(57)【要約】【課題】充電効率を高めた電源回路にて制御の簡素化・電力損失の低減を図る。【解決手段】ＦＥＴからなるパワー素子として、交流発電機１の出力端子１ａにドレイン２１ｂが接続のパワー素子２１、バッテリ２の正極端子２ｂにソース２２ａが接続且つパワー素子２１のソース２１ａにドレイン２２ｂが接続のパワー素子２２、交流発電機１の出力端子１ｂにドレイン２３ｂが接続且つソース２３ａが接地のパワー素子２３を有する第一充電経路２７と、ＦＥＴからなるパワー素子として、出力端子１ｂにドレイン２４ｂが接続のパワー素子２４、正極端子２ｂにソース２５ａが接続且つパワー素子２４のソース２４ａにドレイン２５ｂが接続のパワー素子２５、出力端子１ａにドレイン２６ｂが接続且つソース２６ａが接地のパワー素子２６を有する第二充電経路２８と、各パワー素子のゲート電圧を制御する回路３１〜３８とを設ける。【選択図】図１
2010213386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両において、エンジンにより駆動される交流発電機及び前記交流発電機から出力の交流電圧により充電されるバッテリに接続され、前記バッテリの充電を制御する電源回路であって、
電界効果トランジスタからなるパワー素子として、前記交流発電機の第一出力端子にドレインが接続される第一入力側パワー素子、前記バッテリにおいて接地される負極端子とは逆極性の正極端子にソースが接続されると共に前記第一入力側パワー素子のソースにドレインが接続される第一出力側パワー素子、並びに前記交流発電機において前記第一出力端子とは逆極性となる第二出力端子にドレインが接続されると共にソースが接地される第一接地側パワー素子を有する第一充電経路と、
電界効果トランジスタからなるパワー素子として、前記交流発電機の前記第二出力端子にドレインが接続される第二入力側パワー素子、前記バッテリの前記正極端子にソースが接続されると共に前記第二入力側パワー素子のソースにドレインが接続される第二出力側パワー素子、並びに前記交流発電機の前記第一出力端子にドレインが接続されると共にソースが接地される第二接地側パワー素子を有する第二充電経路と、
前記第一充電経路の各前記パワー素子のゲート及び前記第二充電経路の各前記パワー素子のゲートへ印加するゲート電圧を制御する制御部と
を備えることを特徴とする電源回路。
【請求項２】
前記第一充電経路の前記第一出力側パワー素子は、前記第二入力側パワー素子のソースにドレインが接続されることにより前記第二充電経路の前記第二出力側パワー素子を兼ねることを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
【請求項３】
前記制御部は、
前記バッテリの充電電圧を検出する充電検出手段と、
前記充電検出手段の検出電圧について、満充電状態にある前記バッテリの充電電圧として予め設定された満充電電圧未満となる場合に、制御モードを充電モードに設定する一方、前記充電検出手段の検出電圧が前記満充電電圧以上となる場合に、制御モードを停止モードに設定する設定手段と、
前記第一充電経路の各前記パワー素子をオン状態へ遷移させる電圧に前記ゲート電圧を制御する第一オン制御と、前記第二充電経路の各前記パワー素子をオン状態へ遷移させる電圧に前記ゲート電圧を制御する第二オン制御とのうちいずれかを、前記設定手段により設定の前記充電モードにおいて選択し、前記第一充電経路の各前記パワー素子及び前記第二充電経路の各前記パワー素子をいずれもオフ状態へ遷移させる電圧に前記ゲート電圧を制御するオフ制御を、前記設定手段により設定の前記停止モードにおいて選択する選択手段と
を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の電源回路。
【請求項４】
前記制御部は、前記交流発電機の前記第一出力端子及び前記第二出力端子から出力の前記交流電圧を検出する出力検出手段を有し、
前記設定手段により設定の前記充電モードにおいて前記選択手段は、前記出力検出手段の検出電圧が前記交流発電機の前記第一出力端子から出力の正の電圧であり且つ前記充電検出手段の検出電圧を超過する大きさとなる場合に、前記第一オン制御を選択し、前記出力検出手段の検出電圧が前記交流発電機の前記第二出力端子から出力の正の電圧であり且つ前記充電検出手段の検出電圧を超過する大きさとなる場合に、前記第二オン制御を選択し、前記出力検出手段の検出電圧が前記交流発電機の前記第一出力端子又は前記第二出力端子から出力の正の電圧であり且つ前記充電検出手段の検出電圧以下の大きさとなる場合に、前記第一オン制御又は前記第二オン制御の選択から前記オフ制御の選択へ切換えることを特徴とする請求項３に記載の電源回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動二輪車等の車両において、エンジンにより駆動される交流発電機及び交流発電機から出力の交流電圧により充電されるバッテリに接続され、バッテリの充電を制御する電源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、交流発電機及びバッテリの間に接続したパワー素子をオンオフ駆動することにより、交流発電機から出力の交流電圧によるバッテリの充電を制御するようにした電源回路が、知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示される電源回路は、サイリスタからなるパワー素子を交流発電機及びバッテリの間に接続したものである。このような電源回路では、交流発電機及びバッテリ間のパワー素子をオン状態へ遷移させることにより、交流電圧が交流発電機からバッテリ側へと出力されてバッテリが充電される。一方で、交流発電機及びバッテリ間のパワー素子をオフ状態へ遷移させることにより、交流電圧の出力が遮断されてバッテリの充電が停止するのである。ここで特にバッテリの充電は、交流発電機において正の交流電圧が一方の端子から出力される場合にも、逆極性の他方の端子から出力される場合にも実現されることで、その効率が高められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１３０６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示のようにパワー素子をなす一般的なサイリスタについては、ゲートへ印加するゲート電圧を制御することで、オフ状態からオン状態へ遷移させることはできるが、その逆の遷移は実現し得ない。故に、満充電状態となったバッテリの充電を強制的に停止させる場合には、交流発電機から出力の交流電圧に応じて煩雑な制御をサイリスタに対して行う必要が生じるため、回路構成の複雑化やコストアップを招来することになる。また、オン抵抗が比較的大きなサイリスタの場合、電力損失が大きくなる傾向にあるため、サイリスタが発熱する事態や、エンジンの低回転時にバッテリ側への出力電圧が不足する事態が懸念される。
【０００６】
本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、バッテリに対する充電効率を高めた電源回路において制御の簡素化並びに電力損失の低減を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、車両において、エンジンにより駆動される交流発電機及び交流発電機から出力の交流電圧により充電されるバッテリに接続され、バッテリの充電を制御する電源回路であって、電界効果トランジスタ（以下、「ＦＥＴ」という）からなるパワー素子として、交流発電機の第一出力端子にドレインが接続される第一入力側パワー素子、バッテリにおいて接地される負極端子とは逆極性の正極端子にソースが接続されると共に第一入力側パワー素子のソースにドレインが接続される第一出力側パワー素子、並びに交流発電機において第一出力端子とは逆極性となる第二出力端子にドレインが接続されると共にソースが接地される第一接地側パワー素子を有する第一充電経路と、ＦＥＴからなるパワー素子として、交流発電機の第二出力端子にドレインが接続される第二入力側パワー素子、バッテリの正極端子にソースが接続されると共に第二入力側パワー素子のソースにドレインが接続される第二出力側パワー素子、並びに交流発電機の第一出力端子にドレインが接続されると共にソースが接地される第二接地側パワー素子を有する第二充電経路と、第一充電経路の各パワー素子のゲート及び第二充電経路の各パワー素子のゲートへ印加するゲート電圧を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明の第一充電経路では、ＦＥＴからなる第一入力側パワー素子のドレイン及びソースがそれぞれ、交流発電機の第一出力端子及びＦＥＴからなる第一出力側パワー素子のドレインに接続され、バッテリにて接地の負極端子とは逆極性の正極端子に当該第一出力側パワー素子のソースが接続される。故に、第一入力側及び第一出力側パワー素子においてバッテリの正極端子側となるソースの電圧は、バッテリの充電電圧に依拠した電圧となる。さらに第一充電経路では、ＦＥＴからなる第一接地側パワー素子のドレインが交流発電機の第一出力端子とは逆極性の第二出力端子に接続され、当該第一接地側パワー素子のソースが接地される。故に、第一接地側パワー素子において接地されるソースの電圧は、接地電圧に依拠した電圧となる。このような第一充電経路によると、各パワー素子のゲートへ印加するゲート電圧をソース電圧を基準とするオン状態への遷移電圧に容易に制御して、交流発電機の第一出力端子から出力される正の交流電圧によりバッテリを充電することができる。また逆に、第一充電経路の各パワー素子へ印加するゲート電圧をソース電圧を基準とするオフ状態への遷移電圧に容易に制御して、正の交流電圧によるバッテリの充電を停止することもできる。
【０００９】
また、請求項１に記載の発明の第二充電経路では、ＦＥＴからなる第二入力側パワー素子のドレイン及びソースがそれぞれ、交流発電機の第一出力端子とは逆極性の第二出力端子及びＦＥＴからなる第二出力側パワー素子のドレインに接続され、バッテリにて接地の負極端子とは逆極性の正極端子に当該第二出力側パワー素子のソースが接続される。故に、第二入力側及び第二出力側パワー素子においてバッテリの正極端子側となるソースの電圧は、バッテリの充電電圧に依拠した電圧となる。さらに第二充電経路では、ＦＥＴからなる第二接地側パワー素子のドレインが交流発電機の第一出力端子に接続され、当該第二接地側パワー素子のソースが接地される。故に、第二接地側パワー素子において接地されるソースの電圧は、接地電圧に依拠した電圧となる。このような第二充電経路によると、各パワー素子のゲートへ印加するゲート電圧をソース電圧を基準とするオン状態への遷移電圧に容易に制御して、交流発電機の第二出力端子から出力される正の交流電圧によりバッテリを充電することができる。また逆に、第二充電経路の各パワー素子へ印加するゲート電圧をソース電圧を基準とするオフ状態への遷移電圧に容易に制御して、正の交流電圧によるバッテリの充電を停止することもできる。
【００１０】
以上より、交流発電機において正の交流電圧が第一出力端子から出力される場合にも、第二出力端子から出力される場合にも、バッテリの充電及びその停止を決める第一及び第二充電経路の各パワー素子のオンオフ駆動につき、ゲート電圧による簡素な制御が可能である。しかも、第一及び第二充電経路の各パワー素子をなすＦＥＴについては、オン抵抗が比較的小さいので、電力損失を低減することも可能である。これらのことから、バッテリに対する充電効率の高い電源回路にて制御の簡素化並びに電力損失の低減を図ることができるのである。
【００１１】
請求項２に記載の発明によると、第一充電経路の第一出力側パワー素子は、第二入力側パワー素子のソースにドレインが接続されることにより第二充電経路の第二出力側パワー素子を兼ねる。
【００１２】
請求項２に記載の発明の第二充電経路では、バッテリの正極端子及び第二入力側パワー素子のソースにそれぞれソース及びドレインが接続される第一出力側パワー素子により、第二出力側パワー素子が兼ねられることとなる。このような第二充電経路によれば、第二入力側及び第二接地側パワー素子へ印加するゲート電圧に加え、第二出力側パワー素子とての第一出力側パワー素子へ印加するゲート電圧を、ソース電圧を基準とするオン状態又はオフ状態への遷移電圧に容易に制御し得る。したがって、部品点数を削減しながらも、バッテリに対する充電効率の高い電源回路にて制御の簡素化並びに電力損失の低減を図ることが可能となる。
【００１３】
請求項３に記載の発明によると、制御部は、バッテリの充電電圧を検出する充電検出手段と、充電検出手段の検出電圧について、満充電状態にあるバッテリの充電電圧として予め設定された満充電電圧未満となる場合に、制御モードを充電モードに設定する一方、充電検出手段の検出電圧が満充電電圧以上となる場合に、制御モードを停止モードに設定する設定手段と、第一充電経路の各パワー素子をオン状態へ遷移させる電圧にゲート電圧を制御する第一オン制御と、第二充電経路の各パワー素子をオン状態へ遷移させる電圧にゲート電圧を制御する第二オン制御とのうちいずれかを、設定手段により設定の充電モードにおいて選択し、第一充電経路の各パワー素子及び第二充電経路の各パワー素子をいずれもオフ状態へ遷移させる電圧にゲート電圧を制御するオフ制御を、設定手段により設定の停止モードにおいて選択する選択手段とを有する。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、バッテリの充電電圧が満充電電圧未満となる場合、当該充電電圧に応じて設定の充電モードにて第一オン制御が選択されることにより、第一充電経路の各パワー素子がオン状態へ遷移してバッテリが充電される。一方、バッテリの充電電圧が満充電電圧未満となる場合でも、当該充電電圧に応じて設定の充電モードにて第二オン制御が選択されることにより、第二充電経路の各パワー素子がオン状態へ遷移してバッテリが充電される。また一方、バッテリの充電電圧が満充電電圧以上となる場合は、当該充電電圧に応じて設定の停止モードにてオフ制御が選択されることにより、第一及び第二充電経路の各パワー素子のいずれもオフ状態へ遷移して充電が停止する。ここで第一及び第二充電経路の各パワー素子について、オン状態への遷移とオフ状態への遷移とはゲート電圧により容易に制御し得るので、バッテリの充電を高効率実現のための必要時には実行し不要時には停止するという木目細かな制御であっても、簡素化が可能となるのである。
【００１５】
請求項４に記載の発明によると、制御部は、交流発電機の第一出力端子及び第二出力端子から出力の交流電圧を検出する出力検出手段を有し、設定手段により設定の充電モードにおいて選択手段は、出力検出手段の検出電圧が交流発電機の第一出力端子から出力の正の電圧であり且つ充電検出手段の検出電圧を超過する大きさとなる場合に、第一オン制御を選択し、出力検出手段の検出電圧が交流発電機の第二出力端子から出力の正の電圧であり且つ充電検出手段の検出電圧を超過する大きさとなる場合に、第二オン制御を選択し、出力検出手段の検出電圧が交流発電機の第一出力端子又は第二出力端子から出力の正の電圧であり且つ充電検出手段の検出電圧以下の大きさとなる場合に、第一オン制御又は第二オン制御の選択からオフ制御の選択へ切換える。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、充電モードにおいてバッテリの充電電圧を超過する大きさの正の交流電圧が交流発電機の第一出力端子から出力されて、当該交流電圧によるバッテリの充電が確実に可能となる間は、第一オン制御が選択される。これにより、第一充電経路の各パワー素子が充電実現のオン状態へと遷移することになる。一方、充電モードにおいてバッテリの充電電圧を超過する大きさの正の交流電圧が交流発電機の第二出力端子から出力されて、当該交流電圧によるバッテリの充電が確実に可能となる間は、第二オン制御が選択される。これにより、第二充電経路の各パワー素子が充電実現のオン状態へと遷移することになる。また一方、充電モードであっても、バッテリの充電電圧以下の正の交流電圧が交流発電機の第一出力端子又は第二出力端子から出力されることにより、バッテリの充電が困難な状況では、第一又は第二オン制御の選択からオフ制御の選択へと切換えられる。これにより、第一及び第二充電経路の各パワー素子が充電停止のオフ状態へと遷移することになる。ここで第一及び第二充電経路の各パワー素子について、オン状態への遷移とオフ状態への遷移とはゲート電圧により容易に制御し得るので、バッテリの充電を可能時には実行し困難時には停止するという木目細かな制御であっても、簡素化が可能となるのである。
【００１７】
加えて、上述した第一オン制御及びオフ制御により請求項４に記載の発明では、第一充電経路の第一入力側及び第一出力側パワー素子につき、ドレイン側の正の交流電圧がソース側の充電電圧と等しくなってソース及びドレイン間の電流流れが消失するまで、オン状態が維持される。これによれば、オン状態の第一入力側及び第一出力側パワー素子にてソース及びドレイン間の電流流れがオフ状態への遷移により遮断されて過渡電圧が生じる事態を、回避し得る。また同様に、上述した第二オン制御及びオフ制御により請求項４に記載の発明では、第二充電経路の第二入力側及び第二出力側パワー素子につき、ドレイン側の正の交流電圧がソース側の充電電圧と等しくなってソース及びドレイン間の電流流れが消失するまで、オン状態が維持される。これによれば、オン状態の第二入力側及び第二出力側パワー素子にてソース及びドレイン間の電流流れがオフ状態への遷移により遮断されて過渡電圧が生じる事態を、回避し得る。以上によれば、過渡電圧によるパワー素子の破損を抑制して、簡素化された木目細かな制御を長期に亘って実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第一実施形態による電源回路を示す構成図である。
【図２】図１に示す電源回路の作動を説明するためのタイムチャートである。
【図３】図１に示す電源回路の作動を説明するための模式図である。
【図４】図１に示す電源回路の作動を説明するための模式図である。
【図５】図１に示す電源回路の作動を説明するための模式図である。
【図６】本発明の第二実施形態による電源回路を示す構成図である。
【図７】図６に示す電源回路の作動を説明するためのタイムチャートである。
【図８】本発明の第三実施形態による電源回路を示す構成図である。
【図９】図８に示す電源回路の作動を説明するためのタイムチャートである。
【図１０】本発明の第四実施形態による電源回路を示す構成図である。
【図１１】図１０に示す電源回路の作動を説明するためのタイムチャートである。
【図１２】図１０に示す電源回路の作動を説明するための模式図である。
【図１３】図１０に示す電源回路の作動を説明するための模式図である。
【図１４】図１０に示す電源回路の作動を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。
【００２０】
図１は、本発明の第一実施形態による電源回路１０を車両としての自動二輪車に適用した例を示している。
【００２１】
まず、自動二輪車において電源回路１０に接続される電装品１，２の説明をする。交流発電機１は例えば単相磁石式発電機からなり、自動二輪車に搭載されるエンジンのクランク軸により回転駆動される。交流発電機１は、その回転角度に従う交流電圧Ｖａｃを、相反極性の第一出力端子１ａ及び第二出力端子１ｂから出力する。バッテリ２は例えば鉛蓄電池からなり、自動二輪車のボデー等に接地される負極端子２ａに対して正極端子２ｂが交流発電機１から出力の交流電圧Ｖａｃを入力されることによって充電される。ここでバッテリ２には、満充電状態における充電電圧Ｖｂとしての満充電電圧Ｖｂｆ（例えば１２Ｖ）が、予め設定されている。以上により、これら交流発電機１及びバッテリ２に接続される電源回路１０は、交流発電機１から出力の交流電圧Ｖａｃによるバッテリ２の充電を制御することになる。
【００２２】
次に、電源回路１０の詳細を説明する。電源回路１０は、複数の端子１１ａ，１１ｂ，１２，１３、複数のパワー素子２１，２２，２３，２４，２５，２６、複数の駆動回路３１，３２，３３，３４，３５，３６並びに複数の比較回路３７，３５を備えている。
【００２３】
第一入力端子１１ａ及び第二入力端子１１ｂは交流発電機１の第一出力端子１ａ及び第二出力端子１ｂにそれぞれ接続され、当該発電機１から出力の交流電圧Ｖａｃを入力される。バッテリ端子１２はバッテリ２の正極端子２ｂに接続され、交流発電機１からの交流電圧Ｖａｃを当該正極端子２ｂへ出力する。それと共に、バッテリ端子１２は自動二輪車の電気負荷に接続され、交流発電機１からの交流電圧Ｖａｃを当該電気負荷へも出力する。接地端子１３は、自動二輪車のボデー等に接地されている。
【００２４】
第一入力側パワー素子２１はノーマリオフ形（エンハンスメント形）のＰ−ＭＯＳＦＥＴからなり、ソース２１ａへ向かってドレイン２１ｂから電流を流す寄生ダイオード２１ｃを有している。第一入力側パワー素子２１のソース２１ａは、後に詳述する第一出力側パワー素子２２に接続されている。第一入力側パワー素子２１のドレイン２１ｂは、第一入力端子１１ａに接続されている。これにより、交流発電機１において第一入力端子１１ａと接続の第一出力端子１ａには、当該入力端子１１ａを介して第一入力側パワー素子２１のドレイン２１ｂが接続された形となっている。第一入力側パワー素子２１は、そのゲート２１ｄへ印加されるゲート電圧がソース２１ａのソース電圧未満となる場合にオン状態へ遷移して、ソース２１ａ及びドレイン２１ｂ間の電流流れを許容する。一方で第一入力側パワー素子２１は、ゲート２１ｄへ印加のゲート電圧がソース電圧以上となる場合にオフ状態へ遷移して、ソース２１ａ及びドレイン２１ｂ間の電流流れを遮断する。
【００２５】
第一出力側パワー素子２２はノーマリオフ形（エンハンスメント形）のＮ−ＭＯＳＦＥＴからなり、ソース２２ａからドレイン２２ｂへ向かって電流を流す寄生ダイオード２２ｃを有している。第一出力側パワー素子２２のソース２２ａは、バッテリ端子１２に接続されている。これにより、バッテリ２においてバッテリ端子１２と接続の正極端子２ｂには、当該バッテリ端子１２を介して第一出力側パワー素子２２のソース２２ａが接続された形となっている。第一出力側パワー素子２２のドレイン２２ｂは、第一入力側パワー素子２１のソース２１ａに接続されている。第一出力側パワー素子２２は、そのゲート２２ｄへ印加されるゲート電圧がソース２２ａのソース電圧を超過する場合にオン状態へ遷移して、ソース２２ａ及びドレイン２２ｂ間の電流流れを許容する。一方で第一出力側パワー素子２２は、ゲート２２ｄへ印加のゲート電圧がソース電圧以下となる場合にオフ状態へ遷移して、ソース２２ａ及びドレイン２２ｂ間の電流流れを遮断する。
【００２６】
第一接地側パワー素子２３はノーマリオフ形（エンハンスメント形）のＮ−ＭＯＳＦＥＴからなり、ソース２３ａからドレイン２３ｂへ向かって電流を流す寄生ダイオード２３ｃを有している。第一接地側パワー素子２３のソース２３ａは、接地端子１３に接続されることで当該端子１３を介して接地されている。第一接地側パワー素子２３のドレイン２３ｂは、第二入力端子１１ｂに接続されている。これにより、交流発電機１において上述の如く第一入力側パワー素子２１が接続される第一出力端子１ａとは逆極性の第二出力端子１ｂ、即ち第二入力端子１１ｂと接続の第二出力端子１ｂには、当該入力端子１１ｂを介して第一接地側パワー素子２３のドレイン２３ｂが接続された形となっている。第一接地側パワー素子２３は、そのゲート２３ｄへ印加されるゲート電圧がソース２３ａのソース電圧を超過する場合にオン状態へ遷移して、ソース２３ａ及びドレイン２３ｂ間の電流流れを許容する。一方で第一接地側パワー素子２３は、ゲート２３ｄへ印加のゲート電圧がソース電圧以下となる場合にオフ状態へ遷移して、ソース２３ａ及びドレイン２３ｂ間の電流流れを遮断する。
【００２７】
以上の構成により第一実施形態では、交流発電機１からバッテリ２への第一充電経路２７を、パワー素子２１，２２，２３が端子１１ａ，１１ｂ，１２，１３と共同して形成している。
【００２８】
さて、第一充電経路２７をなすパワー素子２１，２２，２３に対して、第二入力側パワー素子２４はノーマリオフ形（エンハンスメント形）のＰ−ＭＯＳＦＥＴからなり、ソース２４ａへ向かってドレイン２４ｂから電流を流す寄生ダイオード２４ｃを有している。第二入力側パワー素子２４のソース２４ａは、後に詳述する第二出力側パワー素子２５に接続されている。第二入力側パワー素子２４のドレイン２４ｂは、第二入力端子１１ｂに接続されている。これにより、交流発電機１において第二入力端子１１ｂと接続の第二出力端子１ｂには、当該入力端子１１ｂを介して第二入力側パワー素子２４のドレイン２４ｂが接続された形となっている。このような第二入力側パワー素子２４は、第一入力側パワー素子２１に準じて、ソース２４ａ及びドレイン２４ｂ間の電流流れを許容又は遮断する。即ち第二入力側パワー素子２４は、ゲート２４ｄへ印加のゲート電圧がソース電圧未満となる場合にオン状態へ遷移して、ソース２４ａ及びドレイン２４ｂ間の電流流れを許容する。一方で第二入力側パワー素子２４は、ゲート２４ｄへ印加のゲート電圧がソース電圧以上となる場合にオフ状態へ遷移して、ソース２４ａ及びドレイン２４ｂ間の電流流れを遮断する。
【００２９】
第二出力側パワー素子２５はノーマリオフ形（エンハンスメント形）のＮ−ＭＯＳＦＥＴからなり、ソース２５ａからドレイン２５ｂへ向かって電流を流す寄生ダイオード２５ｃを有している。第二出力側パワー素子２５のソース２５ａは、バッテリ端子１２に接続されている。これにより、バッテリ２においてバッテリ端子１２と接続の正極端子２ｂには、当該バッテリ端子１２を介して第二出力側パワー素子２５のソース２５ａが第一出力側パワー素子２２のソース２２ａと共に接続された形となっている。第二出力側パワー素子２５のドレイン２５ｂは、第二入力側パワー素子２４のソース２４ａに接続されている。このような第二出力側パワー素子２５は、第一出力側パワー素子２２に準じて、ソース２５ａ及びドレイン２５ｂ間の電流流れを許容又は遮断する。即ち第二出力側パワー素子２５は、ゲート２５ｄへ印加のゲート電圧がソース電圧を超過する場合にオン状態へ遷移して、ソース２５ａ及びドレイン２５ｂ間の電流流れを許容する。一方で第二出力側パワー素子２５は、ゲート２５ｄへ印加のゲート電圧がソース電圧以下となる場合にオフ状態へ遷移して、ソース２５ａ及びドレイン２５ｂ間の電流流れを遮断する。
【００３０】
第二接地側パワー素子２６はノーマリオフ形（エンハンスメント形）のＮ−ＭＯＳＦＥＴからなり、ソース２６ａからドレイン２６ｂへ向かって電流を流す寄生ダイオード２６ｃを有している。第二接地側パワー素子２６のソース２６ａは、接地端子１３に接続されることで当該端子１３を介して接地されている。第二接地側パワー素子２６のドレイン２６ｂは、第一入力端子１１ａに接続されている。これにより、交流発電機１において第一入力端子１１ａと接続の第一出力端子１ａには、当該入力端子１１ａを介して第二接地側パワー素子２６のドレイン２６ｂが接続された形となっている。このような第二接地側パワー素子２６は、第一接地側パワー素子２３に準じて、ソース２６ａ及びドレイン２６ｂ間の電流流れを許容又は遮断する。即ち第二接地側パワー素子２６は、ゲート２６ｄへ印加のゲート電圧がソース電圧を超過する場合にオン状態へ遷移して、ソース２６ａ及びドレイン２６ｂ間の電流流れを許容する。一方で第二接地側パワー素子２６は、ゲート２６ｄへ印加のゲート電圧がソース電圧以下となる場合にオフ状態へ遷移して、ソース２６ａ及びドレイン２６ｂ間の電流流れを遮断する。
【００３１】
以上の構成により第一実施形態では、交流発電機１からバッテリ２への第二充電経路２８を、パワー素子２４，２５，２６が端子１１ａ，１１ｂ，１２，１３と共同して形成している。
【００３２】
図１に示す各駆動回路３１，３２，３３，３４，３５，３６は、例えばＭＯＳＦＥＴ用のゲートドライバからなり、いずれも接地端子１３に接続されている。各駆動回路３１，３２，３３，は、接地電圧Ｖ０（０Ｖ）に対する出力電圧を制御する。
【００３３】
第一入力側駆動回路３１は第一入力側パワー素子２１のゲート２１ｄに接続され、出力電圧をゲート電圧として当該ゲート２１ｄに印加する。ここで、第一実施形態においてＰ−ＭＯＳＦＥＴからなる第一入力側パワー素子２１のソース２１ａは、第一出力側パワー素子２２とバッテリ端子１２とを介してバッテリ２の正極端子２ｂに接続された形となっている。そこで図２（ｃ）に示すように、第一入力側パワー素子２１をオン状態へ遷移させるためのゲート電圧Ｖ１ｉ＿ｏｎは、バッテリ２の満充電電圧Ｖｂｆ未満となる接地電圧Ｖ０に設定される。一方、第一入力側パワー素子２１をオフ状態へ遷移させるためのゲート電圧Ｖ１ｉ＿ｏｆｆは、満充電電圧Ｖｂｆに設定される。
【００３４】
第一出力側駆動回路３２は第一出力側パワー素子２２のゲート２２ｄに接続され、出力電圧をゲート電圧として当該ゲート２２ｄに印加する。ここで、第一実施形態においてＮ−ＭＯＳＦＥＴからなる第一出力側パワー素子２２のソース２２ａは、バッテリ端子１２を介してバッテリ２の正極端子２ｂに接続された形となっている。そこで図２（ｄ）に示すように、第一出力側パワー素子２２をオン状態へ遷移させるためのゲート電圧Ｖ１ｏ＿ｏｎは、満充電電圧Ｖｂｆを超過する値（例えば２４Ｖ）に設定される一方、第一出力側パワー素子２２をオフ状態へ遷移させるためのゲート電圧Ｖ１ｏ＿ｏｆｆは、満充電電圧Ｖｂｆ以下となる接地電圧Ｖ０に設定される。
【００３５】
第一接地側駆動回路３３は第一接地側パワー素子２３のゲート２３ｄに接続され、出力電圧をゲート電圧として当該ゲート２３ｄに印加する。ここで、Ｎ−ＭＯＳＦＥＴからなる第一接地側パワー素子２３のソース２３ａは、接地端子１３を介して接地された形となっている。そこで図２（ｅ）に示すように、第一接地側パワー素子２３をオン状態へ遷移させるためのゲート電圧Ｖ１ｇ＿ｏｎは、接地電圧Ｖ０を超過する値（例えば１２Ｖ）に設定される一方、第一接地側パワー素子２３をオフ状態へ遷移させるためのゲート電圧Ｖ１ｇ＿ｏｆｆは、接地電圧Ｖ０に設定される。
【００３６】
第二入力側駆動回路３４は第二入力側パワー素子２４のゲート２４ｄに接続され、出力電圧をゲート電圧として当該ゲート２４ｄに印加する。ここで、第一実施形態においてＰ−ＭＯＳＦＥＴからなる第二入力側パワー素子２４のソース２４ａは、第二出力側パワー素子２５とバッテリ端子１２とを介してバッテリ２の正極端子２ｂに接続された形となっている。そこで図２（ｆ）に示すように、第二入力側パワー素子２４をオン状態へ遷移させるためのゲート電圧Ｖ２ｉ＿ｏｎは、満充電電圧Ｖｂｆ未満となる接地電圧Ｖ０に設定される一方、第二入力側パワー素子２４をオフ状態へ遷移させるためのゲート電圧Ｖ２ｉ＿ｏｆｆは、満充電電圧Ｖｂｆに設定される。
【００３７】
第二出力側駆動回路３５は第二出力側パワー素子２５のゲート２５ｄに接続され、出力電圧をゲート電圧として当該ゲート２５ｄに印加する。ここで、第一実施形態においてＮ−ＭＯＳＦＥＴからなる第二出力側パワー素子２５のソース２５ａは、バッテリ端子１２を介してバッテリ２の正極端子２ｂに接続された形となっている。そこで図２（ｇ）に示すように、第二出力側パワー素子２５をオン状態へ遷移させるためのゲート電圧Ｖ２ｏ＿ｏｎは、満充電電圧Ｖｂｆを超過する値（例えば２４Ｖ）に設定される一方、第二出力側パワー素子２５をオフ状態へ遷移させるためのゲート電圧Ｖ２ｏ＿ｏｆｆは、満充電電圧Ｖｂｆ以下となる接地電圧Ｖ０に設定される。
【００３８】
第二接地側駆動回路３６は第二接地側パワー素子２６のゲート２６ｄに接続され、出力電圧をゲート電圧として当該ゲート２６ｄに印加する。ここで、Ｎ−ＭＯＳＦＥＴからなる第二接地側パワー素子２６のソース２６ａは、接地端子１３を介して接地された形となっている。そこで図２（ｈ）に示すように、第二接地側パワー素子２６をオン状態へ遷移させるためのゲート電圧Ｖ２ｇ＿ｏｎは、接地電圧Ｖ０を超過する値（例えば１２Ｖ）に設定される一方、第二接地側パワー素子２６をオフ状態へ遷移させるためのゲート電圧Ｖ２ｇ＿ｏｆｆは、接地電圧Ｖ０に設定される。
【００３９】
図１に示す第一比較回路３７は、例えばコンパレータを主体に構成され、端子１２，１３及び第二比較回路３８と接続されている。第一比較回路３７は、バッテリ２の充電電圧Ｖｂをバッテリ端子１２を介して検出し、当該検出電圧を基準電圧としての満充電電圧Ｖｂｆと比較する。その結果、充電電圧Ｖｂの検出電圧が満充電電圧Ｖｂｆ未満となる場合に第一比較回路３７は、制御モードを充電モードに設定するための充電モード設定信号を第二比較回路３８へ出力する。一方、充電電圧Ｖｂの検出電圧が満充電電圧Ｖｂｆ以上となる場合に第一比較回路３７は、制御モードを停止モードに設定するための停止モード設定信号を第二比較回路３８へ出力する。
【００４０】
第二比較回路３８は例えばコンパレータを主体に構成され、端子１１ａ，１１ｂ，１２，１３及び回路３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７と接続されている。第二比較回路３８は、第一比較回路３７から充電モード設定信号を入力されることによって、制御モードとして設定の充電モードを実行する。この充電モードにおいて第二比較回路３８は、交流発電機１の出力端子１ａ，１ｂから出力の交流電圧Ｖａｃ及びバッテリ２の充電電圧Ｖｂを入力端子１１ａ，１１ｂ及びバッテリ端子１２を介して検出し、それらの検出電圧を比較する。
【００４１】
こうした充電モードでの電圧比較の結果、接地電圧Ｖ０に対する正の交流電圧Ｖａｃが第一出力端子１ａから出力されるときに当該交流電圧Ｖａｃの検出電圧が充電電圧Ｖｂを超過する大きさとなる場合（例えば図２の期間α）には、第二比較回路３８が次の機能を果たす。即ち第二比較回路３８は、第一充電経路２７に対する第一オン制御を選択するための第一オン制御選択信号を、各駆動回路３１，３２，３３，３４，３５，３６へと出力する。この場合、第一充電経路２７を制御する各駆動回路３１，３２，３３は、それぞれ入力される第一オン制御選択信号に応答して、ゲート電圧Ｖ１ｉ＿ｏｎ，Ｖ１ｏ＿ｏｎ，Ｖ１ｇ＿ｏｎを当該充電経路２７の各パワー素子２１，２２，２３へ出力する。これに対して、第二充電経路２８を制御する各駆動回路３４，３５，３６は、それぞれ入力される第一オン制御選択信号に応答して、ゲート電圧Ｖ２ｉ＿ｏｆｆ，Ｖ２ｏ＿ｏｆｆ，Ｖ２ｇ＿ｏｆｆを当該充電経路２８の各パワー素子２４，２５，２６へ出力する。
【００４２】
一方、充電モードでの電圧比較の結果、接地電圧Ｖ０に対する正の交流電圧Ｖａｃが第二出力端子１ｂから出力されるときに当該交流電圧Ｖａｃの検出電圧が充電電圧Ｖｂを超過する大きさとなる場合（例えば図２の期間β）には、第二比較回路３８が次の機能を果たす。即ち第二比較回路３８は、第二充電経路２８に対する第二オン制御を選択するための第二オン制御選択信号を、各駆動回路３１，３２，３３，３４，３５，３６へと出力する。この場合、第二充電経路２８を制御する各駆動回路３４，３５，３６は、それぞれ入力される第二オン制御選択信号に応答して、ゲート電圧Ｖ２ｉ＿ｏｎ，Ｖ２ｏ＿ｏｎ，Ｖ２ｇ＿ｏｎを当該充電経路２８の各パワー素子２４，２５，２６へ出力する。これに対して、第一充電経路２７を制御する各駆動回路３１，３２，３３は、それぞれ入力される第二オン制御選択信号に応答して、ゲート電圧Ｖ１ｉ＿ｏｆｆ，Ｖ１ｏ＿ｏｆｆ，Ｖ１ｇ＿ｏｆｆを当該充電経路２７の各パワー素子２１，２２，２３へ出力する。
【００４３】
また一方、充電モードでの電圧比較の結果、接地電圧Ｖ０に対する正の交流電圧Ｖａｃが第一出力端子１ａ又は第二出力端子１ｂから出力されるときに当該交流電圧Ｖａｃの検出電圧が充電電圧Ｖｂ以下の大きさとなる場合（例えば図２の期間γ）には、第二比較回路３８が次の機能を果たす。即ち第二比較回路３８は、充電経路２７，２８に対するオフ制御を選択するためのオフ制御選択信号を、各駆動回路３１，３２，３３，３４，３５，３６へと出力する。この場合に各駆動回路３１，３２，３３，３４，３５，３６は、それぞれ入力されるオフ制御選択信号に応答して、ゲート電圧Ｖ１ｉ＿ｏｆｆ，Ｖ１ｏ＿ｏｆｆ，Ｖ１ｇ＿ｏｆｆ，Ｖ２ｉ＿ｏｆｆ，Ｖ２ｏ＿ｏｆｆ，Ｖ２ｇ＿ｏｆｆを各パワー素子２１，２２，２３，２４，２５，２６へと出力する。
【００４４】
以上、充電モードにおける第二比較回路３８の機能を説明したが、第一比較回路３７から停止モード設定信号を入力されることによって第二比較回路３８は、制御モードとして設定の停止モードを実行する。この停止モードにおいて第二比較回路３８は、充電経路２７，２８に対するオフ制御を選択するためのオフ制御選択信号を各駆動回路３１，３２，３３，３４，３５，３６へと出力する。このとき各駆動回路３１，３２，３３，３４，３５，３６は、上述の充電モードにおいて充電電圧Ｖｂ以下の大きさの交流電圧Ｖａｃを検出した場合に準じて、各パワー素子２１，２２，２３，２４，２５，２６へのゲート電圧を出力する。
【００４５】
このように第一実施形態では、第一比較回路３７が特許請求の範囲に記載の「充電検出手段」及び「設定手段」に相当し、第二比較回路３８が特許請求の範囲に記載の「出力検出手段」に相当し、駆動回路３１，３２，３３，３４，３５，３６及び第二比較回路３８が共同して特許請求の範囲に記載の「選択手段」を構成し、駆動回路３１，３２，３３，３４，３５，３６及び比較回路３７，３８が共同して特許請求の範囲に記載の「制御部」を構成している。
【００４６】
次に、第一実施形態の特徴的作動として、バッテリ２の充電電圧Ｖｂが満充電電圧Ｖｂｆ未満となって第一比較回路３７により充電モードが設定された場合の作動を説明する。
【００４７】
（期間α）
バッテリ２の充電電圧Ｖｂを超過する大きさの正の交流電圧Ｖａｃが交流発電機１の第一出力端子１ａから出力される図２の期間αでは、第一充電経路２７に対する第一オン制御が第二比較回路３８により選択される。この期間αの第一オン制御によると、第二比較回路３８から第一オン制御選択信号を入力された各駆動回路３１，３２，３３，３４，３５，３６により、ゲート電圧Ｖ１ｉ＿ｏｎ，Ｖ１ｏ＿ｏｎ，Ｖ１ｇ＿ｏｎ，Ｖ２ｉ＿ｏｆｆ，Ｖ２ｏ＿ｏｆｆ，Ｖ２ｇ＿ｏｆｆが各パワー素子２１，２２，２３，２４，２５，２６へ印加される。その結果、第一充電経路２７のパワー素子２１，２２，２３が図３の如くオン状態へ遷移するため、電源回路１０では、接地端子１３、第一接地側パワー素子２３、第二入力端子１１ｂ、第一入力端子１１ａ、第一入力側パワー素子２１、第一出力側パワー素子２２及びバッテリ端子１２へと電流が流れる（同図の白抜矢印参照）。このとき、第二充電経路２８のパワー素子２４，２５，２６は図３の如くオフ状態へ遷移するため、パワー素子２４，２６の寄生ダイオード２４ｃ，２６ｃの逆流防止作用によって当該充電経路２８には、実質的に電流が流れない。したがって、第一出力端子１ａから出力の交流電圧Ｖａｃは、第一充電経路２７を通じてバッテリ端子１２から正極端子２ｂへと入力されることでバッテリ２を充電させることとなる。
【００４８】
（期間β）
バッテリ２の充電電圧Ｖｂを超過する大きさの正の交流電圧Ｖａｃが交流発電機１の第二出力端子１ｂから出力される図２の期間βでは、第二充電経路２８に対する第二オン制御が第二比較回路３８により選択される。この期間βの第二オン制御によると、第二比較回路３８から第二オン制御選択信号を入力された各駆動回路３１，３２，３３，３４，３５，３６により、ゲート電圧Ｖ１ｉ＿ｏｆｆ，Ｖ１ｏ＿ｏｆｆ，Ｖ１ｇ＿ｏｆｆ，Ｖ２ｉ＿ｏｎ，Ｖ２ｏ＿ｏｎ，Ｖ２ｇ＿ｏｎが各パワー素子２１，２２，２３，２４，２５，２６へ印加される。その結果、第二充電経路２８のパワー素子２４，２５，２６が図４の如くオン状態へ遷移するため、電源回路１０では、接地端子１３、第二接地側パワー素子２６、第一入力端子１１ａ、第二入力端子１１ｂ、第二入力側パワー素子２４、第二出力側パワー素子２５及びバッテリ端子１２へと電流が流れる（同図の白抜矢印参照）。このとき、第一充電経路２７のパワー素子２１，２２，２３は図４の如くオフ状態へ遷移するため、パワー素子２１，２３の寄生ダイオード２１ｃ，２３ｃの逆流防止作用によって当該充電経路２７には、実質的に電流が流れない。したがって、第二出力端子１ｂから出力の交流電圧Ｖａｃは、第二充電経路２８を通じてバッテリ端子１２から正極端子２ｂへと入力されることでバッテリ２を充電させることとなる。
【００４９】
（期間γ）
バッテリ２の充電電圧Ｖｂ以下の正の交流電圧Ｖａｃが交流発電機１の第一出力端子１ａ又は第二出力端子１ｂから出力される図２の期間γでは、充電経路２７，２８に対するオフ制御が第二比較回路３８により選択される。この期間γのオフ制御によると、第二比較回路３８からオフ制御選択信号を入力された各駆動回路３１，３２，３３，３４，３５，３６により、ゲート電圧Ｖ１ｉ＿ｏｆｆ，Ｖ１ｏ＿ｏｆｆ，Ｖ１ｇ＿ｏｆｆ，Ｖ２ｉ＿ｏｆｆ，Ｖ２ｏ＿ｏｆｆ，Ｖ２ｇ＿ｏｆｆが各パワー素子２１，２２，２３，２４，２５，２６へ印加される。その結果、充電経路２７，２８のパワー素子２１，２２，２３，２４，２５，２６のいずれも、図５の如くオフ状態へ遷移する。故に、パワー素子２２，２４，２６の寄生ダイオード２２ｃ，２４ｃ，２６ｃの逆流防止作用又はパワー素子２１，２３，２５の寄生ダイオード２１ｃ，２３ｃ，２５ｃの逆流防止作用によって、電源回路１０には電流が流れない。したがって、第一出力端子１ａ又は第二出力端子１ｂから出力の交流電圧Ｖａｃは、バッテリ端子１２から正極端子２ｂへは入力されずにバッテリ２の充電を停止させることとなる。
【００５０】
尚、バッテリ２の充電電圧Ｖｂが満充電電圧Ｖｂｆ以上となって停止モードが設定される場合は、オフ制御選択信号が各駆動回路３１，３２，３３，３４，３５，３６へ入力されるので、期間γに準ずるオフ制御によってバッテリ２の充電が停止することになる。
【００５１】
ここまで説明した第一実施形態では、各充電経路２７，２８のパワー素子２１，２２，２４，２５にてバッテリ２の正極端子２ｂ側となるソース２１ａ，２２ａのソース電圧は、バッテリ２の充電電圧Ｖｂに依拠して急激な時間変動を抑えられる。故に、各充電経路２７，２８のパワー素子２１，２２，２４，２５につき、ソース電圧を基準に設定されるゲート２１ｄ，２２ｄ，２４ｄ，２５ｄのゲート電圧を、交流発電機１から出力の交流電圧Ｖａｃに拘らず容易に制御することができる。また、各充電経路２７，２８のパワー素子２３，２６にて接地側となるソース２３ａ，２６ａのソース電圧は、接地電圧Ｖ０に依拠して実質的に急激な時間変動のない電圧となる。故に、各充電経路２７，２８のパワー素子２３，２６につき、ソース電圧を基準に設定されるゲート２３ｄ，２６ｄのゲート電圧を、交流発電機１から出力の交流電圧Ｖａｃに拘らず容易に制御することができる。
【００５２】
これらのことから、正の交流電圧Ｖａｃが交流発電機１の出力端子１ａ，１ｂのいずれから出力される場合も、バッテリ２の充電及びその停止を木目細かく制御するのに必要な各パワー素子２１〜２６のオンオフ駆動に対して、交流電圧Ｖａｃに応じた煩雑なゲート電圧制御は不要となる。したがって、そうした煩雑なゲート電圧制御に起因する回路構成の複雑化並びにコストアップを回避しつつも、バッテリ２に対する充電効率を高めることが可能である。
【００５３】
さらに第一実施形態において、各充電経路２７，２８において交流発電機１からの正の交流電圧Ｖａｃが印加されるパワー素子２１，２２，２４，２５については、オン抵抗が比較的小さいＭＯＳＦＥＴが用いられることにより、電力損失が低減される。例えば、先述の特許文献１に準じてパワー素子２１，２２，２４，２５をサイリスタとした場合には、電圧低下及び電力損失が各素子につき１．６Ｖ及び８Ｗ程度となるのに対し、ＭＯＳＦＥＴからなる第一実施形態のパワー素子２１，２２，２４，２５では、電圧低下及び電力損失が各素子につき０．３Ｖ及び２．３Ｗ程度に低減される。したがって、パワー素子２１，２２，２４，２５の発熱を抑制して放熱構造の簡素化を図ることや、エンジンの低回転時にバッテリ２側への出力電圧が不足して始動性を悪化させる事態を回避することが、可能となる。
【００５４】
しかも第一実施形態において、第一充電経路２７に対する第一オン制御の選択からオフ制御の選択への切換（充電モードの期間αから期間γへの切換）は、交流発電機１の第一出力端子１ａから出力の正の交流電圧Ｖａｃがバッテリ２の充電電圧Ｖｂと等しくなるのを待って、実現される。即ち、交流電圧Ｖａｃに依拠するドレイン２１ｂ，２２ｂの電圧と、充電電圧Ｖｂに依拠するソース２１ａ，２２ａの電圧とが等しくなることにより、それらソース及びドレイン間の電流流れが消失するまで、第一充電経路２７のパワー素子２１，２２がオン状態に維持されるようになっている。また同様に、第二充電経路２８に対する第二オン制御の選択からオフ制御の選択への切換（充電モードの期間βから期間γへの切換）は、交流発電機１の第二出力端子１ｂから出力の正の交流電圧Ｖａｃがバッテリ２の充電電圧Ｖｂと等しくなるのを待って、実現される。即ち、交流電圧Ｖａｃに依拠するドレイン２４ｂ，２５ｂの電圧と、充電電圧Ｖｂに依拠するソース２４ａ，２５ａの電圧とが等しくなることにより、それらソース及びドレイン間の電流流れが消失するまで、第二充電経路２８のパワー素子２４，２５がオン状態に維持されるようになっている。これらによれば、オン状態のパワー素子２１，２２，２４，２５においてソース及びドレイン間の電流流れがオフ状態への遷移により遮断されて過渡電圧が生じる事態を、回避し得る。したがって、過渡電圧によるパワー素子２１，２２，２４，２５の破損を抑制して、上述の如き簡素化された木目細かな制御を長期に亘って実現することが可能である。
【００５５】
（第二実施形態）
図６に示すように、本発明の第二実施形態は第一実施形態の変形例である。
【００５６】
第二実施形態において、第一入力側パワー素子１２１はノーマリオフ形（エンハンスメント形）のＮ−ＭＯＳＦＥＴからなり、ソース１２１ａからドレイン１２１ｂへ向かって電流を流す寄生ダイオード１２１ｃを有している。第一入力側パワー素子１２１のソース１２１ａは、後に詳述する第一出力側パワー素子１２２に接続されている。第一入力側パワー素子１２１のドレイン１２１ｂは、第一入力端子１１ａに接続されている。これにより、交流発電機１において第一入力端子１１ａと接続の第一出力端子１ａには、当該入力端子１１ａを介して第一入力側パワー素子１２１のドレイン１２１ｂが接続された形となっている。
【００５７】
第一入力側パワー素子１２１は、そのゲート１２１ｄへ印加されるゲート電圧がソース１２１ａのソース電圧を超過する場合にオン状態へ遷移して、ソース１２１ａ及びドレイン１２１ｂ間の電流流れを許容する。一方で第一入力側パワー素子１２１は、ゲート１２１ｄへ印加のゲート電圧がソース電圧以下となる場合にオフ状態へ遷移して、ソース１２１ａ及びドレイン１２１ｂ間の電流流れを遮断する。そこで、ゲート１２１ｄに接続される第二実施形態の第一入力側駆動回路１３１から第一入力側パワー素子１２１へ印加されるゲート電圧について図７（ｃ）に示すように、オン状態への遷移のためのゲート電圧Ｖ１ｉ＿ｏｎは満充電電圧Ｖｂｆを超過の値（例えば２４Ｖ）に設定される。また、第一入力側駆動回路１３１から第一入力側パワー素子１２１へ印加のゲート電圧について、オフ状態への遷移のためのゲート電圧Ｖ１ｉ＿ｏｆｆは満充電電圧Ｖｂｆ以下となる接地電圧Ｖ０に設定される。
【００５８】
さらに図６に示す第二実施形態において、第一出力側パワー素子１２２はノーマリオフ形（エンハンスメント形）のＰ−ＭＯＳＦＥＴからなり、ソース１２２ａへ向かってドレイン１２２ｂから電流を流す寄生ダイオード１２２ｃを有している。第一出力側パワー素子１２２のソース１２２ａは、バッテリ端子１２に接続されている。これにより、バッテリ２においてバッテリ端子１２と接続の正極端子２ｂには、当該バッテリ端子１２を介して第一出力側パワー素子１２２のソース１２２ａが第二出力側パワー素子２５のソース２５ａと共に接続された形となっている。第一出力側パワー素子１２２のドレイン１２２ｂは、第一入力側パワー素子１２１のソース１２１ａに接続されている。これにより第一出力側パワー素子１２２は、第一入力側及び第一接地側パワー素子１２１，２３並びに１１ａ，１１ｂ，１２，１３と共同して、交流発電機１からバッテリ２への第一充電経路１２７を形成している。
【００５９】
第一出力側パワー素子１２２は、そのゲート１２２ｄへ印加されるゲート電圧がソース１２２ａのソース電圧未満となる場合にオン状態へ遷移して、ソース１２２ａ及びドレイン１２２ｂ間の電流流れを許容する。一方で第一出力側パワー素子１２２は、ゲート１２２ｄへ印加のゲート電圧がソース電圧以上となる場合にオフ状態へ遷移して、ソース１２２ａ及びドレイン１２２ｂ間の電流流れを遮断する。そこで、ゲート１２２ｄに接続される第二実施形態の第一出力側駆動回路１３２から第一出力側パワー素子１２２へ印加されるゲート電圧について図７（ｄ）に示すように、オン状態への遷移のためのゲート電圧Ｖ１ｏ＿ｏｎは満充電電圧Ｖｂｆ未満となる接地電圧Ｖ０に設定される。また、第一出力側駆動回路１３２から第一出力側パワー素子１２２へ印加のゲート電圧について、オフ状態への遷移のためのゲート電圧Ｖ１ｏ＿ｏｆｆは満充電電圧Ｖｂｆに設定される。
【００６０】
以上、第二実施形態では、駆動回路１３１，１３２，３３，３４，３５，３６及び第二比較回路３８が共同して特許請求の範囲に記載の「選択手段」を構成し、駆動回路１３１，１３２，３３，３４，３５，３６及び比較回路３７，３８が共同して特許請求の範囲に記載の「制御部」を構成している。
【００６１】
このような第二実施形態によると、各回路３３〜３８が第一実施形態と同様の機能を発揮することで、各パワー素子１２１，１２２，２３〜２６がオンオフ駆動されて、バッテリ２の充電とその停止とが木目細かく制御されることになる。したがって、第二実施形態によっても、バッテリ２に対する充電効率の高い電源回路１０において制御の簡素化並びに電力損失の低減を図ることができるのである。
【００６２】
（第三実施形態）
図８に示すように、本発明の第三実施形態は第二実施形態の変形例である。
【００６３】
第三実施形態において、第二入力側パワー素子２２４はノーマリオフ形（エンハンスメント形）のＮ−ＭＯＳＦＥＴからなり、ソース２２４ａからドレイン２２４ｂへ向かって電流を流す寄生ダイオード２２４ｃを有している。第二入力側パワー素子２２４のソース２２４ａは、後に詳述する第二出力側パワー素子２２５に接続されている。第二入力側パワー素子２２４のドレイン２２４ｂは、第二入力端子１１ｂに接続されている。これにより、交流発電機１において第二入力端子１１ｂと接続の第二出力端子１ｂには、当該入力端子１１ｂを介して第二入力側パワー素子２２４のドレイン２２４ｂが接続された形となっている。
【００６４】
このような第二入力側パワー素子２２４は、第二実施形態で説明の第一入力側パワー素子１２１に準じて、ソース２２４ａ及びドレイン２２４ｂ間の電流流れを許容又は遮断する。即ち第二入力側パワー素子２２４は、ゲート２２４ｄへ印加のゲート電圧がソース電圧を超過する場合にオン状態へ遷移して、ソース２２４ａ及びドレイン２２４ｂ間の電流流れを許容する。一方で第二入力側パワー素子２２４は、ゲート２２４ｄへ印加のゲート電圧がソース電圧以下となる場合にオフ状態へ遷移して、ソース２２４ａ及びドレイン２２４ｂ間の電流流れを遮断する。そこで、ゲート２２４ｄに接続される第二実施形態の第二入力側駆動回路２３４から第二入力側パワー素子２２４へ印加されるゲート電圧について図９（ｆ）に示すように、オン状態への遷移のためのゲート電圧Ｖ２ｉ＿ｏｎは満充電電圧Ｖｂｆを超過の値（例えば２４Ｖ）に設定される。また、第二入力側駆動回路２３４から第二入力側パワー素子２２４へ印加のゲート電圧について、オフ状態への遷移のためのゲート電圧Ｖ２ｉ＿ｏｆｆは満充電電圧Ｖｂｆ以下となる接地電圧Ｖ０に設定される。
【００６５】
さらに図８に示す第三実施形態において、第二出力側パワー素子２２５はノーマリオフ形（エンハンスメント形）のＰ−ＭＯＳＦＥＴからなり、ソース２２５ａへ向かってドレイン２２５ｂから電流を流す寄生ダイオード２２５ｃを有している。第二出力側パワー素子２２５のソース２２５ａは、バッテリ端子１２に接続されている。これにより、バッテリ２においてバッテリ端子１２と接続の正極端子２ｂには、当該バッテリ端子１２を介して第二出力側パワー素子２２５のソース２２５ａが第一出力側パワー素子１２２のソース１２２ａと共に接続された形となっている。第二出力側パワー素子２２５のドレイン２２５ｂは、第二入力側パワー素子２２４のソース２２４ａに接続されている。これにより第二出力側パワー素子２２５は、第二入力側及び第二接地側パワー素子２２４，２６並びに１１ａ，１１ｂ，１２，１３と共同して、交流発電機１からバッテリ２への第二充電経路２２８を形成している。
【００６６】
このような第二出力側パワー素子２２５は、第二実施形態で説明の第一出力側パワー素子１２２に準じて、ソース２２５ａ及びドレイン２２５ｂ間の電流流れを許容又は遮断する。第二出力側パワー素子２２５は、ゲート２２５ｄへ印加のゲート電圧がソース電圧未満となる場合にオン状態へ遷移して、ソース２２５ａ及びドレイン２２５ｂ間の電流流れを許容する。一方で第二出力側パワー素子２２５は、ゲート２２５ｄへ印加のゲート電圧がソース電圧以上となる場合にオフ状態へ遷移して、ソース２２５ａ及びドレイン２２５ｂ間の電流流れを遮断する。そこで、ゲート２２５ｄに接続される第二実施形態の第二出力側駆動回路２３５から第二出力側パワー素子２２５へ印加されるゲート電圧について図９（ｇ）に示すように、オン状態への遷移のためのゲート電圧Ｖ２ｏ＿ｏｎは満充電電圧Ｖｂｆ未満となる接地電圧Ｖ０に設定される。また、第二出力側駆動回路２３５から第二出力側パワー素子２２５へ印加のゲート電圧について、オフ状態への遷移のためのゲート電圧Ｖ２ｏ＿ｏｆｆは満充電電圧Ｖｂｆに設定される。
【００６７】
以上、第三実施形態では、駆動回路１３１，１３２，３３，２３４，２３５，３６及び第二比較回路３８が共同して特許請求の範囲に記載の「選択手段」を構成し、駆動回路１３１，１３２，３３，２３４，２３５，３６及び比較回路３７，３８が共同して特許請求の範囲に記載の「制御部」を構成している。
【００６８】
このような第三実施形態によると、回路３３，３６〜３８が第一実施形態と同様の機能を発揮し且つ回路１３１，１３２が第二実施形態と同様の機能を発揮することで、各パワー素子１２１，１２２，２３，２２４，２２５，２６がオンオフ駆動されて、バッテリ２の充電とその停止とが木目細かく制御されることになる。したがって、第三実施形態によっても、バッテリ２に対する充電効率の高い電源回路１０において制御の簡素化並びに電力損失の低減を図ることができるのである。
【００６９】
（第四実施形態）
図１０に示すように、本発明の第四実施形態は第一実施形態の変形例である。
【００７０】
第四実施形態において、バッテリ２の正極端子２ｂにバッテリ端子１２を介してソース２２ａが接続の第一出力側パワー素子２２は、第一入力側パワー素子２１のソース２１ａに加えて、第二入力側パワー素子２４のソース２４ａにもドレイン２２ｂを接続されている。これにより、第二出力側パワー素子２５は設けられない代わりに、第一出力側パワー素子２２がパワー素子２４，２６及び端子１１ａ，１１ｂ，１２，１３と共同して、交流発電機１からバッテリ２への第二充電経路３２８を形成している。即ち、第一出力側パワー素子２２が第二出力側パワー素子２５を兼ねているのである。
【００７１】
そこで第四実施形態では、第二出力側駆動回路３５が設けられず、第一出力側パワー素子２２のゲート２２ｄ及び第二比較回路３８に接続された第一出力側駆動回路３３２によって、当該パワー素子２２を第二出力側パワー素子２５として機能させる。具体的に第一出力側駆動回路３３２は、第二比較回路３８から入力される第二オン制御選択信号に応答して、ゲート電圧Ｖ１ｏ＿ｏｎを第一出力側パワー素子２２へと出力するのである（例えば図１１の期間β参照）。尚、これ以外の第一出力側駆動回路３３２の機能については、第一実施形態の第一出力側駆動回路３２に準じたものとなる。また、回路３１，３３，３４，３６〜３８の機能については、第一実施形態の場合と同様である。
【００７２】
このような第四実施形態の特徴的作動として、バッテリ２の充電電圧Ｖｂが満充電電圧Ｖｂｆ未満となって第一比較回路３７により充電モードが設定された場合の作動を説明する。
【００７３】
（期間α）
バッテリ２の充電電圧Ｖｂを超過する大きさの正の交流電圧Ｖａｃが交流発電機１の第一出力端子１ａから出力される図１１の期間αでは、第一オン制御が第二比較回路３８により選択される。この期間αの第一オン制御によると、第二比較回路３８から第一オン制御選択信号を入力された各駆動回路３１，３３２，３３，３４，３６により、ゲート電圧Ｖ１ｉ＿ｏｎ，Ｖ１ｏ＿ｏｎ，Ｖ１ｇ＿ｏｎ，Ｖ２ｉ＿ｏｆｆ，Ｖ２ｇ＿ｏｆｆが各パワー素子２１，２２，２３，２４，２６へ印加される。その結果、第一充電経路２７のパワー素子２１，２２，２３が図１２の如くオン状態へ遷移するため、第一実施形態の場合と同様にして電源回路１０に電流が流れる（同図の白抜矢印参照）。このとき第二充電経路３２８では、パワー素子２４，２６が図１２の如くオフ状態へ遷移するため、それらパワー素子２４，２６には、寄生ダイオード２４ｃ，２６ｃの逆流防止作用によって電流が流れない。したがって、第一出力端子１ａから出力の交流電圧Ｖａｃは、第一充電経路２７を通じてバッテリ端子１２から正極端子２ｂへと入力されることでバッテリ２を充電させることとなる。
【００７４】
（期間β）
バッテリ２の充電電圧Ｖｂを超過する大きさの正の交流電圧Ｖａｃが交流発電機１の第二出力端子１ｂから出力される図１１の期間βでは、第二オン制御が第二比較回路３８により選択される。この期間βの第二オン制御によると、第二比較回路３８から第二オン制御選択信号を入力された各駆動回路３１，３３２，３３，３４，３６により、ゲート電圧Ｖ１ｉ＿ｏｆｆ，Ｖ１ｏ＿ｏｎ，Ｖ１ｇ＿ｏｆｆ，Ｖ２ｉ＿ｏｎ，Ｖ２ｇ＿ｏｎが各パワー素子２１，２２，２３，２４，２６へ印加される。その結果、第二充電経路３２８のパワー素子２４，２２，２６が図１３の如くオン状態へ遷移するため、電源回路１０では、接地端子１３、第二接地側パワー素子２６、第一入力端子１１ａ、第二入力端子１１ｂ、第二入力側パワー素子２４、第一出力側パワー素子２２及びバッテリ端子１２へと電流が流れる（同図の白抜矢印参照）。このとき、第一充電経路２７のパワー素子２１，２３は図１３の如くオフ状態へ遷移するため、それらパワー素子２１，２３には、寄生ダイオード２１ｃ，２３ｃの逆流防止作用によって電流が流れない。したがって、第二出力端子１ｂから出力の交流電圧Ｖａｃは、第二充電経路２８を通じてバッテリ端子１２から正極端子２ｂへと入力されることでバッテリ２を充電させることとなる。
【００７５】
（期間γ）
バッテリ２の充電電圧Ｖｂ以下の正の交流電圧Ｖａｃが交流発電機１の第一出力端子１ａ又は第二出力端子１ｂから出力される図１１の期間γでは、オフ制御が第二比較回路３８により選択される。この期間γのオフ制御によると、第二比較回路３８からオフ制御選択信号を入力された各駆動回路３１，３３２，３３，３４，３６により、ゲート電圧Ｖ１ｉ＿ｏｆｆ，Ｖ１ｏ＿ｏｆｆ，Ｖ１ｇ＿ｏｆｆ，Ｖ２ｉ＿ｏｆｆ，Ｖ２ｇ＿ｏｆｆが各パワー素子２１，２２，２３，２４，２６へ印加される。その結果、充電経路２７，３２８のパワー素子２１，２２，２３，２４，２６のいずれも図１４の如くオフ状態へ遷移する。故に、パワー素子２２，２４，２６の寄生ダイオード２２ｃ，２４ｃ，２６ｃの逆流防止作用又はパワー素子２１，２３，２２の寄生ダイオード２１ｃ，２３ｃ，２２ｃの逆流防止作用によって、電源回路１０には電流が流れない。したがって、第一出力端子１ａ又は第二出力端子１ｂから出力の交流電圧Ｖａｃは、バッテリ端子１２から正極端子２ｂへは入力されずにバッテリ２の充電を停止させることとなる。
【００７６】
尚、バッテリ２の充電電圧Ｖｂが満充電電圧Ｖｂｆ以上となって停止モードが設定される場合は、オフ制御選択信号が各駆動回路３１，３３２，３３，３４，３６へ入力されるので、期間γに準ずるオフ制御によってバッテリ２の充電が停止することになる。
【００７７】
ここまで説明した第四実施形態によると、第二出力側パワー素子２５及び第二出力側駆動回路３５を省いた構成であっても、バッテリ２の充電とその停止とを各パワー素子２１，２２，２３，２４，２６のオンオフ駆動により木目細かく制御し得る。したがって、第四実施形態によっても、バッテリ２に対する充電効率の高い電源回路１０において制御の簡素化並びに電力損失の低減を図ることができるのみならず、部品点数を削減して回路構成の複雑化並びにコストアップの回避に貢献することも可能となる。
【００７８】
以上、第四実施形態では、駆動回路３１，３３２，３３，３４，３６及び第二比較回路３８が共同して特許請求の範囲に記載の「選択手段」を構成し、駆動回路３１，３３２，３３，３４，３６及び比較回路３７，３８が共同して特許請求の範囲に記載の「制御部」を構成している。
【００７９】
（他の実施形態）
さて、本発明の複数の実施形態について説明してきたが、本発明はそれらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。
【００８０】
具体的に第一〜第四実施形態では、各駆動回路３１，３２，３３，３４，３５，３６，１３１，１３２，２３４，２３５，３３２及び各比較回路３７，３８のうち少なくとも二つの回路の機能を、例えばマイクロコンピュータを主体に構成した一回路により実現してもよいのである。
【符号の説明】
【００８１】
１  交流発電機、１ａ  第一出力端子、１ｂ  第二出力端子、２  バッテリ、２ａ  負極端子、２ｂ  正極端子、１０  電源回路、１１ａ  第一入力端子、１１ｂ  第二入力端子、１２  バッテリ端子、１３  接地端子、２１，１２１  第一入力側パワー素子、２２，１２２  第一出力側パワー素子、２３  第一接地側パワー素子、２４，２２４  第二入力側パワー素子、２５，２２５  第二出力側パワー素子、２６  第二接地側パワー素子、２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａ，２６ａ，１２１ａ，１２２ａ，２２４ａ，２２５ａ  ソース、２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ，２５ｂ，２６ｂ，１２１ｂ，１２２ｂ，２２４ｂ，２２５ｂ  ドレイン、２１ｃ，２２ｃ，２３ｃ，２４ｃ，２５ｃ，２６ｃ，１２１ｃ，１２２ｃ，２２４ｃ，２２５ｃ  寄生ダイオード、２１ｄ，２２ｄ，２３ｄ，２４ｄ，２５ｄ，２６ｄ，１２１ｄ，１２２ｄ，２２４ｄ，２２５ｄ  ゲート、２７，１２７  第一充電経路、２８，２２８，３２８  第二充電経路、３１，１３１  第一入力側駆動回路（制御部・選択手段）、３２，１３２，３３２  第一出力側駆動回路（制御部・選択手段）、３３  第一接地側駆動回路（制御部・選択手段）、３４，２３４  第二入力側駆動回路（制御部・選択手段）、３５，２３５  第二出力側駆動回路（制御部・選択手段）、３６  第二接地側駆動回路（制御部・選択手段）、３７  第一比較回路（制御部・充電検出手段・設定手段）、３８  第二比較回路（制御部・出力検出手段・選択手段）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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