JP4449575B2

JP4449575B2 - Battery charger

Info

Publication number: JP4449575B2
Application number: JP2004159638A
Authority: JP
Inventors: 孝沼尻
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2004-05-28
Filing date: 2004-05-28
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2024-05-28
Also published as: JP2005341756A

Description

本発明は、高圧側の電圧源の出力電圧によって低圧側のバッテリを充電するバッテリ充電装置に係わり、例えば車両に好適に使用されるバッテリ充電装置に関する。 The present invention relates to a battery charging device that charges a low-voltage side battery with an output voltage of a high-voltage side voltage source, and relates to, for example, a battery charging device suitably used in a vehicle.

一般に、車両には、ワイパー、ヘッドライト、ルームライト、オーディオ機器、空調機および各種計器類等の車両搭載機器を駆動するための電源として、例えば１２ボルト程度の低圧の直流電圧を出力するバッテリ（以下、機器駆動用バッテリという。）が搭載されている。通常、このような機器駆動用バッテリに対する充電は、エンジンの回転を利用して駆動される交流発電機からの交流出力電圧を整流して高圧の直流電圧（例えば１００ボルト程度）を得ると共に、この直流電圧をＤＣ−ＤＣコンバータを用いてより低圧の直流電圧に変換してから機器駆動用バッテリに供給することで行われる。このＤＣ−ＤＣコンバータは、直流の入力電圧をスイッチング素子よりなるインバータ回路によって交流電圧に一旦変換したのち、この交流電圧を整流回路等によって再び直流電圧に変換することで電圧変換を行うものである。 In general, a battery (for example, a battery that outputs a low-voltage DC voltage of about 12 volts, for example, as a power source for driving vehicle-mounted devices such as wipers, headlights, room lights, audio equipment, air conditioners, and various instruments) Hereinafter, it is referred to as a device driving battery). Usually, charging of such a battery for driving an apparatus obtains a high-voltage DC voltage (for example, about 100 volts) by rectifying an AC output voltage from an AC generator driven by using rotation of the engine. This is done by converting the DC voltage to a lower voltage DC voltage using a DC-DC converter and then supplying it to the device driving battery. This DC-DC converter performs voltage conversion by converting a DC input voltage into an AC voltage once by an inverter circuit made of a switching element, and then converting the AC voltage to a DC voltage again by a rectifier circuit or the like. .

このような機器駆動用バッテリへの充電を行う技術については、例えば下記の特許文献１に記載がある。
特開平７−１０７６０１号公報 For example, the following Patent Document 1 describes a technique for charging the device driving battery.
JP-A-7-107601

ところで、上記した車両搭載用途におけるＤＣ−ＤＣコンバータでは、通常、スイッチング素子を制御するスイッチング制御部が、バッテリから供給される電圧によって駆動されるようになっている。そして、エンジンが停止し交流発電機からの出力がないときには、スイッチング制御部は機器駆動用バッテリからの供給電圧によって待機状態（通電状態）になっている。このため、交流発電機が出力を開始すると、直ちにスイッチング制御部によるスイッチング素子の駆動が開始し、ＤＣ−ＤＣコンバータとして機能し得るようになっている。 By the way, in the above-described DC-DC converter for use in a vehicle, a switching control unit that controls a switching element is usually driven by a voltage supplied from a battery. When the engine is stopped and there is no output from the AC generator, the switching control unit is in a standby state (energized state) by the supply voltage from the device driving battery. For this reason, as soon as the AC generator starts outputting, the switching control unit starts to drive the switching element, and can function as a DC-DC converter.

ところが、機器駆動用バッテリにスイッチング制御部を駆動するのに十分な電力が蓄電されていない場合や、何らかの原因（例えば断線等）によって機器駆動用バッテリからの電力がスイッチング制御部に供給されない場合には、たとえ交流発電機が出力を開始し、ＤＣ−ＤＣコンバータに直流電圧が入力されたとしても、スイッチング制御部が動作できないので、スイッチング素子が駆動されず、ＤＣ−ＤＣコンバータとして機能しないことになる。したがって、機器駆動用バッテリの劣化やバッテリ配線の断線等の不測の事態が発生した場合には、機器駆動用の直流電圧が得られず、車両搭載機器の使用ができなくなるという問題があった。 However, when the device drive battery does not store enough power to drive the switching control unit, or when the power from the device drive battery is not supplied to the switching control unit due to some cause (for example, disconnection or the like). Even if the AC generator starts output and a DC voltage is input to the DC-DC converter, the switching control unit cannot operate, so that the switching element is not driven and does not function as a DC-DC converter. Become. Therefore, when an unexpected situation such as deterioration of the battery for driving the device or disconnection of the battery wiring occurs, there is a problem that the DC voltage for driving the device cannot be obtained and the on-vehicle device cannot be used.

なお、上記の特許文献１には、機器駆動用バッテリ（補機バッテリ）への過充電を防止する電気自動車用充電装置が開示されているが、この装置は、メインバッテリからの電力によってモータを駆動して走行する電気自動車に関するものであって、エンジンの回転を利用して駆動される交流発電機を搭載したものではない。また、スイッチング素子を制御する制御回路は、メインバッテリから電力供給を受ける補助電源を駆動源とするものであり、補機バッテリからの電力によって駆動されるものではない。したがって、この技術を、上記した課題の解決のために適用することはできない。 The above-mentioned Patent Document 1 discloses a charging device for an electric vehicle that prevents overcharging of a device driving battery (auxiliary battery), but this device uses a power from a main battery to drive a motor. The present invention relates to an electric vehicle that runs while driving, and is not equipped with an AC generator that is driven by the rotation of an engine. The control circuit for controlling the switching element uses an auxiliary power source that receives power supply from the main battery as a drive source, and is not driven by the power from the auxiliary battery. Therefore, this technique cannot be applied to solve the above-described problems.

本発明はかかる問題に鑑みてなされたもので、その目的は、機器駆動用バッテリが劣化したり、バッテリ配線が断線する等、不測の事態が生じた場合であっても、機器駆動用の電力を確保することができるバッテリ充電装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a problem, and the object of the present invention is to provide power for driving the device even when an unexpected situation such as deterioration of the battery for driving the device or disconnection of the battery wiring occurs. It is in providing the battery charger which can ensure.

本発明の第１の観点に係るバッテリ充電装置は、高圧側の直流電圧源と、直流電圧源から供給される第１の直流電圧をスイッチングして交流電圧を生成するスイッチング素子と、生成された交流電圧を第２の直流電圧に変換して低圧側のバッテリに供給し充電する変換回路と、スイッチング素子を制御するスイッチング制御回路とを有する第１のＤＣ−ＤＣコンバータと、第１のＤＣ−ＤＣコンバータと並列に直流電圧源に接続された第２のＤＣ−ＤＣコンバータとを備えると共に、バッテリの出力電圧をスイッチング制御回路に直接供給する第１の電圧供給経路と、バッテリの出力電圧をスイッチング素子の寄生ダイオードを介して第２のＤＣ−ＤＣコンバータに供給し、この第２のＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を第１のＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング制御回路に供給する第２の電圧供給経路とを備えている。 A battery charging apparatus according to a first aspect of the present invention includes a high-voltage DC voltage source, a switching element that generates an AC voltage by switching a first DC voltage supplied from the DC voltage source, and A first DC-DC converter having a conversion circuit that converts an AC voltage into a second DC voltage, supplies the low-voltage battery for charging, and a switching control circuit that controls the switching element; A second DC-DC converter connected to a DC voltage source in parallel with the DC converter, a first voltage supply path for directly supplying the output voltage of the battery to the switching control circuit, and switching of the output voltage of the battery The second DC-DC converter is supplied to the second DC-DC converter via a parasitic diode of the element, and the output voltage of the second DC-DC converter is supplied to the first DC-DC converter. Converter of comprises second and a voltage supply path for supplying to the switching control circuit.

ここで、「高圧側の直流電圧源」は、発電機からの交流電圧を整流する整流回路であってもよいし、あるいは高圧のバッテリであってもよいし、さらには、それらの両者を含んで構成されてもよい。「高圧側」とは、バッテリへの充電電圧（第２の直流電圧）に比べて高い電圧という意味であり、「低圧側」とは、直流電圧源の出力電圧（第１の直流電圧）に比べて低い電圧という意味である。「直接供給」とは、途中に第２のＤＣ−ＤＣコンバータを介在させずに、という意味である。 Here, the “high-voltage side DC voltage source” may be a rectifier circuit that rectifies the AC voltage from the generator, or may be a high-voltage battery, and further includes both of them. It may be constituted by. “High voltage side” means a voltage higher than the charging voltage (second DC voltage) to the battery, and “Low voltage side” means an output voltage (first DC voltage) of the DC voltage source. This means a lower voltage. “Direct supply” means that the second DC-DC converter is not interposed in the middle.

本発明の第１の観点に係るバッテリ充電装置では、直流電圧源からの第１の直流電圧は第１のＤＣ−ＤＣコンバータによって第２の直流電圧に変換されて低圧側のバッテリに供給され、その充電に供される。バッテリの出力電圧は、第１の電圧供給経路により、スイッチング制御回路に直接供給される。バッテリの出力電圧はまた、第２の電圧供給経路により、スイッチング素子の寄生ダイオードを介して第２のＤＣ−ＤＣコンバータに供給され、この第２のＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧が第１のＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング制御回路に供給される。したがって、バッテリの出力電圧が、第１のＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング制御回路の駆動に十分な電圧でなかったとしても、このバッテリの出力電圧が、スイッチング素子の寄生ダイオードを介して第２のＤＣ−ＤＣコンバータを起動し、その出力電圧が第１のＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング制御回路に供給されるので、第１のＤＣ−ＤＣコンバータが動作可能状態（待機状態または通電状態）となる。 In the battery charger according to the first aspect of the present invention, the first DC voltage from the DC voltage source is converted to the second DC voltage by the first DC-DC converter and supplied to the low-voltage side battery, It is used for charging. The output voltage of the battery is directly supplied to the switching control circuit through the first voltage supply path. The output voltage of the battery is also supplied to the second DC-DC converter via the parasitic diode of the switching element by the second voltage supply path, and the output voltage of the second DC-DC converter is supplied to the first DC-DC converter. -Supplied to the switching control circuit of the DC converter. Therefore, even if the output voltage of the battery is not sufficient for driving the switching control circuit of the first DC-DC converter, the output voltage of the battery is not supplied to the second DC via the parasitic diode of the switching element. Since the DC converter is activated and its output voltage is supplied to the switching control circuit of the first DC-DC converter, the first DC-DC converter becomes operable (standby state or energized state).

本発明の第１の観点に係るバッテリ充電装置では、直流電圧源の出力電圧を第１のＤＣ−ＤＣコンバータを介してスイッチング制御回路に供給する第３の電圧供給経路をさらに備えるように構成可能である。また、直流電圧源が、発電機からの交流電圧を整流する整流回路であるように構成することが可能である。また、直流電圧源から第１の直流電圧が供給されているときに第２のＤＣ−ＤＣコンバータの動作を停止させる停止回路をさらに備えるようにするのが好ましい。 The battery charger according to the first aspect of the present invention can be configured to further include a third voltage supply path for supplying the output voltage of the DC voltage source to the switching control circuit via the first DC-DC converter. It is. Further, the DC voltage source can be configured to be a rectifier circuit that rectifies the AC voltage from the generator. Moreover, it is preferable to further include a stop circuit for stopping the operation of the second DC-DC converter when the first DC voltage is supplied from the DC voltage source.

本発明の第２の観点に係るバッテリ充電装置は、高圧側の直流電圧源と、直流電圧源の出力端に接続された第１のスイッチング素子と、第１のスイッチング素子の制御端子に接続された第１のスイッチング制御回路と、第１のスイッチング素子と低圧側のバッテリとの間に接続された第１の整流平滑回路と、直流電圧源の出力端に接続された電圧検出回路とを含む第１のＤＣ−ＤＣコンバータを備えると共に、直流電圧源の出力側に一端が接続された１次側巻線およびこの１次側巻線から絶縁されて巻設された２次側巻線を有するトランスと、１次側巻線の他端に接続された第２のスイッチング素子と、電圧検出回路の出力端と第２のスイッチング素子の制御端子との間に接続された第２のスイッチング制御回路と、２次側巻線に接続された第２の整流平滑回路とを含む第２のＤＣ−ＤＣコンバータを備え、第２の整流平滑回路の出力側を第１のスイッチング制御回路に接続するように構成したものである。 A battery charging apparatus according to a second aspect of the present invention is connected to a high-voltage side DC voltage source, a first switching element connected to an output terminal of the DC voltage source, and a control terminal of the first switching element. A first switching control circuit, a first rectifying / smoothing circuit connected between the first switching element and the low-voltage battery, and a voltage detection circuit connected to the output terminal of the DC voltage source. A first DC-DC converter, a primary winding whose one end is connected to the output side of the DC voltage source, and a secondary winding that is insulated from the primary winding and wound. A transformer, a second switching element connected to the other end of the primary winding, and a second switching control circuit connected between the output terminal of the voltage detection circuit and the control terminal of the second switching element And connected to the secondary winding A second DC-DC converter and a second rectifying smoothing circuit, which is constituted so as to connect the output side of the second rectifying and smoothing circuit to the first switching control circuit.

本発明の第２の観点に係るバッテリ充電装置では、低圧側のバッテリは第１のＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータの第１の整流平滑回路の出力電圧によって充電される。第１のＤＣ−ＤＣコ
ンバータのスイッチング制御回路には、直流電圧源に対して第１のＤＣ−ＤＣコンバータ
と並列に接続された第２のＤＣ−ＤＣコンバータの第２の整流平滑回路から電圧が供給さ
れる。すなわち、第１のＤＣ−ＤＣコンバータは、第２のＤＣ−ＤＣコンバータの出力電
圧を受けて動作可能な状態となる。なお、直流電圧源としては、発電機からの交流電圧を整流する整流回路であってもよい。 In the battery charger according to the second aspect of the present invention, the low-voltage side battery is the first DC-D.
It is charged by the output voltage of the first rectifying and smoothing circuit of the C converter. The switching control circuit of the first DC-DC converter receives a voltage from a second rectifying / smoothing circuit of the second DC-DC converter connected in parallel with the first DC-DC converter with respect to the DC voltage source. Supplied. In other words, the first DC-DC converter becomes operable in response to the output voltage of the second DC-DC converter. The DC voltage source may be a rectifier circuit that rectifies the AC voltage from the generator.

本発明の第３の観点に係るバッテリ充電装置は、高圧側の直流電圧源と、直流電圧源の出力端に接続された、寄生ダイオードを有する第１のスイッチング素子と、第１のスイッチング素子の制御端子に接続された第１のスイッチング制御回路と、第１のスイッチング素子と低圧側のバッテリとの間に接続された第１の整流平滑回路とを含む第１のＤＣ−ＤＣコンバータを備えると共に、直流電圧源の出力側に一端が接続された１次側巻線およびこの１次側巻線から絶縁されて巻設された２次側巻線を有するトランスと、１次側巻線の他端に接続された第２のスイッチング素子と、２次側巻線に接続された第２の整流平滑回路とを含む第２のＤＣ−ＤＣコンバータを備え、第２の整流平滑回路の出力側は、ダイオードを介して第１のスイッチング制御回路に接続され、低圧側のバッテリは、他のダイオードを介して第１のスイッチング制御回路に接続されるように構成したものである。A battery charging device according to a third aspect of the present invention includes a high-voltage DC voltage source, a first switching element having a parasitic diode connected to an output terminal of the DC voltage source, and a first switching element. A first DC-DC converter including a first switching control circuit connected to the control terminal, and a first rectifying and smoothing circuit connected between the first switching element and the low-voltage side battery; A transformer having a primary winding whose one end is connected to the output side of the DC voltage source, a secondary winding wound and insulated from the primary winding, and other primary windings A second DC-DC converter including a second switching element connected to the end and a second rectifying / smoothing circuit connected to the secondary winding, and an output side of the second rectifying / smoothing circuit is The first switch through the diode It is connected to the control circuit, the low voltage side of the battery, which is constituted so as to be connected to the first switching control circuit via another diode.

本発明の第１の観点に係るバッテリ充電装置によれば、第２の電圧供給経路により、バッテリの出力電圧をスイッチング素子の寄生ダイオードを介して第２のＤＣ−ＤＣコンバータに供給し、この第２のＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を第１のＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング制御回路に供給するようにしたので、バッテリの出力電圧が低下した場合であっても、このバッテリの出力電圧によって第２のＤＣ−ＤＣコンバータを起動し、その出力電圧によって第１のＤＣ−ＤＣコンバータを動作可能状態にすることができる。すなわち、バッテリ電圧の異常時においても、適切に第１のＤＣ−ＤＣコンバータを駆動可能であり、機器駆動用の電力を確保することができる。特に、直流電圧源から第１の直流電圧が供給されているときに第２のＤＣ−ＤＣコンバータの動作を停止させるようにした場合には、第２のＤＣ−ＤＣコンバータによる無駄な電力消費を防止することができる。 According to the battery charger of the first aspect of the present invention, the output voltage of the battery is supplied to the second DC-DC converter via the parasitic diode of the switching element through the second voltage supply path. Since the output voltage of the second DC-DC converter is supplied to the switching control circuit of the first DC-DC converter, even if the output voltage of the battery is lowered, The first DC-DC converter can be started and the first DC-DC converter can be made operable by the output voltage. That is, even when the battery voltage is abnormal, the first DC-DC converter can be appropriately driven, and the power for driving the device can be ensured. In particular, when the operation of the second DC-DC converter is stopped when the first DC voltage is supplied from the DC voltage source, useless power consumption by the second DC-DC converter is reduced. Can be prevented.

本発明の第２の観点に係るバッテリ充電装置によれば、直流電圧源に対して第１および第２のＤＣ−ＤＣコンバータを並列に接続し、第２のＤＣ−ＤＣコンバータの第２の整流平滑回路の出力電圧を第１のＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング制御回路に供給するようにしたので、第２のＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧によって第１のＤＣ−ＤＣコンバータを動作させることができる。第１のＤＣ−ＤＣコンバータだけでは正常に起動しない不測の事態が生じた場合であっても、第２のＤＣ−ＤＣコンバータの補助によって第１のＤＣ−ＤＣコンバータを起動可能となり、バッテリへの充電も可能となる。特に、第１のＤＣ−ＤＣコンバータに電圧検出回路を配置した場合には、この電圧検出回路によって直流電圧源の動作状態を検出することができるので、その状態に応じて、例えば第２のＤＣ−ＤＣコンバータの起動や停止を制御することも可能である。 According to the battery charging device of the second aspect of the present invention, the first and second DC-DC converters are connected in parallel to the DC voltage source, and the second rectification of the second DC-DC converter is performed. Since the output voltage of the smoothing circuit is supplied to the switching control circuit of the first DC-DC converter, the first DC-DC converter can be operated by the output voltage of the second DC-DC converter. Even if an unexpected situation that does not start normally with only the first DC-DC converter occurs, the first DC-DC converter can be started with the assistance of the second DC-DC converter, and Charging is also possible. In particular, when the voltage detection circuit is arranged in the first DC-DC converter, the operation state of the direct-current voltage source can be detected by this voltage detection circuit. -It is also possible to control the start and stop of the DC converter.

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、単に実施の形態という。）について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter simply referred to as an embodiment) will be described in detail with reference to the drawings.

［第１の実施の形態］
図１は本発明の一実施の形態に係るバッテリ充電装置の回路構成を表すものである。このバッテリ充電装置１は、例えば車両に搭載されて使用されるものであり、図示しないエンジンの回転に伴って駆動される３相交流発電機（ＡＣＧ）２から供給される交流電圧を利用して、イグニッションスイッチ５を介して接続された機器駆動用のバッテリ３を充電するように構成されている。バッテリ３は、車載の各種電子電気機器等の電装負荷４に対して直流電圧（例えば１２．５Ｖ）を供給するためのものである。以下の説明では、バッテリ充電装置が車両に搭載され、イグニッションスイッチ５が閉じている場合を想定する。 [First Embodiment]
FIG. 1 shows a circuit configuration of a battery charger according to an embodiment of the present invention. The battery charger 1 is used by being mounted on a vehicle, for example, and uses an AC voltage supplied from a three-phase AC generator (ACG) 2 that is driven as the engine rotates (not shown). The device driving battery 3 connected via the ignition switch 5 is charged. The battery 3 is for supplying a DC voltage (for example, 12.5 V) to an electrical load 4 such as various on-vehicle electronic devices. In the following description, it is assumed that the battery charging device is mounted on the vehicle and the ignition switch 5 is closed.

このバッテリ充電装置１は、ＡＣＧ２に接続された３相全波整流回路１１と、３相全波整流回路１１に接続された第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２と、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２と並列に３相全波整流回路１１に接続された第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１３と、バッテリ３と第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２との間に設けられたダイオード１５とを備えている。ダイオード１５は、アノードが電源線ＬＨに接続され、カソードがスイッチング制御回路１２３に接続されている。ここで、３相全波整流回路１１が本発明の「直流電圧源」の一具体例に対応する。 The battery charger 1 includes a three-phase full-wave rectifier circuit 11 connected to the ACG 2, a first DC-DC converter 12 connected to the three-phase full-wave rectifier circuit 11, and a first DC-DC converter 12. And a second DC-DC converter 13 connected to the three-phase full-wave rectifier circuit 11 and a diode 15 provided between the battery 3 and the first DC-DC converter 12. The diode 15 has an anode connected to the power supply line LH and a cathode connected to the switching control circuit 123. Here, the three-phase full-wave rectifier circuit 11 corresponds to a specific example of “DC voltage source” of the present invention.

３相全波整流回路１１は、電源線ＬＨと接地線ＬＧとの間に直列に接続された整流ダイオード１１Ａ，１１Ｂと、電源線ＬＨと接地線ＬＧとの間に直列に接続された整流ダイオード１１Ｃ，１１Ｄと、電源線ＬＨと接地線ＬＧとの間に直列に接続された整流ダイオード１１Ｅ，１１Ｆとを備えている。整流ダイオード１１Ａ，１１Ｃ，１１Ｅのカソードは電源線ＬＨに接続され、整流ダイオード１１Ｂ，１１Ｄ，１１Ｆのアノードは、接地線ＬＧに接続されている。整流ダイオード１１Ａのアノードと整流ダイオード１１Ｂのカソードとの接続点は、ＡＣＧ２の第１の出力線２１に接続され、整流ダイオード１１Ｃのアノードと整流ダイオード１１Ｄのカソードとの接続点は、ＡＣＧ２の第２の出力線２２に接続され、整流ダイオード１１Ｅのアノードと整流ダイオード１１Ｆのカソードとの接続点は、ＡＣＧ２の第３の出力線２３に接続されている。 The three-phase full-wave rectifier circuit 11 includes rectifier diodes 11A and 11B connected in series between the power supply line LH and the ground line LG, and a rectifier diode connected in series between the power supply line LH and the ground line LG. 11C, 11D, and rectifier diodes 11E, 11F connected in series between a power line LH and a ground line LG. The cathodes of the rectifier diodes 11A, 11C, and 11E are connected to the power supply line LH, and the anodes of the rectifier diodes 11B, 11D, and 11F are connected to the ground line LG. The connection point between the anode of the rectification diode 11A and the cathode of the rectification diode 11B is connected to the first output line 21 of the ACG2, and the connection point between the anode of the rectification diode 11C and the cathode of the rectification diode 11D is the second connection point of the ACG2. The connection point between the anode of the rectifier diode 11E and the cathode of the rectifier diode 11F is connected to the third output line 23 of ACG2.

このような構成の３相全波整流回路１１は、ＡＣＧ２から出力される交流電圧を全波整流して、第１の直流電圧を生成し、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２に入力するようになっている。なお、この第１の直流電圧は、定常的には例えば１００Ｖ程度であるが、運転状況により、例えば０Ｖから３００Ｖ程度まで変動する。 The three-phase full-wave rectifier circuit 11 having such a configuration performs full-wave rectification on the AC voltage output from the ACG 2 so as to generate a first DC voltage and input it to the first DC-DC converter 12. It has become. The first DC voltage is normally about 100 V, for example, but fluctuates from about 0 V to about 300 V, for example, depending on operating conditions.

第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２は、３相全波整流回路１１の出力側の電源線ＬＨと接地線ＬＧとの間に接続された平滑コンデンサ１２１と、平滑コンデンサ１２１よりもバッテリ３側の電源線ＬＨに挿入配置されたスイッチング素子１２２と、スイッチング素子１２２のゲート端子に接続されたスイッチング制御回路（ＣＴＬ）１２３とを備えている。平滑コンデンサ１２１は、３相全波整流回路１１から供給される第１の直流電圧を平滑化するためのものである。スイッチング素子１２２は、本発明における「スイッチング素子」または「第１のスイッチング素子」の一具体例に相当するものであり、３相全波整流回路１１から供給され平滑コンデンサ１２１により平滑化された第１の直流電圧をスイッチングして交流電圧を生成するようになっている。このスイッチング素子１２２は、例えばＦＥＴ（電界効果トランジスタ）からなり、その内部に寄生ダイオード１２２Ｄを含んでいる。また、スイッチング制御回路１２３は、本発明における「スイッチング制御回路」または「第１のスイッチング制御回路」の一具体例に対応する。 The first DC-DC converter 12 includes a smoothing capacitor 121 connected between the power supply line LH on the output side of the three-phase full-wave rectifier circuit 11 and the ground line LG, and a power supply on the battery 3 side of the smoothing capacitor 121. A switching element 122 inserted in the line LH and a switching control circuit (CTL) 123 connected to the gate terminal of the switching element 122 are provided. The smoothing capacitor 121 is for smoothing the first DC voltage supplied from the three-phase full-wave rectifier circuit 11. Switching element 122 corresponds to a specific example of “switching element” or “first switching element” in the present invention, and is supplied from three-phase full-wave rectifier circuit 11 and smoothed by smoothing capacitor 121. 1 is switched to generate an AC voltage. The switching element 122 is made of, for example, an FET (field effect transistor), and includes a parasitic diode 122D therein. The switching control circuit 123 corresponds to a specific example of “a switching control circuit” or “a first switching control circuit” in the present invention.

スイッチング制御回路１２３は、通常状態において、ダイオード１５を介してバッテリ３から直接供給される電力を駆動源として、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２のスイッチング動作を起動できるようになっている（第１の電圧供給経路）。但し、スイッチング制御回路１２３の駆動には、所定電圧（例えば８Ｖ）以上の電圧が必要である。スイッチング制御回路１２３はまた、後述するように、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１３から電力供給を受けたり（第２の電圧供給経路）、あるいは第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２自身から電力供給を受けることもある（第３の電圧供給経路）。これらの電圧供給経路については、後に詳述する。ここで、スイッチング制御回路１２３が、本発明における「スイッチング制御回路」または「第１のスイッチング制御回路」の一具体例に対応する。 In the normal state, the switching control circuit 123 can start the switching operation of the first DC-DC converter 12 using the power directly supplied from the battery 3 via the diode 15 as a drive source (first voltage). Voltage supply path). However, driving the switching control circuit 123 requires a voltage of a predetermined voltage (for example, 8 V) or more. As will be described later, the switching control circuit 123 receives power supply from the second DC-DC converter 13 (second voltage supply path) or receives power supply from the first DC-DC converter 12 itself. In some cases (third voltage supply path). These voltage supply paths will be described in detail later. Here, the switching control circuit 123 corresponds to a specific example of the “switching control circuit” or the “first switching control circuit” in the present invention.

第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２はまた、スイッチング素子１２２よりもバッテリ３側の電源線ＬＨと接地線ＬＧとの間に接続された整流ダイオード１２４と、スイッチング素子１２２よりもバッテリ３側の電源線ＬＨに挿入接続されたチョークコイル１２５と、チョークコイル１２５よりもバッテリ３側の電源線ＬＨと接地線ＬＧとの間に接続された平滑コンデンサ１２６とを備えている。整流ダイオード１２４、チョークコイル１２５および平滑コンデンサ１２６は、スイッチング素子１２２により生成された交流電圧を第２の直流電圧に変換して低圧側のバッテリ３に供給し充電するためのものであり、本発明における「変換回路」または「第１の整流平滑回路」の一具体例に対応する。 The first DC-DC converter 12 also includes a rectifier diode 124 connected between the power supply line LH on the battery 3 side with respect to the switching element 122 and the ground line LG, and a power supply line on the battery 3 side with respect to the switching element 122. A choke coil 125 inserted and connected to LH, and a smoothing capacitor 126 connected between the power line LH and the ground line LG on the battery 3 side of the choke coil 125 are provided. The rectifier diode 124, the choke coil 125, and the smoothing capacitor 126 are for converting the AC voltage generated by the switching element 122 into a second DC voltage, and supplying and charging the battery 3 on the low voltage side. Corresponds to a specific example of “conversion circuit” or “first rectifying / smoothing circuit” in FIG.

このような構成の第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２は、スイッチング制御回路１２３の制御の下、３相全波整流回路１１から入力される第１の直流電圧をスイッチングして交流電圧を生成すると共に、生成された交流電圧を第２の直流電圧に変換して低圧側のバッテリ３に供給し充電するようになっている。なお、第２の直流電圧は、例えば１４．５Ｖ程度であり、これによりバッテリ３は、上記したように１２．５Ｖ程度の直流電圧を出力可能な状態にまで充電されるようになっている。 The first DC-DC converter 12 having such a configuration switches the first DC voltage input from the three-phase full-wave rectifier circuit 11 to generate an AC voltage under the control of the switching control circuit 123. The generated AC voltage is converted into a second DC voltage and supplied to the low-voltage side battery 3 for charging. Note that the second DC voltage is, for example, about 14.5 V, and as a result, the battery 3 is charged to a state where a DC voltage of about 12.5 V can be output as described above.

第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、トランス１３１と、アノードが電源線ＬＨに接続されカソードがトランス１３１に接続されたダイオード１３２とを備えている。トランス１３１は、ダイオード１３２を介して３相全波整流回路１１の出力側の電源線ＬＨに接続された１次側巻線１３１Ａと、この１次側巻線１３１Ａと共芯となるように巻設されると共に一端が接地線ＬＧに接続され他端が後述するスイッチング制御回路１３４に接続された１次側巻線１３１Ｂと、１次側巻線１３１Ａから絶縁されて巻設され、一端が接地線ＬＧに接続された２次側巻線１３１Ｃとを有する。 The second DC-DC converter 13 includes a transformer 131 and a diode 132 having an anode connected to the power supply line LH and a cathode connected to the transformer 131. The transformer 131 is wound so as to be concentric with the primary side winding 131A connected to the power line LH on the output side of the three-phase full-wave rectifier circuit 11 via the diode 132. A primary side winding 131B having one end connected to the ground line LG and the other end connected to a switching control circuit 134, which will be described later, and the primary side winding 131A. And a secondary winding 131C connected to the line LG.

１次側巻線１３２Ａの他端と接地線ＬＧとの間には、スイッチング素子１３３が挿入配置されている。このスイッチング素子１３３は、本発明における「第２のスイッチング素子」の一具体例に対応するものであり、例えばバイポーラトランジスタにより構成可能である。スイッチング素子１３３の制御端子（例えばベース）には、スイッチング制御回路１３４が接続されている。このスイッチング制御回路１３４は、本発明における「第２のスイッチング制御回路」の一具体例に相当するものであり、１次側巻線１３２Ｂから供給される電圧によって動作するようになっている。なお、スイッチング制御回路１３４は、１次側巻線１３１Ａへの入力電圧が所定電圧（例えば４Ｖ）以上の場合に動作可能になっている。１次側巻線１３１Ａとダイオード１３２との接続点と接地線ＬＧとの間には、平滑コンデンサ１３５が接続されている。 A switching element 133 is inserted between the other end of the primary winding 132A and the ground line LG. The switching element 133 corresponds to a specific example of the “second switching element” in the present invention, and can be configured by, for example, a bipolar transistor. A switching control circuit 134 is connected to a control terminal (eg, base) of the switching element 133. The switching control circuit 134 corresponds to a specific example of the “second switching control circuit” in the present invention, and is operated by a voltage supplied from the primary winding 132B. The switching control circuit 134 is operable when the input voltage to the primary winding 131A is equal to or higher than a predetermined voltage (for example, 4V). A smoothing capacitor 135 is connected between the connection point between the primary winding 131A and the diode 132 and the ground line LG.

第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１３はまた、トランス１３１の２次側巻線１３１Ｃの他端にアノードが接続された整流ダイオード１３６と、２次側巻線１３２Ｃの一端と整流ダイオード１３６のカソードとの間に接続された平滑コンデンサ１３７と、アノードが整流ダイオード１３６のカソードに接続されカソードが第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２のスイッチング制御回路１２３に接続されたダイオード１３８とを備えている。ここで、整流ダイオード１３６および平滑コンデンサ１３７は、本発明における「第２の整流平滑回路」の一具体例に対応するものであり、この「第２の整流平滑回路」の出力側がスイッチング制御回路１２３に接続されていることになる。 The second DC-DC converter 13 also includes a rectifier diode 136 having an anode connected to the other end of the secondary winding 131C of the transformer 131, one end of the secondary winding 132C, and the cathode of the rectifier diode 136. A smoothing capacitor 137 connected in between, and a diode 138 having an anode connected to the cathode of the rectifier diode 136 and a cathode connected to the switching control circuit 123 of the first DC-DC converter 12 are provided. Here, the rectifier diode 136 and the smoothing capacitor 137 correspond to a specific example of the “second rectifying and smoothing circuit” in the present invention, and the output side of the “second rectifying and smoothing circuit” is the switching control circuit 123. Will be connected to.

このような構成の第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、４Ｖ以上の入力電圧を変換して１２Ｖの電圧を出力するようになっている。 The second DC-DC converter 13 having such a configuration converts an input voltage of 4 V or more and outputs a voltage of 12 V.

次に、以上のような構成のバッテリ充電装置の動作を説明する。なお、ここでは、上記したように、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２のスイッチング制御回路１２３は、８Ｖ以上の電圧によって動作可能であり、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチング制御回路１３４は、４Ｖ以上の電圧によって動作可能であるとする。また、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２は１４．５Ｖの電圧を出力し、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、１２Ｖの電圧を出力し、バッテリ３は、正常状態において１２．５Ｖの電圧を出力するものとする。 Next, the operation of the battery charger having the above configuration will be described. Here, as described above, the switching control circuit 123 of the first DC-DC converter 12 can be operated by a voltage of 8 V or more, and the switching control circuit 134 of the second DC-DC converter 13 is It is assumed that operation is possible with a voltage of 4 V or more. Further, the first DC-DC converter 12 outputs a voltage of 14.5V, the second DC-DC converter 13 outputs a voltage of 12V, and the battery 3 outputs a voltage of 12.5V in a normal state. Shall be output.

まず、正常運転時の動作を説明する。車両のエンジンが回転中は、ＡＣＧ２が駆動され、交流電圧を出力する。この交流電圧は、バッテリ充電装置１に入力される。バッテリ充電装置１では、３相全波整流回路１１が交流電圧を全波整流して、第１の直流電圧を生成し、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２に供給する。第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２では、平滑コンデンサ１２１によって平滑化された第１の直流電圧がスイッチング素子１２２によってスイッチングされ、ほぼ矩形波状の交流電圧に変換される。スイッチング素子１２２は、スイッチング制御回路１２３によって制御される。 First, the operation during normal operation will be described. While the vehicle engine is rotating, the ACG 2 is driven to output an alternating voltage. This AC voltage is input to the battery charger 1. In the battery charger 1, the three-phase full-wave rectifier circuit 11 performs full-wave rectification on the AC voltage, generates a first DC voltage, and supplies the first DC voltage to the first DC-DC converter 12. In the first DC-DC converter 12, the first DC voltage smoothed by the smoothing capacitor 121 is switched by the switching element 122, and is converted into a substantially rectangular wave-shaped AC voltage. The switching element 122 is controlled by the switching control circuit 123.

スイッチング素子１２２により生成された交流電圧は、整流ダイオード１２４によって整流されたのち、チョークコイル１２５および平滑コンデンサ１２６からなるＬＣ回路によって平滑化され、１４．５Ｖ程度の第２の直流電圧となる。この第２の直流電圧は、電装負荷４に供給されると共に、バッテリ３に供給され、これを充電する。第２の直流電圧はまた、スイッチング制御回路１２３にも供給される。 The AC voltage generated by the switching element 122 is rectified by the rectifier diode 124 and then smoothed by the LC circuit including the choke coil 125 and the smoothing capacitor 126 to become a second DC voltage of about 14.5V. The second DC voltage is supplied to the electric load 4 and is also supplied to the battery 3 to charge it. The second DC voltage is also supplied to the switching control circuit 123.

この状態では、バッテリ３は、ダイオード１５を介して例えば１２．５Ｖの直流電圧を出力する。また、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、第１の直流電圧を電圧変換して例えば１２Ｖの電圧を出力する。ところが、スイッチング制御回路１２３には、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２によって、より高い第２の直流電圧（１４．５Ｖ）が供給されているので、バッテリ３の出力電圧や第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力電圧はスイッチング制御回路１２３の動作には寄与しない。結局、この状態では、スイッチング制御回路１２３は、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２によって作られた第２の直流電圧（１４．５Ｖ）によって駆動されることになる。すなわち、符号ＲＣで示したように、直流電圧源である３相全波整流回路１１の出力電圧を、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２およびダイオード１５を介してスイッチング制御回路１２３に供給する「第３の電圧供給経路」が有効に機能する。 In this state, the battery 3 outputs a DC voltage of 12.5 V, for example, via the diode 15. The second DC-DC converter 13 converts the first DC voltage into a voltage of, for example, 12V. However, since the higher second DC voltage (14.5 V) is supplied to the switching control circuit 123 by the first DC-DC converter 12, the output voltage of the battery 3 and the second DC-DC The output voltage of the converter 13 does not contribute to the operation of the switching control circuit 123. Eventually, in this state, the switching control circuit 123 is driven by the second DC voltage (14.5 V) generated by the first DC-DC converter 12. That is, as indicated by reference numeral RC, the output voltage of the three-phase full-wave rectifier circuit 11 that is a DC voltage source is supplied to the switching control circuit 123 via the first DC-DC converter 12 and the diode 15. The “three voltage supply paths” function effectively.

次に、ＡＣＧ２が停止状態から起動する場合の動作を説明する。バッテリ３が正常な出力電圧１２．５Ｖを出力している場合には、符号ＲＡで示したように、このバッテリ出力電圧がダイオード１５を介して第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２のスイッチング制御回路１２３に直接供給される「第１の電圧供給経路」が有効に機能する。 Next, an operation when the ACG 2 is started from a stopped state will be described. When the battery 3 outputs a normal output voltage of 12.5 V, the battery output voltage is supplied via the diode 15 to the switching control circuit 123 of the first DC-DC converter 12 as indicated by the symbol RA. The “first voltage supply path” directly supplied to the circuit functions effectively.

バッテリ３から電圧供給を受けたスイッチング制御回路１２３は、いつでもスイッチング素子１２２を駆動できる状態（動作可能状態、待機状態または通電状態）となる。この状態で、図示しないセルモータを起動させると、ＡＣＧ２が起動し、３相全波整流回路１１から第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２に直流電圧が供給される。なお、セルモータは、バッテリ３の出力電圧によって起動可能であるとする。スイッチング制御回路１２３は、既に動作可能状態にあるので、直ちにスイッチング素子１２２のスイッチング動作を開始させる。この後、ＡＣＧ２の交流出力が安定してくると、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２から第２の直流電圧１４．５Ｖが安定的に出力され、電装負荷４およびバッテリ３に供給されると共に、スイッチング制御回路１２３にも供給される。これ以降、この第２の直流電圧１４．５Ｖによってスイッチング制御回路１２３や電装負荷４が駆動され、バッテリ３の電力は消費されない。 The switching control circuit 123 that receives the voltage supply from the battery 3 is in a state (operational state, standby state, or energized state) where the switching element 122 can be driven at any time. In this state, when a cell motor (not shown) is activated, ACG 2 is activated, and a DC voltage is supplied from the three-phase full-wave rectifier circuit 11 to the first DC-DC converter 12. It is assumed that the cell motor can be started by the output voltage of the battery 3. Since the switching control circuit 123 is already in an operable state, the switching operation of the switching element 122 is immediately started. Thereafter, when the AC output of the ACG 2 becomes stable, the second DC voltage 14.5 V is stably output from the first DC-DC converter 12 and supplied to the electrical load 4 and the battery 3. Also supplied to the switching control circuit 123. Thereafter, the switching control circuit 123 and the electrical load 4 are driven by the second DC voltage 14.5V, and the power of the battery 3 is not consumed.

一方、ＡＣＧ２の停止状態において、バッテリ３の出力電圧が、充電不足やバッテリ劣化等によって、１２．５Ｖを大きく下回り、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２のスイッチング制御回路１２３への入力電圧が８Ｖを下回っていた場合には、スイッチング制御回路１２３は動作可能状態になり得ない。すなわち、「第１の電圧供給経路」は機能し得ない。ところが、バッテリ３の出力電圧は、符号ＲＢ１で示したように、スイッチング素子１２２の寄生ダイオード１２２Ｄおよびダイオード１３２を介して第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１３に供給される。このため、バッテリ出力電圧が（４＋α）Ｖ以上であれば、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチング制御回路１３４が動作可能状態となり、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１３がいつでも起動できる状態となる。但し、αは、スイッチング素子１２２の寄生ダイオード１２２Ｄおよびダイオード１３２による電圧降下分である。 On the other hand, when the ACG 2 is stopped, the output voltage of the battery 3 is significantly lower than 12.5V due to insufficient charging, battery deterioration, etc., and the input voltage to the switching control circuit 123 of the first DC-DC converter 12 is 8V. If it is lower, the switching control circuit 123 cannot be in an operable state. That is, the “first voltage supply path” cannot function. However, the output voltage of the battery 3 is supplied to the second DC-DC converter 13 via the parasitic diode 122D and the diode 132 of the switching element 122, as indicated by reference numeral RB1. For this reason, if the battery output voltage is equal to or higher than (4 + α) V, the switching control circuit 134 of the second DC-DC converter 13 becomes operable, and the second DC-DC converter 13 can be activated at any time. . Here, α is a voltage drop due to the parasitic diode 122D and the diode 132 of the switching element 122.

この状態で、僅かに残ったバッテリ３の出力電圧によってセルモータを回すか、あるいは手回しによってクランク軸を回すか、または車両を押すことによって、ＡＣＧ２を始動させると、３相全波整流回路１１から第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１３に直流電圧が供給される。スイッチング制御回路１３４は、既に動作可能状態にあるので、直ちにスイッチング素子１３３のスイッチング動作を開始させる。この後、ＡＣＧ２の交流出力が安定してくると、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１３から直流電圧１２Ｖが安定的に出力され、符号ＲＢ２で示したように、スイッチング制御回路１２３に供給される。これにより、スイッチング制御回路１２３は動作可能状態になり、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２が起動される。すなわち、３相全波整流回路１１からの直流電圧を基に、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２から第２の直流電圧１４．５Ｖが出力され、電装負荷４、バッテリ３およびスイッチング制御回路１２３に供給される。したがって、これ以降、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２からの第２の直流電圧１４．５Ｖによってバッテリ３が充電されると共に、電装負荷４が駆動される。また、スイッチング制御回路１２３もまた、この第２の直流電圧１４．５Ｖによって動作するようになる。 In this state, when the ACG 2 is started by turning the cell motor by the slightly remaining output voltage of the battery 3, turning the crankshaft by hand, or pushing the vehicle, the third phase full-wave rectifier circuit 11 A DC voltage is supplied to the second DC-DC converter 13. Since the switching control circuit 134 is already in an operable state, the switching operation of the switching element 133 is immediately started. Thereafter, when the AC output of ACG2 becomes stable, the DC voltage 12V is stably output from the second DC-DC converter 13, and is supplied to the switching control circuit 123 as indicated by reference numeral RB2. As a result, the switching control circuit 123 becomes operable and the first DC-DC converter 12 is activated. That is, based on the DC voltage from the three-phase full-wave rectifier circuit 11, the second DC voltage 14.5 V is output from the first DC-DC converter 12, and the electric load 4, the battery 3, and the switching control circuit 123 are output. Supplied. Therefore, thereafter, the battery 3 is charged by the second DC voltage 14.5 V from the first DC-DC converter 12 and the electrical load 4 is driven. The switching control circuit 123 is also operated by the second DC voltage 14.5V.

このように、バッテリ３の出力電圧が規定値以下になった場合には、符号ＲＢ１，ＲＢ２で示したように、バッテリ３の出力電圧をスイッチング素子１２２の寄生ダイオード１２２Ｄを介して第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１３に供給し、この第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力電圧をスイッチング制御回路１２３に供給する「第２の電圧供給経路」が有効に機能し、これにより、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２が起動されることとなる。 As described above, when the output voltage of the battery 3 becomes equal to or lower than the specified value, the output voltage of the battery 3 is supplied to the second DC via the parasitic diode 122D of the switching element 122, as indicated by reference numerals RB1 and RB2. -The "second voltage supply path" that supplies the DC converter 13 and supplies the output voltage of the second DC-DC converter 13 to the switching control circuit 123 functions effectively, whereby the first DC- The DC converter 12 is activated.

また、ＡＣＧ２の停止状態において、バッテリ３の配線が例えば断線し、バッテリ３から第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２のスイッチング制御回路１２３に電圧が供給されなくなってしまった場合においても、スイッチング制御回路１２３は動作可能状態になり得ない。この場合には、バッテリ３から第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１３への電圧供給もなされないので、上記の「第２の電圧供給経路」（ＲＢ１，ＲＢ２）は機能しない。 Further, even when the wiring of the battery 3 is disconnected, for example, when the ACG 2 is stopped, the voltage is not supplied from the battery 3 to the switching control circuit 123 of the first DC-DC converter 12. Cannot become operational. In this case, voltage supply from the battery 3 to the second DC-DC converter 13 is not performed, and thus the “second voltage supply path” (RB1, RB2) does not function.

ところが、このような状況であっても、例えば手回しによってクランク軸を回すか、または車両を押すことによってＡＣＧ２を始動させることができれば、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２を起動させることが可能である。この場合、ＡＣＧ２が始動すると、３相全波整流回路１１から第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１３に第１の直流電圧が供給される。これにより、スイッチング制御回路１３４が動作可能状態になり、スイッチング素子１３３のスイッチング動作を開始させる。この後、ＡＣＧ２の交流出力が安定してくると、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１３から直流電圧１２Ｖが安定的に出力され、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２のスイッチング制御回路１２３に供給される。これにより、スイッチング制御回路１２３が動作可能状態になり、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２が起動される。すなわち、３相全波整流回路１１からの直流電圧を基に、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２から第２の直流電圧１４．５Ｖが出力され、電装負荷４およびスイッチング制御回路１２３に供給される。したがって、これ以降、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２からの第２の直流電圧１４．５Ｖによって、電装負荷４およびスイッチング制御回路１２３が動作するようになる。 However, even in such a situation, the first DC-DC converter 12 can be activated if the ACG 2 can be started, for example, by turning the crankshaft by hand or pushing the vehicle. . In this case, when the ACG 2 is started, the first DC voltage is supplied from the three-phase full-wave rectifier circuit 11 to the second DC-DC converter 13. As a result, the switching control circuit 134 becomes operable, and the switching operation of the switching element 133 is started. Thereafter, when the AC output of the ACG 2 becomes stable, the DC voltage 12V is stably output from the second DC-DC converter 13 and supplied to the switching control circuit 123 of the first DC-DC converter 12. . As a result, the switching control circuit 123 becomes operable, and the first DC-DC converter 12 is activated. That is, based on the DC voltage from the three-phase full-wave rectifier circuit 11, the second DC voltage 14.5 V is output from the first DC-DC converter 12 and supplied to the electrical load 4 and the switching control circuit 123. . Therefore, thereafter, the electrical load 4 and the switching control circuit 123 are operated by the second DC voltage 14.5 V from the first DC-DC converter 12.

このように、本実施の形態のバッテリ充電装置によれば、第２のＤＣ−ＤＣコンバータを、第１のＤＣ−ＤＣコンバータと並列に３相全波整流回路１１に接続するようにしたので、バッテリ３の劣化等によって充電が不十分であったり、バッテリ配線の断線等の不測の事態が生じたとしても、何らかの方法（押し駆けやクランク軸の手回し等）によってＡＣＧ２の始動さえできれば、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力電圧によって第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２を起動させることが可能である。したがって、遅れが許されない状況においてバッテリトラブルが発生したとしても、電装系を容易に復活させることができるので、早期のエンジン始動が可能になる。 Thus, according to the battery charging device of the present embodiment, the second DC-DC converter is connected to the three-phase full-wave rectifier circuit 11 in parallel with the first DC-DC converter. Even if the charging of the battery 3 is insufficient due to deterioration of the battery 3 or an unexpected situation such as disconnection of the battery wiring occurs, if the ACG 2 can be started by some method (such as driving or crankshaft turning), the second The first DC-DC converter 12 can be activated by the output voltage of the DC-DC converter 13. Therefore, even if a battery trouble occurs in a situation where a delay is not allowed, the electrical system can be easily restored, so that the engine can be started early.

特に、停止状態において、バッテリ３の出力電圧が規定値以下ではあるが所定電圧以上に確保されている場合には、バッテリ３の出力電圧をスイッチング素子１２２の寄生ダイオード１２２Ｄを介して第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１３に供給し、この第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力電圧をスイッチング制御回路１２３に供給する「第２の電圧供給経路」が有効に機能する。このため、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチング制御回路１３４を予め動作可能状態にしておくことができることから、押し駆けやクランク軸の手回し等によるＡＣＧ２の始動によって、直ちに（遅延なく）、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２を起動することができる。したがって、上記の例では、素早いエンジン始動が可能になる。なお、停止状態において、バッテリ充電装置１を動作させずに休止状態とするには、バッテリ３からの電力供給を絶つべく、イグニッションスイッチ５をオフ（開状態）とすればよい。 In particular, when the output voltage of the battery 3 is equal to or lower than a specified value in the stopped state but is secured to a predetermined voltage or higher, the output voltage of the battery 3 is supplied to the second DC via the parasitic diode 122D of the switching element 122. The “second voltage supply path” that supplies the DC converter 13 and supplies the output voltage of the second DC-DC converter 13 to the switching control circuit 123 functions effectively. For this reason, the switching control circuit 134 of the second DC-DC converter 13 can be set in an operable state in advance, and immediately (without delay) by the start of the ACG 2 by driving or turning the crankshaft. One DC-DC converter 12 can be activated. Therefore, in the above example, the engine can be started quickly. In the stop state, in order to put the battery charging device 1 into the sleep state without operating, the ignition switch 5 may be turned off (opened) in order to cut off the power supply from the battery 3.

［第２の実施の形態］
図２は本発明の第２の実施の形態に係るバッテリ充電装置の回路構成を表すものである。この図で、上記第１の実施の形態（図１）と同一の構成要素には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。 [Second Embodiment]
FIG. 2 shows a circuit configuration of a battery charger according to the second embodiment of the present invention. In this figure, the same components as those in the first embodiment (FIG. 1) are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.

本実施の形態のバッテリ充電装置１Ａは、図１の第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２に代えて、電圧検出回路１４を有する第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１２Ａを備えている。この電圧検出回路１４は、３相全波整流回路１１から第１の直流電圧が供給されているか否かを監視し、供給されているときは、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１３の動作を停止させるように機能するもので、本発明における「停止回路」または「電圧検出回路」の一具体例に対応する。 The battery charging apparatus 1A of the present embodiment includes a first DC-DC converter 12A having a voltage detection circuit 14 instead of the first DC-DC converter 12 of FIG. This voltage detection circuit 14 monitors whether or not the first DC voltage is supplied from the three-phase full-wave rectifier circuit 11, and when it is supplied, stops the operation of the second DC-DC converter 13. This corresponds to a specific example of the “stop circuit” or “voltage detection circuit” in the present invention.

電圧検出回路１４は、平滑コンデンサ１２１よりもバッテリ３側の電源線ＬＨと接地線ＬＧとの間に直列に接続された抵抗器１４１，１４２と、抵抗器１４１，１４２の接続点に一方の入力端Ａが接続され他方の入力端Ｂに基準電圧Ｖref が印加された比較器１４３と、を備えている。比較器１４３の出力端Ｃは、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチング制御回路１３４に接続されている。比較器１４３の一方の入力端Ａと出力端Ｃとの間には、抵抗器１４４が接続されている。なお、基準電圧Ｖref は一定電圧（例えば５Ｖ）である。その他の構成は、上記第１の実施の形態（図１）の場合と同様である。 The voltage detection circuit 14 has resistors 141 and 142 connected in series between the power supply line LH and the ground line LG closer to the battery 3 than the smoothing capacitor 121, and one input at a connection point between the resistors 141 and 142. And a comparator 143 to which the reference voltage Vref is applied to the other input terminal B. The output terminal C of the comparator 143 is connected to the switching control circuit 134 of the second DC-DC converter 13. A resistor 144 is connected between one input terminal A and the output terminal C of the comparator 143. The reference voltage Vref is a constant voltage (for example, 5V). Other configurations are the same as those of the first embodiment (FIG. 1).

本実施の形態のバッテリ充電装置１Ａでは、３相全波整流回路１１からの出力電圧に応じた分圧（検出対象電圧）が抵抗器１４１，１４２の接続点に現れ、比較器１４３の一方の入力端Ａに入力される。比較器１４３は、この検出対象電圧と基準電圧Ｖref とを比較し、検出対象電圧が基準電圧Ｖref 以上であると、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチング制御回路１３４に停止信号Ｓを出力する。これにより、スイッチング制御回路１３４は非動作可能状態となる。したがって、ＡＣＧ２からの交流出力があるときは、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１３が停止し、スイッチング制御回路１３４によるバッテリ３の電力消費が抑制される。 In the battery charger 1A of the present embodiment, a voltage division (detection target voltage) corresponding to the output voltage from the three-phase full-wave rectifier circuit 11 appears at the connection point of the resistors 141 and 142, and one of the comparators 143 Input to the input terminal A. The comparator 143 compares the detection target voltage with the reference voltage Vref, and outputs a stop signal S to the switching control circuit 134 of the second DC-DC converter 13 when the detection target voltage is equal to or higher than the reference voltage Vref. . As a result, the switching control circuit 134 becomes inoperable. Therefore, when there is an AC output from ACG 2, second DC-DC converter 13 is stopped, and power consumption of battery 3 by switching control circuit 134 is suppressed.

このように、本実施の形態のバッテリ充電装置１Ａによれば、ＡＣＧ２から電力供給がされ、メインのＤＣ−ＤＣコンバータ１２Ａが動いている状態では、補助用のＤＣ−ＤＣコンバータ１３を停止するようにしたので、無駄な電力消費を抑制することができる。
なお、本実施の形態においても、停止状態で、バッテリ充電装置１を動作させずに休止状態とするには、バッテリ３からの電力供給を絶つべく、イグニッションスイッチ５をオフとすればよい。 Thus, according to the battery charging device 1A of the present embodiment, the auxiliary DC-DC converter 13 is stopped when power is supplied from the ACG 2 and the main DC-DC converter 12A is operating. As a result, wasteful power consumption can be suppressed.
Also in the present embodiment, in order to put the battery charging device 1 in a halt state without operating the battery charger 1, it is only necessary to turn off the ignition switch 5 in order to cut off the power supply from the battery 3.

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は各実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記各実施の形態では、通常のエンジンを動力源とする車両に搭載されるバッテリ充電装置について説明したが、これには限定されず、例えば、エンジンとモータとを組み合わせて動力源としたハイブリッド型自動車にも適用可能である。この種のハイブリッド型自動車は、通常、モータに接続された高圧バッテリと、トランスを介して低圧側に配置される低圧バッテリとを備える２バッテリ型車両として構成される。高圧バッテリは、車両加速時においてモータを駆動してエンジンをアシストする一方、車両減速時においてはモータの回生作用（発電機として機能させること）によって充電される。他方、低圧バッテリは、発電機からの交流電圧より得られる高圧直流電圧、または高圧バッテリから出力される高圧直流電圧をＤＣ−ＤＣコンバータによって降圧して得られる低圧直流電圧によって充電され、車両搭載機器の電源として利用される。この場合、発電機の交流電圧から直流電圧を得る整流回路または高圧バッテリが、本発明における「直流電圧源」の一具体例に対応する。 While the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the embodiments and various modifications can be made. For example, in each of the above embodiments, a battery charging device mounted on a vehicle using a normal engine as a power source has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, a combination of an engine and a motor is used as a power source. It can also be applied to hybrid vehicles. This type of hybrid vehicle is normally configured as a two-battery vehicle including a high-voltage battery connected to a motor and a low-voltage battery disposed on the low-voltage side via a transformer. The high-voltage battery assists the engine by driving the motor during vehicle acceleration, and is charged by the regenerative action of the motor (functioning as a generator) during vehicle deceleration. On the other hand, the low-voltage battery is charged with a high-voltage DC voltage obtained from an AC voltage from the generator, or a low-voltage DC voltage obtained by stepping down the high-voltage DC voltage output from the high-voltage battery by a DC-DC converter, and is mounted on the vehicle. Used as a power source. In this case, a rectifier circuit or a high voltage battery that obtains a DC voltage from the AC voltage of the generator corresponds to a specific example of “DC voltage source” in the present invention.

また、本発明のバッテリ充電装置は、モータを動力源とした電気自動車にも適用可能である。この場合には、高圧バッテリが、本発明における「直流電圧源」の一具体例に対応する。 The battery charging device of the present invention is also applicable to an electric vehicle using a motor as a power source. In this case, the high voltage battery corresponds to a specific example of “DC voltage source” in the present invention.

また、本発明のバッテリ充電装置は、車両用以外の用途にも適用可能である。例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータを備え直流電圧出力端子を有する一般的な発電機等にも適用可能である。 Moreover, the battery charging device of the present invention can be applied to uses other than those for vehicles. For example, the present invention can be applied to a general generator having a DC-DC converter and a DC voltage output terminal.

本発明の第１の実施の形態に係るバッテリ充電装置の構成を表す回路図である。It is a circuit diagram showing the structure of the battery charging device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態に係るバッテリ充電装置の構成を表す回路図である。It is a circuit diagram showing the structure of the battery charging device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

Explanation of symbols

１…バッテリ充電装置、２…３相交流発電機、３…バッテリ、４…電装負荷、５…イグニッションスイッチ、１１…３相全波整流回路、１２…第１のＤＣ−ＤＣコンバータ、１３…第２のＤＣ−ＤＣコンバータ、１４…電圧検出回路、１２１…平滑コンデンサ、１２２…第１のスイッチング素子、１２４…整流ダイオード、１２５…インダクタンス素子、１２６…平滑コンデンサ、１３１…トランス、１３１Ａ…１次側巻線、１３１Ｂ…１次側巻線、１３１Ｃ…２次側巻線、１３２，１３８…ダイオード、１３３…スイッチング素子、１３４…スイッチング制御回路、１３５，１３７…平滑コンデンサ、１３６…整流ダイオード、ＬＨ，ＬＧ…電源線。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery charging device, 2 ... 3-phase alternating current generator, 3 ... Battery, 4 ... Electrical load, 5 ... Ignition switch, 11 ... Three-phase full-wave rectifier circuit, 12 ... 1st DC-DC converter, 13 ... 1st 2 ... DC-DC converter, 14 ... voltage detection circuit, 121 ... smoothing capacitor, 122 ... first switching element, 124 ... rectifier diode, 125 ... inductance element, 126 ... smoothing capacitor, 131 ... transformer, 131A ... primary side Winding, 131B ... Primary winding, 131C ... Secondary winding, 132, 138 ... Diode, 133 ... Switching element, 134 ... Switching control circuit, 135, 137 ... Smoothing capacitor, 136 ... Rectifier diode, LH, LG: Power line.

Claims

A DC voltage source on the high voltage side;
A switching element that switches the first DC voltage supplied from the DC voltage source to generate an AC voltage, and converts the generated AC voltage into a second DC voltage, which is supplied to the low-voltage side battery for charging. A first DC-DC converter having a conversion circuit and a switching control circuit for controlling the switching element;
A second DC-DC converter connected to the DC voltage source in parallel with the first DC-DC converter;
A first voltage supply path for directly supplying the output voltage of the battery to the switching control circuit;
The output voltage of the battery is supplied to the second DC-DC converter via a parasitic diode of the switching element, and the output voltage of the second DC-DC converter is controlled to be switched by the first DC-DC converter. battery-charging device and a second voltage supply path for supplying the circuit.

further,
Battery charging device according to 請 Motomeko 1 the output voltage with a third voltage supply path for supplying to the switching control circuit via the first DC-DC converter of the DC voltage source.

further,
The monitors from the DC voltage source whether the first DC voltage is supplied, when being supplied, 請 Motomeko having a stop circuit for stopping the operation of the second DC-DC converter The battery charger according to claim 1 or claim 2.

Said DC voltage source, Ru rectifier circuit der for rectifying an AC voltage from the generator
Battery charging device according to any one of claims 3 to 請 Motomeko 1.

A DC voltage source on the high voltage side;
Said first switching element connected to the output terminal of the DC voltage source, a first switching control circuit connected to a control terminal of the first switching element, prior Symbol of the first switching element and the low-pressure side A first DC-DC converter including a first rectifying / smoothing circuit connected between the battery and a voltage detection circuit connected to an output terminal of the DC voltage source ;
A transformer having a secondary winding which is wound around and insulated output primary winding having one end connected to the side and from the primary winding of the DC voltage source, before Symbol primary winding a second switching element connected to the other end of the second switching control circuit connected between the control terminal of the output terminal and the second switching element of said voltage detection circuit, before Symbol secondary and a second DC-DC converter and a second rectifying and smoothing circuit connected to the side winding,
The output side of the second rectifying smoothing circuit, it is connected before Symbol first switching control circuit
Battery-charging device.

Said DC voltage source, Ru rectifier circuit der for rectifying an AC voltage from the generator
The battery charger according to claim 5 .

A DC voltage source on the high voltage side;
A first switching element having a parasitic diode connected to an output terminal of the DC voltage source; a first switching control circuit connected to a control terminal of the first switching element; and the first switching element. And a first DC-DC converter including a first rectifying / smoothing circuit connected between the battery and the low-voltage side battery;
A transformer having a primary winding whose one end is connected to the output side of the DC voltage source and a secondary winding wound and insulated from the primary winding; A second DC-DC converter including a second switching element connected to the other end and a second rectifying / smoothing circuit connected to the secondary winding;
With
The output side of the second rectifying / smoothing circuit is connected to the first switching control circuit via a diode,
The low-voltage side battery is connected to the first switching control circuit via a diode different from the diode.
Battery charger.