JP6186180B2 - Battery charging device and battery charging control method - Google Patents
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Description
本発明は、バッテリ充電装置およびバッテリ充電制御方法に関する。 The present invention relates to a battery charging device and a battery charging control method.
バッテリの逆接続による過電流を防止するための逆接防止回路を備えたバッテリ充電装置が知られている(特許文献1)。バッテリの逆接続とは、バッテリ充電装置の高電圧端子にバッテリの負電極が接続され、バッテリ充電装置の低電圧端子にバッテリの正電極が接続された状態を指す。 A battery charging device including a reverse connection prevention circuit for preventing overcurrent due to reverse connection of a battery is known (Patent Document 1). The reverse connection of the battery refers to a state where the negative electrode of the battery is connected to the high voltage terminal of the battery charging device and the positive electrode of the battery is connected to the low voltage terminal of the battery charging device.
図5に、従来技術によるバッテリ充電装置の構成例を示す。同図に示すバッテリ充電装置は、交流発電機Gの交流出力電圧から所望の直流電圧を発生させてバッテリBを充電するものであり、整流部2、電圧調整部3、制御部4、逆接防止回路5を備えている。整流部2は、交流発電機Gの交流出力電圧を整流するためのものであり、フルブリッジ回路から構成されている。このフルブリッジ回路の高電圧出力ノードは、高電圧ラインHLを介して高電圧端子T1に接続され、その低電圧出力ノードは、低電圧ラインLLを介して低電圧端子T2に接続されている。高電圧端子T1にはバッテリBの正電極が接続され、低電圧端子T2にはバッテリBの負電極が接続される。図5の例は、バッテリ充電装置に対しバッテリBが正常に接続された状態を示している。
In FIG. 5, the structural example of the battery charging device by a prior art is shown. The battery charging device shown in the figure is for charging a battery B by generating a desired DC voltage from the AC output voltage of the AC generator G. The rectifying
電圧調整部3は、交流発電機Gが発生させた交流出力電圧を調整するためのものであり、整流部2を構成するフルブリッジ回路の入力ノードと低電圧ラインLLとの間に接続されたサイリスタを備えている。
制御部4は、整流部2を構成するフルブリッジ回路の高電圧出力ノードと低電圧出力ノードとの間の電圧(即ち、整流部2の出力電圧)が所望の電圧となるように、電圧調整部3を構成するサイリスタの導通を制御するためのものである。
The voltage adjusting unit 3 is for adjusting the AC output voltage generated by the AC generator G, and is connected between the input node of the full bridge circuit constituting the rectifying
The control unit 4 adjusts the voltage so that the voltage between the high voltage output node and the low voltage output node of the full bridge circuit constituting the rectification unit 2 (that is, the output voltage of the rectification unit 2) becomes a desired voltage. This is for controlling the conduction of the thyristor constituting the part 3.
逆接続防止回路5は、バッテリBの逆接続による過電流を防止するためのものであり、nチャネル型の電界効果トランジスタM1と、抵抗R1,R2とから構成されている。電界効果トランジスタM1のソースとドレインとの間にはボディダイオードD1が形成されている。電界効果トランジスタM1の電流路は、低電圧ラインLL上に介挿されている。即ち、電界効果トランジスタM1のソースが整流部2の低電圧出力ノードに接続され、そのドレインが低電圧端子T2に接続されている。抵抗R1,R2は、電界効果トランジスタM1のゲートをバイアスするためのものであり、高電圧端子T1と電界効果トランジスタM1のソースとの間に直列接続されている。抵抗R1と抵抗R2との間の接続点には、電界効果トランジスタM1のゲートが接続されている。
The reverse connection prevention circuit 5 is for preventing an overcurrent due to the reverse connection of the battery B, and includes an n-channel field effect transistor M1 and resistors R1 and R2. A body diode D1 is formed between the source and drain of the field effect transistor M1. The current path of the field effect transistor M1 is inserted on the low voltage line LL. That is, the source of the field effect transistor M1 is connected to the low voltage output node of the rectifying
上記のバッテリ充電装置によれば、交流発電機Gの交流出力電圧が、制御部4の制御の下、電圧調整部3により調整され、整流部2により整流される。これにより高電圧ラインHLと低電圧ラインLLとの間に直流電圧が発生し、低電圧ラインLLに対して高電圧ラインHLの電圧が高くなる。ここで、バッテリ充電装置に対しバッテリBが正常に接続されている場合、抵抗R1と抵抗R2との間の接続点に接続された電界効果トランジスタM1のゲートの電圧がソースの電圧に対して高くなり、電界効果トランジスタM1がオン状態になる。これにより、電界効果トランジスタM1を介して整流部2の低電圧出力ノードが低電圧端子T2と電気的に接続される。従ってこの場合、整流部2によって高電圧ラインHLと低電圧ラインとの間に発生された直流電圧は、高電圧端子T1および低電圧端子T2を介してバッテリBに供給され、これによりバッテリBの充電が行われる。
According to the above battery charger, the AC output voltage of the AC generator G is adjusted by the voltage adjustment unit 3 and rectified by the
これに対し、バッテリBが逆接続された場合、即ち、高電圧端子T1にバッテリBの負電極が接続され、低電圧端子T2にバッテリBの正電極が接続された場合、低電圧ラインLLに対して高電圧ラインHLの電圧が低くなる。これにより、抵抗R1と抵抗R2との間の接続点に接続された電界効果トランジスタM1のゲートの電圧がソースの電圧に対して低くなり、電界効果トランジスタM1がオフ状態になる。従ってこの場合、バッテリBの正電極が接続された低電圧端子T2が整流部2の低電圧ノードから電気的に切り離され、これによりバッテリBの逆接続による過電流が防止される。ここで、仮に逆接防止回路5が備えられていなければ、整流部2を構成するフルブリッジ回路の各ダイオードがバッテリBにより順方向にバイアスされるため、過電流が発生し、この過電流がバッテリ充電装置に影響を及ぼすおそれがある。
On the other hand, when the battery B is reversely connected, that is, when the negative electrode of the battery B is connected to the high voltage terminal T1 and the positive electrode of the battery B is connected to the low voltage terminal T2, the low voltage line LL is connected. On the other hand, the voltage of the high voltage line HL is lowered. As a result, the voltage of the gate of the field effect transistor M1 connected to the connection point between the resistor R1 and the resistor R2 becomes lower than the voltage of the source, and the field effect transistor M1 is turned off. Therefore, in this case, the low voltage terminal T2 to which the positive electrode of the battery B is connected is electrically disconnected from the low voltage node of the rectifying
上述の従来技術によれば、交流発電機Gの回転が停止してバッテリBの充電が行われなくなると、抵抗R1と抵抗R2と電界効果トランジスタM1のボディダイオードD1とによって形成される電流経路を通じてバッテリBの正極から負極に向けて放電電流Idが流れる。このため、バッテリBが放電し、バッテリ電圧が低下するおそれがある。 According to the above-described prior art, when the rotation of the alternator G stops and the battery B is no longer charged, it passes through the current path formed by the resistor R1, the resistor R2, and the body diode D1 of the field effect transistor M1. Discharge current Id flows from the positive electrode of battery B toward the negative electrode. For this reason, the battery B may be discharged, and the battery voltage may decrease.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、発電機停止時のバッテリの放電電流を抑制することができるバッテリ充電装置およびバッテリ充電制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a battery charging device and a battery charging control method capable of suppressing a discharging current of a battery when a generator is stopped.
本発明の一態様によるバッテリ充電装置は、発電機とバッテリとの間に接続され、発電機の出力電圧を整流して直流電圧を生成し、前記直流電圧によりバッテリを充電するバッテリ充電装置であって、前記発電機の回転の停止を検出する検出部と、前記検出部が前記発電機の回転の停止を検出した場合、当該バッテリ充電装置の内部に形成された前記バッテリの放電経路を遮断する遮断部であって、前記バッテリの放電経路に介挿された電流路を有する第1のスイッチ素子であるトランジスタから構成された遮断部と、を備え、前記検出部は、前記発電機の出力電圧が整流された後の電圧が一定値を下回った場合に前記第1のスイッチ素子をオフ状態に駆動する第2のスイッチ素子を備え、前記第2のスイッチ素子は、オフ状態になることにより前記バッテリの放電経路の一部分を遮断し、前記第1のスイッチ素子をオフ状態にすることにより前記バッテリの放電経路の残りの部分を遮断することを特徴とするバッテリ充電装置の構成を有する。 A battery charging device according to an aspect of the present invention is a battery charging device that is connected between a generator and a battery, rectifies an output voltage of the generator to generate a DC voltage, and charges the battery with the DC voltage. And detecting a rotation stop of the generator, and when the detection unit detects a stop of the rotation of the generator, the discharge path of the battery formed inside the battery charging device is cut off. A shut-off unit comprising a transistor that is a first switch element having a current path inserted in a discharge path of the battery, and the detection unit outputs an output voltage of the generator There a second switching element for driving the first switching element to the off state when the voltage after being rectified is below a predetermined value, the second switch element, to the oFF state Ri blocking a portion of the discharge path of the battery, with the configuration of the battery charging device characterized by blocking the remaining portion of the discharge path of the battery by the first switching element to off state.
本発明の一態様によるバッテリ充電制御方法は、発電機とバッテリとの間に接続され、発電機の出力電圧を整流して直流電圧を生成し、前記直流電圧によりバッテリを充電するバッテリ充電装置におけるバッテリ充電制御方法であって、前記バッテリ充電装置は、前記発電機の回転の停止を検出する検出部と、前記検出部が前記発電機の回転の停止を検出した場合、当該バッテリ充電装置の内部に形成された前記バッテリの放電経路を遮断する遮断部であって、前記バッテリの放電経路に介挿された電流路を有する第1のスイッチ素子であるトランジスタから構成された遮断部と、を備え、前記検出部は、前記発電機の出力電圧が整流された後の電圧が一定値を下回った場合に前記第1のスイッチ素子をオフ状態に駆動する第2のスイッチ素子を備え、前記検出部が、前記発電機の回転の停止を検出する段階と、前記第2のスイッチ素子が、前記発電機の回転の停止が検出された場合、オフ状態になることにより前記バッテリの放電経路の一部分を遮断し、前記第1のスイッチ素子をオフ状態にすることにより前記バッテリの放電経路の残りの部分を遮断する段階と、を含むバッテリ充電制御方法の構成を有する。 A battery charging control method according to an aspect of the present invention is a battery charging device that is connected between a generator and a battery, rectifies an output voltage of the generator to generate a DC voltage, and charges the battery with the DC voltage. A battery charging control method, wherein the battery charging device includes: a detecting unit that detects stop of rotation of the generator; and when the detecting unit detects stop of rotation of the generator, A blocking unit configured to block a discharge path of the battery formed in the battery, and including a transistor that is a first switch element having a current path interposed in the discharge path of the battery. the detection unit includes a second switch element which voltage after the output voltage of the generator is rectified to drive the first switching element to off state when below a certain value Wherein the detection unit, and detecting the stop of rotation of the generator, when said second switching element, stops the rotation of the generator is detected, the battery by turned off And cutting off the remaining part of the discharge path of the battery by turning off the first switch element and turning off the first switch element .
本発明の一態様によれば、発電機停止時のバッテリの放電電流を抑制することができる。 According to one embodiment of the present invention, the discharge current of the battery when the generator is stopped can be suppressed.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
[第1実施形態]
(構成の説明)
図1に、本発明の第1実施形態によるバッテリ充電装置100の構成例を示す。
概略的には、バッテリ充電装置100は、交流発電機Gの各相(U相、V相、W相)の交流出力電圧を整流して直流電圧を生成し、この直流電圧によりバッテリBを充電するものであり、整流部110、制御部120、検出部130、遮断部140、逆接防止回路150を備えている。交流発電機Gは、例えば、車両のエンジン等の回転を用いて3相交流電圧を発生させるものであるが、この例に限定されない。また、バッテリBは、例えば、車両の各種の電装機器の電源として用いられるものであるが、この例に限定されない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First embodiment]
(Description of configuration)
In FIG. 1, the structural example of the
Schematically, the
整流部110は、交流発電機Gの交流出力電圧を整流するためのものであり、ダイオードD111〜D113と、nチャネル型の電界効果トランジスタF111〜F113とから構成される。ここで、ダイオードD111〜D113の各アノードは、それぞれ、交流発電機GのU相、V相、W相の各出力部に接続されている。また、ダイオードD111〜D113の各カソードは、整流部110の高電圧出力ノードを形成し、高電圧ラインHLを通じて出力端子T1に共通接続されている。バッテリ充電装置100に対してバッテリBが正常に接続された状態では、高電圧端子T1にはバッテリBの正電極が接続される。
The rectifying
電界効果トランジスタF111〜F113の各ドレインは、それぞれ、交流発電機GのU相、V相、W相の各出力部に接続されている。また、電界効果トランジスタF111〜F113の各ソースは、整流部110の低電圧出力ノードを形成し、低電圧ラインLLを通じて低電圧端子T2に共通接続されている。低電圧ラインLL上には、逆接防止回路150を構成する電界効果トランジスタM1の電流路が介挿されている。即ち、電界効果トランジスタM1のソースは整流部110の低電圧出力ノードに接続され、そのドレインは低電圧端子T2に接続されている。バッテリ充電装置100に対してバッテリBが正常に接続された状態では、低電圧端子T2にはバッテリBの負電極が接続される。電界効果トランジスタM1の電流路は、低電圧ラインLLの一部を構成している。電界効果トランジスタF111〜F113の各ゲートには、制御部120から、これら電界効果トランジスタの導通を制御するための制御信号が共通に印加される。
The drains of the field effect transistors F111 to F113 are connected to the U-phase, V-phase, and W-phase outputs of the AC generator G, respectively. The sources of the field effect transistors F111 to F113 form a low voltage output node of the rectifying
本実施形態では、電界効果トランジスタF111〜F113は、前述の図5に示す電圧調整部3のサイリスタに対応する要素であり、交流発電機Gが発生させた交流出力電圧を調整するためのものである。また、ダイオードD111〜D113は、電界効果トランジスタF111〜F113のボディダイオード(図示省略)と共に、前述の図5に示す整流部2に対応するフルブリッジ回路を構成している。
In the present embodiment, the field effect transistors F111 to F113 are elements corresponding to the thyristors of the voltage adjusting unit 3 shown in FIG. 5 described above, and are for adjusting the AC output voltage generated by the AC generator G. is there. The diodes D111 to D113, together with the body diodes (not shown) of the field effect transistors F111 to F113, constitute a full bridge circuit corresponding to the rectifying
制御部120は、整流部110の高電圧出力ノードと低電圧出力ノードとの間の電圧、即ち、整流部110の出力電圧が所望の電圧となるように、整流部110の電界効果トランジスタF111〜F113の導通を制御するためのものである。高電圧端子T1と低電圧端子T2との間にバッテリBが正常に接続された状態では、高電圧出力ノードと低電圧出力ノードとの間の電圧がバッテリBのバッテリ電圧と概ね等しくなるので、制御部120は、バッテリBの電圧(バッテリ電圧)が所定の目標値となるように、電界効果トランジスタF111〜F113の導通を制御するものであるとも言える。制御部120は、例えば制御用IC(Integrated Cirecuit)を用いて実現される。制御部120を構成する制御用ICの電源ノードは、遮断部140を介して高電圧端子T1に接続され、そのグランドノードは、逆接防止回路150の電界効果トランジスタM1の電流路を介して低電圧端子T2に接続される。本実施形態では、交流発電機Gの回転が停止した場合、制御部120と逆接防止回路150は、バッテリ充電装置100の内部におけるバッテリBの放電経路を形成する。即ち、上記放電経路は、バッテリ充電装置100に対してバッテリが逆接続された場合に発生する異常電流を防止するための保護回路として機能する逆接防止回路150を含んでいる。
The
検出部130は、交流発電機Gの回転の停止を検出するためのものであり、ダイオードD131〜D133(整流素子)と、コンデンサC131〜C134(容量素子)と、抵抗R131〜R134と、npn型のバイポーラトランジスタQ130(第2のスイッチ素子)とを備えている。ここで、ダイオードD131〜D133は、交流発電機Gの交流出力電圧を整流するためのものである。コンデンサC131〜C133は、ダイオードD131〜D133により整流された脈流電圧の直流成分を遮断するものである。抵抗R131〜R133は、コンデンサC134に流れ込む電流を調整するためのものである。コンデンサC134は、抵抗R131〜R133を介して印加される電圧を保持するためのものである。抵抗R134は、バイポーラトランジスタQ130のベース電流を調整するためのものである。バイポーラトランジスタ130は、コンデンサC134に保持された電圧が一定値を下回った場合、遮断部140のバイポーラトランジスタ140(第1のスイッチ素子)をオフ状態に駆動するものである。
The
検出部130の各構成要素の接続関係を具体的に説明する。
ダイオードD131,D132,D133の各アノードは、それぞれ、交流発電機GのU相、V相、W相の各出力部に接続されている。このうち、ダイオードD131のカソードはコンデンサC131の一端に接続され、コンデンサC131の他端は抵抗R131の一端に接続されている。ダイオードD132のカソードはコンデンサC132の一端に接続され、コンデンサC132の他端は抵抗R132の一端に接続されている。ダイオードD133のカソードはコンデンサC133の一端に接続され、コンデンサC133の他端は抵抗R133の一端に接続されている。
The connection relationship of each component of the
The anodes of the diodes D131, D132, and D133 are connected to the U-phase, V-phase, and W-phase outputs of the AC generator G, respectively. Among these, the cathode of the diode D131 is connected to one end of the capacitor C131, and the other end of the capacitor C131 is connected to one end of the resistor R131. The cathode of the diode D132 is connected to one end of the capacitor C132, and the other end of the capacitor C132 is connected to one end of the resistor R132. The cathode of the diode D133 is connected to one end of the capacitor C133, and the other end of the capacitor C133 is connected to one end of the resistor R133.
抵抗R131,R132,R133の各他端は抵抗R134の一端に共通接続され、抵抗R134の他端はバイポーラトランジスタQ130のベースに接続されている。抵抗R131,R132,R133の各他端と抵抗R134の一端との間の接続点にはコンデンサC134の一端が接続され、コンデンサC134の他端は、バイポーラトランジスタQ130のエミッタと共に低電圧ラインLLに接続され、逆接防止回路150の電界効果トランジスタM1の電流路を介して低電圧端子T2に接続されている。バイポーラトランジスタQ130のコレクタは検出部130の出力部を形成する。
The other ends of the resistors R131, R132, and R133 are commonly connected to one end of the resistor R134, and the other end of the resistor R134 is connected to the base of the bipolar transistor Q130. One end of a capacitor C134 is connected to a connection point between each other end of the resistors R131, R132, R133 and one end of the resistor R134, and the other end of the capacitor C134 is connected to the low voltage line LL together with the emitter of the bipolar transistor Q130. The reverse
遮断部140は、検出部130が交流発電機Gの回転の停止を検出した場合、バッテリ充電装置100の内部に形成されたバッテリBの上記放電経路を遮断するためのものであり、バッテリBの上記放電経路に介挿された電流路を有するpnp型のバイポーラトランジスタQ140(第1のスイッチ素子)から構成されている。バイポーラトランジスタQ140のエミッタは出力端子T1(高電圧ラインHL)に接続され、そのベースは、検出部130の出力部を形成するバイポーラトランジスタQ130のコレクタに接続されている。バイポーラトランジスタQ140のコレクタは、制御部120を構成する制御用ICの電源ノードに接続されると共に、後述する逆接防止回路150の抵抗R1の一端に接続されている。
The blocking
逆接防止回路150は、バッテリBの逆接続による過電流(異常電流)を防止するためのものであり、前述した図5に示す逆接防止回路5と同一の構成を有している。即ち、逆接防止回路150は、抵抗R1,R2と、nチャネル型の電界効果トランジスタM1とから構成され、電界効果トランジスタM1のソースとドレインとの間にはボディダイオードD1が形成されている。ここで、電界効果トランジスタM1は、整流部110の低電圧出力ノードから低電圧端子T2に至る低電圧ラインLL上に介挿されている。具体的には、電界効果トランジスタM1のソースは、整流部110の低電圧出力ノードに接続され、そのドレインは低電圧端子T2に接続されている。従って、電界効果トランジスタM1の電流路は低電圧ラインLLの一部を構成している。
The reverse
抵抗R1,R2は、電界効果トランジスタM1のゲートをバイアスするためのものであり、遮断部140のバイポーラトランジスタQ140のコレクタと電界効果トランジスタM1のソースとの間に直列接続されている。具体的には、抵抗R1の一端はバイポーラトランジスタQ140のコレクタに接続され、抵抗R1の他端は抵抗R2の一端に接続され、抵抗R2の他端は電界効果トランジスタM1のソースに接続されている。抵抗R1と抵抗R2との間の接続点には電界効果トランジスタM1のゲートが接続されている。
The resistors R1 and R2 are for biasing the gate of the field effect transistor M1, and are connected in series between the collector of the bipolar transistor Q140 of the
本実施形態では、図1から理解されるように、遮断部140を構成するバイポーラトランジスタQ140の電流路は、高電圧ラインHLと低電圧ラインLLとの間に、抵抗R1,R2が形成する電流経路に対して直列接続されると共に、制御部120の電源ノードとグランドノードの間に形成される電流経路に対して直列接続されている。従って、遮断部140は、そのバイポーラトランジスタQ140をオフさせた場合、制御部120および逆接防止回路150の双方の電流経路を遮断するように構成されている。
なお、図1の例は、バッテリ充電装置100に対しバッテリBが正常に接続された状態を示している。
In the present embodiment, as can be understood from FIG. 1, the current path of the bipolar transistor Q140 constituting the
The example of FIG. 1 shows a state where the battery B is normally connected to the
(動作の説明)
次に、第1実施形態によるバッテリ充電装置100の動作を説明する。
ここではバッテリBが正常に接続されているものとし、検出部130および遮断部140によるバッテリBの放電電流の遮断に着目してバッテリ充電装置100の動作を説明する。その他の動作、例えば交流発電機Gから所望の電圧を生成するための電力変換動作や、逆接防止回路150の動作等は従来装置と同様である。
(Description of operation)
Next, the operation of the
Here, it is assumed that the battery B is normally connected, and the operation of the
A.交流発電機Gが回転している場合
検出部130は、交流発電機Gの回転に伴う交流出力電圧の上昇から、交流発電機Gが回転していることを検出する。具体的には、検出部130において、交流発電機GのU相の交流出力電圧は、ダイオードD131により半波整流されてコンデンサC131に供給される。コンデンサC131は、ダイオードD131により整流して得られた脈流電圧から直流成分を除去する。直流成分が除去された脈流電圧は抵抗R131を通じてコンデンサC134に供給される。コンデンサC134は、抵抗R131を通じて供給される脈流電圧を平滑化して保持する。同様に、交流発電機GのV相およびW相の各交流出力電圧は、それぞれ、ダイオードD132およびダイオードD133により整流されてコンデンサC132およびコンデンサC133に供給される。コンデンサC132およびコンデンサC133は、それぞれ、ダイオードD132およびダイオードD133により整流して得られた脈流電圧から直流成分を除去する。これら直流成分が除去された脈流電圧は、それぞれ、抵抗R132および抵抗R133を通じてコンデンサC134に供給される。
A. When the AC generator G is rotating The
コンデンサC134に保持された電圧は、抵抗R134を介してバイポーラトランジスタQ130のベースに印加される。ここで、バイポーラトランジスタQ130のベースに印加される電圧は交流発電機Gの回転に応じて上昇する。バイポーラトランジスタQ130のベースの電圧が上昇して、そのエミッタとベースとの間が順方向にバイアスされると、バイポーラトランジスタQ130がオン状態になる。バイポーラトランジスタQ130がオン状態になると、遮断部140を構成するバイポーラトランジスタQ140のベースの電圧が低下し、そのエミッタとベースとの間が順方向にバイアスされ、バイポーラトランジスタQ140がオン状態になる。これにより、遮断部140のバイポーラトランジスタQ140を介して、高電圧ラインHLから制御部120および逆接防止回路150に動作電圧が供給される。
The voltage held in the capacitor C134 is applied to the base of the bipolar transistor Q130 via the resistor R134. Here, the voltage applied to the base of the bipolar transistor Q130 rises according to the rotation of the AC generator G. When the voltage at the base of the bipolar transistor Q130 rises and the emitter and base are biased in the forward direction, the bipolar transistor Q130 is turned on. When the bipolar transistor Q130 is turned on, the voltage at the base of the bipolar transistor Q140 that constitutes the
一方、上述のように遮断部140のバイポーラトランジスタQ140がオン状態になると、逆接防止回路150において、抵抗R1と抵抗R2との間の接続点に接続された電界効果トランジスタM1のゲートの電圧が上昇し、この電界効果トランジスタM1がオン状態になる。これにより、電界効果トランジスタM1を介して、制御部120を構成する制御用ICのグランドノードと低電圧端子T2との間が電気的に接続される。この結果、制御部120が給電された状態になり、制御部120は、バッテリBの電圧(バッテリ電圧)が所定の電圧(目標値)となるように、整流部110の電界効果トランジスタF111〜F113の導通を制御する。これによりバッテリBの充電が実施される。
On the other hand, when the bipolar transistor Q140 of the
B.交流発電機Gの回転が停止した場合
交流発電機Gの回転が停止すると、検出部130は、交流発電機Gの回転の停止に伴う交流出力電圧の低下から、交流発電機Gの回転が停止したことを検出する。具体的には、交流発電機Gの回転が停止すると、交流発電機GのU相の交流出力電圧は一定の低電圧(例えば、0V)となる。この場合、検出部130において、ダイオードD131、コンデンサC131、抵抗R131を介してコンデンサC134に供給される電圧が低下する。同様に、交流発電機GのV相およびW相の各交流出力電圧も一定の低電圧となり、ダイオードD132,D133、コンデンサC132,C133、抵抗R132,R133を介してコンデンサC134に供給される電圧も低下する。これにより、コンデンサC134に保持される電圧が低下する。
B. When the rotation of the alternator G stops When the rotation of the alternator G stops, the
コンデンサC134に保持される電圧が低下すると、抵抗R134を介してバイポーラトランジスタQ130のベースに印加される電圧が低下する。ここで、バイポーラトランジスタQ130のベースに印加される電圧が低下して、そのエミッタとベースとの間が順方向にバイアスされなくなると、バイポーラトランジスタQ130がオフ状態になる。バイポーラトランジスタQ130がオフ状態になると、遮断部140を構成するバイポーラトランジスタQ140のエミッタとベースとの間が順方向にバイアスされなくなり、そのベース電流が消失するため、バイポーラトランジスタQ140がオフ状態になる。バイポーラトランジスタQ140がオフ状態になると、上述した制御部120が形成する電流経路と逆接防止回路150が形成する電流経路による放電電流Idが遮断される。これにより、制御部120および逆接防止回路150によるバッテリBの放電電流が抑制される。
When the voltage held in the capacitor C134 decreases, the voltage applied to the base of the bipolar transistor Q130 via the resistor R134 decreases. Here, when the voltage applied to the base of the bipolar transistor Q130 is reduced and the emitter and base are not biased forward, the bipolar transistor Q130 is turned off. When the bipolar transistor Q130 is turned off, the bipolar transistor Q140 constituting the
なお、この場合、遮断部140のバイポーラトランジスタQ140がオフ状態になると、逆接防止回路150において、抵抗R1と抵抗R2との間の接続点に接続された電界効果トランジスタM1のゲートの電圧が、抵抗R2を通じてソースの電圧とほぼ等しくなるため、電界効果トランジスタM1がオフ状態になる。従ってこの場合においても、バッテリBの逆接続による過電流が防止される。
In this case, when the bipolar transistor Q140 of the
以上、第1実施形態によれば、交流発電機Gの回転が停止した場合に、遮断部140により、バッテリ充電装置100の内部に形成される電流経路を遮断するので、バッテリBの放電電流を抑制することができ、バッテリ電圧の低下を抑制することが可能になる。
また、第1実施形態によれば、遮断部140により制御部120が形成する電流経路を遮断するように構成したので、交流発電機Gの回転が停止しているときにバッテリBが逆接続された場合においても、制御部120を構成する制御用ICを過電流から保護することができる。
また、上述した第1実施形態では、逆接防止回路150と制御部120が形成する電流経路を遮断するものとしたが、逆接防止回路150の有無とは関係なく、交流発電機Gが停止した場合にバッテリ充電装置100の内部に形成される任意の電流経路を遮断してバッテリBの放電を抑制するように構成することができる。
As described above, according to the first embodiment, when the rotation of the AC generator G is stopped, the current path formed inside the
Moreover, according to 1st Embodiment, since it comprised so that the electric current path which the
In the first embodiment described above, the current path formed by the reverse
なお、第1実施形態では、検出部130は、交流発電機Gの回転の停止を検出するものとしているが、本実施形態において、交流発電機Gの回転の停止とは、バッテリBを有意に充電できない程度に、交流発電機Gの回転が低下した状態を含む。従って、交流発電機Gが完全に停止した状態になくても、バッテリBの充電が実施されなければ、即ち、バッテリBの充電電流が放電電流を下回る状態にあれば、交流発電機Gの回転は停止しているものとして取り扱われる。なお、このような定義によらず、交流発電機Gの回転の停止の定義は、例えば充電対象の特性に応じて任意に定めることができる。
In the first embodiment, the
<第1実施形態の変形例>
次に、本発明の第1実施形態の変形例を説明する。
図2に、本発明の第1実施形態の変形例によるバッテリ充電装置100aの構成例を示す。図2に示す変形例によるバッテリ充電装置100aは、上述の図1に示すバッテリ充電装置100の構成において、整流部110に代えて整流部110aを備えている。整流部110aは、図1の整流部110の構成において、電界効果トランジスタF111〜F113に代えて、ダイオードD114〜D116とサイリスタT111〜T113とを備えている。その他の構成は、図1に示すバッテリ充電装置100と同様である。
<Modification of First Embodiment>
Next, a modification of the first embodiment of the present invention will be described.
In FIG. 2, the structural example of the
図2に示すバッテリ充電装置100aにおいて、ダイオードD114〜D116の各カソードは、それぞれ、ダイオードD111〜D113の各アノードに接続されている。ダイオードD114〜D116の各アノードは、整流部110aの低電圧出力ノードを形成し、逆接防止回路150の電界効果トランジスタM1のソースが接続された低電圧ラインLLに共通接続されている。サイリスタT111〜T113の各アノードは、それぞれ、ダイオードD114〜D116のカソードに接続され、サイリスタT111〜T113の各カソードは、それぞれ、ダイオードD114〜D116のアノードに接続されている。また、サイリスタT111〜T113の各制御ゲートには、制御部120から、これらサイリスタの導通を制御するための制御信号が共通に印加される。
In the
本変形例では、ダイオードD114〜D116が、図1に示す電界効果トランジスタF111〜F113のボディダイオードとして機能し、サイリスタT111〜T113が、図1に示す電界効果トランジスタF111〜F113として機能する。従って、本変形例によるバッテリ充電装置100aは、図1に示すバッテリ充電装置100と同様に動作し、交流発電機Gの交流出力電圧を所望の電圧に変換してバッテリBを充電する。交流発電機Gの回転が停止した場合の動作も図1のバッテリ充電装置100と同様である。
In this modification, the diodes D114 to D116 function as body diodes of the field effect transistors F111 to F113 shown in FIG. 1, and the thyristors T111 to T113 function as the field effect transistors F111 to F113 shown in FIG. Therefore, the
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態を説明する。
図3に、第2実施形態によるバッテリ充電装置200の構成例を示す。バッテリ充電装置200は、図1に示す第1実施形態によるバッテリ充電装置100の構成において、逆接防止回路150に代えて、高電圧ラインHL側に設けられた逆接防止回路250を備えている。逆接防止回路250は、抵抗R51,R52、pチャネル型の電界効果トランジスタM51、ボディダイオードD51を備えており、これらは、図1に示す逆接防止回路150が備える抵抗R1,R2、nチャネル型の電界効果トランジスタM1、ボディダイオードD1に対応した構成要素である。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 3 shows a configuration example of the
第2実施形態では、電界効果トランジスタM51は、整流部110の高電圧出力ノードから高電圧端子T1に至る高電圧ラインHL上に介挿されている。具体的には、電界効果トランジスタM51のソースは、整流部110の高電圧出力ノードに接続され、そのドレインは高電圧端子T1に接続されている。電界効果トランジスタM51の電流路は高電圧ラインHLの一部を構成している。
In the second embodiment, the field effect transistor M51 is interposed on the high voltage line HL from the high voltage output node of the rectifying
抵抗R51,R52は、電界効果トランジスタM51のゲートをバイアスするためのものであり、電界効果トランジスタM51のソースと、検出部130のバイポーラトランジスタQ130のコレクタとの間に直列接続されている。具体的には、抵抗R52の一端は電界効果トランジスタM51のソースに接続され、抵抗R52の他端は抵抗R51の一端に接続され、抵抗R51の他端はバイポーラトランジスタQ130のコレクタに接続されている。抵抗R51と抵抗R52との間の接続点には電界効果トランジスタM51のゲートが接続されている。
The resistors R51 and R52 are for biasing the gate of the field effect transistor M51, and are connected in series between the source of the field effect transistor M51 and the collector of the bipolar transistor Q130 of the
第2実施形態では、図3から理解されるように、遮断部140を構成するバイポーラトランジスタQ140の電流路は、制御部120の電源ノードとグランドノードの間に形成される電流経路に対して直列接続されている。また、検出部130を構成するバイポーラトランジスタQ130は、電界効果トランジスタM51のソースと低電圧端子T2(低電圧ラインLL)との間に、抵抗R51,R52が形成する電流経路に対して直列接続されている。従って、交流発電機Gの回転が停止した場合、検出部130がバイポーラトランジスタQ130をオフさせ、これに伴って遮断部140のバイポーラトランジスタQ140がオフされることにより、制御部120および逆接防止回路150によって形成される各電流経路を流れる放電電流が遮断される。この場合、検出部130のバイポーラトランジスタQ130は、遮断部140のバイポーラトランジスタQ140の機能の一部を兼ねる。
In the second embodiment, as can be understood from FIG. 3, the current path of the bipolar transistor Q140 constituting the
従って、第2実施形態によれば、第1実施形態と同様に、交流発電機Gの回転が停止した場合に、遮断部140により、バッテリ充電装置100aの内部に形成される放電経路が遮断されるので、バッテリBの放電を抑制し、バッテリ電圧の低下を抑制することが可能になる。
また、第2実施形態によれば、第1実施形態と同様に、遮断部140により制御部120が形成する電流経路も遮断するように構成したので、交流発電機Gの回転が停止しているときにバッテリBが逆接続された場合において、制御部120を構成する制御用ICを過電流から保護することができる。
Therefore, according to the second embodiment, similarly to the first embodiment, when the rotation of the AC generator G is stopped, the discharge path formed inside the
In addition, according to the second embodiment, similarly to the first embodiment, since the current path formed by the
<第2実施形態の変形例>
次に、第2実施形態の変形例を説明する。
図4に、第2実施形態の変形例によるバッテリ充電装置200aの構成例を示す。バッテリ充電装置200aは、前述した図2に示す第1実施形態の変形例によるバッテリ充電装置100aに対応したものであり、上述の図3に示すバッテリ充電装置200の構成において、整流部110に代えて、図2に示す整流部110aを備えている。その他の構成は、図3に示すバッテリ充電装置200と同様である。
図4に示すバッテリ充電装置200aによっても、図3に示すバッテリ充電装置200と同様に、交流発電機Gの交流出力電圧を所望の電圧に変換してバッテリBを充電することができる。また、交流発電機Gの回転が停止した場合の動作についても図3に示すバッテリ充電装置200と同様である。
<Modification of Second Embodiment>
Next, a modification of the second embodiment will be described.
In FIG. 4, the structural example of the
The
上述した第1実施形態および第2実施形態では、本発明をバッテリ充電装置として表現したが、本発明は、バッテリ充電制御方法として表現することもできる。この場合、本発明によるバッテリ充電制御方法は、発電機の出力電圧を整流して直流電圧を生成し、前記直流電圧によりバッテリを充電するバッテリ充電装置におけるバッテリ充電制御方法であって、前記発電機の回転の停止を検出する段階と、前記発電機の回転の停止が検出された場合、前記バッテリ充電装置の内部に形成された前記バッテリの放電経路を遮断する段階と、を含むバッテリ充電制御方法として表現することができる。 In the first embodiment and the second embodiment described above, the present invention is expressed as a battery charging device, but the present invention can also be expressed as a battery charging control method. In this case, the battery charging control method according to the present invention is a battery charging control method in a battery charging apparatus that rectifies an output voltage of a generator to generate a DC voltage, and charges the battery with the DC voltage. A battery charge control method comprising: detecting a stop of rotation of the generator; and shutting off a discharge path of the battery formed inside the battery charger when the stop of the rotation of the generator is detected. Can be expressed as
以上、本発明の実施形態および変形例を説明したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変形、置換、付加などが可能である。
例えば、上述の各実施形態および各変形例では、交流発電機GのU相、V相、W相の各交流出力電圧を整流して、交流発電機Gの回転の停止を検出するように、検出部130を構成したが、必ずしも3相の全てを用いる必要はなく、一部の相だけを用いて交流発電機Gの回転の停止を検出してもよい。
また、例えば、上述の実施形態では、遮断部140をバイポーラトランジスタから構成したが、電界効果トランジスタやサイリスタなど、他のスイッチ素子を用いることも可能である。その他の構成要素についても、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意の要素に置き換えることが可能である。
As mentioned above, although embodiment and the modification of this invention were demonstrated, various deformation | transformation, substitution, addition, etc. are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.
For example, in each of the above-described embodiments and modifications, the AC output voltage of the U-phase, V-phase, and W-phase of the AC generator G is rectified to detect the stop of the rotation of the AC generator G. Although the
Further, for example, in the above-described embodiment, the blocking
100,100a,200,200a…バッテリ充電装置、110,110a…整流部、120…制御部、130…検出部、140…遮断部、150,250…逆接防止回路、B…バッテリ、C131〜C134…コンデンサ、D111〜D116,D131〜D133…ダイオード、F111〜F113…電界効果トランジスタ、G…交流発電機、Q130,Q140…バイポーラトランジスタ、R131〜R134…抵抗、T1,T2…出力端子,T111〜T113…サイリスタ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,100a, 200,200a ... Battery charging device, 110,110a ... Rectification part, 120 ... Control part, 130 ... Detection part, 140 ... Blocking part, 150,250 ... Reverse connection prevention circuit, B ... Battery, C131-C134 ... Capacitor, D111-D116, D131-D133 ... Diode, F111-F113 ... Field effect transistor, G ... AC generator, Q130, Q140 ... Bipolar transistor, R131-R134 ... Resistance, T1, T2 ... Output terminal, T111-T113 ... Thyristor.
Claims (3)
前記発電機の回転の停止を検出する検出部と、
前記検出部が前記発電機の回転の停止を検出した場合、当該バッテリ充電装置の内部に形成された前記バッテリの放電経路を遮断する遮断部であって、前記バッテリの放電経路に介挿された電流路を有する第1のスイッチ素子であるトランジスタから構成された遮断部と、
を備え、
前記検出部は、
前記発電機の出力電圧が整流された後の電圧が一定値を下回った場合に前記第1のスイッチ素子をオフ状態に駆動する第2のスイッチ素子を備え、
前記第2のスイッチ素子は、オフ状態になることにより前記バッテリの放電経路の一部分を遮断し、前記第1のスイッチ素子をオフ状態にすることにより前記バッテリの放電経路の残りの部分を遮断する
ことを特徴とするバッテリ充電装置。 A battery charging device connected between the generator and the battery, rectifying the output voltage of the generator to generate a DC voltage, and charging the battery with the DC voltage,
A detection unit for detecting a stop of rotation of the generator;
When the detection unit detects the stop of the rotation of the generator, the blocking unit is a blocking unit that blocks the discharge path of the battery formed inside the battery charger, and is inserted in the discharge path of the battery A cut-off portion composed of a transistor which is a first switch element having a current path;
Equipped with a,
The detector is
A second switch element that drives the first switch element to an off state when a voltage after the output voltage of the generator is rectified falls below a certain value;
The second switch element shuts off a part of the discharge path of the battery by being turned off, and shuts off the remaining part of the discharge path of the battery by turning off the first switch element.
A battery charger characterized by that .
当該バッテリ充電装置に対して前記バッテリが逆接続された場合に発生する異常電流を防止するための保護回路を含むことを特徴とする請求項1に記載のバッテリ充電装置。 The discharge path is
The battery charging device according to claim 1, further comprising a protection circuit for preventing an abnormal current generated when the battery is reversely connected to the battery charging device.
前記バッテリ充電装置は、
前記発電機の回転の停止を検出する検出部と、
前記検出部が前記発電機の回転の停止を検出した場合、当該バッテリ充電装置の内部に形成された前記バッテリの放電経路を遮断する遮断部であって、前記バッテリの放電経路に介挿された電流路を有する第1のスイッチ素子であるトランジスタから構成された遮断部と、
を備え、
前記検出部は、
前記発電機の出力電圧が整流された後の電圧が一定値を下回った場合に前記第1のスイッチ素子をオフ状態に駆動する第2のスイッチ素子を備え、
前記検出部が、前記発電機の回転の停止を検出する段階と、
前記第2のスイッチ素子が、前記発電機の回転の停止が検出された場合、オフ状態になることにより前記バッテリの放電経路の一部分を遮断し、前記第1のスイッチ素子をオフ状態にすることにより前記バッテリの放電経路の残りの部分を遮断する段階と、
を含むバッテリ充電制御方法。 A battery charging control method in a battery charging device connected between a generator and a battery, rectifying an output voltage of the generator to generate a DC voltage, and charging the battery with the DC voltage,
The battery charger is
A detection unit for detecting a stop of rotation of the generator;
When the detection unit detects the stop of the rotation of the generator, the blocking unit is a blocking unit that blocks the discharge path of the battery formed inside the battery charger, and is inserted in the discharge path of the battery A cut-off portion composed of a transistor which is a first switch element having a current path;
With
The detector is
A second switch element that drives the first switch element to an off state when a voltage after the output voltage of the generator is rectified falls below a certain value;
The detection unit detecting a stop of rotation of the generator;
When the second switch element detects that the rotation of the generator is stopped, the second switch element is turned off to shut off a part of the discharge path of the battery and turn off the first switch element. Cutting off the rest of the battery discharge path by :
Including a battery charge control method.
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