JP2014121245A

JP2014121245A - バッテリ充電装置、及び制御方法

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Publication number: JP2014121245A
Application number: JP2012277124A
Authority: JP
Inventors: Toyotaka Takashima; 豊隆高嶋
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2014-06-30
Anticipated expiration: 2032-12-19
Also published as: JP5975865B2

Abstract

【課題】バッテリからＬＥＤランプへ電流を流すことを回避できるとともに、バッテリ充電装置の製造コストを低減することができる、バッテリ充電装置を提供する。
【解決手段】本発明のバッテリ充電装置１は、第１サイリスタ１１により、発電機２から出力される交流電圧ＶＡの一方の相の電圧を整流してバッテリ５０を充電する。また、第２サイリスタ１３により、交流電圧ＶＡの他方の相の電圧を整流してＬＥＤランプ１１１，１１２，１１３に電流を供給するとともに平滑用のコンデンサＣ１を充電する。そして、スイッチ制御部１４は、ＬＥＤランプが定電流で駆動されるように第２サイリスタ１３のスイッチの導通タイミングを制御するととともに、コンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃが所定の電圧を超えようとする場合に、コンデンサＣ１の充電電圧をこの所定の電圧に制限するように第２サイリスタ１３の導通タイミングを制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリ充電装置、及びバッテリ充電装置の制御方法に関する。

車両などにおいて、エンジンに連動して回転する発電機により交流発電を行い、発電された交流電圧でＬＥＤ（Light Emitting Diode）ランプを点灯すると共に、バッテリを充電するバッテリ充電装置がある。
図９は、従来技術に係るバッテリ充電装置の回路図であり、単相半波整流方式のバッテリ充電装置の２つの例を示している。

図９（ａ）に示すバッテリ充電装置において、制御回路１０Ａは、発電機２から出力された交流電圧ＶＡをサイリスタＳＣＲ１で半波整流して出力電圧Ｖｏに変換し、この出力電圧Ｖｏを、コンデンサ（電解コンデンサ）Ｃ１１と、ＬＥＤランプ６０と、バッテリ５０と、車体負荷（各種電装負荷）であるＤＣ負荷３０に供給する。また、ＬＥＤランプ６０に直列に接続されるＬＥＤドライバ７０は、ＬＥＤランプ６０に流れる電流が一定値になるように制御するＬＥＤ駆動回路である。

この図９（ａ）に示すバッテリ充電装置は、コンデンサＣ１１を設けることにより、バッテリ５０と電源線ＤＣＬとの接続が絶たれた状態（バッテリオープン状態）おいても、コンデンサＣ１１から、ＤＣ負荷３０やＬＥＤランプ６０に電力を供給できる利点がある。その一方で、コンデンサＣ１１からＬＥＤランプ６０やＤＣ負荷３０に電力を供給する場合に、コンデンサＣ１１に大きなリップル電流が流れることになる。このため、定格リップル電流が大きい大容量コンデンサが必要になる。

また、ＬＥＤランプ６０を用途に応じて適切に発光させるには、発光輝度に応じた一定の電流をＬＥＤランプ６０に流すことが必要となる。このため、ＬＥＤランプ６０に流れる電流を制御するための定電流回路が用いられる。例えば、図９（ａ）に示すように、ＬＥＤランプ６０に直列にＬＥＤドライバ７０を接続し、このＬＥＤドライバ７０により、ＬＥＤランプ６０に流れる電流が一定になるように制御する。

また、図９（ｂ）に示すバッテリ充電装置は、基本的な構成は、図９（ａ）に示すバッテリ充電装置と同じであるが、制御回路１０Ｂ内に、ＬＥＤランプ６０の専用の駆動電源を、ダイオードＤ１１とコンデンサＣ１２とを用いて構成した点が異なる。ＬＥＤランプ６０は、ダイオードＤ１１とコンデンサ（電解コンデンサ）Ｃ１２とで構成される整流平滑回路から出力される電圧Ｖｏ’により電圧が供給される。また、ＬＥＤランプ６０は、ＬＥＤドライバ７０により、一定の電流が流れるように制御される。
この図９（ｂ）に示すバッテリ充電装置は、コンデンサＣ１２から供給する電流が、ＬＥＤランプ６０だけとなり、このコンデンサＣ１２の定格容量を、図９（ａ）のバッテリ充電装置で使用されるコンデンサＣ１１よりも少なくすることができるという利点がある。

なお、関連するバッテリ充電装置がある（特許文献１を参照）。この特許文献１に記載のバッテリ充電装置はバッテリ過充電を防止し、必要以上の充電量の低下を防止する。この特許文献１のバッテリ充電装置では、直流電源とバッテリとの間に接続されたスイッチング素子を、バッテリ電圧と脈動電圧とを比較して脈動電圧の最大値よりバッテリ電圧が低下した間だけオンして、バッテリを充電するようにしている。

特開２０１０−４１７９７号公報

上記の図９（ａ）及び（ｂ）に示した従来のバッテリ充電装置では、バッテリ５０からＬＥＤランプ６０に電流を流すために、バッテリ５０へ流す充電電流が減少してしまうという問題があった。また、ＬＥＤランプ６０に流れる電流を一定に制御するために、専用のＬＥＤドライバ７０を用いていた。このドライバ回路は、ＬＥＤランプ６０に流れる電流が一定になるように制御するために、電流検出回路や電流の検出値に応じて動作するスイッチング回路（例えば、ＰＷＭ制御回路等）を備える必要があった。このため、バッテリ充電装置の製造コストが上昇するという問題があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、バッテリからＬＥＤランプへ電流を供給することを回避できるとともに、バッテリ充電装置の製造コストを低減することができる、バッテリ充電装置、及び制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のバッテリ充電装置は、発電機から出力される交流電圧を整流してバッテリの充電とＬＥＤランプの点灯を制御するバッテリ充電装置であって、前記発電機から出力される交流電圧の一方の相の電圧を整流及び位相制御して前記バッテリに充電電流を供給する第１のスイッチと、前記発電機から出力される交流電圧の他方の相の電圧を整流及び位相制御して前記ＬＥＤランプに電流を供給する第２のスイッチと、前記第２のスイッチに接続されて充電され前記ＬＥＤランプに電流を供給する平滑用のコンデンサと、前記第１のスイッチの導通タイミングを制御する第１スイッチ制御部と、前記第２のスイッチの導通タイミングを制御するスイッチ制御部と、を備え、前記第１スイッチ制御部は、前記バッテリの充電電圧が所定の目標電圧になるように、前記第１のスイッチの導通タイミングを制御し、前記スイッチ制御部は、前記ＬＥＤランプに流れる電流の実効値又は平均値が一定の電流値になるように前記第２のスイッチの導通タイミングを制御するとともに、前記コンデンサの充電電圧が上昇して所定の電圧を超えようとする場合には、前記コンデンサの充電電圧を前記所定の電圧に制限するように前記第２のスイッチの導通タイミングを制御する、ことを特徴とする。

また、本発明のバッテリ充電装置において、前記スイッチ制御部は、前記ＬＥＤランプに流れる電流を第１の電圧信号として検出する電流検出回路と、前記コンデンサの充電電圧を第２の電圧信号として検出するコンデンサ電圧検出回路と、前記第１の電圧信号と前記第２の電圧信号との大小関係を比較しその比較結果に応じて、前記第１の電圧信号と前記第２の電圧信号の何れかの電圧信号を選択して出力する電圧信号選択回路と、前記電圧信号選択回路から出力される電圧信号を所定の基準電圧と比較してその出力に応じて前記第２のスイッチの導通タイミングを制御する第２スイッチ制御部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明のバッテリ充電装置において、前記第１のスイッチが第１サイリスタで構成されるとともに、前記第２のスイッチが第２サイリスタで構成されることを特徴とする。

また、本発明のバッテリ充電装置において、前記第２スイッチ制御部は、前記電圧信号選択回路から出力される電圧信号の実効値又は平均値を演算して出力する電圧変換回路と、前記電圧変換回路から出力される前記実効値又は平均値の信号と、所定の基準電圧とを比較し、この比較の結果に基づき第２サイリスタの導通タイミングを規定する制御信号を生成する比較回路と、を備えることを特徴とする。

また、本発明のバッテリ充電装置において、前記ＬＥＤランプは、複数のＬＥＤランプが直列に接続されて構成されることを特徴とする。

また、本発明の制御方法は、発電機から出力される交流電圧を整流してバッテリの充電とＬＥＤランプの点灯を制御するバッテリ充電装置の制御方法であって、前記発電機から出力される交流電圧の一方の相の電圧を、第１のスイッチにより整流及び位相制御して前記バッテリに充電電流を供給する手順と、前記発電機から出力される交流電圧の他方の相の電圧を、第２のスイッチにより整流及び位相制御して前記ＬＥＤランプに電流を供給する手順と、前記第２のスイッチから前記ＬＥＤランプに印加される電圧を平滑用のコンデンサにより平滑する点順と、前記第１のスイッチの導通タイミングを制御する第１スイッチ制御手順と、前記第２のスイッチの導通タイミングを制御する第２スイッチ制御手順と、を含み、さらに、前記第１スイッチ制御手順は、前記バッテリの充電電圧が所定の目標電圧になるように、前記第１のスイッチの導通タイミングを制御する手順を含み、前記第２スイッチ制御手順は、前記ＬＥＤランプに流れる電流の実効値又は平均値が一定の電流値になるように前記第２のスイッチの導通タイミングを制御するとともに、前記コンデンサの充電電圧が上昇して所定の電圧を超えようとする場合には、前記コンデンサの充電電圧を前記所定の電圧に制限するように前記第２のスイッチの導通タイミングを制御する手順を含むことを特徴とする。

本発明のバッテリ充電装置、及び制御方法によれば、第１のスイッチにより、発電機から出力される交流電圧の一方の相の電圧を整流してバッテリに供給し、このバッテリを充電する。また、第２のスイッチにより、発電機から出力される交流電圧の他方の相の電圧を整流してＬＥＤランプに電流に供給するとともに平滑用のコンデンサを充電する。そして、スイッチ制御部は、ＬＥＤランプが定電流で駆動されるように第２のスイッチの導通タイミングを制御するととともに、コンデンサの充電電圧が所定の電圧を超えようとする場合は、コンデンサの充電電圧をこの所定の電圧に制限するように第２のスイッチの導通タイミングを制御する。
これにより、バッテリからＬＥＤランプへ電流を供給することを回避できるとともに、バッテリ充電装置の製造コストを低減することができる。

本発明の第１実施形態に係るバッテリ充電装置の回路図である。バッテリ充電装置における第２サイリスタ１３の制御動作について説明するための図である。通常動作時（ＬＥＤランプが故障していない時）のスイッチ制御部１４の動作を説明するための図である。ＬＥＤランプが故障時のスイッチ制御部１４の動作を説明するための図である。本発明の第２実施形態に係るバッテリ充電装置の回路図である。通常動作時（ＬＥＤランプが故障していない時）のＬＥＤユニット１００Ａの動作について説明するための図である。故障発生時のＬＥＤユニット１００Ａの動作について説明するための図である。ランプ故障制御部１２０の動作について説明するための図である。従来技術に係るバッテリ充電装置の回路図である。

以下、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。

［第１実施形態］
（バッテリ充電装置の全体構成の説明）
図１は、本発明の第１実施形態に係わるバッテリ充電装置１の回路図である。図１に示すように、バッテリ充電装置１は、発電機２と、制御回路１０と、ＤＣ負荷３０と、バッテリ５０と、ＬＥＤユニット１００とを有して構成されている。

発電機２は、単相交流発電機であり、車両等のエンジンに連動して回転することにより、交流で発電を行う。発電機２の一端２−１は、制御回路１０の外部端子１０−１に接続され、他端２−２は、接地されている。発電機２は、発電した交流電圧ＶＡを制御回路１０に出力する。

ＤＣ負荷３０は、車両の各種電装回路である。ＤＣ負荷３０の一端は、制御回路１０の外部端子１０−２に接続され、他端は、接地されている。ヒューズ４０は、バッテリ５０の保護をする。ヒューズ４０の一端は、制御回路１０の外部端子１０−２に接続され、他端は、バッテリ５０の正極端子に接続されている。バッテリ５０は、充電式の電池である。バッテリ５０の正極端子は、ヒューズ４０の他端に接続され、負極端子は、接地されている。

制御回路１０は、ＬＥＤユニット１００と、ＤＣ負荷３０と、ヒューズ４０とに接続されている。また、制御回路１０は、第１サイリスタ１１（ＳＣＲ１）、第２サイリスタ１３（ＳＣＲ２）、第１スイッチ制御部１２、スイッチ制御部１４、及びコンデンサＣ１を備えている。なお、コンデンサＣ１は整流平滑用の電解コンデンサである。
また、スイッチ制御部１４は、第２スイッチ制御部１５、ダイオードＤ１，Ｄ２、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を有して構成される。

コンデンサＣ１は、負電圧側の端子が、ノードＮｃを介して、第２サイリスタ１３のアノード端子に接続されており、正電圧側の端子が、ノードＮｅに接続されている。ノードＮｅは、外部端子Ｅを介して接地される。これにより、コンデンサＣ１は、第２サイリスタ１３を介して、発電機２の交流電圧ＶＡの負相側の電圧により充電されるとともに、第２サイリスタ１３を介してＬＥＤユニット１００に供給される電圧の平滑作用を行う。

また、第１サイリスタ１１のゲート端子は、第１スイッチ制御部１２の出力端子ｏｕｔ１１に接続され、第１サイリスタ１１のアノード端子は、外部端子１０−１を介して、発電機２の一端２−１に接続されている。また、第１サイリスタ１１のカソード端子は、外部端子１０−２を介して、ＤＣ負荷３０の一端、及びヒューズ４０の一端に接続されている。
これにより、第１サイリスタ１１は発電機２が出力する交流電圧ＶＡを第１スイッチ制御部１２の制御に基づき半波整流及び位相制御し、破線３１に示すように、半波整流した出力電圧ＶｏをＤＣ負荷３０、及びバッテリ５０に供給する。

第１スイッチ制御部１２の入力端子ｉｎ１１は、外部端子１０−１を介して、発電機２の一端２−１に接続され、発電機２から出力される交流電圧ＶＡが入力される。入力端子ｉｎ１２は、第１サイリスタ１１のカソード端子に接続され、出力電圧Ｖｏが入力される。また、第１スイッチ制御部１２の出力端子ｏｕｔ１１は、第１サイリスタ１１のゲート端子に接続される。
これにより、第１スイッチ制御部１２は、発電機２の交流電圧ＶＡ及びバッテリ電圧ＶＥ（出力電圧Ｖｏ）を検出し、バッテリ５０への過充電を防止するように第１サイリスタ１１の導通タイミング（点弧位相）を制御する。

また、第２サイリスタ１３のゲート端子は、第２スイッチ制御部１５の出力端子ｏｕｔ２１に接続され、第２サイリスタ１３のカソード端子は、外部端子１０−１を介して、発電機２の一端２−１に接続されている。また、第２サイリスタ１３のアノード端子は、ノードＮｃに接続され、このノードＮｃには、抵抗Ｒ１の一端と、コンデンサＣ１の負電圧側の端子と、外部端子１０−３とが接続される。この外部端子１０−３には、ＬＥＤユニット１００の外部端子ａと、スイッチ２１の一端と、が接続されている。

これにより、第２サイリスタ１３は、発電機２が出力する交流電圧ＶＡの負相側の電圧を、スイッチ制御部１４の制御に基づき位相整流し、一点鎖線３２に示すように、ＬＥＤユニット１００に点灯電流を供給する。また、第２サイリスタ１３は、導通期間中に平滑用のコンデンサＣ１を充電する。このコンデンサＣ１は、第２サイリスタ１３の非導通期間において、ＬＥＤユニット１００に電流を供給するための整流平滑用のコンデンサとなる。

第２スイッチ制御部１５の入力端子ｉｎ２１は、外部端子１０−１を介して、発電機２の一端２−１に接続され、第２スイッチ制御部１５の出力端子ｏｕｔ２１は、第２サイリスタ１３のゲート端子に接続されている。
これにより、第２スイッチ制御部１５は、ＬＥＤユニット１００に流れる電流（ＬＥＤランプの点灯電流）の実効値又は平均値が一定になるように、第２サイリスタ１３の導通タイミング（点弧位相）を制御することができる。

また、第２サイリスタ１３のアノード側のノードＮｃに一端が接続される抵抗Ｒ１は、他端が抵抗Ｒ２の一端に接続され、抵抗Ｒ２の他端は、外部端子Ｅを介して接地される。この抵抗Ｒ１とＲ２とで抵抗分圧回路が構成される。
これにより、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点（ノードＮｃ’）には、コンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃを分圧した電圧Ｖｃ’が発生する。この抵抗Ｒ１とＲ２の接続点（ノードＮｃ’）には、ダイオードＤ１のカソード端子が接続され、ダイオードＤ１のアノード端子は、ノードＮｒに接続される。このノードＮｒには、第２スイッチ制御部１５の入力端子ｉｎ２２と、ダイオードＤ２のアノード端子と、抵抗Ｒ４の一端とが接続される。また、抵抗Ｒ４の他端は外部端子Ｅを介して接地される。
これにより、コンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃの検出電圧Ｖｃ’が、ダイオードＤ１を介して、第２スイッチ制御部１５に入力される。

ＬＥＤユニット１００は、複数のＬＥＤランプ１１１と、ＬＥＤランプ１１２と、ＬＥＤランプ１１３とが直列に接続されて構成されており、例えば、車両のヘッドライトである。このＬＥＤユニット１００は、ハイランプ（例えば、走行用前照灯）となるＬＥＤランプ（Ｈｉ）１１１と、ローランプ（例えば、すれ違い用前照灯）となるＬＥＤランプ（Ｌｏ１）１１２と、同じくローランプとなるＬＥＤランプ（Ｌｏ２）ランプ１１３と、が直列に接続されて構成される。

ＬＥＤランプ１１１のカソード端子は、外部端子ａを介して、スイッチ２１の一端に接続されるとともに、制御回路１０の外部端子１０−３に接続される。ＬＥＤランプ１１１のアノード端子は、ＬＥＤランプ１１２のカソード端子に接続されるとともに、外部端子ｂを介して、スイッチ２１の他端に接続される。また、ＬＥＤランプ１１２のアノード端子は、ＬＥＤランプ１１３のカソード端子に接続され、ＬＥＤランプ１１３のアノード端子は、外部端子ｃに接続される。この外部端子ｃは、制御回路１０の外部端子１０−４を介して、ＬＥＤユニット１００に流れる電流検出用の抵抗Ｒ３の一端（ノードＮｉ）に接続される。抵抗Ｒ３の他端（ノードＮｅ）は、外部端子Ｅを介して接地される。
これにより、スイッチ２１の開閉により、ＬＥＤランプ１１１の点灯／消燈を選択することができる。つまり、スイッチ２１は、手動でオン／オフ状態(導通／非導通)を切り替えるスイッチであり、車両のヘッドランプのハイビームとロービームとを切り替えるためのスイッチである。

また、制御回路１０内の抵抗Ｒ３の一端（ノードＮｉ）には、ダイオードＤ２のカソード端子が接続され、ダイオードＤ２のアノード端子は、ノードＮｒを介して、第２スイッチ制御部１５の入力端子ｉｎ２２に接続される。これにより、ＬＥＤユニット１００に流れる電流によりノードＮｉに発生する電圧Ｖｉが、ダイオードＤ２を介して、第２スイッチ制御部１５の入力端子ｉｎ２２に入力される。つまり、ノードＮｉに発生する電圧Ｖｉは、ＬＥＤユニット１００に流れる電流のフィードバック信号となる。

（第２サイリスタ１３の制御動作についての説明）
次に、第２サイリスタ１３の制御動作について説明する。
図２は、バッテリ充電装置１における第２サイリスタ１３の制御動作について説明するための図である。この図２は、バッテリ充電装置１において、ＬＥＤユニット１００と、制御回路１０内の第２サイリスタ１３と、コンデンサＣ１と、スイッチ制御部１４と、を抽出して示したものである。また、この図２において、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とで構成される抵抗分圧回路が、コンデンサ電圧検出回路１６として示され、ダイオードＤ１及びＤ２と抵抗Ｒ４とで構成される回路が、電圧信号選択回路１７として示される。

コンデンサ電圧検出回路１６において、コンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃ（ノードＮｃの電圧）は、抵抗Ｒ１及びＲ２により分圧されることにより、抵抗Ｒ１とＲ２の接続点（ノードＮｃ’）に、分圧されたコンデンサＣ１の電圧Ｖｃ’が発生する。また、電流検出用の抵抗Ｒ３の一端（ノードＮｉ）には、ＬＥＤユニット１００に流れる電流ＩＬに比例した電圧Ｖｉが発生する。

電圧信号選択回路１７において、ダイオードＤ１のカソード端子は、ノードＮｃ’に接続され、ダイオードＤ２のカソード端子は、ノードＮｉに接続されている。これにより、電圧信号選択回路１７は、ノードＮｃ’に発生する電圧Ｖｃ’と、ノードＮｉに発生する電圧Ｖｉ（ＬＥＤユニット１００に流れる電流ＩＬの検出電圧）のうち、グランドＥの電位に対して、より電位の低い方の電圧（絶対値の大きい方の電圧）を検出するオア回路として作用する。つまり、電圧信号選択回路１７において、「｜Ｖｃ’｜＞｜Ｖｉ｜（Ｖｃ’＜Ｖｉ）」の場合、ノードＮｒには、電圧Ｖｃ’による検出電圧ＶＲが発生し、「｜Ｖｉ｜＞｜Ｖｃ’｜（Ｖｉ＜Ｖｃ’）」の場合、ノードＮｒには、電圧Ｖｉによる検出電圧ＶＲが発生する。

そして、ノードＮｒに発生する電圧ＶＲは、第２スイッチ制御部１５に入力される。第２スイッチ制御部１５は、電圧変換回路１５−１と、比較回路１５−２と、基準電圧発生回路１５−３とを有している。
電圧変換回路１５−１は、電圧信号選択回路１７で選択された電圧ＶＲを、その実効値（又は平均値）を表す電圧ＶＲ’に変換し、変換した電圧ＶＲ’を比較回路１５−２の一方の入力端子に出力する。この電圧ＶＲ’は、コンデンサＣ１の電圧Ｖｃ又は電流検出用の抵抗Ｒ３に流れる電流ＩＬの検出値として取り扱われる。

基準電圧発生回路１５−３は、基準電圧ＶＴを発生させ、この基準電圧ＶＴを比較回路１５−２の他方の入力端子に出力する。この基準電圧ＶＴは、第２サイリスタ１３の導通タイミングが電圧Ｖｉで制御されている場合（｜Ｖｉ｜＞｜Ｖｃ’｜の場合）に、ＬＥＤユニット１００に定電流ＩＬ（より正確には、実効値又は平均値が一定の電流ＩＬ）を供給するための目標電圧となる。また、基準電圧ＶＴは、第２サイリスタ１３の導通タイミングが電圧Ｖｃ’で制御されている場合（｜Ｖｃ’｜＞｜Ｖｉ｜の場合）に、コンデンサＣ１の電圧Ｖｃが一定の電圧値以上にならないように制限するための目標電圧となる。

比較回路１５−２は、電圧変換回路１５−１から入力した信号（電圧ＶＲ’）と基準電圧ＶＴとを比較し、この比較の結果に基づき第２サイリスタ１３の導通タイミングを規定する制御信号ｇ２を生成する。
これにより、スイッチ制御部１４は、ＬＥＤランプ１１１，１１２，１１３を定電流で駆動することができる。また、スイッチ制御部１４は、ＬＥＤユニット１００内のＬＥＤランプ１１１，１１２，１１３の何れかのＬＥＤランプに故障（断線）が発生し、ＬＥＤランプ１１１，１１２，１１３に電流を流せなくなり、その結果、コンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃが上昇する場合に、コンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃが過電圧にならないように、一定の電圧に制限することができる。

例えば、図３は、通常動作時（ＬＥＤランプが故障していない時）のスイッチ制御部１４の動作を説明するための図であり、図４は、ＬＥＤランプ故障時のスイッチ制御部１４の動作を説明するための図である。

図３に示すように、通常動作時（ＬＥＤランプが故障していない時）においては、電圧信号選択回路１７は、ダイオードＤ２を介して、ノードＮｉに発生する電圧Ｖｉ（ＬＥＤユニット１００に流れる電流ＩＬの検出電圧）を検出するように動作する。つまり、ノードＮｉに発生する電圧Ｖｉが電流フィードバック信号として検出される。

これにより、第２スイッチ制御部１５は、ＬＥＤユニット１００に定電流ＩＬ（より正確には、実効値又は平均値が一定の電流）を矢印の方向に流すように、第２サイリスタ１３の導通タイミングを制御する。
例えば、ＬＥＤランプ１１１，１１２，１１３のそれぞれの順電圧降下を３Ｖ程度とすると、ＬＥＤランプ１１１，１１２，１１３の全点灯時（スイッチ２１のオフ状態時）には、コンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃの実効値（又は平均値）が、９Ｖ程度になるように、第２サイリスタ１３の導通タイミングが制御される。また、ＬＥＤランプ１１２，１１３の２灯の点灯時（スイッチ２１のオン状態時）には、コンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃの実効値（或いは平均値）が、６Ｖ程度になるように、第２サイリスタ１３の導通タイミングが制御される。

また、図４は、ＬＥＤランプが故障時のスイッチ制御部１４の動作を説明するための図であり、例えば、ＬＥＤランプ１１２の故障（断線）時の例である。このＬＥＤランプ１１２の故障（断線）時には、ＬＥＤランプ１１１，１１２，１１３に電流ＩＬを流すことができなくなり、ＬＥＤランプ１１１，１１２，１１３は全消燈になる。このＬＥＤランプ１１１，１１２，１１３の全消燈時には、ノードＮｉに発生する電圧Ｖｉ（電流フィードバック信号）が０Ｖになるため、電圧信号選択回路１７は、ダイオードＤ１を介して、ノードＮｃ’に発生する電圧Ｖｃ’（コンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃの検出電圧）を検出するように動作する。

つまり、第２スイッチ制御部１５は、ＬＥＤランプ１１１，１１２，１１３に電流ＩＬを流すことができなくなった場合（電流フィードバック信号がなくなった場合）に、定電流制御動作により、第２サイリスタ１３からコンデンサＣ１に供給する電圧Ｖｃを増大させてＬＥＤランプ１１１，１１２，１１３に電流を流そうとする。このため、コンデンサＣ１は、最悪、交流電圧ＶＡのピーク電圧値まで充電される可能性がある。
これを回避するために、スイッチ制御部１４では、ＬＥＤランプ１１１，１１２，１１３に電流ＩＬを流すことができなくなった場合（電流フィードバック信号がなくなった場合）に、電圧信号選択回路１７によりコンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃを検出して第２サイリスタ１３の導通タイミングを制御する。これにより、スイッチ制御部１４は、コンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃが所定の制限電圧（例えば、１３Ｖ程度）以上にならないように、第２サイリスタ１３の導通タイミングを制御することができ、コンデンサＣ１が過充電されることを防ぐことができる。

このように、スイッチ制御部１４は、通常動作時（ＬＥＤランプが故障していない時）において、ＬＥＤランプ１１１，１１２，１１３に定電流を流す定電流制御機能と、ＬＥＤランプの故障（断線）時において、コンデンサＣ１が過充電になることを防ぐ定電圧制御機能と備えている。

なお、第１スイッチ制御部１２の構成についても、第２スイッチ制御部１５と同様に、電圧変換回路と、基準電圧発生回路と、比較回路とを備えており、この第１スイッチ制御部１２では、制御回路１０の出力電圧Ｖｏ（バッテリ電圧ＶＥ）を検出し、この出力電圧Ｖｏの検出値を、所定の基準電圧と比較し、この比較の結果に基づき第１サイリスタ１１の導通タイミングを規定する制御信号ｇ１を生成する。

以上説明したように、本実施形態のバッテリ充電装置１においては、ＬＥＤランプ１１１，１１２，１１３の点灯の制御を交流電圧ＶＡの負相側の電圧のみで行うことができる。このため、コンデンサＣ１のコンデンサ容量を小さくすることができるとともに、第１サイリスタ１１及び第２サイリスタ１３として、定格電流が小さいサイリスタを採用することができる。
また、バッテリ充電装置１は、コンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃと、電流検出抵抗Ｒ３に発生する電圧Ｖｉの両方を監視して第２サイリスタ１３の導通タイミングを制御する。
これにより、バッテリ充電装置１は、通常動作時において、ＬＥＤランプ１１１，１１２，１１３を定電流で駆動できる。また、バッテリ充電装置１は、ＬＥＤユニット１００内のＬＥＤランプ１１１，１１２，１１３の何れかのＬＥＤランプに故障（断線）が発生した場合に、コンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃが過電圧にならないように、一定の電圧に制限することができる。

［第２実施形態］
上述した第１実施形態において、ＬＥＤユニット１００は、ＬＥＤランプ１１１と、ＬＥＤランプ１１２と、ＬＥＤランプ１１２とが直列に接続されている。このため、ＬＥＤランプ１１１が故障（断線）した場合は、スイッチ２１をオン状態にすることにより、ＬＥＤランプ１１２及び１１３を点灯することができるが、ＬＥＤランプ１１２又はＬＥＤランプ１１３の何れかが故障（断線）した場合は、ＬＥＤランプが全消燈になる。
このようなＬＥＤランプの全消燈が、例えば、車両の夜間の走行中に発生すると非常に危険な状態を招くことになる。このため、本発明の第２の実施形態では、ＬＥＤランプの全消燈を回避できるバッテリ充電装置の例について説明する。

図５は、本発明の第２の実施形態に係るバッテリ充電装置の回路図である。この図５に示すバッテリ充電装置１Ａは、図１に示す第１の実施形態のバッテリ充電装置１と比較して、発電機２及び制御回路１０は、図１に示す発電機２及び制御回路１０と同じ構成である。そして、図１に示すＬＥＤユニット１００の構成を、図５に示すＬＥＤユニット１００Ａに示す構成に変更した点と、図１に示すスイッチ２１を、図５に示すスイッチ部２０の構成に変更した点が異なる。つまり、図５に示すバッテリ充電装置１Ａでは、図１に示すバッテリ充電装置１と比較して、ＬＥＤユニット１００Ａとスイッチ部２０の構成だけが異なるものである。

図５に示すように、制御回路１０の外部端子１０−３は、ＬＥＤユニット１００Ａの外部端子ａに接続され、制御回路１０の外部端子１０−４は、ＬＥＤユニット１００Ａの外部端子ｃに接続されている。制御回路１０は、ＬＥＤユニット１００Ａ内のＬＥＤランプに点灯電流を供給する電源となる。

この制御回路１０は、上記の第１実施形態で説明したように、通常動作時（ＬＥＤランプが故障していない時）は、ＬＥＤランプに定電流ＩＬを矢印の方向に流す定電流制御動作を行う。また、制御回路１０は、ＬＥＤランプの故障（断線）等によりＬＥＤユニット１００Ａに向けて電流が流せず、コンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃが上昇しようとする場合に、このコンデンサＣ１の電圧Ｖｃを一定の電圧値に制限する定電圧制御動作を行う。

スイッチ部２０は、車両のヘッドランプのハイビームとロービームとを切り替えるためのスイッチ部であり、このスイッチ部２０は、手動でオン／オフ(導通／非導通)を切り替えるスイッチ２１と、抵抗Ｒｏとが直列に接続されて構成される。
スイッチ２１は、一端が、制御回路１０の外部端子１０−３と、ＬＥＤユニット１００Ａの外部端子ａとに接続される。スイッチ２１の他端は、抵抗Ｒｏの一端に接続され、抵抗Ｒｏの他端は、ＬＥＤユニット１００Ａの外部端子ｂに接続される。なお、抵抗Ｒｏは、スイッチ２１のオン時のラッシュ電流（突入電流）を低減させるための抵抗値の低い抵抗である。

ＬＥＤユニット１００Ａは、ランプ部１１０と、ランプ故障制御部１２０とで構成される。ランプ部１１０は、ハイランプ（例えば、走行用前照灯）となるＬＥＤランプ（Ｈｉ）１１１と、ダイオードＤ１１０と、ローランプ（例えば、すれ違い用前照灯）となるＬＥＤランプ（Ｌｏ１）１１２と、同じくローランプとなるＬＥＤランプ（Ｌｏ２）ランプ１１３と、が直列に接続されて構成されている。

ランプ部１１０において、ＬＥＤランプ１１１のカソード端子は、ＬＥＤユニット１００の外部端子ａに接続される。ＬＥＤランプ１１１のアノード端子は、ノードＮＡを介して、ダイオードＤ１１０のカソード端子に接続される。ダイオードＤ１１０のアノード端子は、ノードＮＢを介して、ＬＥＤランプ１１２のカソード端子に接続されるとともに、外部端子ｂに接続される。ＬＥＤランプ１１２のアノード端子は、ＬＥＤランプ１１３のカソード端子に接続され、ＬＥＤランプ１１３のアノード端子は、ＬＥＤユニット１００Ａの外部端子ｃに接続される。
なお、ダイオードＤ１１０は、後述するように電源短絡防止用のダイオードである。

また、ランプ故障制御部１２０は、サイリスタ１２１と、抵抗Ｒ１１と、抵抗Ｒ１２と、抵抗Ｒ１３と、ツェナーダイオード（定電圧ダイオード）１２２とを有して構成される。
このランプ故障制御部１２０において、抵抗Ｒ１１の一端は、ランプ部１１０のノードＮＡに接続され、抵抗Ｒ１１の他端は、抵抗Ｒ１２の一端と、サイリスタ１２１のカソード端子に接続される。抵抗Ｒ１２の他端は、抵抗Ｒ１３の一端と、サイリスタ１２１のゲート端子とに接続される。抵抗Ｒ１３の他端は、ツェナーダイオード１２２のアノード端子に接続され、ツェナーダイオード１２２のカソード端子は、外部端子ｃ及びＬＥＤランプ１１３のアノード端子に接続される。
上記の抵抗Ｒ１１は、サイリスタ１２１のターンオン時のラッシュ電流（突入電流）を低減させるための抵抗値の低い抵抗である。

また、ランプ部１１０内のダイオードＤ１１０は、サイリスタ１２１がオン状態になった場合に、サイリスタ１２１から、ノードＮＢを介して、スイッチ部２０に電流が流れることを抑止するためのダイオードスイッチである。つまり、ダイオードＤ１１０は、サイリスタ１２１からスイッチ部２０に電流が流れて電源短絡が発生することを抑止するためのダイオードである。

（ＬＥＤユニット１００Ａの動作についての説明）
次に、ＬＥＤユニット１００Ａの動作について説明する。
図６は、通常動作時（ＬＥＤランプが故障していない時）のＬＥＤユニット１００Ａの動作について説明するための図であり、図７は、故障発生時のＬＥＤユニット１００Ａの動作について説明するための図である。
なお、以下の説明において、ＬＥＤランプ１１１をハイランプと呼ぶことがあり、ＬＥＤランプ１１２及び１１３をローランプと呼ぶことがある。

図６に示す通常動作時において、図６（ａ）は、スイッチ２１をオン状態（導通）にし、ハイランプ１１１を消燈、ローランプ１１２及び１１３を点灯した場合、つまり、ローランプ１１２及び１１３のみに電流Ｉ１を流して点灯する場合である。また、図６（ｂ）は、スイッチ２１をオフ状態（非導通）にし、ハイランプ１１１、ローランプ１１２、及びローランプ１１３に電流Ｉ２を流して点灯した場合、つまり、ＬＥＤランプの全点灯の場合である。

なお、図６（ａ）及び（ｂ）に示す通常動作時の場合においては、ランプ故障制御部１２０は動作せず、このランプ故障制御部１２０が、ＬＥＤランプに流れる電流Ｉ１及びＩ２に影響を与えることはない。このランプ故障制御部１２０の動作については、後述する。

図６（ａ）に示すローランプ１１２及び１１３のみ点灯の場合は、スイッチ２１がオン状態（導通）にされ、制御回路１０から供給される電流Ｉ１が、「ローランプ１１３→ローランプ１１２→抵抗Ｒｏ→スイッチ２１」の経路で流れる。これにより、ローランプ１１２及び１１３が点灯する。

一方、図６（ａ）の状態において、ハイランプ１１１については、抵抗Ｒｏの抵抗値が低く、抵抗Ｒｏの両端に発生する電圧が小さいため（ノードＮＢと外部端子ａとの間に発生する電圧が小さいため）、ハイランプ１１１に点灯に必要な電圧を供給できず、ハイランプ１１１は消燈状態になる。

また、図６（ｂ）に示す全点灯の場合は、スイッチ２１がオフ状態（非導通）にされ、制御回路１０から供給される電流Ｉ２が、「ローランプ１１３→ローランプ１１２→ダイオードＤ１１０→ハイランプ１１１」の経路で流れる。これにより、ローランプ１１２及び１１３と、ハイランプ１１１とが全点灯する。

次に、図７を参照して、ＬＥＤランプ故障時の動作について説明する。
図７（ａ）は、ハイランプ１１１が故障（断線）した場合を示し、図７（ｂ）は、ローランプ１１２が故障（断線）した場合を示している。

図７（ａ）に示すハイランプ１１１の故障の場合は、スイッチ２１をオン状態（導通）にすることにより、制御回路１０から供給される電流Ｉ１を、「ローランプ１１３→ローランプ１１２→抵抗Ｒｏ→スイッチ２１」の経路で流すことができる。これにより、ハイランプ１１１の故障時においても、ローランプ１１２及び１１３を点灯することができる。
なお、図７（ａ）に示す場合においても、ランプ故障制御部１２０は動作せず、このランプ故障制御部１２０が、ＬＥＤランプ１１２及び１１３に流れる電流Ｉ１に影響を与えることはない。

また、図７（ｂ）に示すローランプ１１２の故障（断線）の場合は、後述するように、ランプ故障制御部１２０が動作し、制御回路１０から供給される電流Ｉ２が、「サイリスタ１２１→抵抗Ｒ１１→ハイランプ１１１」の経路で流れる。これにより、ハイランプ１１１を点灯することができる。なお、この図７（ｂ）に示す場合において、スイッチ２１のオン／オフ状態は無関係になり、スイッチ２１のオン／オフ状態がＬＥＤランプ１１１に流れる電流Ｉ２に影響を与えることはない。
また、ローランプ１１３が故障（断線）した場合についても、ローランプ１１２が故障（断線）した場合と同様である。

次に、このランプ故障制御部１２０について、図８を参照して説明する。
なお、以下の説明においては、電圧値を比較する対象となる各電圧が負電圧（外部端子ｃの電圧を０Ｖとした場合）であるため、説明と理解の容易さのために、回路内の各電圧の大小の比較を行う場合は、電圧の絶対値により比較することがある。

このランプ故障制御部１２０は、抵抗Ｒ１１と、抵抗Ｒ１２と、抵抗Ｒ１３と、ツェナーダイオード１２２とにより、ノードＮＡの電圧Ｖ_ＮＡを監視するように構成されている。つまり、ノードＮＡの電圧｜Ｖ_ＮＡ｜が、所定の比較電圧｜Ｖｒｅｆ｜よりも大きくなった場合（｜Ｖ_ＮＡ｜＞｜Ｖｒｅｆ｜の場合）に、ツェナーダイオード１２２が導通し、抵抗Ｒ１３に電流が流れるように構成されている。そして、ツェナーダイオード１２２が導通し、抵抗Ｒ１３に電流が流れることにより、サイリスタ１２１のアノード端子とゲート端子間に電圧Ｖｚ’が発生し、この電圧Ｖｚ’によりサイリスタ１２１のゲート端子Ｇにゲート電流が流れて、サイリスタ１２１がターンオンする。

そして、比較電圧Ｖｒｅｆは、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２及びＲ１３の抵抗値と、ツェナーダイオード１２２の降伏電圧Ｖｚにより、所望の値に設定することができる。
例えば、図８（ａ）に示す通常動作の全点灯時において、電流Ｉ１が、「ローランプ１１３→ローランプ１１２→ダイオードＤ１１０→ハイランプ１１１」の経路で流れる場合は、ノードＮＡの電圧Ｖ_ＮＡは、
｜Ｖ_ＮＡ｜≒｜Ｖｆ１｜＋｜Ｖｆ２｜＋｜Ｖｆｄ｜となる。
なお、ここで、Ｖｆ１は、ローランプ１１２の順方向電圧、Ｖｆ２は、ローランプ１１３の順方向電圧、Ｖｆｄは、ダイオードＤ１１０の順方向電圧である。例えば、ローランプ１１２及び１１３の順方向電圧を３Ｖ程度、ダイオードＤ１１０の順方向電圧を１Ｖ程度とすると、｜Ｖ_ＮＡ｜は、７Ｖ程度となる。
また、スイッチ２１をオン状態にした場合のノードＮＡの電圧Ｖ_ＮＡは、
｜Ｖ_ＮＡ｜≒｜Ｖｆ１｜＋｜Ｖｆ２｜となる。
例えば、｜Ｖ_ＮＡ｜は、６Ｖ程度となる。

従って、比較電圧Ｖｒｅｆを、
｜Ｖ_ＮＡ｜＜｜Ｖｒｅｆ｜、
となるように設定すれば（例えば、|Ｖｒｅｆ｜を９Ｖ程度に設定すれば）、通常動作時において、サイリスタ１２１が動作をすることはなく、このランプ故障制御部１２０が、ランプ部１１０の動作に影響を及ばすことがなくなる。

一方、図８（ｂ）に示すように、ローランプ１１２（又はローランプ１１３）の故障（断線）時には、制御回路１０の定電圧制御動作により、コンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃが所定の制限電圧（例えば、１３Ｖ程度）まで上昇し、これに応じて、ノードＮＡの電圧｜Ｖ_ＮＡ｜も、｜Ｖｒｅｆ｜を超えるレベルまで上昇する。
従って、｜Ｖ_ＮＡ｜＞｜Ｖｒｅｆ｜、となり、制御回路１０から、電流Ｉｚが、「ツェナーダイオード１２２→抵抗Ｒ１３→抵抗Ｒ１２→抵抗Ｒ１１→ハイランプ１１１」の経路で流れる。
これにより、ツェナーダイオード１２２のカソード端子と抵抗Ｒ１３の一端（抵抗Ｒ１２との接続点）との間に電圧Ｖｚ’が発生し、この電圧Ｖｚ’によりサイリスタ１２１のゲート端子Ｇにゲート電流Ｉｇが流れて、サイリスタ１２１がターンオンする。

そして、サイリスタ１２１がターンオンすると、前述の図７（ｂ）に示したように、制御回路１０から供給される電流Ｉ２が、「サイリスタ１２１→抵抗Ｒ１１→ハイランプ１１１」の経路で流れる。
また、ローランプ１１３が故障（断線）した場合についても、ローランプ１１２が故障（断線）した場合と同様である。
これにより、ローランプ１１２或いはローランプ１１３の故障時においても、サイリスタ１２１を介して、制御回路１０からハイランプ１１１に電流を流して点灯することができる。

以上説明したように、第２実施形態のバッテリ充電装置１Ａでは、ＬＥＤユニット１００Ａを制御回路１０（定電圧制御機能と定電流制御機能を備える電源ユニット）により駆動する。そして、ＬＥＤユニット１００Ａを、ＬＥＤランプ１１１，１１２，１１３の直列３灯点灯として、１灯のＬＥＤランプ１１２又は１１３が故障（断線）した場合に、制御回路１０の定電圧制御動作により、ハイランプ１１１のアノード端子（ノードＮＡ）の電圧｜Ｖ_ＮＡ｜を比較電圧｜Ｖｒｅｆ｜以上（｜Ｖ_ＮＡ｜＞｜Ｖｒｅｆ｜）に上昇させる。ランプ故障制御部１２０では、この電圧｜Ｖ_ＮＡ|が比較電圧｜Ｖｒｅｆ｜以上に上昇したことを検出して、サイリスタ１２１をオン状態にする。これにより、ハイランプ１１１を点灯することができる。

このように、第２実施形態のバッテリ充電装置１Ａでは、ＬＥＤユニット１００Ａ内に、サイリスタ１２１を含むランプ故障制御部１２０を設けることにより、直列に接続されたＬＥＤランプ１１１，１１２，１１３のうちの何れかのＬＥＤランプが故障（断線）した場合においても、全てのＬＥＤランプが消灯するモードはなくなり、少なくとも１灯のＬＥＤランプのみは点灯することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、ここで、本発明と上述した実施形態との対応関係について補足して説明する。
すなわち、本発明における第１のスイッチは、第１サイリスタ１１が対応し、本発明における第２のスイッチは、第２サイリスタ１３が対応する。また、本発明におけるＬＥＤランプは、ＬＥＤユニット１００内のＬＥＤランプ１１１，１１２，１１３が対応する。
また、本発明における電流検出回路は、抵抗Ｒ３が対応し、本発明におけるコンデンサ電圧検出回路は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とで構成されるコンデンサ電圧検出回路１６が対応する。また、本発明における電圧信号選択回路は、ダイオードＤ１及びＤ２と抵抗Ｒ４とで構成される電圧信号選択回路１７が対応する。
また、本発明における第１の電圧信号は、ＥＤランプ１１１等に流れる電流ＩＬにより抵抗Ｒ３に発生する電圧Ｖｉが対応し、第２の電圧信号は、コンデンサの充電電圧Ｖｃをコンデンサ電圧検出回路１６により検出する電圧Ｖｃ’が対応する。また、本発明における第２スイッチ制御部は、第２スイッチ制御部１５が対応する。

（１）そして、上記実施形態において、バッテリ充電装置１は、発電機２から出力される交流電圧ＶＡを整流してバッテリ５０の充電とＬＥＤランプ１１１，１１２，１１３の点灯を制御するバッテリ充電装置１であって、発電機２から出力される交流電圧ＶＡの一方の相の電圧を整流及び位相制御してバッテリ５０に充電電流を供給する第１サイリスタ１１と、発電機２から出力される交流電圧ＶＡの他方の相の電圧を整流及び位相制御してＬＥＤランプに電流を供給する第２サイリスタ１３と、第２サイリスタ１３に接続されて充電されＬＥＤランプに電流を供給する平滑用のコンデンサＣ１と、第１サイリスタ１１の導通タイミングを制御する第１スイッチ制御部１２と、第２サイリスタ１３の導通タイミングを制御するスイッチ制御部１４と、を備え、第１スイッチ制御部１２は、バッテリ５０の充電電圧が所定の目標電圧になるように、第１サイリスタ１１の導通タイミングを制御し、スイッチ制御部１４は、ＬＥＤランプに流れる電流の実効値又は平均値が一定の電流値になるように第２サイリスタ１３の導通タイミングを制御するとともに、コンデンサＣ１の充電電圧が上昇して所定の電圧を超えようとする場合には、コンデンサＣ１の充電電圧を所定の電圧に制限するように第２サイリスタ１３のスイッチの導通タイミングを制御する。

このような構成のバッテリ充電装置であれば、バッテリ充電装置１は、第１サイリスタ１１により、発電機２から出力される交流電圧ＶＡの一方の相の電圧を整流してバッテリ５０を充電する。また、第２サイリスタ１３により、交流電圧ＶＡの他方の相の電圧を整流してＬＥＤランプ１１１，１１２，１１３に電流を供給するとともに平滑用のコンデンサＣ１を充電する。そして、スイッチ制御部１４は、ＬＥＤランプが定電流で駆動されるように第２サイリスタ１３のスイッチの導通タイミングを制御するととともに、コンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃが所定の電圧を超えようとする場合に、コンデンサＣ１の充電電圧をこの所定の電圧に制限するように第２サイリスタ１３の導通タイミングを制御する。
これにより、バッテリ５０からＬＥＤランプ１１１，１１２，１１３へ電流を供給することを回避できるとともに、バッテリ充電装置１の製造コストを低減することができる。

（２）また、上記実施形態において、スイッチ制御部１４は、ＬＥＤランプに流れる電流を第１の電圧信号Ｖｉとして検出する電流検出回路（抵抗Ｒ３）と、コンデンサＣ１の充電電圧を第２の電圧信号Ｖｃ’として検出するコンデンサ電圧検出回路１６と、第１の電圧信号Ｖｉと第２の電圧信号Ｖｃ’との大小関係を比較しその比較結果に応じて、第１の電圧信号Ｖｉと第２の電圧信号Ｖｃ’の何れかの電圧信号を選択して出力する電圧信号選択回路１７と、電圧信号選択回路１７から出力される電圧信号を所定の基準電圧ＶＴと比較してその出力に応じて第２サイリスタ１３の導通タイミングを制御する第２スイッチ制御部１５と、を備える。

このような構成のバッテリ充電装置１であれば、ＬＥＤランプ１１１，１１２，１１３に流れる電流ＩＬを電圧信号Ｖｉとして検出し、コンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃを電圧信号Ｖｃ’として検出する。そして、電圧信号選択回路１７は、電圧信号Ｖｉと電圧信号Ｖｃ’とを比較し、その大小関係に応じて電圧信号Ｖｉと第２の電圧信号Ｖｃ’の内の何れかの電圧信号を選択して出力する。
より具体的には、電圧信号選択回路１７は、ＬＥＤランプ１１１，１１２，１１３を定電流で駆動する通常動作時（ＬＥＤランプに故障が発生していない時）に、電圧信号Ｖｉを選択し、コンデンサＣ１の充電電圧が上昇し所定の電圧を超えようとする時（例えば、ＬＥＤランプの故障時）に、電圧信号Ｖｃ’を選択して出力する。そして、第２スイッチ制御部１５は、電圧信号選択回路１７で選択された電圧ＶＲを所定の基準電圧ＶＴと比較してその出力により第２サイリスタ１３の導通タイミングを制御する。
これにより、本発明のバッテリ充電装置１では、通常動作時（ＬＥＤランプに故障が発生していない時）に、電圧信号Ｖｉを選択して、ＬＥＤランプ１１１，１１２，１１３を定電流で駆動することができる。また、コンデンサＣ１の充電電圧が上昇し所定の電圧を超えようとする時（例えば、ＬＥＤランプの故障時）に、電圧信号Ｖｃ’を選択して、コンデンサＣ１の充電電圧を所定の電圧値に制限することができる。

（３）また、上記実施形態において、バッテリ充電装置１は、第１のスイッチが第１サイリスタ１１で構成されるとともに、第２のスイッチが第２サイリスタ１３で構成される。
このように、バッテリ５０を充電する第１サイリスタ１１と、ＬＥＤランプ１１１，１１２，１１３に電流を供給する第２サイリスタ１３とを個別に設けることにより、第１サイリスタ１１及び第２サイリスタ１３の定格電流容量を低減できる。また、ＬＥＤランプ１１１，１１２，１１３を定電流駆動するための専用のドライバ回路を設ける必要がなくなる。このため、バッテリ充電装置１の製造コストを低減することができるとともに、バッテリ５０からＬＥＤランプ１１１，１１２，１１３へ電流を供給することを回避できる。

（４）また、上記実施形態において、第２スイッチ制御部１５は、電圧信号選択回路１７から出力される電圧信号（電圧ＶＲ）の実効値又は平均値を演算して出力する電圧変換回路１５−１と、電圧変換回路１５−１から出力される実効値又は平均値の信号と、所定の基準電圧ＶＴとを比較し、この比較の結果に基づき第２サイリスタ１３の導通タイミングを規定する制御信号ｇ２を生成する比較回路１５−２と、を備える。
このような構成の第２スイッチ制御部１５であれば、電圧変換回路１５−１は、電圧信号選択回路１７から出力される電圧信号（電圧ＶＲ）の実効値又は平均値を演算して信号（電圧ＶＲ’）を出力する。そして、比較回路１５−２は、電圧変換回路１５−１から出力される信号（電圧ＶＲ’）と、所定の基準電圧ＶＴとを比較し、この比較の結果に基づき第２サイリスタ１３の導通タイミングを規定する制御信号ｇ２を生成する。
これにより、第２スイッチ制御部１５は、通常動作時において、ＬＥＤランプ１１１，１１２，１１３に流れる電流ＩＬの実効値又は平均値が一定になるように、第２サイリスタ１３の導通タイミングを制御することができる。また、第２スイッチ制御部１５は、コンデンサＣ１の充電電圧が上昇し所定の電圧を超えようとする時（例えば、ＬＥＤランプの故障時）に、コンデンサＣ１の充電電圧を所定の電圧値に制限するように、第２サイリスタ１３の導通タイミングを制御することができる。

（５）また、上記実施形態において、ＬＥＤランプは、複数のＬＥＤランプが直列に接続されて構成される。
これにより、ＬＥＤランプを並列に接続する場合と比較して、ＬＥＤランプに流す電流を低減できる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に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で変形可能である。
例えば、図１及び図５に示すバッテリ充電装置の例では、ハイランプがＬＥＤランプ１１１の１個、ローランプがＬＥＤランプ１１２及び１１３の２個の例を示したが、ハイランプは２個以上のＬＥＤランプが直列に接続されたものであってもよく、また、ローランプは、１個であってもよく、また、３個以上のＬＥＤランプが直列に接続されたものであってもよい。

また、図５に示すランプ故障制御部１２０では、サイリスタ１２１をスイッチング素子として用いたが、スイッチング素子としては、パワートランジスタや、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）や、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の種々の種類のスイッチング素子を用いることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に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で変形可能である。
例えば、本実施形態では、車両に用いるバッテリ充電装置の例を説明したが、ランプの点灯とバッテリの充電を行う装置であれば、車両以外に用いてもよい。

１・・・バッテリ充電装置、２・・・発電機、１０・・・制御回路、
１１・・・第１サイリスタ（第１のスイッチ）、１２・・・第１スイッチ制御部、
１３・・・第２サイリスタ（第２のスイッチ）、１４・・・スイッチ制御部、
１５・・・第２スイッチ制御部、１５−１・・・電圧変換回路、
１５−２・・・比較回路、１５−３・・・基準電圧発生回路、２１・・・スイッチ，
３０・・・ＤＣ負荷、４０・・・ヒューズ、５０・・・バッテリ、
Ｃ１・・・コンデンサ、１００・・・ＬＥＤユニット、
１１１，１１２，１１３・・・ＬＥＤランプ

Claims

発電機から出力される交流電圧を整流してバッテリの充電とＬＥＤランプの点灯を制御するバッテリ充電装置であって、
前記発電機から出力される交流電圧の一方の相の電圧を整流及び位相制御して前記バッテリに充電電流を供給する第１のスイッチと、
前記発電機から出力される交流電圧の他方の相の電圧を整流及び位相制御して前記ＬＥＤランプに電流を供給する第２のスイッチと、
前記第２のスイッチに接続されて充電され前記ＬＥＤランプに電流を供給する平滑用のコンデンサと、
前記第１のスイッチの導通タイミングを制御する第１スイッチ制御部と、
前記第２のスイッチの導通タイミングを制御するスイッチ制御部と、
を備え、
前記第１スイッチ制御部は、
前記バッテリの充電電圧が所定の目標電圧になるように、前記第１のスイッチの導通タイミングを制御し、
前記スイッチ制御部は、
前記ＬＥＤランプに流れる電流の実効値又は平均値が一定の電流値になるように前記第２のスイッチの導通タイミングを制御するとともに、
前記コンデンサの充電電圧が上昇して所定の電圧を超えようとする場合には、前記コンデンサの充電電圧を前記所定の電圧に制限するように前記第２のスイッチの導通タイミングを制御する、
ことを特徴とするバッテリ充電装置。
前記スイッチ制御部は、
前記ＬＥＤランプに流れる電流を第１の電圧信号として検出する電流検出回路と、
前記コンデンサの充電電圧を第２の電圧信号として検出するコンデンサ電圧検出回路と、
前記第１の電圧信号と前記第２の電圧信号との大小関係を比較しその比較結果に応じて、前記第１の電圧信号と前記第２の電圧信号の何れかの電圧信号を選択して出力する電圧信号選択回路と、
前記電圧信号選択回路から出力される電圧信号を所定の基準電圧と比較してその出力に応じて前記第２のスイッチの導通タイミングを制御する第２スイッチ制御部と、
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。
前記第１のスイッチが第１サイリスタで構成されるとともに、前記第２のスイッチが第２サイリスタで構成される
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバッテリ充電装置。
前記第２スイッチ制御部は、
前記電圧信号選択回路から出力される電圧信号の実効値又は平均値を演算して出力する電圧変換回路と、
前記電圧変換回路から出力される前記実効値又は平均値の信号と、所定の基準電圧とを比較し、この比較の結果に基づき第２サイリスタの導通タイミングを規定する制御信号を生成する比較回路と、
を備え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。
前記ＬＥＤランプは、複数のＬＥＤランプが直列に接続されて構成される
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のバッテリ充電装置。
発電機から出力される交流電圧を整流してバッテリの充電とＬＥＤランプの点灯を制御するバッテリ充電装置の制御方法であって、
前記発電機から出力される交流電圧の一方の相の電圧を、第１のスイッチにより整流及び位相制御して前記バッテリに充電電流を供給する手順と、
前記発電機から出力される交流電圧の他方の相の電圧を、第２のスイッチにより整流及び位相制御して前記ＬＥＤランプに電流を供給する手順と、
前記第２のスイッチから前記ＬＥＤランプに印加される電圧を平滑用のコンデンサにより平滑する点順と、
前記第１のスイッチの導通タイミングを制御する第１スイッチ制御手順と、
前記第２のスイッチの導通タイミングを制御する第２スイッチ制御手順と、
を含み、
さらに、前記第１スイッチ制御手順は、
前記バッテリの充電電圧が所定の目標電圧になるように、前記第１のスイッチの導通タイミングを制御する手順を含み、
前記第２スイッチ制御手順は、
前記ＬＥＤランプに流れる電流の実効値又は平均値が一定の電流値になるように前記第２のスイッチの導通タイミングを制御するとともに、
前記コンデンサの充電電圧が上昇して所定の電圧を超えようとする場合には、前記コンデンサの充電電圧を前記所定の電圧に制限するように前記第２のスイッチの導通タイミングを制御する手順を含む
ことを特徴とする制御方法。