スイッチが構成される。また第１及び第２のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードがそれぞれ第１及び第２のダイオードとして用いられる。
【００１５】
このように、第１及び第２の充電制御用スイッチとしてＭＯＳＦＥＴを用いると、それぞれのドレインソース間に形成されている寄生ダイオードを第１及び第２のダイオードとして用いることができるため、構成を簡単にすることができる。
【００１６】
上記のように、第１の充電制御用スイッチ及び第２の充電制御用スイッチをそれぞれ第１のＭＯＳＦＥＴ及び第２のＭＯＳＦＥＴにより構成する場合には、第１のＭＯＳＦＥＴのゲートとドレインとの間に接続された第１の抵抗器と、第１のＭＯＳＦＥＴのゲートに一端が接続された第２の抵抗器と、第２の抵抗器の他端と整流電源回路の負極側出力端子との間に接続されて、交流発電機が出力を発生したときにオン状態になるように制御される第１のＦＥＴ駆動用スイッチとにより、第１の充電制御用スイッチ駆動回路を構成することができる。また第２のＭＯＳＦＥＴのゲートと整流電源回路の正極側出力端子との間に接続された第３の抵抗器と、第２のＭＯＳＦＥＴのゲートに第４の抵抗器を通して一端が接続されると共に他端が第２の抵抗器の他端に接続されて整流電源回路の出力電圧が設定値を超えたときにオン状態になるように制御される第２のＦＥＴ駆動用スイッチとにより第２の充電制御用スイッチ駆動回路を構成することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、交流発電機が出力を発生しているときに、整流電源回路の出力でメインバッテリを充電することができ、整流電源回路の両端の電圧（メインバッテリの両端の電圧）が設定値以上になっているときにサブバッテリを充電することができる。またメインバッテリが消耗して設定値よりも低くなったときには、サブバッテリを充電することなく、発電機の出力で整流電源回路を通してメインバッテリを充電してメインバッテリの電圧を回復させることができる。また万一サブバッテリが過放電状体になったとしても、メインバッテリの両端の電圧が設定値以上になっていないとサブバッテリへの充電電流の供給は行なわれないため、発電機の出力がサブバッテリに食われてメインバッテリの充電が行なわれないといった事態が生じるのを防ぐことができる。
【００１８】
このように、本発明においては、あくまでもメインバッテリを主のバッテリとして発電機の出力で優先的に充電し、メインバッテリの両端の電圧が設定値以上のときにのみサブバッテリを充電するようにしたため、メインバッテリが消耗してエンジンを始動させることができなくなったり、メインバッテリの負荷を駆動することができなくなったり、サブバッテリが過放電状態になったときにメインバッテリの充電が行なわれなくなって該メインバッテリが消耗したりするのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明に係わるバッテリ充電装置の好ましい構成例を示したもので、同図において１は図示しないエンジンにより駆動される磁石式交流発電機、２は交流発電機１の出力が入力される入力端子２ｕ，２ｖ及び２ｗと、正極側及び負極側の出力端子２ａ及び２ｂと、入力端子２ｕ〜２ｗに与えられた交流電圧を整流して設定値を超えないように調整された直流電圧を正極側出力端子２ａと負極側出力端子２ｂとの間に出力する回路とを有する電圧調整機能付きの整流電源回路、３はメインバッテリ、４はサブバッテリである。
【００２０】
メインバッテリ３には電源スイッチ５を通してメイン負荷６が接続され、サブバッテリ４には電源スイッチ７を通してサブ負荷８が接続されている。メイン負荷６には、エンジン始動用電動機の外、エンジンを点火する点火装置、エンジンに燃料を供給する燃料噴射装置、点火装置や燃料噴射装置を制御する電子式制御ユニット（ＥＣＵ）など、エンジンを運転するために駆動することが必須の電装品負荷が含まれている。サブ負荷８には、適宜の負荷、例えば、オプションで車両に取り付けられる各種の負荷が含まれている。
【００２１】
整流電源回路２は、カソードが共通接続されたダイオードＤｕ，Ｄｖ及びＤｗと、ダイオードＤｕ，Ｄｖ及びＤｗのアノードにカソードがそれぞれ接続され、アノードが共通接続されたダイオードＤｘ，Ｄｙ及びＤｚとからなるダイオードブリッジ全波整流回路２Ａと、この整流回路のブリッジの下辺を構成するダイオードＤｘ，Ｄｙ及びＤｚにそれぞれ逆並列接続された出力短絡用サイリスタＴh1，Ｔh2及びＴh3と、サイリスタＴh1〜Ｔh3を制御する制御回路２Ｂとからなっている。
【００２２】
整流回路２Ａを構成するダイオードＤｕ，Ｄｖ及びＤｗのそれぞれのアノードとダイオードＤｘ，Ｄｙ及びＤｚのそれぞれのカソードとの接続点から整流電源回路２の入力端子２ｕ，２ｖ及び２ｗが引き出され、ダイオードＤｕ，Ｄｖ及びＤｗのカソードの共通接続点及びダイオードＤｘ，Ｄｙ及びＤｚのアノードの共通接続点からそれぞれ整流電源回路２の正極側出力端子２ａ及び負極側出力端子２ｂが引き出されている。入力端子２ｕ，２ｖ及び２ｗは、磁石式交流発電機１に設けられて星形結線された３相の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ及びＬｗの非中性点側の端子に接続されている。
【００２３】
制御回路２Ｂは出力端子２ａ，２ｂ間の電圧が設定値を超えないようにサイリスタＴh1ないしＴh3を制御する回路で、図示の制御回路２Ｂは、正極側出力端子２ａにエミッタが接続され、コレクタが抵抗器Ｒa1ないしＲa3を通してサイリスタＴh1ないしＴh3のゲートにそれぞれ接続されたＰＮＰトランジスタＴＲaと、サイリスタＴh1ないしＴh3のゲートカソード間にそれぞれ並列接続された抵抗器Ｒb1ないしＲb3と、トランジスタＴＲaのエミッタベース間に接続された抵抗器Ｒcと、トランジスタＴＲaのベースにカソードが接続されたツェナーダイオードＺＤ1と、ツェナーダイオードＺＤ1のアノードと負極側出力端子２ｂとの間に接続された抵抗器Ｒdとからなっている。
【００２４】
図示の整流電源回路２においては、出力短絡用サイリスタＴh1ないしＴh3と制御回路２Ｂとにより出力短絡式のレギュレータが構成されている。この整流電源回路２の動作は次の通りである。
【００２５】
ダイオードＤｕないしＤｗ及びＤｘないしＤｚからなる整流回路２Ａは、発電機１が出力する交流電圧を直流電圧に変換して出力端子２ａ，２ｂ間から出力する。出力端子２ａ，２ｂ間の電圧が設定値を超えると、ツェナーダイオードＺＤ1がオン状態になるため、トランジスタＴＲaにベース電流が流れて該トランジスタＴＲaがオン状態になる。トランジスタＴＲaがオン状態になると出力端子２ａ側からトランジスタＴＲaと抵抗器Ｒa1ないしＲa3とを通してサイリスタＴh1ないしＴh3のゲートにトリガ信号が与えられるため、これらのサイリスタのうち、アノードの電位がカソードの電位よりも高くなっているものがオン状態になり、オン状態になっているサイリスタと整流回路のブリッジの下辺を構成するダイオードＤｘないしＤｚのいずれかとを通して発電機１の出力が短絡される。これにより発電機１の出力電圧が低下させられ、出力端子２ａ，２ｂ間の電圧が低下させられる。出力端子２ａ，２ｂ間の電圧が前記設定電圧よりも低くなるとトランジスタＴＲaがオフ状態になるため、サイリスタＴh1ないしＴh3へのトリガ信号の供給が停止する。サイリスタＴh1ないしＴh3は、それぞれのアノード電流が保持電流未満になった時点でオフ状態になり、発電機１の出力の短絡が解除される。これにより発電機１の出力電圧が上昇し、出力端子２ａ，２ｂ間の電圧が上昇する。これらの動作の繰り返しにより、出力端子２ａ，２ｂ間の電圧が設定値を超えないように制御され、発電機１の出力電圧が設定値を超えている状態では、出力端子２ａ，２ｂ間の電圧がほぼ設定値付近に保たれる。
【００２６】
本発明においては、メインバッテリを接続するための主出力端子２ｃと、サブバッテリを接続するための補助出力端子２ｄとが設けられ、整流電源回路の正極側出力端子２ａと主出力端子２ｃとの間、及び整流電源回路の正極側出力端子２ａと補助出力端子２ｄとの間にそれぞれ第１の充電制御用スイッチ１１及び第２の充電制御用スイッチ１２が接続されている。
【００２７】
図示の例では、整流電源回路の正極側出力端子２ａにドレインが接続され、ソースが主出力端子２ｃに接続されたＮチャンネル型の第１のＭＯＳＦＥＴ Ｆ1により第１の充電制御用スイッチ１１が構成され、整流電源回路の正極側出力端子２ａにドレインが接続され、ソースが補助出力端子２ｄに接続されたＮチャンネル型の第２のＭＯＳＦＥＴ Ｆ2により第２の充電制御用スイッチ１２が構成されている。この例では、第１のＭＯＳＦＥＴ Ｆ1のドレインソース間に形成されている寄生ダイオードＤp1が、アノードを主出力端子２ｃ側に向けた状態で第１の充電制御用スイッチ１１に対して並列に設けられる第１のダイオードとして用いられ、ＭＯＳＦＥＴ Ｆ2のドレインソース間に形成されている寄生ダイオードＤp2が、アノードを補助出力端子２ｄ側に向けた状態で第２の充電制御用スイッチ１１に対して並列に設けられる第２のダイオードとして用いられている。
【００２８】
また第１のＭＯＳＦＥＴ Ｆ1のゲートとドレインとの間に接続された第１の抵抗器Ｒ1と、第１のＭＯＳＦＥＴのゲートに一端が接続された第２の抵抗器Ｒ2と、第２の抵抗器Ｒ2の他端と整流電源回路の負極側出力端子２ｂとの間に接続された第１のＦＥＴ駆動用スイッチ１３と、交流発電機１が出力を発生したときに第１のＦＥＴ駆動用スイッチ１３をオン状態にするように制御する第１のＦＥＴ駆動用スイッチ制御回路１５とにより、第１の充電制御用スイッチ駆動回路が構成されている。
【００２９】
図示の例では、エミッタが整流電源回路の負極側出力端子２ｂに接続され、コレクタが第２の抵抗器Ｒ2の他端に接続されたＮＰＮトランジスタＴＲ1により第１のＦＥＴ駆動用スイッチ１３が構成され、アノードが交流発電機の３相の出力端子に接続され、カソードがトランジスタＴＲ1のベースに共通接続されたダイオードＤ1ないしＤ3と、トランジスタＴＲ1のベースと整流電源回路の負極端子２ｂとの間に接続されたコンデンサＣ1とにより、第１のＦＥＴ駆動用スイッチ制御回路１５が構成されている。
【００３０】
また第２のＭＯＳＦＥＴ Ｆ2のゲートと整流電源回路の正極側出力端子との間に接続された第３の抵抗器Ｒ3と、第２のＭＯＳＦＥＴのゲートに第４の抵抗器Ｒ4を通して一端が接続されると共に他端が第２の抵抗器Ｒ2の他端に接続された第２のＦＥＴ駆動用スイッチ１４と、整流電源回路２の出力電圧が設定値を超えたときに第２のＦＥＴ駆動用スイッチ１４をオン状態にするように制御する第２のＦＥＴ駆動用スイッチ制御回路１６とにより、第２の充電制御用スイッチ駆動回路が構成されている。整流電源回路２の出力電圧の設定値は、ツェナーダイオードＺＤ1が導通するときの整流電源回路の出力電圧であり、通常は、メインバッテリ３の充電完了時の電圧（例えば定格電圧が１２Ｖの場合には１４Ｖ程度）に等しく設定される。
【００３１】
図示の例では、エミッタがトランジスタＴＲ1のコレクタに接続され、コレクタが第４の抵抗器Ｒ4を通してＦＥＴ Ｆ2のゲートに接続されたＮＰＮトランジスタにより、第２のＦＥＴ駆動用スイッチ１４が構成され、エミッタ及びコレクタがそれぞれ整流電源回路２の正極端子２ａ及びトランジスタＴＲ2のベースに接続され、ベースがツェナーダイオードＺＤ1のカソードに接続されたＰＮＰトランジスタＴＲ3により、第２のＦＥＴ駆動用スイッチ制御回路１６が構成されている。
【００３２】
本発明においては、メインバッテリ３が主出力端子２ｃと整流電源回路２の負極側出力端子２ｂとの間に接続され、サブバッテリ４が補助出力端子２ｄと整流電源回路の負極側出力端子２ｂとの間に接続される。
【００３３】
上記のバッテリ充電装置において、交流発電機１が出力を発生していないときには、トランジスタＴＲ1にベース電流が与えられないため、該トランジスタＴＲ1がオフ状態にあり、第１のＭＯＳＦＥＴ Ｆ1がオフ状態にある。また発電機１が出力を発生していない状態では、トランジスタＴＲ3にベース電流が流れず、該トランジスタＴＲ3がオフ状態にあるため、トランジスタＴＲ2がオフ状態にある。そのため第２のＭＯＳＦＥＴ Ｆ2もオフ状態にある。この状態では、メインバッテリ３とサブバッテリ４との間にダイオードＤp1及びＤp2が存在するため、メインバッテリ３からサブバッテリ４側に電流が流れることはなく、サブバッテリ４からメインバッテリ３側に電流が流れることもない。
【００３４】
交流発電機１が出力を発生すると、トランジスタＴＲ1にベース電流が流れるため、該トランジスタＴＲ1がオン状態になり、第１のＭＯＳＦＥＴ Ｆ1がオン状態になる。従って、整流電源回路２から第１のＭＯＳＦＥＴ Ｆ1を通してメインバッテリ３に充電電流が流れ、メインバッテリが充電される。整流電源回路２の出力端子２ａ，２ｂ間の電圧（メインバッテリ３の両端の電圧）が設定値未満のときには、ツェナーダイオードＺＤ1が導通せず、トランジスタＴＲ3にベース電流が流れないため、該トランジスタＴＲ3はオフ状態にある。このときトランジスタＴＲ2はオフ状態にあるため、第２のＭＯＳＦＥＴ Ｆ2はオフ状態にある。従ってメインバッテリ３の電圧が設定値よりも低い状態では、整流電源回路２の出力でサブバッテリ４が充電されることはなく、もっぱらメインバッテリ３が充電される。
【００３５】
メインバッテリ３の充電が完了し、整流電源回路２の出力端子間の電圧が設定値以上になると、ツェナーダイオードＺＤ1が導通してトランジスタＴＲ3がオン状態になるため、トランジスタＴＲ2にベース電流が流れて該トランジスタＴＲ2がオン状態になる。これにより第２のＭＯＳＦＥＴ Ｆ2がオン状態になるため、整流電源回路２から第２のＭＯＳＦＥＴ Ｆ2を通してサブバッテリ４に充電電流が供給される。
【００３６】
上記のように、本発明においては、整流電源回路の正極側出力端子と主出力端子との間及び整流電源回路の正極側出力端子と補助出力端子との間にそれぞれ第１及び第２の充電制御用スイッチと、アノードを主出力端子側に向けた第１のダイオード及びアノードを補助出力端子側に向けた第２のダイオードとを設けるとともに、整流電源回路の入力端子間に交流電圧が与えられているときに第１の充電制御用スイッチに駆動信号を与えて該第１の充電制御用スイッチをオン状態にする第１の充電制御用スイッチ駆動回路と、整流電源回路の正極側出力端子と負極側出力端子との間の電圧が設定値以上になっているときに第２の充電制御用スイッチに駆動信号を与えて該第２の充電制御用スイッチをオン状態にする第２の充電制御用スイッチ駆動回路とを設けたので、交流発電機が出力を発生しているときに、整流電源回路の出力でメインバッテリを優先的に充電することができ、整流電源回路の両端の電圧（メインバッテリの両端の電圧）が設定値以上になっているときにサブバッテリを充電することができる。
【００３７】
またメインバッテリが消耗して設定値よりも低くなったときには、サブバッテリを充電することなく、発電機の出力で整流電源回路を通してメインバッテリを充電してメインバッテリの電圧を回復させることができる。更に、サブバッテリが過放電状態になったときには、メインバッテリの両端の電圧が設定値以上になっていないとサブバッテリへの充電電流の供給は行なわれないため、発電機の出力がサブバッテリに食われてメインバッテリの充電が行なわれないといった事態が生じるのを防ぐことができる。
【００３８】
このように、本発明においては、あくまでもメインバッテリを主のバッテリとして発電機の出力で優先的に充電し、メインバッテリの両端の電圧が設定値以上のときにのみサブバッテリを充電するようにしたため、メインバッテリの両端の電圧の設定値を適正な値に設定しておくことにより、メインバッテリが消耗してエンジンを始動させることができなくなったり、メインバッテリの負荷を駆動することができなくなったり、サブバッテリが過放電状態になったときにメインバッテリの充電が行なわれなくなって該メインバッテリが消耗したりするのを防ぐことができる。
【００３９】
上記の実施形態では、第１及び第２の充電制御用スイッチ１１及び１２をＭＯＳＦＥＴにより構成したが、トランジスタやリレーなどの他のオンオフ制御が可能なスイッチ素子によりこれらの充電制御用スイッチを構成することもできる。ＭＯＳＦＥＴ以外のスイッチ素子（寄生ダイオードを有しないスイッチ素子）により第１及び第２の充電制御用スイッチを構成する場合には、主出力端子２ｃ側にアノードを向けた第１のダイオード及び補助出力端子２ｄ側にアノードを向けた第２のダイオードをそれぞれ第１の充電制御用スイッチ及び第２の充電制御用スイッチに対して並列に接続する。
【００４０】
整流電源回路２の入力端子間に交流電圧が与えられているときに第１の充電制御用スイッチ１１に駆動信号を与えて該第１の充電制御用スイッチをオン状態にする第１の充電制御用スイッチ駆動回路及び整流電源回路の正極側出力端子と負極側出力端子との間の電圧が設定値以上になっているときに前記第２の充電制御用スイッチ１２に駆動信号を与えて該第２の充電制御用スイッチをオン状態にする第２の充電制御用スイッチ駆動回路の構成は、上記の例に示したものに限られるものではなく、充電制御用スイッチ１１及び１２を構成するスイッチ素子に応じて適宜の構成をとることができる。
【００４１】
上記の実施形態では、整流電源回路２として、出力短絡式のレギュレータを備えたものを用いたが、整流電源回路は、出力電圧が設定値を超えないように制御するレギュレータ機能を備えたものであればよく、上記のものに限定されない。例えば、ダイオードとサイリスタとの混合ブリッジ回路からなる制御整流回路を設けて、該制御整流回路のサイリスタの導通角を制御することにより出力電圧が設定値を超えないように制御するようにした整流電源回路を用いることもできる。また交流発電機１として励磁式の同期発電機が用いられる場合には、発電機の出力を整流する整流回路と、整流回路の出力が設定値を超えないように、発電機の励磁電流を制御する回路とにより整流電源回路を構成することができる。
【００４２】
上記の実施形態では、サブバッテリ４が１つだけ設けられているが、サブバッテリが複数個設けられる場合にも本発明を適用することができる。サブバッテリを複数個設ける場合には、サブバッテリの数だけ補助出力端子を設けて、各補助出力端子と整流電源回路の正極側出力端子との間に、第２の充電制御用スイッチを設けるとともに、アノードを各補助出力端子側に向けた第２のダイオードを各充電制御用スイッチに対して並列に接続し、各補助出力端子と整流電源回路の負極側出力端子との間に各サブバッテリを接続する。この場合充電制御用スイッチ駆動回路及び第２のダイオードは、複数の充電制御用スイッチに対して共通に設けてもよく、複数の充電制御用スイッチに対して個別に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態を示した回路図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 交流発電機
２ 整流電源回路
２ｃ 主出力端子
２ｄ 補助出力端子
３ メインバッテリ
４ サブバッテリ
６ メイン負荷
８ サブ負荷
１１ 第１の充電制御用スイッチ
１２ 第２の充電制御用スイッチ
Ｆ1 第１のＭＯＳＦＥＴ
Ｆ2 第２のＭＯＳＦＥＴ
Ｄp1 寄生ダイオード（第１のダイオード）
Ｄp2 寄生ダイオード（第2のダイオード）
１３ 第１のＦＥＴ駆動用スイッチ
１４ 第２のＦＥＴ駆動用スイッチ
１５ 第１のＦＥＴ駆動用スイッチ制御回路
１６ 第２のＦＥＴ駆動用スイッチ制御回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンにより駆動される交流発電機の整流出力でバッテリを充電するバッテリ充電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンにより駆動される車両に搭載されるバッテリ充電装置は、エンジンにより駆動される交流発電機の出力が入力される入力端子と、正極側及び負極側の出力端子と、入力端子に与えられた交流電圧を整流して設定値を超えないように調整された直流電圧を上記正極側出力端子と負極側出力端子との間に出力する電圧調整機能付きの整流電源回路とを備えていて、整流電源回路の出力電圧でバッテリを充電するようにしている。
【０００３】
最近のエンジン駆動車両においては、バッテリにより駆動される電装品負荷が多くなっているため、エンジン始動用電動機を駆動するメインバッテリの外にサブバッテリを設けて、電装品負荷の増大に対処し得るようにしている。この種の車両に搭載するバッテリ充電装置は、メインバッテリとサブバッテリとの双方を充電することが要求される。
【０００４】
メインバッテリとサブバッテリとを充電し得るようにしたバッテリ充電装置としては、特許文献１及び特許文献２に示されたものが知られている。これらの特許文献に示されたバッテリ充電装置では、メインバッテリの正極端子と発電機の出力端子との間及びサブバッテリの正極端子と発電機の出力端子との間にそれぞれカソードをバッテリ側に向けた別個のダイオードを接続して、メインバッテリとサブバッテリとを分離していた。
【０００５】
この種のバッテリ充電装置では、何らかの原因でサブバッテリが過放電状態になったときに、充電電流の大部分がサブバッテリ側に流れるため、メインバッテリの充電がほとんど行なわれなくなる。このような状態になると、メインバッテリが徐々に消耗してその機能が失われるため、エンジンを始動することができなくなることがある。
【０００６】
また特許文献３に示されているように、メインバッテリとサブバッテリとの間を分離することなく、メインバッテリの電圧でサブバッテリを充電する回路を設けたバッテリ充電装置も知られているが、このバッテリ充電装置においても、サブバッテリが過放電状態になったときには、メインバッテリの充電がほとんど行なわれなくなるため、メインバッテリが消耗してその機能が失われることになる。
【特許文献１】特開平２−２７６４２８号公報
【特許文献２】特開平９−４６９１９号公報
【特許文献３】特開２００４−２６０９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、従来のバッテリ充電装置においては、サブバッテリが過放電状態になったときにメインバッテリを十分に充電することができなくなって、メインバッテリが消耗し、エンジンを始動することができなくなるという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、メインバッテリの消耗によりエンジンを始動することができなくなったり、メインバッテリの負荷を駆動することができなくなったりするのを防ぐことができるようにしたバッテリ充電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、エンジンにより駆動される交流発電機の出力が入力される入力端子と正極側及び負極側の出力端子と入力端子に与えられた交流電圧を整流して設定値を超えないように調整された直流電圧を正極側出力端子と負極側出力端子との間に出力する回路とを有する電圧調整機能付きの整流電源回路を備えて、整流電源回路の出力でメインバッテリとサブバッテリとを充電するバッテリ充電装置に適用される。
【００１０】
本発明においては、主出力端子及び補助出力端子と、整流電源回路の正極側出力端子と主出力端子との間及び整流電源回路の正極側出力端子と補助出力端子との間にそれぞれ設けられた第１及び第２の充電制御用スイッチと、整流電源回路の入力端子間に交流電圧が与えられているときに第１の充電制御用スイッチに駆動信号を与えて該第１の充電制御用スイッチをオン状態にする第１の充電制御用スイッチ駆動回路と、整流電源回路の正極側出力端子と負極側出力端子との間の電圧が設定値以上になっているときに第２の充電制御用スイッチに駆動信号を与えて該第２の充電制御用スイッチをオン状態にする第２の充電制御用スイッチ駆動回路と、主出力端子側にアノードを向けて第１の充電制御用スイッチに対して並列に設けられた第１のダイオードと、補助出力端子側にアノードを向けて充電制御用スイッチに対して並列に設けられた第２のダイオードとが設けられて、主出力端子と整流電源回路の負極側出力端子との間にメインバッテリが接続され、補助出力端子と整流電源回路の負極側出力端子との間にサブバッテリが接続される。
【００１１】
上記のように構成すると、交流発電機が出力を発生しているときに、整流電源回路の出力でメインバッテリを充電することができ、整流電源回路の両端の電圧（メインバッテリの両端の電圧）が設定値以上になっているときにサブバッテリを充電することができる。またメインバッテリが消耗して設定値よりも低くなったときには、サブバッテリを充電することなく、発電機の出力で整流電源回路を通してメインバッテリを充電してメインバッテリの電圧を回復させることができる。
【００１２】
本出願人は先に、特願２００４−２８３７２１号において、整流電源回路の正極側出力端子と補助出力端子との間に充電制御用スイッチを接続するとともに、アノードを補助出力端子側に向けたダイオードを充電制御用スイッチに対して並列に接続することにより、メインバッテリが消耗したときにサブバッテリの電圧でメインバッテリを充電するようにしたバッテリ充電装置を提案した。このバッテリ充電装置によれば、メインバッテリが消耗したときにサブバッテリの電圧でメインバッテリを充電してメインバッテリの電圧を回復させることができるが、何らかの原因でサブバッテリが過放電状態になってその機能を失ったときには、整流電源回路の出力がほとんどサブバッテリに食われてしまうため、メインバッテリの充電を行なうことができなくなって、メインバッテリが徐々に消耗し、その機能を失うおそれがある。
【００１３】
これに対し、本発明においては、あくまでもメインバッテリを主のバッテリとして、発電機の出力で優先的に充電し、メインバッテリの両端の電圧が設定値以上のときにのみサブバッテリを充電するため、メインバッテリが消耗してエンジンを始動させることができなくなったり、メインバッテリの負荷を駆動することができなくなったりするのを防ぐことができる。
【００１４】
本発明の好ましい態様では、整流電源回路の正極側出力端子にドレインが接続され、ソースが前記主出力端子に接続されたＮチャンネル型の第１のＭＯＳＦＥＴにより上記第１の充電制御用スイッチが構成され、整流電源回路の正極側出力端子にドレインが接続され、ソースが前記補助出力端子に接続されたＮチャンネル型の第２のＭＯＳＦＥＴにより上記第２の充電制御用スイッチが構成される。また第１及び第２のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードがそれぞれ第１及び第２のダイオードとして用いられる。
【００１５】
このように、第１及び第２の充電制御用スイッチとしてＭＯＳＦＥＴを用いると、それぞれのドレインソース間に形成されている寄生ダイオードを第１及び第２のダイオードとして用いることができるため、構成を簡単にすることができる。
【００１６】
上記のように、第１の充電制御用スイッチ及び第２の充電制御用スイッチをそれぞれ第１のＭＯＳＦＥＴ及び第２のＭＯＳＦＥＴにより構成する場合には、第１のＭＯＳＦＥＴのゲートとドレインとの間に接続された第１の抵抗器と、第１のＭＯＳＦＥＴのゲートに一端が接続された第２の抵抗器と、第２の抵抗器の他端と整流電源回路の負極側出力端子との間に接続されて、交流発電機が出力を発生したときにオン状態になるように制御される第１のＦＥＴ駆動用スイッチとにより、第１の充電制御用スイッチ駆動回路を構成することができる。また第２のＭＯＳＦＥＴのゲートと整流電源回路の正極側出力端子との間に接続された第３の抵抗器と、第２のＭＯＳＦＥＴのゲートに第４の抵抗器を通して一端が接続されると共に他端が第２の抵抗器の他端に接続されて整流電源回路の出力電圧が設定値を超えたときにオン状態になるように制御される第２のＦＥＴ駆動用スイッチとにより第２の充電制御用スイッチ駆動回路を構成することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、交流発電機が出力を発生しているときに、整流電源回路の出力でメインバッテリを充電することができ、整流電源回路の両端の電圧（メインバッテリの両端の電圧）が設定値以上になっているときにサブバッテリを充電することができる。またメインバッテリが消耗して設定値よりも低くなったときには、サブバッテリを充電することなく、発電機の出力で整流電源回路を通してメインバッテリを充電してメインバッテリの電圧を回復させることができる。また万一サブバッテリが過放電状体になったとしても、メインバッテリの両端の電圧が設定値以上になっていないとサブバッテリへの充電電流の供給は行なわれないため、発電機の出力がサブバッテリに食われてメインバッテリの充電が行なわれないといった事態が生じるのを防ぐことができる。
【００１８】
このように、本発明においては、あくまでもメインバッテリを主のバッテリとして発電機の出力で優先的に充電し、メインバッテリの両端の電圧が設定値以上のときにのみサブバッテリを充電するようにしたため、メインバッテリが消耗してエンジンを始動させることができなくなったり、メインバッテリの負荷を駆動することができなくなったり、サブバッテリが過放電状態になったときにメインバッテリの充電が行なわれなくなって該メインバッテリが消耗したりするのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明に係わるバッテリ充電装置の好ましい構成例を示したもので、同図において１は図示しないエンジンにより駆動される磁石式交流発電機、２は交流発電機１の出力が入力される入力端子２ｕ，２ｖ及び２ｗと、正極側及び負極側の出力端子２ａ及び２ｂと、入力端子２ｕ〜２ｗに与えられた交流電圧を整流して設定値を超えないように調整された直流電圧を正極側出力端子２ａと負極側出力端子２ｂとの間に出力する回路とを有する電圧調整機能付きの整流電源回路、３はメインバッテリ、４はサブバッテリである。
【００２０】
メインバッテリ３には電源スイッチ５を通してメイン負荷６が接続され、サブバッテリ４には電源スイッチ７を通してサブ負荷８が接続されている。メイン負荷６には、エンジン始動用電動機の外、エンジンを点火する点火装置、エンジンに燃料を供給する燃料噴射装置、点火装置や燃料噴射装置を制御する電子式制御ユニット（ＥＣＵ）など、エンジンを運転するために駆動することが必須の電装品負荷が含まれている。サブ負荷８には、適宜の負荷、例えば、オプションで車両に取り付けられる各種の負荷が含まれている。
【００２１】
整流電源回路２は、カソードが共通接続されたダイオードＤｕ，Ｄｖ及びＤｗと、ダイオードＤｕ，Ｄｖ及びＤｗのアノードにカソードがそれぞれ接続され、アノードが共通接続されたダイオードＤｘ，Ｄｙ及びＤｚとからなるダイオードブリッジ全波整流回路２Ａと、この整流回路のブリッジの下辺を構成するダイオードＤｘ，Ｄｙ及びＤｚにそれぞれ逆並列接続された出力短絡用サイリスタＴh1，Ｔh2及びＴh3と、サイリスタＴh1〜Ｔh3を制御する制御回路２Ｂとからなっている。
【００２２】
整流回路２Ａを構成するダイオードＤｕ，Ｄｖ及びＤｗのそれぞれのアノードとダイオードＤｘ，Ｄｙ及びＤｚのそれぞれのカソードとの接続点から整流電源回路２の入力端子２ｕ，２ｖ及び２ｗが引き出され、ダイオードＤｕ，Ｄｖ及びＤｗのカソードの共通接続点及びダイオードＤｘ，Ｄｙ及びＤｚのアノードの共通接続点からそれぞれ整流電源回路２の正極側出力端子２ａ及び負極側出力端子２ｂが引き出されている。入力端子２ｕ，２ｖ及び２ｗは、磁石式交流発電機１に設けられて星形結線された３相の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ及びＬｗの非中性点側の端子に接続されている。
【００２３】
制御回路２Ｂは出力端子２ａ，２ｂ間の電圧が設定値を超えないようにサイリスタＴh1ないしＴh3を制御する回路で、図示の制御回路２Ｂは、正極側出力端子２ａにエミッタが接続され、コレクタが抵抗器Ｒa1ないしＲa3を通してサイリスタＴh1ないしＴh3のゲートにそれぞれ接続されたＰＮＰトランジスタＴＲaと、サイリスタＴh1ないしＴh3のゲートカソード間にそれぞれ並列接続された抵抗器Ｒb1ないしＲb3と、トランジスタＴＲaのエミッタベース間に接続された抵抗器Ｒcと、トランジスタＴＲaのベースにカソードが接続されたツェナーダイオードＺＤ1と、ツェナーダイオードＺＤ1のアノードと負極側出力端子２ｂとの間に接続された抵抗器Ｒdとからなっている。
【００２４】
図示の整流電源回路２においては、出力短絡用サイリスタＴh1ないしＴh3と制御回路２Ｂとにより出力短絡式のレギュレータが構成されている。この整流電源回路２の動作は次の通りである。
【００２５】
ダイオードＤｕないしＤｗ及びＤｘないしＤｚからなる整流回路２Ａは、発電機１が出力する交流電圧を直流電圧に変換して出力端子２ａ，２ｂ間から出力する。出力端子２ａ，２ｂ間の電圧が設定値を超えると、ツェナーダイオードＺＤ1がオン状態になるため、トランジスタＴＲaにベース電流が流れて該トランジスタＴＲaがオン状態になる。トランジスタＴＲaがオン状態になると出力端子２ａ側からトランジスタＴＲaと抵抗器Ｒa1ないしＲa3とを通してサイリスタＴh1ないしＴh3のゲートにトリガ信号が与えられるため、これらのサイリスタのうち、アノードの電位がカソードの電位よりも高くなっているものがオン状態になり、オン状態になっているサイリスタと整流回路のブリッジの下辺を構成するダイオードＤｘないしＤｚのいずれかとを通して発電機１の出力が短絡される。これにより発電機１の出力電圧が低下させられ、出力端子２ａ，２ｂ間の電圧が低下させられる。出力端子２ａ，２ｂ間の電圧が前記設定電圧よりも低くなるとトランジスタＴＲaがオフ状態になるため、サイリスタＴh1ないしＴh3へのトリガ信号の供給が停止する。サイリスタＴh1ないしＴh3は、それぞれのアノード電流が保持電流未満になった時点でオフ状態になり、発電機１の出力の短絡が解除される。これにより発電機１の出力電圧が上昇し、出力端子２ａ，２ｂ間の電圧が上昇する。これらの動作の繰り返しにより、出力端子２ａ，２ｂ間の電圧が設定値を超えないように制御され、発電機１の出力電圧が設定値を超えている状態では、出力端子２ａ，２ｂ間の電圧がほぼ設定値付近に保たれる。
【００２６】
本発明においては、メインバッテリを接続するための主出力端子２ｃと、サブバッテリを接続するための補助出力端子２ｄとが設けられ、整流電源回路の正極側出力端子２ａと主出力端子２ｃとの間、及び整流電源回路の正極側出力端子２ａと補助出力端子２ｄとの間にそれぞれ第１の充電制御用スイッチ１１及び第２の充電制御用スイッチ１２が接続されている。
【００２７】
図示の例では、整流電源回路の正極側出力端子２ａにドレインが接続され、ソースが主出力端子２ｃに接続されたＮチャンネル型の第１のＭＯＳＦＥＴ Ｆ1により第１の充電制御用スイッチ１１が構成され、整流電源回路の正極側出力端子２ａにドレインが接続され、ソースが補助出力端子２ｄに接続されたＮチャンネル型の第２のＭＯＳＦＥＴ Ｆ2により第２の充電制御用スイッチ１２が構成されている。この例では、第１のＭＯＳＦＥＴ Ｆ1のドレインソース間に形成されている寄生ダイオードＤp1が、アノードを主出力端子２ｃ側に向けた状態で第１の充電制御用スイッチ１１に対して並列に設けられる第１のダイオードとして用いられ、ＭＯＳＦＥＴ Ｆ2のドレインソース間に形成されている寄生ダイオードＤp2が、アノードを補助出力端子２ｄ側に向けた状態で第２の充電制御用スイッチ１１に対して並列に設けられる第２のダイオードとして用いられている。
【００２８】
また第１のＭＯＳＦＥＴ Ｆ1のゲートとドレインとの間に接続された第１の抵抗器Ｒ1と、第１のＭＯＳＦＥＴのゲートに一端が接続された第２の抵抗器Ｒ2と、第２の抵抗器Ｒ2の他端と整流電源回路の負極側出力端子２ｂとの間に接続された第１のＦＥＴ駆動用スイッチ１３と、交流発電機１が出力を発生したときに第１のＦＥＴ駆動用スイッチ１３をオン状態にするように制御する第１のＦＥＴ駆動用スイッチ制御回路１５とにより、第１の充電制御用スイッチ駆動回路が構成されている。
【００２９】
図示の例では、エミッタが整流電源回路の負極側出力端子２ｂに接続され、コレクタが第２の抵抗器Ｒ2の他端に接続されたＮＰＮトランジスタＴＲ1により第１のＦＥＴ駆動用スイッチ１３が構成され、アノードが交流発電機の３相の出力端子に接続され、カソードがトランジスタＴＲ1のベースに共通接続されたダイオードＤ1ないしＤ3と、トランジスタＴＲ1のベースと整流電源回路の負極端子２ｂとの間に接続されたコンデンサＣ1とにより、第１のＦＥＴ駆動用スイッチ制御回路１５が構成されている。
【００３０】
また第２のＭＯＳＦＥＴ Ｆ2のゲートと整流電源回路の正極側出力端子との間に接続された第３の抵抗器Ｒ3と、第２のＭＯＳＦＥＴのゲートに第４の抵抗器Ｒ4を通して一端が接続されると共に他端が第２の抵抗器Ｒ2の他端に接続された第２のＦＥＴ駆動用スイッチ１４と、整流電源回路２の出力電圧が設定値を超えたときに第２のＦＥＴ駆動用スイッチ１４をオン状態にするように制御する第２のＦＥＴ駆動用スイッチ制御回路１６とにより、第２の充電制御用スイッチ駆動回路が構成されている。整流電源回路２の出力電圧の設定値は、ツェナーダイオードＺＤ1が導通するときの整流電源回路の出力電圧であり、通常は、メインバッテリ３の充電完了時の電圧（例えば定格電圧が１２Ｖの場合には１４Ｖ程度）に等しく設定される。
【００３１】
図示の例では、エミッタがトランジスタＴＲ1のコレクタに接続され、コレクタが第４の抵抗器Ｒ4を通してＦＥＴ Ｆ2のゲートに接続されたＮＰＮトランジスタにより、第２のＦＥＴ駆動用スイッチ１４が構成され、エミッタ及びコレクタがそれぞれ整流電源回路２の正極端子２ａ及びトランジスタＴＲ2のベースに接続され、ベースがツェナーダイオードＺＤ1のカソードに接続されたＰＮＰトランジスタＴＲ3により、第２のＦＥＴ駆動用スイッチ制御回路１６が構成されている。
【００３２】
本発明においては、メインバッテリ３が主出力端子２ｃと整流電源回路２の負極側出力端子２ｂとの間に接続され、サブバッテリ４が補助出力端子２ｄと整流電源回路の負極側出力端子２ｂとの間に接続される。
【００３３】
上記のバッテリ充電装置において、交流発電機１が出力を発生していないときには、トランジスタＴＲ1にベース電流が与えられないため、該トランジスタＴＲ1がオフ状態にあり、第１のＭＯＳＦＥＴ Ｆ1がオフ状態にある。また発電機１が出力を発生していない状態では、トランジスタＴＲ3にベース電流が流れず、該トランジスタＴＲ3がオフ状態にあるため、トランジスタＴＲ2がオフ状態にある。そのため第２のＭＯＳＦＥＴ Ｆ2もオフ状態にある。この状態では、メインバッテリ３とサブバッテリ４との間にダイオードＤp1及びＤp2が存在するため、メインバッテリ３からサブバッテリ４側に電流が流れることはなく、サブバッテリ４からメインバッテリ３側に電流が流れることもない。
【００３４】
交流発電機１が出力を発生すると、トランジスタＴＲ1にベース電流が流れるため、該トランジスタＴＲ1がオン状態になり、第１のＭＯＳＦＥＴ Ｆ1がオン状態になる。従って、整流電源回路２から第１のＭＯＳＦＥＴ Ｆ1を通してメインバッテリ３に充電電流が流れ、メインバッテリが充電される。整流電源回路２の出力端子２ａ，２ｂ間の電圧（メインバッテリ３の両端の電圧）が設定値未満のときには、ツェナーダイオードＺＤ1が導通せず、トランジスタＴＲ3にベース電流が流れないため、該トランジスタＴＲ3はオフ状態にある。このときトランジスタＴＲ2はオフ状態にあるため、第２のＭＯＳＦＥＴ Ｆ2はオフ状態にある。従ってメインバッテリ３の電圧が設定値よりも低い状態では、整流電源回路２の出力でサブバッテリ４が充電されることはなく、もっぱらメインバッテリ３が充電される。
【００３５】
メインバッテリ３の充電が完了し、整流電源回路２の出力端子間の電圧が設定値以上になると、ツェナーダイオードＺＤ1が導通してトランジスタＴＲ3がオン状態になるため、トランジスタＴＲ2にベース電流が流れて該トランジスタＴＲ2がオン状態になる。これにより第２のＭＯＳＦＥＴ Ｆ2がオン状態になるため、整流電源回路２から第２のＭＯＳＦＥＴ Ｆ2を通してサブバッテリ４に充電電流が供給される。
【００３６】
上記のように、本発明においては、整流電源回路の正極側出力端子と主出力端子との間及び整流電源回路の正極側出力端子と補助出力端子との間にそれぞれ第１及び第２の充電制御用スイッチと、アノードを主出力端子側に向けた第１のダイオード及びアノードを補助出力端子側に向けた第２のダイオードとを設けるとともに、整流電源回路の入力端子間に交流電圧が与えられているときに第１の充電制御用スイッチに駆動信号を与えて該第１の充電制御用スイッチをオン状態にする第１の充電制御用スイッチ駆動回路と、整流電源回路の正極側出力端子と負極側出力端子との間の電圧が設定値以上になっているときに第２の充電制御用スイッチに駆動信号を与えて該第２の充電制御用スイッチをオン状態にする第２の充電制御用スイッチ駆動回路とを設けたので、交流発電機が出力を発生しているときに、整流電源回路の出力でメインバッテリを優先的に充電することができ、整流電源回路の両端の電圧（メインバッテリの両端の電圧）が設定値以上になっているときにサブバッテリを充電することができる。
【００３７】
またメインバッテリが消耗して設定値よりも低くなったときには、サブバッテリを充電することなく、発電機の出力で整流電源回路を通してメインバッテリを充電してメインバッテリの電圧を回復させることができる。更に、サブバッテリが過放電状態になったときには、メインバッテリの両端の電圧が設定値以上になっていないとサブバッテリへの充電電流の供給は行なわれないため、発電機の出力がサブバッテリに食われてメインバッテリの充電が行なわれないといった事態が生じるのを防ぐことができる。
【００３８】
このように、本発明においては、あくまでもメインバッテリを主のバッテリとして発電機の出力で優先的に充電し、メインバッテリの両端の電圧が設定値以上のときにのみサブバッテリを充電するようにしたため、メインバッテリの両端の電圧の設定値を適正な値に設定しておくことにより、メインバッテリが消耗してエンジンを始動させることができなくなったり、メインバッテリの負荷を駆動することができなくなったり、サブバッテリが過放電状態になったときにメインバッテリの充電が行なわれなくなって該メインバッテリが消耗したりするのを防ぐことができる。
【００３９】
上記の実施形態では、第１及び第２の充電制御用スイッチ１１及び１２をＭＯＳＦＥＴにより構成したが、トランジスタやリレーなどの他のオンオフ制御が可能なスイッチ素子によりこれらの充電制御用スイッチを構成することもできる。ＭＯＳＦＥＴ以外のスイッチ素子（寄生ダイオードを有しないスイッチ素子）により第１及び第２の充電制御用スイッチを構成する場合には、主出力端子２ｃ側にアノードを向けた第１のダイオード及び補助出力端子２ｄ側にアノードを向けた第２のダイオードをそれぞれ第１の充電制御用スイッチ及び第２の充電制御用スイッチに対して並列に接続する。
【００４０】
整流電源回路２の入力端子間に交流電圧が与えられているときに第１の充電制御用スイッチ１１に駆動信号を与えて該第１の充電制御用スイッチをオン状態にする第１の充電制御用スイッチ駆動回路及び整流電源回路の正極側出力端子と負極側出力端子との間の電圧が設定値以上になっているときに前記第２の充電制御用スイッチ１２に駆動信号を与えて該第２の充電制御用スイッチをオン状態にする第２の充電制御用スイッチ駆動回路の構成は、上記の例に示したものに限られるものではなく、充電制御用スイッチ１１及び１２を構成するスイッチ素子に応じて適宜の構成をとることができる。
【００４１】
上記の実施形態では、整流電源回路２として、出力短絡式のレギュレータを備えたものを用いたが、整流電源回路は、出力電圧が設定値を超えないように制御するレギュレータ機能を備えたものであればよく、上記のものに限定されない。例えば、ダイオードとサイリスタとの混合ブリッジ回路からなる制御整流回路を設けて、該制御整流回路のサイリスタの導通角を制御することにより出力電圧が設定値を超えないように制御するようにした整流電源回路を用いることもできる。また交流発電機１として励磁式の同期発電機が用いられる場合には、発電機の出力を整流する整流回路と、整流回路の出力が設定値を超えないように、発電機の励磁電流を制御する回路とにより整流電源回路を構成することができる。
【００４２】
上記の実施形態では、サブバッテリ４が１つだけ設けられているが、サブバッテリが複数個設けられる場合にも本発明を適用することができる。サブバッテリを複数個設ける場合には、サブバッテリの数だけ補助出力端子を設けて、各補助出力端子と整流電源回路の正極側出力端子との間に、第２の充電制御用スイッチを設けるとともに、アノードを各補助出力端子側に向けた第２のダイオードを各充電制御用スイッチに対して並列に接続し、各補助出力端子と整流電源回路の負極側出力端子との間に各サブバッテリを接続する。この場合充電制御用スイッチ駆動回路及び第２のダイオードは、複数の充電制御用スイッチに対して共通に設けてもよく、複数の充電制御用スイッチに対して個別に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態を示した回路図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 交流発電機
２ 整流電源回路
２ｃ 主出力端子
２ｄ 補助出力端子
３ メインバッテリ
４ サブバッテリ
６ メイン負荷
８ サブ負荷
１１ 第１の充電制御用スイッチ
１２ 第２の充電制御用スイッチ
Ｆ1 第１のＭＯＳＦＥＴ
Ｆ2 第２のＭＯＳＦＥＴ
Ｄp1 寄生ダイオード（第１のダイオード）
Ｄp2 寄生ダイオード（第2のダイオード）
１３ 第１のＦＥＴ駆動用スイッチ
１４ 第２のＦＥＴ駆動用スイッチ
１５ 第１のＦＥＴ駆動用スイッチ制御回路
１６ 第２のＦＥＴ駆動用スイッチ制御回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンにより駆動される交流発電機の出力が入力される入力端子と正極側及び負極側の出力端子と前記入力端子に与えられた交流電圧を整流して設定値を超えないように調整された直流電圧を前記正極側出力端子と負極側出力端子との間に出力する回路とを有する電圧調整機能付きの整流電源回路を備えて、前記整流電源回路の出力でメインバッテリとサブバッテリとを充電するバッテリ充電装置において、
主出力端子及び補助出力端子と、前記整流電源回路の正極側出力端子と前記主出力端子との間及び前記整流電源回路の正極側出力端子と前記補助出力端子との間にそれぞれ設けられた第１及び第２の充電制御用スイッチと、前記整流電源回路の入力端子間に交流電圧が与えられているときに前記第１の充電制御用スイッチに駆動信号を与えて該第１の充電制御用スイッチをオン状態にする第１の充電制御用スイッチ駆動回路と、前記整流電源回路の正極側出力端子と負極側出力端子との間の電圧が設定値以上になっているときに前記第２の充電制御用スイッチに駆動信号を与えて該第２の充電制御用スイッチをオン状態にする第２の充電制御用スイッチ駆動回路と、前記主出力端子側にアノードを向けて前記第１の充電制御用スイッチに対して並列に設けられた第１のダイオードと、前記補助出力端子側にアノードを向けて前記充電制御用スイッチに対して並列に設けられた第２のダイオードとを具備し、
前記主出力端子と前記整流電源回路の負極側出力端子との間に前記メインバッテリが接続され、前記補助出力端子と前記整流電源回路の負極側出力端子との間に前記サブバッテリが接続されること、
を特徴とするバッテリ充電装置。
【請求項２】
前記第１の充電制御用スイッチは、前記整流電源回路の正極側出力端子にドレインが接続され、ソースが前記主出力端子に接続されたＮチャンネル型の第１のＭＯＳＦＥＴからなり、
前記第２の充電制御用スイッチは、前記整流電源回路の正極側出力端子にドレインが接続され、ソースが前記補助出力端子に接続されたＮチャンネル型の第２のＭＯＳＦＥＴからなり、
前記第１及び第２のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードがそれぞれ前記第１及び第２のダイオードを構成していること、
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】
エンジンにより駆動される交流発電機の出力が入力される入力端子と正極側及び負極側の出力端子と前記入力端子に与えられた交流電圧を整流して設定値を超えないように調整された直流電圧を前記正極側出力端子と負極側出力端子との間に出力する回路とを有する電圧調整機能付きの整流電源回路を備えて、前記整流電源回路の出力でメインバッテリとサブバッテリとを充電するバッテリ充電装置において、
主出力端子及び補助出力端子と、
前記整流電源回路の正極側出力端子にドレインが接続され、ソースが前記主出力端子に接続されたＮチャンネル型の第１のＭＯＳＦＥＴと、
前記第１のＭＯＳＦＥＴのゲートとドレインとの間に接続された第１の抵抗器と、
前記第１のＭＯＳＦＥＴのゲートに一端が接続された第２の抵抗器と、
前記第２の抵抗器の他端と前記整流電源回路の負極側出力端子との間に接続されて、前記交流発電機が出力を発生したときにオン状態になるように制御される第１のＦＥＴ駆動用スイッチと、
前記整流電源回路の正極側出力端子にドレインが接続され、ソースが前記補助出力端子に接続されたＮチャンネル型の第２のＭＯＳＦＥＴと、
前記第２のＭＯＳＦＥＴのゲートと前記整流電源回路の正極側出力端子との間に接続された第３の抵抗器と、
前記第２のＭＯＳＦＥＴのゲートに第４の抵抗器を通して一端が接続されると共に他端が前記第２の抵抗器の他端に接続されて前記整流電源回路の出力電圧が設定値を超えたときにオン状態になるように制御される第２のＦＥＴ駆動用スイッチと、
を具備し、
前記主出力端子と前記整流電源回路の負極側出力端子との間に前記メインバッテリが接続され、前記補助出力端子と前記整流電源回路の負極側出力端子との間に前記サブバッテリが接続されること、
を特徴とするバッテリ充電装置。
【請求項４】
前記メインバッテリは前記エンジンの始動用電動機を駆動するバッテリである請求項１，２または３に記載のバッテリ充電装置。
【請求項１】
エンジンにより駆動される交流発電機の出力が入力される入力端子と正極側及び負極側の出力端子と前記入力端子に与えられた交流電圧を整流して設定値を超えないように調整された直流電圧を前記正極側出力端子と負極側出力端子との間に出力する回路とを有する電圧調整機能付きの整流電源回路を備えて、前記整流電源回路の出力でメインバッテリとサブバッテリとを充電するバッテリ充電装置において、
主出力端子及び補助出力端子と、前記整流電源回路の正極側出力端子と前記主出力端子との間及び前記整流電源回路の正極側出力端子と前記補助出力端子との間にそれぞれ設けられた第１及び第２の充電制御用スイッチと、前記整流電源回路の入力端子間に交流電圧が与えられているときに前記第１の充電制御用スイッチに駆動信号を与えて該第１の充電制御用スイッチをオン状態にする第１の充電制御用スイッチ駆動回路と、前記整流電源回路の正極側出力端子と負極側出力端子との間の電圧が設定値以上になっているときに前記第２の充電制御用スイッチに駆動信号を与えて該第２の充電制御用スイッチをオン状態にする第２の充電制御用スイッチ駆動回路と、前記主出力端子側にアノードを向けて前記第１の充電制御用スイッチに対して並列に設けられた第１のダイオードと、前記補助出力端子側にアノードを向けて前記充電制御用スイッチに対して並列に設けられた第２のダイオードとを具備し、
前記主出力端子と前記整流電源回路の負極側出力端子との間に前記メインバッテリが接続され、前記補助出力端子と前記整流電源回路の負極側出力端子との間に前記サブバッテリが接続されること、
を特徴とするバッテリ充電装置。
【請求項２】
前記第１の充電制御用スイッチは、前記整流電源回路の正極側出力端子にドレインが接続され、ソースが前記主出力端子に接続されたＮチャンネル型の第１のＭＯＳＦＥＴからなり、
前記第２の充電制御用スイッチは、前記整流電源回路の正極側出力端子にドレインが接続され、ソースが前記補助出力端子に接続されたＮチャンネル型の第２のＭＯＳＦＥＴからなり、
前記第１及び第２のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードがそれぞれ前記第１及び第２のダイオードを構成していること、
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】
エンジンにより駆動される交流発電機の出力が入力される入力端子と正極側及び負極側の出力端子と前記入力端子に与えられた交流電圧を整流して設定値を超えないように調整された直流電圧を前記正極側出力端子と負極側出力端子との間に出力する回路とを有する電圧調整機能付きの整流電源回路を備えて、前記整流電源回路の出力でメインバッテリとサブバッテリとを充電するバッテリ充電装置において、
主出力端子及び補助出力端子と、
前記整流電源回路の正極側出力端子にドレインが接続され、ソースが前記主出力端子に接続されたＮチャンネル型の第１のＭＯＳＦＥＴと、
前記第１のＭＯＳＦＥＴのゲートとドレインとの間に接続された第１の抵抗器と、
前記第１のＭＯＳＦＥＴのゲートに一端が接続された第２の抵抗器と、
前記第２の抵抗器の他端と前記整流電源回路の負極側出力端子との間に接続されて、前記交流発電機が出力を発生したときにオン状態になるように制御される第１のＦＥＴ駆動用スイッチと、
前記整流電源回路の正極側出力端子にドレインが接続され、ソースが前記補助出力端子に接続されたＮチャンネル型の第２のＭＯＳＦＥＴと、
前記第２のＭＯＳＦＥＴのゲートと前記整流電源回路の正極側出力端子との間に接続された第３の抵抗器と、
前記第２のＭＯＳＦＥＴのゲートに第４の抵抗器を通して一端が接続されると共に他端が前記第２の抵抗器の他端に接続されて前記整流電源回路の出力電圧が設定値を超えたときにオン状態になるように制御される第２のＦＥＴ駆動用スイッチと、
を具備し、
前記主出力端子と前記整流電源回路の負極側出力端子との間に前記メインバッテリが接続され、前記補助出力端子と前記整流電源回路の負極側出力端子との間に前記サブバッテリが接続されること、
を特徴とするバッテリ充電装置。
【請求項４】
前記メインバッテリは前記エンジンの始動用電動機を駆動するバッテリである請求項１，２または３に記載のバッテリ充電装置。
【図１】
【公開番号】特開２００６−１６６６０９（Ｐ２００６−１６６６０９Ａ）
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３５４９９９（Ｐ２００４−３５４９９９）
【出願日】平成１６年１２月８日（２００４．１２．８）
【出願人】（０００００１３４０）国産電機株式会社 (191)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月８日（２００４．１２．８）
【出願人】（０００００１３４０）国産電機株式会社 (191)
【Ｆターム（参考）】
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