(57)【要約】  レギュレータは、三相交流発電機１０１の各相の出力端子から出力される交流電流を整流し、バッテリＢに充電電流を流す整流回路と、制御信号が入力される第１の端子ｘ１、バッテリＢの負側に接続された第２の端子ｘ２、バッテリＢの正側に接続された第３の端子ｘ３、および、三相交流発電機１０１の各相Ｕ、Ｖ、Ｗの出力端子にそれぞれ接続された第４の端子ｘ４を、それぞれ有する第１ないし第３の半導体素子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３と、バッテリＢの充電電圧を検出し、この検出結果に応じて、制御信号を出力するコントローラＣＯＮと、を備える。
2012050042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相交流発電機によるバッテリの充電を制御するレギュレータであって、
前記三相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、前記バッテリに充電電流を流す整流回路と、
制御信号が入力される第１の端子、前記バッテリの負側に接続された第２の端子、前記バッテリの正側に接続された第３の端子、および、前記三相交流発電機の各相の出力端子にそれぞれ接続された第４の端子を、それぞれ有する第１ないし第３の半導体素子と、
前記バッテリの充電電圧を検出し、この検出結果に応じて、前記制御信号を出力するコントローラと、を備え、
前記第１ないし第３の半導体素子は、
前記第３の端子と前記第２の端子との間に規定値以上の電流が流れることにより前記第４の端子と前記第２の端子との間に電流が流れ、前記第３の端子と前記第２の端子との間に継続して電流が流れている間は前記第４の端子と前記第２の端子との間に電流が継続して流れるものであり、
前記コントローラは、
前記バッテリの充電電圧が予め設定された閾値電圧以上になった場合には、前記第１ないし第３の半導体素子の前記第１の端子に制御信号を出力して、前記第１ないし第３の半導体素子の前記第２の端子と前記第４の端子との間を導通させることにより、前記三相交流発電機の前記各相の出力端子と前記バッテリの負側との間を短絡する
ことを特徴とするレギュレータ。
【請求項２】
前記第１ないし第３の半導体素子は、
前記第１の端子にベースが接続され、前記第２の端子にエミッタが接続され、前記第４の端子にコレクタが接続された第１導電型の第１のバイポーラトランジスタと、前記第４の端子にベースが接続され、前記第１の端子にコレクタが接続され、前記第３の端子にエミッタが接続された第２導電型の第２のバイポーラトランジスタと、を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のレギュレータ。
【請求項３】
前記バッテリの正側と前記第１ないし第３の半導体素子の前記第３の端子との間にそれぞれ接続された、第１ないし第３の抵抗素子をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載のレギュレータ。
【請求項４】
前記バッテリの正側と前記第１ないし第３の半導体素子の前記第３の端子との間にそれぞれ接続され、前記コントローラにより制御され、オンすることにより前記バッテリの正側と前記第１ないし第３の半導体素子の前記第３の端子との間をそれぞれ導通し、オフすることにより前記バッテリの正側と前記第１ないし第３の半導体素子の前記第３の端子との間をそれぞれ遮断する第１ないし第３のスイッチ回路をさらに備え、
前記コントローラは、
前記バッテリの充電電圧が前記閾値電圧未満になった場合には、前記第１の端子への前記制御信号の供給を停止し且つ前記第１ないし第３のスイッチ回路を一時的にオフする
ことを特徴とする請求項１に記載のレギュレータ。
【請求項５】
前記第１ないし第３の半導体素子の前記第１の端子と前記第２の端子との間にそれぞれ接続され、前記コントローラにより制御され、オンすることにより前記第１ないし第３の半導体素子の前記第１の端子と前記第２の端子との間をそれぞれ導通し、オフすることにより前記第１ないし第３の半導体素子の前記第１の端子と前記第２の端子との間をそれぞれ遮断する第１ないし第３のスイッチ回路をさらに備え、
前記コントローラは、
前記バッテリの充電電圧が前記閾値電圧未満になった場合には、前記第１の端子への前記制御信号の供給を停止し且つ前記第１ないし第３のスイッチ回路を一時的にオンする
ことを特徴とする請求項１に記載のレギュレータ。
【請求項６】
前記第１の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り、
前記第２のバイポーラトランジスタは、ＰＮＰ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２に記載のレギュレータ。
【請求項７】
前記整流回路は、
前記三相交流発電機のＵ相の出力端子にアノードが接続され、前記バッテリの正側にカソードが接続された第１のダイオードと、
前記三相交流発電機のＶ相の出力端子にアノードが接続され、前記バッテリの正側にカソードが接続された第２のダイオードと、
前記三相交流発電機のＷ相の出力端子にアノードが接続され、前記バッテリの正側にカソードが接続された第３のダイオードと、
前記三相交流発電機のＵ相の出力端子にカソードが接続され、前記バッテリの負側にアノードが接続された第４のダイオードと、
前記三相交流発電機のＶ相の出力端子にカソードが接続され、前記バッテリの負側にアノードが接続された第５のダイオードと、
前記三相交流発電機のＷ相の出力端子にカソードが接続され、前記バッテリの負側にアノードが接続された第６のダイオードと、を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のレギュレータ。
【請求項８】
前記第１ないし第３のスイッチ回路は、トランジスタであることを特徴とする請求項４に記載のレギュレータ。
【請求項９】
前記第１ないし第３のスイッチ回路は、トランジスタであることを特徴とする請求項５に記載のレギュレータ。
【請求項１０】
前記コントローラは、一定期間だけ、前記制御信号を出力することを特徴とする請求項１に記載のレギュレータ。
【請求項１１】
前記制御信号は、パルス波であることを特徴とする請求項１０に記載のレギュレータ。
【請求項１２】
前記バッテリの負側が接地に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のレギュレータ。
【請求項１３】
バッテリを充電するためのバッテリ充電装置であって、
前記バッテリを充電するための交流電圧を供給する三相交流発電機と、
請求項１記載のレギュレータと、を備えた
ことを特徴とするバッテリ充電装置。
【請求項１４】
バッテリを充電するためのバッテリ充電システムであって、
バッテリと、
請求項１３記載のバッテリ充電装置と、を備えた
ことを特徴とするバッテリ充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三相交流発電機による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。
【背景技術】
【０００２】
図４は、従来のバッテリ充電システム１０００Ａの構成の一例を示す図である。【０００３】
図４に示すように、従来のバッテリ充電システム１０００Ａに用いられるレギュレータ（例えば、ＪＰ２０１０−１５４６８１Ａ参照。）は、例えば、バッテリ充電時において、三相交流発電機１０１の出力電流を６個のダイオードＤ１〜Ｄ６からなる整流回路で整流し、バッテリＢに充電する。【０００４】
そして、バッテリＢが満充電になると、該レギュレータのコントローラＣＯＮは、バッテリ電圧を検出し、ダイオードＤ４〜Ｄ６のそれぞれと逆の極性で並列に接続されたサイリスタＳ１〜Ｓ３に駆動電流を流してサイリスタＳ１〜Ｓ３をオンする。【０００５】
これにより、三相交流発電機１０１の出力とバッテリＢの負側とが短絡され、バッテリＢの充電が制御される。【０００６】
ここで、図５は、図４に示すバッテリ充電装置の第１ないし第３のサイリスタＳ１〜Ｓ３の回路構成の一例を示す回路図である。【０００７】
図５に示すように、特許文献１に記載の従来技術では、三相交流発電機１０１の出力を短絡した時に流れる電流、発電機短絡電流がサイリスタＳ１〜Ｓ３のアノード・カソード間を流れ、ジュール熱が発生する。【０００８】
この熱量は、該発電機短絡電流とサイリスタＳ１〜Ｓ３のオン電圧との積となる。サイリスタＳ１〜Ｓ３のオン電圧は、例えば、約１．３Ｖ（上段トランジスタのＶｂｅ＋下段トランジスタのＶｃｅ）であるため、該発電機短絡電流が１０Ａの場合は、１３Ｗ相当の熱が発生する。【０００９】
したがって、例えば、これらのサイリスタＳ１〜Ｓ３を冷却するために、大型の放熱フィンが必要になる。【００１０】
また、サイリスタの自己保持特性により、サイリスタＳ１〜Ｓ３が一度オン状態になると、サイリスタＳ１〜Ｓ３がオフするためには、サイリスタＳ１〜Ｓ３のアノードとカソードとの間に流れる電流が保持電流以下の状態になるような、一定のターンオフ時間が必要である。【００１１】
したがって、例えば、三相交流発電機１０１に接続されたエンジン回転数が高い場合、三相交流発電機１０１の出力の周波数が高くなり、サイリスタＳ１〜Ｓ３のアノードとカソードとの間に流れる電流が保持電流以下の状態になるような、該一定のターンオフ時間が確保できない。この場合、サイリスタがオフされなくなる。【００１２】
すなわち、三相交流発電機１０１の出力がバッテリＢに充電されなくなり、バッテリ上がり等の問題が起こり得る。【００１３】
このように、上記従来技術のレギュレータは、電力損失が大きく、三相交流発電機の出力の周波数が高くなるとバッテリの充電を適切に制御することができない。
【発明の開示】
【００１４】
本発明の一態様に係る実施例に従ったレギュレータは、
三相交流発電機によるバッテリの充電を制御するレギュレータであって、
前記三相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、前記バッテリに充電電流を流す整流回路と、
制御信号が入力される第１の端子、前記バッテリの負側に接続された第２の端子、前記バッテリの正側に接続された第３の端子、および、前記三相交流発電機の各相の出力端子にそれぞれ接続された第４の端子を、それぞれ有する第１ないし第３の半導体素子と、
前記バッテリの充電電圧を検出し、この検出結果に応じて、前記制御信号を出力するコントローラと、を備え、
前記第１ないし第３の半導体素子は、
前記第３の端子と前記第２の端子との間に規定値以上の電流が流れることにより前記第４の端子と前記第２の端子との間に電流が流れ、前記第３の端子と前記第２の端子との間に継続して電流が流れている間は前記第４の端子と前記第２の端子との間に電流が継続して流れるものであり、
前記コントローラは、
前記バッテリの充電電圧が予め設定された閾値電圧以上になった場合には、前記第１ないし第３の半導体素子の前記第１の端子に制御信号を出力して、前記第１ないし第３の半導体素子の前記第２の端子と前記第４の端子との間を導通させることにより、前記三相交流発電機の前記各相の出力端子と前記バッテリの負側との間を短絡する
ことを特徴とする。
【００１５】
前記レギュレータにおいて、
前記第１ないし第３の半導体素子は、
前記第１の端子にベースが接続され、前記第２の端子にエミッタが接続され、前記第４の端子にコレクタが接続された第１導電型の第１のバイポーラトランジスタと、前記第４の端子にベースが接続され、前記第１の端子にコレクタが接続され、前記第３の端子にエミッタが接続された第２導電型の第２のバイポーラトランジスタと、を有するようにしてもよい。
【００１６】
前記レギュレータにおいて、
前記バッテリの正側と前記第１ないし第３の半導体素子の前記第３の端子との間にそれぞれ接続された、第１ないし第３の抵抗素子をさらに備えるようにしてもよい。
【００１７】
前記レギュレータにおいて、
前記バッテリの正側と前記第１ないし第３の半導体素子の前記第３の端子との間にそれぞれ接続され、前記コントローラにより制御され、オンすることにより前記バッテリの正側と前記第１ないし第３の半導体素子の前記第３の端子との間をそれぞれ導通し、オフすることにより前記バッテリの正側と前記第１ないし第３の半導体素子の前記第３の端子との間をそれぞれ遮断する第１ないし第３のスイッチ回路をさらに備え、
前記コントローラは、
前記バッテリの充電電圧が前記閾値電圧未満になった場合には、前記第１の端子への前記制御信号の供給を停止し且つ前記第１ないし第３のスイッチ回路を一時的にオフするようにしてもよい。
【００１８】
前記レギュレータにおいて、
前記第１ないし第３の半導体素子の前記第１の端子と前記第２の端子との間にそれぞれ接続され、前記コントローラにより制御され、オンすることにより前記第１ないし第３の半導体素子の前記第１の端子と前記第２の端子との間をそれぞれ導通し、オフすることにより前記第１ないし第３の半導体素子の前記第１の端子と前記第２の端子との間をそれぞれ遮断する第１ないし第３のスイッチ回路をさらに備え、
前記コントローラは、
前記バッテリの充電電圧が前記閾値電圧未満になった場合には、前記第１の端子への前記制御信号の供給を停止し且つ前記第１ないし第３のスイッチ回路を一時的にオンするようにしてもよい。
【００１９】
前記レギュレータにおいて、
前記第１の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り、
前記第２のバイポーラトランジスタは、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタであるようにしてもよい。
【００２０】
前記レギュレータにおいて、
前記整流回路は、
前記三相交流発電機のＵ相の出力端子にアノードが接続され、前記バッテリの正側にカソードが接続された第１のダイオードと、
前記三相交流発電機のＶ相の出力端子にアノードが接続され、前記バッテリの正側にカソードが接続された第２のダイオードと、
前記三相交流発電機のＷ相の出力端子にアノードが接続され、前記バッテリの正側にカソードが接続された第３のダイオードと、
前記三相交流発電機のＵ相の出力端子にカソードが接続され、前記バッテリの負側にアノードが接続された第４のダイオードと、
前記三相交流発電機のＶ相の出力端子にカソードが接続され、前記バッテリの負側にアノードが接続された第５のダイオードと、
前記三相交流発電機のＷ相の出力端子にカソードが接続され、前記バッテリの負側にアノードが接続された第６のダイオードと、を有するようにしてもよい。
【００２１】
前記レギュレータにおいて、
前記第１ないし第３のスイッチ回路は、トランジスタであるようにしてもよい。
【００２２】
前記レギュレータにおいて、
前記コントローラは、一定期間だけ、前記制御信号を出力するようにしてもよい。
【００２３】
前記レギュレータにおいて、
前記制御信号は、パルス波であるようにしてもよい。
【００２４】
前記レギュレータにおいて、
前記バッテリの負側が接地に接続されていてもよい。
【００２５】
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、
前記バッテリを充電するための交流電圧を供給する三相交流発電機と、
前記レギュレータと、を備えた
ことを特徴とする。
【００２６】
本発明の一態様に係る実施例に従ったバッテリ充電システムは、
バッテリを充電するためのバッテリ充電システムであって、
バッテリと、
前記バッテリ充電装置と、を備えた
ことを特徴とする。
【００２７】
本発明の一態様に係るレギュレータでは、第１ないし第３の半導体素子の第２のトランジスタのエミッタ−ベース間に発電機短絡電流を流さず、発電機短絡電流より少ない電流を流すことで、該第２のトランジスタを動作させる。
【００２８】
これにより、該第２のトランジスタのジュール熱（第２のトランジスタのＶｂｅと第２トランジスタのエミッタ−ベースに流れる電流の積）が小さくなり、既述の従来技術よりも電力損失が低減され、放熱フィンの小型化を図ることができる。
【００２９】
さらに、過放電時には、スイッチ回路をオフにして正帰還電流を強制的にゼロにすることにより第１ないし第３の半導体素子をより確実にオフすることができる。
【００３０】
すなわち、本発明の一態様に係るレギュレータによれば、電力損失を低減しつつ、バッテリの充電をより適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】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１０００の構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、図１に示すバッテリ充電装置１００の第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３の回路構成の一例を示す回路図である。
【図３】図３は、本発明の一態様である実施例２に係るバッテリ充電システム２０００の構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、従来のバッテリ充電システム１０００Ａの構成の一例を示す図である。
【図５】図５は、図４に示すバッテリ充電装置の第１ないし第３のサイリスタＳ１〜Ｓ３の回路構成の一例を示す回路図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
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。
【実施例１】
【００３３】
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１０００の構成の一例を示す図である。また、図２は、図１に示すバッテリ充電装置１００の第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３の回路構成の一例を示す回路図である。【００３４】
図１に示すように、バッテリを充電するためのバッテリ充電システム１０００は、バッテリＢと、三相交流発電機１０１と、レギュレータ１００と、を備える。なお、三相交流発電機１０１と、レギュレータ１００とにより、バッテリＢを充電するためのバッテリ充電装置が構成される。【００３５】
バッテリＢは、＋端子（正側）と−端子（負側）を有し、これらの端子を介して充放電可能になっている。なお、このバッテリの負側は、接地に接続されている。【００３６】
三相交流発電機１０１は、バッテリＢを充電するための交流電圧を発生し、各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の出力端子から該交流電圧を供給するようになっている。【００３７】
レギュレータ１００は、三相交流発電機１０１によるバッテリＢの充電を制御するようになっている。【００３８】
ここで、レギュレータ１００は、整流回路１と、第１の半導体素子Ｔ１と、第２の半導体素子Ｔ２と、第３の半導体素子Ｔ３と、第１の抵抗素子Ｒ１と、第２の抵抗素子Ｒ２、第３の抵抗素子Ｒ３と、第１のスイッチ回路ＳＷ１と、第２のスイッチ回路ＳＷ２と、第３のスイッチ回路ＳＷ３と、コントローラＣＯＮと、を有する。【００３９】
整流回路１は、三相交流発電機１０１の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の出力端子から出力される交流電流を整流し、バッテリＢに充電電流を流すようになっている。【００４０】
この整流回路１は、例えば、図１に示すように、第１のダイオードＤ１と、第２のダイオードＤ２と、第３のダイオードＤ３と、第４のダイオードＤ４と、第５のダイオードＤ５と、第６のダイオードＤ６と、を有する。【００４１】
第１のダイオードＤ１は、三相交流発電機１０１のＵ相の出力端子にアノードが接続され、バッテリＢの正側にカソードが接続されている。【００４２】
第２のダイオードＤ２は、三相交流発電機１０１のＶ相の出力端子にアノードが接続され、バッテリＢの正側にカソードが接続されている。【００４３】
第３のダイオードＤ３は、三相交流発電機１０１のＷ相の出力端子にアノードが接続され、バッテリＢの正側にカソードが接続されている。【００４４】
第４のダイオードＤ４は、三相交流発電機１０１のＵ相の出力端子にカソードが接続され、バッテリＢの負側にアノードが接続されている。【００４５】
第５のダイオードＤ５は、三相交流発電機１０１のＶ相の出力端子にカソードが接続され、バッテリＢの負側にアノードが接続されている。【００４６】
第６のダイオードＤ６は、三相交流発電機１０１のＷ相の出力端子にカソードが接続され、バッテリＢの負側にアノードが接続されている。【００４７】
また、第１の半導体素子Ｔ１は、制御信号ＳＣＯＮ１が入力される第１の端子ｘ１、バッテリＢの負側に接続された第２の端子ｘ２、バッテリＢの正側に接続された第３の端子ｘ３、および、三相交流発電機１０１のＵ相の出力端子に接続された第４の端子ｘ４を有する。【００４８】
第２の半導体素子Ｔ２は、制御信号ＳＣＯＮ２が入力される第１の端子ｘ１、バッテリＢの負側に接続された第２の端子ｘ２、バッテリＢの正側に接続された第３の端子ｘ３、および、三相交流発電機１０１のＶ相の出力端子に接続された第４の端子ｘ４を有する。【００４９】
第３の半導体素子Ｔ３は、制御信号ＳＣＯＮ３が入力される第１の端子ｘ１、バッテリＢの負側に接続された第２の端子ｘ２、バッテリＢの正側に接続された第３の端子ｘ３、および、三相交流発電機１０１のＷ相の出力端子に接続された第４の端子ｘ４を有する。【００５０】
ここで、図２に示すように、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３は、例えば、それぞれ、第１導電型の第１のバイポーラトランジスタ（ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ）Ｔｒ１と、第２導電型の第２のバイポーラトランジスタ（ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ）と、を有する。【００５１】
第１のバイポーラトランジスタＴｒ１は、第１の端子ｘ１にベースが接続され、第２の端子ｘ２にエミッタが接続され、第４の端子ｘ４にコレクタが接続されている。【００５２】
また、第２のバイポーラトランジスタは、第４の端子ｘ４にベースが接続され、第１の端子ｘ１にコレクタが接続され、第３の端子ｘ３にエミッタが接続されている。【００５３】
例えば、第１の端子ｘ１に制御信号が入力され、第１のバイポーラトランジスタＴｒ１に所定値以上のベース電流が流れると、第１のバイポーラトランジスタＴｒ１がオンする。これにより、発電機短絡電流が、第１のバイポーラトランジスタＴｒ１のコレクタ−エミッタ間を介して、第４の端子ｘ４から第２の端子ｘ２に流れる。これにより、第２のバイポーラトランジスタＴｒ２に所定値以上のベース電流が流れて、第２のバイポーラトランジスタＴｒ２がオンする。これにより、第２のバイポーラトランジスタＴｒ２のエミッタ−コレクタ電流が、第１のバイポーラトランジスタＴｒ１のベース電流として流れる。すなわち、第２のバイポーラトランジスタＴｒ２のエミッタ−コレクタ電流が継続して流れる間は、第１のバイポーラトランジスタＴｒ１がオンし続ける。【００５４】
そして、制御信号ＳＣＯＮ１〜ＳＣＯＮ３の入力が停止し且つ第２のバイポーラトランジスタＴｒ２のエミッタ−コレクタ電流が流れなければ、第１、第２のバイポーラトランジスタＴ１、Ｔｒ２は、オフする。【００５５】
このように、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３は、制御信号ＳＣＯＮ１〜ＳＣＯＮ３の入力で、第３の端子ｘ３と第２の端子ｘ２との間に規定値以上の電流が流れることにより、第４の端子ｘ４と第２の端子ｘ２との間に電流が流れるようになっている。さらに、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３は、第３の端子ｘ３と第２の端子ｘ２との間に継続して電流が流れている間は、第４の端子ｘ４と第２の端子ｘ２との間に電流が継続して流れるようになっている。【００５６】
そして、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３は、制御信号ＳＣＯＮ１〜ＳＣＯＮ３の入力が停止し且つ第３の端子ｘ３からの電流が遮断されれば、第４の端子ｘ４と第２の端子ｘ２との間に電流が遮断される。【００５７】
また、第１の抵抗素子Ｒ１は、バッテリＢの正側と第１の半導体素子Ｔ１の第３の端子ｘ３との間に接続されている。【００５８】
第２の抵抗素子Ｒ２は、バッテリＢの正側と第２の半導体素子Ｔ２の第３の端子ｘ３との間に接続されている。【００５９】
第３の抵抗素子Ｒ３は、バッテリＢの正側と第３の半導体素子Ｔ３の第３の端子ｘ３との間に接続されている。【００６０】
また、第１のスイッチ回路ＳＷ１は、バッテリＢの正側と第１の半導体素子Ｔ１の第３の端子ｘ３との間に接続されている。この第１のスイッチ回路ＳＷ１は、コントローラＣＯＮの制御信号ＳＣＯＮ４により制御され、オンすることによりバッテリＢの正側と第１の半導体素子Ｔ１の第３の端子ｘ３との間を導通し、オフすることによりバッテリＢの正側と第１の半導体素子Ｔ１の第３の端子ｘ３との間を遮断する。【００６１】
第２のスイッチ回路ＳＷ２は、バッテリＢの正側と第２の半導体素子Ｔ２の第３の端子ｘ３との間に接続されている。この第２のスイッチ回路ＳＷ２は、コントローラＣＯＮの制御信号ＳＣＯＮ５により制御され、オンすることによりバッテリＢの正側と第２の半導体素子Ｔ２の第３の端子ｘ３との間を導通し、オフすることによりバッテリＢの正側と第２の半導体素子Ｔ２の第３の端子ｘ３との間を遮断する。【００６２】
第３のスイッチ回路ＳＷ３は、バッテリＢの正側と第３の半導体素子Ｔ３の第３の端子ｘ３との間に接続されている。この第３のスイッチ回路ＳＷ３は、コントローラＣＯＮの制御信号ＳＣＯＮ６により制御され、オンすることによりバッテリＢの正側と第３の半導体素子Ｔ３の第３の端子ｘ３との間を導通し、オフすることによりバッテリＢの正側と第３の半導体素子Ｔ３の第３の端子ｘ３との間を遮断する。【００６３】
なお、第１ないし第３のスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３は、例えば、バッテリＢの正側と第３の端子ｘ３との間に接続され、ベース（ゲート）に制御信号ＳＣＯＮ４〜ＳＣＯＮ６が入力されるバイポーラトランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）で構成される。【００６４】
また、コントローラＣＯＮは、バッテリＢの充電電圧を検出し、この検出結果に応じて、制御信号ＳＣＯＮ１〜ＳＣＯＮ３を出力し、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３を制御するようになっている。コントローラＣＯＮは、一定期間だけ、制御信号ＳＣＯＮ１〜ＳＣＯＮ３を出力する。したがって、例えば、制御信号ＳＣＯＮ１〜ＳＣＯＮ３は、パルス波である。【００６５】
さらに、コントローラＣＯＮは、バッテリＢの充電電圧を検出し、この検出結果に応じて、制御信号ＳＣＯＮ４〜ＳＣＯＮ６を出力し、第１ないし第３のスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３を制御するようになっている。【００６６】
例えば、コントローラＣＯＮは、バッテリＢの充電電圧が予め設定された閾値電圧（例えば、過充電電圧）以上になった場合には、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３の第１の端子ｘ１に制御信号ＳＣＯＮ１〜ＳＣＯＮ３を出力して、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３の第２の端子ｘ２と第４の端子ｘ４との間を導通させる。【００６７】
これより、三相交流発電機１０１の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の出力端子とバッテリの負側との間を短絡する。【００６８】
また、例えば、コントローラＣＯＮは、バッテリＢの充電電圧が該閾値電圧未満になった場合には、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３の第１の端子ｘ１への制御信号ＳＣＯＮ１〜ＳＣＯＮ３の供給を停止し、且つ第１ないし第３のスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３に第４ないし第６の制御信号ＳＣＯＮ４〜ＳＣＯＮ６を出力して第１ないし第３のスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３を一時的にオフする（なお、他の場合は、第１ないし第３のスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３は、オンしている）。【００６９】
これにより、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３の第１、第３の端子ｘ１、ｘ３に電流が流れなくなる。すなわち、第３の端子ｘ３と第２の端子ｘ２との間に電流が流れなくなる。これにより、既述のように、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３の第１のバイポーラトランジスタＴｒ１がオフするとともに、第２のバイポーラトランジスタＴｒ２もオフする。【００７０】
したがって、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３は、第４の端子ｘ４と第２の端子ｘ２との間に電流が流れなくなる。すなわち、図２に示す発電機短絡電流が遮断される。  
次に、以上のような構成を有するバッテリ充電システム１０００の動作の一例について、説明する。【００７１】
先ず、三相交流発電機１０１は、バッテリＢを充電するための交流電圧を発生し、各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の出力端子から該交流電圧を供給する。そして、レギュレータ１００の整流回路１は、三相交流発電機１０１の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の出力端子から出力される交流電流を整流し、バッテリＢに充電電流を流す。これにより、バッテリＢの充電電圧が上昇する。【００７２】
そして、コントローラＣＯＮは、バッテリＢの充電電圧が予め設定された閾値電圧（例えば、過充電電圧）以上になった場合には、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３の第１の端子ｘ１に制御信号ＳＣＯＮ１〜ＳＣＯＮ３を出力して、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３の第２の端子ｘ２と第４の端子ｘ４との間を導通させる。【００７３】
これより、三相交流発電機１０１の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の出力端子とバッテリの負側との間を短絡する。これにより、バッテリＢの充電が停止する。【００７４】
このとき、既述のように、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３の第２のトランジスタＴｒ２のエミッタ−ベース間には、発電機短絡電流が流れず、発電機短絡電流より少ない電流が流れることになる。【００７５】
次に、コントローラＣＯＮは、バッテリＢの充電電圧が該閾値電圧未満になった場合には、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３の第１の端子ｘ１への制御信号ＳＣＯＮ１〜ＳＣＯＮ３の供給を停止し、且つ第１ないし第３のスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３に第４ないし第６の制御信号ＳＣＯＮ４〜ＳＣＯＮ６を出力して第１ないし第３のスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３を一時的にオフする。【００７６】
これにより、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３の第１、第２の端子ｘ１、ｘ２に電流が流れなくなる。すなわち、第３の端子ｘ３と第２の端子ｘ２との間に電流が流れなくなる。これにより、既述のように、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３の第１のバイポーラトランジスタＴｒ１がオフするとともに、第２のバイポーラトランジスタＴｒ２もオフする。【００７７】
したがって、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３は、第４の端子ｘ４と第２の端子ｘ２との間に電流が流れなくなる。すなわち、図２に示す発電機短絡電流が遮断される。これにより、バッテリＢの充電が再開される。【００７８】
以上のバッテリ充電システム１０００の動作が繰り返されることにより、バッテリＢの充電電圧が該閾値電圧近傍に維持される。【００７９】
既述のように、レギュレータ１００では、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３の第２のトランジスタＴｒ２のエミッタ−ベース間に発電機短絡電流を流さず、発電機短絡電流より少ない電流を流すことで、該第２のトランジスタＴｒ２を動作させる。【００８０】
これにより、該第２のトランジスタＴｒ２のジュール熱（第２のトランジスタのＶｂｅと第２トランジスタのエミッタ−ベースに流れる電流の積）が小さくなり、既述の従来技術よりも電力損失が低減され、放熱フィンの小型化を図ることができる。【００８１】
さらに、第１ないし第３のスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３をオフにすることにより、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３をより確実にオフすることができる。【００８２】
以上のように、本実施例に係るレギュレータによれば、電力損失を低減しつつ、バッテリの充電をより適切に制御することができる。
【実施例２】
【００８３】
上述の実施例１においては、電力損失を低減しつつ、バッテリの充電をより適切に制御するためのバッテリ充電システム１００の一例について説明した。【００８４】
なお、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３をオフすることができれば、第１ないし第３のスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３の配置が異なっていてもよい。【００８５】
そこで、本実施例２においては、第１ないし第３のスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３の配置が異なる例について説明する。【００８６】
図３は、本発明の一態様である実施例２に係るバッテリ充電システム２０００の構成の一例を示す図である。なお、図３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。また、図３に示す第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３は、例えば、実施例１の図２に示す第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３の回路構成と同様である。【００８７】
図３に示すように、バッテリを充電するためのバッテリ充電システム２０００は、バッテリＢと、三相交流発電機１０１と、レギュレータ２００と、を備える。なお、三相交流発電機１０１と、レギュレータ２００とにより、バッテリＢを充電するためのバッテリ充電装置が構成される。【００８８】
ここで、レギュレータ２００は、整流回路１と、第１の半導体素子Ｔ１と、第２の半導体素子Ｔ２と、第３の半導体素子Ｔ３と、第１の抵抗素子Ｒ１と、第２の抵抗素子Ｒ２、第３の抵抗素子Ｒ３と、第１のスイッチ回路ＳＷ１と、第２のスイッチ回路ＳＷ２と、第３のスイッチ回路ＳＷ３と、コントローラＣＯＮと、を有する。【００８９】
第１の半導体素子Ｔ１は、実施例１と同様に、制御信号ＳＣＯＮ１が入力される第１の端子ｘ１、バッテリＢの負側に接続された第２の端子ｘ２、バッテリＢの正側に接続された第３の端子ｘ３、および、三相交流発電機１０１のＵ相の出力端子に接続された第４の端子ｘ４を有する。【００９０】
第２の半導体素子Ｔ２は、実施例１と同様に、制御信号ＳＣＯＮ２が入力される第１の端子ｘ１、バッテリＢの負側に接続された第２の端子ｘ２、バッテリＢの正側に接続された第３の端子ｘ３、および、三相交流発電機１０１のＶ相の出力端子に接続された第４の端子ｘ４を有する。【００９１】
第３の半導体素子Ｔ３は、実施例１と同様に、制御信号ＳＣＯＮ３が入力される第１の端子ｘ１、バッテリＢの負側に接続された第２の端子ｘ２、バッテリＢの正側に接続された第３の端子ｘ３、および、三相交流発電機１０１のＵ相の出力端子に接続された第４の端子ｘ４を有する。【００９２】
ここで、実施例１と同様に、図２に示すように、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３は、例えば、それぞれ、第１導電型の第１のバイポーラトランジスタ（ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ）Ｔｒ１と、第２導電型の第２のバイポーラトランジスタ（ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ）と、を有する。【００９３】
第１のバイポーラトランジスタＴｒ１は、第１の端子ｘ１にベースが接続され、第２の端子ｘ２にエミッタが接続され、第４の端子ｘ４にコレクタが接続されている。【００９４】
また、第２のバイポーラトランジスタは、第４の端子ｘ４にベースが接続され、第１の端子ｘ１にコレクタが接続され、第３の端子ｘ３にエミッタが接続されている。【００９５】
例えば、第１の端子ｘ１に制御信号が入力され、第１のバイポーラトランジスタＴｒ１に所定値以上のベース電流が流れると、第１のバイポーラトランジスタＴｒ１がオンする。これにより、発電機短絡電流が、第１のバイポーラトランジスタＴｒ１のコレクタ−エミッタ間を介して、第４の端子ｘ４から第２の端子ｘ２に流れる。これにより、第２のバイポーラトランジスタＴｒ２に所定値以上のベース電流が流れて、第２のバイポーラトランジスタＴｒ２がオンする。これにより、第２のバイポーラトランジスタＴｒ２のエミッタ−コレクタ電流が、第１のバイポーラトランジスタＴｒ１のベース電流として流れる。すなわち、第２のバイポーラトランジスタＴｒ２のエミッタ−コレクタ電流が継続して流れる間は、第１のバイポーラトランジスタＴｒ１がオンし続ける。【００９６】
そして、制御信号ＳＣＯＮ１〜ＳＣＯＮ３の入力が停止し且つ第２のバイポーラトランジスタＴｒ２のエミッタ−コレクタ電流（第３の端子ｘ３と第２の端子ｘ２との間の電流）が流れなければ、第１、第２のバイポーラトランジスタＴ１、Ｔｒ２は、オフする。【００９７】
このように、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３は、制御信号ＳＣＯＮ１〜ＳＣＯＮ３の入力で、第３の端子ｘ３と第２の端子ｘ２との間に規定値以上の電流が流れることにより、第４の端子ｘ４と第２の端子ｘ２との間に電流が流れるようになっている。さらに、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３は、第３の端子ｘ３と第２の端子ｘ２との間に継続して電流が流れている間は、第４の端子ｘ４と第２の端子ｘ２との間に電流が継続して流れるようになっている。【００９８】
そして、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３は、制御信号ＳＣＯＮ１〜ＳＣＯＮ３の入力が停止し且つ第３の端子ｘ３と第２の端子ｘ２との間の電流が流れなければ（正帰還電流がゼロであれば）、第４の端子ｘ４と第２の端子ｘ２との間に電流が遮断される。【００９９】
また、第１のスイッチ回路ＳＷ１は、第１の半導体素子Ｔ１の第１の端子ｘ１と第２の端子ｘ２との間に接続されている。この第１のスイッチ回路ＳＷ１は、コントローラＣＯＮの制御信号ＳＣＯＮ４により制御され、オンすることにより第１の半導体素子Ｔ１の第１の端子ｘ１と第２の端子ｘ２との間を導通し、オフすることにより第１の半導体素子Ｔ１の第１の端子ｘ１と第２の端子ｘ２との間を遮断する。【０１００】
第２のスイッチ回路ＳＷ２は、第２の半導体素子Ｔ２の第１の端子ｘ１と第２の端子ｘ２との間に接続されている。この第２のスイッチ回路ＳＷ２は、コントローラＣＯＮの制御信号ＳＣＯＮ５により制御され、オンすることにより第２の半導体素子Ｔ２の第１の端子ｘ１と第２の端子ｘ２との間を導通し、オフすることにより第２の半導体素子Ｔ２の第１の端子ｘ１と第２の端子ｘ２との間を遮断する。【０１０１】
第３のスイッチ回路ＳＷ３は、第３の半導体素子Ｔ３の第１の端子ｘ１と第２の端子ｘ２との間に接続されている。この第３のスイッチ回路ＳＷ３は、コントローラＣＯＮの制御信号ＳＣＯＮ６により制御され、オンすることにより第３の半導体素子Ｔ３の第１の端子ｘ１と第２の端子ｘ２との間を導通し、オフすることにより第３の半導体素子Ｔ３の第１の端子ｘ１と第２の端子ｘ２との間を遮断する。【０１０２】
なお、第１ないし第３のスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３は、例えば、第１の端子ｘ１と第２の端子ｘ２との間に接続され、ベース（ゲート）に制御信号ＳＣＯＮ４〜ＳＣＯＮ６が入力されるバイポーラトランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）で、それぞれ構成される。【０１０３】
また、コントローラＣＯＮは、実施例１と同様に、バッテリＢの充電電圧を検出し、この検出結果に応じて、制御信号ＳＣＯＮ１〜ＳＣＯＮ３を出力し、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３を制御するようになっている。コントローラＣＯＮは、一定期間だけ、制御信号ＳＣＯＮ１〜ＳＣＯＮ３を出力する。したがって、例えば、制御信号ＳＣＯＮ１〜ＳＣＯＮ３は、パルス波である。【０１０４】
さらに、コントローラＣＯＮは、実施例１と同様に、バッテリＢの充電電圧を検出し、この検出結果に応じて、制御信号ＳＣＯＮ４〜ＳＣＯＮ６を出力し、第１ないし第３のスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３を制御するようになっている。【０１０５】
例えば、コントローラＣＯＮは、実施例１と同様に、バッテリＢの充電電圧が予め設定された閾値電圧（例えば、過充電電圧）以上になった場合には、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３の第１の端子ｘ１に制御信号ＳＣＯＮ１〜ＳＣＯＮ３を出力して、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３の第２の端子ｘ２と第４の端子ｘ４との間を導通させる。【０１０６】
これより、三相交流発電機１０１の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の出力端子とバッテリの負側との間を短絡する。【０１０７】
また、例えば、コントローラＣＯＮは、実施例１と同様に、バッテリＢの充電電圧が該閾値電圧未満になった場合には、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３の第１の端子ｘ１への制御信号ＳＣＯＮ１〜ＳＣＯＮ３の供給を停止し、且つ第１ないし第３のスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３に第４ないし第６の制御信号ＳＣＯＮ４〜ＳＣＯＮ６を出力して第１ないし第３のスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３を一時的にオンする（なお、他の場合は、第１ないし第３のスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３は、オフしている）。【０１０８】
これにより、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３の第１の端子ｘ１と第２の端子ｘ２とが短絡され、正帰還電流が流れなくなる。すなわち、第３の端子ｘ３と第２の端子ｘ２との間に電流が流れなくなる。これにより、既述のように、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３の第１のバイポーラトランジスタＴｒ１がオフするとともに、第２のバイポーラトランジスタＴｒ２もオフする。【０１０９】
したがって、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３は、第４の端子ｘ４と第２の端子ｘ２との間に電流が流れなくなる。すなわち、図２に示す発電機短絡電流が遮断される。【０１１０】
なお、レギュレータ２００のその他の構成は、実施例１のレギュレータ１００と同様である。【０１１１】
次に、以上のような構成を有するバッテリ充電システム２０００の動作の一例について、説明する。【０１１２】
先ず、実施例１と同様に、三相交流発電機１０１は、バッテリＢを充電するための交流電圧を発生し、各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の出力端子から該交流電圧を供給する。そして、レギュレータ２００の整流回路１は、三相交流発電機１０１の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の出力端子から出力される交流電流を整流し、バッテリＢに充電電流を流す。これにより、バッテリＢの充電電圧が上昇する。【０１１３】
そして、実施例１と同様に、コントローラＣＯＮは、バッテリＢの充電電圧が予め設定された閾値電圧（例えば、過充電電圧）以上になった場合には、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３の第１の端子ｘ１に制御信号ＳＣＯＮ１〜ＳＣＯＮ３を出力して、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３の第２の端子ｘ２と第４の端子ｘ４との間を導通させる。【０１１４】
これより、三相交流発電機１０１の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の出力端子とバッテリの負側との間を短絡する。これにより、バッテリＢの充電が停止する。【０１１５】
このとき、既述のように、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３の第２のトランジスタＴｒ２のエミッタ−ベース間には、発電機短絡電流が流れず、発電機短絡電流より少ない電流が流れることになる。【０１１６】
次に、コントローラＣＯＮは、バッテリＢの充電電圧が該閾値電圧未満になった場合には、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３の第１の端子ｘ１への制御信号ＳＣＯＮ１〜ＳＣＯＮ３の供給を停止し、且つ第１ないし第３のスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３に第４ないし第６の制御信号ＳＣＯＮ４〜ＳＣＯＮ６を出力して第１ないし第３のスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３を一時的にオンする。【０１１７】
これにより、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３の第１の端子ｘ１と第２の端子ｘ２とが短絡され、正帰還電流が流れなくなる。すなわち、第３の端子ｘ３と第２の端子ｘ２との間に電流が流れなくなる。これにより、既述のように、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３の第１のバイポーラトランジスタＴｒ１がオフするとともに、第２のバイポーラトランジスタＴｒ２もオフする。【０１１８】
したがって、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３は、第４の端子ｘ４と第２の端子ｘ２との間に電流が流れなくなる。すなわち、図２に示す発電機短絡電流が遮断される。これにより、バッテリＢの充電が再開される。【０１１９】
以上のバッテリ充電システム２０００の動作が繰り返されることにより、バッテリＢの充電電圧が該閾値電圧近傍に維持される。【０１２０】
既述のように、レギュレータ２００では、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３の第２のトランジスタＴｒ２のエミッタ−ベース間に発電機短絡電流を流さず、発電機短絡電流より少ない電流を流すことで、該第２のトランジスタＴｒ２を動作させる。【０１２１】
これにより、該第２のトランジスタＴｒ２のジュール熱（第２のトランジスタのＶｂｅと第２トランジスタのエミッタ−ベースに流れる電流の積）が小さくなり、既述の従来技術よりも電力損失が低減され、放熱フィンの小型化を図ることができる。【０１２２】
さらに、第１ないし第３のスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３をオンにして正帰還電流を強制的にゼロにすることにより、第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３をより確実にオフすることができる。【０１２３】
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、電力損失を低減しつつ、バッテリの充電をより適切に制御することができる。【０１２４】
なお、既述の実施例で説明した図２に示す第１ないし第３の半導体素子Ｔ１〜Ｔ３の構成は一例であり、他の構成でも、同様の機能を達成することができれば、本発明に適用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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