JP6121624B2 - バッテリ充電装置、及び、バッテリ充電装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリ充電装置、及び、バッテリ充電装置の制御方法に関する。

従来、例えば、車両などにおいて、エンジンに連動して回転する交流発電機が発電した交流をスイッチング素子で直流に変換してバッテリに印加することにより、バッテリを充電するバッテリ充電装置がある（例えば、特開２０１２−３９８１７号公報参照）。

この従来のバッテリ充電装置は、交流発電機からバッテリに充電電流を供給するためのスイッチング素子の通電タイミングを規定する通電位相角を決定し、この通電位相角に基づいてスイッチング素子の通電を制御する。

これにより、交流発電機からバッテリに充電電流が供給される。

既述の従来のバッテリ充電装置において、交流発電機の回転数が変化すると、所望の充電電流を出力するための通電位相角も変化する。例えば、交流発電機の回転数が１０００ｒｐｍから１００００ｒｐｍに変化すると、５０Ａの充電電流を出力するための通電位相角も７６度から９４度に変化する（図８）。

しかし、従来のバッテリ充電装置は、交流発電機の回転数が変化しても通電位相角を固定として扱っていた。例えば、交流発電機の回転数が１０００ｒｐｍから１００００ｒｐｍに変化しても、通電位相角を８０度に固定していた（図８）。

したがって、従来のバッテリ充電装置では、交流発電機の回転数が変化しても、通電位相角を変更しないため、所定の充電電流をバッテリに供給できずに、バッテリ電圧を目標電圧にすることができない問題があった。
そこで、本発明は、所定の充電電流をバッテリに供給して、より適切にバッテリ電圧を目標電圧に制御することが可能なバッテリ充電装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る実施例に従ったバッテリ充電装置は、
交流発電機から出力された交流をスイッチング素子により直流に変換してバッテリに供給する変換部と、
前記交流発電機の回転に応じた信号に基づいて、前記交流発電機の回転数を取得する回転数取得部と、
前記交流発電機から前記バッテリに充電電流を供給するための前記変換部のスイッチング素子の通電タイミングを規定する通電位相角を決定し、前記通電位相角に基づいて前記スイッチング素子の通電を制御する出力制御部と、を備え、
前記出力制御部は、
前記バッテリの充電電流と前記通電位相角との関係を規定し、且つ前記交流発電機の回転数と前記回転数に応じて前記通電位相角を補正するための補正値との関係を規定する、テーブルを有し、
前記出力制御部は、
出力すべき充電電流と、前記回転数取得部により取得された回転数と、に基づいて、前記テーブルを参照することにより、前記通電位相角と前記補正値とを取得し、前記通電位相角を前記補正値で補正する
ことを特徴とする。

前記バッテリ充電装置において、
前記出力制御部は、
前記テーブルに規定された通電位相角に前記補正値を加算することにより、前記通電位相角を補正する
ことを特徴とする。

前記バッテリ充電装置において、
前記テーブルにおいて、前記補正値は、前記交流発電機の回転数の増加に伴って、増加するように規定されている
ことを特徴とする。

前記バッテリ充電装置において、
前記バッテリ充電装置は、
前記バッテリ充電装置の内部又は外部の温度を検出する温度センサをさらに備え、
前記テーブルは、前記補正値と、前記温度センサが検出した温度との関係を、さらに規定し、
前記出力制御部は、
前記回転数取得部により取得された回転数及び前記温度センサが検出した温度に基づいて、前記テーブルを参照することにより、前記補正値を取得する
ことを特徴とする。

前記バッテリ充電装置において、
前記テーブルは、前記補正値と、前記バッテリに接続される負荷回路に流れる負荷電流との関係を、さらに規定し、
前記出力制御部は、前記回転数取得部により取得された回転数及び前記負荷電流に基づいて、前記テーブルを参照することにより、前記補正値を取得する
ことを特徴とする。

前記バッテリ充電装置において、
前記回転数取得部は、前記交流発電機の回転に伴ってパルサコイルに誘起されるパルサ信号に基づいて、前記交流発電機の回転数を取得することを特徴とする。

前記バッテリ充電装置において、
前記バッテリ充電装置は、
前記交流発電機が出力する交流電圧の位相を検出する位相検出部をさらに備え、
前記出力制御部は、前記位相検出部により検出された位相に対する前記通電位相角を決定することを特徴とする。

前記バッテリ充電装置において、
前記位相検出部は、
前記交流発電機が出力する交流電圧と閾値電圧とを比較した結果に応じた比較結果信号に基づいて、前記交流電圧の位相を検出する
ことを特徴とする。

前記バッテリ充電装置において、
前記バッテリ充電装置は、
前記交流発電機が出力する交流電圧と前記閾値電圧とを比較した結果に基づいて、前記比較結果信号を出力するゼロクロス信号生成回路を、さらに備える
ことを特徴とする。

前記バッテリ充電装置において、
前記出力制御部は、
前記補正値で補正した前記通電位相角に基づいて、前記スイッチング素子を位相制御することを特徴とする。

本発明の一態様に係る実施例に従ったバッテリ充電装置の制御方法は、
交流発電機から出力された交流をスイッチング素子により直流に変換してバッテリに供給する変換部と、前記交流発電機の回転に応じた信号に基づいて、前記交流発電機の回転数を取得する回転数取得部と、前記交流発電機から前記バッテリに充電電流を供給するための前記変換部のスイッチング素子の通電タイミングを規定する通電位相角を決定し、前記通電位相角に基づいて前記スイッチング素子の通電を制御する出力制御部と、を備え、前記出力制御部は、前記バッテリの充電電流と前記通電位相角との関係を規定し、且つ前記交流発電機の回転数と前記回転数に応じて前記通電位相角を補正するための補正値との関係を規定する、テーブルを有するバッテリ充電装置の制御方法であって、
前記出力制御部が、出力すべき充電電流と、前記回転数取得部により取得された回転数と、に基づいて、前記テーブルを参照することにより、前記通電位相角と前記補正値とを取得し、前記通電位相角を前記補正値で補正する
ことを特徴とする。

本発明の一態様に係るバッテリ充電装置は、交流発電機から出力された交流をスイッチング素子により直流に変換してバッテリに供給する変換部と、交流発電機の回転に応じた信号に基づいて、交流発電機の回転数を取得する回転数取得部と、交流発電機からバッテリに充電電流を供給するための変換部のスイッチング素子の通電タイミングを規定する通電位相角を決定し、この通電位相角に基づいてスイッチング素子の通電を制御する出力制御部と、を備える。

出力制御部は、バッテリの充電電流と通電位相角との関係を規定し、且つ交流発電機の回転数と、当該回転数に応じた通電位相角を補正するための補正値との関係を規定するテーブルを、有する。出力制御部は、出力すべき充電電流と、回転数取得部により取得された回転数とに基づいて、テーブルを参照することにより、通電位相角と補正値とを取得し、通電位相角を補正値で補正する。

これにより、交流発電機の回転数に応じて、スイッチング素子の通電タイミングを規定する通電位相角が補正される。

このように、本発明に係るバッテリ充電装置は、交流発電機の回転数が変化しても、回転数に応じてスイッチング素子の通電タイミングを規定する通電位相角を補正することで、所定の充電電流を交流発電機からバッテリに供給することができる。

すなわち、本発明に係るバッテリ充電装置によれば、所定の充電電流をバッテリに供給して、より適切にバッテリ電圧を目標電圧に制御することができる。

図１は、本発明の実施形態におけるバッテリ充電装置１００を含むバッテリ充電システム１０００の構成例を示す図である。 図２は、図１に示す変換部ＣＮの構成の一例を示す回路図である。 図３は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３のスイッチング動作の一例を示すタイミングチャートである。 図４は、スイッチング素子Ｑ１の通電位相角を変化させた場合の動作の一例を示すタイミングチャートである。 図５は、図１に示す出力制御部ＸのテーブルＹで規定される、充電電流と通電位相角との関係である基本特性の一例を示す図である。 図６は、図１に示す出力制御部ＸのテーブルＹで規定される、交流発電機Ｍの回転数と通電位相角の補正値との関係である補正特性の一例を示す図である。 図７は、図１に示すバッテリ充電装置１００における、交流発電機Ｍの回転数と、交流発電機Ｍの回転数に応じて補正された通電位相角と、充電電流との関係の一例を示す図である。 図８は、従来のバッテリ充電における、交流発電機の回転数と、通電位相角と、充電電流との関係の一例を示す図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面に基づいて説明する。

第１の実施形態

バッテリ充電システム１０００は、交流発電機Ｍと、バッテリＢと、交流発電機Ｍから出力された交流を直流に変換してバッテリＢに供給するバッテリ充電装置１００と、バッテリ充電装置１００が出力する充電電流を検出する充電電流検出回路ＩＤと、バッテリＢに過電流が流れないようにするためのヒューズＦと、バッテリＢと並列に接続される負荷回路Ｌｏａｄと、を備える（図１）。

ヒューズＦは、バッテリ充電装置１００の出力端子ＴＯＵＴと接地端子ＴＧＮＤとの間で、バッテリＢと直列に接続されている。

負荷回路Ｌｏａｄは、出力端子ＴＯＵＴと接地端子ＴＧＮＤとの間で、バッテリＢと並列に接続されている。そして、バッテリ充電装置１００が出力する充電電流は、この負荷回路ＬｏａｄとバッテリＢとに供給される。

交流発電機ＭのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の出力部は、バッテリ充電装置１００の入力端子ＴＩＮ１、ＴＩＮ２、ＴＩＮ３に接続されている。交流電圧ＡＣ１、ＡＣ２、ＡＣ３は、それぞれ、バッテリ充電装置１００の入力端子ＴＩＮ１、ＴＩＮ２、ＴＩＮ３に供給される。

この交流発電機Ｍは、例えば、車両等のエンジンに連動して回転することにより、交流電力を発電する。交流発電機Ｍは、発電した交流電力をバッテリ充電装置１００に出力する。なお、図１の例では、交流発電機Ｍは、３相交流発電機である。

また、例えば、交流発電機Ｍのステータ側には、パルサコイルＨが取り付けられている。

このパルサコイルＨは、磁極部を備えた鉄心（図示せず）に巻かれたコイルである。また、例えば、交流発電機Ｍのロータ側には複数の複数のリラクタが取り付けられている。例えば、３個のリラクタが、１２０°ごとに交流発電機Ｍのロータの外周に取り付けられている。

このパルサコイルＨは、例えば交流発電機Ｍの回転に伴って、リラクタがパルサコイルＨの鉄心の磁極部の近傍を通過する際にパルサ信号ＳＰを出力する。すなわち、パルサコイルＨは、交流発電機Ｍのロータの回転により発生するロータの回転数（ｒｐｍ）を示すパルサ信号ＳＰを生成する。生成されたパルサ信号ＳＰは、バッテリ充電装置１００のパルス入力端子ＴＩＮ４に出力される。

バッテリ充電装置１００の出力端子ＴＯＵＴには、バッテリＢの正電極がヒューズＦを介して接続されている。バッテリ充電装置１００の接地端子ＴＧＮＤには、バッテリＢの負電極が接続されている。例えば、バッテリＢの負電極は、バッテリ充電装置１００が搭載された車両の車体に接地されている（接地端子ＴＧＮＤに接続されている）。

ここで、既述のように、バッテリ充電装置１００は、交流発電機Ｍから出力された交流を直流に変換してバッテリＢに供給する（図１）。

このバッテリ充電装置１００は、交流発電機Ｍから出力された交流を直流に変換してバッテリＢに供給する変換部（変換回路）ＣＮと、交流発電機Ｍが出力する交流電圧ＡＣ１〜ＡＣ３と閾値電圧とを比較した結果に基づいて、比較結果信号ＤＣ１〜ＤＣ３を出力するゼロクロス信号生成回路ＺＧと、を備える。

変換部ＣＮは、例えば、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を備えた３相ブリッジ整流回路から構成されている（図２）。この変換部ＣＮは、交流発電機Ｍから出力された交流をスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６により直流に変換してバッテリＢに供給する。

上記スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、例えばＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である（図２）。

例えば、スイッチング素子Ｑ１は、出力端子ＴＯＵＴと交流発電機ＭのＵ相出力との間に接続されている。また、スイッチング素子Ｑ２は、出力端子ＴＯＵＴと交流発電機ＭのＶ相出力との間に接続されている。また、スイッチング素子Ｑ３は、出力端子ＴＯＵＴと交流発電機ＭのＷ相出力との間に接続されている。

また、スイッチング素子Ｑ４は、交流発電機ＭのＵ相出力と接地端子ＴＧＮＤとの間に接続されている。また、スイッチング素子Ｑ５は、交流発電機ＭのＶ相出力と接地端子ＴＧＮＤとの間に接続されている。また、スイッチング素子Ｑ６は、交流発電機ＭのＷ相出力と接地端子ＴＧＮＤとの間に接続されている。

これらのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、制御回路ＣＯＮから出力されるゲート信号ＳＧ１〜ＳＧ６によりスイッチング駆動する。

このように、変換部ＣＮは、制御回路ＣＯＮから出力されるゲート信号ＳＧ１〜ＳＧ６に応じて、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のそれぞれをオン／オフさせて、交流発電機Ｍ出力された交流を直流に変換する。これにより、出力端子ＴＯＵＴを介してバッテリＢ及び負荷回路Ｌｏａｄに供給される充電電流が制御されることとなる。

すなわち、バッテリ充電装置１００は、交流発電機Ｍから出力された交流電力をスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６により直流電力に変換してバッテリＢに供給することで、バッテリＢを充電する。

本実施形態では、バッテリ充電装置１００は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチング動作のタイミング（通電タイミング）を交流発電機Ｍの交流出力に対して遅らせる遅角制御、または進ませる進角制御を行うことにより、バッテリＢの充電状態（または放電状態）を制御している。

また、ゼロクロス信号生成回路ＺＧは、入力端子ＴＩＮ１〜ＴＩＮ３および制御回路ＣＯＮに接続される。既述のように、ゼロクロス信号生成回路ＺＧは、交流発電機Ｍが出力する交流電圧ＡＣ１〜ＡＣ３と閾値電圧とを比較した結果に基づいて、比較結果信号ＤＣ１〜ＤＣ３を出力する。

例えば、ゼロクロス信号生成回路ＺＧは、交流電圧ＡＣ１（ＡＣ２、ＡＣ３）が予め定められた閾値電圧以上の場合は、“Ｈｉｇｈ”レベルＶＨである比較結果信号ＤＣ１（ＤＣ２、ＤＣ３）を出力する。

一方、ゼロクロス信号生成回路ＺＧは、交流電圧ＡＣ１（ＡＣ２、ＡＣ３）が閾値電圧未満の場合は、ＶＨよりも低い“Ｌｏｗ”レベルＶＬである比較結果信号ＤＣ１（ＤＣ２、ＤＣ３）を出力する。

ここで、閾値電圧には、例えば、接地電圧（０Ｖ）近傍の値が選択される。この場合、交流電圧ＡＣ１（ＡＣ２、ＡＣ３）は、正の値であるとき、比較結果信号ＤＣ１（ＤＣ２、ＤＣ３）が“Ｈｉｇｈ”レベルＶＨになる。一方、交流電圧ＡＣ１（ＡＣ２、ＡＣ３）は、負の値であるとき、比較結果信号ＤＣ１（ＤＣ２、ＤＣ３）が“Ｌｏｗ”レベルＶＬになる。

また、信号検出回路ＳＤは、交流発電機Ｍの回転に伴ってパルサコイルＨに誘起され入力端子ＴＩＮ４を介して入力されたパルサ信号ＳＰを検出し、交流発電機Ｍの回転に同期したパルサ信号ＳＰＤを生成する。そして、信号検出回路ＳＤは、生成したパルサ信号ＳＰＤを制御回路ＣＯＮに出力する。

また、バッテリ充電装置１００は、比較結果信号ＤＣ１〜ＤＣ３に基づいて、変換部ＣＮを制御する既述の制御回路ＣＯＮを備える。

この制御回路ＣＯＮは、例えば、位相検出部（位相検出回路）ＦＤと、回転数取得部（回転数取得回路）ＲＡと、出力制御部（出力制御回路）Ｘと、充電電流取得部（充電電流取得回路）ＩＡと、備える（図１）。

位相検出部ＦＤは、交流発電機Ｍが出力する交流電圧ＡＣ１〜ＡＣ３の位相を検出する。

この位相検出部ＦＤは、例えば、比較結果信号ＤＣ１〜ＤＣ３に基づいて、交流電圧ＡＣ１〜ＡＣ３の位相を検出する。なお、比較結果信号ＤＣ１〜ＤＣ３は、既述のように、交流発電機Ｍが出力する交流電圧ＡＣ１〜ＡＣ３と予め設定された閾値電圧とを比較した結果に応じた信号である。

ここで、既述のように、例えば、閾値電圧には、接地電圧（０Ｖ）が近傍の値が選択される。

この場合、交流電圧ＡＣ１（ＡＣ２、ＡＣ３）は、正の値であるとき、比較結果信号ＤＣ１（ＤＣ２、ＤＣ３）が“Ｈｉｇｈ”レベルＶＨになる。

したがって、位相検出部ＦＤは、比較結果信号ＤＣ１（ＤＣ２、ＤＣ３）が“Ｈｉｇｈ”レベルＶＨになるタイミングが、交流電圧ＡＣ１（ＡＣ２、ＡＣ３）が負から正になる位相であることを検出する。

一方、交流電圧ＡＣ１（ＡＣ２、ＡＣ３）は、負の値であるとき、比較結果信号ＤＣ１（ＤＣ２、ＤＣ３）が“Ｌｏｗ”レベルＶＬになる。

したがって、位相検出部ＦＤは、比較結果信号ＤＣ１（ＤＣ２、ＤＣ３）が“Ｌｏｗ”レベルＶＬになるタイミングが、交流電圧ＡＣ１（ＡＣ２、ＡＣ３）が正から負になる位相であることを検出する。

このようにして、位相検出部ＦＤは、交流発電機Ｍが出力する交流電圧ＡＣ１〜ＡＣ３の位相を検出する。

また、回転数取得部ＲＡは、交流発電機Ｍの回転に応じた信号に基づいて、交流発電機Ｍの回転数を取得する。

例えば、この回転数取得部ＲＡは、交流発電機Ｍの回転に伴ってパルサコイルＨに誘起されるパルサ信号ＳＰ（信号検出回路ＳＤが出力するパルサ信号ＳＰＤ）に基づいて、交流発電機Ｍの回転数を取得する。

本実施形態では、回転数取得部ＲＡは、例えば、信号検出回路ＳＤが生成した単位時間当たりのパルサ信号ＳＰＤをカウントすることにより、交流発電機Ｍの回転数（ｒｐｍ）を取得する。

そして、回転数取得部ＲＡは、出力制御部Ｘに、取得した交流発電機Ｍの回転数を出力する。

なお、回転数取得部ＲＡは、パルサコイルＨの出力するパルサ信号ＳＰ（信号検出回路ＳＤが出力するパルサ信号ＳＰＤ）に基づいて交流発電機Ｍの回転数を取得する構成に限られず、少なくとも交流発電機Ｍの回転数を取得する構成であれればよい。

例えば、交流発電機ＭにホールＩＣを設置するようにしてもよい。この場合、回転数取得部ＲＡは、設置されたホールＩＣが出力する信号に基づいて、交流発電機Ｍの回転数を取得することとなる。

また、回転数取得部ＲＡは、上位ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）から供給される回転数を示す信号に基づいて、交流発電機Ｍの回転数を取得してもよい。

また、出力制御部Ｘは、位相検出部ＦＤにより検出された交流電圧ＡＣ１〜ＡＣ３の位相に対する通電位相角を決定する。この通電位相角は、交流発電機ＭからバッテリＢに充電電流を供給するための変換部ＣＮのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の通電タイミングを規定する。そして、出力制御部Ｘは、決定した通電位相角に基づいてスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の通電を制御する。なお、後述のように、この決定した通電位相角は、交流発電機Ｍの回転数に応じて、補正される。

ここで、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３のスイッチング動作の通電タイミング（通電位相角）について、図３および図４を用いて以下に説明する。なお、図３の例は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３を１８０°の位相角に相当する期間において通電（オン）状態とする制御を行い、ゲート信号ＳＧ１〜ＳＧ３のオンデューティを５０％に固定した場合を示している。

図３においては、一例として、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３のスイッチング動作を記載している。なお、スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６のスイッチング動作は、スイッチング素子Ｑ１とスイッチ素子Ｑ４とが相補的にオン／オフし、スイッチング素子Ｑ２とスイッチ素子Ｑ５とが相補的にオン／オフし、スイッチング素子Ｑ３とスイッチ素子Ｑ６とが相補的にオン／オフするように、実行される。

図３に示す例では、パルサ信号ＳＰＤは、交流発電機Ｍの交流電圧ＡＣ３の位相が０°となる（比較結果信号ＤＣ３が立ち上がる）時刻のタイミングで立ち下がる波形を有している。また、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３のゲートに印加されるゲート信号ＳＧ１〜ＳＧは、交流電圧ＡＣ１〜ＡＣ３の半周期（１８０°の位相角）に相当するパルス幅を有している。

ここで、通電位相角は、例えば、交流発電機Ｍの交流電圧ＡＣ１〜ＡＣ３の位相の立ち上がりから９０°の位相を基準とした、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３のゲートに印加されるゲート信号ＳＧ１〜ＳＧの立ち上がりのタイミング（オンするタイミング）で定義される。ただし、この例に限定されず、交流発電機Ｍの交流電圧ＡＣ１〜ＡＣ３の位相のどの部分を、通電位相角の基準にするかは、任意である。すなわち、通電位相角は、少なくとも、交流発電機Ｍの交流電圧ＡＣ１〜ＡＣ３の位相と、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３のゲートに印加されるゲート信号ＳＧ１〜ＳＧの位相との相対的な関係を規定するものである。

例えば、図３において、比較結果信号ＤＣ１が、“Ｌｏｗ”レベルＶＬから“Ｈｉｇｈ”レベルＶＨに立ち上がるタイミング（交流電圧ＡＣ１が予め定められた閾値電圧以上になるタイミング）で、スイッチング素子Ｑ１が通電してオン状態になる。

また、比較結果信号ＤＣ１が、“Ｈｉｇｈ”レベルＶＨから“Ｌｏｗ”レベルＶＬに立ち下がるタイミング（交流電圧ＡＣ１が閾値電圧未満になるタイミング）で、スイッチング素子Ｑ１がオフ状態になっている。

すなわち、この図３においては、交流電圧ＡＣ１が閾値電圧以上になるタイミングで、スイッチング素子Ｑ１が通電するように、交流電圧ＡＣ１の位相に対する通電位相角が設定されている。

なお、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３のそれぞれについても、スイッチング素子Ｑ１と同様に、比較結果信号ＤＣ２、ＤＣ３のそれぞれに応じてオン／オフしている。すなわち、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３のそれぞれについても、位相検出部ＦＤにより検出された交流電圧ＡＣ２、ＡＣ３の位相に対する通電位相角に基づいて、オン／オフが制御されている。

また、既述のように、スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６の制御は、スイッチング素子Ｑ１とスイッチ素子Ｑ４とが相補的にオン／オフし、スイッチング素子Ｑ２とスイッチ素子Ｑ５とが相補的にオン／オフし、スイッチング素子Ｑ３とスイッチ素子Ｑ６とが相補的にオン／オフするように、実行される。

また、図４に示すように、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング周波数が一定であっても、スイッチング素子Ｑ１がオン状態である期間（スイッチング素子Ｑ１の通電タイミング）と、比較結果信号ＤＣ１が“Ｈｉｇｈ”レベルＶＨである期間と、の関係に応じて、バッテリＢが充電される期間が変化する。

換言すれば、交流電圧ＡＣ１（比較結果信号ＤＣ１）の位相に対する通電位相角（スイッチング素子Ｑ１の通電タイミング）に応じて、バッテリＢが充電される期間が変化する。これにより、交流発電機ＭのＵ相からの出力電力がバッテリＢに供給される割合が変化して、出力端子ＴＯＵＴから出力される充電電流も変化することとなる。

このように、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の通電タイミング（通電位相角）を制御することで、バッテリＢに供給する充電電流を制御することができ、バッテリＢの充電を制御できる。

上記のように、バッテリ充電装置１００は、交流発電機Ｍが出力する交流電圧ＡＣ１、ＡＣ２、ＡＣ３に対して、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチング動作のタイミング（通電タイミング）を規定するゲート信号ＳＧ１〜ＳＧ６の通電位相角を制御することにより、充電電流の電流値を制御する。

ここで、この出力制御部Ｘは、テーブルＹを有する（図１）。このテーブルＹは、例えば、図５および図６に示す特性を規定する。

例えば、テーブルＹは、バッテリＢの充電電流と通電位相角との関係を規定する（図５の基本特性）。例えば、充電電流が５０Ａに対しては、通電位相角が７５度に設定されている。

さらに、例えば、このテーブルＹは、交流発電機Ｍの回転数と、この回転数に応じて通電位相角を補正するための補正値との関係を規定する（図６の基本特性）。なお、このテーブルＹにおいて、例えば、補正値は、交流発電機Ｍの回転数の増加に伴って、増加するように規定される（図６）。

さらに、出力制御部Ｘは、出力すべき充電電流と、回転数取得部ＲＡにより取得された回転数と、に基づいて、テーブルＹを参照することにより、通電位相角と補正値とを取得し、通電位相角を補正値で補正する。

例えば、出力制御部Ｘは、テーブルＹに規定された通電位相角に補正値を加算することにより、通電位相角を補正する。

そして、出力制御部Ｘは、補正値で補正した通電位相角に基づいて、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を位相制御する。

なお、バッテリ充電装置１００は、バッテリ充電装置１００の内部又は外部の温度を検出する温度センサＡＳをさらに備えるようにしてもよい（図１）。図１の例では、温度センサＡＳは、バッテリ充電装置１００の内部の温度を検出するようになっている。

この場合、テーブルＹは、例えば、補正値と、温度センサＡＳが検出した温度との関係を、さらに規定するようにしてもよい。

そして、出力制御部Ｘは、回転数取得部ＲＡにより取得された回転数及び温度センサＡＳが検出した温度に基づいて、テーブルＹを参照することにより、通電位相角の補正値を取得するようにしてもよい。

この場合も、出力制御部Ｘは、補正値で補正した通電位相角に基づいて、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を位相制御することとなる。

また、テーブルＹは、補正値と、バッテリＢに接続される負荷回路Ｌｏａｄに流れる負荷電流との関係を、さらに規定するようにしてもよい。この場合、バッテリ充電システム１０００は、負荷電流を検出するための検出回路（図示せず）をさらに備えることとなる。

そして、出力制御部Ｘは、回転数取得部ＲＡにより取得された回転数及び負荷電流に基づいて、テーブルＹを参照することにより、通電位相角の補正値を取得するようにしてもよい。この場合も、出力制御部Ｘは、補正値で補正した通電位相角に基づいて、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を位相制御することとなる。

次に、以上のような構成を有するバッテリ充電装置１００の制御方法の一例について説明する。

例えば、バッテリ充電装置１００の位相検出部ＦＤが、比較結果信号ＤＣ１〜ＤＣ３に基づいて、交流電圧ＡＣ１〜ＡＣ３の位相を検出する。

さらに、バッテリ充電装置１００の回転数取得部ＲＡが、信号検出回路ＳＤが出力するパルサ信号ＳＰＤに基づいて、交流発電機Ｍの回転数を取得する。

ここで、バッテリ充電装置１００の出力制御部Ｘは、位相検出部ＦＤにより検出された交流電圧ＡＣ１〜ＡＣ３の位相に対する通電位相角を決定する（図５）。

さらに、出力制御部Ｘは、出力すべき充電電流と、回転数取得部ＲＡにより取得された回転数と、に基づいて、テーブルＹを参照することにより、通電位相角と補正値とを取得し、通電位相角を補正値で補正する。すなわち、交流発電機の回転数に応じて、スイッチング素子の通電タイミングを規定する通電位相角が補正される。

そして、出力制御部Ｘは、補正値で補正した通電位相角に基づいて、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を位相制御する。なお、交流発電機Ｍの回転数が変化した場合には、補正値も変わるため、変化した回転数に対応する補正値で補正した通電位相角で、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６が制御されることとなる。

これにより、本発明に係るバッテリ充電装置１００は、補正値で補正した通電位相角に基づいて、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を位相制御することで、所定の充電電流をバッテリに供給して、より適切にバッテリ電圧を目標電圧に制御することができる。

以上のように、バッテリ充電装置１００は、交流発電機から出力された交流をスイッチング素子により直流に変換してバッテリに供給する変換部と、交流発電機の回転に応じた信号に基づいて、交流発電機の回転数を取得する回転数取得部ＲＡと、交流発電機からバッテリに充電電流を供給するための変換部ＣＮのスイッチング素子の通電タイミングを規定する通電位相角を決定し、この通電位相角に基づいてスイッチング素子の通電を制御する出力制御部Ｘと、を備える。

出力制御部Ｘは、バッテリの充電電流と通電位相角との関係を規定し、且つ交流発電機の回転数と、当該回転数に応じた通電位相角を補正するための補正値との関係を規定するテーブルＹを、有する。出力制御部Ｘは、出力すべき充電電流と、回転数取得部ＲＡにより取得された回転数とに基づいて、テーブルＹを参照することにより、通電位相角と補正値とを取得し、通電位相角を補正値で補正する。

これにより、交流発電機の回転数に応じて、スイッチング素子の通電タイミングを規定する通電位相角が補正される。

以上のように、本発明に係るバッテリ充電装置は、交流発電機の回転数が変化しても、回転数に応じてスイッチング素子の通電タイミングを規定する通電位相角を補正することで、所定の充電電流を交流発電機からバッテリに供給することができる（図５）。

すなわち、本発明に係るバッテリ充電装置によれば、所定の充電電流をバッテリに供給して、より適切にバッテリ電圧を目標電圧に制御することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

Claims (11)

1. 交流発電機から出力された交流をスイッチング素子により直流に変換してバッテリに供給する変換部と、
   前記交流発電機の回転に応じた信号に基づいて、前記交流発電機の回転数を取得する回転数取得部と、
   前記交流発電機から前記バッテリに充電電流を供給するための前記変換部のスイッチング素子の通電タイミングを規定する通電位相角を決定し、前記通電位相角に基づいて前記スイッチング素子の通電を制御する出力制御部と、を備え、
   前記出力制御部は、
   前記バッテリの充電電流と前記通電位相角との関係を規定し、且つ前記交流発電機の回転数と前記回転数に応じて前記通電位相角を補正するための補正値との関係を規定する、テーブルを有し、
   前記出力制御部は、
   出力すべき充電電流と、前記回転数取得部により取得された回転数と、に基づいて、前記テーブルを参照することにより、前記通電位相角と前記補正値とを取得し、前記通電位相角を前記補正値で補正する
   ことを特徴とするバッテリ充電装置。
2. 前記出力制御部は、
   前記テーブルに規定された通電位相角に前記補正値を加算することにより、前記通電位相角を補正する
   ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ充電装置。
3. 前記テーブルにおいて、前記補正値は、前記交流発電機の回転数の増加に伴って、増加するように規定されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ充電装置。
4. 前記バッテリ充電装置は、
   前記バッテリ充電装置の内部又は外部の温度を検出する温度センサをさらに備え、
   前記テーブルは、前記補正値と、前記温度センサが検出した温度との関係を、さらに規定し、
   前記出力制御部は、
   前記回転数取得部により取得された回転数及び前記温度センサが検出した温度に基づいて、前記テーブルを参照することにより、前記補正値を取得する
   ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ充電装置。
5. 前記テーブルは、前記補正値と、前記バッテリに接続される負荷回路に流れる負荷電流との関係を、さらに規定し、
   前記出力制御部は、前記回転数取得部により取得された回転数及び前記負荷電流に基づいて、前記テーブルを参照することにより、前記補正値を取得する
   ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ充電装置。
6. 前記回転数取得部は、前記交流発電機の回転に伴ってパルサコイルに誘起されるパルサ信号に基づいて、前記交流発電機の回転数を取得することを特徴とする請求項１に記載のバッテリ充電装置。
7. 前記バッテリ充電装置は、
   前記交流発電機が出力する交流電圧の位相を検出する位相検出部をさらに備え、
   前記出力制御部は、前記位相検出部により検出された位相に対する前記通電位相角を決定することを特徴とする請求項１に記載のバッテリ充電装置。
8. 前記位相検出部は、
   前記交流発電機が出力する交流電圧と閾値電圧とを比較した結果に応じた比較結果信号に基づいて、前記交流電圧の位相を検出する
   ことを特徴とする請求項７に記載のバッテリ充電装置。
9. 前記バッテリ充電装置は、
   前記交流発電機が出力する交流電圧と前記閾値電圧とを比較した結果に基づいて、前記比較結果信号を出力するゼロクロス信号生成回路を、さらに備える
   ことを特徴とする請求項８に記載のバッテリ充電装置。
10. 前記出力制御部は、
    前記補正値で補正した前記通電位相角に基づいて、前記スイッチング素子を位相制御することを特徴とする請求項１に記載のバッテリ充電装置。
11. 交流発電機から出力された交流をスイッチング素子により直流に変換してバッテリに供給する変換部と、前記交流発電機の回転に応じた信号に基づいて、前記交流発電機の回転数を取得する回転数取得部と、前記交流発電機から前記バッテリに充電電流を供給するための前記変換部のスイッチング素子の通電タイミングを規定する通電位相角を決定し、前記通電位相角に基づいて前記スイッチング素子の通電を制御する出力制御部と、を備え、前記出力制御部は、前記バッテリの充電電流と前記通電位相角との関係を規定し、且つ前記交流発電機の回転数と前記回転数に応じて前記通電位相角を補正するための補正値との関係を規定する、テーブルを有するバッテリ充電装置の制御方法であって、
    前記出力制御部が、出力すべき充電電流と、前記回転数取得部により取得された回転数と、に基づいて、前記テーブルを参照することにより、前記通電位相角と前記補正値とを取得し、前記通電位相角を前記補正値で補正する
    ことを特徴とするバッテリ充電装置の制御方法。

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