(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のバッテリ及び第２のバッテリを充電するバッテリ充電器であり、
発電機と、
発電機の出力する交流電圧を整流して、直流電圧を出力する整流器と、
前記直流電圧の電圧値を第１のバッテリ及び第２のバッテリ各々に充電する第１の充電電圧及び第２の充電電圧となるよう制御する制御回路と、
前記バッテリ充電器における第１の充電電圧を出力する第１の電源端子、及び第２の充電電圧を出力する第２の電源端子各々と、グランド端子との間に、第１及び第２のバッテリを接続した際のそれぞれの電位差に対応した電圧を第１の検出電圧及び第２の検出電圧として出力する電圧検出手段と、
前記バッテリ充電器の各端子と、前記第１及び第２のバッテリの各端子間に介挿され、前記第１及び第２の検出電圧の電圧値に応じてオン／オフするスイッチ手段と
を有することを特徴とするバッテリ充電器。
【請求項２】
前記電圧検出手段が、第１の電源端子及びグランド端子間と、第２の電源端子及びグランド端子間との各々に設けられ、それぞれが複数の抵抗を直列に接続した分圧回路により構成されており、正常にバッテリが接続されているか否かの検出に用いる第１及び第２の検出電圧を、それぞれの直列接続された各抵抗の接続点のいずれかから出力するよう設定さ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器。
【請求項３】
前記スイッチ手段が
前記バッテリ充電器の第１の電源端子及び第１のバッテリの端子間に介挿された第１のスイッチと、
前記バッテリ充電器の第２の電源端子及び第２のバッテリの端子間に介挿された第２のスイッチとを有し、
前記電圧検出手段が前記第１の検出電圧が第１のバッテリが正常に接続されたことを示す第１の閾値を超えた場合、第１のスイッチをオン状態とし、また前記第２の検出電圧が第２のバッテリが正常に接続されたことを示す第２の閾値を超えた場合、第２のスイッチをオン状態とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバッテリ充電器。
【請求項４】
前記第１のスイッチが、Ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタであり、ゲートに前記第１の検出電圧が入力され、ソースが前記バッテリ充電器の第１の電源端子に接続され、ドレインが前記第１のバッテリの正極側端子に接続され、
前記第２のスイッチが、Ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタであり、ゲートに前記第２の検出電圧が入力され、ソースが前記バッテリ充電器の第２の電源端子に接続され、ドレインが前記第２のバッテリの正極側端子に接続され
ていることを特徴とする請求項３に記載のバッテリ充電器。
【請求項５】
前記第１のスイッチが、第１のＩＧＢＴであり、ゲートに前記第１の検出電圧が入力され、コレクタが前記バッテリ充電器の第１の電源端子に接続され、エミッタが前記第１のバッテリの正極側端子に接続され、
前記第２のスイッチが、第２のＩＧＢＴであり、ゲートに前記第２の検出電圧が入力され、コレクタが前記バッテリ充電器の第２の電源端子に接続され、エミッタが前記第２のバッテリの正極側端子に接続され、
第１のＩＧＢＴと並列に設けられ、アノードが前記第１のバッテリの正極側端子に接続され、カソードが前記バッテリ充電器の第１の電源端子に接続された第１のダイオードと、
第２のＩＧＢＴと並列に設けられ、アノードが前記第２のバッテリの正極側端子に接続され、カソードが前記バッテリ充電器の第２の電源端子に接続された第２のダイオードと
をさらに有していることを特徴とする請求項３に記載のバッテリ充電器。
【請求項６】
前記スイッチ手段が、
第１のバッテリ及び第２のバッテリ各々の負極性の端子の接続点と、バッテリ充電器のグランド端子との間に設けられ、
前記電圧検出手段が、前記第１の検出電圧が第１のバッテリが正常に接続されたことを示す第１の閾値を超え、かつ前記第２の検出電圧が第２のバッテリが正常に接続されたことを示す第２の閾値を超えた場合、前記スイッチ手段をオン状態とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバッテリ充電器。
【請求項７】
前記電圧検出手段が、前記第２のバッテリが接続されていないとき、第１の検出電圧が前記第１のバッテリが正常に接続されたことを示す第１の閾値を超えた場合に、前記スイッチ手段をオン状態とすることを特徴とする請求項６に記載のバッテリ充電器。
【請求項８】
前記スイッチ手段がＮチャネル型のＭＯＳトランジスタであり、ゲートに前記第１の検出電圧が入力され、ソースが前記バッテリ充電器のグランド端子に接続され、ドレインが前記第１及び第２のバッテリの負極側の端子に接続されることを特徴とする請求項６及び請求項７のいずれかに記載のバッテリ充電器。
【請求項９】
前記スイッチ手段がＩＧＢＴであり、ゲートに前記第１の検出電圧が入力され、エミッタが前記バッテリ充電器のグランド端子に接続され、コレクタが前記第１及び第２のバッテリの負極側の端子に接続されることを特徴とする請求項６及び請求項７のいずれかに記載のバッテリ充電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誤ってバッテリの電極の正負の極性を逆にバッテリ充電器に接続した場合に、バッテリ充電器を故障から保護する機能を有するバッテリ充電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、バッテリ充電器はバッテリを充電するため、電源端子とグランド端子とを有し、この電源端子にバッテリの正極端子を接続し、グランド端子に負極端子を接続することにより、バッテリに適正な充電電流を流し、充電動作を行う構成となっている。
しかしながら、バッテリの負極端子をバッテリ充電器に接続し、バッテリの正極端子をバッテリ充電器のグランド端子に接続、すなわち電位関係の極性を正負逆に接続すると、バッテリ充電器内部に異常電流が流れ、故障の原因となる。
【０００３】
図３に示すように、例えばメインバッテリＢ１とサブバッテリＢ２との２種類のバッテリに対応した車載用のバッテリ充電器の場合、バッテリ充電器の構造的特徴から、メインまたはサブバッテリのいずれか一方でもバッテリの端子の極性を逆にバッテリ充電器に接続した場合、発電機１からの電流を整流する整流ダイオード２を介して短絡電流が流れ、その熱によりバッテリ充電器を故障させることとなる。
上述した誤接続に対応して、バッテリ充電器を保護するため、バッテリとバッテリ充電器との間にそれぞれヒューズＨ１、Ｈ２を設け、誤接続した際に流れる異常電流により、このヒューズＨ１、Ｈ２を溶断させて、バッテリ充電器が破壊されないよう、長期間にわたって異常電流を流さないようにしている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２０００−５０５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示す保護方法にあっては、いずれかまたは双方のバッテリを誤って逆に接続し、流れる異常電流によりヒューズＨ１、Ｈ２が溶断された場合、車を起動させるために、溶断したヒューズＨ１、Ｈ２を交換しなければならない欠点がある。さらに、ヒューズＨ１、Ｈ２が溶断するまでの間は電流が流れるので、破壊の可能性を完全に取り去ることはできない。
そのため、特許文献１に示す保護方法の場合、メインバッテリ及びサブバッテリの双方にヒューズＨ１、Ｈ２を設ける必要があり、いずれをも逆に接続する可能性があり、それぞれに対応した特性の異なる２種類のヒューズを常に準備しておく必要がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、バッテリ充電器に対して極性が逆となるように、複数のバッテリ、例えばメインバッテリ及び／またはサブバッテリの端子を接続した際、逆接続したバッテリからバッテリ充電器に対し、異常電流が流れることを防止するバッテリ充電器保護回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のバッテリ充電器は、第１のバッテリ及び第２のバッテリを充電するバッテリ充電器であり、発電機と、発電機の出力する交流電圧を整流して、直流電圧を出力する整流器と、前記直流電圧の電圧値を第１のバッテリ及び第２のバッテリ各々に充電する第１の充電電圧及び第２の充電電圧となるよう制御する制御回路と、前記バッテリ充電器における第１の充電電圧を出力する第１の電源端子、及び第２の充電電圧を出力する第２の電源端子各々と、グランド端子との間に、第１及び第２のバッテリを接続した際のそれぞれの電位差に対応した電圧を第１の検出電圧及び第２の検出電圧として出力する電圧検出手段と、前記バッテリ充電器の各端子と、前記第１及び第２のバッテリの各端子間に介挿され、前記第１及び第２の検出電圧の電圧値に応じてオン／オフするスイッチ手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
本発明のバッテリ充電器は、前記電圧検出手段が、第１の電源端子及びグランド端子間と、第２の電源端子及びグランド端子間との各々に設けられ、それぞれが複数の抵抗を直列に接続した分圧回路により構成されており、正常にバッテリが接続されているか否かの検出に用いる第１及び第２の検出電圧を、それぞれの直列接続された各抵抗の接続点のいずれかから出力するよう設定されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明のバッテリ充電器は、前記スイッチ手段が前記バッテリ充電器の第１の電源端子及び第１のバッテリの端子間に介挿された第１のスイッチと、前記バッテリ充電器の第２の電源端子及び第２のバッテリの端子間に介挿された第２のスイッチとを有し、前記電圧検出手段が前記第１の検出電圧が第１のバッテリが正常に接続されたことを示す第１の閾値を超えた場合、第１のスイッチをオン状態とし、また前記第２の検出電圧が第２のバッテリが正常に接続されたことを示す第２の閾値を超えた場合、第２のスイッチをオン状態とすることを特徴とする。
【０００９】
本発明のバッテリ充電器は、前記第１のスイッチが、Ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタであり、ゲートに前記第１の検出電圧が入力され、ソースが前記バッテリ充電器の第１の電源端子に接続され、ドレインが前記第１のバッテリの正極側端子に接続され、前記第２のスイッチが、Ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタであり、ゲートに前記第２の検出電圧が入力され、ソースが前記バッテリ充電器の第２の電源端子に接続され、ドレインが前記第２のバッテリの正極側端子に接続されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明のバッテリ充電器は、前記第１のスイッチが、第１のＩＧＢＴであり、ゲートに前記第１の検出電圧が入力され、コレクタが前記バッテリ充電器の第１の電源端子に接続され、エミッタが前記第１のバッテリの正極側端子に接続され、前記第２のスイッチが、第２のＩＧＢＴであり、ゲートに前記第２の検出電圧が入力され、コレクタが前記バッテリ充電器の第２の電源端子に接続され、エミッタが前記第２のバッテリの正極側端子に接続され、第１のＩＧＢＴと並列に設けられ、アノードが前記第１のバッテリの正極側端子に接続され、カソードが前記バッテリ充電器の第１の電源端子に接続された第１のダイオードと、第２のＩＧＢＴと並列に設けられ、アノードが前記第２のバッテリの正極側端子に接続され、カソードが前記バッテリ充電器の第２の電源端子に接続された第２のダイオードとをさらに有していることを特徴とする。
【００１１】
本発明のバッテリ充電器は、前記スイッチ手段が、第１のバッテリ及び第２のバッテリ各々の負極性の端子の接続点と、バッテリ充電器のグランド端子との間に設けられ、前記電圧検出手段が、前記第１の検出電圧が第１のバッテリが正常に接続されたことを示す第１の閾値を超え、かつ前記第２の検出電圧が第２のバッテリが正常に接続されたことを示す第２の閾値を超えた場合、前記スイッチ手段をオン状態とすることを特徴とする。
【００１２】
本発明のバッテリ充電器は、前記電圧検出手段が、前記第２のバッテリが接続されていないとき、第１の検出電圧が前記第１のバッテリが正常に接続されたことを示す第１の閾値を超えた場合に、前記スイッチ手段をオン状態とすることを特徴とする。
【００１３】
本発明のバッテリ充電器は、前記スイッチ手段がＮチャネル型のＭＯＳトランジスタであり、ゲートに前記第１の検出電圧が入力され、ソースが前記バッテリ充電器のグランド端子に接続され、ドレインが前記第１及び第２のバッテリの負極側の端子に接続されることを特徴とする。
【００１４】
本発明のバッテリ充電器は、前記スイッチ手段がＩＧＢＴであり、ゲートに前記第１の検出電圧が入力され、エミッタが前記バッテリ充電器のグランド端子に接続され、コレクタが前記第１及び第２のバッテリの負極側の端子に接続されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、電源として用いる複数のバッテリを接続するバッテリ充電器において、いずれかのバッテリを極性を逆にして接続した場合であっても、整流ダイオードを介してバッテリから充電器に対して異常電流が流れることを防止することができ、従来例のように異常電流によりヒューズを溶断させることがなく、バッテリの逆接続によるヒューズの取り替えをする必要がなくなる。
また、本発明によれば、バッテリ充電器において、複数のバッテリにそれぞれ対応したヒューズの予備を準備する必要もなくなる。
【００１６】
また、本願発明（請求項３）によれば、スイッチ手段にＭＯＳトランジスタを用いており、すなわち発電機の正極側と各バッテリとの＋側端子とを接続するＭＯＳトランジスタとしてｐチャネル型ＭＯＳトランジスを用いているため電圧ドロップが少なく、正常に接続された際、効率的に発電機の発生する電圧を各バッテリに印加することができる。
また、同様に、本発明（請求項６）によれば、スイッチ手段にＭＯＳトランジスタを用いており、すなわち発電機の−側端子と複数のバッテリの−側端子（バッテリの−側端子は全て共通に接続されている）とを接続するＭＯＳトランジスタに対して、ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタを用いているため電圧ドロップが少なく、正常に接続された際、効率的に発電機の発生する電圧をバッテリに印加することができ、かつＭＯＳトランジスタを１つのみにて、発電機と各バッテリとの電気的な接続を切断することができ、製造コストを安価に抑えることできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態によるバッテリ充電器を図面を参照して説明する。図１は同実施形態によるバッテリ充電器の構成例を示すブロック図である。
この図において、バッテリＢ１及びバッテリＢ２各々は、それぞれ電源電圧の異なるバッテリである。
発電機１はバッテリＢ１及びバッテリＢ２を充電するための充電電力を発生するものであり、車であればクランクシャフトやファンベルトの回転を用い、交流電圧を発生させている。
【００１８】
整流ダイオード２は、ダイオードＤ１及びダイオードＤ２の直列接続と、ダイオードＤ３及びダイオードＤ４の直列接続と、ダイオオードＤ５及びダイオードＤ６の直列接続とが並列に、後述する端子１２及び端子１４間に、端子１２方向が順方向となるよう接続され、それぞれの直接接続のダイオード間の接続点から端子１３に対して順方向となるように、ダイオードＤ７、Ｄ８、Ｄ９が接続され、ダイオードＤ１及びダイオードＤ２の直列接続と、ダイオードＤ３及びダイオードＤ４における各ダイオードの接続点各々に、発電機１から入力される上記交流電圧（本実施形態似ては３相交流電圧）を整流して、バッテリＢに対する充電電圧ＶBを出力している。
充電電圧調整部３は、例えば、サイリスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３で構成されており、制御回路４からの制御信号により、上記サイリスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３をオンオフ制御（オン状態の場合、接続点１４に対して電流を流して）し、整流ダイオード２における並列接続された各直列ダイオード対のダイオード間の接続点の電圧値を調整し、上記充電電圧ＶBの電圧値の制御を行う。
上記制御回路４は、充電電圧ＶB1及び充電電圧ＶB2の電圧値を検出し、予め設定された電圧となるよう上記充電調整部３に対して電圧値を調整するための上記制御信号を出力する。
【００１９】
充電器保護部５は、本発明の特徴的な構成であり、バッテリＢ１及びＢ２のいずれかが、逆の極性にて接続した場合、逆接続がされた方のバッテリは上記整流ダイオード２に対して接続しない。
以下に、この充電保護回路５の構成を詳細に説明する。
充電保護部５は、ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ２と、抵抗Ｒ11、Ｒ12、Ｒ21、Ｒ22とから構成されている。
抵抗Ｒ11及び抵抗Ｒ12とは、整流ダイオード２における充電電圧ＶB1を出力する＋側  （アノード側）の端子１２と、整流ダイオード２の−側（カソード側）の端子１４との間に直列接続されている。ここで、＋側の端子１２と−側の端子１４とに印加された電圧に対応した電圧として、接続点Ｓ１から抵抗比に応じた分圧電圧（第１の検出電圧）が出力される。
【００２０】
ＭＯＳトランジスタＭ１は、ドレインが整流ダイオード２の＋側端子１２と接続され、ゲートが上記抵抗Ｒ11及び抵抗Ｒ12の接続点Ｓ１に接続され、ソースがバッテリＢ１の＋側端子に接続される端子Ｔ11に接続されている。抵抗Ｒ11及び抵抗Ｒ12の抵抗比は、端子Ｔ11及び端子Ｔ12に対してバッテリＢ１が正常に接続された場合、接続点Ｓ１にＭＯＳトランジスタＭ１の閾値電圧を超える（ＭＯＳトランジスタＭ１がオン状態となる電圧を超える）電圧（第１の閾値電圧）が生成されるように設定されている。
ここで、バッテリＢ１は正常接続状態において、＋側端子が上記端子Ｔ11に接続され、−側端子が整流ダイオード２の−側端子１４に接続された端子Ｔ12に接続される。
抵抗Ｒ21及び抵抗Ｒ22とは、整流ダイオード２における充電電圧ＶB2を出力する＋側端子１３と、整流ダイオード２の−側端子１４との間に直列接続されている。この＋側の端子１３と−側の端子１４とに印加された電圧に対応した電圧として、接続点Ｓ２から抵抗比に応じた分圧電圧（第２の検出電圧）が出力される。
【００２１】
ＭＯＳトランジスタＭ２は、ドレインが整流ダイオード２の＋側端子１３と接続され、ゲートが上記抵抗Ｒ21及び抵抗Ｒ22の接続点Ｓ２に接続され、ソースがバッテリＢ２の＋側端子に接続される端子Ｔ21に接続されている。抵抗Ｒ21及び抵抗Ｒ22の抵抗比は、端子Ｔ21及び端子Ｔ22に対してバッテリＢ２が正常に接続された場合、接続点Ｓ１２ＭＯＳトランジスタＭ２の閾値電圧を超える（ＭＯＳトランジスタＭ２がオン状態となる電圧を超える）電圧（第２の閾値電圧）が生成されるように設定されている。
ここで、バッテリＢ２は正常接続状態において、＋側端子が上記端子Ｔ21に接続され、−側端子が上記端子Ｔ12に接続される。
また、上記ＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ２の代わりに、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を利用することができる。
この場合、ＭＯＳトランジスタＭ１に代えるＩＧＢＴは、コレクタが整流ダイオード２の＋側端子１２と接続され、ゲートが上記抵抗Ｒ11及び抵抗Ｒ12の接続点Ｓ１に接続され、エミッタがバッテリＢ１の＋側端子に接続される端子Ｔ11に接続されている。また、ＭＯＳトランジスタＭ２に代えるＩＧＢＴは、コレクタが整流ダイオード２の＋側端子１３と接続され、ゲートが上記抵抗Ｒ21及び抵抗Ｒ22の接続点Ｓ２に接続され、エミッタがバッテリＢ２の＋側端子に接続される端子Ｔ21に接続されている。この場合、寄生ダイオードＤ１及びＤ２の代わりに、ダイオードを各々ＩＧＢＴに並列に図１と同一方向の極性に接続する必要がある。
【００２２】
次に、次に、図１を用いて本実施形態におけるバッテリ充電器における充電保護回路５の動作を説明する。このバッテリＢ１及びＢ２を取り付ける際、車が停止した状態にあり、発電機１は動作していない。
［バッテリＢ１及びＢ２ともに正常にバッテリ充電器に接続された場合］
バッテリＢ１の＋側端子が端子Ｔ11に接続され、−側端子が端子Ｔ12に接続されるため、バッテリＢ１の＋電位がＭＯＳトランジスタＭ１の寄生ダイオードＤ１を介し、直列接続された抵抗Ｒ11及び抵抗Ｒ12間にかかり、これら抵抗の抵抗値の比に対応した分圧電圧ＶS1（端子Ｔ11及び端子Ｔ12間の電位差に対応した第１の検出電圧）が接続点Ｓ１に発生する。
【００２３】
このとき、発電機１が起動していないため、端子Ｔ２の電圧はほぼバッテリＢ１及びＢ１の−側の電位と同様であり、ＭＯＳトランジスタＭ１はソースの電圧及びドレインの電圧が、ゲートの電圧より高いため、閾値電圧を超えてオン状態となる。
しかしながら、端子１２に＋側電圧、端子１４に−側電圧が印加された状態となるため、整流ダイオード２に対して逆方向の電圧が印加され、異常電流が流れない状態である。
【００２４】
同様に、バッテリＢ２の＋側端子が端子Ｔ21に接続され、−側端子が端子Ｔ22に接続されるため、バッテリＢ２の＋電位がＭＯＳトランジスタＭ２の寄生ダイオードＤ２を介し、直列接続された抵抗Ｒ21及び抵抗Ｒ22間にかかり、これら抵抗の抵抗値の比に対応した分圧電圧ＶS2（端子Ｔ21及び端子Ｔ22間の電位差に対応した第２の検出電圧）が接続点Ｓ２に発生する。
このとき、発電機１が起動していないため、端子１２の電圧はほぼバッテリＢ１及びＢ１の−側の電位と同様であり、ＭＯＳトランジスタＭ２はソースの電圧及びドレインの電圧が、ゲートの電圧より高いため、閾値電圧を超えてオン状態となる。
しかしながら、端子１３に＋側電圧、端子１４に−側電圧が印加された状態となるため、整流ダイオード２に対して逆方向の電圧が印加され、異常電流が流れない状態である。
【００２５】
［バッテリＢ１が逆に、バッテリＢ２が正常にバッテリ充電器に接続された場合]
バッテリＢ１の−側端子が端子Ｔ11に接続され、＋側端子が端子Ｔ12に接続されるため、バッテリＢ１の−電位が端子Ｔ11に印加される。
しかしながら、逆電圧のために端子ＭＯＳトランジスタＭ１の寄生ダイオードＤ１に電流が流れず、直列接続された抵抗Ｒ11及び抵抗Ｒ12間に電圧がかからず、分圧電圧ＶS1が接続点Ｓ１に発生しない。
このとき、発電機１が起動していないため、端子１２の電圧はほぼバッテリＢ２の−側の電位と同様であり、ＭＯＳトランジスタＭ１はゲートの電圧が、ソースの電圧及びドレインの電圧より高いため、閾値電圧を超えずにオフ状態となる。
このため、端子１２に−側電圧、端子１４に＋側電圧が印加され、整流ダイオード２に対して順方向の電圧が印加される状態であるが、ＭＯＳトランジスタＭ１がオフし、寄生ダイオードＤ１が逆方向であるため、異常電流は流れない。
【００２６】
一方、バッテリＢ２の＋側端子が端子Ｔ21に接続され、−側端子が端子Ｔ22に接続されるため、バッテリＢ２の＋電位がＭＯＳトランジスタＭ２の寄生ダイオードＤ２を介し、直列接続された抵抗Ｒ21及び抵抗Ｒ22間にかかり、これら抵抗の抵抗値の比に対応した分圧電圧ＶS2が接続点Ｓ２に発生する。
このとき、発電機１が起動していないため、端子１２の電圧はほぼバッテリＢ１及びＢ１の−側の電位と同様であり、ＭＯＳトランジスタＭ２はゲートの電圧が、ソースの電圧及びドレインの電圧より低いため、閾値電圧を超えてオン状態となる。
しかしながら、端子１３に＋側電圧、端子１４に−側電圧が印加された状態となるため、整流ダイオード２に対して逆方向の電圧が印加され、異常電流が流れない状態である。
【００２７】
［バッテリＢ１が正常に、バッテリＢ２が逆にバッテリ充電器に接続された場合］
バッテリＢ１の＋側端子が端子Ｔ11に接続され、−側端子が端子Ｔ12に接続されるため、バッテリＢ１の＋電位がＭＯＳトランジスタＭ１の寄生ダイオードＤ１を介し、直列接続された抵抗Ｒ11及び抵抗Ｒ12間にかかり、これら抵抗の抵抗値の比に対応した分圧電圧ＶS1が接続点Ｓ１に発生する。
このとき、発電機１が起動していないため、端子１２の電圧はほぼバッテリＢ１及びＢ１の−側の電位と同様であり、ＭＯＳトランジスタＭ１はゲートの電圧が、ソースの電圧及びドレインの電圧より低いため、閾値電圧を超えてオン状態となる。
しかしながら、端子１２に＋側電圧、端子１４に−側電圧が印加された状態となるため、整流ダイオード２に対して逆方向の電圧が印加され、異常電流が流れない状態である。
【００２８】
一方、バッテリＢ２の−側端子が端子Ｔ21に接続され、＋側端子が端子Ｔ22に接続されるため、バッテリＢ２の−電位が端子Ｔ21に印加される。
しかしながら、逆電圧のために端子ＭＯＳトランジスタＭ２の寄生ダイオードＤ２に電流が流れず、直列接続された抵抗Ｒ21及び抵抗Ｒ22間に電圧がかからず、分圧電圧ＶS2が接続点Ｓ２に発生しない。
このとき、発電機１が起動していないため、端子Ｔ１３の電圧はほぼバッテリＢ１の−側の電位と同様であり、ＭＯＳトランジスタＭ２はゲートの電圧が、ソースの電圧及びドレインの電圧より高いため、閾値電圧を超えずにオフ状態となる。
このため、端子１３に−側電圧、端子１４に＋側電圧が印加され、整流ダイオード２に対して順方向の電圧が印加される状態であるが、ＭＯＳトランジスタＭ２がオフし、寄生ダイオードＤ２が逆方向であるため、異常電流は流れない。
【００２９】
［バッテリＢ１及びバッテリＢ２が共に逆にバッテリ充電器に接続された場合］
上述したバッテリＢ１を逆に接続した場合と、バッテリＢ２を逆に接続した場合とを組合せた状態となり、ＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ２の双方共にオフ状態となり、かつ寄生ダイオードＤ１及びＤ２ともに逆方向電圧が印加された状態にて電流が流れない。
したがって、バッテリＢ１及びＢ２の双方を、電圧の極性を逆にバッテリ充電器に接続した場合にも、バッテリ充電器の整流ダイオード２に異常電流は流れない。
【００３０】
＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態によるバッテリ充電器を図面を参照して説明する。図２は同実施形態によるバッテリ充電器の構成例を示すブロック図である。
この図において、バッテリＢ１及びバッテリＢ２各々は、それぞれ電源電圧の異なるバッテリである。
発電機１、整流ダイオード２、充電電圧調整部３及び制御回路４については第１の実施形態と同様のため、説明を省略する。
【００３１】
充電器保護部５は、本発明の特徴的な構成であり、バッテリＢ１及びＢ２のいずれか一方でも、逆の極性にて接続した場合、バッテリＢ１及びＢ２の双方ともに上記整流ダイオード２との接続を行わない。
以下に、この充電保護回路５の構成を詳細に説明する。
充電保護部５は、ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタＭ３と、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタＢＴ１、ＢＴ２と、ｐｎｐ型のバイポーラトランジスタＢＴ３と、ダイオードＤ３及びＤ４と、抵抗Ｒ31、Ｒ32、Ｒ33、Ｒ34、Ｒ41、Ｒ42、Ｒ43、Ｒ44とから構成されている。
【００３２】
抵抗Ｒ31及び抵抗Ｒ32とは、整流ダイオード２における充電電圧ＶB1を出力する＋側の端子１２と、整流ダイオード２の−側の端子１４との間に直列接続されている。ここで、＋側の端子１２と−側の端子１４とに印加された電圧に対応した電圧として、接続点Ｓ３から、抵抗比に応じた分圧電圧（第１の検出電圧）が出力される。
バイポーラトランジスタＢＴ３は、コレクタが端子１２に接続され、エミッタが抵抗Ｒ33及びＲ44の直列接続を介して−側端子１４に接続されている。
ＭＯＳトランジスタＭ３は、上記端子１２と端子Ｔ12及び端子Ｔ22との間に介挿されており、ソースが端子１４に接続され、ドレインが端子Ｔ12及び端子Ｔ22に接続され、ゲートが抵抗Ｒ31及び抵抗Ｒ32の接続点Ｓ３に接続されている。抵抗Ｒ31及び抵抗Ｒ32の抵抗比は、端子Ｔ11及び端子Ｔ12に対してバッテリＢ１が正常に接続された場合、接続点Ｓ３にＭＯＳトランジスタＭ３の閾値電圧を超える（ＭＯＳトランジスタＭ３がオン状態となる電圧を超える）電圧（第１の閾値電圧）が生成されるように設定されている。
【００３３】
バイポーラトランジスタＢＴ１は、コレクタが上記接続点Ｓ３に接続され、エミッタがＭＯＳトランジスタＭ３のドレインに接続され、ベースが抵抗Ｒ33及びＲ34の接続点Ｓ４に接続されている。抵抗Ｒ33及び抵抗Ｒ34の抵抗比は、バイポーラトランジスタＢＴ３がオン状態となって電流が流れた際、接続点Ｓ４にバイポーラトランジスタＢＴ１がオン状態となるベース電流が流れる（バイポーラトランジスタＢＴ１がオン状態となる電圧を超える）電圧が生成されるように設定されている。
【００３４】
抵抗Ｒ41及び抵抗Ｒ42が直列接続されており、抵抗Ｒ41の一端が端子１３に接続されており、抵抗Ｒ41の他端が抵抗Ｒ42の一端と接続点Ｓ５にて接続されており、抵抗Ｒ42の他端がダイオードＤ４のカソードに接続され、ダイオードＤ４のアノードがバイポーラトランジスタＢＴ１のエミッタに接続されている。ここで、＋側の端子１３と、ダイオードＤ４を介して−側の端子１４とに印加された電圧に対応した電圧として、ダイオードＤ４に順方向電流が流れる場合に接続点Ｓ５から抵抗比に応じた分圧電圧（第２の検出電圧）が出力される。
抵抗Ｒ41及び抵抗Ｒ42の抵抗比は、端子Ｔ21及び端子Ｔ22に対してバッテリＢ２が逆に接続された場合、接続点Ｓ５にバイポーラトランジスタＢＴ２がオン状態となるベース電流が流れる（バイポーラトランジスタＢＴ２がオン状態となる電圧を超える）電圧（第２の閾値電圧）が、エミッタ電圧に対して生成されるように設定されている。すなわち、バッテリＢ２が正常に接続された場合、接続点Ｓ５にはエミッタ電圧と同様な電圧が生成されるため、バイポーラトランジスタＢＴ２はオン状態とはならない。
【００３５】
抵抗Ｒ43及び抵抗Ｒ44が直列接続されており、抵抗Ｒ43の一端が端子１２に接続され、抵抗Ｒ43の他端が抵抗Ｒ44の一端と接続点Ｓ６にて接続されている。抵抗Ｒ44の他端にはダイオードＤ３のアノードが接続され、ダイオードＤ３のカソードにはバイポーラトランジスタＢＴ２のコレクタが接続されている。抵抗Ｒ43及び抵抗Ｒ44の抵抗比は、バイポーラトランジスタＢＴ２がオン状態となって電流が流れた際、接続点Ｓ６にバイポーラトランジスタＢＴ３がオン状態となるベース電流が流れる（バイポーラトランジスタＢＴ３がオン状態となる電圧を下回る）電圧が生成されるように設定されている。
バイポーラトランジスタＢＴ２は、ベースが接続点Ｓ５に接続され、エミッタが端子１３に接続されている。また、バイポーラトランジスタＢＴ３のベースは、接続点Ｓ６に接続されている。
また、上記ＭＯＳトランジスタＭ３の代わりに、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を利用することができる。
この場合、ＭＯＳトランジスタＭ３に代えるＩＧＢＴは、上記端子12と端子Ｔ14との間に介挿されており、エミッタが端子14に接続され、コレクタが端子Ｔ12及び端子Ｔ22に接続され、ゲートが抵抗Ｒ31及び抵抗Ｒ32の接続点Ｓ３に接続されている。この場合、寄生ダイオードＤ５の代わりに、ダイオードを各々ＩＧＢＴに並列に図２と同一方向の極性に接続する必要がある。
【００３６】
次に、図２を用いて本実施形態におけるバッテリ充電器における充電保護回路５の動作を説明する。このバッテリＢ１及びＢ２を取り付ける際、第１の実施形態と同様に車が停止した状態にあり、発電機１は動作していない。
［バッテリＢ１及びＢ２ともに正常にバッテリ充電器に接続された場合］
バッテリＢ１の＋側端子が端子Ｔ11に接続され、−側端子が端子Ｔ12に接続されるため、接続点Ｓ３に、抵抗Ｒ31及び抵抗Ｒ32の抵抗値の比に応じた電圧（第１の検出電圧）が発生する。
また、バッテリＢ２の＋側端子が端子Ｔ21に接続され、−側端子が端子Ｔ22に接続されるが、ダイオードＤ４が電圧に対して逆方向接続となっている。このため、抵抗Ｒ31及び抵抗Ｒ32の直列接続には電流が流れず、接続点Ｓ５（すなわちバイポーラトランジスタＢＴ２のベース）と、バイポーラトランジスタＢＴ２のエミッタとは同電位（第２の検出電圧）であり、バイポーラトランジスタＢＴ２には電流が流れない。
【００３７】
このため、抵抗Ｒ43及び抵抗Ｒ44の直列接続には電流が流れず、接続点Ｓ６（すなわちバイポーラトランジスタＢＴ３のベース）と、バイポーラトランジスタＢＴ３のエミッタとは同電位であり、バイポーラトランジスタＢＴ３には電流が流れない。
したがって、直列接続された抵抗Ｒ33及び抵抗Ｒ34には電流が流れず、接続点Ｓ４の電位はバッテリＢ１及びＢ２の−側と同様となり、バイポーラトランジスタＢＴ１はオフ状態のままである。
したがって、接続点Ｓ３には、抵抗Ｒ31及び抵抗Ｒ32の抵抗値に比例した分圧された電圧が発生する。抵抗Ｒ31及び抵抗Ｒ32の抵抗比は、端子Ｔ11及び端子Ｔ12に対してバッテリＢ１が正常に接続された場合、接続点Ｓ３にＭＯＳトランジスタＭ３の閾値電圧を超える電圧が生成されるように設定されている。
このため、ＭＯＳトランジスタＭ３は、ゲートに＋側の電圧が印加されるためオン状態となり、端子１４と端子Ｔ12及びＴ22とを導通状態とする。
【００３８】
［バッテリＢ１が逆に、バッテリＢ２が正常にバッテリ充電器に接続された場合]
バッテリＢ１の−側端子が端子Ｔ11に接続され、＋側端子が端子Ｔ12に接続されるため、バッテリＢ１の−側電位が端子Ｔ11に印加される。
このため、端子１２と端子１４との間に介挿された抵抗Ｒ31及び抵抗Ｒ32とにバッテリＢ１の電圧が印加される際、端子１２に−側の電圧が印加され、端子１４側に＋側の電圧が印加されることとなる。
これにより、ＭＯＳトランジスタＭ３のゲートに印加される電圧、すなわち接続点Ｓ３に発生する電圧がＭＯＳトランジスタＭ３のソースより低い電圧となり、ＭＯＳトランジスタＭ３はオフ状態となる。
この結果、端子Ｔ12と端子１４とは切断された状態になるため、整流ダイオード２を介してバッテリＢ１の＋側端子と−側端子との間に異常電流は流れない。このとき、端子Ｔ22と端子１４との間も切断された状態となる。
【００３９】
［バッテリＢ１が正常に、バッテリＢ２が逆にバッテリ充電器に接続された場合]
バッテリＢ２の−側端子が端子Ｔ21に接続され、＋側端子が端子Ｔ22に接続されるため、バッテリＢ２の−側電位が端子Ｔ21に印加される。
このため、端子Ｔ22の電圧が端子Ｔ21の電圧より高くなるため、ダイオードＤ４に順方向電流が流れ、抵抗Ｒ42及び抵抗Ｒ41の接続点Ｓ５に端子Ｔ21より高い電位が発生する。
すなわち、バイポーラトランジスタＢＴ２のベースに、ソースより高い電圧が印加されて、バイポーラトランジスタＢＴ２がオン状態となる。
【００４０】
これにより、バッテリＢ１が正常に接続されているため、端子Ｔ１２の電圧が端子Ｔ１３の電圧より高いので、バイポーラトランジスタＢＴ２がオン状態となることで、抵抗Ｒ43及び抵抗Ｒ44を介してダイオードＤ３に順方向電流が流れる。
このため、接続点Ｓ６の電圧、すなわちバイポーラトランジスタＢＴ３のベースに印加される電圧が、コレクタの電圧より低くなるためベース電流が流れ、バイポーラトランジスタＢＴ３がオン状態となり、コレクタ電流が流れる。
上記バイポーラトランジスタＢＴ３のコレクタ電流が、抵抗Ｒ33及び抵抗Ｒ34を流れることにより、接続点Ｓ４に抵抗Ｒ33及び抵抗Ｒ34の抵抗値の比に対向した分圧電圧が発生する。
【００４１】
接続点Ｓ４に分圧電圧が発生することにより、バイポーラトランジスタＢＴ１はベースに印加される電圧がエミッタの電圧より大きくなることによりベース電流が流れてオン状態となる。
これにより、バッテリＢ１が正常に接続されていることにより、抵抗Ｒ31及び抵抗Ｒ32の接続点Ｓ３に発生する分圧電圧が、バイポーラトランジスタＢＴ１により、端子Ｔ12と同様の電圧に低下させられる。
したがって、ＭＯＳトランジスタＭ３のゲートに印加される電圧（接続点Ｓ３の電圧）が、ＭＯＳトランジスタＭ３のドレインとソースと同様の電位のため、このＭＯＳトランジスタＭ３はオフ状態となる。
この結果、端子Ｔ22と端子１４とは切断された状態になるため、整流ダイオード２を介してバッテリＢ２の＋側端子と−側端子との間に異常電流は流れない。このとき、端子Ｔ12と端子１４との間も切断された状態となる。
【００４２】
［バッテリＢ１及びバッテリＢ２がともに、逆にバッテリ充電器に接続された場合]
この場合は、すでに説明した「バッテリＢ１が逆に、バッテリＢ２が正常にバッテリ充電器に接続された場合」と同様のため、説明を省略する。
また、上記極性を逆に接続したいずれの状態においても、ＭＯＳトランジスタＭ３のダイオードＤ５が異常電流に対しては逆方向となっているため、このダイオードＤ５を介して異常電流はながれない。
【００４３】
上述したきたように、第２の実施形態においては、２つのバッテリＢ１及びＢ２のいずれか一方でも、電圧の極性がバッテリ充電器の端子に対して逆に接続された場合、ＭＯＳトランジスタＭ３をオフ状態とすることにより、双方のバッテリの−側の端子Ｔ12及びＴ22と、端子Ｔ１４との接続を切断した状態とすることにより、整流ダイオード２を介して異常電流がながれることはない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施形態によるバッテリ充電保護回路を用いたバッテリ充電回路の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態によるバッテリ充電保護回路を用いたバッテリ充電回路の構成例を示すブロック図である。
【図３】従来のバッテリ充電回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…発電機
２…整流ダイオード
３…充電電圧調整部
４…制御回路
１２，１３，１４，Ｔ11，Ｔ12，Ｔ21，Ｔ22…端子
Ｂ１，Ｂ２…バッテリ
ＢＴ１，ＢＴ２，ＢＴ３…バイポーラトランジスタ
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５…ダイオード
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３…ＭＯＳトランジスタ
Ｒ11，Ｒ12，Ｒ21，Ｒ22…抵抗
Ｒ31，Ｒ32，Ｒ33，Ｒ34，Ｒ41，Ｒ42，Ｒ43，Ｒ44…抵抗
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６…接続点
【図１】
0004833179.tif 000002
【図２】
0004833179.tif 000003
【図３】
0004833179.tif 000004