JP3213543B2 - 自動車用充電電圧制御回路 - Google Patents

自動車用充電電圧制御回路

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    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1469Regulation of the charging current or voltage otherwise than by variation of field
    • H02J7/1492Regulation of the charging current or voltage otherwise than by variation of field by means of controlling devices between the generator output and the battery
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    • Y02T10/80Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/92Energy 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】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用充電電圧
制御回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】エンジンに連動するACG(交流発電
機)によりバッテリを充電し、そのバッテリを電源とし
て各種負荷を駆動するようにした自動車用電気回路があ
る。そのような回路を用いた二輪自動車にあっては、何
らかの原因によりバッテリが完全に放電したり、外れた
りした場合であっても、運転可能であることが望まし
い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記バッテリ外れ対策
を施した従来の二輪自動車用充電電圧制御回路におい
て、例えば図4に示されるものがある。図4の回路で
は、ACG1が図示されないエンジンに連動するように
設けられており、そのACG1の電圧発生端子が充電電
圧制御回路12の充電端子CHに接続されている。
【0004】充電電圧制御回路12の電圧供給端子であ
るバッテリ端子BTには、負荷としてのフラッシャリレ
ー3と、バッテリ4と、負荷の1つとしてのストップラ
ンプSLと、点火制御回路CDIとがそれぞれ接続され
ている。なお、フラッシャリレー3には左右の各フラッ
シャランプLL・RLが接続されており、選択スイッチ
SW1により選択された方のフラッシャランプが点滅す
るようになっている。また、ストップランプSLもスイ
ッチSW2を介して点灯するようになっている。
【0005】充電電圧制御回路12内にあっては、前記
両端子CH・BT間に直列にサイリスタSCRが接続さ
れている。充電端子CHとサイリスタSCRのアノード
とのノードが、抵抗R1・ダイオードD1・トランジス
タQ1をこの順に介して接地されている。その抵抗R1
及びダイオードD1間のノードが、ダイオードD2を順
方向に介して、サイリスタSCRのゲートと接続されて
いると共に、さらに抵抗R2を介してサイリスタSCR
のカソード及びバッテリ端子BT間に接続されている。
【0006】上記サイリスタSCRのカソード及びバッ
テリ端子BT間のノードが、順方向のダイオードD3・
抵抗R3・コンデンサC1をこの順に介して接地されて
いる。そして、ダイオードD3・抵抗R3間のノード
が、ツェナーダイオードZD2を介してトランジスタQ
1のベースに接続されている。
【0007】このようにして構成された充電電圧制御回
路12にあっては、バッテリ4が充電状態の通常時に
は、バッテリ端子BTに発生する正の電圧の半波波形分
によりバッテリ4が充電され、ツェナーダイオードZD
2の耐電圧値以上にバッテリ電圧が高くなった場合に
は、トランジスタQ1がオンして、ゲート電流を流さな
くしてサイリスタSCRのオンを禁止して、過充電を防
止している。このようにして、ターンオン禁止手段が構
成されている。
【0008】次に、バッテリ4が劣化していたり、外れ
るなどした場合について、図5を参照して以下に示す。
このバッテリ外れなどの場合には、ACG1によりバッ
テリ端子BTに発生する正の電圧の半波波形にてコンデ
ンサC1が充電され、ツェナーダイオードZD2による
耐電圧値を超えたらトランジスタQ1がオンする。その
トランジスタQ1のオン時間はコンデンサC1・抵抗R
3の時定数にて定まり、例えばバッテリ端子BTの電圧
波形が図5の2段目の波形に示されるようになる。すな
わち、トランジスタQ1がオンの間は充電端子CHに正
の電圧波形が生じてもサイリスタSCRがオフのままで
あり、バッテリ端子BTには電圧が発生しない。
【0009】しかしながら、上記バッテリ外れなどの場
合にフラッシャランプLL・RLがオンすると、内部の
インダクタンスの影響によりバッテリ端子BTが図5の
3段目の波形に示されるように負電圧になる場合が生じ
るため、トランジスタQ1がオンしてノードAが接地状
態になっても、サイリスタSCRのカソード端子が負電
位になるため、抵抗R1及びダイオードD2を介してサ
イリスタSCRのゲートに電流が流れてしまう。そのた
め、サイリスタSCRのオンを禁止できず、バッテリ端
子BTに正の電圧波形が毎回現れて、バッテリ端子BT
電圧が調整できない状態になり、バッテリ端子BTに接
続された負荷に過大な電圧が加わる虞があった。
【0010】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決し
て、バッテリ外れなどの場合においても適切な電圧調整
を行い得る自動車用充電電圧制御回路を実現するため
に、本発明に於いては、エンジンに連動する発電機とバ
ッテリとの間に設けられた自動車用充電電圧制御回路で
あって、前記発電機に接続された充電端子と、前記バッ
テリ及び負荷に接続されたバッテリ端子と、前記充電端
子と前記バッテリ端子との間に直列に設けられたサイリ
スタと、前記バッテリ端子に発生する電圧の過電圧を防
止するべく前記バッテリの電圧を検出し前記サイリスタ
のオンを禁止するバッテリ過電圧防止手段とを有し、前
記過電圧防止手段の動作時であってかつ前記バッテリ端
子が負電圧になった場合に前記サイリスタのゲートに電
流を流さないようにするべく前記充電端子と当該ゲート
との間にゲート電流制御手段を設けたものとした。
【0011】ここで、バッテリ端子が負電圧になった場
合とは、具体的には、バッテリが外れたり、バッテリが
放電し切った状態で、L分を有する負荷がオン・オフし
て、その負荷により負電圧が発生した場合を意味する。
また、サイリスタのオンを禁止するバッテリ過電圧防止
手段としては、バッテリ端子に生じる電圧をサイリスタ
のオン/オフにより制御して定電圧化するような手段に
よって達成することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に添付の図面に示された具体
例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明す
る。
【0013】図1は、本発明が適用された自動車用充電
電圧制御回路2であり、前記従来例と同様の部分には同
一の符号を付してその詳しい説明を省略する。図1の回
路では、抵抗R1及びダイオードD1間のノードとダイ
オードD2との間に、カソード側に対するアノード側の
電位を規制するゲート電流制御手段としてのゲート電流
制御用ツェナーダイオードZD1が設けられている。
【0014】図1の回路においてバッテリ4が外れるな
どした場合には、従来例と同様にコンデンサC1・抵抗
R3の時定数に応じてトランジスタQ1がオン・オフを
繰り返す。従来例で示したように、バッテリ端子BT電
圧がツェナーダイオードZD2による耐電圧値を超えた
らトランジスタQ1がオンし、そのトランジスタQ1の
オンによりゲート電流を流さないようにしてサイリスタ
がオンしないようにすると共に、トランジスタQ1のオ
ン時間をCR時定数により設定することにより、ACG
1の正の発生電圧がバッテリ端子BTに毎回発生するこ
とがなく、このようにしてサイリスタのオンを禁止する
ことによるバッテリ過電圧防止手段が構成されている。
【0015】本実施の形態にあっては、ゲート電流制御
用ツェナーダイオードZD1のツェナー電圧Vzによる
負側の閾値(−Vz)が、図2の2段目に示されるよう
に、バッテリ外れ時のフラッシャリレー3の動作による
負電圧値(−Vf)よりも大きくなるように設定されて
いる。
【0016】従って、フラッシャリレー3の動作による
負電圧が生じた場合にサイリスタSCRのカソードに対
するアノードの電位が高くなり、それによりアノード・
カソード間に流れようとする電流がゲート電流制御用ツ
ェナーダイオードZD1により阻止されるため、ゲート
電流が流れず、図2の4段目に示されるようにサイリス
タSCRはオンできなくなる。
【0017】ところで、サイリスタSCRのカソードを
基準としたノードAの電圧は、図2の最下段に示される
ように変化する。ここで、上記ゲート電流制御用ツェナ
ーダイオードZD1のツェナー電圧VzとダイオードD
2の電圧降下Vdとゲート−カソード間電圧VGKとの和
からなる閾値VthをノードAの電圧が超えるとサイリス
タSCRがオンする(図2の4段目)。従って、ゲート
電流制御用ツェナーダイオードZD1がない場合には、
その閾値が低くなり、ノードAの電圧が正側に上昇する
度に(毎回)サイリスタSCRがオンしてしまい、バッ
テリ端子BT電圧が無制限に上がってしまう。
【0018】本発明では、上記したようにツェナー電圧
Vz分だけ閾値Vthが高く設定されているため、トラン
ジスタQ1がオンしている間のノードAの電圧上昇では
サイリスタSCRがオンすることがない。
【0019】また、上記図1の図示例ではゲート電流制
御手段としてゲート電流制御用ツェナーダイオードZD
1を設けた例を示したが、ゲート電流制御手段としては
ツェナーダイオードに限るものではない。例えば図3
(a)に示されるようにツェナーダイオードZD1の代
わりに抵抗R4を設けても良い。なお、この場合の抵抗
R4の抵抗値は比較的大きなものが適当であり、例えば
抵抗R2を2kΩにすると、抵抗R4を10kΩにする
と良い。
【0020】また、例えば図3(b)に示されるよう
に、ツェナーダイオードZD1の代わりに、複数のダイ
オードを直列に接続したダイオード群Dnを設けても良
い。この図3に示した各形態においても前記図1の図示
例と同様の効果を奏し得る。
【0021】
【発明の効果】このように本発明によれば、バッテリが
外れたり、バッテリが放電し切った状態で、L分を有す
る負荷がオン・オフして、その負荷によりバッテリ端子
に負電圧が発生してその影響によりサイリスタにゲート
電流が流れ得るようになった場合でも、その負電圧によ
りカソード・アノード間に生じる電圧差以上の閾値を有
するゲート電流制御用ツェナーダイオードを充電端子と
ゲートとの間に設けることにより、ゲート電流が流れる
ことを阻止することができ、通常のサイリスタのオンを
禁止するバッテリ過電圧防止手段による制御が可能であ
り、バッテリ端子の電圧が異常に高まることを防止でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく自動車用充電電圧制御回路を示
す要部回路図。
【図2】本発明に基づく制御波形を示す図。
【図3】(a)は本発明に基づく第2の実施の形態を示
す図1に対応する図であり、(b)は本発明に基づく第
3の実施の形態を示す図1に対応する図。
【図4】従来例の自動車用充電電圧制御回路を示す要部
回路図。
【図5】従来回路における制御波形を示す図。
【符号の説明】
1 ACG 2 充電電圧制御回路 3 フラッシャリレー 4 バッテリ 12 充電電圧制御回路 ZD1 ゲート電流制御用ツェナーダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−159933(JP,A) 実開 平5−78151(JP,U) 実開 平2−88432(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 7/14 - 7/24 H02P 9/00 - 9/48

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンに連動する発電機とバッテリと
    の間に設けられた自動車用充電電圧制御回路であって、 前記発電機に接続された充電端子と、前記バッテリ及び
    負荷に接続されたバッテリ端子と、前記充電端子と前記
    バッテリ端子との間に直列に設けられたサイリスタと、
    前記バッテリ端子に発生する電圧の過電圧を防止するべ
    く前記バッテリの電圧を検出し前記サイリスタのオンを
    禁止するバッテリ過電圧防止手段とを有し、 前記過電圧防止手段の動作時であってかつ前記バッテリ
    端子が負電圧になった場合に前記サイリスタのゲートに
    電流を流さないようにするべく前記充電端子と当該ゲー
    トとの間にゲート電流制御手段を設けたことを特徴とす
    る自動車用充電電圧制御回路。
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