JPWO2013088503A1 - レギュレータ、バッテリ充電装置、および、バッテリ充電方法 - Google Patents

レギュレータ、バッテリ充電装置、および、バッテリ充電方法 Download PDF

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Abstract

[課題]バッテリチャタリング時に、バッテリ電圧が満充電電圧以上になるのをより適切に抑制することが可能なレギュレータを提供する。
[解決手段]レギュレータ1は、整流回路2と、第1のバッテリ検出回路3と、第1の満充電検出回路4と、第1の端子T1と第1のコンデンサC1の一端との間に接続された第5の抵抗r5、および第1の端子T1と第1のコンデンサC1の一端との間で第5の抵抗r5と直列に接続された第2のコンデンサを有する第1の微分回路5と、交流発電機ACGの出力に基づいて、整流回路2が交流電流を整流するように制御し、且つ、第1の第1のバッテリ接続用スイッチ素子SW1の他端の信号に基づいて、整流回路2の駆動または停止を制御する第1の駆動回路DRと、を備える。

Description

本発明は、バッテリの充電を制御するレギュレータ、バッテリ充電装置、および、バッテリ充電システムに関する発明である。
従来のバッテリ充電装置(例えば、JP11−225446A特許文献1参照。)100Aに用いられるレギュレータ1Aは、例えば、バッテリ充電時において、交流発電機ACGの出力電流を整流回路2で整流し、バッテリBに充電する(図5)。
この従来のバッテリ充電装置100Aは、整流回路2と、バッテリBが接続されたか否かを検出するバッテリ検出回路3と、バッテリBの満充電を検出する満充電検出回路4と、整流回路2の駆動または停止を制御する駆動回路DRと、を備える。
ところで、上記従来のバッテリ充電装置100Aでは、バッテリBに接続される負荷Rが軽い状態または無負荷状態において、例えば、バッテリBを接続するネジが緩んでチャタリングした(スイッチ素子SWがオン/オフを繰り返した)場合、バッテリ電圧が必要以上に上昇する可能性がある。
例えば、バッテリBが接続(スイッチ素子SWがオン)された瞬間に、第1の経路(1)に電流が流れる。満充電検出回路4では、平均値コンデンサC1に充電を開始するため、満充電検出回路4のトランジスタTr2の動作開始が遅くなる(図6)。
また、バッテリ検出回路3では、第1の経路(1)に電流が流れることにより、トランジスタTr1が動作して、第2の経路(2)に電流が流れる。
この第2の経路(2)に電流が流れると、第1の駆動回路DRが動作し、サイリスタのゲートに電流を流して、サイリスタをオンする。
これにより、交流発電機ACGから整流回路2を介して第3の経路(3)に電流が流れて、バッテリBが充電されることとなる。
一方、バッテリBが開放(スイッチ素子SWがオフ)されると、第4の経路(4)に電流が流れて、満充電検出回路4の平均値コンデンサC1が放電される(図7)。
すなわち、バッテリチャタリング時には、バッテリBの接続と開放とが連続して発生するため、バッテリ接続時毎に、満充電検出回路4のトランジスタTr2の動作の遅れが発生し、バッテリBを過剰に充電することとなる。
これにより、上述のバッテリ電圧が必要以上に上昇する問題が起こり得る。
このように、上記従来技術のレギュレータ1Aは、バッテリチャタリング時に、バッテリ電圧が満充電電圧以上になり得る問題がある。
本発明の一態様に係る実施例に従ったレギュレータは、
第1の端子と第2の端子との間に接続された第1のバッテリの交流発電機による充電を制御するレギュレータであって、
前記交流発電機の各相の出力端子から出力される交流電流を整流し、前記第1のバッテリに対する充電電流を出力する整流回路と、
前記第1の端子に一端が接続された第1の抵抗と、前記第1の抵抗の他端と第2の端子との間に接続された第2の抵抗と、前記第2の端子に一端が接続され、前記第1の抵抗の他端に制御端子が接続された第1のスイッチ素子と、を有する第1のバッテリ検出回路と、
前記第1の端子に一端が接続された第3の抵抗と、前記第3の抵抗の他端と前記第2の端子との間に接続された第4の抵抗と、前記第3の抵抗の他端に一端が接続され、前記第2の端子に他端が接続された第1のコンデンサと、前記第1のスイッチ素子の制御端子に一端が接続され、前記第2の端子に他端が接続され、前記第1のコンデンサの一端に制御端子が接続された第2のスイッチ素子と、を有する第1の満充電検出回路と、
前記第1の端子と前記第1のコンデンサの一端との間に接続された第5の抵抗と、前記第1の端子と前記第1のコンデンサの一端との間で前記第5の抵抗と直列に接続された第2のコンデンサと、を有する第1の微分回路と、
前記交流発電機の出力に基づいて、前記整流回路が交流電流を整流するように制御し、且つ、前記第1のスイッチ素子の他端の信号に基づいて、前記整流回路が交流電流を整流して前記第1のバッテリBに電力を供給する動作の実行または停止を制御する第1の駆動回路と、を備える
ことを特徴とする。
前記レギュレータにおいて、
前記第1の駆動回路は、
前記第1のスイッチ素子がオンしている場合には、前記整流回路2が交流電流を整流して前記第1のバッテリに電力を供給する動作を実行させ、
一方、前記第1のスイッチ素子がオフしている場合には、前記整流回路2が交流電流を整流して前記第1のバッテリに電力を供給する動作を停止させてもよい。
前記レギュレータにおいて、
前記第1の駆動回路は、
前記第1のスイッチ素子の他端に電流が流れる場合には、前記整流回路2が交流電流を整流して前記第1のバッテリに電力を供給する動作を実行させ、
一方、前記第1のスイッチ素子の他端に電流が流れない場合には、前記整流回路2が交流電流を整流して前記第1のバッテリに電力を供給する動作を停止させてもよい。
前記レギュレータにおいて、
前記第1の微分回路は、
前記第1のコンデンサの一端にカソードが接続された第1のダイオードと、
前記第1のダイオードのアノードにカソードが接続され、前記第2の端子にアノードが接続された第2のダイオードと、をさらに有し、
前記第5の抵抗と前記第2のコンデンサとは、
前記第1の端子と前記第1のダイオードのアノードとの間で直列に接続されていてもよい。
前記レギュレータにおいて、
前記第1の満充電検出回路は、
前記第1の端子と前記第3の抵抗の他端との間で逆方向バイアスされるように接続された第1のツェナーダイオードをさらに有していてもよい。
前記レギュレータにおいて、
前記第1の端子と前記第3の抵抗の一端との間に直列に複数の前記第1のツェナーダイオードが接続されていてもよい。
前記レギュレータにおいて、
前記第1の満充電検出回路は、
前記第3の抵抗の一端に一端が接続され、前記第2の端子に他端が接続された第6の抵抗をさらに有していてもよい。
前記レギュレータにおいて、
前記整流回路は、
前記交流発電機の第1の相の出力端子にアノードが接続され、前記第1の端子にカソードが接続された第1のサイリスタと、
前記交流発電機の前記第1の相の出力端子にカソードが接続され、前記第2の端子にアノードが接続された第2のサイリスタと、を有していてもい。
前記レギュレータにおいて、
前記第1の駆動回路は、
前記第1のサイリスタおよび前記第2のサイリスタのゲートに駆動信号を印加することにより、前記整流回路の動作を制御してもよい。
前記レギュレータにおいて、
前記第2の端子と前記整流回路の他端との間で順方向バイアスされるように接続された第3のダイオードをさらに備えていてもよい。
前記レギュレータにおいて、
前記第1のスイッチ素子および前記第2のスイッチ素子は、トランジスタであってもよい。
前記レギュレータにおいて、
前記トランジスタは、バイポーラトランジスタであってもよい。
前記レギュレータにおいて、
前記バイポーラトランジスタは、NPN型バイポーラトランジスタであってもよい。
前記レギュレータにおいて、
前記レギュレータは、第1の端子と第2の端子との間に接続された第1のバッテリ、および第3の端子と第4の端子との間に接続された第2のバッテリの交流発電機による充電を制御するものであり、
前記整流回路は、前記交流発電機の各相の出力端子から出力される交流電流を整流し、前記第1のバッテリおよび前記第2のバッテリに対する充電電流を出力し、
前記レギュレータは、
前記第3の端子に一端が接続された第7の抵抗と、前記第7の抵抗の他端と第4の端子との間に接続された第8の抵抗と、前記第4の端子に一端が接続され、前記第7の抵抗の他端に制御端子が接続された第3のスイッチ素子と、を有する第2のバッテリ検出回路と、
前記第3の端子に一端が接続された第9の抵抗と、前記第9の抵抗の他端と前記第4の端子との間に接続された第10の抵抗と、前記第9の抵抗の他端に一端が接続され、前記第4の端子に他端が接続された第3のコンデンサと、前記第3のスイッチ素子の制御端子に一端が接続され、前記第4の端子に他端が接続され、前記第3のコンデンサの一端に制御端子が接続された第4のスイッチ素子と、を有する第2の満充電検出回路と、
前記第3の端子と前記第3のコンデンサの一端との間に接続された第11の抵抗と、前記第3の端子と前記第3のコンデンサの一端との間で前記第11の抵抗と直列に接続された第4のコンデンサと、を有する第2の微分回路と、
前記交流発電機の出力に基づいて、前記整流回路が交流電流を整流するように制御し、且つ、前記第3のスイッチ素子の他端の信号に基づいて、前記整流回路が交流電流を整流して前記第1のバッテリに電力を供給する動作を実行または停止させる第2の駆動回路と、
前記第3の端子と前記第7の抵抗の一端との間に接続され、前記第2のスイッチ素子の一端の信号に基づいて、オン/オフが制御されるスイッチ回路と、をさらに備えていてもよい。
前記レギュレータにおいて、
前記スイッチ回路は、
前記第2のスイッチ素子がオンしている場合には、オンし、
一方、前記第2のスイッチ素子がオフしている場合には、オフしてもよい。
前記レギュレータにおいて、
前記スイッチ回路は、
前記第2のスイッチ素子の一端に電流が流れる場合には、オフし、
一方、前記第2のスイッチ素子の一端に電流が流れない場合には、オンしてもよい。
前記レギュレータにおいて、
前記第2の満充電検出回路は、
前記第9の抵抗の一端に一端が接続され、前記第4の端子に他端が接続された第12の抵抗をさらに有していてもよい。
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、
バッテリを充電するためのバッテリ充電装置であって、
バッテリを充電するための交流電圧を供給する交流発電機と、
前記レギュレータと、を備える
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方法は、
第1の端子と第2の端子との間に接続された第1のバッテリの交流発電機による充電を制御するレギュレータであって、前記交流発電機の各相の出力端子から出力される交流電流を整流し、前記第1のバッテリに対する充電電流を出力する整流回路と、前記第1の端子に一端が接続された第1の抵抗と、前記第1の抵抗の他端と第2の端子との間に接続された第2の抵抗と、前記第2の端子に一端が接続され、前記第1の抵抗の他端に制御端子が接続された第1のスイッチ素子と、を有する第1のバッテリ検出回路と、前記第1の端子に一端が接続された第3の抵抗と、前記第3の抵抗の他端と前記第2の端子との間に接続された第4の抵抗と、前記第3の抵抗の他端に一端が接続され、前記第2の端子に他端が接続された第1のコンデンサと、前記第1のスイッチ素子の制御端子に一端が接続され、前記第2の端子に他端が接続され、前記第1のコンデンサの一端に制御端子が接続された第2のスイッチ素子と、を有する第1の満充電検出回路と、前記第1の端子と前記第1のコンデンサの一端との間に接続された第5の抵抗と、前記第1の端子と前記第1のコンデンサの一端との間で前記第5の抵抗と直列に接続された第2のコンデンサと、を有する第1の微分回路と、前記交流発電機の出力に基づいて、前記整流回路が交流電流を整流するように制御し、且つ、前記第1のスイッチ素子の他端の信号に基づいて、前記整流回路が交流電流を整流して前記第1のバッテリBに電力を供給する動作の実行または停止を制御する第1の駆動回路と、を備えたレギュレータによる第1のバッテリを充電するためのバッテリ充電方法であって、
前記第1のスイッチ素子がオンしている場合には、前記整流回路1が交流電流を整流して前記第1のバッテリに電力を供給する動作を実行させ、
一方、前記第1のスイッチ素子がオフしている場合には、前記整流回路2が交流電流を整流して前記第2のバッテリに電力を供給する動作を停止させる
ことを特徴とする。
以上のように、本発明の一態様に係るレギュレータでは、従来のレギュレータと比較して、第1の端子と第1のコンデンサの一端との間に接続された第5の抵抗と、第1の端子と第1のコンデンサの一端との間で第5の抵抗と直列に接続された第2のコンデンサと、第1のコンデンサの一端にカソードが接続された第1のダイオードと、第1のダイオードのアノードにカソードが接続され、第2の端子にアノードが接続された第2のダイオードと、を有する第1の微分回路を、さらに備える。
これにより、第1のバッテリが接続された瞬間に、第1の微分回路が第1の満充電検出回路の平均値コンデンサを充電して、第1の満充電検出回路のトランジスタの動作の遅れを低減することができる。
これにより、上述のバッテリ電圧が必要以上に上昇するのを抑制することができる。
さらに、第1のバッテリが開放されると、第2のダイオードが第2のコンデンサを放電させるため、第1の微分回路の微分動作を継続させることができる。
すなわち、本発明の一態様に係るレギュレータによれば、バッテリチャタリング時に、バッテリ電圧が満充電電圧以上になるのをより適切に抑制することができる。
図1は、本発明の一態様である実施例1に係るバッテリ充電システム100の構成の一例を示す回路図である。 図2は、図1に示すバッテリ充電装置100の第1のバッテリ接続用スイッチ素子SWがオンしたときに流れる電流の流れを示す図である。 図3は、図1に示すバッテリ充電装置100の第1のバッテリ接続用スイッチ素子SWがオフしたときに流れる電流の流れを示す図である。 図4は、本発明の一態様である実施例2に係るバッテリ充電装置200の構成の一例を示す回路図である。 図5は、従来のバッテリ充電装置100Aの構成の一例を示す回路図である。 図6は、図5に示す従来のバッテリ充電装置100Aの第1のバッテリ接続用スイッチ素子SWがオンしたときに流れる電流の流れを示す図である。 図7は、図5に示す従来のバッテリ充電装置100Aの第1のバッテリ接続用スイッチ素子SWがオフしたときに流れる電流の流れを示す図である。
以下、本発明に係る各実施例について図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一態様である実施例1に係るバッテリ充電装置100の構成の一例を示す回路図である。
図1に示すように、第1のバッテリBを充電するためのバッテリ充電装置100は、第1のバッテリを充電するための交流電圧を供給する交流発電機ACGと、レギュレータ1と、を備える。
レギュレータ1は、第1の端子T1と第2の端子T2との間に接続された第1のバッテリBの交流発電機ACGによる充電を制御するようになっている。
なお、第1のバッテリBは、第1の端子T1と第2の端子T2との間で、第1の外部負荷Rと並列に接続されている。また、第1の端子T1と第1のバッテリBとの間には、第1のバッテリ接続用スイッチ素子SWが設けられている。この第1のバッテリ接続用スイッチ素子SWのオン/オフは、レギュレータ1と第1のバッテリBとの間の導通/遮断に対応する。図1に示す状態では、第1のバッテリ接続用スイッチ素子SWはオンし、レギュレータ1と第1のバッテリBとの間は導通している。
ここで、図1に示すように、レギュレータ1は、整流回路2と、第1のバッテリ検出回路3と、第1の満充電検出回路4と、第1の微分回路5と、第3のダイオードD3と、を備える。
整流回路2は、第1の端子T1に一端2aが接続され、第2の端子T2に他端2bが接続されている。この整流回路2は、交流発電機ACGの各相の出力端子から出力される交流電流を整流し、第1のバッテリBに対する充電電流を出力するようになっている。
この整流回路2は、例えば、図1に示すように、第1のサイリスタTH1と、第2のサイリスタTH2と、第1のサイリスタTH3と、第2のサイリスタTH4と、を有する。
第1のサイリスタTH1は、交流発電機ACGの第1の相の出力端子にアノードが接続され、第1の端子T1にカソードが接続されている。
第2のサイリスタTH2は、交流発電機ACGの第1の相の出力端子にカソードが接続され、第2の端子T2にアノードが接続されている。
また、第1のサイリスタTH3は、交流発電機ACGの第2の相の出力端子にアノードが接続され、第1の端子T1にカソードが接続されている。
第2のサイリスタTH4は、交流発電機ACGの第2の相の出力端子にカソードが接続され、第2の端子T2にアノードが接続されている。
これらの第1ないし第2のサイリスタTH1〜TH4は、第1の駆動回路DRからゲートに駆動信号が印加されることにより駆動、すなわち、整流回路2が駆動するようになっている。これらの第1ないし第2のサイリスタTH1〜TH4の動作により、交流発電機ACGの各相の出力端子から出力される交流電流が整流される。
また、第1のバッテリ検出回路3は、例えば、図1に示すように、第1の抵抗r1と、第2の抵抗r2と、第1のスイッチ素子(NPN型バイポーラトランジスタ)Tr1と、を有する。
第1の抵抗r1は、第1の端子T1に一端が接続されている。
第2の抵抗r2は、第1の抵抗r1の他端と第2の端子T2との間に接続されている。
第1のスイッチ素子Tr1は、第2の端子T2に一端(エミッタ)が接続され、第1の駆動回路DRに他端(コレクタ)が接続され、第1の抵抗r1の他端に制御端子(ベース)が接続されている。なお、ここでは、この第1のスイッチ素子Tr1は、バイポーラトランジスタであるが、MOSトランジスタであってもよい。
また、第1の満充電検出回路4は、第3の抵抗r3と、第4の抵抗r4と、第6の抵抗r6と、第1のコンデンサ(平均値コンデンサ)C1と、第2のスイッチ素子(NPN型バイポーラトランジスタ)Tr2と、第1のツェナーダイオードZe1、Ze2と、を有する。
第3の抵抗r3は、第1の端子T1に一端が接続されている。
第4の抵抗r4は、第3の抵抗r3の他端と第2の端子T2との間に接続されている。
第1のコンデンサC1は、第3の抵抗r3の他端に一端が接続され、第2の端子T2に他端が接続されている。
第2のスイッチ素子Tr2は、第1のスイッチ素子Tr1の制御端子(ベース)に一端(コレクタ)が接続され、第2の端子T2に他端(エミッタ)が接続され、第1のコンデンサC1の一端に制御端子(ベース)が接続されている。なお、ここでは、この第2のスイッチ素子Tr2は、バイポーラトランジスタであるが、MOSトランジスタであってもよい。
第6の抵抗r6は、第3の抵抗r3の一端に一端が接続され、第2の端子T2に他端が接続されている。
複数の第1のツェナーダイオードZe1、Ze2は、第1の端子T1と第3の抵抗r3の一端との間に直列に接続されている。
これらの第1のツェナーダイオードZe1、Ze2は、第1の端子T1と第3の抵抗r3の一端との間で逆方向バイアスされるように接続されている。すなわち、第1のツェナーダイオードZe1のカソードは、第1の端子T1に接続され、第1のツェナーダイオードZe1のアノードは、第1のツェナーダイオードZe2のカソードに接続されている。さらに、第1のツェナーダイオードZe2のアノードは、第3の抵抗r3の一端に接続されている。
また、第1の微分回路5は、第5の抵抗r5と、第2のコンデンサC2と、第1のダイオードD1と、第2のダイオードD2と、を有する。
第5の抵抗r5は、第1の端子T1と第1のコンデンサC1の一端との間に接続されている。
第2のコンデンサC2は、第1の端子T1と第1のコンデンサC1の一端との間で第5の抵抗r5と直列に接続されている。
第1のダイオードD1は、第1のコンデンサC1の一端にカソードが接続されている。特に、第5の抵抗r5と第2のコンデンサC2とは、第1の端子T1と第1のダイオードD1のアノードとの間で直列に接続されている。
第2のダイオードD2は、第1のダイオードD1のアノードにカソードが接続され、第2の端子T2にアノードが接続されている。
また、図1に示すように、第3のダイオードD3は、第2の端子T2と整流回路2の他端2bとの間で順方向バイアスされるように接続されている。すなわち、この第3のダイオードD3は、第2の端子T2にアノードが接続され、整流回路2の他端2bにカソードが接続されている。
また、第1の駆動回路DRは、交流発電機ACGの各相の出力が入力されている。そして、第1の駆動回路DRは、交流発電機ACGの出力に基づいて、既述のように、第1のサイリスタTH1、TH3および第2のサイリスタTH2、TH4のゲートに駆動信号を印加することにより、整流回路2が交流電流を整流するようにその動作を制御するようになっている。
さらに、この第1の駆動回路DRは、第1のスイッチ素子Tr1の他端(コレクタ)の信号(コレクタに流れる電流)に基づいて、整流回路2が交流電流を整流して第1のバッテリBに電力を供給する動作の実行または停止を制御するようになっている。
例えば、この第1の駆動回路DRは、第1のスイッチ素子Tr1がオンしている場合には、整流回路2を駆動させる。すなわち、第1の駆動回路DRは、第1のスイッチ素子Tr1の他端(コレクタ)に電流が流れる場合には、整流回路2が交流電流を整流して第1のバッテリBに電力を供給する動作を実行させる。
また、第1の駆動回路DRは、第1のスイッチ素子Tr1がオフしている場合には、整流回路2を停止させる。すなわち、第1の駆動回路DRは、第1のスイッチ素子Tr1の他端(コレクタ)に電流が流れない場合には、整流回路2が交流電流を整流して第1のバッテリBに電力を供給する動作を停止させる。
次に、以上のような構成を有するバッテリ充電装置100の動作(第1のバッテリBを充電するためのバッテリ充電方法)の一例について、説明する。
図2は、図1に示すバッテリ充電装置100の第1のバッテリ接続用スイッチ素子SWがオンしたときに流れる電流の流れを示す図である。また、図3は、図1に示すバッテリ充電装置100の第1のバッテリ接続用スイッチ素子SWがオフしたときに流れる電流の流れを示す図である。
先ず、図2に示すように、第1のバッテリ接続用スイッチ素子SWがオンする(第1のバッテリBがバッテリ充電装置100に接続される)と、第1の経路(1)に電流が流れて、第1の満充電検出回路4の第1のコンデンサ(平均値コンデンサ)C1が充電される。
次に、第2の経路(2)に電流が流れる。
そして、第1の満充電検出回路4の第1のコンデンサ(平均値コンデンサ)C1が充電されているため、第2のスイッチ素子Tr2が第1のスイッチ素子Tr1よりも先に動作して、第3の経路(3)の電流が流れる。これにより、第1のスイッチ素子Tr1がオフする。
したがって、第1の駆動回路DRは、第1のスイッチ素子Tr1がオフしているので、整流回路2を停止させる。
また、図3に示すように、第1のバッテリ接続用スイッチ素子SWがオフする(第1のバッテリBがバッテリ充電装置100から外れる)と、第4の経路(4)に電流が流れて、第1の満充電検出回路4の第1のコンデンサ(平均値コンデンサ)C1が放電される。
さらに、第5の経路(5)に電流が流れて、第1の微分回路5の第2のコンデンサC2が放電する。
以上の動作により、第1のバッテリBがバッテリ充電装置100に接続されるとき、第1のコンデンサ(平均値コンデンサ)C1が第1の微分回路5によっても充電される。すなわち、第1の満充電検出回路5の動作が高速化される。
以上のように、本発明の一態様に係るレギュレータ1は、従来のレギュレータ1Aと比較して、第1の端子T1と第1のコンデンサC1の一端との間に接続された第5の抵抗r5と、第1の端子T1と第1のコンデンサC1の一端との間で第5の抵抗r5と直列に接続された第2のコンデンサC2と、第1のコンデンサC1の一端にカソードが接続された第1のダイオードD1と、第1のダイオードD1のアノードにカソードが接続され、第2の端子T2にアノードが接続された第2のダイオードD2と、を有する第1の微分回路5を、さらに備える。
これにより、第1のバッテリBが接続された瞬間に、第1の微分回路5が第1の満充電検出回路4の平均値コンデンサC1を充電して、第1の満充電検出回路4の第2のスイッチ素子Tr2の動作の遅れを低減することができる。
これにより、上述のバッテリ電圧が必要以上に上昇するのを抑制することができる。
さらに、第1のバッテリBが開放されると、第2のダイオードD2が第2のコンデンサC2を放電させるため、第1の微分回路5の微分動作を継続させることができる。
すなわち、本発明の一態様に係るレギュレータ1によれば、バッテリチャタリング時に、バッテリ電圧が満充電電圧以上になるのをより適切に抑制することができる。
本実施例2においては、2つのバッテリを交互に充電する例について説明する。
図4は、本発明の一態様である実施例2に係るバッテリ充電装置200の構成の一例を示す回路図である。なお、図4において、図1の符号と同じ符号は、実施例1と同様の構成を示す。
図4に示すように、バッテリ充電装置200は、、第1のバッテリBおよび第2のバッテリBbを充電するための交流電圧を供給する交流発電機ACGと、レギュレータ201と、を備える。
レギュレータ201は、第1の端子T1と第2の端子T2との間に接続された第1のバッテリB、および第3の端子T3と第4の端子T4との間に接続された第2のバッテリBbの交流発電機ACGによる充電を制御するようになっている。なお、図4の例では、第4の端子と第2の端子とは接続されており、同じ電位になっている。
なお、第2のバッテリBbは、第3の端子T3と第4の端子T4との間で、第2の外部負荷Rbと並列に接続されている。また、第3の端子T3と第2のバッテリBbとの間には、第2のバッテリ接続用スイッチ素子SWbが設けられている。この第2のバッテリ接続用スイッチ素子SWbのオン/オフが、レギュレータ201と第2のバッテリBbとの間の導通/遮断に対応する。図4に示す状態では、第1、2のバッテリ接続用スイッチ素子SW、SWbはオン、すなわち、レギュレータ201と第1、第2のバッテリB、Bbとの間は導通している。
ここで、図4に示すように、レギュレータ201は、実施例1のレギュレータ1と比較して、第2のバッテリ検出回路3bと、第2の満充電検出回路4bと、第2の微分回路5bと、スイッチ回路SWcと、をさらに備える。以下では、特に、この実施例1と異なる点を中心に説明する。
整流回路2は、交流発電機ACGの各相の出力端子から出力される交流電流を整流し、第1、第2のバッテリB、Bbに対する充電電流を出力するようになっている。
この整流回路2は、例えば、図4に示すように、第1のサイリスタTH1と、第2のサイリスタTH2と、第1のサイリスタTH3と、第2のサイリスタTH4と、第3のサイリスタTH1b、TH3bを有する。
第1のサイリスタTH1は、交流発電機ACGの第1の相の出力端子にアノードが接続され、第1の端子T1にカソードが接続されている。
第2のサイリスタTH2は、交流発電機ACGの第1の相の出力端子にカソードが接続され、第2の端子T2にアノードが接続されている。
また、第1のサイリスタTH3は、交流発電機ACGの第2の相の出力端子にアノードが接続され、第1の端子T1にカソードが接続されている。
第2のサイリスタTH4は、交流発電機ACGの第2の相の出力端子にカソードが接続され、第2の端子T2にアノードが接続されている。
また、第3のサイリスタTH1bは、交流発電機ACGの第1の相の出力端子にアノードが接続され、第3の端子T3にカソードが接続されている。
また、第3のサイリスタTH3bは、交流発電機ACGの第2の相の出力端子にアノードが接続され、第3の端子T3にカソードが接続されている。
第2のサイリスタTH2、TH4、および第3のサイリスタTH1b、TH3bは、第2の駆動回路DRbからゲートに駆動信号が印加されることにより駆動、すなわち、整流回路2が駆動するようになっている。これらの第2のサイリスタTH2、TH4、および第3のサイリスタTH1b、TH3bの動作により、交流発電機ACGの各相の出力端子から出力される交流電流が整流される。
また、第2のバッテリ検出回路3bは、例えば、図4に示すように、第7の抵抗r1bと、第8の抵抗r2bと、第3のスイッチ素子(NPN型バイポーラトランジスタ)Tr1bと、を有する。
第7の抵抗r1bは、第3の端子T3に一端が接続されている。
第8の抵抗r2bは、第7の抵抗r1bの他端と第4の端子T4との間に接続されている。
第3のスイッチ素子Tr1bは、第4の端子T4に一端(エミッタ)が接続され、第2の駆動回路DRbに他端(コレクタ)が接続され、第7の抵抗r1bの他端に制御端子(ベース)が接続されている。なお、ここでは、この第3のスイッチ素子Tr1bは、バイポーラトランジスタであるが、MOSトランジスタであってもよい。
また、第2の満充電検出回路4bは、第9の抵抗r3bと、第10の抵抗r4bと、第12の抵抗r6bと、第3のコンデンサ(平均値コンデンサ)C1bと、第4のスイッチ素子(NPN型バイポーラトランジスタ)Tr2bと、第2のツェナーダイオードZe1b、Ze2bと、を有する。
第9の抵抗r3bは、第3の端子T3に一端が接続されている。
第10の抵抗r4bは、第9の抵抗r3bの他端と第4の端子T4との間に接続されている。
第3のコンデンサC1bは、第9の抵抗r3bの他端に一端が接続され、第4の端子T4に他端が接続されている。
第4のスイッチ素子Tr2bは、第3のスイッチ素子Tr1bの制御端子(ベース)に一端(コレクタ)が接続され、第4の端子T4に他端(エミッタ)が接続され、第3のコンデンサC1bの一端に制御端子(ベース)が接続されている。なお、ここでは、この第4のスイッチ素子Tr2bは、バイポーラトランジスタであるが、MOSトランジスタであってもよい。
第12の抵抗r6bは、第9の抵抗r3bの一端に一端が接続され、第4の端子T4に他端が接続されている。
複数の第2のツェナーダイオードZe1b、Ze2bは、第3の端子T3と第9の抵抗r3bの一端との間に直列に接続されている。
これらの第2のツェナーダイオードZe1b、Ze2bは、第3の端子T3と第9の抵抗r3bの一端との間で逆方向バイアスされるように接続されている。すなわち、第2のツェナーダイオードZe1bのカソードは、第3の端子T3に接続され、第2のツェナーダイオードZe1bのアノードは、第2のツェナーダイオードZe2bのカソードに接続されている。さらに、第2のツェナーダイオードZe2bのアノードは、第9の抵抗r3bの一端に接続されている。
また、第2の微分回路5bは、第11の抵抗r5bと、第4のコンデンサC2bと、第4のダイオードD1bと、第5のダイオードD2bと、を有する。
第11の抵抗r5bは、第3の端子T3と第3のコンデンサC1bの一端との間に接続されている。
第4のコンデンサC2bは、第3の端子T3と第3のコンデンサC1bの一端との間で第10の抵抗r5bと直列に接続されている。
第4のダイオードD1bは、第3のコンデンサC1bの一端にアノードが接続されている。特に、第11の抵抗r5bと第4のコンデンサC2bとは、第3の端子T3と第4のダイオードD1bのアノードとの間で直列に接続されている。
第5のダイオードD2bは、第4のダイオードD1bのアノードにカソードが接続され、第4の端子T4にアノードが接続されている。
また、第2の駆動回路DRbは、交流発電機ACGの各相の出力が入力されている。そして、第2の駆動回路DRbは、交流発電機ACGの出力に基づいて、既述のように、第3のサイリスタTH1b、TH3bおよび第2のサイリスタTH2、TH4のゲートに駆動信号を印加することにより、整流回路2が交流電流を整流するようにその動作を制御するようになっている。
さらに、この第2の駆動回路DRbは、第3のスイッチ素子Tr1bの他端(コレクタ)の信号(コレクタに流れる電流)に基づいて、整流回路2が交流電流を整流して第2のバッテリBbに電力を供給する動作の実行または停止を制御するようになっている。
例えば、この第2の駆動回路DRbは、第3スイッチ素子Tr1bがオンしている場合には、整流回路2を駆動させる。すなわち、第2の駆動回路DRbは、第3のスイッチ素子Tr1bの他端(コレクタ)に電流が流れる場合には、整流回路2が交流電流を整流して第2のバッテリBbに電力を供給する動作を実行させる。
また、第2の駆動回路DRbは、第3のスイッチ素子Tr1bがオフしている場合には、整流回路2を停止させる。すなわち、第2の駆動回路DRbは、第3のスイッチ素子Tr1bの他端(コレクタ)に電流が流れない場合には、整流回路2が交流電流を整流して第2のバッテリBbに電力を供給する動作を停止させる。
また、スイッチ回路SWcは、第3の端子T3と第7の抵抗の一端との間に接続され、第2のスイッチ素子Tr2の一端の信号に基づいて、オン/オフが制御されるようになっている。
例えば、スイッチ回路SWcは、第2のスイッチ素子Tr2がオンしている場合には、オンする。すなわち、スイッチ回路SWcは、第2のスイッチ素子Tr2の一端(コレクタ)に電流が流れる場合には、オンする。
また、スイッチ回路SWcは、第2のスイッチ素子Tr2がオフしている場合には、オフする。すなわち、スイッチ回路SWcは、第2のスイッチ素子Tr2の一端(コレクタ)に電流が流れない場合には、オフする。
次に、以上のような構成を有するバッテリ充電装置200の動作の一例について、説明する。なお、第1のバッテリBを充電するためのバッテリ充電方法は、実施例1と同様であり、また、第2のバッテリBbを充電する方法は、第1のバッテリBを充電する方法と同様である。以下では、異なる点を中心に説明する。
例えば、第1のバッテリBが満充電になるまでは、第1の満充電検出回路4の第2のスイッチ素子Tr2がオフして電流が流れなくなる。
そして、既述のように、例えば、スイッチ回路SWcは、第2のスイッチ素子Tr2がオフしている場合には、オフする。すなわち、スイッチ回路SWcは、第2のスイッチ素子Tr2の一端(コレクタ)に電流が流れない場合には、オフする。
これにより、第1のバッテリ検出回路3が駆動し、第2のバッテリ検出回路3bが停止する。したがって、第1の駆動回路DRは駆動し、第2の駆動回路DRbは停止する。
また、第1のバッテリBが満充電になると、第1の満充電検出回路4の第2のスイッチ素子Tr2がオンして電流が流れる。
そして、既述のように、スイッチ回路SWcは、第2のスイッチ素子Tr2がオンしている場合には、オンする。すなわち、スイッチ回路SWcは、第2のスイッチ素子Tr2の一端(コレクタ)に電流が流れる場合には、オンする。
これにより、第1のバッテリ検出回路3が停止し、第2のバッテリ検出回路3bが駆動する。したがって、第1の駆動回路DRは停止し、第2の駆動回路DRbは駆動する。
このような、バッテリ充電装置200の動作は、バッテリチャタリングが発生した状態と似た状態になる。
このため、切替わる毎に最低1波は充電することになるため、接続される負荷R、Rbが軽い場合には切替わりによりバッテリ電圧が規定値よりも上昇する可能性がある。
しかし、本実施例2においても、バッテリ充電装置200は、第1、第2の微分回路5、5bを備える。
これにより、第1、第2のバッテリB、Bbが接続された瞬間に、第1、第2の微分回路5、5bが第1、第2の満充電検出回路4、4bの平均値コンデンサC1、C1bを充電して、第1、第2の満充電検出回路4、4bの第2、第4のスイッチ素子Tr2、Tr2bの動作の遅れを低減することができる。
これにより、上述のバッテリ電圧が必要以上に上昇するのを抑制することができる。
すなわち、本発明の一態様に係るレギュレータ201によれば、バッテリ電圧が満充電電圧以上になるのをより適切に抑制することができる。
以上のように、本実施例に係るレギュレータによれば、実施例1と同様に、バッテリ電圧が満充電電圧以上になるのをより適切に抑制するこことができる。
なお、実施形態は例示であり、発明の範囲はそれらに限定されない。
1、1A、201 レギュレータ
2 整流回路
3 第1のバッテリ検出回路
4 第1の満充電検出回路
5 第1の微分回路
100、200、100A バッテリ充電装置
ACG 交流発電機
TH1、TH3 第1のサイリスタ
TH2、TH4 第2のサイリスタ
TH5、TH6 第3のサイリスタ
T1 第1の端子
T2 第2の端子
T3 第3の端子
T4 第4の端子
B 第1のバッテリ
Ba 第2のバッテリ
R 第1の外部負荷
Ra 第2の外部負荷
r1 第1の抵抗
r2 第2の抵抗
r3 第3の抵抗
r4 第4の抵抗
r5 第5の抵抗
r6 第6の抵抗
r1b 第7の抵抗
r2b 第8の抵抗
r3b 第9の抵抗
r4b 第10の抵抗
r5b 第11の抵抗
r6b 第12の抵抗
Tr1 第1のスイッチ素子(NPN型バイポーラトランジスタ)
Tr2 第2のスイッチ素子(NPN型バイポーラトランジスタ)
Tr1b 第3のスイッチ素子(NPN型バイポーラトランジスタ)
Tr2b 第4のスイッチ素子(NPN型バイポーラトランジスタ)
C1 第1のコンデンサ(平均値コンデンサ)
C2 第2のコンデンサ
C1b 第3のコンデンサ(平均値コンデンサ)
C2b 第4のコンデンサ
D1 第1のダイオード
D2 第2のダイオード
D3 第3のダイオード
D1b 第4のダイオード
D2b 第5のダイオード
Ze1、Ze2 第1のツェナーダイオード
Ze1b、Ze2b 第2のツェナーダイオード

Claims (19)

  1. 第1の端子と第2の端子との間に接続された第1のバッテリの交流発電機による充電を制御するレギュレータであって、
    前記交流発電機の各相の出力端子から出力される交流電流を整流し、前記第1のバッテリに対する充電電流を出力する整流回路と、
    前記第1の端子に一端が接続された第1の抵抗と、前記第1の抵抗の他端と第2の端子との間に接続された第2の抵抗と、前記第2の端子に一端が接続され、前記第1の抵抗の他端に制御端子が接続された第1のスイッチ素子と、を有する第1のバッテリ検出回路と、
    前記第1の端子に一端が接続された第3の抵抗と、前記第3の抵抗の他端と前記第2の端子との間に接続された第4の抵抗と、前記第3の抵抗の他端に一端が接続され、前記第2の端子に他端が接続された第1のコンデンサと、前記第1のスイッチ素子の制御端子に一端が接続され、前記第2の端子に他端が接続され、前記第1のコンデンサの一端に制御端子が接続された第2のスイッチ素子と、を有する第1の満充電検出回路と、
    前記第1の端子と前記第1のコンデンサの一端との間に接続された第5の抵抗と、前記第1の端子と前記第1のコンデンサの一端との間で前記第5の抵抗と直列に接続された第2のコンデンサと、を有する第1の微分回路と、
    前記交流発電機の出力に基づいて、前記整流回路が交流電流を整流するように制御し、且つ、前記第1のスイッチ素子の他端の信号に基づいて、前記整流回路が交流電流を整流して前記第1のバッテリBに電力を供給する動作の実行または停止を制御する第1の駆動回路と、を備える
    ことを特徴とするレギュレータ。
  2. 前記第1の駆動回路は、
    前記第1のスイッチ素子がオンしている場合には、前記整流回路2が交流電流を整流して前記第1のバッテリに電力を供給する動作を実行させ、
    一方、前記第1のスイッチ素子がオフしている場合には、前記整流回路2が交流電流を整流して前記第1のバッテリに電力を供給する動作を停止させる
    ことを特徴とする請求項1に記載のレギュレータ。
  3. 前記第1の駆動回路は、
    前記第1のスイッチ素子の他端に電流が流れる場合には、前記整流回路2が交流電流を整流して前記第1のバッテリに電力を供給する動作を実行させ、
    一方、前記第1のスイッチ素子の他端に電流が流れない場合には、前記整流回路2が交流電流を整流して前記第1のバッテリに電力を供給する動作を停止させる
    ことを特徴とする請求項1または2に記載のレギュレータ。
  4. 前記第1の微分回路は、
    前記第1のコンデンサの一端にカソードが接続された第1のダイオードと、
    前記第1のダイオードのアノードにカソードが接続され、前記第2の端子にアノードが接続された第2のダイオードと、をさらに有し、
    前記第5の抵抗と前記第2のコンデンサとは、
    前記第1の端子と前記第1のダイオードのアノードとの間で直列に接続されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載のレギュレータ。
  5. 前記第1の満充電検出回路は、
    前記第1の端子と前記第3の抵抗の一端との間で逆方向バイアスされるように接続された第1のツェナーダイオードをさらに有する
    ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載のレギュレータ。
  6. 前記第1の端子と前記第3の抵抗の一端との間に直列に複数の前記第1のツェナーダイオードが接続されている
    ことを特徴とする請求項5に記載のレギュレータ。
  7. 前記第1の満充電検出回路は、
    前記第3の抵抗の一端に一端が接続され、前記第2の端子に他端が接続された第6の抵抗をさらに有する
    ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載のレギュレータ。
  8. 前記整流回路は、
    前記交流発電機の第1の相の出力端子にアノードが接続され、前記第1の端子にカソードが接続された第1のサイリスタと、
    前記交流発電機の前記第1の相の出力端子にカソードが接続され、前記第2の端子にアノードが接続された第2のサイリスタと、を有する
    ことを特徴とする請求項1ないし7のいずれか一項に記載のレギュレータ。
  9. 前記第1の駆動回路は、
    前記第1のサイリスタおよび前記第2のサイリスタのゲートに駆動信号を印加することにより、前記整流回路の動作を制御する
    ことを特徴とする請求項8に記載のレギュレータ。
  10. 前記第2の端子と前記整流回路の他端との間で順方向バイアスされるように接続された第3のダイオードをさらに備える
    ことを特徴とする請求項1ないし9のいずれか一項に記載のレギュレータ。
  11. 前記第1のスイッチ素子および前記第2のスイッチ素子は、トランジスタであることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか一項に記載のレギュレータ。
  12. 前記トランジスタは、バイポーラトランジスタである
    ことを特徴とする請求項11に記載のレギュレータ。
  13. 前記バイポーラトランジスタは、NPN型バイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項12に記載のレギュレータ。
  14. 前記レギュレータは、第1の端子と第2の端子との間に接続された第1のバッテリ、および第3の端子と第4の端子との間に接続された第2のバッテリの交流発電機による充電を制御するものであり、
    前記整流回路は、前記交流発電機の各相の出力端子から出力される交流電流を整流し、前記第1のバッテリおよび前記第2のバッテリに対する充電電流を出力し、
    前記レギュレータは、
    前記第3の端子に一端が接続された第7の抵抗と、前記第7の抵抗の他端と第4の端子との間に接続された第8の抵抗と、前記第4の端子に一端が接続され、前記第7の抵抗の他端に制御端子が接続された第3のスイッチ素子と、を有する第2のバッテリ検出回路と、
    前記第3の端子に一端が接続された第9の抵抗と、前記第9の抵抗の他端と前記第4の端子との間に接続された第10の抵抗と、前記第9の抵抗の他端に一端が接続され、前記第4の端子に他端が接続された第3のコンデンサと、前記第3のスイッチ素子の制御端子に一端が接続され、前記第4の端子に他端が接続され、前記第3のコンデンサの一端に制御端子が接続された第4のスイッチ素子と、を有する第2の満充電検出回路と、
    前記第3の端子と前記第3のコンデンサの一端との間に接続された第11の抵抗と、前記第3の端子と前記第3のコンデンサの一端との間で前記第11の抵抗と直列に接続された第4のコンデンサと、を有する第2の微分回路と、
    前記交流発電機の出力に基づいて、前記整流回路が交流電流を整流するように制御し、且つ、前記第3のスイッチ素子の他端の信号に基づいて、前記整流回路が交流電流を整流して前記第1のバッテリに電力を供給する動作を実行または停止させる第2の駆動回路と、
    前記第3の端子と前記第7の抵抗の一端との間に接続され、前記第2のスイッチ素子の一端の信号に基づいて、オン/オフが制御されるスイッチ回路と、をさらに備える
    ことを特徴とする請求項1ないし13のいずれか一項に記載のレギュレータ。
  15. 前記スイッチ回路は、
    前記第2のスイッチ素子がオンしている場合には、オンし、
    一方、前記第2のスイッチ素子がオフしている場合には、オフする
    ことを特徴とする請求項14に記載のレギュレータ。
  16. 前記スイッチ回路は、
    前記第2のスイッチ素子の一端に電流が流れる場合には、オンし、
    一方、前記第2のスイッチ素子の一端に電流が流れない場合には、オフする
    ことを特徴とする請求項14または15に記載のレギュレータ。
  17. 前記第2の満充電検出回路は、
    前記第9の抵抗の一端に一端が接続され、前記第4の端子に他端が接続された第12の抵抗をさらに有する
    ことを特徴とする請求項14ないし16のいずれか一項に記載のレギュレータ。
  18. バッテリを充電するためのバッテリ充電装置であって、
    バッテリを充電するための交流電圧を供給する交流発電機と、
    前記請求項1ないし17のいずれか一項に記載のレギュレータと、を備えることを特徴とするバッテリ充電装置。
  19. 第1の端子と第2の端子との間に接続された第1のバッテリの交流発電機による充電を制御するレギュレータであって、前記交流発電機の各相の出力端子から出力される交流電流を整流し、前記第1のバッテリに対する充電電流を出力する整流回路と、前記第1の端子に一端が接続された第1の抵抗と、前記第1の抵抗の他端と第2の端子との間に接続された第2の抵抗と、前記第2の端子に一端が接続され、前記第1の抵抗の他端に制御端子が接続された第1のスイッチ素子と、を有する第1のバッテリ検出回路と、前記第1の端子に一端が接続された第3の抵抗と、前記第3の抵抗の他端と前記第2の端子との間に接続された第4の抵抗と、前記第3の抵抗の他端に一端が接続され、前記第2の端子に他端が接続された第1のコンデンサと、前記第1のスイッチ素子の制御端子に一端が接続され、前記第2の端子に他端が接続され、前記第1のコンデンサの一端に制御端子が接続された第2のスイッチ素子と、を有する第1の満充電検出回路と、前記第1の端子と前記第1のコンデンサの一端との間に接続された第5の抵抗と、前記第1の端子と前記第1のコンデンサの一端との間で前記第5の抵抗と直列に接続された第2のコンデンサと、を有する第1の微分回路と、前記交流発電機の出力に基づいて、前記整流回路が交流電流を整流するように制御し、且つ、前記第1のスイッチ素子の他端の信号に基づいて、前記整流回路が交流電流を整流して前記第1のバッテリBに電力を供給する動作の実行または停止を制御する第1の駆動回路と、を備えたレギュレータによる第1のバッテリを充電するためのバッテリ充電方法であって、
    前記第1のスイッチ素子がオンしている場合には、前記整流回路2が交流電流を整流して前記第1のバッテリに電力を供給する動作を実行させ、
    一方、前記第1のスイッチ素子がオフしている場合には、前記整流回路2が交流電流を整流して前記第1のバッテリに電力を供給する動作を停止させる
    ことを特徴とするバッテリ充電方法。
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