JP3637887B2 - バッテリ充電制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁石式交流発電機の出力で充電されるバッテリの充電電圧を制御するバッテリ充電制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関により駆動される磁石式交流発電機の出力でバッテリを充電する場合には、バッテリの両端の電圧が設定値を超えたときに磁石式交流発電機の出力を短絡することにより充電を停止させ、バッテリの両端の電圧が設定値以下に低下したときに発電機の出力の短絡を解除してバッテリの充電を再開させる短絡式のバッテリ充電制御装置が用いられている。
【０００３】
図４は従来のこの種のバッテリ充電制御装置の構成を示した回路図、図５（Ａ）（Ｂ）は交流発電機の出力電圧を全波整流した整流電圧で充電する波形の、発電機の回転速度の変化による波形の相違を示した１相分の半波の波形図である。
【０００４】
図４において、１は内燃機関により駆動される磁石式交流発電機である。この例では、発電機１が３相の発電コイルＬｕ〜Ｌｗを有していて、該発電コイルが星形結線されている。発電機１の３相の出力端子１ｕ〜１ｗは、それぞれダイオードＤ1 〜Ｄ6 からなるダイオードブリッジ全波整流回路２の交流入力端子２ｕ〜２ｗに接続され、該整流回路２のプラス側直流出力端子２ａ及びマイナス側直流出力端子２ｂがそれぞれバッテリ３の正極端子及び負極端子に接続されている。
【０００５】
整流回路２の交流入力端子２ｕ〜２ｗとマイナス側直流出力端子２ｂとの間には、それぞれ出力短絡用サイリスタ（出力短絡用スイッチ）Ｓ１〜Ｓ３がそれぞれのアノードを交流入力端子２ｕ〜２ｗ側に向けて接続され、サイリスタＳ１〜Ｓ３のゲートカソード間にはそれぞれ抵抗Ｒ１〜Ｒ３が並列接続されている。
【０００６】
サイリスタＳ１〜Ｓ３を制御するため、整流回路２のプラス側直流出力端子２ａにＰＮＰトランジスタＴ１のエミッタが接続され、該トランジスタＴ１のコレクタとサイリスタＳ１〜Ｓ３のゲートとの間にはそれぞれ抵抗Ｒ４〜Ｒ６が接続されている。また、トランジスタＴ１のエミッタとベース間には抵抗Ｒ７が接続され、トランジスタＴ１のベースと整流回路２のマイナス側直流出力端子２ｂとの間にはツェナーダイオードＺＤと抵抗Ｒ８との直列回路が接続されている。この例では、サイリスタＳ１〜Ｓ３がそれぞれ出力短絡用スイッチを構成している。またトランジスタＴ１が制御用スイッチを構成しており、この制御用スイッチと抵抗Ｒ４〜Ｒ６とにより、出力短絡用スイッチがオン状態になったときに整流回路２のプラス側直流出力端子２ａ側から出力短絡用スイッチにトリガ信号を与える出力短絡用スイッチトリガ回路４が構成されている。更に、抵抗Ｒ７及びＲ８とツェナーダイオードＺＤとにより、全波整流回路２の直流出力端子間の電圧を検出して検出した電圧が設定値を超えたときに前記制御用スイッチをオン状態にする電圧検出回路５が構成されている。また、整流回路２と、出力短絡用スイッチ（サイリスタ）Ｓ１〜Ｓ３と、出力短絡用スイッチトリガ回路４と、電圧検出回路５とによりバッテリ充電制御装置６が構成されている。バッテリ３の両端にはスイッチ７を通して負荷８が接続されている。
【０００７】
この図４に示したバッテリ充電制御装置６においては、発電機１の交流出力が全波整流回路２で整流されてその直流出力端子２ａ，２ｂを経てバッテリ３に充電電流が供給される。バッテリ３の両端の電圧が設定値を超えると、即ち図５（Ａ）に示すように整流された整流電圧Ｖが設定値Ｖｓを超えると、ツェナーダイオードＺＤが導通するため、トランジスタＴ１にベース電流が流れて、該トランジスタＴ１がオン状態になり、整流回路２のプラス側直流出力端子２ａからトランジスタＴ１と抵抗Ｒ４〜Ｒ６とを通してサイリスタＳ１〜Ｓ３にトリガ信号が与えられる。このようにサイリスタＳ１〜Ｓ３にトリガ信号が与えられると、アノードカソード間に順方向電圧が印加されているサイリスタがオン状態になり、オン状態になったサイリスタと、整流回路２のブリッジの下辺を構成するダイオードＤ４〜Ｄ６のいずれかとを通して発電機１の出力が短絡される。例えば、発電機１の出力端子１ｕ，１ｖ間からサイリスタＳ１のアノードカソード間に順方向電圧が印加されているときには、サイリスタＳ１がオン状態になって、該サイリスタＳ１とダイオードＤ５とを通して出力端子１ｕ，１ｖ間が短絡される。このよう発電機１の出力端子１ｕ，１ｖ間が短絡されることにより、図５（Ａ）に示すように充電電圧Ｖｃが零になってバッテリ３への充電電流の供給が停止するため、バッテリ３の両端の電圧は低下していく。バッテリ３の両端の電圧が設定値以下になると、ツェナーダイオードＺＤが非導通状態になるため、トランジスタＴ１がオフ状態になり、サイリスタＳ１〜Ｓ３へのトリガ信号の供給が停止する。トリガ信号の供給が停止されると、サイリスタＳ１〜Ｓ３は、それぞれのアノード電流が保持電流以下になった時点でオフ状態になり、バッテリの充電が再開される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示した充電制御装置６においては、バッテリの両端の電圧が設定値を超えたときに直ちにサイリスタＳ１〜Ｓ３をオン状態にして磁石式交流発電機１の出力を短絡するようにしているが、このように構成した場合には、発電機１の回転速度が上昇したときに、図５（Ｂ）に示すように発電機１の各半波の出力電圧が立ち上がってからサイリスタＳ１〜Ｓ３がオン状態になるまでの充電電圧Ｖｃの印加時間ｔが短くなり、発電機１の出力電圧の各半波によってバッテリ３に充電電流が供給される期間が短くなるため、バッテリの充電が不足し、バッテリの端子電圧が低下するという問題があった。
【０００９】
また図４に示した従来のバッテリ充電制御装置６では、バッテリ３に印加される電圧が、バッテリ３と該バッテリ充電制御装置６との間を接続する接続部の接触抵抗による電圧降下分だけ、整流回路２の出力電圧よりも低くなるが、図４に示したバッテリ充電制御装置６では、電圧検出回路５がバッテリ充電制御装置６内に設けられていて、バッテリ３の両端の電圧を直接検出する構成にはなっていないため、上記接触抵抗が大きいときにバッテリ３の充電が不足するという問題があった。即ち、電圧検出回路５が設定値Ｖｓを超える電圧を検出したときに、サイリスタＳ１〜Ｓ３をオン状態にする調整動作を行わせた場合には、バッテリ３の両端の電圧が設定値Ｖｓよりも上記接触抵抗による電圧降下分だけ低い状態で調整動作が開始されることになるため、バッテリ３の充電が不足する。
【００１０】
本発明の目的は、発電機の回転速度が上昇しても、発電機の出力電圧の各半波によってバッテリに充電電流が供給される期間が短くなるのを抑制できるバッテリ充電制御装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、発電機の回転速度が上昇しても、バッテリが充電不足になるのを防止できるバッテリ充電制御装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、磁石式交流発電機の出力端子に交流入力端子が接続され、且つプラス側及びマイナス側の直流出力端子がそれぞれバッテリの正極端子及び負極端子に接続されるダイオードブリッジ全波整流回路と、該全波整流回路の各交流入力端子とマイナス側の直流出力端子との間に接続された出力短絡用スイッチと、オンオフ制御が可能な制御用スイッチを有して該制御用スイッチがオン状態になった時にプラス側直流出力端子側から各出力短絡用スイッチにトリガ信号を与える出力短絡用スイッチトリガ回路と、全波整流回路の直流出力端子間の電圧を検出して検出した電圧が設定値を超えたときに制御用スイッチをオン状態にする電圧検出回路とを備えたバッテリ充電制御装置を対象とする。
【００１３】
本発明に係るバッテリ充電制御装置では、各出力短絡用スイッチに駆動信号が与えられるタイミングを制御用スイッチがオン状態になるタイミングよりも遅らせる遅延回路が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
このような遅延回路を設けると、各出力短絡用スイッチに駆動信号が与えられるタイミングが、制御用スイッチがオン状態になるタイミングよりも遅れることになって、発電機の回転速度が上昇しても、発電機の出力電圧の各半波によってバッテリに充電電流が供給される期間が短くなるのを抑制でき、バッテリの充電不足を防止することができる。
【００１５】
また、このバッテリ充電制御装置でも、バッテリに印加される電圧が、バッテリと該バッテリ充電制御装置との間を接続する接続部の接触抵抗による電圧降下分だけ、全波整流回路の出力電圧よりも低くなるが、このバッテリ充電制御装置ではバッテリの電圧を電圧検出回路で検出を行ってから、出力短絡用スイッチの短絡制御を行うまでの時間が遅延回路で遅延されているので、接触抵抗による電圧降下の影響を直接受けなくなるため、バッテリの充電電圧の減少を押さえることができる。
【００１６】
この場合、遅延回路は、出力短絡用スイッチのトリガ信号入力端子間に対して並列に接続されたコンデンサを用いて構成することができる。
【００１７】
また本発明は、磁石式交流発電機の出力端子に交流入力端子が接続され、且つプラス側及びマイナス側の直流出力端子がそれぞれバッテリの正極端子及び負極端子に接続されるダイオードブリッジ全波整流回路と、該全波整流回路の各交流入力端子とマイナス側の直流出力端子との間にアノードを交流入力端子側に向けて接続された出力短絡用サイリスタと、一端がプラス側直流出力端子に接続されたオンオフ制御が可能な制御用スイッチと該制御用スイッチの他端と各出力短絡用サイリスタのゲートとの間にそれぞれ接続された電流制限用抵抗とを有して制御用スイッチがオン状態になった時にプラス側直流出力端子側から各出力短絡用サイリスタのゲートにトリガ信号を与えるサイリスタトリガ回路と、全波整流回路の直流出力端子間の電圧を検出して検出した電圧が設定値を超えたときに制御用スイッチをオン状態にするための駆動信号を該制御用スイッチに与える電圧検出回路とを備えたバッテリ充電制御装置を対象とする。
【００１８】
本発明に係るバッテリ充電制御装置では、制御用スイッチの他端と各電流制限用抵抗との接続点とマイナス側直流出力端子との間にコンデンサが接続されていることを特徴とする。
【００１９】
このように制御用スイッチの他端と各電流制限用抵抗との接続点とマイナス側直流出力端子との間にコンデンサを接続すると、各出力短絡用サイリスタに駆動信号が与えられるタイミングが、制御用スイッチがオン状態になるタイミングよりも遅れることになって、発電機の回転速度が上昇しても、発電機の出力電圧の各半波によってバッテリに充電電流が供給される期間が短くなるのを抑制でき、バッテリの充電不足を防止することができる。
【００２０】
また、このバッテリ充電制御装置でも、バッテリに印加される電圧が、バッテリと該バッテリ充電制御装置との間を接続する接続部の接触抵抗による電圧降下分だけ、全波整流回路の出力電圧よりも低くなるが、このバッテリ充電制御装置ではバッテリの電圧を電圧検出回路で検出を行ってから、出力短絡用サイリスタの短絡制御を行うまでの時間がコンデンサで遅延されているので、接触抵抗による電圧降下の影響を直接受けなくなるため、バッテリの充電電圧の減少を押さえることができる。
【００２１】
この場合、コンデンサはすべての各電流制限用抵抗に対して共通に１つだけ設けられた構造にすることもできる。
【００２２】
また、コンデンサは各電流制限用抵抗毎にそれぞれ設けられた構造にすることもできる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るバッテリ充電制御装置の構成の、実施の形態の第１例を示した回路図、図２（Ａ）（Ｂ）は交流発電機の出力電圧を全波整流した整流電圧で充電する波形の、発電機の回転速度の変化による波形の相違を示した１相分の半波の波形図である。なお、前述した図４と対応する部分には、同一符号を付けて示している。
【００２４】
本例のバッテリ充電制御装置６においては、各出力短絡用スイッチとしての出力短絡用サイリスタＳ１〜Ｓ３のゲートに出力短絡用スイッチトリガ回路４から駆動信号が与えられるタイミングを、制御用スイッチとしてのトランジスタＴ１がオン状態になるタイミングよりも遅らせる遅延回路９が設けられている。この遅延回路９は、各出力短絡用スイッチのトリガ信号入力端子間、即ち出力短絡用サイリスタＳ１〜Ｓ３のゲート・カソード間に接続されたコンデンサＣ１からなっている。
【００２５】
このような遅延回路９を設けると、各出力短絡用スイッチとしての各出力短絡用サイリスタＳ１〜Ｓ３のゲート・カソード間に駆動信号が与えられるタイミングが、制御用スイッチとしてのトランジスタＴ１がオン状態になるタイミングよりも遅れることになって、交流発電機１の出力電圧を全波整流した図２（Ａ）に示すような整流電圧Ｖが設定値Ｖｓを超えて充電電圧Ｖｃが零になる印加時間ｔは、図２（Ｂ）に示すように発電機１の回転速度が上昇しても、該発電機１の出力電圧の各半波によってバッテリ８に充電電流が供給される充電電圧Ｖｃが零になる印加時間ｔが延びて、図２（Ａ）の場合とほぼ等しくなり、バッテリ８の充電不足を防止することができる。
【００２６】
また、このバッテリ充電制御装置６でも、バッテリ３に印加される電圧が、バッテリ３と該バッテリ充電制御装置６との間を接続する接続部の接触抵抗による電圧降下分だけ、全波整流回路２の出力電圧よりも低くなるが、このバッテリ充電制御装置６ではバッテリ３の電圧を電圧検出回路５で検出を行ってから、出力短絡用スイッチとしての出力短絡用サイリスタＳ１〜Ｓ３の短絡制御を行うまでの時間が遅延回路９で遅延されているので、接触抵抗による電圧降下の影響を直接受けなくなるため、バッテリ３の充電電圧の減少を押さえることができる。
【００２７】
次に、この図１を参照して本発明に係るバッテリ充電制御装置の構成の、実施の形態の第２例について説明する。
【００２８】
このバッテリ充電制御装置６は、磁石式交流発電機１の出力端子１ｕ〜１ｗに交流入力端子２ｕ〜２ｗが接続され、且つプラス側及びマイナス側の直流出力端子２ａ，２ｂがそれぞれバッテリ８の正極端子及び負極端子に接続されるダイオードブリッジ全波整流回路２と、この全波整流回路８の各交流入力端子２ｕ〜２ｗとマイナス側の直流出力端子２ｂとの間にアノードを交流入力端子２ｕ〜２ｗ側に向けて接続された出力短絡用サイリスタＳ１〜Ｓ３と、一端のエミッタがプラス側直流出力端子２ａに接続されたオンオフ制御が可能な制御用スイッチとしてのトランジスタＴ１と該制御用スイッチとしてのトランジスタＴ１の他端であるコレクタと各出力短絡用サイリスタＳ１〜Ｓ３のゲートとの間にそれぞれ接続された電流制限用抵抗Ｒ４〜Ｒ６とを有して制御用スイッチとしてのトランジスタＴ１がオン状態になった時にプラス側直流出力端子２ａ側から各出力短絡用サイリスタＳ１〜Ｓ３のゲートにトリガ信号を与えるサイリスタトリガ回路（出力短絡用スイッチトリガ回路）４´と、全波整流回路８の直流出力端子２ａ，２ｂ間の電圧を検出して検出した電圧が設定値を超えたときに制御用スイッチとしてのトランジスタＴ１をオン状態にするための駆動信号を該制御用スイッチに与える電圧検出回路５とを備えている。
【００２９】
特に、本例のバッテリ充電制御装置６では、制御用スイッチとしてのトランジスタＴ１の他端であるベースと各電流制限用抵抗Ｒ４〜Ｒ６との接続点とマイナス側直流出力端子２ａとの間にコンデンサＣ１が接続されている。このコンデンサＣ１は、すべての各電流制限用抵抗Ｒ４〜Ｒ６に対して共通に１つだけ設けられている。
【００３０】
このような構成でも、コンデンサＣ１を設けると、各出力短絡用サイリスタＳ１〜Ｓ３のゲート・カソード間に駆動信号が与えられるタイミングが、制御用スイッチとしてのトランジスタＴ１がオン状態になるタイミングよりも遅れることになって、交流発電機１の出力電圧を全波整流した図２（Ａ）に示すような整流電圧Ｖが設定値Ｖｓを超えて充電電圧Ｖｃが零になる印加時間ｔは、図２（Ｂ）に示すように発電機１の回転速度が上昇しても、該発電機１の出力電圧の各半波によってバッテリ８に充電電流が供給される充電電圧Ｖｃが零になる印加時間ｔが延びて、図２（Ａ）の場合とほぼ等しくなり、バッテリ８の充電不足を防止することができる。
【００３１】
また、このバッテリ充電制御装置６でも、バッテリ３に印加される電圧が、バッテリ３と該バッテリ充電制御装置６との間を接続する接続部の接触抵抗による電圧降下分だけ、全波整流回路２の出力電圧よりも低くなるが、このバッテリ充電制御装置６ではバッテリ３の電圧を電圧検出回路５で検出を行ってから、出力短絡用サイリスタＳ１〜Ｓ３の短絡制御を行うまでの時間がコンデンサＣ１で遅延されているので、接触抵抗による電圧降下の影響を直接受けなくなるため、バッテリ３の充電電圧の減少を押さえることができる。
【００３２】
図３は本発明に係るバッテリ充電制御装置の構成の、実施の形態の第３例を示した回路図である。なお、前述した図１と対応する部分には、同一符号を付けて示している。
【００３３】
本例のバッテリ充電制御装置６は、磁石式交流発電機１と、ダイオードブリッジ全波整流回路２と、出力短絡用サイリスタＳ１〜Ｓ３と、サイリスタトリガ回路４´と、電圧検出回路５とを備えた構成になっている点は第２例と同じである。
【００３４】
本例のバッテリ充電制御装置６では、制御用スイッチとしてのトランジスタＴ１の他端であるベースと各電流制限用抵抗Ｒ４〜Ｒ６との接続点とマイナス側直流出力端子２ａとの間にコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３が接続されている。このコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３は、各電流制限用抵抗Ｒ４〜Ｒ６毎にそれぞれ設けられている。
【００３５】
このような構成でも、第２例と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明に係るバッテリ充電制御装置では、制御用スイッチの他端と各電流制限用抵抗との接続点とマイナス側直流出力端子との間にコンデンサを接続したので、各出力短絡用スイッチに駆動信号が与えられるタイミングが、制御用スイッチがオン状態になるタイミングよりも遅れることになって、発電機の回転速度が上昇しても、発電機の出力電圧の各半波によってバッテリに充電電流が供給される期間が短くなるのを抑制でき、バッテリの充電不足を防止することができる。
【００３７】
また、このバッテリ充電制御装置でも、バッテリに印加される電圧が、バッテリと該バッテリ充電制御装置との間を接続する接続部の接触抵抗による電圧降下分だけ、全波整流回路の出力電圧よりも低くなるが、このバッテリ充電制御装置ではバッテリの電圧を電圧検出回路で検出を行ってから、出力短絡用サイリスタの短絡制御を行うまでの時間がコンデンサで遅延されているので、接触抵抗による電圧降下の影響を直接受けなくなるため、バッテリの充電電圧の減少を押さえることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るバッテリ充電制御装置の構成の、実施の形態の第１，第２例を示した回路図である。
【図２】 （Ａ）（Ｂ）はこの第１例で、交流発電機の出力電圧を全波整流した整流電圧で充電する波形の、発電機の回転速度の変化による波形の相違を示した１相分の半波の波形図である。
【図３】 本発明に係るバッテリ充電制御装置の構成の、実施の形態の第３例を示した回路図である。
【図４】 従来のバッテリ充電制御装置の構成を示した回路図である。
【図５】 （Ａ）（Ｂ）は従来例で、交流発電機の出力電圧を全波整流した整流電圧で充電する波形の、発電機の回転速度の変化による波形の相違を示した１相分の半波の波形図である。
【符号の説明】
１ 磁石式交流発電機
１ｕ〜１ｗ 出力端子
Ｌｕ〜Ｌｗ 発電コイル
Ｄ1 〜Ｄ6 ダイオード
２ 全波整流回路
２ｕ〜２ｗ 交流入力端子
２ａ プラス側直流出力端子
２ｂ マイナス側直流出力端子
３ バッテリ
Ｓ１〜Ｓ３ 出力短絡用サイリスタ（出力短絡用スイッチ）
Ｒ１〜Ｒ８ 抵抗
Ｔ１ トランジスタ（制御用スイッチ）
ＺＤ ツェナーダイオード
４ 出力短絡用スイッチトリガ回路
４´ サイリスタトリガ回路
５ 電圧検出回路
６ バッテリ充電制御装置
７ スイッチ
８ 負荷
９ 遅延回路
Ｃ１〜Ｃ３ コンデンサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁石式交流発電機の出力で充電されるバッテリの充電電圧を制御するバッテリ充電制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関により駆動される磁石式交流発電機の出力でバッテリを充電する場合には、バッテリの両端の電圧が設定値を超えたときに磁石式交流発電機の出力を短絡することにより充電を停止させ、バッテリの両端の電圧が設定値以下に低下したときに発電機の出力の短絡を解除してバッテリの充電を再開させる短絡式のバッテリ充電制御装置が用いられている。
【０００３】
図４は従来のこの種のバッテリ充電制御装置の構成を示した回路図、図５（Ａ）（Ｂ）は交流発電機の出力電圧を全波整流した整流電圧で充電する波形の、発電機の回転速度の変化による波形の相違を示した１相分の半波の波形図である。
【０００４】
図４において、１は内燃機関により駆動される磁石式交流発電機である。この例では、発電機１が３相の発電コイルＬｕ〜Ｌｗを有していて、該発電コイルが星形結線されている。発電機１の３相の出力端子１ｕ〜１ｗは、それぞれダイオードＤ1 〜Ｄ6 からなるダイオードブリッジ全波整流回路２の交流入力端子２ｕ〜２ｗに接続され、該整流回路２のプラス側直流出力端子２ａ及びマイナス側直流出力端子２ｂがそれぞれバッテリ３の正極端子及び負極端子に接続されている。
【０００５】
整流回路２の交流入力端子２ｕ〜２ｗとマイナス側直流出力端子２ｂとの間には、それぞれ出力短絡用サイリスタ（出力短絡用スイッチ）Ｓ１〜Ｓ３がそれぞれのアノードを交流入力端子２ｕ〜２ｗ側に向けて接続され、サイリスタＳ１〜Ｓ３のゲートカソード間にはそれぞれ抵抗Ｒ１〜Ｒ３が並列接続されている。
【０００６】
サイリスタＳ１〜Ｓ３を制御するため、整流回路２のプラス側直流出力端子２ａにＰＮＰトランジスタＴ１のエミッタが接続され、該トランジスタＴ１のコレクタとサイリスタＳ１〜Ｓ３のゲートとの間にはそれぞれ抵抗Ｒ４〜Ｒ６が接続されている。また、トランジスタＴ１のエミッタとベース間には抵抗Ｒ７が接続され、トランジスタＴ１のベースと整流回路２のマイナス側直流出力端子２ｂとの間にはツェナーダイオードＺＤと抵抗Ｒ８との直列回路が接続されている。この例では、サイリスタＳ１〜Ｓ３がそれぞれ出力短絡用スイッチを構成している。またトランジスタＴ１が制御用スイッチを構成しており、この制御用スイッチと抵抗Ｒ４〜Ｒ６とにより、出力短絡用スイッチがオン状態になったときに整流回路２のプラス側直流出力端子２ａ側から出力短絡用スイッチにトリガ信号を与える出力短絡用スイッチトリガ回路４が構成されている。更に、抵抗Ｒ７及びＲ８とツェナーダイオードＺＤとにより、全波整流回路２の直流出力端子間の電圧を検出して検出した電圧が設定値を超えたときに前記制御用スイッチをオン状態にする電圧検出回路５が構成されている。また、整流回路２と、出力短絡用スイッチ（サイリスタ）Ｓ１〜Ｓ３と、出力短絡用スイッチトリガ回路４と、電圧検出回路５とによりバッテリ充電制御装置６が構成されている。バッテリ３の両端にはスイッチ７を通して負荷８が接続されている。
【０００７】
この図４に示したバッテリ充電制御装置６においては、発電機１の交流出力が全波整流回路２で整流されてその直流出力端子２ａ，２ｂを経てバッテリ３に充電電流が供給される。バッテリ３の両端の電圧が設定値を超えると、即ち図５（Ａ）に示すように整流された整流電圧Ｖが設定値Ｖｓを超えると、ツェナーダイオードＺＤが導通するため、トランジスタＴ１にベース電流が流れて、該トランジスタＴ１がオン状態になり、整流回路２のプラス側直流出力端子２ａからトランジスタＴ１と抵抗Ｒ４〜Ｒ６とを通してサイリスタＳ１〜Ｓ３にトリガ信号が与えられる。このようにサイリスタＳ１〜Ｓ３にトリガ信号が与えられると、アノードカソード間に順方向電圧が印加されているサイリスタがオン状態になり、オン状態になったサイリスタと、整流回路２のブリッジの下辺を構成するダイオードＤ４〜Ｄ６のいずれかとを通して発電機１の出力が短絡される。例えば、発電機１の出力端子１ｕ，１ｖ間からサイリスタＳ１のアノードカソード間に順方向電圧が印加されているときには、サイリスタＳ１がオン状態になって、該サイリスタＳ１とダイオードＤ５とを通して出力端子１ｕ，１ｖ間が短絡される。このよう発電機１の出力端子１ｕ，１ｖ間が短絡されることにより、図５（Ａ）に示すように充電電圧Ｖｃが零になってバッテリ３への充電電流の供給が停止するため、バッテリ３の両端の電圧は低下していく。バッテリ３の両端の電圧が設定値以下になると、ツェナーダイオードＺＤが非導通状態になるため、トランジスタＴ１がオフ状態になり、サイリスタＳ１〜Ｓ３へのトリガ信号の供給が停止する。トリガ信号の供給が停止されると、サイリスタＳ１〜Ｓ３は、それぞれのアノード電流が保持電流以下になった時点でオフ状態になり、バッテリの充電が再開される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示した充電制御装置６においては、バッテリの両端の電圧が設定値を超えたときに直ちにサイリスタＳ１〜Ｓ３をオン状態にして磁石式交流発電機１の出力を短絡するようにしているが、このように構成した場合には、発電機１の回転速度が上昇したときに、図５（Ｂ）に示すように発電機１の各半波の出力電圧が立ち上がってからサイリスタＳ１〜Ｓ３がオン状態になるまでの充電電圧Ｖｃの印加時間ｔが短くなり、発電機１の出力電圧の各半波によってバッテリ３に充電電流が供給される期間が短くなるため、バッテリの充電が不足し、バッテリの端子電圧が低下するという問題があった。
【０００９】
また図４に示した従来のバッテリ充電制御装置６では、バッテリ３に印加される電圧が、バッテリ３と該バッテリ充電制御装置６との間を接続する接続部の接触抵抗による電圧降下分だけ、整流回路２の出力電圧よりも低くなるが、図４に示したバッテリ充電制御装置６では、電圧検出回路５がバッテリ充電制御装置６内に設けられていて、バッテリ３の両端の電圧を直接検出する構成にはなっていないため、上記接触抵抗が大きいときにバッテリ３の充電が不足するという問題があった。即ち、電圧検出回路５が設定値Ｖｓを超える電圧を検出したときに、サイリスタＳ１〜Ｓ３をオン状態にする調整動作を行わせた場合には、バッテリ３の両端の電圧が設定値Ｖｓよりも上記接触抵抗による電圧降下分だけ低い状態で調整動作が開始されることになるため、バッテリ３の充電が不足する。
【００１０】
本発明の目的は、発電機の回転速度が上昇しても、発電機の出力電圧の各半波によってバッテリに充電電流が供給される期間が短くなるのを抑制できるバッテリ充電制御装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、発電機の回転速度が上昇しても、バッテリが充電不足になるのを防止できるバッテリ充電制御装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、磁石式交流発電機の出力端子に交流入力端子が接続され、且つプラス側及びマイナス側の直流出力端子がそれぞれバッテリの正極端子及び負極端子に接続されるダイオードブリッジ全波整流回路と、該全波整流回路の各交流入力端子とマイナス側の直流出力端子との間に接続された出力短絡用スイッチと、オンオフ制御が可能な制御用スイッチを有して該制御用スイッチがオン状態になった時にプラス側直流出力端子側から各出力短絡用スイッチにトリガ信号を与える出力短絡用スイッチトリガ回路と、全波整流回路の直流出力端子間の電圧を検出して検出した電圧が設定値を超えたときに制御用スイッチをオン状態にする電圧検出回路とを備えたバッテリ充電制御装置を対象とする。
【００１３】
本発明に係るバッテリ充電制御装置では、各出力短絡用スイッチに駆動信号が与えられるタイミングを制御用スイッチがオン状態になるタイミングよりも遅らせる遅延回路が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
このような遅延回路を設けると、各出力短絡用スイッチに駆動信号が与えられるタイミングが、制御用スイッチがオン状態になるタイミングよりも遅れることになって、発電機の回転速度が上昇しても、発電機の出力電圧の各半波によってバッテリに充電電流が供給される期間が短くなるのを抑制でき、バッテリの充電不足を防止することができる。
【００１５】
また、このバッテリ充電制御装置でも、バッテリに印加される電圧が、バッテリと該バッテリ充電制御装置との間を接続する接続部の接触抵抗による電圧降下分だけ、全波整流回路の出力電圧よりも低くなるが、このバッテリ充電制御装置ではバッテリの電圧を電圧検出回路で検出を行ってから、出力短絡用スイッチの短絡制御を行うまでの時間が遅延回路で遅延されているので、接触抵抗による電圧降下の影響を直接受けなくなるため、バッテリの充電電圧の減少を押さえることができる。
【００１６】
この場合、遅延回路は、出力短絡用スイッチのトリガ信号入力端子間に対して並列に接続されたコンデンサを用いて構成することができる。
【００１７】
また本発明は、磁石式交流発電機の出力端子に交流入力端子が接続され、且つプラス側及びマイナス側の直流出力端子がそれぞれバッテリの正極端子及び負極端子に接続されるダイオードブリッジ全波整流回路と、該全波整流回路の各交流入力端子とマイナス側の直流出力端子との間にアノードを交流入力端子側に向けて接続された出力短絡用サイリスタと、一端がプラス側直流出力端子に接続されたオンオフ制御が可能な制御用スイッチと該制御用スイッチの他端と各出力短絡用サイリスタのゲートとの間にそれぞれ接続された電流制限用抵抗とを有して制御用スイッチがオン状態になった時にプラス側直流出力端子側から各出力短絡用サイリスタのゲートにトリガ信号を与えるサイリスタトリガ回路と、全波整流回路の直流出力端子間の電圧を検出して検出した電圧が設定値を超えたときに制御用スイッチをオン状態にするための駆動信号を該制御用スイッチに与える電圧検出回路とを備えたバッテリ充電制御装置を対象とする。
【００１８】
本発明に係るバッテリ充電制御装置では、制御用スイッチの他端と各電流制限用抵抗との接続点とマイナス側直流出力端子との間にコンデンサが接続されていることを特徴とする。
【００１９】
このように制御用スイッチの他端と各電流制限用抵抗との接続点とマイナス側直流出力端子との間にコンデンサを接続すると、各出力短絡用サイリスタに駆動信号が与えられるタイミングが、制御用スイッチがオン状態になるタイミングよりも遅れることになって、発電機の回転速度が上昇しても、発電機の出力電圧の各半波によってバッテリに充電電流が供給される期間が短くなるのを抑制でき、バッテリの充電不足を防止することができる。
【００２０】
また、このバッテリ充電制御装置でも、バッテリに印加される電圧が、バッテリと該バッテリ充電制御装置との間を接続する接続部の接触抵抗による電圧降下分だけ、全波整流回路の出力電圧よりも低くなるが、このバッテリ充電制御装置ではバッテリの電圧を電圧検出回路で検出を行ってから、出力短絡用サイリスタの短絡制御を行うまでの時間がコンデンサで遅延されているので、接触抵抗による電圧降下の影響を直接受けなくなるため、バッテリの充電電圧の減少を押さえることができる。
【００２１】
この場合、コンデンサはすべての各電流制限用抵抗に対して共通に１つだけ設けられた構造にすることもできる。
【００２２】
また、コンデンサは各電流制限用抵抗毎にそれぞれ設けられた構造にすることもできる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るバッテリ充電制御装置の構成の、実施の形態の第１例を示した回路図、図２（Ａ）（Ｂ）は交流発電機の出力電圧を全波整流した整流電圧で充電する波形の、発電機の回転速度の変化による波形の相違を示した１相分の半波の波形図である。なお、前述した図４と対応する部分には、同一符号を付けて示している。
【００２４】
本例のバッテリ充電制御装置６においては、各出力短絡用スイッチとしての出力短絡用サイリスタＳ１〜Ｓ３のゲートに出力短絡用スイッチトリガ回路４から駆動信号が与えられるタイミングを、制御用スイッチとしてのトランジスタＴ１がオン状態になるタイミングよりも遅らせる遅延回路９が設けられている。この遅延回路９は、各出力短絡用スイッチのトリガ信号入力端子間、即ち出力短絡用サイリスタＳ１〜Ｓ３のゲート・カソード間に接続されたコンデンサＣ１からなっている。
【００２５】
このような遅延回路９を設けると、各出力短絡用スイッチとしての各出力短絡用サイリスタＳ１〜Ｓ３のゲート・カソード間に駆動信号が与えられるタイミングが、制御用スイッチとしてのトランジスタＴ１がオン状態になるタイミングよりも遅れることになって、交流発電機１の出力電圧を全波整流した図２（Ａ）に示すような整流電圧Ｖが設定値Ｖｓを超えて充電電圧Ｖｃが零になる印加時間ｔは、図２（Ｂ）に示すように発電機１の回転速度が上昇しても、該発電機１の出力電圧の各半波によってバッテリ８に充電電流が供給される充電電圧Ｖｃが零になる印加時間ｔが延びて、図２（Ａ）の場合とほぼ等しくなり、バッテリ８の充電不足を防止することができる。
【００２６】
また、このバッテリ充電制御装置６でも、バッテリ３に印加される電圧が、バッテリ３と該バッテリ充電制御装置６との間を接続する接続部の接触抵抗による電圧降下分だけ、全波整流回路２の出力電圧よりも低くなるが、このバッテリ充電制御装置６ではバッテリ３の電圧を電圧検出回路５で検出を行ってから、出力短絡用スイッチとしての出力短絡用サイリスタＳ１〜Ｓ３の短絡制御を行うまでの時間が遅延回路９で遅延されているので、接触抵抗による電圧降下の影響を直接受けなくなるため、バッテリ３の充電電圧の減少を押さえることができる。
【００２７】
次に、この図１を参照して本発明に係るバッテリ充電制御装置の構成の、実施の形態の第２例について説明する。
【００２８】
このバッテリ充電制御装置６は、磁石式交流発電機１の出力端子１ｕ〜１ｗに交流入力端子２ｕ〜２ｗが接続され、且つプラス側及びマイナス側の直流出力端子２ａ，２ｂがそれぞれバッテリ８の正極端子及び負極端子に接続されるダイオードブリッジ全波整流回路２と、この全波整流回路８の各交流入力端子２ｕ〜２ｗとマイナス側の直流出力端子２ｂとの間にアノードを交流入力端子２ｕ〜２ｗ側に向けて接続された出力短絡用サイリスタＳ１〜Ｓ３と、一端のエミッタがプラス側直流出力端子２ａに接続されたオンオフ制御が可能な制御用スイッチとしてのトランジスタＴ１と該制御用スイッチとしてのトランジスタＴ１の他端であるコレクタと各出力短絡用サイリスタＳ１〜Ｓ３のゲートとの間にそれぞれ接続された電流制限用抵抗Ｒ４〜Ｒ６とを有して制御用スイッチとしてのトランジスタＴ１がオン状態になった時にプラス側直流出力端子２ａ側から各出力短絡用サイリスタＳ１〜Ｓ３のゲートにトリガ信号を与えるサイリスタトリガ回路（出力短絡用スイッチトリガ回路）４´と、全波整流回路８の直流出力端子２ａ，２ｂ間の電圧を検出して検出した電圧が設定値を超えたときに制御用スイッチとしてのトランジスタＴ１をオン状態にするための駆動信号を該制御用スイッチに与える電圧検出回路５とを備えている。
【００２９】
特に、本例のバッテリ充電制御装置６では、制御用スイッチとしてのトランジスタＴ１の他端であるベースと各電流制限用抵抗Ｒ４〜Ｒ６との接続点とマイナス側直流出力端子２ａとの間にコンデンサＣ１が接続されている。このコンデンサＣ１は、すべての各電流制限用抵抗Ｒ４〜Ｒ６に対して共通に１つだけ設けられている。
【００３０】
このような構成でも、コンデンサＣ１を設けると、各出力短絡用サイリスタＳ１〜Ｓ３のゲート・カソード間に駆動信号が与えられるタイミングが、制御用スイッチとしてのトランジスタＴ１がオン状態になるタイミングよりも遅れることになって、交流発電機１の出力電圧を全波整流した図２（Ａ）に示すような整流電圧Ｖが設定値Ｖｓを超えて充電電圧Ｖｃが零になる印加時間ｔは、図２（Ｂ）に示すように発電機１の回転速度が上昇しても、該発電機１の出力電圧の各半波によってバッテリ８に充電電流が供給される充電電圧Ｖｃが零になる印加時間ｔが延びて、図２（Ａ）の場合とほぼ等しくなり、バッテリ８の充電不足を防止することができる。
【００３１】
また、このバッテリ充電制御装置６でも、バッテリ３に印加される電圧が、バッテリ３と該バッテリ充電制御装置６との間を接続する接続部の接触抵抗による電圧降下分だけ、全波整流回路２の出力電圧よりも低くなるが、このバッテリ充電制御装置６ではバッテリ３の電圧を電圧検出回路５で検出を行ってから、出力短絡用サイリスタＳ１〜Ｓ３の短絡制御を行うまでの時間がコンデンサＣ１で遅延されているので、接触抵抗による電圧降下の影響を直接受けなくなるため、バッテリ３の充電電圧の減少を押さえることができる。
【００３２】
図３は本発明に係るバッテリ充電制御装置の構成の、実施の形態の第３例を示した回路図である。なお、前述した図１と対応する部分には、同一符号を付けて示している。
【００３３】
本例のバッテリ充電制御装置６は、磁石式交流発電機１と、ダイオードブリッジ全波整流回路２と、出力短絡用サイリスタＳ１〜Ｓ３と、サイリスタトリガ回路４´と、電圧検出回路５とを備えた構成になっている点は第２例と同じである。
【００３４】
本例のバッテリ充電制御装置６では、制御用スイッチとしてのトランジスタＴ１の他端であるベースと各電流制限用抵抗Ｒ４〜Ｒ６との接続点とマイナス側直流出力端子２ａとの間にコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３が接続されている。このコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３は、各電流制限用抵抗Ｒ４〜Ｒ６毎にそれぞれ設けられている。
【００３５】
このような構成でも、第２例と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明に係るバッテリ充電制御装置では、制御用スイッチの他端と各電流制限用抵抗との接続点とマイナス側直流出力端子との間にコンデンサを接続したので、各出力短絡用スイッチに駆動信号が与えられるタイミングが、制御用スイッチがオン状態になるタイミングよりも遅れることになって、発電機の回転速度が上昇しても、発電機の出力電圧の各半波によってバッテリに充電電流が供給される期間が短くなるのを抑制でき、バッテリの充電不足を防止することができる。
【００３７】
また、このバッテリ充電制御装置でも、バッテリに印加される電圧が、バッテリと該バッテリ充電制御装置との間を接続する接続部の接触抵抗による電圧降下分だけ、全波整流回路の出力電圧よりも低くなるが、このバッテリ充電制御装置ではバッテリの電圧を電圧検出回路で検出を行ってから、出力短絡用サイリスタの短絡制御を行うまでの時間がコンデンサで遅延されているので、接触抵抗による電圧降下の影響を直接受けなくなるため、バッテリの充電電圧の減少を押さえることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るバッテリ充電制御装置の構成の、実施の形態の第１，第２例を示した回路図である。
【図２】 （Ａ）（Ｂ）はこの第１例で、交流発電機の出力電圧を全波整流した整流電圧で充電する波形の、発電機の回転速度の変化による波形の相違を示した１相分の半波の波形図である。
【図３】 本発明に係るバッテリ充電制御装置の構成の、実施の形態の第３例を示した回路図である。
【図４】 従来のバッテリ充電制御装置の構成を示した回路図である。
【図５】 （Ａ）（Ｂ）は従来例で、交流発電機の出力電圧を全波整流した整流電圧で充電する波形の、発電機の回転速度の変化による波形の相違を示した１相分の半波の波形図である。
【符号の説明】
１ 磁石式交流発電機
１ｕ〜１ｗ 出力端子
Ｌｕ〜Ｌｗ 発電コイル
Ｄ1 〜Ｄ6 ダイオード
２ 全波整流回路
２ｕ〜２ｗ 交流入力端子
２ａ プラス側直流出力端子
２ｂ マイナス側直流出力端子
３ バッテリ
Ｓ１〜Ｓ３ 出力短絡用サイリスタ（出力短絡用スイッチ）
Ｒ１〜Ｒ８ 抵抗
Ｔ１ トランジスタ（制御用スイッチ）
ＺＤ ツェナーダイオード
４ 出力短絡用スイッチトリガ回路
４´ サイリスタトリガ回路
５ 電圧検出回路
６ バッテリ充電制御装置
７ スイッチ
８ 負荷
９ 遅延回路
Ｃ１〜Ｃ３ コンデンサ
Claims (3)
- 磁石式交流発電機の出力端子に交流入力端子が接続され、且つプラス側及びマイナス側の直流出力端子がそれぞれバッテリの正極端子及び負極端子に接続されるダイオードブリッジ全波整流回路と、前記全波整流回路の各交流入力端子とマイナス側の直流出力端子との間にアノードを交流入力端子側に向けて接続された出力短絡用サイリスタと、一端が前記プラス側直流出力端子に接続されたオンオフ制御が可能な制御用スイッチと該制御用スイッチの他端と各出力短絡用サイリスタのゲートとの間にそれぞれ接続された電流制限用抵抗とを有して前記制御用スイッチがオン状態になった時に前記プラス側直流出力端子側から各出力短絡用サイリスタのゲートにトリガ信号を与えるサイリスタトリガ回路と、前記全波整流回路の直流出力端子間の電圧を検出して検出した電圧が設定値を超えたときに前記制御用スイッチをオン状態にするための駆動信号を該制御用スイッチに与える電圧検出回路とを備えたバッテリ充電制御装置において、
前記制御用スイッチの他端と前記各電流制限用抵抗との接続点と前記マイナス側直流出力端子との間にコンデンサが接続されていることを特徴とするバッテリ充電制御装置。 - 前記コンデンサはすべての前記各電流制限用抵抗に対して共通に１つだけ設けら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制御装置。
- 前記コンデンサは前記各電流制限用抵抗毎にそれぞれ設けら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制御装置。
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