專利名稱：機動車用電池充電電壓控制電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種機動車用電池充電電壓控制電路。
電池充電電壓控制電路通常設置在車載電池與隨同內燃機動作的車用ACG(AC發電機)之間，并且各種不同的車載設備均由電池和/或ACG供電。一般，即使在電池全部放完電或者由于某些原因而開路時，也必須能夠使車輛繼續工作。
圖4示出的電路是眾所周知的裝有防止電池開路的措施的摩托車用常規電池充電電壓控制電路。在圖4的電路中，ACG1適于由內燃機(附圖未示出)帶動，并且ACG1的電壓輸出端連接到電池充電電壓控制電路12的充電端CH。
充當電池充電電壓控制電路12的電壓輸出端的電池端子BT連接到一個閃光燈繼電器3、一個停車燈SL、一個以車載設備的例子的形式給出的點火控制電路CDI、以及電池4。閃光燈繼電器3連接到左右閃光燈LL和RL，并且被選擇開關SW1選中的任何一個閃光燈都可間歇點亮。停車燈SL也可通過合上開關SW2而有選擇地點亮。
電池充電電壓控制電路12包括一個接在CH和BT兩端子之間的可控硅SCR。充電端子CH與可控硅SCR的陽極之間的結點通過一個電阻R1、一個二極管D1以及一個晶體管Q1串聯接地。電阻R1和二極管D1之間的結點通過一個正向連接的二極管D2連接到可控硅SCR的控制極，控制極還通過一個電阻R2連接到可控硅的陰極和電池端子BT。
可控硅SCR的陰極和電池端子BT之間的結點通過一個正向連接的二極管D3、一個電阻R3以及一個電容器C1按此順序串聯接地。二極管D3和電阻器R3之間的結點通過一個齊納二極管ZD2連接到晶體管Q1的基極。
在具有上述結構的這個電池充電電壓控制電路12中，在電池4充電的正常條件下，電池被出現在端子BT的正半波電壓分量充電。當電池電壓變得高于齊納二極管ZD2的閾值電壓時晶體管Q1導通以阻住控制極電流或下拉可控硅控制極的電壓以禁止可控硅SCR導通，從而防止電池的過充電。
現在參照圖5，考慮電池4有故障、開路或因別的原因基本供不出電壓的情況。當電池開路時，電容器C1被ACG1加到電池端子BT的電壓正半波分量充電，并且一旦C1兩端的電壓超過齊納二極管ZD2的閾值電壓時，晶體管Q1便導通。這就反過來使SCR關斷，從而使C1兩端的電壓在一段時間內降落。Q1導通狀態的這個時間周期由電容器C1和電阻R3定義的時間常數決定，并給出電池端BT的電壓波形(例如說，如圖5從上向下數第二圖所示)。換句話說，在Q1導通的時間期間，即使在充電端子CH產生正電壓時可控硅SCR也保持關斷狀態并且在電池端子BT不產生任何電壓。于是，電池端子BT的電壓被調節得不超過某一規定電平，并且可以避免電池4的過充電。
但是，當閃光燈LL和RL中的一個在電池開路的情況下接通時，由于閃光繼電器3中電感的關系而在電池端子BT可能會形成一個如圖5從上面數第三圖中所示的負電壓。因此，即使晶體管Q1導通并且結點A處于接地狀態，可控硅SCR的陰極仍然可變為負并且電流可通過電阻R1和二極管D2流過可控硅SCR的控制極。因此，不能禁止可控硅SCR導通，一個正的波形可能每一周都出現在電池端子BT，導致電池端子BT失控，以致連接到電池端子BT上的負載可能遭受一個過高的電壓。
如果有一個適當的功能電池連接到電池端子，傳統的電池充電電壓控制電路就能令人滿意地工作。甚至在一個感性負載連接到控制電路輸出端的情況下，只要該電池被接上并發揮功能，它就能吸收因接通和關斷電感負載而產生的負電壓。但是，在感性負載連接到控制電路的輸出端并且不存在該電池的情況下，控制電路輸出端的負電壓就可能妨礙控制電路的正當控制作用并且所產生的高電壓(可在控制電路中產生)可能導致不良后果，例如需要使用相對費錢的能承受高電壓的元件以及將不希望有的高電壓加到車載設備上。
考慮到現有技術的這類問題，本發明的一個主要目的是提供一種機動車用電池充電電壓控制電路，即使在電池開路時也能防止形成任何過高的電壓。
本發明的第二個目的是提供一種機動車用電池充電電壓控制電路，即使在負載包括一個感性元件時，它也能保持令人滿意的工作。
本發明的第三個目的是提供一種機動車用電池充電電壓控制電路，它制造節省而在所有條件下使用可靠。
根據本發明，這些以及其他目的都可通過提供一種機動車用電池充電電壓控制電路達到，控制電路包括一個連接到AC發電機的輸出端的充電端子；一個適于連接到電池和負載的電池端子；一個串聯在充電端子和電池端子之間的可控硅；電池過壓防止裝置，用于在電池端子檢測到的電壓高于閾值電平時防止在電池端子形成任何過電壓；以及連接在充電端子和可控硅的控制極之間的控制極電流控制裝置，用于在過電壓防止裝置已動作并且在電池端子檢測到負電壓時防止電流流入控制極。
電池端子可能有一個負電壓，例如，在電池開路或者電池全放完電的情況下，當一個具有感性元件的負載接入或關斷時，由負載引起的負電壓就可能加到電池端子上。用于有選擇地禁止可控硅導通的電池過壓防止裝置可以通過任何裝置來實現，該裝置借助在適當時間導通和關斷可控硅而保持電池端子的電壓為常數。一般，電池過壓防止裝置包括一個開關元件(例如一個適于在導通時有選擇性地下拉可控硅控制極電壓的晶體管)，以及一個像CR時間常數電路這樣的計時電路，該電路在檢測電池端子的電壓高于閾值電平時保持開關元件導通一個規定的時間周期。
為了精確決定電池端子的容許負電壓，控制極電流控制裝置可包括一個連接在可控硅的控制極和開關元件之間的齊納二極管以允許甚至在電池端子產生某個負電壓時借助開關元件將控制極的電壓下拉。另一個方法是可以使用一個電阻或者一組二極管代替齊納二極管。
現在，參照附圖對本發明敘述如下，在附圖中
圖1是根據本發明的機動車用充電電壓控制電路的基本部分的電路圖；圖2是示出根據本限明的各種波形的曲線圖3(a)是類似圖1的電路圖，示出本發明的第二實施例；圖3(b)是類似圖1的電路圖，示出本發明的第三實施例；圖4是傳統機動車用充電電壓控制電路的基本部分的電路圖；以及圖5是示出根據現有技術的各種波形的曲線圖。
圖1示出一種應用本發明的機動車用電池充電電壓控制電路，相應于上面所述現有技術的那些部件用相同的數字表示。圖1的電路包括一個用于控制極電流控制的齊納二極管連接在電阻R1和二極管D1以及二極管D2的陽極之間作為控制極電流控制裝置，用于控制SCR的陽極相對于陰極的電壓。
如果電池4在圖1的電路中開路，則晶體管Q1按一個規則的時間間隔反復導通和關斷，這個時間間隔用和現有技術一樣的方式依賴于電容器C1和電阻R1所定義的時間常數。同現有技術一樣，當電池端子BT的電壓超過齊納二極管ZD2的閾值電壓時，晶體管Q1導通，這就阻止了可控硅SCR的控制極電流，使得可控硅SCR不導通。另外，通過用CR時間常數適當地決定晶體管Q1的通態周期，就防止了ACG1的正電壓在每一周期加到電池端子BT，而是以周期性間歇的方式加于BT，并且電池端子BT的電壓升高可以適當地控制。這樣，就構成了基于禁止可控硅SCR導通的電池過壓防止裝置。
在這一實施例中，由控制極電流控制齊納二極管ZD1的齊納電壓Vz決定的負閾值電壓(-Vz)被選得大于當閃光繼電器3或其他感性負載Z作并用電池開路時出現的負電壓(-Vf)，如圖2中從上面數第二個曲線圖所示。
因此，當產生由于閃光燈繼電器3的動作而得到的負電壓時，可控硅SCR的陽極有一個高于其陰極的電壓，然而在另一方面，流入控制極的電流卻都被控制極電流控制二極管ZD1阻止。結果，就沒有控制極電流，并且可控硅SCR變得不能在每一周都導通，如圖2從上面數的第4個曲線圖所示。換句話說，可控硅SCR以一個降低了的頻率導通，并且電池端子BT的電壓可以根據要求控制。
結點A的電壓相對于可控硅SCR的陰極變化，如圖2最下面的曲線圖所示。當結點A的電壓超過一個閾值Vth(以齊納二極管ZD1的齊納電壓Vz、二極管D2兩端的電壓降Vd以及控制極-陰極電壓VGK之和的形式給出)時，可控硅SCR導通(圖2從上面數第4個曲線圖)。因此，當控制極電流控制齊納二極管ZD1不存在時，閾值變得低一個相應的數量，并且結點A的電壓每次上升到一個正電平時，可控硅SCR都會導通，致使電池電壓上升到不能控制的地步。
根據本發明，由于齊納二極管ZD1的齊納電壓Vz成為閾值Vth的一個組成部分，結點A的電壓上升由于晶體管Q1的導通而不足以使可控硅SCR導通。
控制極電流控制齊納二極管ZD1在圖1所示的實施例中被用作控制極電流控制裝置，但控制極電流控制裝置并不局限于齊納二極管。例如說，像圖3(a)示出的那樣，電阻R4可用來代替齊納二極管ZD1。在這一情形，電阻R4宜有一個相對大的阻值，例如在電阻R2的阻值等于2KΩ時它為10KΩ。
可以使用一組串聯的二極管代替齊納二極管，如圖3(b)所示。圖3示出的實施例能獲得和圖1所示實施例相同的結果。
如此，根據本發明，即使由于閃光燈繼電器這類的感性負載的接通和關斷，再加上電池開路或者電池全放完電而在電池端子產生一個負電壓，從而使得一個控制極電流供到可控硅的控制極時，通過提供一控制極電流控制裝置(最好由適于產生一個大于因上面提到的電池端子與控制極之間的負電壓而產生在可控硅的陰極和陽極之間的電壓差的電壓的齊納二極管組成)。還是有可能防止控制極電流實際供到可控硅的控制極。這樣，就有可能不管電池接通還是不接通，都能實行良好的電池充電電壓控制，并且在所有情況下防止電池端子電壓的不正常上升。
雖然本發明已通過其優選實施例進行了敘述。但顯然對于熟悉這一技術的人員來說，各種變例和修改都是允許的，不需要脫離在所附權利要求書中提出的本發明的范圍。
權利要求
1.一種機動車用電池充電電壓控制電路，包括一個連接到AC發電機輸出端的充電端子；一個適于連接到電池和負載的電池端子；一個串聯在充電端子和電池端子之間的可控硅；以及電池過壓防止裝置，用于在電池端子檢測出的電壓高于閾值電平時禁止可控硅導通來防止在電池端子形成任何過電壓；以及控制極電流控制裝置，連接在充電端子和可控硅的控制極之間以防止在過電壓防止裝置工作并在電池端子檢測到負電壓時電流流入控制極。
2.根據權利要求1的機動車用電池充電電壓控制電路，其中電池過壓防止裝置包括一個適于在導通時有選擇地下拉可控硅控制極電壓的開關元件，以及一個在電池端子檢測出的電壓高于閾值電平時保持開關元件導通一個規定的時間周期的計時器電路。
3.根據權利要求2的機動車用電池充電電壓控制電路，其中開關元件包括一個晶體管。
4.根據權利要求2的機動車用電池充電電壓控制電路，其中計時器電路包括一個CR時間常數電路。
5.根據權利要求2的機動車用電池充電電壓控制電路，其中控制極電流控制裝置包括一個連接在可控硅控制極和開關元件之間的齊納二極管，以允許甚至在電池端子產生某個負電壓時，由開關元件將控制極電壓下拉。
6.根據權利要求2的機動車用電池充電電壓控制電路，其中控制極電流控制裝置包括一個連接在可控硅控制極和開關元件之間的電阻，以允許甚至在電池端子產生某個負電壓時，由開關元件將控制極電壓下拉。
7.根據權利要求2的機動車用電池充電電壓控制電路，其中控制極電流控制裝置包括一組連接在可控硅控制極和開關元件之間的二極管，以允許甚至在電池端子產生某個負電壓時，由開關元件將控制極電壓下拉。
全文摘要
在一種機動車用電池充電電壓控制電路中，使用一個可控硅在電池端子檢測出一個過電壓時控制電壓，使用一個控制極電流控制元件在電池端子產生一個負電壓時保持可控硅關斷。因此，即使在感性負載例如閃光繼電器接入和斷開關且電池開路或者電池全放完電時，仍然有可能維持最初設計的控制極電流控制。這樣，就有可能不管電池接通還是沒有接通，都能執行良好的電池充電電壓控制，并在一切條件下防止電池端子電壓的不正常上升。
文檔編號H02P9/04GK1166422SQ97110549
公開日1997年12月3日 申請日期1997年4月17日 優先權日1996年4月18日
發明者其木德, 梁瀨淳志, 野末裕 申請人:株式會社美姿把