JP3409659B2 - 磁石式交流発電機を電源としたバッテリ充電装置 - Google Patents
磁石式交流発電機を電源としたバッテリ充電装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関により駆
動される磁石式交流発電機を電源として、バッテリを充
電するための直流出力を得るバッテリ充電装置に関する
ものである。 【０００２】 【従来の技術】内燃機関により駆動される磁石式交流発
電機を電源としてバッテリを充電するバッテリ充電装置
として、図３に示したものが用いられている。このバッ
テリ充電装置では、３相の発電コイル１ｕ〜１ｗを有す
る磁石式交流発電機１の出力電圧が、制御整流回路２を
通してバッテリ３に印加されている。制御整流回路２
は、ダイオードＤ1 〜Ｄ6 をブリッジ接続してなる周知
のダイオードブリッジ全波整流回路２Ａを備えていて、
該整流回路２Ａに発電機の出力が入力されている。整流
回路２Ａの直流出力端子間にはバッテリ３がヒューズ４
を通して接続されるとともに、負荷５がスイッチ６を通
して接続される。 【０００３】制御整流回路２においては、ダイオードブ
リッジ全波整流回路２Ａのブリッジの下辺を構成するダ
イオードＤ4 ないしＤ6 にそれぞれサイリスタＳ1 ない
しＳ3 が逆並列接続され、これらのサイリスタのゲート
にそれぞれ抵抗Ｒ1 ないしＲ3 の一端が、またゲートカ
ソード間にそれぞれ抵抗Ｒ4 ないしＲ6 が接続されてい
る。整流回路２Ａの正極性側の直流出力端子にＰＮＰト
ランジスタＴＲ1 のエミッタが接続され、該トランジス
タＴＲ1 のコレクタは抵抗Ｒ1 ないしＲ3 の他端に接続
されている。トランジスタＴＲ1 のベースと整流回路２
Ａの負極性側直流出力端子との間にはツェナーダイオー
ドＺＤと抵抗Ｒ8 とが直列に接続されている。トランジ
スタＴＲ1 とツェナーダイオードＺＤと抵抗Ｒ8 とによ
りサイリスタ制御回路２Ｂが構成されている。 【０００４】図３に示した充電装置において、図示しな
い内燃機関が回転すると、発電コイル１ｕ〜１ｗに交流
電圧が誘起する。バッテリの端子電圧（バッテリ電圧）
がツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧により決まる
調整値以下のときにはツェナーダイオードＺＤがブレー
クダウンしない状態にあって、トランジスタＴＲ1 にベ
ース電流が流れないため、該トランジスタは遮断状態に
ある。このとき発電コイル１ｕ〜１ｗから整流回路２Ａ
を通してバッテリ３に充電電流が供給される。機関の回
転速度の上昇に伴って発電コイル１ｕ〜１ｗの出力電圧
が上昇していくと、やがて整流回路２Ａの出力電圧が調
整値に達するため、ツェナーダイオードＺＤがブレーク
ダウンしてトランジスタＴＲ1 にベース電流が流れる。
これによりトランジスタが導通して、サイリスタＳ1 〜
Ｓ3 にトリガ信号を与えるため、これらのサイリスタが
導通する。サイリスタＳ1 〜Ｓ3 が導通すると、これら
のサイリスタＳ1 〜Ｓ3 と整流回路のブリッジの下辺を
構成するダイオードＤ4 〜Ｄ6 とを通して発電コイル１
ｕ〜１ｗの３相の出力が短絡されるため、整流回路２Ａ
からバッテリ３に充電電流が供給されなくなり、バッテ
リ電圧が低下していく。バッテリ電圧の低下に伴って、
ツェナーダイオードＺＤの両端にかかる電圧が、ツェナ
ーダイオードＺＤのツェナー電圧よりも低くなると、ツ
ェナーダイオードＺＤが遮断状態になってトランジスタ
ＴＲ1 のベース電流を遮断するため、該トランジスタＴ
Ｒ1 が遮断状態になる。トランジスタＴＲ1 が遮断状態
になると、サイリスタＳ1 〜Ｓ3 へのトリガ信号の供給
が停止するため、これらのサイリスタはそれぞれのアノ
ードの電位がカソードの電位よりも低くなってアノード
電流が保持電流を下回った時点で遮断状態になる。サイ
リスタＳ1 〜Ｓ3 が遮断状態になると、整流回路２Ａか
らバッテリ３への充電電流の供給が再開される。これら
の動作の繰り返しにより、バッテリ電圧が調整値付近に
保たれる。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】図３に示したバッテリ
充電装置においては、図４（Ａ）または図４（Ｂ）に示
すように、バッテリ電圧ＶB が調整値Ｖｓに達すると、
サイリスタＳ1 〜Ｓ3 が導通状態を保持している間、整
流回路２Ａの出力が停止するため、負荷５を通して流れ
る負荷電流によりバッテリ電圧ＶB が低下していく。バ
ッテリ電圧の低下により、ツェナーダイオードＺＤの両
端にかかる電圧が、該ツェナーダイオードのツェナー電
圧よりも低くなって、ツェナーダイオードＺＤが遮断状
態になると、サイリスタＳ1 〜Ｓ3 のそれぞれのアノー
ドの電位がカソードの電位を下回ったときに、サイリス
タＳ1 〜Ｓ3 が遮断状態になる。サイリスタＳ1 〜Ｓ3
が遮断状態になると、整流回路２Ａの出力が回復するた
め、バッテリ電圧が調整値に向って再び上昇していく。
従って、バッテリ電圧ＶB の波形は、図４（Ａ）または
（Ｂ）に示すように調整値Ｖｓを最大値として変化する
三角波形となり、この三角波形の電圧の平均値は図示の
Ｖavとなる。 【０００６】図３のバッテリ充電装置においては、負荷
電流が定格値にあるときに、バッテリ電圧の平均値Ｖav
が適正値になるように、調整値Ｖs が定められており、
負荷電流が定格値にあるときのバッテリ電圧ＶB の波形
は図４（Ａ）に示したようになる。 【０００７】これに対し、負荷電流が小さいとき（軽負
荷時）には、図４（Ｂ）に示すようにバッテリＶB の端
子電圧の低下が少くなるため、バッテリＶB の最低値が
上昇して、バッテリ電圧ＶB の平均値Ｖavが定格負荷時
よりも高くなり、バッテリが過充電状態になるおそれが
あった。 【０００８】本発明の目的は、磁石式交流発電機を電源
としたバッテリ充電装置において、バッテリに接続され
る負荷が軽い時にバッテリの端子電圧の平均値が高くな
ってバッテリの過充電状態が生じるのを防止することに
ある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明は、内燃機関によ
り駆動される磁石式交流発電機と、該磁石式交流発電機
の出力が交流入力端子間に印加され、直流出力端子間に
バッテリが接続されるダイオードブリッジ全波整流回路
と、該整流回路のブリッジの下辺を構成する複数のダイ
オードにそれぞれ逆並列接続されたサイリスタと、該整
流回路の直流出力端子間の電圧に応じてサイリスタを制
御するサイリスタ制御回路とを備えて、整流回路の直流
出力端子間に接続されたバッテリを充電するバッテリ充
電装置に係わるものである。 【００１０】本発明においては、上記サイリスタ制御回
路に、整流回路の正極性側出力端子とサイリスタのゲー
トにつながる回路との間に設けられて導通した際に整流
回路の正極性の直流出力端子側からサイリスタにトリガ
信号を与えるトリガ信号供給用スイッチと、整流回路の
直流出力端子間の電圧が調整値を超えたときにトリガ信
号供給用スイッチに駆動信号を与えて該トリガ信号供給
用スイッチを導通させるスイッチ駆動回路と、トリガ信
号供給用スイッチが遮断状態にあるときに調整値を第１
の値とし、トリガ信号供給用スイッチが導通したときに
調整値を第１の値よりも小さい第２の値に切り換える調
整値切替え回路とを設けた。 【００１１】上記のように、調整値切替え回路を設け
て、トリガ信号供給用スイッチが遮断状態にあるときに
調整値を第１の値とし、トリガ信号供給用スイッチが導
通して調整動作が開始されたときに、調整値を第２の値
まで低下させるようにすると、バッテリ電圧の波形は、
バッテリに接続されている負荷の大小の如何に係わりな
く、第１の値の調整値と第２の値の調整値との間を変化
する三角波形となるため、バッテリ電圧の平均値は、定
格負荷時よりも、負荷電流によるバッテリ電圧の低下が
少い軽負荷時の方が低くなり、軽負荷時にバッテリ電圧
の平均値が上昇してバッテリの過充電が生じるのを防ぐ
ことができる。 【００１２】 【発明の実施の形態】図１は本発明に係わるバッテリ充
電装置の構成例を示したもので、同図において１は内燃
機関により駆動される磁石式交流発電機、２は磁石式交
流発電機１の出力を整流して設定値以下に制限された直
流電圧を出力する電圧調整機能を備えた制御整流回路、
３は制御整流回路２の出力端子間にヒューズ４を介して
接続されたバッテリ、５はバッテリ３の両端にスイッチ
６を介して接続された負荷である。この例では、磁石式
交流発電機１と制御整流回路２とにより本発明に係わる
バッテリ充電装置が構成されている。 【００１３】磁石式交流発電機１は、内燃機関のクラン
ク軸に取り付けられた図示しない磁石回転子と、機関の
ケースなどに設けられた固定子取付け部に固定された固
定子とからなる周知のものである。図示の例では、発電
機１の固定子側に３相の発電コイル１ｕ〜１ｗが設けら
れていて、これら３相の発電コイルが三角結線されてい
る。 【００１４】制御整流回路２は、ダイオードＤ1 ないし
Ｄ6 をブリッジ接続してなる３相全波整流回路２Ａと、
ブリッジの下辺を構成するダイオードＤ4 ないしＤ6 に
それぞれ逆並列接続されたサイリスタＳ1 ないしＳ3
と、整流回路２Ａの出力電圧を検出して該出力電圧が第
１の値に達したときにサイリスタＳ1 ないしＳ3 にトリ
ガ信号を与え、整流回路２Ａの出力電圧が第１の値より
も低い第２の値まで低下したときにサイリスタＳ1 ない
しＳ3 へのトリガ信号の供給を停止するサイリスタ制御
回路２Ｂとからなっている。 【００１５】更に詳細に説明すると、サイリスタ制御回
路２Ｂは、整流回路２Ａの正極性側の直流出力端子にエ
ミッタが接続されたＰＮＰトランジスタＴＲ1 と、トラ
ンジスタＴＲ1 のコレクタとサイリスタＳ1 ないしＳ3
のゲートとの間にそれぞれ接続されたトリガ信号供給用
抵抗Ｒ1 ないしＲ3 と、サイリスタＳ1 ないしＳ3 のゲ
ートカソード間にそれぞれ接続された抵抗Ｒ4 ないしＲ
6 と、整流回路２Ａの正極性側直流出力端子とトランジ
スタＴＲ1 のベースとの間に接続された抵抗Ｒ7 と、ト
ランジスタＴＲ1 のベースにカソードが接続されたツェ
ナーダイオードＺＤと、ツェナーダイオードＺＤのアノ
ードと整流回路の負極性側の直流出力端子との間に接続
された抵抗Ｒ8 と、抵抗Ｒ8 の高電位側の端子に一端が
接続された抵抗Ｒ9 と、抵抗Ｒ9 の他端にコレクタが接
続され、エミッタが整流回路２Ａの負極性側直流出力端
子に接続されたＮＰＮトランジスタＴＲ2 と、トランジ
スタＴＲ2 のベースとトランジスタＴＲ1 のコレクタと
の間に接続された抵抗Ｒ10とからなっている。 【００１６】このサイリスタ制御回路２Ｂにおいては、
トランジスタＴＲ1 により、整流回路２Ａの正極性側直
流出力端子とサイリスタＳ1 〜Ｓ3 のゲートにつながる
回路との間に設けられて、導通した際に整流回路の正極
性側直流出力端子側からサイリスタＳ1 〜Ｓ3 のゲート
にトリガ信号を与えるトリガ信号供給用スイッチ２B1が
構成されている。 【００１７】また整流回路２Ａの直流出力端子間に接続
された抵抗Ｒ7 とＲ8 との直列回路により、整流回路２
Ａの出力電圧を分圧する抵抗分圧回路が構成され、この
抵抗分圧回路とツェナーダイオードＺＤとにより、整流
回路の出力電圧がバッテリ電圧の調整値を超えたときに
トリガ信号供給用スイッチ（トランジスタＴＲ1 ）２B1
に駆動信号（スイッチを導通させるための信号、図示の
例ではベース電流）を与えて該トリガ信号供給用スイッ
チを導通させるスイッチ駆動回路２B2が構成されてい
る。 【００１８】また抵抗Ｒ1 〜Ｒ3 と、トリガ信号供給用
スイッチ２B1と、トリガ信号供給用スイッチ駆動回路２
B2とにより、整流回路２Ａの出力電圧がバッテリ電圧の
調整値を超えたときに整流回路２Ａの正極性側の直流出
力端子側からサイリスタＳ1ないしＳ3 のゲートにトリ
ガ信号を与えるサイリスタトリガ回路が構成されてい
る。 【００１９】更に、抵抗分圧回路を構成する抵抗Ｒ7 及
びＲ8 のうち、整流回路２Ａの負極性側の直流出力端子
側に設けられた抵抗Ｒ8 の高電位側の端子に抵抗Ｒ9 を
通してコレクタが接続されたＮＰＮトランジスタＴＲ2
と、トランジスタＴＲ2 のベースとトランジスタＴＲ1
のコレクタとの間に接続された抵抗Ｒ10とにより、トリ
ガ信号供給用スイッチ２B1が遮断状態にあるときに前記
調整値を第１の値とし、トリガ信号供給用スイッチ２B1
が導通したときに前記調整値を第１の値よりも小さい第
２の値に切り換える調整値切替え回路２Ｃが構成されて
いる。 【００２０】なお図示の例では、抵抗Ｒ7 とＲ8 との間
にツエーダイオードＺＤを挿入しているが、抵抗Ｒ7 と
Ｒ8 とを直結して、該抵抗Ｒ7 とＲ8 との接続点とトラ
ンジスタＴＲ1 のベースとの間にツェナーダイオードＺ
Ｄを、そのアノードをトランジスタＴＲ1 側に向けた状
態で接続するようにしてもよい。 【００２１】図１に示したバッテリ充電装置において、
図示しない内燃機関が回転すると、発電コイル１ｕ〜１
ｗに交流電圧が誘起する。整流回路２Ａの出力端子間の
電圧（バッテリの端子電圧）がツェナーダイオードＺＤ
のツェナー電圧により決まる調整値以下のときにはツェ
ナーダイオードＺＤがブレークダウンしない状態にあっ
て、トランジスタＴＲ1 にベース電流が流れないため、
該トランジスタは遮断状態にある。このとき発電コイル
１ｕ〜１ｗから整流回路２Ａを通してバッテリ３に充電
電流が供給される。 【００２２】トランジスタＴＲ1 が遮断状態にあるとき
にはトランジスタＴＲ2 にベース電流が流れないため、
該トランジスタＴＲ2 が遮断状態にある。この状態で
は、抵抗Ｒ9 が抵抗Ｒ8 から切り離されているため、バ
ッテリ電圧の調整値は第１の値にある。 【００２３】機関の回転速度の上昇に伴って発電コイル
１ｕ〜１ｗの出力電圧が上昇していくと、やがて整流回
路２Ａの出力電圧が第１の値の調整値に達するため、ツ
ェナーダイオードＺＤがブレークダウンしてトランジス
タＴＲ1 にベース電流が流れる。これによりトランジス
タが導通して、サイリスタＳ1 〜Ｓ3 にトリガ信号を与
えるため、サイリスタＳ1 〜Ｓ3 が導通する。サイリス
タＳ1 〜Ｓ3 が導通すると、これらのサイリスタＳ1 〜
Ｓ3 と整流回路２Ａのブリッジの下辺を構成するダイオ
ードＤ4 〜Ｄ6 とを通して発電コイル１ｕ〜１ｗの３相
の出力が短絡されるため、整流回路２Ａからバッテリ３
に充電電流が供給されなくなり、バッテリの端子電圧が
低下していく。 【００２４】またトランジスタＴＲ1 が導通すると、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 が導通するため、抵抗Ｒ9 が抵抗Ｒ8 に対して並
列に接続される。これにより、バッテリ電圧の調整値が
上記第１の値よりも小さい第２の値に切り替えられる。 【００２５】バッテリ３の端子電圧が第２の調整値より
も低くなると、ツェナーダイオードＺＤの両端にかかる
電圧がそのツェナー電圧よりも低くなるため、ツェナー
ダイオードＺＤが遮断状態になってトランジスタＴＲ1
のベース電流を遮断する。これにより、トランジスタＴ
Ｒ1 が遮断状態になって、サイリスタＳ1 〜Ｓ3 へのト
リガ信号の供給が停止するため、サイリスタＳ1 〜Ｓ3
はそれぞれのアノードの電位がカソードの電位よりも低
くなってアノード電流が保持電流を下回った時点で遮断
状態になる。サイリスタＳ1 〜Ｓ3 が遮断状態になる
と、整流回路２Ａからバッテリ３への充電電流の供給が
再開される。これらの動作の繰り返しにより、バッテリ
３の端子電圧が調整値以下に保たれる。トランジスタＴ
Ｒ1 が遮断状態になることにより調整値切替え回路のト
ランジスタＴＲ2 も遮断状態になるため、バッテリ電圧
の調整値は第１の値に切り替わる。 【００２６】上記のように、バッテリ電圧の調整値を第
１の値と第２の値とに切り替える調整値切替え回路を設
けて、調整動作が行われていないとき（トランジスタＴ
Ｒ1が遮断状態にあってサイリスタＳ1 〜Ｓ2 が導通し
ていないとき）に調整値を第１の値とし、調整動作が開
始された時に該調整値を第２の値とするようにすると、
バッテリ電圧ＶB は、バッテリに接続された負荷の大小
の如何に係わりなく、第１の調整値と第２の調整値との
間を変化する三角波形となる。 【００２７】図４（Ｃ）は、本発明に係わる充電装置を
用いた場合のバッテリ電圧の波形を定格負荷時と軽負荷
時とについて示したもので、同図においてＶs1及びＶs2
はそれぞれバッテリ電圧の調整値の第１の値及び第２の
値、ＶB 及びＶB ´はそれぞれ定格負荷時及び軽負荷時
のバッテリ電圧である。定格負荷時のバッテリ電圧の平
均値はＶav、軽負荷時のバッテリ電圧の平均値はＶav´
となり、負荷の変化に伴うバッテリ電圧の平均値の変化
は僅かとなる。また軽負荷時には定格負荷時よりもバッ
テリ電圧の平均値が僅かに低くなり、軽負荷時に過充電
状態が生じるのが防止される。 【００２８】図１に示した例では、抵抗Ｒ9 を、スイッ
チ駆動回路２B2の抵抗分圧回路の下辺の抵抗Ｒ8 に対し
て並列に接続したり、該抵抗Ｒ9 を抵抗Ｒ8 から切り離
したりすることにより、バッテリ電圧の調整値を切り替
えているが、図２に示すように、スイッチ駆動回路２B2
の抵抗分圧回路の上辺の抵抗Ｒ7 に対して並列に抵抗Ｒ
9 を接続したり、該抵抗Ｒ9 を抵抗Ｒ7 から切り離した
りすることにより、調整値を切り替えるようにしてもよ
い。図２に示した例では、トランジスタＴＲ1のコレク
タと抵抗Ｒ1 〜Ｒ3 の共通接続点との間にリレーコイル
ＲＹが接続され、抵抗Ｒ9 は該リレーに設けられた常閉
接点Ｒybを介して抵抗Ｒ7 の両端に並列接続されてい
る。リレーコイルＲＹ及び接点Ｒybを有するリレーと、
抵抗Ｒ9 とにより、調整値切替え回路２Ｃが構成されて
いる。 【００２９】図２に示した例では、トランジスタＴＲ1
が遮断状態にあるとき（調整動作が行われていないと
き）にリレーコイルＲＹが消勢状態にあるため、抵抗Ｒ
9 が抵抗Ｒ8 に接続されている。このときバッテリの調
整電圧は第１の値にある。バッテリ電圧が第１の値の調
整値に達してトランジスタＴＲ1 が導通すると、リレー
コイルＲＹが励磁されるため、接点Ｒybが開いて抵抗Ｒ
9 を抵抗Ｒ7 から切り離す。これにより調整値が第１の
値よりも小さい第２の値に切り替わる。その他の点は図
１に示した例と同様である。 【００３０】 【発明の効果】以上のように、本発明によれば、調整値
切替え回路を設けて、トリガ信号供給用スイッチが遮断
状態にあるときに調整値を第１の値とし、トリガ信号供
給用スイッチが導通して調整動作が開始されたときに、
調整値を第２の値まで低下させるようにしたので、バッ
テリに接続されている負荷の大小の如何に係わりなく、
バッテリ電圧の波形を、第１の値の調整値と第２の値の
調整値との間を変化する三角波形とすることができ、軽
負荷時にバッテリ電圧の平均値が高くなるのを防いで、
バッテリの過充電が生じるのを防止することができる利
点がある。
動される磁石式交流発電機を電源として、バッテリを充
電するための直流出力を得るバッテリ充電装置に関する
ものである。 【０００２】 【従来の技術】内燃機関により駆動される磁石式交流発
電機を電源としてバッテリを充電するバッテリ充電装置
として、図３に示したものが用いられている。このバッ
テリ充電装置では、３相の発電コイル１ｕ〜１ｗを有す
る磁石式交流発電機１の出力電圧が、制御整流回路２を
通してバッテリ３に印加されている。制御整流回路２
は、ダイオードＤ1 〜Ｄ6 をブリッジ接続してなる周知
のダイオードブリッジ全波整流回路２Ａを備えていて、
該整流回路２Ａに発電機の出力が入力されている。整流
回路２Ａの直流出力端子間にはバッテリ３がヒューズ４
を通して接続されるとともに、負荷５がスイッチ６を通
して接続される。 【０００３】制御整流回路２においては、ダイオードブ
リッジ全波整流回路２Ａのブリッジの下辺を構成するダ
イオードＤ4 ないしＤ6 にそれぞれサイリスタＳ1 ない
しＳ3 が逆並列接続され、これらのサイリスタのゲート
にそれぞれ抵抗Ｒ1 ないしＲ3 の一端が、またゲートカ
ソード間にそれぞれ抵抗Ｒ4 ないしＲ6 が接続されてい
る。整流回路２Ａの正極性側の直流出力端子にＰＮＰト
ランジスタＴＲ1 のエミッタが接続され、該トランジス
タＴＲ1 のコレクタは抵抗Ｒ1 ないしＲ3 の他端に接続
されている。トランジスタＴＲ1 のベースと整流回路２
Ａの負極性側直流出力端子との間にはツェナーダイオー
ドＺＤと抵抗Ｒ8 とが直列に接続されている。トランジ
スタＴＲ1 とツェナーダイオードＺＤと抵抗Ｒ8 とによ
りサイリスタ制御回路２Ｂが構成されている。 【０００４】図３に示した充電装置において、図示しな
い内燃機関が回転すると、発電コイル１ｕ〜１ｗに交流
電圧が誘起する。バッテリの端子電圧（バッテリ電圧）
がツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧により決まる
調整値以下のときにはツェナーダイオードＺＤがブレー
クダウンしない状態にあって、トランジスタＴＲ1 にベ
ース電流が流れないため、該トランジスタは遮断状態に
ある。このとき発電コイル１ｕ〜１ｗから整流回路２Ａ
を通してバッテリ３に充電電流が供給される。機関の回
転速度の上昇に伴って発電コイル１ｕ〜１ｗの出力電圧
が上昇していくと、やがて整流回路２Ａの出力電圧が調
整値に達するため、ツェナーダイオードＺＤがブレーク
ダウンしてトランジスタＴＲ1 にベース電流が流れる。
これによりトランジスタが導通して、サイリスタＳ1 〜
Ｓ3 にトリガ信号を与えるため、これらのサイリスタが
導通する。サイリスタＳ1 〜Ｓ3 が導通すると、これら
のサイリスタＳ1 〜Ｓ3 と整流回路のブリッジの下辺を
構成するダイオードＤ4 〜Ｄ6 とを通して発電コイル１
ｕ〜１ｗの３相の出力が短絡されるため、整流回路２Ａ
からバッテリ３に充電電流が供給されなくなり、バッテ
リ電圧が低下していく。バッテリ電圧の低下に伴って、
ツェナーダイオードＺＤの両端にかかる電圧が、ツェナ
ーダイオードＺＤのツェナー電圧よりも低くなると、ツ
ェナーダイオードＺＤが遮断状態になってトランジスタ
ＴＲ1 のベース電流を遮断するため、該トランジスタＴ
Ｒ1 が遮断状態になる。トランジスタＴＲ1 が遮断状態
になると、サイリスタＳ1 〜Ｓ3 へのトリガ信号の供給
が停止するため、これらのサイリスタはそれぞれのアノ
ードの電位がカソードの電位よりも低くなってアノード
電流が保持電流を下回った時点で遮断状態になる。サイ
リスタＳ1 〜Ｓ3 が遮断状態になると、整流回路２Ａか
らバッテリ３への充電電流の供給が再開される。これら
の動作の繰り返しにより、バッテリ電圧が調整値付近に
保たれる。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】図３に示したバッテリ
充電装置においては、図４（Ａ）または図４（Ｂ）に示
すように、バッテリ電圧ＶB が調整値Ｖｓに達すると、
サイリスタＳ1 〜Ｓ3 が導通状態を保持している間、整
流回路２Ａの出力が停止するため、負荷５を通して流れ
る負荷電流によりバッテリ電圧ＶB が低下していく。バ
ッテリ電圧の低下により、ツェナーダイオードＺＤの両
端にかかる電圧が、該ツェナーダイオードのツェナー電
圧よりも低くなって、ツェナーダイオードＺＤが遮断状
態になると、サイリスタＳ1 〜Ｓ3 のそれぞれのアノー
ドの電位がカソードの電位を下回ったときに、サイリス
タＳ1 〜Ｓ3 が遮断状態になる。サイリスタＳ1 〜Ｓ3
が遮断状態になると、整流回路２Ａの出力が回復するた
め、バッテリ電圧が調整値に向って再び上昇していく。
従って、バッテリ電圧ＶB の波形は、図４（Ａ）または
（Ｂ）に示すように調整値Ｖｓを最大値として変化する
三角波形となり、この三角波形の電圧の平均値は図示の
Ｖavとなる。 【０００６】図３のバッテリ充電装置においては、負荷
電流が定格値にあるときに、バッテリ電圧の平均値Ｖav
が適正値になるように、調整値Ｖs が定められており、
負荷電流が定格値にあるときのバッテリ電圧ＶB の波形
は図４（Ａ）に示したようになる。 【０００７】これに対し、負荷電流が小さいとき（軽負
荷時）には、図４（Ｂ）に示すようにバッテリＶB の端
子電圧の低下が少くなるため、バッテリＶB の最低値が
上昇して、バッテリ電圧ＶB の平均値Ｖavが定格負荷時
よりも高くなり、バッテリが過充電状態になるおそれが
あった。 【０００８】本発明の目的は、磁石式交流発電機を電源
としたバッテリ充電装置において、バッテリに接続され
る負荷が軽い時にバッテリの端子電圧の平均値が高くな
ってバッテリの過充電状態が生じるのを防止することに
ある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明は、内燃機関によ
り駆動される磁石式交流発電機と、該磁石式交流発電機
の出力が交流入力端子間に印加され、直流出力端子間に
バッテリが接続されるダイオードブリッジ全波整流回路
と、該整流回路のブリッジの下辺を構成する複数のダイ
オードにそれぞれ逆並列接続されたサイリスタと、該整
流回路の直流出力端子間の電圧に応じてサイリスタを制
御するサイリスタ制御回路とを備えて、整流回路の直流
出力端子間に接続されたバッテリを充電するバッテリ充
電装置に係わるものである。 【００１０】本発明においては、上記サイリスタ制御回
路に、整流回路の正極性側出力端子とサイリスタのゲー
トにつながる回路との間に設けられて導通した際に整流
回路の正極性の直流出力端子側からサイリスタにトリガ
信号を与えるトリガ信号供給用スイッチと、整流回路の
直流出力端子間の電圧が調整値を超えたときにトリガ信
号供給用スイッチに駆動信号を与えて該トリガ信号供給
用スイッチを導通させるスイッチ駆動回路と、トリガ信
号供給用スイッチが遮断状態にあるときに調整値を第１
の値とし、トリガ信号供給用スイッチが導通したときに
調整値を第１の値よりも小さい第２の値に切り換える調
整値切替え回路とを設けた。 【００１１】上記のように、調整値切替え回路を設け
て、トリガ信号供給用スイッチが遮断状態にあるときに
調整値を第１の値とし、トリガ信号供給用スイッチが導
通して調整動作が開始されたときに、調整値を第２の値
まで低下させるようにすると、バッテリ電圧の波形は、
バッテリに接続されている負荷の大小の如何に係わりな
く、第１の値の調整値と第２の値の調整値との間を変化
する三角波形となるため、バッテリ電圧の平均値は、定
格負荷時よりも、負荷電流によるバッテリ電圧の低下が
少い軽負荷時の方が低くなり、軽負荷時にバッテリ電圧
の平均値が上昇してバッテリの過充電が生じるのを防ぐ
ことができる。 【００１２】 【発明の実施の形態】図１は本発明に係わるバッテリ充
電装置の構成例を示したもので、同図において１は内燃
機関により駆動される磁石式交流発電機、２は磁石式交
流発電機１の出力を整流して設定値以下に制限された直
流電圧を出力する電圧調整機能を備えた制御整流回路、
３は制御整流回路２の出力端子間にヒューズ４を介して
接続されたバッテリ、５はバッテリ３の両端にスイッチ
６を介して接続された負荷である。この例では、磁石式
交流発電機１と制御整流回路２とにより本発明に係わる
バッテリ充電装置が構成されている。 【００１３】磁石式交流発電機１は、内燃機関のクラン
ク軸に取り付けられた図示しない磁石回転子と、機関の
ケースなどに設けられた固定子取付け部に固定された固
定子とからなる周知のものである。図示の例では、発電
機１の固定子側に３相の発電コイル１ｕ〜１ｗが設けら
れていて、これら３相の発電コイルが三角結線されてい
る。 【００１４】制御整流回路２は、ダイオードＤ1 ないし
Ｄ6 をブリッジ接続してなる３相全波整流回路２Ａと、
ブリッジの下辺を構成するダイオードＤ4 ないしＤ6 に
それぞれ逆並列接続されたサイリスタＳ1 ないしＳ3
と、整流回路２Ａの出力電圧を検出して該出力電圧が第
１の値に達したときにサイリスタＳ1 ないしＳ3 にトリ
ガ信号を与え、整流回路２Ａの出力電圧が第１の値より
も低い第２の値まで低下したときにサイリスタＳ1 ない
しＳ3 へのトリガ信号の供給を停止するサイリスタ制御
回路２Ｂとからなっている。 【００１５】更に詳細に説明すると、サイリスタ制御回
路２Ｂは、整流回路２Ａの正極性側の直流出力端子にエ
ミッタが接続されたＰＮＰトランジスタＴＲ1 と、トラ
ンジスタＴＲ1 のコレクタとサイリスタＳ1 ないしＳ3
のゲートとの間にそれぞれ接続されたトリガ信号供給用
抵抗Ｒ1 ないしＲ3 と、サイリスタＳ1 ないしＳ3 のゲ
ートカソード間にそれぞれ接続された抵抗Ｒ4 ないしＲ
6 と、整流回路２Ａの正極性側直流出力端子とトランジ
スタＴＲ1 のベースとの間に接続された抵抗Ｒ7 と、ト
ランジスタＴＲ1 のベースにカソードが接続されたツェ
ナーダイオードＺＤと、ツェナーダイオードＺＤのアノ
ードと整流回路の負極性側の直流出力端子との間に接続
された抵抗Ｒ8 と、抵抗Ｒ8 の高電位側の端子に一端が
接続された抵抗Ｒ9 と、抵抗Ｒ9 の他端にコレクタが接
続され、エミッタが整流回路２Ａの負極性側直流出力端
子に接続されたＮＰＮトランジスタＴＲ2 と、トランジ
スタＴＲ2 のベースとトランジスタＴＲ1 のコレクタと
の間に接続された抵抗Ｒ10とからなっている。 【００１６】このサイリスタ制御回路２Ｂにおいては、
トランジスタＴＲ1 により、整流回路２Ａの正極性側直
流出力端子とサイリスタＳ1 〜Ｓ3 のゲートにつながる
回路との間に設けられて、導通した際に整流回路の正極
性側直流出力端子側からサイリスタＳ1 〜Ｓ3 のゲート
にトリガ信号を与えるトリガ信号供給用スイッチ２B1が
構成されている。 【００１７】また整流回路２Ａの直流出力端子間に接続
された抵抗Ｒ7 とＲ8 との直列回路により、整流回路２
Ａの出力電圧を分圧する抵抗分圧回路が構成され、この
抵抗分圧回路とツェナーダイオードＺＤとにより、整流
回路の出力電圧がバッテリ電圧の調整値を超えたときに
トリガ信号供給用スイッチ（トランジスタＴＲ1 ）２B1
に駆動信号（スイッチを導通させるための信号、図示の
例ではベース電流）を与えて該トリガ信号供給用スイッ
チを導通させるスイッチ駆動回路２B2が構成されてい
る。 【００１８】また抵抗Ｒ1 〜Ｒ3 と、トリガ信号供給用
スイッチ２B1と、トリガ信号供給用スイッチ駆動回路２
B2とにより、整流回路２Ａの出力電圧がバッテリ電圧の
調整値を超えたときに整流回路２Ａの正極性側の直流出
力端子側からサイリスタＳ1ないしＳ3 のゲートにトリ
ガ信号を与えるサイリスタトリガ回路が構成されてい
る。 【００１９】更に、抵抗分圧回路を構成する抵抗Ｒ7 及
びＲ8 のうち、整流回路２Ａの負極性側の直流出力端子
側に設けられた抵抗Ｒ8 の高電位側の端子に抵抗Ｒ9 を
通してコレクタが接続されたＮＰＮトランジスタＴＲ2
と、トランジスタＴＲ2 のベースとトランジスタＴＲ1
のコレクタとの間に接続された抵抗Ｒ10とにより、トリ
ガ信号供給用スイッチ２B1が遮断状態にあるときに前記
調整値を第１の値とし、トリガ信号供給用スイッチ２B1
が導通したときに前記調整値を第１の値よりも小さい第
２の値に切り換える調整値切替え回路２Ｃが構成されて
いる。 【００２０】なお図示の例では、抵抗Ｒ7 とＲ8 との間
にツエーダイオードＺＤを挿入しているが、抵抗Ｒ7 と
Ｒ8 とを直結して、該抵抗Ｒ7 とＲ8 との接続点とトラ
ンジスタＴＲ1 のベースとの間にツェナーダイオードＺ
Ｄを、そのアノードをトランジスタＴＲ1 側に向けた状
態で接続するようにしてもよい。 【００２１】図１に示したバッテリ充電装置において、
図示しない内燃機関が回転すると、発電コイル１ｕ〜１
ｗに交流電圧が誘起する。整流回路２Ａの出力端子間の
電圧（バッテリの端子電圧）がツェナーダイオードＺＤ
のツェナー電圧により決まる調整値以下のときにはツェ
ナーダイオードＺＤがブレークダウンしない状態にあっ
て、トランジスタＴＲ1 にベース電流が流れないため、
該トランジスタは遮断状態にある。このとき発電コイル
１ｕ〜１ｗから整流回路２Ａを通してバッテリ３に充電
電流が供給される。 【００２２】トランジスタＴＲ1 が遮断状態にあるとき
にはトランジスタＴＲ2 にベース電流が流れないため、
該トランジスタＴＲ2 が遮断状態にある。この状態で
は、抵抗Ｒ9 が抵抗Ｒ8 から切り離されているため、バ
ッテリ電圧の調整値は第１の値にある。 【００２３】機関の回転速度の上昇に伴って発電コイル
１ｕ〜１ｗの出力電圧が上昇していくと、やがて整流回
路２Ａの出力電圧が第１の値の調整値に達するため、ツ
ェナーダイオードＺＤがブレークダウンしてトランジス
タＴＲ1 にベース電流が流れる。これによりトランジス
タが導通して、サイリスタＳ1 〜Ｓ3 にトリガ信号を与
えるため、サイリスタＳ1 〜Ｓ3 が導通する。サイリス
タＳ1 〜Ｓ3 が導通すると、これらのサイリスタＳ1 〜
Ｓ3 と整流回路２Ａのブリッジの下辺を構成するダイオ
ードＤ4 〜Ｄ6 とを通して発電コイル１ｕ〜１ｗの３相
の出力が短絡されるため、整流回路２Ａからバッテリ３
に充電電流が供給されなくなり、バッテリの端子電圧が
低下していく。 【００２４】またトランジスタＴＲ1 が導通すると、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 が導通するため、抵抗Ｒ9 が抵抗Ｒ8 に対して並
列に接続される。これにより、バッテリ電圧の調整値が
上記第１の値よりも小さい第２の値に切り替えられる。 【００２５】バッテリ３の端子電圧が第２の調整値より
も低くなると、ツェナーダイオードＺＤの両端にかかる
電圧がそのツェナー電圧よりも低くなるため、ツェナー
ダイオードＺＤが遮断状態になってトランジスタＴＲ1
のベース電流を遮断する。これにより、トランジスタＴ
Ｒ1 が遮断状態になって、サイリスタＳ1 〜Ｓ3 へのト
リガ信号の供給が停止するため、サイリスタＳ1 〜Ｓ3
はそれぞれのアノードの電位がカソードの電位よりも低
くなってアノード電流が保持電流を下回った時点で遮断
状態になる。サイリスタＳ1 〜Ｓ3 が遮断状態になる
と、整流回路２Ａからバッテリ３への充電電流の供給が
再開される。これらの動作の繰り返しにより、バッテリ
３の端子電圧が調整値以下に保たれる。トランジスタＴ
Ｒ1 が遮断状態になることにより調整値切替え回路のト
ランジスタＴＲ2 も遮断状態になるため、バッテリ電圧
の調整値は第１の値に切り替わる。 【００２６】上記のように、バッテリ電圧の調整値を第
１の値と第２の値とに切り替える調整値切替え回路を設
けて、調整動作が行われていないとき（トランジスタＴ
Ｒ1が遮断状態にあってサイリスタＳ1 〜Ｓ2 が導通し
ていないとき）に調整値を第１の値とし、調整動作が開
始された時に該調整値を第２の値とするようにすると、
バッテリ電圧ＶB は、バッテリに接続された負荷の大小
の如何に係わりなく、第１の調整値と第２の調整値との
間を変化する三角波形となる。 【００２７】図４（Ｃ）は、本発明に係わる充電装置を
用いた場合のバッテリ電圧の波形を定格負荷時と軽負荷
時とについて示したもので、同図においてＶs1及びＶs2
はそれぞれバッテリ電圧の調整値の第１の値及び第２の
値、ＶB 及びＶB ´はそれぞれ定格負荷時及び軽負荷時
のバッテリ電圧である。定格負荷時のバッテリ電圧の平
均値はＶav、軽負荷時のバッテリ電圧の平均値はＶav´
となり、負荷の変化に伴うバッテリ電圧の平均値の変化
は僅かとなる。また軽負荷時には定格負荷時よりもバッ
テリ電圧の平均値が僅かに低くなり、軽負荷時に過充電
状態が生じるのが防止される。 【００２８】図１に示した例では、抵抗Ｒ9 を、スイッ
チ駆動回路２B2の抵抗分圧回路の下辺の抵抗Ｒ8 に対し
て並列に接続したり、該抵抗Ｒ9 を抵抗Ｒ8 から切り離
したりすることにより、バッテリ電圧の調整値を切り替
えているが、図２に示すように、スイッチ駆動回路２B2
の抵抗分圧回路の上辺の抵抗Ｒ7 に対して並列に抵抗Ｒ
9 を接続したり、該抵抗Ｒ9 を抵抗Ｒ7 から切り離した
りすることにより、調整値を切り替えるようにしてもよ
い。図２に示した例では、トランジスタＴＲ1のコレク
タと抵抗Ｒ1 〜Ｒ3 の共通接続点との間にリレーコイル
ＲＹが接続され、抵抗Ｒ9 は該リレーに設けられた常閉
接点Ｒybを介して抵抗Ｒ7 の両端に並列接続されてい
る。リレーコイルＲＹ及び接点Ｒybを有するリレーと、
抵抗Ｒ9 とにより、調整値切替え回路２Ｃが構成されて
いる。 【００２９】図２に示した例では、トランジスタＴＲ1
が遮断状態にあるとき（調整動作が行われていないと
き）にリレーコイルＲＹが消勢状態にあるため、抵抗Ｒ
9 が抵抗Ｒ8 に接続されている。このときバッテリの調
整電圧は第１の値にある。バッテリ電圧が第１の値の調
整値に達してトランジスタＴＲ1 が導通すると、リレー
コイルＲＹが励磁されるため、接点Ｒybが開いて抵抗Ｒ
9 を抵抗Ｒ7 から切り離す。これにより調整値が第１の
値よりも小さい第２の値に切り替わる。その他の点は図
１に示した例と同様である。 【００３０】 【発明の効果】以上のように、本発明によれば、調整値
切替え回路を設けて、トリガ信号供給用スイッチが遮断
状態にあるときに調整値を第１の値とし、トリガ信号供
給用スイッチが導通して調整動作が開始されたときに、
調整値を第２の値まで低下させるようにしたので、バッ
テリに接続されている負荷の大小の如何に係わりなく、
バッテリ電圧の波形を、第１の値の調整値と第２の値の
調整値との間を変化する三角波形とすることができ、軽
負荷時にバッテリ電圧の平均値が高くなるのを防いで、
バッテリの過充電が生じるのを防止することができる利
点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるバッテリ充電装置の構成例を示
した回路図である。 【図２】本発明に係わるバッテリ充電装置の他の構成例
を示した回路図である。 【図３】従来のバッテリ充電装置の構成例を示した回路
図である。 【図４】（Ａ）ないし（Ｃ）は、従来のバッテリ充電装
置による場合と、本発明に係わるバッテリ充電装置によ
る場合とについて、バッテリ電圧の変化を示した波形図
である。 【符号の説明】 １ 磁石式交流発電機 ２ 制御整流回路 ２Ａ ダイオードブリッジ全波整流回路 ２Ｂ サイリスタ制御回路 ２B1 トリガ信号供給用スイッチ ２B1 スイッチ駆動回路 ２Ｃ 調整値切替え回路
した回路図である。 【図２】本発明に係わるバッテリ充電装置の他の構成例
を示した回路図である。 【図３】従来のバッテリ充電装置の構成例を示した回路
図である。 【図４】（Ａ）ないし（Ｃ）は、従来のバッテリ充電装
置による場合と、本発明に係わるバッテリ充電装置によ
る場合とについて、バッテリ電圧の変化を示した波形図
である。 【符号の説明】 １ 磁石式交流発電機 ２ 制御整流回路 ２Ａ ダイオードブリッジ全波整流回路 ２Ｂ サイリスタ制御回路 ２B1 トリガ信号供給用スイッチ ２B1 スイッチ駆動回路 ２Ｃ 調整値切替え回路
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02J 7/14
H02P 9/04
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 内燃機関により駆動される磁石式交流発
電機と、前記磁石式交流発電機の出力が交流入力端子間
に印加され、直流出力端子間にバッテリが接続されるダ
イオードブリッジ全波整流回路と、前記整流回路のブリ
ッジの下辺を構成する複数のダイオードにそれぞれ逆並
列接続されたサイリスタと、前記整流回路の直流出力端
子間の電圧に応じて前記サイリスタを制御するサイリス
タ制御回路とを備えて、前記整流回路の直流出力端子間
に接続されたバッテリを充電するバッテリ充電装置にお
いて、 前記サイリスタ制御回路は、 前記整流回路の正極性側出力端子と前記サイリスタのゲ
ートにつながる回路との間に設けられて、導通した際に
前記整流回路の正極性の直流出力端子側から前記サイリ
スタにトリガ信号を与えるトリガ信号供給用スイッチ
と、 前記整流回路の直流出力端子間の電圧が調整値を超えた
ときに前記トリガ信号供給用スイッチに駆動信号を与え
て該トリガ信号供給用スイッチを導通させるスイッチ駆
動回路と、 前記トリガ信号供給用スイッチが遮断状態にあるときに
前記調整値を第１の値とし、前記トリガ信号供給用スイ
ッチが導通したときに前記調整値を前記第１の値よりも
小さい第２の値に切り換える調整値切替え回路と、 を具備していることを特徴とする磁石式交流発電機を電
源としたバッテリ充電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23827397A JP3409659B2 (ja) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | 磁石式交流発電機を電源としたバッテリ充電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23827397A JP3409659B2 (ja) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | 磁石式交流発電機を電源としたバッテリ充電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1189111A JPH1189111A (ja) | 1999-03-30 |
| JP3409659B2 true JP3409659B2 (ja) | 2003-05-26 |
Family
ID=17027741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23827397A Expired - Fee Related JP3409659B2 (ja) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | 磁石式交流発電機を電源としたバッテリ充電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3409659B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8525490B2 (en) | 2010-05-18 | 2013-09-03 | Mitsubishi Electric Corporation | Power supply device |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP5032357B2 (ja) * | 2008-02-06 | 2012-09-26 | 新電元工業株式会社 | バッテリ充電回路 |
-
1997
- 1997-09-03 JP JP23827397A patent/JP3409659B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8525490B2 (en) | 2010-05-18 | 2013-09-03 | Mitsubishi Electric Corporation | Power supply device |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1189111A (ja) | 1999-03-30 |
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