JP4522157B2

JP4522157B2 - バッテリー充電装置及び電源装置

Info

Publication number: JP4522157B2
Application number: JP2004175190A
Authority: JP
Inventors: 元統藤井
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-06-14
Filing date: 2004-06-14
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2024-06-14
Also published as: JP2005354853A

Description

本発明は、単相又は多相の交流発電機を入力とし全波整流回路で整流して直流電圧によりバッテリーを充電するバッテリー充電装置、並びに、単相又は多相の交流発電機を入力とし全波整流回路で整流して直流電圧により負荷に電力を供給する電源装置に関するものである。

従来の全波整流回路を備えたバッテリー充電装置を図４に示す。このバッテリー充電装置は、三相の交流発電機１を入力とし、全波整流回路６０で整流して直流電圧によりバッテリー２を充電する構成にしてあり、全波整流回路６０を構成する整流素子をＦＥＴ６１，６２，６３，６４，６５，６６、ダイオード若しくはサイリスタで構成していた（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−２２５４４６号公報

しかし、従来のバッテリー充電装置においては、バッテリーの電圧を制御する制御回路の電源を、バッテリー電圧と０Ｖとの間で取っていたため、正極側の各整流素子６１，６２，６３，６４，６５，６６の入出力間の電圧がバッテリー電圧を超えた場合、又は、負極側の各整流素子の入出力間の電圧が０Ｖ以下になった場合に、動作状態などを検出することが困難だった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、整流素子の電圧の大きさに関係なく動作状態などを検出することができる新規のバッテリー充電装置及び電源装置を提供する。

上記課題を解決するために、本発明に係るバッテリー充電装置は、単相若しくは多相の交流発電機を入力とし、全波整流回路で整流して直流電圧によりバッテリーを充電するバッテリー充電装置において、前記全波整流回路を構成する全ての相における正極側又は／及び負極側の整流素子にそれぞれ並列にダイオードとコンデンサとからなる直列回路を接続し、これら直列回路のコンデンサを入力側に設け、前記ダイオードが正極側又は負極側に向くように接続してあり、前記ダイオードとコンデンサとの接続部に第二のダイオードを接続し、第二のダイオードと全波整流回路の出力部との間に第二のコンデンサを接続してあることを特徴とする。

また、本発明に係る電源装置は、単相若しくは多相の交流発電機を入力とし、全波整流回路で整流して直流電圧により負荷に電力を供給する電源装置において、前記全波整流回路を構成する全ての相における正極側又は／及び負極側の整流素子にそれぞれ並列にダイオードとコンデンサとからなる直列回路を接続し、これら直列回路のコンデンサを入力側に設け、前記ダイオードが正極側又は負極側に向くように接続してあり、前記ダイオードとコンデンサとの接続部に第二のダイオードを接続し、第二のダイオードと全波整流回路の出力部との間に第二のコンデンサを接続してあることを特徴とする。

本発明によれば、バッテリー充電装置において、正極側の各整流素子の入出力間の電圧がバッテリー電圧を超えた場合には、正極側に設けた第二のダイオードを通して第二のコンデンサを充電することにより、又は／及び、負極側の各整流素子の入出力間の電圧が０Ｖ以下になった場合には、負極側に設けた第二のダイオードを通して第二のコンデンサを充電することにより、正極側の各整流素子の入出力間の電圧がバッテリー電圧を超えた場合、又は／及び、負極側の各整流素子の入出力間の電圧が０Ｖ以下になった場合においても動作状態などを検出することができる効果がある。

電源装置においては、正極側の各整流素子の入出力間の電圧が負荷への出力電圧を超えた場合には、正極側に設けた第二のダイオードを通して第二のコンデンサを充電することにより、又は／及び、負極側の各整流素子の入出力間の電圧が０Ｖ以下になった場合には、負極側に設けた第二のダイオードを通して第二のコンデンサを充電することにより、正極側の各整流素子の入出力間の電圧が負荷への出力電圧を超えた場合、又は／及び、負極側の各整流素子の入出力間の電圧が０Ｖ以下になった場合においても動作状態などを検出することができる効果がある。

発明を実施するための最良の形態の回路図を図１に示す。図１図示のバッテリー充電装置は、三相の交流発電機１を入力とし、全波整流回路１０で整流して直流電圧によりバッテリー２を充電するものである。全波整流回路１０は、各相にそれぞれ２個のＦＥＴ１１，１４，１２，１５，１３，１６を直列に接続して構成してある。このバッテリー充電装置は制御回路２０を備え、この制御回路２０は、それぞれのＦＥＴ１１，１２，１３，１４，１５，１６の制御端子に接続し、バッテリー２の電圧が満充電の時に、制御回路２０より制御信号をＦＥＴ１１，１２，１３，１４，１５，１６のうちいずれか一つに出力して、このＦＥＴ１１，１２，１３，１４，１５，１６をオンさせることで、交流発電機１を短絡して、充電を停止するように構成してある。

この実施形態では、全波整流回路１０を構成する全ての相においてＦＥＴ１１，１２，１３，１４，１５，１６にそれぞれ並列にダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６とコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６とからなる直列回路を接続してある。これら直列回路は、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６を入力側に設け、正極側に設けたダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３は正極側を、負極側に設けたダイオードＤ４，Ｄ５，Ｄ６は負極側に向くように接続してある。ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６とコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６との接続部に第二のダイオードＤ７，Ｄ８，Ｄ９，Ｄ１０，Ｄ１１，Ｄ１２を接続し、第二のダイオードＤ７，Ｄ８，Ｄ９，Ｄ１０，Ｄ１１，Ｄ１２と全波整流回路１０の出力部との間に第二のコンデンサＣＣ，ＣＤを接続してある。

本実施形態に係るバッテリー充電装置は、上記構成により、下記のような作用を有する。なお、図２に本実施形態に係る電圧波形図を示す。先ず、正極側のＦＥＴ１１，１２，１３の入出力間の電圧（ＶＡ１，ＶＡ２，ＶＡ３）が０Ｖ以下の場合、正極側に設けてある直列回路のダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３を経由して、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３を充電して、正極側のＦＥＴ１１，１２，１３の入出力間の電圧（ＶＡ１，ＶＡ２，ＶＡ３）の電圧を蓄える。コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３が充電されることにより、正極側のＦＥＴ１１，１２，１３の入出力間の電圧（ＶＡ１，ＶＡ２，ＶＡ３）がバッテリー電圧（ＶＢ）以上になると、正極側の第二のダイオードＤ７，Ｄ８，Ｄ９を通して第二のコンデンサＣＣを充電する。第二のコンデンサＣＣに充電された電圧は制御回路２０に供給される。これにより、正極側のＦＥＴ１１，１２，１３の入出力間の電圧（ＶＡ１，ＶＡ２，ＶＡ３）がバッテリー電圧（ＶＢ）を超えた場合においても動作状態などを検出することができる。

続いて、負極側でも同様に、負極側のＦＥＴ１４，１５，１６の入出力間の電圧（ＶＡ１，ＶＡ２，ＶＡ３）がバッテリー電圧（ＶＢ）以上の場合、負極側に設けてある直列回路のダイオードＤ４，Ｄ５，Ｄ６を経由して、コンデンサＣ４，Ｃ５，Ｃ６を充電して、負極側のＦＥＴ１４，１５，１６の入出力間の電圧（ＶＡ１，ＶＡ２，ＶＡ３）の電圧を蓄える。コンデンサＣ４，Ｃ５，Ｃ６が充電されることにより、負極側のＦＥＴ１４，１５，１６の入出力間の電圧（ＶＡ１，ＶＡ２，ＶＡ３）が０Ｖ以下になり、負極側の第二のダイオードＤ１０，Ｄ１１，Ｄ１２を通して第二のコンデンサＣＤを充電する。第二のコンデンサＣＤに充電された電圧は制御回路２０に供給される。負極側のＦＥＴ１４，１５，１６の入出力間の電圧（ＶＡ１，ＶＡ２，ＶＡ３）が０Ｖ以下になった場合においても動作状態などを検出することができる。

なお、本実施形態では、各相の正極側及び負極側に本発明に係る回路を設けたが、本発明に係る回路は各相の正極側又は負極側にも設けることができる。また、本実施形態では、整流素子としてＦＥＴを用いたが、整流ダイオードやその他トランジスタなどを用いることも可能である。さらに、本実施形態では、三相について説明したが、単相並びに多相のバッテリー充電装置にも本発明に係る回路を採用することができる。

実施例１の回路図を図３に示す。本発明は、バッテリー充電装置のみならず、電源回路でも採用することができ、この実施例１では電源回路で採用した場合の例を示してある。この実施例では、ダイオードブリッジ整流回路で構成した全波整流回路３０を備え、この全波整流回路３０の出力側にコンバータ４０を接続してある。

全波整流回路３０を構成する全ての相において整流ダイオードＤ２１，Ｄ２２，Ｄ２３，Ｄ２４，Ｄ２５，Ｄ２６のアノード・カソード間にそれぞれ並列にダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６とコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６とからなる直列回路を接続してある。これら直列回路は、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６を入力側に設け、正極側に設けたダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３は正極側を、負極側に設けたダイオードＤ４，Ｄ５，Ｄ６は負極側に向くように接続してある。ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６とコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６との接続部に第二のダイオードＤ７，Ｄ８，Ｄ９，Ｄ１０，Ｄ１１，Ｄ１２を接続し、第二のダイオードＤ７，Ｄ８，Ｄ９，Ｄ１０，Ｄ１１，Ｄ１２と全波整流回路１０の出力部との間に第二のコンデンサＣＣ，ＣＤを接続してある。

本実施形態に係る電源装置は、上記構成により、下記のような作用を有する。先ず、正極側の整流ダイオードＤ２１，Ｄ２２，Ｄ２３の入出力間の電圧（ＶＡ１，ＶＡ２，ＶＡ３）が０Ｖ以下の場合、正極側に設けてある直列回路のダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３を経由して、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３を充電して、正極側の整流ダイオードＤ２１，Ｄ２２，Ｄ２３の入出力間の電圧（ＶＡ１，ＶＡ２，ＶＡ３）の電圧を蓄える。コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３が充電されることにより、正極側の整流ダイオードＤ２１，Ｄ２２，Ｄ２３の入出力間の電圧（ＶＡ１，ＶＡ２，ＶＡ３）が負荷への出力電圧（ＶＢ）以上になると、正極側の第二のダイオードＤ７，Ｄ８，Ｄ９を通して第二のコンデンサＣＣを充電する。第二のコンデンサＣＣに充電された電圧は制御回路２０に供給される。これにより、正極側の整流ダイオードＤ２１，Ｄ２２，Ｄ２３の入出力間の電圧（ＶＡ１，ＶＡ２，ＶＡ３）が負荷への出力電圧（ＶＢ）を超えた場合においても動作状態などを検出することができる。

続いて、負極側でも同様に、負極側の整流ダイオードＤ２４，Ｄ２５，Ｄ２６の入出力間の電圧（ＶＡ１，ＶＡ２，ＶＡ３）が負荷への出力電圧（ＶＢ）以上の場合、負極側に設けてある直列回路のダイオードＤ４，Ｄ５，Ｄ６を経由して、コンデンサＣ４，Ｃ５，Ｃ６を充電して、負極側の整流ダイオードＤ２４，Ｄ２５，Ｄ２６の入出力間の電圧（ＶＡ１，ＶＡ２，ＶＡ３）の電圧を蓄える。コンデンサＣ４，Ｃ５，Ｃ６が充電されることにより、負極側の整流ダイオードＤ２４，Ｄ２５，Ｄ２６の入出力間の電圧（ＶＡ１，ＶＡ２，ＶＡ３）が０Ｖ以下になり、負極側の第二のダイオードＤ１０，Ｄ１１，Ｄ１２を通して第二のコンデンサＣＤを充電する。第二のコンデンサＣＤに充電された電圧は制御回路２０に供給される。負極側の整流ダイオードＤ２４，Ｄ２５，Ｄ２６の入出力間の電圧（ＶＡ１，ＶＡ２，ＶＡ３）が０Ｖ以下になった場合においても動作状態などを検出することができる。

本実施例は以上のように作用するが、上記構成より、直流出力の正極側で倍電圧を、直流出力の負極側で逆電圧をそれぞれ得ることができる。具体的に例えば、交流発電機１から１００Ｖを入力した場合、直流電圧は１００Ｖの２の平方根倍、即ち１４４Ｖとなるが、本実施例においては、正極側で２８８Ｖを、負極側で−１４４Ｖを得ることができる。

なお、本実施例では、各相の正極側及び負極側に本発明に係る回路を設けたが、本発明に係る回路は各相の正極側又は負極側にも設けることができる。また、本実施形態では、整流素子として整流ダイオードを用いたが、その他トランジスタなどを用いることも可能である。さらに、本実施例では、三相について説明したが、単相並びに多相の電源装置にも本発明に係る回路を採用することができる。

本発明によれば、バッテリー充電装置において、正極側の各整流素子の入出力間の電圧がバッテリー電圧を超えた場合には、正極側に設けた第二のダイオードを通して第二のコンデンサを充電することにより、又は／及び、負極側の各整流素子の入出力間の電圧が０Ｖ以下になった場合には、負極側に設けた第二のダイオードを通して第二のコンデンサを充電することにより、正極側の各整流素子の入出力間の電圧がバッテリー電圧を超えた場合、又は／及び、負極側の各整流素子の入出力間の電圧が０Ｖ以下になった場合においても動作状態などを検出することができる。

電源装置においては、正極側の各整流素子の入出力間の電圧が負荷への出力電圧を超えた場合には、正極側に設けた第二のダイオードを通して第二のコンデンサを充電することにより、又は／及び、負極側の各整流素子の入出力間の電圧が０Ｖ以下になった場合には、負極側に設けた第二のダイオードを通して第二のコンデンサを充電することにより、正極側の各整流素子の入出力間の電圧が負荷への出力電圧を超えた場合、又は／及び、負極側の各整流素子の入出力間の電圧が０Ｖ以下になった場合においても動作状態などを検出することができる。また、本発明に係る電源装置は、例えば、直流出力の正極側で倍電圧を、直流出力の負極側で逆電圧をそれぞれ得ることもできる。

本発明に係るバッテリー充電装置における発明を実施するための最良の形態の回路図である。図１図示実施形態に係る電圧波形図である。本発明に係る電源装置における実施例を示した回路図である。従来のバッテリー充電装置を示す回路図である。

符号の説明

１交流発電機
２バッテリー
１０，３０，６０全波整流回路
１１，１２，１３，１４，１５，１６ＦＥＴ
２０，７０制御回路
４０コンバータ
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６ダイオード
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６コンデンサ
Ｄ７，Ｄ８，Ｄ９，Ｄ１０，Ｄ１１，Ｄ１２第二のダイオード
ＣＣ，ＣＤ第二のコンデンサ
Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３，Ｄ２４，Ｄ２５，Ｄ２６整流ダイオード

Claims

単相若しくは多相の交流発電機を入力とし、全波整流回路で整流して直流電圧によりバッテリーを充電するバッテリー充電装置において、前記全波整流回路を構成する全ての相における正極側又は／及び負極側の整流素子にそれぞれ並列にダイオードとコンデンサとからなる直列回路を接続し、これら直列回路のコンデンサを入力側に設け、前記ダイオードが正極側又は負極側に向くように接続してあり、前記ダイオードとコンデンサとの接続部に第二のダイオードを接続し、第二のダイオードと全波整流回路の出力部との間に第二のコンデンサを接続し、正極側の前記各整流素子の入出力間の電圧がバッテリー電圧を超えた場合には、正極側に設けた前記第二のダイオードを通して前記第二のコンデンサを充電し、又は／及び、負極側の前記各整流素子の入出力間の電圧が０Ｖ以下になった場合には、負極側に設けた前記第二のダイオードを通して前記第二のコンデンサを充電し、前記第二のコンデンサに充電された電圧を、前記整流素子のオン・オフを制御する制御回路に供給するようにしてあることを特徴とするバッテリー充電装置。
単相若しくは多相の交流発電機を入力とし、全波整流回路で整流して直流電圧により負荷に電力を供給する電源装置において、前記全波整流回路を構成する全ての相における正極側又は／及び負極側の整流素子にそれぞれ並列にダイオードとコンデンサとからなる直列回路を接続し、これら直列回路のコンデンサを入力側に設け、前記ダイオードが正極側又は負極側に向くように接続してあり、前記ダイオードとコンデンサとの接続部に第二のダイオードを接続し、第二のダイオードと全波整流回路の出力部との間に第二のコンデンサを接続し、正極側の前記各整流素子の入出力間の電圧が負荷への出力電圧を超えた場合には、正極側に設けた前記第二のダイオードを通して前記第二のコンデンサを充電し、又は／及び、負極側の前記各整流素子の入出力間の電圧が０Ｖ以下になった場合には、負極側に設けた前記第二のダイオードを通して前記第二のコンデンサを充電し、前記第二のコンデンサに充電された電圧を、前記整流素子のオン・オフを制御する制御回路に供給するようにしてあることを特徴とする電源装置。