(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力を発生する発電機と、
前記発電機の出力に同期したタイミングで該発電機の出力を低電圧系の第１のバッテリに振り分けて該第１のバッテリを充電する第１の充電系と、
前記発電機の出力に同期したタイミングであって前記第１のバッテリを充電するタイミングとは異なるタイミングで前記発電機の出力を高電圧系の第２のバッテリに振り分けて該第２のバッテリを充電する第２の充電系と、
前記第１および第２のバッテリの一方の電圧状態に基づき前記発電機の出力の振り分けを制御する第１の機能と、前記第１および第２のバッテリの他方の電圧状態に基づき前記発電機の界磁電流を制御する第２の機能とを有し、前記第１および第２のバッテリの何れかの電圧状態が一定時間持続したことを条件として前記第２の機能による制御状態を切り替える制御系と、
を備え、
前記制御系は、前記第１のバッテリの電圧に基づき前記発電機の出力の振り分けを行うと共に前記第２のバッテリの電圧に基づき前記発電機の界磁電流を制御するための第１の制御テーブルと、前記第２のバッテリの電圧に基づき前記発電機の出力の振り分けを行うと共に前記第１のバッテリの電圧に基づき前記発電機の界磁電流を制御するための第２の制御テーブルと、を有し、互いに対応する制御状態であって前記第１の制御テーブルに従った制御状態と第２の制御テーブルに従った制御状態とを切り替え、
さらに、前記制御系は、前記第１の制御テーブルに従った制御状態において、前記発電機の出力の振り分け先が前記第１のバッテリであって前記発電機の界磁電流が抑制された制御状態が一定時間持続したことを条件に、前記第２の制御テーブルに従った制御状態に切り替える
ことを特徴とするバッテリ充電装置。
【請求項２】
交流電力を発生する発電機と、
前記発電機の出力に同期したタイミングで該発電機の出力を低電圧系の第１のバッテリに振り分けて該第１のバッテリを充電する第１の充電系と、
前記発電機の出力に同期したタイミングであって前記第１のバッテリを充電するタイミングとは異なるタイミングで前記発電機の出力を高電圧系の第２のバッテリに振り分けて該第２のバッテリを充電する第２の充電系と、
前記第１および第２のバッテリの一方の電圧状態に基づき前記発電機の出力の振り分けを制御する第１の機能と、前記第１および第２のバッテリの他方の電圧状態に基づき前記発電機の界磁電流を制御する第２の機能とを有し、前記第１および第２のバッテリの何れかの電圧状態が一定時間持続したことを条件として前記第２の機能による制御状態を切り替える制御系と、
を備え、
前記制御系は、前記第１のバッテリの電圧に基づき前記発電機の出力の振り分けを行うと共に前記第２のバッテリの電圧に基づき前記発電機の界磁電流を制御するための第１の制御テーブルと、前記第２のバッテリの電圧に基づき前記発電機の出力の振り分けを行うと共に前記第１のバッテリの電圧に基づき前記発電機の界磁電流を制御するための第２の制御テーブルと、を有し、互いに対応する制御状態であって前記第１の制御テーブルに従った制御状態と第２の制御テーブルに従った制御状態とを切り替え、
さらに、前記制御系は、前記第２の制御テーブルに従った制御状態において、前記発電機の出力の振り分け先が前記第２のバッテリであって前記発電機の発電量が抑制された制御状態が一定時間持続したことを条件に、前記第１の制御テーブルに従った制御状態に切り替える
ことを特徴とするバッテリ充電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばハイブリッド車に搭載される高電圧系のバッテリと低電圧系のバッテリとを充電するためのバッテリ充電装置および充電制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境保護や省エネルギーなどの観点から、エンジンと電気モータを組み合わせた動力システムを搭載するハイブリッド車が注目されている。このハイブリッド車では、加速時には電気モータによってエンジンの出力を補助し、減速時には減速回生によってバッテリ等への充電を行う等、様々な制御を行うことにより、エンジン出力の補助を効率よく行うようになっている。また、このハイブリッド車には、走行用の電気モータに電気エネルギーを供給するための高電圧系（例えば４２Ｖ）のバッテリと、各種補機類の電源を供給するための低電圧系（例えば１２Ｖ）のバッテリが搭載されており、これら電圧仕様が異なるバッテリの双方を充電するためのバッテリ充電装置が必要とされている。
【０００３】
以下、この種の従来技術に係るバッテリ充電装置について、後述する図１および図２を援用して説明する。
同図において、発電機ＡＣＧの交流出力は、整流器Ｄ１〜Ｄ３と電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ３からなる系（オープンレギュレータ）を介して低電圧系のバッテリＢＬに振り分けられると共に、整流器Ｄ４〜Ｄ６を介して高電圧系のバッテリＢＨに振り分けられる。この発電機ＡＣＧの交流出力の振り分けは、発電機ＡＣＧの交流出力（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各位相に同期して、低電圧側の系に設けられた電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ３の導通をそれぞれ制御することにより行われる。
【０００４】
即ち、図２に示すように、例えば、発電機ＡＣＧが発生するＵ相の電圧が高くなる期間Ｐ１において、電界効果トランジスタＱ１がオンして導通状態となり、整流器Ｄ１及び電界効果トランジスタＱ１を介してＵ相の出力が低電圧系のバッテリＢＬに供給される。このとき、Ｕ相の電圧は、低電圧系のバッテリＢＬの端子電圧に引かれて低下するが、高電圧系側に設けられた整流器Ｄ４が逆バイアス状態とされるので、発電機の出力電圧が降下しても高電圧系のバッテリＢＨは放電されない。この後、期間Ｐ２においてＵ相の位相が反転して出力電圧が低下すると、整流器Ｄ１が逆バイアス状態となり、整流器Ｄ７を介してバッテリＢＬの充電が行われる。
【０００５】
さらに、Ｕ相の電圧が高くなる期間Ｐ３において、電界効果トランジスタＱ１がオフして非導通状態となる。これにより、低電圧系のバッテリＢＬに対する電力の供給が遮断され、発電機ＡＣＧから出力されるＵ相の電圧が上昇する。この結果、整流器Ｄ４が順バイアス状態とされ、この整流器Ｄ４を介して高電圧系のバッテリＢＨに発電機の出力電力が供給される。
同様に、他のＶ相およびＷ相の出力による充電動作が行われる。
【０００６】
このように、電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ３を制御することにより、低電圧系と高電圧系とが相補的に充電され、１台の発電機を用いて双方のバッテリを充電することが可能となっている。
なお、発電機のどの位相の出力を低電圧系および高電圧系の何れの充電に振り分けるかについては、これらのバッテリの充電状態に応じて適宜決定される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電圧仕様の異なる複数のバッテリを同一の発電機により充電するためには、各バッテリの電圧状態に応じて、発電機の出力を各バッテリに振り分けるための制御と、発電機の発電量を調節するための制御（発電機の界磁電流の制御）を必要とする。具体的には、高電圧系のバッテリの電圧に基づき発電機の発電量を制御し、低電圧系のバッテリの電圧に基づき発電機の出力の振り分けを行う制御方法が考えられる。
【０００８】
しかしながら、バッテリ電圧のリップル分を補正するために、バッテリ電圧の検出系に遅れ時間を設けたり、あるいは整流時のノイズを低減するために、発電機の出力電圧がゼロとなるタイミングで交流位相ごとに発電機の出力を各バッテリに振り分けようとすると、各バッテリの状態により電圧調整を正確に行うことができない場合があるという問題がある。
【０００９】
例えば、低電圧系のバッテリの電圧が低いときに発電機の出力を低電圧系のバッテリに振り分け、高電圧系のバッテリの電圧に応じて発電機の発電量を調節するものとした場合、高電圧系のバッテリの電圧が高い状態にあると、発電機の発電量が抑制される。このため、発電機の出力が低電圧系のバッテリに振り分けられていても、高電圧系のバッテリ電圧が低下して発電量が増やされるまで、発電機の発電量が不足した状態にある。このとき、バッテリの負荷が重い状態にあると、低電圧系のバッテリ電圧が大きく低下する。このように、この従来の制御方法によれば、バッテリの充電中に発電機の発電量が不足する場合が発生し、バッテリ電圧が一時的に低下する場合があるという問題がある。
【００１０】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、バッテリの充電中に発電量の不足を生じることがなく、充電対象のバッテリの電圧を適正な状態に維持することができるバッテリ充電装置および充電制御方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、この発明は以下の構成を有する。
即ち、この発明に係るバッテリ充電装置は、交流電力を発生する発電機（例えば後述する発電機ＡＣＧに相当する構成要素）と、前記発電機の出力に同期したタイミングで該発電機の出力を低電圧系の第１のバッテリに振り分けて該第１のバッテリを充電する第１の充電系（例えば後述する整流器Ｄ１〜Ｄ３および電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ３に相当する構成要素）と、前記発電機の出力に同期したタイミングであって前記第１のバッテリを充電するタイミングとは異なるタイミングで前記発電機の出力を高電圧系の第２のバッテリに振り分けて該第２のバッテリを充電する第２の充電系（例えば後述する整流器Ｄ４〜Ｄ６に相当する構成要素）と、前記第１および第２のバッテリの一方の電圧状態に基づき前記発電機の出力の振り分けを制御する第１の機能と、前記第１および第２のバッテリの他方の電圧状態に基づき前記発電機の界磁電流を制御する第２の機能とを有し、前記第１および第２のバッテリの何れかの電圧状態が一定時間持続したことを条件として前記第２の機能による制御状態を切り替える制御系と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、界磁電流（発電量）が抑制された制御状態において、バッテリの電圧状態が一定時間持続した場合、界磁電流の制御状態が切り替えられる。従って、例えばバッテリ電圧が低い状態で発電量が抑制された状態にあった場合、界磁電流の制御状態が切り替えられて界磁電流が増やされ、発電量が増やされる。よって、バッテリの充電中に発電量の不足を生じることがなく、充電対象のバッテリの電圧を適正な状態に維持することが可能となる。
【００１３】
また、前記バッテリ充電装置において、前記制御系は、前記第１のバッテリの電圧に基づき前記発電機の出力の振り分けを行うと共に前記第２のバッテリの電圧に基づき前記発電機の界磁電流を制御するための第１の制御テーブルと、前記第２のバッテリの電圧に基づき前記発電機の出力の振り分けを行うと共に前記第１のバッテリの電圧に基づき前記発電機の界磁電流を制御するための第２の制御テーブルと、を有し、互いに対応する制御状態であって前記第１の制御テーブルに従った制御状態と第２の制御テーブルに従った制御状態とを切り替えることを特徴とする。
【００１４】
さらに、前記バッテリ充電装置において、前記制御系は、前記第１の制御テーブルに従った制御状態において、前記発電機の出力の振り分け先が前記第１のバッテリであって前記発電機の界磁電流が抑制された制御状態が一定時間持続したことを条件に、前記第２の制御テーブルに従った制御状態に切り替えることを特徴とする。
【００１５】
さらにまた、前記バッテリ充電装置において、前記制御系は、前記第２の制御テーブルに従った制御状態において、前記発電機の出力の振り分け先が前記第２のバッテリであって前記発電機の発電量が抑制された制御状態が一定時間持続したことを条件に、前記第１の制御テーブルに従った制御状態に切り替えることを特徴とする。
【００１６】
なお、好ましくは、前記バッテリ充電装置において、前記第１の充電系として、アノードが前記発電機の出力端子側に接続されると共にカソードが前記第１のバッテリの電極側に接続された第１の整流器と、前記第１の整流器のカソードと前記第１のバッテリの電極との間に設けられ、前記第１のバッテリを充電すべきタイミングで導通状態とされると共に前記第２のバッテリを充電すべきタイミングで非導通状態とされる第１の電界効果トランジスタとを備え、前記第２の充電系として、アノードが前記発電機の出力端子側に接続されると共にカソードが前記第２のバッテリの電極側に接続された第２の整流器を備える。
【００１７】
また、この発明に係る充電制御方法は、交流電力を発生する発電機の出力に同期したタイミングで該発電機の出力を低電圧系の第１のバッテリに振り分けると共に、前記発電機の出力に同期したタイミングであって前記第１のバッテリを充電するタイミングとは異なるタイミングで前記発電機の出力を高電圧系の第２のバッテリに振り分けて前記第１および第２のバッテリを充電する充電制御方法であって、前記第１および第２のバッテリの一方の電圧状態に基づき前記発電機の出力の振り分けを制御し、前記第１および第２のバッテリの他方の電圧状態に基づき前記発電機の界磁電流を制御し、前記第１および第２のバッテリの何れかの電圧状態が一定時間持続したことを条件として前記界磁電流の制御状態を切り替えることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
図１に、本発明の実施の形態に係るバッテリ充電装置の構成を示す。同図において、ＡＣＧは、３相交流（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）を発生する発電機、ＬＦは発電機の界磁コイル、ＣＮＶは、発電機の交流出力を直流に変換して充電対象の低電圧系（例えば１２[Ｖ]）のバッテリＢＬおよび高電圧系（例えば４２[Ｖ]）のバッテリＢＨに振り分けるコンバータである。
【００１９】
また、コンバータＣＮＶにおいて、Ｄ１〜Ｄ３は、発電機ＡＣＧの交流出力を整流して低電圧側のバッテリＢＬに供給する整流器、Ｑ１〜Ｑ３は、発電機ＡＣＧの出力の振り分け先を制御する電界効果トランジスタ（ｎ型）であり、これら整流器Ｄ１〜Ｄ３および電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ３は、低電圧系のバッテリＢＬを充電するための第１の充電系を構成する。
【００２０】
Ｄ４〜Ｄ６は、発電機ＡＣＧの交流出力を整流して高電圧側のバッテリＢＨに供給する整流器であり、高電圧系のバッテリＢＨを充電するための第２の充電系を構成する。Ｄ７〜Ｄ９は、整流器であり、上述の低電圧系側の整流器Ｄ１〜Ｄ３または高電圧系側の整流器Ｄ４〜Ｄ６と共に全波整流器を形成する。ＤＦはダイオード、ＱＦは電界効果トランジスタであり、これらは、制御部ＣＴＬの制御の下に界磁コイルＬＦに流れる電流（界磁電流）を調整するためのものである。
【００２１】
ＣＴＬは、電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ３，ＱＦの導通を制御する制御部であって、低電圧系および高電圧系の一方のバッテリの電圧状態に基づき発電機ＡＣＧの出力の振り分けを制御する機能（第１の機能）と、他方のバッテリの電圧状態に基づき発電機ＡＣＧの界磁電流を制御する機能（第２の機能）とを有する。そして、後述するように、低電圧系および高電圧系の何れかのバッテリの電圧状態が一定時間持続したことを条件として界磁電流の制御状態を切り替える。
【００２２】
さらに具体的に、各構成要素の接続関係を説明する。
整流器Ｄ１〜Ｄ３のアノードは、発電機ＡＣＧの出力端子に接続される。電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ３は、整流器Ｄ１〜Ｄ３のカソードとバッテリＢＬの正極との間に設けられ、バッテリＢＬを充電すべきタイミングで導通状態とされると共に、バッテリＢＨを充電すべきタイミングで非導通状態とされる。整流器Ｄ４〜Ｄ６のアノードは、発電機ＡＣＧの出力端子に接続され、そのカソードはバッテリＢＨの正極に接続される。整流器Ｄ７〜Ｄ９のアノードは、グランドを介して低電圧系のバッテリＢＬの負極に接続され、そのカソードは上述の発電機ＡＣＧの出力端子に接続される。
【００２３】
以下、図２〜図４を参照して、この実施の形態に係るバッテリ充電装置の動作（充電制御方法）を説明する。
この実施の形態に係るバッテリ充電装置の動作は、発電機ＡＣＧの出力を低電圧系のバッテリＢＬに振り分ける動作と、発電機ＡＣＧの出力を高電圧系のバッテリＢＨに振り分ける動作と、発電機ＡＣＧの出力の振り分け先および発電量を制御する動作とに分けられる。以下、順に説明する。
なお、この実施の形態では、発電機ＡＣＧは、昇圧するまでもなく低電圧系のバッテリＢＬおよび高電圧系のバッテリＢＨの何れをも充電可能な電圧を発生し得るものとする。また、この実施の形態に係るバッテリ充電装置の動作は、Ｕ相〜Ｗ相の各相について同様であるから、Ｕ相に着目して説明する。
【００２４】
（１）低電圧系のバッテリＢＬに対する発電機出力の振り分け制御動作
制御部ＣＴＬは、発電機ＡＣＧのＵ相〜Ｗ相について各位相を検出し、この位相に同期したタイミングに従って電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ３の導通をそれぞれ制御する。具体的には、制御部ＣＴＬは、Ｕ相の電圧が高くなる期間Ｐ１の始点で電界効果トランジスタＱ１をオンさせる。電界効果トランジスタＱ１がオンすると、整流器Ｄ１を介して発電機ＡＣＧのＵ相の出力が低電圧系のバッテリＢＬの正極に供給される。これにより、発電機ＡＣＧの出力に同期したタイミングで、この発電機ＡＣＧの出力が低電圧系のバッテリＢＬの充電に振り分けられる。この後、期間Ｐ２において発電機のＵ相の位相が切り替わって電圧が低下すると、整流器Ｄ７が順バイアス状態となって導通し、発電機ＡＣＧの出力は、整流器Ｄ７を介してバッテリＢＬに振り分けられる。
【００２５】
（２）高電圧系のバッテリＢＨに対する発電機出力の振り分け制御動作
制御部ＣＴＬは、発電機ＡＣＧのＵ相の電圧が高くなる期間Ｐ３の始点で電界効果トランジスタＱ１をオフさせる。これにより、低電圧系のバッテリＢＬの充電経路が遮断され、発電機ＡＣＧの出力電圧が上昇する結果、整流器Ｄ４が順バイアス状態とされ、この整流器Ｄ４を介して発電機ＡＣＧのＵ相の出力が高電圧系のバッテリＢＨに振り分けられる。このようにして、発電機ＡＣＧの出力に同期したタイミングであって上述の低電圧系のバッテリＢＬを充電するタイミングとは異なるタイミングで、発電機ＡＣＧの出力が高電圧系のバッテリＢＨの充電に振り分けられる。
【００２６】
なお、上述のＵ相と同様に、Ｖ相およびＷ相の振り分けが行われる。この場合、整流器Ｄ２，Ｄ３は上述の整流器Ｄ１と同様に機能し、電界効果トランジスタＱ２，Ｑ３は上述の電界効果トランジスタＱ１と同様に機能する。また、整流器Ｄ５，Ｄ６は上述の整流器Ｄ４と同様に機能し、整流器Ｄ８，Ｄ９は上述の整流器Ｄ７と同様に機能する。
【００２７】
（３）発電機出力の振り分け先および発電量の制御動作
上述の発電機出力の振り分け先は、制御部ＣＴＬにより制御される。この一連の制御は、図３に示す制御テーブルＣＴ１，ＣＴ２に従って行われる。ここで、図３（ａ）に示す制御テーブルＣＴ１は、低電圧系のバッテリＢＬの電圧状態に基づいて発電機ＡＣＧの出力の振り分け先を決め、高電圧系のバッテリＢＨの電圧状態に基づいて発電機ＡＣＧの界磁電流を制御するためのものである。即ち、この制御テーブルＣＴ１によれば、低電圧系のバッテリＢＬの電圧が高い場合、電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ３をオフさせ、発電機出力を高電圧系のバッテリＢＨに振り分ける。逆に、低電圧系のバッテリＢＬの電圧が低い場合、電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ３をオンさせ、発電機出力を低電圧系のバッテリＢＬに振り分ける。
【００２８】
また、この制御テーブルＣＴ１によれば、高電圧系のバッテリＢＨの電圧が高い場合、電界効果トランジスタＱＦをオフさせ、界磁コイルＬＦに流れる界磁電流を遮断し、発電機ＡＣＧの発電量を減らす。逆に、高電圧系のバッテリＢＨの電圧が低い場合、電界効果トランジスタＱＦをオンさせ、界磁コイルＬＦに界磁電流を供給し、発電機ＡＣＧの発電量を増やす。
この制御テーブルＣＴ１では、低電圧系のバッテリＢＬの電圧状態（高／低）と、高電圧系のバッテリＢＨの電圧状態（高／低）の組み合わせに応じて、電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ３，ＱＦの制御状態がステージ１０〜１３の４種類に分けられている。以下、この制御テーブルＣＴ１を使用した制御動作を「制御状態Ｉ」とする。
【００２９】
次に、図３（ｂ）に示す制御テーブルＣＴ２は、上述の制御テーブルＣＴ１とは逆に、高電圧系のバッテリＢＨの電圧状態に基づいて発電機出力の振り分け先を決め、低電圧系のバッテリＢＬの電圧状態に基づいて発電機の界磁電流を制御するためのものである。この制御テーブルＣＴ２では、低電圧系のバッテリＢＬの電圧状態（高／低）と、高電圧系のバッテリＢＨの電圧状態（高／低）の組み合わせに応じて、電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ３，ＱＦの制御状態がステージＳ２０〜２３に分けられており、これらステージＳ２０〜２３と上述の制御テーブルＣＴ１のステージ１０〜１３はそれぞれ対応する。以下、この制御テーブルＣＴ２を使用した制御動作を「制御状態II」とする。
【００３０】
後述するように、制御テーブルＣＴ１と制御テーブルＣＴ２は一定の条件が満足された場合に相互に切り替えられ、電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ３，ＱＦの制御状態が切り替えられる。この制御状態の切り替えは、制御テーブルＣＴ１を使用した制御状態Ｉにおいて、ステージＳ１１での制御状態が一定時間持続した場合と、制御テーブルＣＴ２を使用した制御状態IIにおいて、ステージＳ２２での制御状態が一定時間持続した場合に行われる。
【００３１】
なお、上述の制御テーブルＣＴ１，ＣＴ２において、「高」はバッテリが満充電状態にあることを意味し、「低」はバッテリが未充電状態にあることを意味するものとする。バッテリが満充電状態にあるか未充電状態にあるかについては、これらの充電状態の境界を与えるものとして予め設定された電圧（以下、「設定電圧」と称す）と比較することにより判断される。即ち、バッテリの電圧が設定電圧よりも低い電圧状態にある場合には未充電状態と判断され、逆に設定電圧よりも高い場合には満充電状態と判断される。この実施の形態では、低電圧系のバッテリＢＬに対しては設定電圧ＶＲＬが設定され、高電圧系のバッテリＢＨに対しては設定電圧ＶＲＨが設定されている。この実施の形態において、バッテリの「電圧状態」とは、この設定電圧に対する相対的な大小関係を表し、バッテリの電圧が設定電圧よりも高い状態または低い状態を意味する。
【００３２】
以下、図４に示す波形図を参照して、発電機出力の振り分け先および発電量の制御動作を具体的に説明する。
なお、説明の便宜上、低電圧系のバッテリＢＬの負荷が重い状態（放電電流大の状態）にあり、高電圧系のバッテリＢＨの負荷が軽い状態（放電電流小の状態）にあるものとする。また、電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ３は、発電機のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各位相に同期して、それぞれ異なるタイミングで制御されるが、説明の便宜上、「電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ３がオンする」のように、これらの制御タイミングの違いを区別しない。
【００３３】
まず、図４において、時刻ｔ１以前の初期状態では、低電圧系のバッテリＢＬの電圧ＶＢＬおよび高電圧系のバッテリＢＨの電圧ＶＢＨが共に低い状態にあり、電界効果トランジスタＱＦ，Ｑ１〜Ｑ３は、図３に示す制御テーブルＣＴ１に従って制御される（制御状態Ｉ）。この場合、制御テーブルＣＴ１のステージＳ１３に示される制御条件に従って電界効果トランジスタＱＦ，Ｑ１〜Ｑ３の導通が制御される。即ち、制御部ＣＴＬは、界磁電流制御信号ＳＦにより電界効果トランジスタＱＦをオンさせ、発電機ＡＣＧの界磁コイルＬＦに界磁電流を与える。これにより、発電機ＡＣＧの発電量を増加させる。また、制御部ＣＴＬは、振り分け制御信号Ｓ１により電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ３のオン／オフを制御し、発電機ＡＣＧの出力を低電圧系のバッテリＢＬと高電圧系のバッテリＢＨに振り分ける。
【００３４】
さらに具体的に説明する。時刻ｔ１以前の期間において、界磁電流制御信号ＳＦおよび振り分け制御信号Ｓ１が共にハイレベルにある場合、電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ３がオンし、発電状態にある発電機ＡＣＧの出力は、整流器Ｄ１〜Ｄ３または整流器Ｄ７〜Ｄ９を介して低電圧系のバッテリＢＬに振り分けられる。この結果、バッテリＢＬが充電され、このバッテリの電圧ＶＢＬが上昇する。この場合、バッテリＢＬの負荷は大きいので、電圧ＶＢＬは緩やかに上昇する。一方、高電圧系のバッテリＢＨには発電機ＡＣＧの出力が振り分けられないので、このバッテリＢＨは負荷の大きさに応じて放電し、その電圧ＶＢＨが低下する。この場合、高電圧系のバッテリＢＨの負荷は軽いので、電圧ＶＢＨは緩やかに低下する。
【００３５】
また、時刻ｔ１以前の期間において、振り分け制御信号Ｓ１がロウレベルになると、電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ３がオフし、発電機ＡＣＧの出力が整流器Ｄ４〜Ｄ６または整流器Ｄ７〜Ｄ９を介して高電圧系のバッテリＢＨに振り分けられる。この結果、バッテリＢＨが充電され、このバッテリの電圧ＶＢＨが上昇する。この場合、バッテリＢＨの負荷は軽いので、電圧ＶＢＨは速やかに上昇する。一方、低電圧系のバッテリＢＬには発電機ＡＣＧの出力が振り分けられないので、このバッテリＢＬは負荷の大きさに応じて放電し、その電圧ＶＢＬが低下する。この場合、バッテリＢＨの負荷は重いので、電圧ＶＢＬは速やかに低下する。このようにして、各バッテリの電圧が低い状態にある時刻ｔ１以前の期間では、制御テーブルＣＴ１のステージＳ１３の制御条件に従って、低電圧系のバッテリＢＬの充電と高電圧系のバッテリＢＨの充電が交互に行われる。
【００３６】
上述の充電動作により、時刻ｔ１において高電圧系のバッテリＢＨの電圧ＶＢＨが設定電圧ＶＲＨに達すると、制御部ＣＴＬは、制御状態をステージＳ１３からステージＳ１１に切り替え、このステージＳ１１の制御条件に従って電界効果トランジスタＱＦ，Ｑ１〜Ｑ３の導通を制御する。具体的には、制御部ＣＴＬの制御の下に、界磁電流制御信号ＳＦがロウレベルとなり、電界効果トランジスタＱＦがオフする。この結果、発電機ＡＣＧの界磁電流が減少し、発電機ＡＣＧの発電量が抑制される。同時に、電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ３がオンし、発電機ＡＣＧの出力が低電圧系のバッテリＢＬに振り分けられた状態に固定される。即ち、発電機ＡＣＧの発電量が抑制された状態で低電圧系のバッテリＢＬの充電が行われる。このステージＳ１１の制御条件に従って低電圧系の充電が行われる結果、低電圧系および高電圧系のバッテリの電圧状態が変化すると、制御部ＣＴＬは、その変化後の各バッテリの電圧状態に応じて、制御条件をステージ１０，１２，１３の何れかの制御条件に切り替えて、この制御条件に従って発電機ＡＣＧの出力を各バッテリに振り分ける。
【００３７】
ここで、ステージＳ１１では、充電対象の低電圧系のバッテリＢＬの電圧ＶＢＬが低い状態にありながら、発電量が抑制された状態にある。このような状態にある場合、低電圧系のバッテリＢＬの負荷が軽いときにはバッテリ電圧を適正値に維持することが可能であるが、負荷が重いときにはバッテリの放電電流が充電電流を上回る。このため、後述する図５に示すように、バッテリ電圧ＶＢＬがさらに低下する事態となる。このようにバッテリ電圧が大きく低下すると、回復するまでに時間を要し、低電圧系のバッテリＢＬを有効に充電することができない。
【００３８】
そこで、上述のバッテリ電圧の低下を抑制するため、制御部ＣＴＬは、ステージＳ１１において、低電圧系のバッテリＢＬの電圧状態が一定時間持続したことを条件として、発電機ＡＣＧの界磁電流の制御状態を切り替える（第２の機能による制御状態を切り替える）。具体的には、ステージＳ１３からステージＳ１１に切り替わった時刻ｔ１を起点として、バッテリＢＬの電圧状態の持続時間を計測する。そして、時刻ｔ１から一定時間Ｔｃが経過した場合、即ち電圧状態が一定時間Ｔｃ持続した場合、制御部ＣＴＬは、時刻ｔ２（一定時間Ｔｃが経過した時刻）において、制御テーブルＣＴ１から制御テーブルＣＴ２に切り替え、制御条件をステージＳ１１から、このステージＳ１１とバッテリの電圧条件（高／低の組み合わせ）が同一のステージＳ２１に切り替える。
なお、一定時間Ｔｃは、負荷が接続されたバッテリの電圧が、許容し得る電圧まで低下するのに要する時間を実験的に求めて算出されたものであり、低電圧系および高電圧系の各バッテリについて準備される。この一定時間Ｔｃの経過前であれば、バッテリ電圧の低下は許容範囲内にある。
【００３９】
時刻ｔ２で制御テーブルが切り替えられると、電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ３はそれまでのオン状態を維持すると共に、電界効果トランジスタＱＦがオフ状態からオン状態に変化する。この結果、発電機ＡＣＧの出力が低電圧系のバッテリＢＬに振り分けられた状態で界磁コイルＬＦに界磁電流が供給され、発電機ＡＣＧの発電量が増やされる。これにより、バッテリＢＬの充電に必要な発電量が得られ、このバッテリＢＬが充電される。
【００４０】
このように、ステージＳ１１の制御条件による制御状態Ｉが一定時間持続した場合には、制御テーブルＴＣ２に従った制御状態IIに切り替えて、発電機ＡＣＧの界磁電流を増やすことにより、バッテリＢＬの負荷が重い場合であっても、低電圧系のバッテリＢＬを充電するのに必要とされる発電量を確保することが可能となる。これにより、ステージＳ２１に切り替わった時刻ｔ２において、バッテリの電圧ＶＢＬが徐々に回復を始める。これ以降、低電圧系のバッテリの電圧ＶＢＬが設定電圧ＶＲＬに達すると、制御部ＣＴＬは、界磁電流制御信号ＳＦとしてクロック信号を電界効果トランジスタＱＦに与え、このときの電圧ＶＢＬを維持するように界磁電流の電流値を調節する。
【００４１】
ここで、図５を参照して、上述のステージＳ１１において、バッテリの電圧状態が一定時間持続した場合であっても、制御テーブルを切り替えなかった場合の動作を参考までに説明する。ステージＳ１１の制御条件によれば、負荷が重いとバッテリ電圧ＶＢＬが大きく低下する。この場合、図５に示すように、上述の時刻ｔ１に対応する時刻ｔ１０においてステージＳ１３からステージＳ１１に切り替わると、発電量が抑制された状態にある発電機ＡＣＧの出力が負荷に費やされ、低電圧系のバッテリＢＬの電圧ＶＢＬが大幅に低下する。
【００４２】
この後、時刻ｔ１１において、高電圧系のバッテリＢＨの電圧ＶＢＨが設定電圧ＶＲＨ以下になると、ステージＳ１３に切り替わり、発電量が増やされるが、既に電圧ＶＢＬは大きく低下した状態にあるため、回復に時間を要し、充電時間が大幅にながくなる。従って、上述の図４に示すように、制御テーブルを切り替えて、制御状態を切り替えることにより、バッテリの負荷に応じた発電量を確保することが可能となり、バッテリ電圧を設定値に維持することが可能となる。
以上により、制御テーブルＣＴ１を制御テーブルＣＴ２に切り替える場合の充電制御動作を説明した。
【００４３】
以下、逆に制御テーブルＣＴ２から制御テーブルＣＴ１に切り替える場合の充電制御動作を説明する。
制御テーブルＣＴ２を用いた充電制御によれば、ステージＳ２２において、充電対象の高電圧系のバッテリＢＨの電圧ＶＢＨが低い状態にありながら、発電量が抑制された状態となる。このような状態にあると、上述のように、このバッテリＢＨの負荷が重い場合に放電電流が充電電流を上回り、バッテリ電圧ＶＢＨが大きく低下する事態となる。
【００４４】
そこで、このバッテリ電圧の低下を抑制するため、制御部ＣＴＬは、同様に、ステージＳ２２において、高電圧系のバッテリＢＨの電圧状態が一定時間持続したことを条件として、発電機ＡＣＧの界磁電流の制御状態を切り替える（第２の機能による制御状態を切り替える）。具体的には、制御テーブルＣＴ２内の他のステージからステージＳ２２に切り替わった時刻を起点として、制御部ＣＴＬは、このステージＳ２２の制御条件に従った制御状態の持続時間を計測する。そして、この時刻から一定時間が経過した場合、制御テーブルＣＴ２から制御テーブルＣＴ１に切り替え、制御条件をステージＳ２２からステージＳ１２に切り替える。
【００４５】
このように制御テーブルが切り替えられると、電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ３はそれまでのオフ状態を維持すると共に、電界効果トランジスタＱＦがオフ状態からオン状態に変化する。この結果、界磁コイルＬＦに界磁電流が流れて発電機ＡＣＧの発電量が増え、バッテリＢＨの充電に必要な発電量が得られる。従って、低電圧系および高電圧系の各バッテリの電圧状態に応じて、発電機出力の振り分け先と発電量が制御され、バッテリ電圧を適正値に維持しながら、効率よく充電が行われる。
【００４６】
この実施の形態によれば、低電圧系および高電圧系の各バッテリの電圧状態に応じて、発電機の出力の振り分け先と発電量とを制御すると共に、同一の電圧状態が一定時間持続した場合に制御テーブルを切り替えるようにしたので、バッテリの負荷に応じて発電量を適切に制御することができる。従って、バッテリの負荷が軽い場合には発電量を抑制することが可能となり、効率的な充電が可能となり、負荷が重い場合には、発電機の発電量を増やし、バッテリ電圧を適正値に維持することが可能となる。
【００４７】
以上、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、この実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。例えば、上述の実施の形態では、例えば、制御テーブルＣＴ１を用いた制御状態において、同一電圧状態が一定時間持続した場合に制御テーブルＣＴ２に切り替えるものとしたが、制御テーブルＣＴ２に切り替えた後にバッテリ電圧が回復した場合、制御テーブルＣＴ２から制御テーブルＣＴ１に戻すようにしてもよい。これにより、制御テーブルＣＴ１を主体とした充電制御を行うことができる。同様に、制御テーブルＣＴ２を主体として充電制御を行うように構成することも可能である。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、以下の効果を得ることができる。
即ち、低電圧系の第１のバッテリおよび高電圧系の第２のバッテリの一方の電圧状態に基づき発電機の出力の振り分けを制御し、前記第１および第２のバッテリの他方の電圧状態に基づき発電機の界磁電流を制御し、前記第１および第２のバッテリの何れかの電圧状態が一定時間持続したことを条件として界磁電流の制御状態を切り替えるようにしたので、バッテリの充電中に発電量の不足を生じることがなく、しかも無駄な発電を抑制しながら充電対象のバッテリの電圧を適正な状態に維持することが可能となる。
【００４９】
また、第１のバッテリの電圧に基づき発電機の出力の振り分けを行うための第１の制御テーブルと、第２のバッテリの電圧に基づき発電機の出力の振り分けを行うための第２の制御テーブルとを有し、第１の制御テーブルに従った制御状態と第２の制御テーブルに従った制御状態とを切り替えるようにしたので、発電機の界磁電流の制御状態を切り替えることが可能となる。
【００５０】
さらに、第１の制御テーブルに従った制御状態において、発電機の出力の振り分け先が第１のバッテリであって発電機の界磁電流が抑制された制御状態が一定時間持続したことを条件に、第２の制御テーブルに従った制御状態に切り替えるようにしたので、低電圧系のバッテリの負荷が重い場合であっても、このバッテリ電圧を適正値に維持することが可能となる。
【００５１】
さらにまた、第２の制御テーブルに従った制御状態において、発電機の出力の振り分け先が第２のバッテリであって発電機の発電量が抑制されない制御状態が一定時間持続したことを条件に、第２の制御テーブルに従った制御状態に切り替えるようにしたので、高電圧系のバッテリの負荷が重い場合であっても、このバッテリ電圧を適正値に維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態にかかるバッテリ充電装置の構成を示すブロック図である。
【図２】  この発明の実施の形態にかかるバッテリ充電装置の全体動作を説明するための波形図である。
【図３】  この発明の実施の形態にかかる制御テーブルの構成を示す図である。
【図４】  この発明の実施の形態にかかるバッテリ充電装置の動作（充電制御方法）を説明するための波形図である。
【図５】  この発明の実施の形態にかかるバッテリ充電装置の動作（充電制御方法）を補足説明するための参考図である。
【符号の説明】
ＡＣＧ：発電機
ＢＨ：高電圧系のバッテリ
ＢＬ：低電圧系のバッテリ
ＣＴＬ：制御部
ＣＮＶ：コンバータ
Ｄ１〜Ｄ９，ＤＦ：整流器
ＬＦ：界磁コイル
Ｑ１〜Ｑ３，ＱＦ：電界効果トランジスタ（ｎ型）
【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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