(57)【要約】【課題】磁石発電機で大きな損失を生じさせることなくバッテリの充電を制御することができるバッテリ充電装置を提供する。【解決手段】磁石発電機ＡＣＧから制御整流回路Ｒｅｃを通してバッテリＢatに充電電流を供給する。制御整流回路Ｒｅｃとしては、ブリッジ回路の上辺及び下辺をそれぞれサイリスタＴhu〜Ｔhw及びＭＯＳＦＥＴ  Ｆu〜Ｆwにより構成して、ＭＯＳＦＥＴのドレインソース間の寄生ダイオードＤuないしＤwとサイリスタＴhu〜Ｔhwとにより全波整流回路を構成した回路を用いる。発電機の回転速度が設定値未満の状態でバッテリの充電が完了したときにはサイリスタＴhu〜Ｔhwをオフ状態にしてバッテリの充電を停止させ、発電機の回転速度が設定値以上の状態でバッテリの充電が完了したときにはすべてのＭＯＳＦＥＴをオン状態にすることにより発電機の出力を短絡してバッテリの充電を停止させる。【選択図】    図１
2005198426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関により駆動される磁石発電機の交流出力が入力端子間に印加され、出力端子間にバッテリが接続されたブリッジ形の制御整流回路と、前記バッテリの充電を適正に行わせるように前記制御整流回路を制御するコントローラとを備えて、前記磁石発電機の出力を前記制御整流回路により整流して得た直流出力で前記バッテリを充電するバッテリ充電装置において、
前記制御整流回路は、サイリスタによりブリッジ回路の上辺及び下辺の一方を構成し、ＭＯＳＦＥＴによりブリッジ回路の上辺及び下辺の他方を構成して、前記ＭＯＳＦＥＴのドレインソース間の寄生ダイオードと前記サイリスタとにより全波整流回路を構成した回路からなり、
前記コントローラは、前記バッテリの充電中であって、前記バッテリの充電が完了していないときには前記制御整流回路の各サイリスタにトリガ信号を与えるとともにすべてのＭＯＳＦＥＴをオフ状態に保ち、前記バッテリの充電が完了した状態で前記磁石発電機の回転速度が設定値未満であるときには前記制御整流回路の各サイリスタへのトリガ信号の供給を停止するとともに各ＭＯＳＦＥＴをオフ状態にし、前記バッテリの充電が完了した状態で前記磁石発電機の回転速度が設定値以上であるときには前記制御整流回路の各ＭＯＳＦＥＴをオン状態にするように前記制御整流回路のサイリスタ及びＭＯＳＦＥＴを制御する制御整流回路制御手段を備えていること、
を特徴とするバッテリ充電装置。
【請求項２】
内燃機関により駆動される磁石発電機の交流出力が入力端子間に印加され、出力端子間にバッテリが接続されたブリッジ形の制御整流回路と、前記バッテリの充電を適正に行わせるように前記制御整流回路を制御するコントローラとを備えて、前記磁石発電機の出力を前記制御整流回路により整流して得た直流出力で前記バッテリを充電するバッテリ充電装置において、
前記制御整流回路は、サイリスタによりブリッジ回路の上辺及び下辺の一方を構成し、ＭＯＳＦＥＴによりブリッジ回路の上辺及び下辺の他方を構成して、前記ＭＯＳＦＥＴのドレインソース間の寄生ダイオードと前記サイリスタとにより全波整流回路を構成した回路からなり、
前記コントローラは、前記バッテリの充電中であって、前記バッテリの充電が完了していないときには前記制御整流回路の各サイリスタにトリガ信号を与えるとともに各ＭＯＳＦＥＴをオフ状態にし、前記バッテリの充電が完了した状態で前記磁石発電機の回転速度が設定値未満であるときには前記制御整流回路の各サイリスタへのトリガ信号の供給を停止するとともに、各サイリスタをオフ状態にするために必要な時間の間だけ各ＭＯＳＦＥＴをオン状態にし、前記バッテリの充電が完了した状態で前記磁石発電機の回転速度が設定値以上であるときには前記制御整流回路のすべてのＭＯＳＦＥＴをオン状態にするように前記サイリスタ及びＭＯＳＦＥＴを制御する制御整流回路制御手段を備えていること、
を特徴とするバッテリ充電装置。
【請求項３】
内燃機関により駆動される磁石発電機の交流出力が入力端子間に印加され、出力端子間にバッテリが接続されたブリッジ形の制御整流回路と、前記バッテリの充電を適正に行わせるように前記制御整流回路を制御するコントローラとを備えて、前記磁石発電機の出力を前記制御整流回路により整流して得た直流出力で前記バッテリを充電するバッテリ充電装置において、
前記制御整流回路は、サイリスタによりブリッジ回路の上辺及び下辺の一方を構成し、ＭＯＳＦＥＴによりブリッジ回路の上辺及び下辺の他方を構成して、前記ＭＯＳＦＥＴのドレインソース間の寄生ダイオードと前記サイリスタとにより全波整流回路を構成した回路からなり、
前記コントローラは、前記バッテリの充電中であって、前記バッテリの充電が完了していないときには前記制御整流回路の各サイリスタにトリガ信号を与えるとともに、寄生ダイオードに順方向電圧が印加されているＭＯＳＦＥＴをオン状態にして前記制御整流回路に整流動作を行わせ、前記バッテリの充電が完了した状態で前記磁石発電機の回転速度が設定値未満であるときには前記制御整流回路の各サイリスタへのトリガ信号の供給を停止するとともに各サイリスタをオフ状態にするために必要な時間の間だけ各ＭＯＳＦＥＴをオン状態にし、前記バッテリの充電が完了した状態で前記磁石発電機の回転速度が設定値以上であるときには前記制御整流回路のすべてのＭＯＳＦＥＴをオン状態にするように前記制御整流回路のサイリスタ及びＭＯＳＦＥＴを制御する制御整流回路制御手段を備えていること、
を特徴とするバッテリ充電装置。
【請求項４】
内燃機関により駆動される磁石発電機の交流出力が入力端子間に印加され、出力端子間にバッテリが接続されたブリッジ形の制御整流回路と、前記バッテリの充電を適正に行わせるように前記制御整流回路を制御するコントローラとを備えて、前記磁石発電機の出力を前記制御整流回路により整流して得た直流出力で前記バッテリを充電するバッテリ充電装置において、
前記制御整流回路は、サイリスタによりブリッジ回路の上辺及び下辺の一方を構成し、ＭＯＳＦＥＴによりブリッジ回路の上辺及び下辺の他方を構成して、前記ＭＯＳＦＥＴのドレインソース間の寄生ダイオードと前記サイリスタとにより全波整流回路を構成した回路からなり、
前記コントローラは、前記バッテリの充電中であって、前記バッテリの充電が完了していないときには前記制御整流回路の各サイリスタにトリガ信号を与えるとともにすべてのＭＯＳＦＥＴをオフ状態に保ち、前記バッテリの充電が完了した状態で前記磁石発電機の出力電圧が設定値未満であるときには前記制御整流回路の各サイリスタへのトリガ信号の供給を停止するとともに各ＭＯＳＦＥＴをオフ状態にし、前記バッテリの充電が完了した状態で前記磁石発電機の出力電圧が設定値以上であるときには前記制御整流回路の各ＭＯＳＦＥＴをオン状態にするように前記制御整流回路のサイリスタ及びＭＯＳＦＥＴを制御する制御整流回路制御手段を備えていること、
を特徴とするバッテリ充電装置。
【請求項５】
内燃機関により駆動される磁石発電機の交流出力が入力端子間に印加され、出力端子間にバッテリが接続されたブリッジ形の制御整流回路と、前記バッテリの充電を適正に行わせるように前記制御整流回路を制御するコントローラとを備えて、前記磁石発電機の出力を前記制御整流回路により整流して得た直流出力で前記バッテリを充電するバッテリ充電装置において、
前記制御整流回路は、サイリスタによりブリッジ回路の上辺及び下辺の一方を構成し、ＭＯＳＦＥＴによりブリッジ回路の上辺及び下辺の他方を構成して、前記ＭＯＳＦＥＴのドレインソース間の寄生ダイオードと前記サイリスタとにより全波整流回路を構成した回路からなり、
前記コントローラは、前記バッテリの充電中であって、前記バッテリの充電が完了していないときには前記制御整流回路の各サイリスタにトリガ信号を与えるとともに各ＭＯＳＦＥＴをオフ状態にし、前記バッテリの充電が完了した状態で前記磁石発電機の出力電圧が設定値未満であるときには前記制御整流回路の各サイリスタへのトリガ信号の供給を停止するとともに、各サイリスタをオフ状態にするために必要な時間の間だけ各ＭＯＳＦＥＴをオン状態にし、前記バッテリの充電が完了した状態で前記磁石発電機の出力電圧が設定値以上であるときには前記制御整流回路のすべてのＭＯＳＦＥＴをオン状態にするように前記サイリスタ及びＭＯＳＦＥＴを制御する制御整流回路制御手段を備えていること、
を特徴とするバッテリ充電装置。
【請求項６】
内燃機関により駆動される磁石発電機の交流出力が入力端子間に印加され、出力端子間にバッテリが接続されたブリッジ形の制御整流回路と、前記バッテリの充電を適正に行わせるように前記制御整流回路を制御するコントローラとを備えて、前記磁石発電機の出力を前記制御整流回路により整流して得た直流出力で前記バッテリを充電するバッテリ充電装置において、
前記制御整流回路は、サイリスタによりブリッジ回路の上辺及び下辺の一方を構成し、ＭＯＳＦＥＴによりブリッジ回路の上辺及び下辺の他方を構成して、前記ＭＯＳＦＥＴのドレインソース間の寄生ダイオードと前記サイリスタとにより全波整流回路を構成した回路からなり、
前記コントローラは、前記バッテリの充電中であって、前記バッテリの充電が完了していないときには前記制御整流回路の各サイリスタにトリガ信号を与えるとともに、寄生ダイオードに順方向電圧が印加されているＭＯＳＦＥＴをオン状態にして前記制御整流回路に整流動作を行わせ、前記バッテリの充電が完了した状態で前記磁石発電機の出力電圧が設定値未満であるときには前記制御整流回路の各サイリスタへのトリガ信号の供給を停止するとともに各サイリスタをオフ状態にするために必要な時間の間だけ各ＭＯＳＦＥＴをオン状態にし、前記バッテリの充電が完了した状態で前記磁石発電機の出力電圧が設定値以上であるときには前記制御整流回路のすべてのＭＯＳＦＥＴをオン状態にするように前記制御整流回路のサイリスタ及びＭＯＳＦＥＴを制御する制御整流回路制御手段を備えていること、
を特徴とするバッテリ充電装置。
【請求項７】
前記コントローラは、前記磁石発電機の出力電圧が規定値未満のときまたは前記磁石発電機の回転速度が規定値未満のときに、前記制御整流回路の各サイリスタにトリガ信号を与えた状態ですべてのＭＯＳＦＥＴを十分に高い周波数で同時にオンオフさせるように制御する昇圧制御手段を更に備えていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のバッテリ充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関により駆動される磁石発電機の整流出力でバッテリを充電するバッテリ充電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二輪車などの内燃機関により駆動される磁石発電機の整流出力でバッテリを充電するバッテリ充電装置は、例えば図４に示したように、内燃機関により駆動される磁石発電機ＡＣＧの交流出力が交流入力端子間に印加され、直流出力端子間にバッテリＢatが接続されたブリッジ形の制御整流回路Ｒｅｃと、バッテリの充電を適正に行わせるように制御整流回路を制御するコントローラＣntとにより構成される。
【０００３】
図示の磁石発電機ＡＣＧは３相の電機子コイルＬuないしＬwを有する固定子と、内燃機関のクランク軸に取り付けられた磁石回転子とにより構成されていて、機関の回転に同期して３相交流電圧を出力する。
【０００４】
制御整流回路Ｒｅｃは、整流機能と整流出力を調整する機能とを有する整流回路で、ダイオードとオンオフ制御が可能なスイッチ素子とにより構成される。図４に示した例では、ブリッジ回路の上辺及び下辺がそれぞれダイオードＤ1ないしＤ3及びＤ4ないしＤ6により構成されたダイオードブリッジ全波整流回路と、この整流回路のブリッジの下辺を構成するダイオードＤ4ないしＤ6にそれぞれ逆並列接続されたサイリスタＴhuないしＴhwとにより制御整流回路Ｒｅｃが構成されている。この種のバッテリ充電装置は、例えば、特許文献１に記載されている。
【０００５】
コントローラＣntは、バッテリＢatの両端の電圧からバッテリの充電状態を検出して、バッテリの充電が完了していないときにサイリスタＴhuないしＴhwをオフ状態に保持し、発電機ＡＣＧの出力をダイオードＤ1ないしＤ6からなる整流回路により整流して得た直流出力でバッテリＢatに充電電流を供給する。コントローラは、バッテリの充電が完了してバッテリの両端の電圧が設定値に達したときに、サイリスタＴhuないしＴhwにトリガ信号を与えて、これらのサイリスタをオン状態にすることにより、発電機ＡＣＧの出力を短絡する。これにより発電機ＡＣＧの出力を低下させ、バッテリＢatに印加される電圧を低下させてバッテリの過充電を防止する。コントローラＣntはまた、バッテリＢatの電圧が設定値未満になったときにサイリスタＴhuないしＴhwをオフ状態にして、バッテリの充電を再開させる。
【０００６】
また図５に示すように、制御整流回路Ｒｅｃのブリッジの上辺及び下辺をそれぞれサイリスタＴh1ないしＴh3及びダイオードＤ4ないしＤ6により構成して、バッテリＢatの充電が未完了でその両端の電圧が設定値未満のときにサイリスタＴh1ないしＴh3にトリガ信号を与えることによりこれらのサイリスタをオン状態にしてバッテリＢatに充電電流を供給し、バッテリＢatの充電が完了してその両端の電圧が設定値以上になったときにサイリスタＴh1ないしＴh3のトリガを停止してこれらのサイリスタをオフ状態にすることにより、バッテリへの充電電流の供給を停止するようにしたバッテリ充電装置も知られている。このバッテリ充電装置も特許文献１に示されている。
【０００７】
更に特許文献２に示されているように、図５のブリッジの下辺のダイオードＤ4ないしＤ6をサイリスタで置き換えて、サイリスタのみにより制御整流回路を構成することも知られている。
【０００８】
また図６に示したように、制御整流回路Ｒｅｃのブリッジ回路の上辺をダイオードＤ1ないしＤ3により構成し、下辺をＭＯＳＦＥＴ  ＦuないしＦwにより構成したバッテリ充電装置（特許文献３参照）も提案されている。特許文献３に示されたバッテリ充電装置では、バッテリの充電が完了していないときに、ドレインの電位がソースに対して正電位になっているＭＯＳＦＥＴのゲートに正電圧を与えるように、ＭＯＳＦＥＴ  ＦuないしＦwを発電機の出力に同期させて制御することにより、制御整流回路Ｒｅｃに整流動作を行わせてバッテリＢatに充電電流を供給し、バッテリの充電が完了してその端子電圧が設定値以上になったときにＭＯＳＦＥＴ  ＦuないしＦwのゲートに同時に正電圧を与えてこれらのＭＯＳＦＥＴを同時にオン状態にすることにより発電機ＡＣＧの出力を短絡するようにしている。
【特許文献１】特開平１０−７０８５１号公報（図１、図２）
【特許文献２】実開昭６３−１７２２４１号公報（第２図）
【特許文献３】特開平１１−２２５４４６号公報（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図４に示したバッテリ充電装置では、機関の回転速度が高いときに（車両の高速走行時に）サイリスタＴhuないしＴhwを通して流れる短絡電流により発電機で生じる損失（銅損）が大きくなるため、効率が低くなるのを避けられない。
【００１０】
図５に示したバッテリ充電装置では、発電機を短絡することがないため、機関の高速回転時に短絡電流により生じる銅損が大きくなるのを防ぐことができる。しかしながら、図５に示したバッテリ充電装置では、バッテリの両端の電圧が設定値以上になって、サイリスタＴh1ないしＴh3がオフ状態になったときに発電機が無負荷状態になって機関の負荷が軽くなるため、変速機がニュートラル位置にある状態のように、機関の回転速度の上昇が許容されている状態で、サイリスタＴh1ないしＴh3がオフ状態にされたときに機関の回転速度が上昇し、発電機の鉄損が大きくなるという問題があった。このように、図５に示したバッテリ充電装置では、充電制御時の銅損を少なくすることはできるが、発電機の鉄損が大きくなるという問題があり、このことが、バッテリ充電装置の効率を高める上で障害になっていた。
【００１１】
また図５に示したバッテリ充電装置では、サイリスタＴh1ないしＴh3がオフ状態になったときに発電機の回転速度が上昇してその出力電圧が上昇するため、サイリスタＴh1ないしＴh3に高い電圧が印加され、これらのサイリスタが破損するおそれがあった。
【００１２】
特許文献２に示されているように、図５の制御整流回路Ｒｅｃのブリッジの下辺のダイオードＤ4ないしＤ6をサイリスタで置き換えた場合には、ブリッジの３つのアームがそれぞれ２つのサイリスタの直列回路により構成され、各アームの耐電圧が見かけ上２倍になるため、サイリスタがオフ状態になって回転速度が上昇したときにサイリスタが破損するおそれをなくすことができる。しかしながら、このように構成した場合も、バッテリの充電が完了したときにサイリスタがオフ状態にされて発電機が無負荷状態になるため、回転速度の上昇時に発電機の鉄損が増大するという問題を解消することはできない。
【００１３】
特許文献３に示されているように、制御整流回路のブリッジの下辺を損失が少ないＭＯＳＦＥＴにより構成すると、整流損失を少なくすることができるが、機関の高速回転時にブリッジの下辺のＭＯＳＦＥＴを同時にオン状態にして発電機の出力を短絡した際に発電機で生じる銅損を少なくすることはできないため、バッテリ充電装置の効率を高くすることはできない。
【００１４】
本発明の目的は、発電機で生じる損失を著しく増加させることなくバッテリの充電制御を行うことができるようにして、効率を高くすることができるようにしたバッテリ充電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、内燃機関により駆動される磁石発電機の交流出力が入力端子間に印加され、出力端子間にバッテリが接続されたブリッジ形の制御整流回路と、バッテリの充電を適正に行わせるように制御整流回路を制御するコントローラとを備えて、磁石発電機の出力を制御整流回路により整流して得た直流出力でバッテリを充電するバッテリ充電装置を対象とする。
【００１６】
本発明においては、上記制御整流回路が、サイリスタによりブリッジ回路の上辺及び下辺の一方を構成し、ＭＯＳＦＥＴによりブリッジ回路の上辺及び下辺の他方を構成して、ＭＯＳＦＥＴのドレインソース間の寄生ダイオードとサイリスタとにより全波整流回路を構成した回路からなっている。
【００１７】
また上記コントローラには、バッテリの充電中であって、バッテリの充電が完了していないときには制御整流回路の各サイリスタにトリガ信号を与えるとともにすべてのＭＯＳＦＥＴをオフ状態に保ち、バッテリの充電が完了した状態で磁石発電機の回転速度が設定値未満であるときには制御整流回路の各サイリスタへのトリガ信号の供給を停止するとともに各ＭＯＳＦＥＴをオフ状態にし、バッテリの充電が完了した状態で磁石発電機の回転速度が設定値以上であるときには制御整流回路の各ＭＯＳＦＥＴをオン状態にするように制御整流回路のサイリスタ及びＭＯＳＦＥＴを制御する制御整流回路制御手段を設けておく。
【００１８】
上記のように構成すると、バッテリの充電が完了した状態で磁石発電機の回転速度が設定値未満であるときには、制御整流回路のサイリスタがオフ状態にされ、これによりバッテリへの充電電流の供給が停止されて、バッテリの過充電が防止される。このとき例えば変速機がニュートラル位置にあって、機関の回転速度の上昇が許容されていると、機関の回転速度が上昇するが、バッテリの充電が完了した状態で発電機の回転速度が設定値以上になると、ＭＯＳＦＥＴがオン状態になって発電機の出力を短絡するため、発電機の出力が低下させられてバッテリの過充電が防止されるとともに、機関の負荷の増大により機関の回転速度の上昇が抑制される。
【００１９】
このように、本発明においては、発電機の回転速度が設定値未満の状態でバッテリの充電が完了したときには制御整流回路のサイリスタをオフ状態にすることによりバッテリの充電を停止し、発電機の回転速度が設定値以上になっている状態でバッテリの充電が完了したときには、ＭＯＳＦＥＴをオン状態にして発電機の出力を短絡することにより機関の回転速度の上昇を抑制しつつバッテリの充電を停止して、バッテリの過充電を防止する制御を行うので、発電機で生じる銅損及び鉄損を著しく増加させることなく、バッテリの充電制御を行わせることができ、効率が高いバッテリ充電装置を得ることができる。
【００２０】
本発明の好ましい態様では、上記制御整流回路制御手段が、バッテリの充電中であって、バッテリの充電が完了していないときには制御整流回路の各サイリスタにトリガ信号を与えるとともに各ＭＯＳＦＥＴをオフ状態にし、バッテリの充電が完了した状態で磁石発電機の回転速度が設定値未満であるときには制御整流回路の各サイリスタへのトリガ信号の供給を停止するとともに、各サイリスタをオフ状態にするために必要な時間の間だけ各ＭＯＳＦＥＴをオン状態にし、バッテリの充電が完了した状態で磁石発電機の回転速度が設定値以上であるときには制御整流回路のすべてのＭＯＳＦＥＴをオン状態にするようにサイリスタ及びＭＯＳＦＥＴを制御する。
【００２１】
上記のように構成すると、磁石発電機の回転速度が設定値未満の状態でバッテリの充電が完了したときにサイリスタを確実に転流させることができるため、回転速度が設定値未満の状態でのバッテリの充電制御を確実に行わせることができる。
【００２２】
本発明の他の好ましい態様では、上記制御整流回路制御手段が、バッテリの充電中であって、バッテリの充電が完了していないときには制御整流回路の各サイリスタにトリガ信号を与えるとともに、寄生ダイオードに順方向電圧が印加されているＭＯＳＦＥＴをオン状態にして制御整流回路に整流動作を行わせ、バッテリの充電が完了した状態で磁石発電機の回転速度が設定値未満であるときには制御整流回路の各サイリスタへのトリガ信号の供給を停止するとともに各サイリスタをオフ状態にするために必要な時間の間だけ各ＭＯＳＦＥＴをオン状態にし、バッテリの充電が完了した状態で磁石発電機の回転速度が設定値以上であるときには制御整流回路のすべてのＭＯＳＦＥＴをオン状態にするように制御整流回路のサイリスタ及びＭＯＳＦＥＴを制御する。
【００２３】
上記のように構成すると、損失が少ないＭＯＳＦＥＴを通して整流された電流を出力することができるため、整流回路で生じる損失を少なくすることができる。
【００２４】
上記の各構成では、バッテリの充電が完了した状態で、回転速度が設定値未満であるか、設定値以上であるかによって、ＭＯＳＦＥＴをオフ状態に保つか、またはオン状態にするかを決定するようにしているが、バッテリの充電が完了した状態で、発電機の出力電圧が設定値未満であるか、設定値以上であるかによって、ＭＯＳＦＥＴをオフ状態に保つか、またはオン状態にするかを決定するようにしてもよい。
【００２５】
即ち制御整流回路制御手段は、バッテリの充電中であって、バッテリの充電が完了していないときには制御整流回路の各サイリスタにトリガ信号を与えるとともにすべてのＭＯＳＦＥＴをオフ状態に保ち、バッテリの充電が完了した状態で磁石発電機の出力電圧が設定値未満であるときには制御整流回路の各サイリスタへのトリガ信号の供給を停止するとともに各ＭＯＳＦＥＴをオフ状態にし、バッテリの充電が完了した状態で磁石発電機の出力電圧が設定値以上であるときには制御整流回路の各ＭＯＳＦＥＴをオン状態にするように制御整流回路のサイリスタ及びＭＯＳＦＥＴを制御するものであってもよい。
【００２６】
また制御整流回路制御手段は、バッテリの充電中であって、バッテリの充電が完了していないときには制御整流回路の各サイリスタにトリガ信号を与えるとともに各ＭＯＳＦＥＴをオフ状態にし、バッテリの充電が完了した状態で前記磁石発電機の出力電圧が設定値未満であるときには制御整流回路の各サイリスタへのトリガ信号の供給を停止するとともに、各サイリスタをオフ状態にするために必要な時間の間だけ各ＭＯＳＦＥＴをオン状態にし、バッテリの充電が完了した状態で磁石発電機の出力電圧が設定値以上であるときには制御整流回路のすべてのＭＯＳＦＥＴをオン状態にするようにサイリスタ及びＭＯＳＦＥＴを制御するものであってもよい。
【００２７】
制御整流回路制御手段はまた、バッテリの充電中であって、前記バッテリの充電が完了していないときには前記制御整流回路の各サイリスタにトリガ信号を与えるとともに、寄生ダイオードに順方向電圧が印加されているＭＯＳＦＥＴをオン状態にして前記制御整流回路に整流動作を行わせ、前記バッテリの充電が完了した状態で前記磁石発電機の出力電圧が設定値未満であるときには前記制御整流回路の各サイリスタへのトリガ信号の供給を停止するとともに各サイリスタをオフ状態にするために必要な時間の間だけ各ＭＯＳＦＥＴをオン状態にし、前記バッテリの充電が完了した状態で前記磁石発電機の出力電圧が設定値以上であるときには前記制御整流回路のすべてのＭＯＳＦＥＴをオン状態にするように制御整流回路のサイリスタ及びＭＯＳＦＥＴを制御するものであってもよい。
【００２８】
上記コントローラは、磁石発電機の出力電圧が規定値未満のときまたは磁石発電機の回転速度が規定値未満のときに、制御整流回路の各サイリスタにトリガ信号を与えた状態ですべてのＭＯＳＦＥＴを十分に高い周波数で同時にオンオフさせるように制御する昇圧制御手段を更に備えていることが望ましい。
【００２９】
制御整流回路の各サイリスタにトリガ信号を与えた状態ですべてのＭＯＳＦＥＴをオンオフさせると、発電機の出力電流を断続させることができるため、発電機の出力電圧を昇圧することができる。従って、上記のような昇圧制御手段を設けておくと、機関の回転速度が低いときまたは発電機の出力電圧が低いときに発電機の出力電圧を昇圧して発電機の出力電圧をバッテリの充電に必要な値まで上昇させることができ、バッテリの充電が開始される回転速度を低くして、機関のアイドリング時等の低速回転時においても、バッテリの充電を支障なく行わせることができる。
【発明の効果】
【００３０】
以上のように、本発明によれば、サイリスタによりブリッジ回路の上辺及び下辺の一方を構成し、ＭＯＳＦＥＴによりブリッジ回路の上辺及び下辺の他方を構成して、ＭＯＳＦＥＴのドレインソース間の寄生ダイオードとサイリスタとにより全波整流回路を構成した制御整流回路を用い、発電機の回転速度が設定値未満の状態でバッテリの充電が完了したときには制御整流回路のサイリスタをオフ状態にすることによりバッテリの充電を停止し、発電機の回転速度が設定値以上になっている状態でバッテリの充電が完了したときには、ＭＯＳＦＥＴをオン状態にして発電機の出力を短絡することにより機関の回転速度の上昇を抑制しつつバッテリの充電を停止して、バッテリの過充電を防止する制御を行うようにしたので、発電機で生じる銅損及び鉄損を著しく増加させることなく、バッテリの充電制御を行わせることができ、効率が高いバッテリ充電装置を得ることができる。
【００３１】
また本発明において、バッテリの充電が完了した状態で磁石発電機の回転速度が設定値未満であるときに、制御整流回路の各サイリスタへのトリガ信号の供給を停止するとともに、各サイリスタをオフ状態にするために必要な時間の間だけ各ＭＯＳＦＥＴをオン状態にするようにした場合には、磁石発電機の回転速度が設定値未満の状態でバッテリの充電が完了したときにサイリスタを確実に転流させることができるため、回転速度が設定値未満の状態でのバッテリの充電制御を確実に行わせることができる。
【００３２】
更に、磁石発電機の出力電圧が規定値未満のときまたは磁石発電機の回転速度が規定値未満のときに、制御整流回路の各サイリスタにトリガ信号を与えた状態ですべてのＭＯＳＦＥＴを十分に高い周波数で同時にオンオフさせるように制御する昇圧制御手段を設けた場合には、機関の回転速度が低いときまたは発電機の出力電圧が低いときに発電機の出力電圧を昇圧して発電機の出力電圧をバッテリの充電に必要な値まで上昇させることができ、バッテリの充電が開始される回転速度を低くして、機関のアイドリング時等の低速回転時においても、バッテリの充電を支障なく行わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態の構成を示したもので、同図において、ＡＣＧは、図示しない内燃機関により駆動される磁石発電機、Ｒｅｃは、発電機ＡＣＧの交流出力が入力端子間に印加され、出力端子間にバッテリＢatが接続されたブリッジ形の制御整流回路、ＣntはバッテリＢatの充電を適正に行わせるように（バッテリを過充電状態を生じさせることなく充電するように）制御整流回路Ｒｅｃを制御するコントローラである。
【００３４】
磁石発電機ＡＣＧは、内燃機関のクランク軸に取り付けられた磁石回転子と、機関のケース等に固定された固定子とからなっていて、固定子には３相の電機子コイルＬuないしＬwが設けられている。
【００３５】
本実施形態で用いる制御整流回路Ｒｅｃは、サイリスタＴhuないしＴhwによりブリッジ回路の３相の上辺を構成し、ＭＯＳＦＥＴ  ＦuないしＦwによりブリッジ回路の下辺を構成して、ＭＯＳＦＥＴ  ＦuないしＦwのそれぞれのドレインソース間の寄生ダイオードＤuないしＤwと、サイリスタＴhuないしＴhwとにより全波整流回路を構成したブリッジ形の回路からなっている。この例では、ＭＯＳＦＥＴ  ＦuないしＦwとしてＮチャンネル形のものが用いられている。
【００３６】
更に詳述すると、サイリスタＴhuないしＴhwは、それぞれのカソードを正極性側の直流出力端子ｔaに共通接続した状態で設けられ、ＭＯＳＦＥＴ  ＦuないしＦwはそれぞれのソースを負極性側の出力端子ｔbに共通接続した状態で設けられている。サイリスタＴhuないしＴhwのそれぞれのカソードにＭＯＳＦＥＴ  ＦuないしＦwのドレインが接続され、サイリスタＴhuないしＴhwと、ＭＯＳＦＥＴ  ＦuないしＦwのドレインソース間に形成された寄生ダイオードＤuないしＤwとにより、ダイオードブリッジ全波整流回路が構成されている。
【００３７】
コントローラＣntは、マイクロコンピュータを備えていて、該マイクロコンピュータに所定のプログラムを実行させることにより、バッテリＢatの充電中であって、バッテリの充電が完了していないときには制御整流回路ＲｅｃのサイリスタＴhuないしＴhwにトリガ信号を与えるとともに、寄生ダイオードに順方向電圧が印加されているＭＯＳＦＥＴ  ＦuないしＦwをオン状態にして制御整流回路Ｒｅｃに整流動作を行わせ、バッテリＢatの充電が完了した状態で磁石発電機の出力電圧が設定値未満であるときには制御整流回路のサイリスタＴhuないしＴhwへのトリガ信号の供給を停止するとともにＭＯＳＦＥＴ  ＦuないしＦwをオン状態にし、バッテリＢatの充電が完了した状態で磁石発電機の出力電圧が設定値以上であるときには制御整流回路ＲｅｃのすべてのＭＯＳＦＥＴ  ＦuないしＦwをオン状態にするように制御整流回路のサイリスタＴhuないしＴhw及びＭＯＳＦＥＴ  ＦuないしＦwを制御する制御整流回路制御手段を構成する。
【００３８】
上記制御整流回路制御手段を構成するためにマイクロコンピュータに実行させるタスクのアルゴリズムを示すフローチャートの一例を図３に示した。このタスクは微小な時間間隔で実行されるもので、図示のアルゴリズムによる場合には、先ずステップ１でサイリスタ（ＳＣＲ）ＴhuないしＴhwにトリガ信号を与えて、これらのサイリスタのうち順方向にバイアスされたものがオン状態になるようにする。次いでステップ２で、寄生ダイオードに順方向電圧が印加されているＭＯＳＦＥＴ  ＦuないしＦwのゲートに駆動信号（ＭＯＳＦＥＴをオン状態にするための信号で、ＭＯＳＦＥＴのゲートをソースに対して正電位にする信号）を与え、寄生ダイオードに逆方向の電圧が印加されているＭＯＳＦＥＴのゲートには、該ＭＯＳＦＥＴをオフ状態にする信号（ＭＯＳＦＥＴのゲートをソースに対して負電位にする信号）を与える。このステップ２を実行することにより、発電機ＡＣＧの出力に同期させて寄生ダイオードに順方向電圧が印加されているＭＯＳＦＥＴを順次オン状態にするように制御して、制御整流回路Ｒｅｃに同期整流動作を行わせる。
【００３９】
次いでステップ３においてバッテリＢatの両端の電圧が設定値に達しているか否かを見ることにより、バッテリの充電が完了した状態にあるか否かを判定する。その結果、バッテリの充電が完了していないときには、以後何もしないでこのタスクを終了する。
【００４０】
ステップ３でバッテリの充電が完了していると判定されたときには、次いでステップ４において発電機の回転速度Ｎが設定値Ｎs以上であるか否かを判定する。その結果、回転速度Ｎが設定値Ｎs未満であると判定されたときにはステップ５に進んでサイリスタＴhuないしＴhwへのトリガ信号の供給を停止する処理を行わせる。次いでステップ６で、各サイリスタの転流を行わせるために必要な時間の間すべてのＭＯＳＦＥＴ  ＦuないしＦwのゲートに駆動信号を与えるための処理を行わせる。これにより、サイリスタＴhuないしＴhwは、それぞれのアノード電流が保持電流以下になったときにオフ状態にされ、バッテリＢatへの充電電流の供給が停止する。
【００４１】
ステップ３でバッテリの充電が完了した状態にあると判定され、ステップ４で回転速度Ｎが設定値Ｎs以上であると判定されたときには、ステップ７に進んですべてのＭＯＳＦＥＴ  ＦuないしＦwをオン状態にするための処理を行わせる。すべてのＭＯＳＦＥＴ  ＦuないしＦwをオン状態にすることにより、発電機ＡＣＧの出力を短絡してバッテリへの充電電流の供給を停止させた後このタスクを終了する。
【００４２】
上記のように構成すると、バッテリの充電が完了したときに磁石発電機の回転速度が設定値未満であると、制御整流回路のサイリスタＴhuないしＴhwがオフ状態にされ、これによりバッテリへの充電電流の供給が停止されて、バッテリの過充電が防止される。このとき、発電機が無負荷状態になり、機関の負荷が軽くなるため、車両の変速機がニュートラル位置にあると、機関の回転速度が上昇するが、バッテリの充電が完了した状態で発電機の回転速度が設定値以上になると、ＭＯＳＦＥＴ  ＦuないしＦwがオン状態にされて発電機の出力が短絡される。これにより、発電機の出力が低下させられてバッテリの過充電が防止される。発電機の出力が短絡されることにより、機関の負荷が増加するため、機関の回転速度の上昇が抑制される。
【００４３】
なおＭＯＳＦＥＴをオン状態にして発電機の出力を短絡する際に、各サイリスタはオン状態にあってもよく、オフ状態にあってもよい。
【００４４】
上記のように、発電機の回転速度が設定値よりも低いときに、バッテリの充電完了時にサイリスタをオフ状態にして制御整流回路の出力を停止させることによりバッテリの過充電を防止するようにすると、発電機で銅損を生じさせることなく、バッテリの充電を制御することができる。
【００４５】
サイリスタをオフ状態にすると、発電機が無負荷状態になり、機関の負荷が軽くなるため、機関の回転速度が上昇するが、バッテリの充電が完了している状態で発電機の回転速度が設定値以上になったときには、すべてのＭＯＳＦＥＴをオン状態にして発電機の出力を短絡するため、機関の負荷を増大させてその回転速度を低下させることができる。従って、充電制御時に機関の回転速度が上昇して鉄損が増加するのを防ぐことができる。
【００４６】
また上記のように、バッテリの充電が完了した状態で磁石発電機の回転速度が設定値未満であるときに、ステップ５において、制御整流回路の各サイリスタへのトリガ信号の供給を停止するとともに、ステップ６において各サイリスタをオフ状態にするために必要な時間の間だけ各ＭＯＳＦＥＴをオン状態にすると、磁石発電機の回転速度が設定値未満の状態でバッテリの充電が完了したときにサイリスタを確実に転流させることができるため、回転速度が設定値未満の状態でのバッテリの充電制御を確実に行わせることができる。
【００４７】
なお上記回転速度の設定値は、発電機の鉄損が銅損を上回る回転速度付近の値に設定しておく。
【００４８】
図３に示した例では、ステップ４において、発電機の回転速度Ｎと設定値Ｎsとを比較しているが、ステップ４において発電機の出力電圧とその設定値を比較することにより、同様の処理を行わせるようにしてもよい。この場合他のステップの構成は図３に示した例と同様でよい。発電機の出力電圧の設定値は、鉄損が銅損を上回る回転速度付近で発電機が回転しているときの出力電圧値に設定しておく。
【００４９】
内燃機関の回転速度が低いときにもバッテリの充電を確実に行わせるようにするためには、図３に示したタスクのステップ２において、磁石発電機の出力電圧が規定値未満のとき、または磁石発電機の回転速度が規定値未満のときに、制御整流回路のサイリスタＴhuないしＴhwにトリガ信号を与えた状態ですべてのＭＯＳＦＥＴ ＦuないしＦwを十分に高い周波数で同時にオンオフさせるようにするのが好ましい。この場合、ステップ２において、磁石発電機の出力電圧が規定値未満のときまたは磁石発電機の回転速度が規定値未満のときに、ＭＯＳＦＥＴ ＦuないしＦwをオンオフさせる過程により、昇圧制御手段が構成される。
【００５０】
このように、昇圧制御手段を設けた場合には、機関の回転速度が低いときまたは発電機の出力電圧が低いときに発電機の出力電圧を昇圧してバッテリの充電に必要な値まで上昇させることができるため、バッテリの充電が開始される回転速度を低くして、機関のアイドリング時等の低速回転時においても、バッテリの充電を支障なく行わせることができる。
【００５１】
図１に示した実施形態では、制御整流回路のブリッジ回路の上辺をサイリスタにより構成し、下辺をＭＯＳＦＥＴにより構成したが、制御整流回路は、サイリスタによりブリッジ回路の上辺及び下辺の一方を構成し、ＭＯＳＦＥＴによりブリッジ回路の上辺及び下辺の他方を構成して、ＭＯＳＦＥＴのドレインソース間の寄生ダイオードとサイリスタとにより全波整流回路を構成した回路であればよく、図２に示したように、制御整流回路のブリッジ回路の上辺をＭＯＳＦＥＴにより構成し、下辺をサイリスタにより構成してもよい。このように制御整流回路を構成する場合も、コントローラのマイクロコンピュータに図３に示したタスクを実行させることにより、制御整流回路制御手段を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施形態のハードウェアの構成を示した回路図である。
【図２】本発明の他の実施形態のハードウェアの構成を示した回路図である。
【図３】本発明の実施形態において、制御整流回路制御手段を構成するためにマイクロコンピュータに実行させるタスクのアルゴリズムを示したフローチャートである。
【図４】従来のバッテリ充電装置の構成を示した回路図である。
【図５】従来の他のバッテリ充電装置の構成を示した回路図である。
【図６】従来の更に他のバッテリ充電装置の構成を示した回路図である。
【符号の説明】
【００５３】
ＡＣＧ  磁石発電機
Ｒｅｃ    制御整流回路
Ｃnt    コントローラ
Ｂat    バッテリ
Ｔhu〜Ｔhw  サイリスタ
Ｆu〜Ｆw  ＭＯＳＦＥＴ
【図１】
2005198426.tif 000003
【図２】
2005198426.tif 000004
【図３】
2005198426.tif 000005
【図４】
2005198426.tif 000006
【図５】
2005198426.tif 000007
【図６】
2005198426.tif 000008