WO2009099144A1 - バッテリ充電回路 - Google Patents

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    • Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a battery charging circuit that rectifies an AC voltage and charges a battery. This application claims priority with respect to Japanese Patent Application No. 2008-26818 for which it applied on February 6, 2008, and uses the content here.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional battery charging circuit (see, for example, Patent Document 1).
  • FIG. 4A shows a current waveform of the generator
  • FIG. 4B shows a voltage waveform of the generator. The operation of the conventional battery charging circuit will be described with reference to FIGS. 3, 4A and 4B.
  • each of the thyristors S1 to S3 is in an off state (a state in which no current flows from the anode to the cathode) because the gate current is zero. Therefore, the three-phase AC voltage output from the generator 1 is rectified by the diodes D1 to D6 of the rectifier circuit 2, and the battery B is charged using the rectified voltage as the charging voltage (FIG. 4B).
  • the phase connected to the thyristor in the on state (short circuit phase) and the phase connected to the thyristor in the off state (charge phase) Impedance is different.
  • a large current flows only in the path of the short circuit phase (U phase in FIG. 4A), and a small current flows in the path of the charging phase (V phase and W phase in FIG. 4A). become. Therefore, current bias occurs between the three phases. Even if an on-state thyristor is controlled to be turned off, a predetermined time is required until the thyristor is turned off.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a battery charging circuit capable of efficiently charging a battery by reliably switching a switch circuit for switching between charging and non-charging of the battery. There is to do.
  • a first aspect of the present invention is a battery charging circuit, a rectifying circuit that rectifies a three-phase AC voltage output from a generator to create a charging voltage for charging a battery, and the voltage of the battery becomes equal to or higher than a predetermined voltage.
  • a voltage detection circuit for detecting the fact that the battery is charged through the rectifier circuit in an off state and the generator is short-circuited through the rectifier circuit in an on state; and the voltage detection circuit A switch control circuit that turns on the switch circuit when it is detected that the voltage of the battery exceeds a predetermined voltage, and a control circuit that switches the switch circuit from the on state to the off state and maintains the off state.
  • the control circuit is charged when the switch control circuit performs control to turn on the switch circuit, and the switch control circuit turns off the switch circuit.
  • the voltage detection circuit may include a first transistor whose base is reverse-biased by discharge of the capacitor, and the switch control circuit includes a base that You may have the 2nd transistor connected to the emitter of a 1st transistor, and controlling the ON state and OFF state of the said switch circuit with the collector current.
  • a second aspect of the present invention is a battery charging circuit, a rectifying circuit that rectifies a three-phase AC voltage output from a generator to create a charging voltage for charging the battery, and the voltage of the battery becomes equal to or higher than a predetermined voltage.
  • a voltage detection circuit for detecting the fact that the battery is charged through the rectifier circuit in an off state and the generator is short-circuited through the rectifier circuit in an on state; and the voltage detection circuit A switch control circuit that turns on the switch circuit when it is detected that the voltage of the battery exceeds a predetermined voltage, and maintains the on state when the switch circuit is on, and off when the switch circuit is off A control circuit for maintaining the state is provided.
  • the control circuit is charged when the switch control circuit controls to turn on the switch circuit, and the switch control circuit performs control to turn off the switch circuit.
  • the voltage detection circuit may include a first transistor whose base is reverse-biased by discharging the capacitor, and the switch control circuit includes a base whose base is the first transistor. You may have the 2nd transistor connected to an emitter and controlling the ON state and OFF state of the said switch circuit with the collector current.
  • a rectifier circuit that rectifies a three-phase AC voltage output from a generator to create a charging voltage for charging a battery, and a voltage for detecting that the voltage of the battery is equal to or higher than a predetermined voltage.
  • a battery charging circuit control method comprising: a detection circuit; and a switch circuit that charges the battery via the rectifier circuit in an off state and short-circuits the generator via the rectifier circuit in an on state.
  • the switch circuit is switched from an on state to an off state, and the off state is maintained.
  • a rectifier circuit for generating a charging voltage for charging a battery by rectifying a three-phase AC voltage output from a generator, and a voltage for detecting that the voltage of the battery is equal to or higher than a predetermined voltage.
  • a battery charging circuit control method comprising: a detection circuit; and a switch circuit that charges the battery via the rectifier circuit in an off state and short-circuits the generator via the rectifier circuit in an on state.
  • the switch circuit since the control for turning off the switch circuit is continuously performed, the switch circuit can be surely switched from the on state to the off state while the control is continued. Therefore, it is possible to prevent a situation in which the switch circuit is always turned on and the battery is charged only by a small current phase, and the battery can be charged efficiently.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a battery charging circuit according to an embodiment of the present invention.
  • the battery charging circuit includes a rectifying circuit 2 that rectifies the three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) AC voltage output from the generator 1 to charge the battery B, and the voltage of the battery B is predetermined.
  • a voltage detection circuit 4 for detecting that the voltage is higher than the voltage; a switch circuit 3 for charging the battery B via the rectifier circuit 2 in the off state; and short-circuiting the generator 1 via the rectifier circuit 2 in the on state;
  • the switch control circuit 5 that turns on the switch circuit 3 and maintains the on state when the switch circuit 3 is on.
  • a control circuit 6 for maintaining the OFF state in the OFF state.
  • the generator 1 generates a three-phase AC voltage composed of a U phase, a V phase, and a W phase for charging the battery B.
  • the rectifier circuit 2 is composed of diodes D1 to D6.
  • the anode of the diode D1 and the cathode of the diode D4 are connected to the U phase of the generator 1.
  • the anode of the diode D2 and the cathode of the diode D5 are connected to the V phase of the generator 1.
  • the anode of the diode D3 and the cathode of the diode D6 are connected. It is connected to the W phase of the generator 1.
  • the cathodes of the diodes D1 to D3 are connected to the positive electrode of the battery B, and the anodes of the diodes D4 to D6 are connected to the negative electrode of the battery B.
  • the switch circuit 3 includes thyristors S1 to S3 and resistors R1 to R3.
  • the thyristors S1 to S3 have anodes connected to the U phase, V phase, and W phase of the generator 1, respectively, and cathodes commonly connected to anodes of the diodes D4 to D6.
  • One ends of resistors R1 to R3 are connected to the gates of the thyristors S1 to S3, respectively, and the other ends of these resistors R1 to R3 are connected to the switch control circuit 5 and the control circuit 6 in common.
  • the voltage detection circuit 4 includes a Zener diode ZD1 having a cathode connected to the positive electrode of the battery B, a diode D7 having an anode connected to the anode of the Zener diode ZD1, a resistor R4 having one end connected to the cathode of the diode D7,
  • the transistor Q1 has a base connected to the other end of the resistor R4 and an emitter connected to the negative electrode of the battery B, and a resistor R5 and a capacitor C2 connected in parallel between the base and emitter of the transistor Q1.
  • the collector of the transistor Q1 is connected to the switch control circuit 5.
  • the switch control circuit 5 includes a resistor R6 having one end connected to the collector of the transistor Q1, a transistor Q2 having a base connected to the other end of the resistor R6, an emitter connected to the positive electrode of the battery B, and a base Q of the transistor Q2.
  • the resistor R7 and the capacitor C3 are connected in parallel between the emitters.
  • the collector of the transistor Q2 is connected to the resistors R1 to R3 of the switch circuit 3 and the control circuit 6.
  • the control circuit 6 includes a capacitor C1, a diode D8, a Zener diode ZD2, and resistors R8 to R10.
  • the capacitor C1 is provided between the collector of the transistor Q2 and the base of the transistor Q1.
  • the diode D8 is provided between the transistor Q2 and the capacitor C1 so that the anode is connected to the collector of the transistor Q2.
  • a resistor R8 is provided between the capacitor C1 and the diode 8, and a resistor R9 is provided between the capacitor C1 and the base of the transistor Q1.
  • the Zener diode ZD2 has a cathode connected to the connection point between the capacitor C1 and the resistor R8, and an anode connected to the negative electrode of the battery B.
  • the resistor R10 is connected in parallel with the Zener diode ZD2.
  • the thyristors S1 to S3 are in an off state (a state in which no current flows from the anode to the cathode) because the gate current is zero. Therefore, the three-phase AC voltage output from the generator 1 is rectified by the diodes D1 to D6 of the rectifier circuit 2, and the battery B is charged using the rectified voltage as a charging voltage (charging period in FIG. 2B). That is, the U-phase current in FIG. 2A flows through the diode D1, the battery B, and the diode D5, the V-phase current in FIG. 2A flows through the diode D2, the battery B, and the diode D6, and the W-phase current in FIG. Current flows through diode D3, battery B, and diode D4. The battery B is charged by the charging voltage thus rectified.
  • the circuit operation when the battery B is sufficiently charged and the voltage V B becomes higher than the predetermined voltage will be described.
  • a current flows from the battery B in the reverse direction of the Zener diode ZD1. This turns on transistor Q1.
  • the switch control circuit 5 a current flows between the base and emitter of the transistor Q2, and the transistor Q2 is also turned on.
  • the switch circuit 3 since the gate current flows through the thyristors S1 to S3 via the transistor Q2 and the resistors R1 to R3, the thyristors S1 to S3 are turned on (current flows from the anode to the cathode). Therefore, in the generator 1, the U phase in FIG.
  • the transistor Q2 when the transistor Q2 is turned on as described above, a part of the current flowing between the emitter and the collector flows into the control circuit 6 through the diode D8.
  • the capacitor C1 of the control circuit 6 is charged by this flowing current.
  • the transistor Q1 of the voltage detection circuit 4 is kept on because the base potential is maintained at a high potential, whereby the transistor Q2 of the switch control circuit 5 is also kept on.
  • each of the thyristors S1 to S3 is temporarily turned off when the AC voltage of the generator 1 becomes a negative voltage.
  • the transistor Q2 since the transistor Q2 is kept on and the gate current flows, the generator 1 When the AC voltage becomes positive, it is turned on again. In this way, the thyristors S1 to S3 are controlled so that the ON state is maintained, and the battery B is not charged for a predetermined period (the non-charging period in FIG. 2B).
  • the battery B is consumed electric power by an external circuit (not shown) or the like, if the voltage V B falls below again predetermined voltage described above, will not reverse the direction of current flows to the Zener diode ZD1.
  • the transistor Q1 of the voltage detection circuit 4 is turned off, and the transistor Q2 of the switch control circuit 5 is also turned off.
  • the capacitor C1 of the control circuit 6 discharges the charged electric charge, a reverse bias is applied to the base of the transistor Q1 of the voltage detection circuit 4. In this state, even if a reverse current flows again through the Zener diode ZD1, the transistor Q1 continues to be turned off because the base is reverse-biased.
  • the transistor Q2 of the switch control circuit 5 continues to be turned off. Therefore, a period in which the gate currents of the thyristors S1 to S3 are zero is sufficiently secured, so that the thyristors S1 to S3 can be surely switched to the OFF state during the period. Thereafter, the transistor Q2 continues to be turned off, so that the thyristors S1 to S3 are kept off. In this way, each thyristor S1 to S3 is switched from the on state to the off state while the base of the transistor Q1 of the voltage detection circuit 4 is reverse-biased, that is, while the capacitor C1 of the control circuit 6 is discharging. And is controlled so that the off state persists. During the duration of this off state, the battery B is charged in the same manner as described above.
  • each of the thyristors S1 to S3 can be surely switched to the off state during this period. Therefore, it is possible to prevent a situation in which the thyristors S1 to S3 are always in an on state and the battery B is not charged.
  • the switch circuit 3 may be formed of a switching element such as a MOSFET or IGBT instead of the thyristors S1 to S3.
  • an AC three-phase battery charging circuit has been described as an example, but it can be applied as a voltage stabilizing circuit of an AC three-phase generator.

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Abstract

　バッテリ充電回路は、発電機（１）が出力する三相の交流電圧を整流してバッテリ（Ｂ）を充電する充電電圧を作る整流回路（２）と、バッテリ（Ｂ）の電圧が所定電圧以上になったことを検出する電圧検出回路（４）と、オフ状態で整流回路（２）を介してバッテリ（Ｂ）を充電させ、オン状態で整流回路（２）を介して発電機（１）を短絡させるスイッチ回路（３）と、電圧検出回路（４）によりバッテリ（Ｂ）の電圧が所定電圧以上になったことが検出されるとスイッチ回路（３）をオン状態とするスイッチ制御回路（５）と、スイッチ回路（３）をオフ状態とする制御をスイッチ制御回路（５）に継続して行わせる制御回路（６）とを備える。

Description

バッテリ充電回路
　本発明は、交流電圧を整流してバッテリを充電するバッテリ充電回路に関する。
　本願は、２００８年２月６日に出願された特願２００８-２６８１８号に対し優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　図３は、従来のバッテリ充電回路（例えば、特許文献１参照）の構成を示す回路図である。図４Ａは、発電機の電流波形であり、図４Ｂは、発電機の電圧波形である。図３、図４Ａおよび図４Ｂを参照して従来のバッテリ充電回路の動作を説明する。
　バッテリＢの電圧ＶＢが小さい（バッテリＢが十分に充電されていない）場合、具体的には、電圧ＶＢがツェナーダイオードＺＤ１の降伏電圧によって決まる所定電圧よりも小さい場合の回路動作について述べる。電圧検出回路４において、ツェナーダイオードＺＤ１の逆方向（バッテリＢの正極側から負極側）への電流は流れない。このため、トランジスタＱ１のベース・エミッタ間に電流は流れないので、トランジスタＱ１はオフとなる。このとき、スイッチ制御回路５において、トランジスタＱ２のベース・エミッタ間に電流は流れないのでトランジスタＱ２もオフとなる。スイッチ回路３においては、各サイリスタＳ１～Ｓ３は、ゲート電流がゼロのため、オフ状態（アノードからカソードへ電流が流れない状態）となる。したがって、発電機１の出力する三相交流電圧が整流回路２の各ダイオードＤ１～Ｄ６によって整流され、整流後の電圧を充電電圧としてバッテリＢへの充電が行われる（図４Ｂ）。
　次に、バッテリＢが十分に充電されてその電圧ＶＢが上記の所定電圧よりも大きくなった場合の回路動作について述べる。電圧検出回路４において、バッテリＢからツェナーダイオードＺＤ１の逆方向への電流が流れる。このことにより、トランジスタＱ１がオンになる。すると、スイッチ制御回路５において、トランジスタＱ２のベース・エミッタ間に電流が流れてトランジスタＱ２もオンになる。スイッチ回路３においては、各サイリスタＳ１～Ｓ３にトランジスタＱ２及び抵抗Ｒ１～Ｒ３を介してゲート電流が流れるので、各サイリスタＳ１～Ｓ３はオン状態（アノードからカソードへ電流が流れる状態）となる。したがって、発電機１は、三相の各相がダイオードＤ４～６を介して短絡され、その結果、バッテリＢは非充電の状態になる。
特開平１０－７０８５１号公報
　三相のそれぞれに対して設けられた３つのサイリスタＳ１～Ｓ３のうち、オン状態のサイリスタに接続される相（短絡相）と、オフ状態のサイリスタに接続される相（充電相）とでは、インピーダンスが異なる。このため、図４Ａに示されるように、短絡相（図４ＡではＵ相）の経路にのみ大きな電流が流れ、充電相（図４ＡではＶ相，Ｗ相）の経路には小さな電流が流れるようになる。そのため、三相間に電流の偏りが生じる。オン状態のサイリスタをオフ状態に制御しようとしても、サイリスタがオフに切り替わるまでには所定の時間がかかる。このため、そのサイリスタが実際にオフ状態となる前に次のオン状態に切り替える制御が開始される状況が発生し得る。このような状況になると、大きな電流が流れている短絡相（図４ＡではＵ相）のサイリスタがオン状態となったままで、小さな電流しか流れていない充電相（図４ＡではＶ相，Ｗ相）のサイリスタがオフ状態となったままとなる。即ち、バッテリＢの充電は小さな電流しか流れていない相（図４ＡではＶ相，Ｗ相）によってのみ行われるために、バッテリＢを効率よく充電することができないという問題が生じる。
　本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、バッテリの充電と非充電を切り替えるスイッチ回路を確実に切り替えて、バッテリを効率よく充電することが可能なバッテリ充電回路を提供することにある。
　本発明の第１態様はバッテリ充電回路であって、発電機が出力する三相の交流電圧を整流してバッテリを充電する充電電圧を作る整流回路と、前記バッテリの電圧が所定電圧以上になったことを検出する電圧検出回路と、オフ状態で前記整流回路を介して前記バッテリを充電させ、オン状態で前記整流回路を介して前記発電機を短絡させるスイッチ回路と、前記電圧検出回路により前記バッテリの電圧が所定電圧以上になったことが検出されると前記スイッチ回路をオン状態とするスイッチ制御回路と、前記スイッチ回路をオン状態からオフ状態へ切り替えてオフ状態を持続させる制御回路を備える。
　本発明の第１態様のバッテリ充電回路では、前記制御回路は、前記スイッチ制御回路が前記スイッチ回路をオン状態とする制御の際に充電され、前記スイッチ制御回路が前記スイッチ回路をオフ状態とする制御の際に放電するコンデンサを有してもよく、前記電圧検出回路は、前記コンデンサの放電によってベースが逆バイアスされる第１トランジスタを有してもよく、前記スイッチ制御回路は、ベースが前記第１トランジスタのエミッタに接続されて、そのコレクタ電流によって前記スイッチ回路のオン状態及びオフ状態を制御する第２トランジスタを有してもよい。
　本発明の第２態様はバッテリ充電回路であって、発電機が出力する三相の交流電圧を整流してバッテリを充電する充電電圧を作る整流回路と、前記バッテリの電圧が所定電圧以上になったことを検出する電圧検出回路と、オフ状態で前記整流回路を介して前記バッテリを充電させ、オン状態で前記整流回路を介して前記発電機を短絡させるスイッチ回路と、前記電圧検出回路により前記バッテリの電圧が所定電圧以上になったことが検出されると前記スイッチ回路をオン状態とするスイッチ制御回路と、前記スイッチ回路がオン状態の時はオン状態を持続させ、オフ状態の時はオフ状態を持続させる制御回路を備える。
　本発明の第２態様では、前記制御回路は、前記スイッチ制御回路が前記スイッチ回路をオン状態とする制御の際に充電され、前記スイッチ制御回路が前記スイッチ回路をオフ状態とする制御の際に放電するコンデンサを有してもよく、前記電圧検出回路は、前記コンデンサの放電によってベースが逆バイアスされる第１トランジスタを有してもよく、前記スイッチ制御回路は、ベースが前記第１トランジスタのエミッタに接続されて、そのコレクタ電流によって前記スイッチ回路のオン状態及びオフ状態を制御する第２トランジスタを有してもよい。
　本発明の第３態様は、発電機が出力する三相の交流電圧を整流してバッテリを充電する充電電圧を作る整流回路と、前記バッテリの電圧が所定電圧以上になったことを検出する電圧検出回路と、オフ状態で前記整流回路を介して前記バッテリを充電させ、オン状態で前記整流回路を介して前記発電機を短絡させるスイッチ回路と、を備えたバッテリ充電回路の制御方法であって、前記電圧検出回路により前記バッテリの電圧が所定電圧以上になったことが検出されると前記スイッチ回路をオン状態とする工程と、前記電圧検出回路により前記バッテリの電圧が前記所定電圧よりも低くなったことが検出されると前記スイッチ回路をオン状態からオフ状態へ切り替えるとともに、前記オフ状態を持続させる工程とを有する。
　本発明の第４態様は、発電機が出力する三相の交流電圧を整流してバッテリを充電する充電電圧を作る整流回路と、前記バッテリの電圧が所定電圧以上になったことを検出する電圧検出回路と、オフ状態で前記整流回路を介して前記バッテリを充電させ、オン状態で前記整流回路を介して前記発電機を短絡させるスイッチ回路と、を備えたバッテリ充電回路の制御方法であって、前記電圧検出回路により前記バッテリの電圧が所定電圧以上になったことが検出されると前記スイッチ回路をオン状態とするとともに、前記オン状態を持続させる工程と、前記電圧検出回路により前記バッテリの電圧が前記所定電圧よりも低くなったことが検出されると前記スイッチ回路をオン状態からオフ状態へ切り替えるとともに、前記オフ状態を持続させる工程とを有する。
　本発明によれば、スイッチ回路をオフ状態とする制御が継続して行われるので、この制御の継続中にスイッチ回路は確実にオン状態からオフ状態に切り替わることができる。したがって、スイッチ回路が常にオン状態となって小さい電流の相によってのみバッテリが充電されるという状況が発生することを防止でき、バッテリ充電を効率よく行うことが可能となる。
本発明の一実施形態によるバッテリ充電回路の構成を示す回路図である。 図１の構成における発電機の電流波形を示す図である。 図１の構成における発電機の電圧波形を示す図である。 関連技術におけるバッテリ充電回路の構成を示す回路図である。 図３の構成における発電機の電流波形を示す図である。 図３の構成における発電機の電圧波形を示す図である。
符号の説明
　１…発電機　２…整流回路　３…スイッチ回路　４…電圧検出回路　５…スイッチ制御回路　６…制御回路　Ｂ…バッテリ　Ｄ１～Ｄ８…ダイオード　Ｓ１～Ｓ３…サイリスタ　ＺＤ１～ＺＤ２…ツェナーダイオード　Ｑ１～Ｑ２…トランジスタ　Ｒ１～Ｒ１０…抵抗　Ｃ１～Ｃ３…コンデンサ
　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
　図１は、本発明の一実施形態によるバッテリ充電回路の構成を示す回路図である。バッテリ充電回路は、発電機１が出力する三相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の交流電圧を整流してバッテリＢを充電する充電電圧を作る整流回路２と、バッテリＢの電圧が所定電圧以上になったことを検出する電圧検出回路４と、オフ状態で整流回路２を介してバッテリＢを充電させ、オン状態で整流回路２を介して発電機１を短絡させるスイッチ回路３と、電圧検出回路４によりバッテリＢの電圧が所定電圧以上になったことが検出されるとスイッチ回路３をオン状態とするスイッチ制御回路５と、スイッチ回路３がオン状態の時はオン状態を持続させ、オフ状態の時はオフ状態を持続させる制御回路６と、を有している。
　発電機１は、バッテリＢを充電するためのＵ相，Ｖ相，Ｗ相からなる三相交流電圧を発生させる。
　整流回路２は、ダイオードＤ１～Ｄ６から構成される。ダイオードＤ１のアノード及びダイオードＤ４のカソードが発電機１のＵ相に接続され、ダイオードＤ２のアノード及びダイオードＤ５のカソードが発電機１のＶ相に接続され、ダイオードＤ３のアノード及びダイオードＤ６のカソードが発電機１のＷ相に接続されている。ダイオードＤ１～Ｄ３のカソードはバッテリＢの正極に接続され、ダイオードＤ４～Ｄ６のアノードはバッテリＢの負極に接続されている。
　スイッチ回路３は、サイリスタＳ１～Ｓ３及び抵抗Ｒ１～Ｒ３から構成される。各サイリスタＳ１～Ｓ３は、アノードがそれぞれ発電機１のＵ相，Ｖ相，Ｗ相に接続され、カソードがダイオードＤ４～Ｄ６のアノードに共通に接続されている。各サイリスタＳ１～Ｓ３のゲートには、それぞれ抵抗Ｒ１～Ｒ３の一端が接続され、これらの抵抗Ｒ１～Ｒ３の他端はスイッチ制御回路５および制御回路６に共通に接続されている。
　電圧検出回路４は、バッテリＢの正極にカソードが接続されたツェナーダイオードＺＤ１と、ツェナーダイオードＺＤ１のアノードにアノードが接続されたダイオードＤ７と、ダイオードＤ７のカソードに一端が接続された抵抗Ｒ４と、抵抗Ｒ４の他端にベースが接続されバッテリＢの負極にエミッタが接続されたトランジスタＱ１と、トランジスタＱ１のベース・エミッタ間に並列接続された抵抗Ｒ５及びコンデンサＣ２と、から構成される。トランジスタＱ１のコレクタはスイッチ制御回路５に接続されている。
　スイッチ制御回路５は、トランジスタＱ１のコレクタに一端が接続された抵抗Ｒ６と、抵抗Ｒ６の他端にベースが接続され、バッテリＢの正極にエミッタが接続されたトランジスタＱ２と、トランジスタＱ２のベース・エミッタ間に並列接続された抵抗Ｒ７及びコンデンサＣ３と、から構成される。トランジスタＱ２のコレクタは、スイッチ回路３の抵抗Ｒ１～Ｒ３、及び制御回路６に接続されている。
　制御回路６は、コンデンサＣ１と、ダイオードＤ８と、ツェナーダイオードＺＤ２と、抵抗Ｒ８～Ｒ１０と、から構成される。コンデンサＣ１は、トランジスタＱ２のコレクタとトランジスタＱ１のベースとの間に設けられている。ダイオードＤ８は、アノードがトランジスタＱ２のコレクタに接続されるようにしてトランジスタＱ２とコンデンサＣ１の間に設けられる。コンデンサＣ１とダイオード８の間には抵抗Ｒ８が、コンデンサＣ１とトランジスタＱ１のベースの間には抵抗Ｒ９が、それぞれ設けられる。ツェナーダイオードＺＤ２は、カソードがコンデンサＣ１と抵抗Ｒ８の接続点に接続され、アノードがバッテリＢの負極に接続される。抵抗Ｒ１０は、ツェナーダイオードＺＤ２と並列に接続される。
　以上のように構成されたバッテリ充電回路の動作を、図２Ａおよび図２Ｂに示す発電機１の電流および電圧の波形を参照しながら説明する。
　バッテリＢの電圧ＶＢが小さい（バッテリＢが十分に充電されていない）場合、具体的には、電圧ＶＢがツェナーダイオードＺＤ１の降伏電圧によって決まる所定電圧よりも小さい場合の回路動作について述べる。電圧検出回路４において、ツェナーダイオードＺＤ１の逆方向（バッテリＢの正極側から負極側）への電流は流れない。このため、トランジスタＱ１のベース・エミッタ間に電流は流れないので、トランジスタＱ１はオフとなる。このとき、スイッチ制御回路５において、トランジスタＱ２のベース・エミッタ間に電流は流れないのでトランジスタＱ２もオフとなる。スイッチ回路３においては、サイリスタＳ１～Ｓ３はゲート電流がゼロのため、オフ状態（アノードからカソードへ電流が流れない状態）となる。したがって、発電機１の出力する三相交流電圧が整流回路２の各ダイオードＤ１～Ｄ６によって整流され、整流後の電圧を充電電圧としてバッテリＢへの充電が行われる（図２Ｂの充電期間）。つまり、図２ＡのＵ相の電流はダイオードＤ１，バッテリＢ，ダイオードＤ５を介して流れ、図２ＡのＶ相の電流はダイオードＤ２，バッテリＢ，ダイオードＤ６を介して流れ、図２ＡのＷ相の電流はダイオードＤ３，バッテリＢ，ダイオードＤ４を介して流れる。こうして整流された充電電圧によって、バッテリＢが充電される。
　次に、バッテリＢが十分に充電されてその電圧ＶＢが上記の所定電圧よりも大きくなった場合の回路動作について述べる。電圧検出回路４において、バッテリＢからツェナーダイオードＺＤ１の逆方向への電流が流れる。このことにより、トランジスタＱ１がオンになる。すると、スイッチ制御回路５において、トランジスタＱ２のベース・エミッタ間に電流が流れてトランジスタＱ２もオンになる。スイッチ回路３においては、各サイリスタＳ１～Ｓ３にトランジスタＱ２及び抵抗Ｒ１～Ｒ３を介してゲート電流が流れるので、各サイリスタＳ１～Ｓ３はオン状態（アノードからカソードへ電流が流れる状態）となる。したがって、発電機１は、図２ＡのＵ相がサイリスタＳ１，ダイオードＤ５を介して短絡され、図２ＡのＶ相がサイリスタＳ２，ダイオードＤ６を介して短絡され、図２ＡのＷ相がサイリスタＳ３，ダイオードＤ４を介して短絡される。その結果、バッテリＢは非充電の状態になる（図２Ｂの非充電期間）。
　更に、上記のようにトランジスタＱ２がオンになると、そのエミッタ・コレクタ間を流れる電流の一部がダイオードＤ８を介して制御回路６へと流れ込む。この流れ込んだ電流によって、制御回路６のコンデンサＣ１が充電される。コンデンサＣ１が充電されると、電圧検出回路４のトランジスタＱ１はベース電位が高電位に維持されるのでオンが継続し、これによりスイッチ制御回路５のトランジスタＱ２もオンが継続する。このとき、各サイリスタＳ１～Ｓ３は、発電機１の交流電圧が負電圧となった際に一旦オフ状態となるが、トランジスタＱ２のオンが継続しゲート電流が流れていることにより、発電機１の交流電圧が正電圧となった時点で再びオン状態となる。このようにして、各サイリスタＳ１～Ｓ３はオン状態が持続するように制御されて、バッテリＢが非充電の状態が所定期間継続することになる（図２Ｂの非充電期間）。
　その後、バッテリＢが不図示の外部回路等によって電力を消費されて、その電圧ＶＢが上記の所定電圧を再び下回った場合、ツェナーダイオードＺＤ１に逆方向の電流が流れなくなる。これにより、電圧検出回路４のトランジスタＱ１はオフになり、スイッチ制御回路５のトランジスタＱ２もオフになる。このため、制御回路６のコンデンサＣ１は上記充電した電荷を放電するので、電圧検出回路４のトランジスタＱ１のベースに逆バイアスがかかった状態となる。この状態では、再びツェナーダイオードＺＤ１に逆方向の電流が流れたとしても、ベースに逆バイアスがかかっているためトランジスタＱ１のオフが継続する。その結果、スイッチ制御回路５のトランジスタＱ２もオフが継続する。したがって、各サイリスタＳ１～Ｓ３のゲート電流がゼロである期間が十分に確保されることになるため、各サイリスタＳ１～Ｓ３は、その期間中に確実にオフ状態に切り替わることができる。その後も、トランジスタＱ２のオフが継続することにより各サイリスタＳ１～Ｓ３のオフ状態が持続する。このようにして、各サイリスタＳ１～Ｓ３は、電圧検出回路４のトランジスタＱ１のベースに逆バイアスがかかっている間、即ち制御回路６のコンデンサＣ１が放電を行っている間、オン状態からオフ状態へと切り替わって、オフ状態が持続するように制御される。このオフ状態の持続期間中、前述した動作と同様にしてバッテリＢの充電が行われる。
　このように、コンデンサＣ１が放電を行っている期間中はトランジスタＱ２のオフが継続するので、各サイリスタＳ１～Ｓ３はこの期間中に確実にオフ状態に切り替わることができる。したがって、各サイリスタＳ１～Ｓ３が常にオン状態となってバッテリＢが充電されなくなってしまう、という状況が発生することを防ぐことができる。
　以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
　例えば、スイッチ回路３は、サイリスタＳ１～Ｓ３に代えて、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等のトランジスタによるスイッチング素子からなるものであってもよい。
　上記実施形態では、交流三相のバッテリ充電回路を例に挙げて述べたが、交流三相発電機の電圧安定回路として応用することができる。

Claims (6)

  1. 　発電機が出力する三相の交流電圧を整流してバッテリを充電する充電電圧を作る整流回路と、
    　前記バッテリの電圧が所定電圧以上になったことを検出する電圧検出回路と、
    　オフ状態で前記整流回路を介して前記バッテリを充電させ、オン状態で前記整流回路を介して前記発電機を短絡させるスイッチ回路と、
    　前記電圧検出回路により前記バッテリの電圧が所定電圧以上になったことが検出されると前記スイッチ回路をオン状態とするスイッチ制御回路と、
    　前記スイッチ回路をオン状態からオフ状態へ切り替えてオフ状態を持続させる制御回路と
    を備えるバッテリ充電回路。
  2. 　前記制御回路は、前記スイッチ制御回路が前記スイッチ回路をオン状態とする制御の際に充電され、前記スイッチ制御回路が前記スイッチ回路をオフ状態とする制御の際に放電するコンデンサを有し、
    　前記電圧検出回路は、前記コンデンサの放電によってベースが逆バイアスされる第１トランジスタを有し、
    　前記スイッチ制御回路は、ベースが前記第１トランジスタのエミッタに接続されて、そのコレクタ電流によって前記スイッチ回路のオン状態及びオフ状態を制御する第２トランジスタを有する
    請求項１に記載のバッテリ充電回路。
  3. 　発電機が出力する三相の交流電圧を整流してバッテリを充電する充電電圧を作る整流回路と、
    　前記バッテリの電圧が所定電圧以上になったことを検出する電圧検出回路と、
    　オフ状態で前記整流回路を介して前記バッテリを充電させ、オン状態で前記整流回路を介して前記発電機を短絡させるスイッチ回路と、
    　前記電圧検出回路により前記バッテリの電圧が所定電圧以上になったことが検出されると前記スイッチ回路をオン状態とするスイッチ制御回路と、
    　前記スイッチ回路がオン状態の時はオン状態を持続させ、オフ状態の時はオフ状態を持続させる制御回路と
    を備えるバッテリ充電回路。
  4. 　前記制御回路は、前記スイッチ制御回路が前記スイッチ回路をオン状態とする制御の際に充電され、前記スイッチ制御回路が前記スイッチ回路をオフ状態とする制御の際に放電するコンデンサを有し、
    　前記電圧検出回路は、前記コンデンサの放電によってベースが逆バイアスされる第１トランジスタを有し、
    　前記スイッチ制御回路は、ベースが前記第１トランジスタのエミッタに接続されて、そのコレクタ電流によって前記スイッチ回路のオン状態及びオフ状態を制御する第２トランジスタを有する
    請求項３に記載のバッテリ充電回路。
  5. 　発電機が出力する三相の交流電圧を整流してバッテリを充電する充電電圧を作る整流回路と、
    　前記バッテリの電圧が所定電圧以上になったことを検出する電圧検出回路と、
    　オフ状態で前記整流回路を介して前記バッテリを充電させ、オン状態で前記整流回路を介して前記発電機を短絡させるスイッチ回路と
    を備えたバッテリ充電回路の制御方法であって、
    　前記電圧検出回路により前記バッテリの電圧が所定電圧以上になったことが検出されると前記スイッチ回路をオン状態とする工程と、
    　前記電圧検出回路により前記バッテリの電圧が前記所定電圧よりも低くなったことが検出されると前記スイッチ回路をオン状態からオフ状態へ切り替えるとともに、前記オフ状態を持続させる工程と
    を有するバッテリ充電回路の制御方法。
  6. 　発電機が出力する三相の交流電圧を整流してバッテリを充電する充電電圧を作る整流回路と、
    　前記バッテリの電圧が所定電圧以上になったことを検出する電圧検出回路と、
    　オフ状態で前記整流回路を介して前記バッテリを充電させ、オン状態で前記整流回路を介して前記発電機を短絡させるスイッチ回路と
    を備えたバッテリ充電回路の制御方法であって、
    　前記電圧検出回路により前記バッテリの電圧が所定電圧以上になったことが検出されると前記スイッチ回路をオン状態とするとともに、前記オン状態を持続させる工程と、
    　前記電圧検出回路により前記バッテリの電圧が前記所定電圧よりも低くなったことが検出されると前記スイッチ回路をオン状態からオフ状態へ切り替えるとともに、前記オフ状態を持続させる工程と
    を有するバッテリ充電回路の制御方法。
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