專利名稱：汽車電池充電電壓控制電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及電池充電電壓控制電路。
通常在車上電池和與內燃機相結合驅動的汽車交流發電機(ACG)之間設置一個電池充電電壓控制電路，車上的各設備件由電池和/或ACG供電。典型地，必須甚至當電池完全放電時或者出于某種原因未連接電池時仍能繼續車輛的運行。
圖3中所示的電路周知是摩托車的常規電池充電電壓控制電路，這種電路帶有防止斷開電池的措施。圖3的電路中，ACG1適宜于用圖中未示出的內燃機驅動，ACG1的電壓輸出端子和電池充電電壓控制電路12的充電端CH連接。
充當為電池充電電壓控制電路12的電壓輸出端的電池端子BT和閃光繼電器3、終止燈SL、點火控制電路CDI以及電池4連接，其中點火控制電路CDI是作為車上設備的一個例子給出的。閃光繼電器3和右閃光燈RL及左閃光燈LL連接，由選擇開關SW1選擇的這兩個閃光燈中的一個可以時斷時續地發光。通過接通開關SW2也可選擇性地點亮終止燈SL。
電池充電電壓控制電路12包括一個連接在兩個端子CH和BT之間的閘流晶體管SCR。充電端子CH和閘流晶體管SCR的陽極之間的結點經串聯連接的電阻器R1、二極管D5和三極管Q1接地。電阻器R1和二極管D5之間的結點經過一個通常連接著的二極管D2和閘流晶體管SCR的控制極連接，該控制極還經過電阻器R2和閘流晶體管的陰極以及電池端子BT連接。
閘流晶體管SCR的陰極和電池端子BT之間的結點經按照二極管D3-電阻器R3-電容器C1的次序正常串聯連接的線路接地。二極管D3和電阻器R3之間的結點經過齊納二極管和三極管Q1的基極連接。
在具有上述結構的該電池充電電壓控制電路中，在對電池4電氣充電的正常狀態下，電池由出現在端子BT處的電壓的正半波分量充電。當電池電壓變為高于齊納二極管ZD的閾電壓時，三極管Q1接通以阻止控制極電流或者下拉閘流晶體管的控制極處的電壓、從而禁止閘流晶體管SCR的接通并且因此避免電池的過渡充電。
現在，參照圖4，考慮電池出現故障、未連接上或者相反不能提供實質性的電壓等情況。例如，當不連接電池時，電容器C1由ACG1施加到電池端子BT上的電壓的正半波分量充電，并且一旦電容器C1兩端的電壓超過齊納二極管ZD的閾電壓，則接通三極管Q1。這又使SCR斷開并造成電容器C1兩端的電壓隨時間下降。三極管Q1的接通狀態的持續時間由電容器C1和電阻器R3所定義的時間常數決定，而電池端子B處的電壓波形例如如圖4中從上向下數的第二條曲線所示。換言之，在三極管Q1接通期間，即使在充電端子CH處產生正電壓，閘流晶體管保持斷開，從而不在電池端子BT處產生電壓。這樣，電池端子BT處的電壓調節成不會超過某規定的電平，并且可以避免電池4的過度充電。
但是，當在斷開電池下接通閃光燈LL和RL中的一個時，由于閃光繼電器3的電感可以在電池端子BT處形成負電壓，如圖4中從上向下數的第三條曲線所示。因此，即使在三極管Q1接通并且結點A處于接地狀態時，閘流晶體管SCR的陰極端子可能變成負電壓，并且電流可能經過電阻器R1和二極管D2流入閘流晶體管SCR的陰極。這樣，不能禁止閘流晶體管SCR的接通，而且在每個周期里會在電池端子BT處出現正波形，從而不能控制電池端子BT處的電壓，而且和電池端子BT相連接的負載可能會遭受特別高的電壓。
當正確起作用的電池和電池端子連接時，常規電池充電電壓控制電路可以滿意地運行。即使當電感性負載和該控制電路的輸出端連接時，只要連接上電池并且電池是起作用時，電池可以吸收電感性負載接通和斷開而產生的負電壓。但是，當在該控制電路的輸出端接上電感性負載時，并且不存在電池時，則控制電路輸出端的負電壓可能阻礙控制電路的正確控制作用，而且在控制電路中可能形成的結果高電壓可以導致不希望的結果，諸如需要采用相對昂貴的能承受高電壓的部件，以及向車上設備施加不希望的高電壓。
鑒于現有技術的這些問題，本發明的主要目的是提供一種甚至在斷開電池時仍可以防止形成特別高的電壓的汽車電池充電電壓控制電路。
本發明的第二個目的是提供一種甚至當負載包括電感部件時仍可保持滿意的運行的汽車電池充電電壓控制電路。
本發明的第三個目的是提供一種在所有的條件下都能經濟地制造和可靠地使用的汽車電池充電電壓控制電路。
按照本發明，通過提供一種汽車電池充電電壓控制電路可以實現這些目的以及其它目的，該電路包括一個電池端子，適用于和一個電池和一個負載連接；一個在充電端子和電池端子之間串聯連接的閘流晶體管；電池過電壓防護裝置，用于當檢測出電池端子處的電壓高于閾電平時禁止接通閘流晶體管以防止在電池端子處形成過高的電壓；以及連接在閘流晶體管的控制極和電池端子之間把控制極電流分流到向電池端子的控制極電流的控制極電流分流裝置，從而當過電壓裝置在運行中并在電池端子處檢測出負電壓時防止控制極電流流入控制極。
電池端子可以具有負電壓，例如當斷開電池或者電流完全放電的情況下接通和斷開具有電感部件的負載時，從而該負載引起的負電壓可以施加到電池端子上。選擇性地禁止閘流晶體管接通的電池過電壓防止裝置可以用任何種類的按適當的時間接通和斷開閘流晶體管來保持電池端子處的電壓為常數的裝置實現。典型地，電池過電壓防止裝置包括一個諸如三極管的開關元件，當激勵時它適用于可選擇性地拉下閘流晶體管的控制極的電壓，并包括一個諸如CR時間常數電路的定時電路，當電池端子處的檢測電壓高于閾電平時定時電路按預定的時間保持開關元件為激勵狀態。
為了簡單地并且有效地把控制極電流分流到閘流晶體管電池端子側，控制極電流分流裝置可由一個二極管組成，該二極管通常連接在開關元件離閘流晶體管的陰極側較遠的一端和閘流晶體管的電池端子側之間。
現在參照
本發明，附圖是圖1是根據本發明的汽車電池充電電壓控制電路的基本部件的電路圖2表示根據本發明的各條波形；圖3是常規汽車電池充電電壓控制電路的基本部件的電路圖；圖4表示根據現有技術的各條波形。
圖1表示應用本發明的一種汽車電池充電電壓控制電路2，其中對應于上述現有技術的各部件用相同的數字表示。盡管在現有技術中二極管D5和三極Q1的集電極連接，但根據本發明的圖1的電路包括一個和三極管Q1的發射極連接的二極管D1。另外，經過正常連接的二極管D4，三極管Q1的發射極和二極管D1之間的結點和電池端子BT連接。以這種方式，當在電池端子BT處產生負電壓下接通三極管Q1時，經三極管Q1和二極管D4把閘流晶體管SCR的控制極電流分流到電池端子BT，從而禁止閘流晶體管SCR的接通。
如果斷開圖1電路中的電池4，一旦電池端子的電壓超過齊納二極管ZD所定義的閾電壓三極管Q1就接通，并且按固定的時間間隔反復接通或斷開，該固定的時間間隔和現有技術中一樣取決于由電容器C1和電阻器R3規定的時間常數。
通常，三極管Q1的接通狀態造成閘流晶體管SCR的控制極接地，從而禁止閘流晶體管SCR的接通。閘流晶體管SCR斷開狀態的持續時間由三極管Q1的接通狀態的持續時間決定。這樣，通過選擇閘流晶體管SCR斷開狀態的持續時間足夠長以防止各個周期中在電池端子BT處出現正電壓電平，有可能甚至在斷開電池時防止在電池端子BT處出現過度的電壓。
在斷開電池下激勵閃光繼電器3時，由于閃光繼電器3的電感在電池端子BT處產生負電壓。
根據本發明，在接通三極管Q1時，閘流晶體管SCR的控制極和電池端子BT連接。因此，位于閘流晶體管SCR陽極一側的結點A相對于閘流晶體管SCR陰極的電壓如圖2中底部處的曲線所示。換言之，當在電池端子BT處形成負電壓并且三極管Q1導通時，由于結點A(其位于閘流晶體管SCR的陽極側)處的電壓被電池端子BT的負電壓下拉，不再保持為接地電平，控制極不會接收到使閘流晶體管SCR導通的足夠電流，從而閘流晶體管SCR保持斷開如圖2中自上向下數的第四條曲線所示。
如圖2的底部曲線所示，當三極管Q1導通時經過二極管D4的線路上的壓降可以做成低于閘流晶體管SCR的閾電壓Vth，從而當在電池端子處產生負電壓時閘流晶體管SCR不會導通。
這樣，按照本發明，即使在斷開電池或者電池完全放電的情況下由于具有電感元件的負載時斷時連而在電池端子處產生負電壓時，通過把閘流晶體管SCR的控制極電流分流流向電池端子，防止了閘流晶體管的導通，從而通過常態斷開禁止裝置的控制防止電池端子處的電壓過高上升。
盡管本發明是利用其最佳實施方式說明的，很明顯，在不違背附屬權利要求書中所陳述的本發明的范圍的前提下，熟練的技術人員可進行各種改進及修改。
權利要求
1.一種汽車電池充電電壓控制電路，包括一個和交流發電機的輸出端子連接的充電端子；一個適用于和一個電池及一個負載連接的電池端子；一個串聯連接在充電端子和電池端子之間的閘流晶體管；以及電池過電壓防止裝置，用于當在電池端子處檢測出的電壓高于閾電平時禁止閘流晶體管的接通以防止在電池端子處形成過電壓；以及控制極電流分流裝置，其連接在閘流晶體管的控制極和電池端子之間用于把控制極電流分流到電池端子，從而當過電壓防止裝置運行時并且在電池端子處檢測出負電壓時防止控制極電流流入控制極。
2.根據權利要求1的汽車電池充電電壓控制電路，其中過電壓防止裝置包括一個開關元件和一個定時電路，該開關元件激勵時適用于選擇性地下拉閘流晶體管的控制極處的電壓，而該定時電路在電池端子處檢測出的電壓高于閾電平時按預定的時間周期保持開關元件處于激勵狀態。
3.按照權利要求2的汽車電池充電電壓控制電路，其中開關元件由晶體管構成。
4.按照權利要求2的汽車電池充電電壓控制電路，其中定時電路由CR時間常數電路構成。
5.根據權利要求2的汽車電池充電電壓控制電路，其中控制極電流分流裝置由一個二極管構成，該二極管通常連接在開關元件遠離閘流晶體管的陰極側的一端和閘流晶體管的電池端子側之間。
全文摘要
在一種汽車電池充電電壓控制電路中采用一個閘流晶體管以當在電池端子側檢測出過度電壓時通過斷開閘流晶體管來控制充電電壓，并采用一個控制極電流分流電路元件從而甚至當在電池端子處產生負電壓時通過把控制極電流分流到電池端子保持閘流晶體管處于斷開狀態。從而，即使在斷開電池或者電池完全放電情況下諸如閃光繼電器的電感性負載時斷時通時，仍可能按初始設計的方式保持對控制極電流的控制。
文檔編號H02J7/14GK1166712SQ9711156
公開日1997年12月3日 申請日期1997年5月16日 優先權日1996年5月17日
發明者其木德, 梁瀨淳志, 野末裕 申請人:株式會社美姿把