JP2959640B2 - 充電回路 - Google Patents
充電回路Info
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- JP2959640B2 JP2959640B2 JP2258668A JP25866890A JP2959640B2 JP 2959640 B2 JP2959640 B2 JP 2959640B2 JP 2258668 A JP2258668 A JP 2258668A JP 25866890 A JP25866890 A JP 25866890A JP 2959640 B2 JP2959640 B2 JP 2959640B2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
- Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、充電回路に関し、特に例えば自動車におい
て、エンジンの回転を利用したオルタネータ（交流発電
機）により、バッテリを充電する充電回路に関するもの
である。
て、エンジンの回転を利用したオルタネータ（交流発電
機）により、バッテリを充電する充電回路に関するもの
である。
（従来の技術） 従来の充電回路は、例えば第４図に示すように、出力
巻線であるステータコイル41と、界磁巻線であり、エン
ジンによって回転駆動されるロータコイル42とから成る
オルタネータのステータコイル41により発生された三相
交流電流が、６つのシリコンダイオードによるブリッジ
回路から成る三相全波整流器43に加えられて直流に交換
され、該直流出力がバッテリ44に供給されて該バッテリ
44を充電するように構成されていた。
巻線であるステータコイル41と、界磁巻線であり、エン
ジンによって回転駆動されるロータコイル42とから成る
オルタネータのステータコイル41により発生された三相
交流電流が、６つのシリコンダイオードによるブリッジ
回路から成る三相全波整流器43に加えられて直流に交換
され、該直流出力がバッテリ44に供給されて該バッテリ
44を充電するように構成されていた。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、この従来の充電回路の三相全波整流器
43における各シリコンダイオードは、第５図に示すよう
な電圧・電流特性を呈し、例えば電流30Aが流れるとき
に印加電圧は1.1Vであり、このときのシリコンダイオー
ドによる電力損失は33Wとなる。
43における各シリコンダイオードは、第５図に示すよう
な電圧・電流特性を呈し、例えば電流30Aが流れるとき
に印加電圧は1.1Vであり、このときのシリコンダイオー
ドによる電力損失は33Wとなる。
この電力損失に伴う各シリコンダイオードでの発熱に
対処するために放熱効果の高い、即ち大きな放熱板をシ
リコンダイオードに付設する必要があり、従って充電回
路を構成する装置は大型化し、かつ重量の大きなものに
ならざるを得ないという問題があった。
対処するために放熱効果の高い、即ち大きな放熱板をシ
リコンダイオードに付設する必要があり、従って充電回
路を構成する装置は大型化し、かつ重量の大きなものに
ならざるを得ないという問題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、電力損
失が低く、従って小型化且つ軽量化が可能となる充電回
路を提供することを目的とする。
失が低く、従って小型化且つ軽量化が可能となる充電回
路を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明によれば、交流電流
を整流し、バッテリに充電する充電回路において、各ブ
リッジ要素をすべてMOS型FETで構成した整流ブリッジ回
路と、該FETのいずれかに前記バッテリの両端電圧より
も高い逆ドレイン・ソース電圧が印加された時に該FET
に、ソース端子に対してプラスとなるゲート電圧を印加
し、前記バッテリの両端電圧よりも高い逆ドレイン・ソ
ース電圧が印加されていない時には該FETに、ソース端
子に対してマイナスとなるゲート電圧を印加する制御手
段とを備えたことを特徴とする充電回路が提供される。
を整流し、バッテリに充電する充電回路において、各ブ
リッジ要素をすべてMOS型FETで構成した整流ブリッジ回
路と、該FETのいずれかに前記バッテリの両端電圧より
も高い逆ドレイン・ソース電圧が印加された時に該FET
に、ソース端子に対してプラスとなるゲート電圧を印加
し、前記バッテリの両端電圧よりも高い逆ドレイン・ソ
ース電圧が印加されていない時には該FETに、ソース端
子に対してマイナスとなるゲート電圧を印加する制御手
段とを備えたことを特徴とする充電回路が提供される。
（作用） 各ブリッジ要素をすべてMOS型FETで構成した整流ブリ
ッジ回路のFETのいずれかに、バッテリの両端電圧より
も高い逆ドレイン・ソース電圧が印加される時に該FET
に、ソース端子に対してプラスとなるゲート電圧を印加
して該FETを逆ドレイン電流の導通状態にする。これに
より、低電力損失の充電回路が実現できる。なお、バッ
テリの両端電圧よりも高い逆ドレイン・ソース電圧が印
加されていない時には該FETに、ソース端子に対してマ
イナスとなるゲート電圧を印加して該FETのドレイン電
流を遮断しておく。これにより、さらに低電力損失の充
電回路が実現できる。
ッジ回路のFETのいずれかに、バッテリの両端電圧より
も高い逆ドレイン・ソース電圧が印加される時に該FET
に、ソース端子に対してプラスとなるゲート電圧を印加
して該FETを逆ドレイン電流の導通状態にする。これに
より、低電力損失の充電回路が実現できる。なお、バッ
テリの両端電圧よりも高い逆ドレイン・ソース電圧が印
加されていない時には該FETに、ソース端子に対してマ
イナスとなるゲート電圧を印加して該FETのドレイン電
流を遮断しておく。これにより、さらに低電力損失の充
電回路が実現できる。
（実施例） 本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第１図は充電回路の全体構成図であり、図中１及び２
は交流発電機を構成する界磁コイル及び三相出力コイル
であり、３は車載用バッテリである。界磁コイル１は自
動車のエンジン（図示せず）に接続されて回転駆動され
るものであるとともに、一端がバッテリ３に接続され、
他端が界磁電流制御器４を介して接地される。三相出力
コイル２は、界磁コイル１の回転により誘導されて三相
交流電流を充電回路に出力する固定コイルである。
は交流発電機を構成する界磁コイル及び三相出力コイル
であり、３は車載用バッテリである。界磁コイル１は自
動車のエンジン（図示せず）に接続されて回転駆動され
るものであるとともに、一端がバッテリ３に接続され、
他端が界磁電流制御器４を介して接地される。三相出力
コイル２は、界磁コイル１の回転により誘導されて三相
交流電流を充電回路に出力する固定コイルである。
充電回路は入力側に三相出力コイル２が、出力側にバ
ッテリ３が接続される。充電回路は、６つの同一特性の
パワーMOS型FET5a〜5fから成る整流ブリッジ回路とコン
トロール部（制御手段）６とから成り、整流ブリッジ回
路は、FET5a〜5fが２個ずつ夫々直列接続され（一方のF
ETのソース端子と他方のドレイン端子とが接続され
る）、該直列接続された３組のFETがドレイン端子、ソ
ース端子を夫々共通端子とするように並列接続されて成
る。該共通ドレイン端子はバッテリ３の正極に接続さ
れ、共通ソース端子は負極に接続される。各直列接続さ
れた２個のFETの各接続点に前記三相出力個２の３つの
出力端子が夫々接続される。
ッテリ３が接続される。充電回路は、６つの同一特性の
パワーMOS型FET5a〜5fから成る整流ブリッジ回路とコン
トロール部（制御手段）６とから成り、整流ブリッジ回
路は、FET5a〜5fが２個ずつ夫々直列接続され（一方のF
ETのソース端子と他方のドレイン端子とが接続され
る）、該直列接続された３組のFETがドレイン端子、ソ
ース端子を夫々共通端子とするように並列接続されて成
る。該共通ドレイン端子はバッテリ３の正極に接続さ
れ、共通ソース端子は負極に接続される。各直列接続さ
れた２個のFETの各接続点に前記三相出力個２の３つの
出力端子が夫々接続される。
なお、第１図において各FET5a〜5fのソース端子とド
レイン端子との間に表示されるダイオードはMOS型FETの
寄生ダイオード（等価回路）を示すものであり、FETの
外付け部品ではない。
レイン端子との間に表示されるダイオードはMOS型FETの
寄生ダイオード（等価回路）を示すものであり、FETの
外付け部品ではない。
コントロール部６は、入・出力回路、記憶手段、中央
演算処理装置等から成り、その入力回路はバッテリ３及
び三相出力コイル２の各出力端子に接続され、各接続点
の電圧信号がコントロール部６に供給される。またコン
トロール部６の前記出力回路はFET5a〜5fの各ゲート端
子及び界磁電流制御器４に接続され、コントロール部６
からの各制御信号がFET5a〜5f及び界磁電流制御器４に
供給される。該制御信号により、各FET5a〜5fは各ドレ
イン・ソース間電流（ドレイン電流）の流量を加減して
バッテリ３への充電電流量を制御し、また界磁電流制御
器４はバッテリ３から界磁コイル１に流れる電流量を加
減して、三相出力コイル２での発電量を制御する。
演算処理装置等から成り、その入力回路はバッテリ３及
び三相出力コイル２の各出力端子に接続され、各接続点
の電圧信号がコントロール部６に供給される。またコン
トロール部６の前記出力回路はFET5a〜5fの各ゲート端
子及び界磁電流制御器４に接続され、コントロール部６
からの各制御信号がFET5a〜5f及び界磁電流制御器４に
供給される。該制御信号により、各FET5a〜5fは各ドレ
イン・ソース間電流（ドレイン電流）の流量を加減して
バッテリ３への充電電流量を制御し、また界磁電流制御
器４はバッテリ３から界磁コイル１に流れる電流量を加
減して、三相出力コイル２での発電量を制御する。
各パワーMOS型各FET5a〜5fは第２図に示すような特性
を呈する。即ちソース端子に対してドレイン端子がプラ
ス電圧である、ドレイン・ソース間電圧（VDS）を印加
した場合にゲート電圧（ソース端子に対してゲート端子
がプラス電圧である）に応じてドレイン電流IDが流れ、
一方、ソース端子に対してドレイン端子がマイナス電圧
である逆ドレイン・ソース電圧（−VDS）を印加した場
合に、前記ゲート電圧が印加されているときには実線で
示す逆ドレイン電流−IDが流れ、ゲート電圧が印加され
ていないときには破線で示す逆ドレイン電流−IDが流れ
る。ゲート電圧に、ソース端子に対してマイナスとなる
電圧を印加すると、ドレイン電流は流れない。本発明の
実施例では後者の逆ドレイン・ソース電圧−VDSが印加
されている時の逆ドレイン電流（−ID）特性を利用する
ものである。
を呈する。即ちソース端子に対してドレイン端子がプラ
ス電圧である、ドレイン・ソース間電圧（VDS）を印加
した場合にゲート電圧（ソース端子に対してゲート端子
がプラス電圧である）に応じてドレイン電流IDが流れ、
一方、ソース端子に対してドレイン端子がマイナス電圧
である逆ドレイン・ソース電圧（−VDS）を印加した場
合に、前記ゲート電圧が印加されているときには実線で
示す逆ドレイン電流−IDが流れ、ゲート電圧が印加され
ていないときには破線で示す逆ドレイン電流−IDが流れ
る。ゲート電圧に、ソース端子に対してマイナスとなる
電圧を印加すると、ドレイン電流は流れない。本発明の
実施例では後者の逆ドレイン・ソース電圧−VDSが印加
されている時の逆ドレイン電流（−ID）特性を利用する
ものである。
次に以上のように構成される充電回路の動作について
説明する。
説明する。
先ず、コントロール部６はFET5a〜5fの各ゲート端子
に、各ソース端子に対してマイナスとなる電圧を印加し
ておき、各FETのドレイン電流を遮断しておく。
に、各ソース端子に対してマイナスとなる電圧を印加し
ておき、各FETのドレイン電流を遮断しておく。
界磁コイル１に電流が供給された状態で、この界磁コ
イル１が回転すると、第３図に示すように三相出力コイ
ル２の各出力端子間に三相の誘導電圧が発生する。
イル１が回転すると、第３図に示すように三相出力コイ
ル２の各出力端子間に三相の誘導電圧が発生する。
この三相出力コイル２の各出力端子間の誘導電圧の各
相をコントロール部６はバッテリ３の両端電圧（＋Ｂ）
と常時比較する。この比較の結果、誘導電圧の或る相が
バッテリ３を充電する方向に、即ち各FET5a〜5fに逆ド
レイン・ソース電圧を印加する方向に発生し、且つその
値がバッテリ電圧より高いならば、該誘導電圧の或る相
を出力している三相出力コイル２の２つの出力端子のう
ちの高電圧側の端子に接続される２つのFETのうち、バ
ッテリ33の正極側に接続されるFETのゲート端子に、コ
ントロール部６は制御信号であるゲート電圧（ソース電
位より高い）を供給して逆ドレイン電流−IDが流れるよ
うにする。同時に、前記２つの出力端子のうち低電圧側
の端子に接続される２つのFETのうち、バッテリ３の負
極側に接続されるFETのゲート端子に、コントロール部
６は制御信号である前記ゲート電圧を供給して逆ドレイ
ン電流−IDが流れるようにする。この逆ドレイン電流−
IDによりバッテリ３では充電が行なわれる。
相をコントロール部６はバッテリ３の両端電圧（＋Ｂ）
と常時比較する。この比較の結果、誘導電圧の或る相が
バッテリ３を充電する方向に、即ち各FET5a〜5fに逆ド
レイン・ソース電圧を印加する方向に発生し、且つその
値がバッテリ電圧より高いならば、該誘導電圧の或る相
を出力している三相出力コイル２の２つの出力端子のう
ちの高電圧側の端子に接続される２つのFETのうち、バ
ッテリ33の正極側に接続されるFETのゲート端子に、コ
ントロール部６は制御信号であるゲート電圧（ソース電
位より高い）を供給して逆ドレイン電流−IDが流れるよ
うにする。同時に、前記２つの出力端子のうち低電圧側
の端子に接続される２つのFETのうち、バッテリ３の負
極側に接続されるFETのゲート端子に、コントロール部
６は制御信号である前記ゲート電圧を供給して逆ドレイ
ン電流−IDが流れるようにする。この逆ドレイン電流−
IDによりバッテリ３では充電が行なわれる。
第２図に示すように例えば逆ドレイン電流−IDを30A
流すために逆ドレイン・ソース電圧VDSは0.6Vでよいか
らFETでの電力損失は18Wとなる。前述のようにシリコン
ダイオードを用いた従来装置が33Wの電力損失を伴なう
のに比べ、本実施例の電力損失は約50％低減されること
となり、従って本実施例のFETでは発熱量が低く、放熱
装置の小型化、軽量化が実現できる。
流すために逆ドレイン・ソース電圧VDSは0.6Vでよいか
らFETでの電力損失は18Wとなる。前述のようにシリコン
ダイオードを用いた従来装置が33Wの電力損失を伴なう
のに比べ、本実施例の電力損失は約50％低減されること
となり、従って本実施例のFETでは発熱量が低く、放熱
装置の小型化、軽量化が実現できる。
なお、バッテリ３が振動等の原因により充電回路との
接続を切られるような事態が生じた場合に、発電機が発
電を続行すると、充電回路等にサージ電圧等の悪影響を
与えることになる。これを防止するためにコントロール
部６は、バッテリ３から入力するはずの電圧信号を監視
し、その異常時には界磁電流制御器４に制御信号を出力
して界磁コイル１に流れる電流量を減少させるか又は遮
断する。これにより発電量が減少又は発電自体が停止さ
れ、充電回路等の保護が行なわれる。
接続を切られるような事態が生じた場合に、発電機が発
電を続行すると、充電回路等にサージ電圧等の悪影響を
与えることになる。これを防止するためにコントロール
部６は、バッテリ３から入力するはずの電圧信号を監視
し、その異常時には界磁電流制御器４に制御信号を出力
して界磁コイル１に流れる電流量を減少させるか又は遮
断する。これにより発電量が減少又は発電自体が停止さ
れ、充電回路等の保護が行なわれる。
また、パワーMOS型FETには前述のように寄生ダイオー
ドが存在し、逆ドレイン・ソース電圧を印加したきの寄
生ダイオードによる該FETの特性（ソース・ゲート間電
圧＝０のとき）は第２図に破線で示すようなものであ
る。従って、コントロール部６の故障やFETのゲート部
の異常によってFETのゲート制御が行なわれないときに
も、この寄生ダイオードによって全波整流が行なわれ、
従って、従来装置と同一な作動を確保できるものであ
る。
ドが存在し、逆ドレイン・ソース電圧を印加したきの寄
生ダイオードによる該FETの特性（ソース・ゲート間電
圧＝０のとき）は第２図に破線で示すようなものであ
る。従って、コントロール部６の故障やFETのゲート部
の異常によってFETのゲート制御が行なわれないときに
も、この寄生ダイオードによって全波整流が行なわれ、
従って、従来装置と同一な作動を確保できるものであ
る。
なお、上記実施例では整流ブリッジ回路をMOS型FETで
構成したが、MOS型FETに代えてＣ−MOS型FETを用いても
よい。
構成したが、MOS型FETに代えてＣ−MOS型FETを用いても
よい。
また、パワーMOS型FET5a〜5fは同一特性のものではな
く、例えばバッテリ３の正極側に接続されているFET5a,
5c,5eをＰチャネルMOS型FETで構成し、負極側に接続さ
れるFET5b,5d,5fをＮチャネルMOS型FETで構成してもよ
い。
く、例えばバッテリ３の正極側に接続されているFET5a,
5c,5eをＰチャネルMOS型FETで構成し、負極側に接続さ
れるFET5b,5d,5fをＮチャネルMOS型FETで構成してもよ
い。
この場合は、各ＰチャネルFETのドレイン端子と各Ｎ
チャネルFETのドレイン端子とが夫々接続される直列接
続の構成になるが、上記実施例と同一の動作が行なわ
れ、同一性能が得られる。
チャネルFETのドレイン端子とが夫々接続される直列接
続の構成になるが、上記実施例と同一の動作が行なわ
れ、同一性能が得られる。
（発明の効果） 以上詳述したように本発明は、交流電流を整流し、バ
ッテリに充電する充電回路において、各ブリッジ要素を
すべてMOS型FETで構成した整流ブリッジ回路と、該FET
のいずれかに前記バッテリの両端電圧よりも高い逆ドレ
イン・ソース電圧が印加された時に該FETに、ソース端
子に対してプラスとなるゲート電圧と印加し、前記バッ
テリの両端電圧よりも高い逆ドレイン・ソース電圧が印
加されていない時には該FETに、ソース端子に対してマ
イナスとなるゲート電圧を印加する制御手段とを備える
ので、電力損失が極めて低い充電回路を構成でき、従っ
て小型・軽量な充電回路装置を提供することが可能とな
る。
ッテリに充電する充電回路において、各ブリッジ要素を
すべてMOS型FETで構成した整流ブリッジ回路と、該FET
のいずれかに前記バッテリの両端電圧よりも高い逆ドレ
イン・ソース電圧が印加された時に該FETに、ソース端
子に対してプラスとなるゲート電圧と印加し、前記バッ
テリの両端電圧よりも高い逆ドレイン・ソース電圧が印
加されていない時には該FETに、ソース端子に対してマ
イナスとなるゲート電圧を印加する制御手段とを備える
ので、電力損失が極めて低い充電回路を構成でき、従っ
て小型・軽量な充電回路装置を提供することが可能とな
る。
第１図は充電回路の全体構成図、第２図はパワーMOS型F
ETの特性図、第３図は誘導電圧の時間的変化を示すグラ
フ、第４図は従来装置の回路図、第５図は第４図に示さ
れたシリコンダイオードの特性図である。 1,2……交流発電機のコイル、３……バッテリ、5a〜5f
……パワーMOS型FET、６……コントロール部。
ETの特性図、第３図は誘導電圧の時間的変化を示すグラ
フ、第４図は従来装置の回路図、第５図は第４図に示さ
れたシリコンダイオードの特性図である。 1,2……交流発電機のコイル、３……バッテリ、5a〜5f
……パワーMOS型FET、６……コントロール部。
Claims (1)
- 【請求項１】交流電流を整流し、バッテリに充電する充
電回路において、各ブリッジ要素をすべてMOS型FETで構
成した整流ブリッジ回路と、該FETのいずれかに前記バ
ッテリの両端電圧よりも高い逆ドレイン・ソース電圧が
印加された時に該FETに、ソース端子に対してプラスと
なるゲート電圧を印加し、前記バッテリの両端電圧より
も高い逆ドレイン・ソース電圧が印加されていない時に
は該FETに、ソース端子に対してマイナスとなるゲート
電圧を印加する制御手段とを備えたことを特徴とする充
電回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2258668A JP2959640B2 (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | 充電回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2258668A JP2959640B2 (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | 充電回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04138030A JPH04138030A (ja) | 1992-05-12 |
| JP2959640B2 true JP2959640B2 (ja) | 1999-10-06 |
Family
ID=17323442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2258668A Expired - Fee Related JP2959640B2 (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | 充電回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2959640B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| FR2946200A1 (fr) * | 2009-06-02 | 2010-12-03 | Mitsubishi Electric Corp | Circuit redresseur a pont |
| JP2012503966A (ja) * | 2008-09-25 | 2012-02-09 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 同期整流器の駆動制御 |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5780953A (en) * | 1993-12-07 | 1998-07-14 | Nippondenso Co., Ltd. | Alternator |
| EP0778664B1 (en) | 1993-12-07 | 2002-03-27 | Denso Corporation | Alternating current generator for motor vehicles |
| JP3223671B2 (ja) | 1993-12-07 | 2001-10-29 | 株式会社デンソー | 車両用交流発電機の三相全波整流器 |
| JP3374491B2 (ja) * | 1993-12-24 | 2003-02-04 | 株式会社デンソー | 車両用発電電動装置 |
| US5663631A (en) * | 1994-07-19 | 1997-09-02 | Nippondenso Co., Ltd. | Generator with circuitry for controlling power generation based on rotational speed |
| DE69530828T2 (de) * | 1994-12-16 | 2004-01-22 | Delphi Technologies, Inc., Troy | Drehmoment- und Ausgang-Steuerung einer Brennkraftslichtmaschine |
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| JP3531277B2 (ja) * | 1995-04-24 | 2004-05-24 | 株式会社デンソー | 車両用交流発電装置及びその制御方法 |
| JP3724026B2 (ja) * | 1995-04-24 | 2005-12-07 | 株式会社デンソー | 車両用同期発電装置及びその励磁制御方法 |
| JP3417720B2 (ja) * | 1995-04-24 | 2003-06-16 | 株式会社デンソー | 車両用発電装置 |
| JP3415326B2 (ja) * | 1995-04-28 | 2003-06-09 | 株式会社デンソー | 車両用発電機の出力制御装置 |
| JP3458530B2 (ja) * | 1995-06-02 | 2003-10-20 | 株式会社デンソー | 交流発電機の整流電圧調整装置 |
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| JPH08336267A (ja) * | 1995-06-06 | 1996-12-17 | Nippondenso Co Ltd | 車両用交流発電機 |
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