蓄电池充电和亮灯控制电路的制作方法

专利名称：蓄电池充电和亮灯控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及把交流发电输出分成正向和负向、为蓄电池充电用电源 和给灯供电的电源提供的控制电路，特别是涉及能稳定地向灯供电的控 制电路。此外，本发明还涉及使用交流发电机对电池进行充电的电池充电装 置，特别是当电池处于开路状态下，保护连接负载的连接负载保护电路。
背景技术：
一般，使用由摩托车等的发动机所驱动的发电机的交流发电输出时， 都具有用于向蓄电池充电的电源和点亮前灯等的电源提供的控制电路。在这种控制电路中，当发电机的驱动速度变成高速时，灯的驱动电 压峰值便增高，为了防止灯的电压过高， 一旦发电电压增高，就通过间歇切断驱动灯的半波输出，来降低有效电压(参照图2 (b)、图19 (b)、 图19 (c))。由于在这种控制电路中会产生灯闪烁等问题，所以就有了专利文献 1中记载的技术。按照这种技术，当灯的有效电压超过阈值时，便启动延 迟电路，通过延迟控制灯的闸流管导通的时间，使灯的驱动电压峰值降 低。可是在特开2001 - 93680号公报记载的技术中， 一旦发电机的驱动 速度达到某一个程度，除了蓄电池的充电电源刚刚导通后的半波成分之 外，对于其它的半波成分一律只进行电平移位的工作，在电平移位后的 半波成分峰值过大的情况下，如果不间歇切断半波波形，供电的功率就 会过大，因而就会出现灯闪烁这样的第一种问题。此外， 一直以来，使用交流发电机进行蓄电池充电的蓄电池充电装 置(例如参照特开2001 - 93680号公报)是公知的。在这种蓄电池充电
装置中，在蓄电池处于开路状态的情况下，由于可以向调节器输出与交 流发电机的输出电压相同的电压，所以在交流发电机输出功率超限的情 况下或高转速时，就可能发生向调节器输出高电压，损坏连接负载的问题。因此，以往为了保护连接负载，采用了以下方法。其中一种方法是釆用图9那样的电路，对交流发电机1103的输出电压进行间歇切断的处 理，以控制作用在连接负载1603上的有效电压值。具体说，这样的电路， 例如由图9所示的电路构成，它在蓄电池处于开路状态的情况下，能对 交流发电机1103的输出电压进行间歇切断的控制。其中，齐纳二极管Z23的齐纳电压设定为比蓄电池的电压(额定值) 高，当蓄电池处于开路状态下，在调节器1203的输出电压高时，便从二 极管D21通过齐纳二极管Z23、电阻之后，再向电容器C21充电。然后， 当向电容器C21充电时，利用这个电压使晶体管Q21保持导通状态，并 通过使晶体管Q22、 Q23断开，使闸流管SCR22断开。这样，就可以切 断正在向连接负载1603供应的调节器1203的输出。此外，当减少向电容器C21充电的电荷，降低电位时，晶体管Q21 就不能保持导通状态了，在晶体管Q21处于断开状态的情况下，虽然闸 流管SCR22处于导通状态，并由调节器1203向连接负载1603提供输出 电压，但是，如果此时蓄电池处于开路状态，就将遵循与原来同样的路 径，再次对电容器C21进行充电。因此，通过继续维持这样的状态，间 歇切断从调节器1203向连接负载1603提供的输出电压，就可以控制作 用在连接负载1603上的有效电压值。此外，蓄电池连接时和蓄电池开路时的充电点(图9中的A点)一 接地点(图9中的E点)之间的电压、蓄电池(图9中的B点) 一接地 点(图9中的E点)之间的电压、灯(图9中的L点) 一接地点(图9 中的E点)之间的电压、电容器C21的充电电压、闸流管SCR21的门信 号、闸流管SCR22的门信号，都表示在图10a和图10b中。从图10a所 示可以看出，虽然在蓄电池连接的状态下，把蓄电池(图9中的B点) 一接地点(图9中的E点)之间的电压控制在适当的值，但是，当蓄电
池处于开路时，便如图10b所示，在部分被间歇切断的状态下，充电点(图9中的A点) 一接地点(图9中的E点)之间的电压表现为蓄电池 (图9中的B点)一接地点(图9中的E点)之间的电压。图11表示间歇切断控制的另一种方式。在这种情况下，齐纳二极管 Z31的齐纳电压设定为比蓄电池电压(额定值)高，在蓄电池处于开路 状态下，当调节器1204输出的电压高时，从二极管D31通过齐纳二极管 Z31、电阻，向电容器C31充电。而当向电容器C31充电时，利用这个 电压使晶体管Q31保持导通状态，而断开闸流管SCR32。这样，就可以 切断正在向连接负载1604供应的调节器1204的输出。此外，蓄电池连接时和蓄电池开路时的充电点(图11中的A点) 一接地点(图11中的E点)之间的电压、蓄电池(图11中的B点)一 接地点(图11中的E点)之间的电压、灯(图11中的L点) 一接地点 (图11中的E点)之间的电压、电容器C31的充电电压、闸流管SCR31 的门信号、闸流管SCR32的门信号，都如图12a和图12b所示。从图12a 所示可以看出，在蓄电池连接状态下，蓄电池(图11中的B点)一接地 点(图ll中的E点)之间的电压控制在适当的值，而在蓄电池开路时， 则如图12b所示，充电点(图11中的A点)-接地点(图11中的E点) 之间的电压，在部分被间歇切断的状态下，表现为蓄电池(图11中的B 点)_接地点(图11中的E点)之间的电压。图13表示现有的另一种控制方式。这种方式是当蓄电池处于开路状 态时，导通闸流管SCR43,对调节器1106的输出电压进行削峰(peakcut) 控制的方式。其中，齐纳二极管Z43的齐纳电压设定为比蓄电池电压(额 定值)高，在蓄电池处于开路状态下，当调节器1106的输出电压高时， 从二极管D41通过齐纳二极管Z43、电阻，利用发送门信号，由闸流管 SCR43使交流发电机1105的输出短路。因此，在这种控制方式中，蓄电 池开路时调节器1106的输出电压峰值，便接近齐纳二极管Z43的齐纳电 压值。此外，蓄电池连接时和蓄电池开路时的充电点(图13中的A点) 一接地点(图13中的E点)之间的电压、蓄电池(图13中的B点)一
接地点(图13中的E点)之间的电压、灯(图13中的L点) 一接地点 (图13中的E点)之间的电压、闸流管SCR41的门信号、闸流管SCR42 的门信号、闸流管SCR43的门信号，均如图14a和图14b所示。从图14a 所示可以看出，在蓄电池连接的状态下，蓄电池(图13中的B点) 一接 地点(图13中的E点)之间的电压控制在适当的值，而在蓄电池开路时， 则如图14b所示，充电点(图13中的A点) 一接地点(图13中的E点) 之间的电压接近齐纳二极管Z43的齐纳电压，表现为蓄电池(图13中的 B点) 一接地点(图13中的E点)之间的电压。通常，在调整蓄电池和灯的电压的调节器中，对蓄电池进行开路式 控制，即，当蓄电池电压比规定值高时就将其断开的控制。以往，由于 使用闸流管进行这种开路式控制，所以，即使在蓄电池电压高于规定值 的情况下，也不能直接断开。为此，作为对策，在没有蓄电池的状态下， 或者蓄电池变成高阻抗的变劣状态下，要使用上述间歇切断的控制方式 或削峰方式。可是，像现在这样，在两轮车的输出负载增大，而交流发电机的输 出也随之增大的情况下，即使在蓄电池开路时进行间歇切断的控制，虽 然能够降低有效值，但峰值电压增高了，存在着把高电压作用在负载上 的问题。为了防止这种情况，如果延长间歇切断的时间，CDI之类的点 火装置就不点火，就会产生摩托车不能像通常那样运行，或者灯闪烁之 类的第二种问题。此外在削峰方式的情况下，由于有效电压值降得过低，向负载输出 的电压减小了，所以会产生灯等变暗或负载不工作的问题。更进一步， 由于使输出大的交流发电机短路了，所以会进一步产生调节器发热量增 大这样的第二种问题。发明内容鉴于第一种问题，本发明在把交流发电输出分离成正向和负向、在 提供给蓄电池充电用的电源和给灯供电的电源的控制电路中，把提供能 稳定地给灯供电的电源控制电路作为第 一 个课题。
为了解决上述第一个课题的第一发明，提供了一种蓄电池充电和亮 灯控制电路，这种控制电路把交流发电输出分离成正向和负向的半波成 分，把其中一种半波成分输出到用于连接蓄电池的充电端子的第一供电 端子上，而把另一种半波成分输出到用于连接灯的第二供电端子上，这 种控制电路包括(1) 检测装置，它检测向第一供电端子输出的半波成分的电压；(2) 存储装置，它储存相当于上述蓄电池充电电压的基准值；(3) 第一信号处理装置，它使得上述检测装置的检测信号正好落在 上述基准值上；(4) 第二信号处理装置，它生成与上述第一信号处理装置的输出信 号的大小正相关的信号，把它作为延迟时间指示；(5) 控制装置，它根据上述延迟时间指示来保持延迟时间，使得向 第二供电端子输出半波成分的开始时间，从该半波成分的上升时间开始 延迟。此外，第二发明提供了一种蓄电池充电和亮灯控制电路，它是在上 述权利要求1记载的蓄电池充电和亮灯控制电路中，具有下列特征上 述第二信号处理装置对上述第一信号处理装置的输出信号进行积分，生 成延迟时间指示。按照这个发明，预先设定了与蓄电池充电电压相当的基准值，对使 得检测信号降到基准值后的半波成分波形的大小进行评价，作为显示过 大的指标，生成与该指标正相关的延迟时间指示，延迟向第二供电端子 输出半波成分的输出开始时间。这样，反映出半波成分过大，就可以调 整向第二供电端子输出的半波成分的大小，因而具有能提高均匀性的优 点。而且，由于它是作为相当于蓄电池充电电压的基准值，所以可以依 蓄电池充电时半波成分的大小为基准进行调整。即，在发电机以足够的 速度驱动的状态下，由于第二供电端子一侧的半波成分在蓄电池充电时 为最小波形，所以能以该最小波形为基准，使其他半波成分的大小一致， 从而具有能在不产生闪烁的前提下最大限度地进行供电的优点。
具有了这些优点，就能给灯提供没有波动的稳定的电源。此外，在评价半波成分的波形大小后，在生成正相关的延迟时间指示时，采用对第一信号处理装置的输出信号进行积分，作为延迟时间指示的方式，所 以具有用简单的电路结构就能可靠地进行正确评价的优点。此外，鉴于上述第二种问题，本发明的目的是提供一种连接负载保 护电路，它进行相位控制，通过延迟闸流管的燃弧时间，在降低向负载 输出的电压峰值的同时，减少间歇切断，而且降低调节器的发热量。为了解决上述课题，本发明提出以下内容。第三发明提供了一种连接负载保护电路，在把交流发电机的输出分 离成正向和负向的半波成分，通过闸流管把其中一种半波成分供应给蓄 电池的阳极和连接负载的蓄电池充电控制装置中，在上述蓄电池处于开 路状态的情况下，该连接负载保护电路保护上述连接负载，其特征在于 该连接负载保护电路包括生成与上述交流发电机的输出正相关的第一 延迟时间的第一延迟时间生成装置；以及闸流管控制装置，它保持该第 一延迟时间生成装置生成的第一延迟时间，控制上述闸流管的燃弧时间。按照此发明，第一延迟时间生成装置生成与上述交流发电机的输出 正相关的第一延迟时间，保持所生成的第一延迟时间，而闸流管控制装 置控制闸流管的燃弧时间。因此，在蓄电池的开路状态下，即使从交流 发电机供应的是高电压，也可以降低作用在连接负载上的电压值。第四发明是在第三发明的连接负载保护电路中，还具有下列特征 上述第一延迟时间生成装置，在上述交流发电机的输出中，对于向上述 连接负载一侧提供的半波成分，根据半周期前的半波成分的电压值，生 成第一延迟时间。按照此发明，第一延迟时间生成装置在交流发电机的输出中，根据 半周期前的半波成分的电压值，针对向上述连接负载一侧提供的半波成 分，生成第一延迟时间。因此，能迅速应对交流发电机输出电压的上升。第五发明是针对第四发明的连接负载保护电路提出的连接负载保护 电路，其特征在于，上述第一延迟时间生成装置利用上述电压值的积分 值生成第一延迟时间。按照此发明，第一延迟时间生成装置利用电压值的积分值生成第一 延迟时间。因此，使用电阻和电容器等构成的简单电路，就能很容易地 生成与交流发电机的输出电压正相关的延迟时间。第六发明是针对第三到第五中的任一项发明的连接负载保护电路提 出的连接负载保护电路，其特征在于，还具有检测上述蓄电池的端子电 压的蓄电池电压检测装置，该蓄电池电压检测装置的阈值比蓄电池充电 电压的上限值髙、但比上述闸流管的输出电压低，在上述蓄电池的端子 电压处于上述阈值范围内时，保持上述第一延迟时间，使闸流管控制装 置工作。按照此发明，蓄电池电压检测装置的阈值，比蓄电池充电电压的上 限值高、但比上述闸流管的输出电压低，在上述蓄电池的端子电压处于 上述阈值范围内时，保持上述第一延迟时间，使闸流管控制装置工作。 因此，当蓄电池在开路状态下，每一个周期都对电容器进行充电，从而 能对闸流管实施控制。第七发明是针对第三到第六中的任一项发明的连接负载保护电路提 出的连接负载保护电路，其特征在于还包括检测上述闸流管输出电压 的闸流管电压检测装置；生成比上述第一延迟时间长的第二延迟时间的 第二延迟时间生成装置；并且，在上述闸流管的输出电压比规定值高的 情况下，保持上述第二延迟时间，使闸流管控制电路工作。按照此发明，在闸流管的输出电压比规定值高时，保持第二延迟时 间，使闸流管控制电路工作。因此，在闸流管的输出电压比规定值高时， 为了使有效电压值稳定，要保持第二延迟时间，利用闸流管控制电路的 工作，实施间歇控制。按照此发明，借助于进行相位控制，使闸流管的燃弧时间延迟，就 能获得使向负载输出的电压的峰值降低，并且能向连接负载提供稳定的 有效电压的效果。这样，就能保护连接负载不受高电压的损害，防止因 电源不足造成工作不正常，而且具有减少调节器发热的效果。
此外，为了解决上述第一个课题，本发明还提出了下列装置。第八发明提出了一种亮灯控制电路，它把交流发电输出分离成正向 和负向的半波成分，把其中一种半波成分输出到蓄电池的充电端子上， 并且把另一种半波成分通过闸流管输出到灯上，其特征在于，该亮灯控 制电路包括相位控制装置，它把所述交流发电机的输出电压进行积分， 生成与该交流发电机的输出电压正相关的延迟时间；以及闸流管控制装 置，它保持该生成的延迟时间，控制所述闸流管的燃弧时间；所述相位 控制装置在所述交流发电机的输出中，对于向所述灯提供的半波成分， 根据半周期前的半波成分的电压值，生成所述延迟时间。按照此发明，相位控制装置对所述交流发电机的输出电压进行积分， 生成与该交流发电机的输出电压正相关的延迟时间，保持所述闸流管控 制装置所生成的延迟时间，控制所述闸流管的燃弧时间。还有，相位控 制装置在交流发电机的输出中，对于向灯提供的半波成分，根据半周期 前的半波成分的电压值，生成所述延迟时间。因此，即使在交流发电机 的输出电压变化的情况下，也能吸收变化的部分，给灯提供稳定的电压。第九发明提供一种亮灯控制电路，其特征在于，在第八发明的亮灯 控制电路中，还具有调整向所述灯提供的电压的灯电压调整装置，该灯 电压调整装置具有有效值均匀化装置，使得向所述灯提供的电压的有效 值均匀。按照此发明，由于灯电压调整装置具有有效值均匀化装置，使得向 灯提供的电压的有效值变得均匀，所以可以使向灯提供的电压稳定。第十发明提供了一种亮灯控制电路，其特征在于，在第九发明的亮 灯控制电路中，所述有效值均匀化装置包括积分电路，它对向所述灯 提供的电压进行积分；以及燃弧时间控制装置，它把该积分电路的积分 值与规定的阈值进行比较，在由所述闸流管控制装置得到的闸流管的燃 弧时间里，在该积分值超过该阈值的情况下，在所述相位控制装置生成 的延迟时间上，再附加延迟时间，以控制所述闸流管的燃弧时间。按照此发明，有效值均匀化装置的构成包括积分电路，它把向灯
提供的电压进行积分；以及燃弧时间控制装置，它把该积分电路的积分 值与规定的阈值进行比较，在由所述闸流管控制装置得到的闸流管的燃 弧时间里，在该积分值超过该阈值的情况下，在所述相位控制装置生成 的延迟时间上，再附加延迟时间，以控制所述闸流管的燃弧时间。因此， 用简单的电路结构，就能使向灯提供的电压稳定。第十一发明提供了一种亮灯控制电路，其特征在于，在第九或第十 发明的亮灯控制电路中，所述积分电路至少包括电容元件，而灯电压调 整装置具有加快该电容元件的充电时间的充电时间縮短电路。按照此发明，由于灯电压调整装置具有加快该电容元件的充电时间 的充电时间縮短电路，所以生成始终向着同一个方向的积分波形，从而 能可靠地控制应附加的延迟时间。第十二发明提供了一种亮灯控制电路，其特征在于，在第九到第十 一的任一项发明的亮灯控制电路中，所述灯电压调整装置具有防止向所 述灯施加过电压的防止过电压电路。按照此发明，由于灯电压调整装置具有防止向所述灯施加过电压的 防止过电压电路，所以，例如，即使在多个灯中的某个灯处于开路状态， 交流发电机一侧产生了过电压的情况下，也能可靠地防止向其他的灯施 加过电压。按照此发明，能根据半周期前的半波成分的大小，调整向灯输出的 半波成分的大小，提高电压值的均匀性，因而具有能防止灯的闪烁等的 效果。此外，还具有电路结构简单，能使得向灯施加的电压有效值变得 均匀的效果。


图1是表示本发明第一实施例的控制电路概况的框图。 图2是表示控制电路2的各部分中的波形的时序图。 图3是表示现有控制电路的各部分中的波形的时序图。 图4是表示第二实施例的连接负载保护电路概况的结构图。 图5是第二实施例的连接负载保护电路的结构图。
图6a是第二实施例的连接负载保护电路的电路各部分的信号波形图。图6b是第二实施例的连接负载保护电路的电路各部分的信号波形图。图7是第二实施例的变形例的结构图。图8a是变形例的电路各部分的信号波形图。图8b是变形例的电路各部分的信号波形图。图9是现有实施例的结构图。图10a是现有实施例的电路各部分的信号波形图。图10b是现有实施例的电路各部分的信号波形图。图11是现有实施例的结构图。图12a是现有实施例的电路各部分的信号波形图。图12b是现有实施例的电路各部分的信号波形图。图13是现有实施例的结构图。图14a是现有实施例的电路各部分的信号波形图。图14b是现有实施例的电路各部分的信号波形图。图15是表示第三实施例的亮灯控制电路概况的框图。图16是第三实施例的亮灯控制电路的电路图。图17是表示第三实施例的亮灯控制电路各部分的波形的时序图。图18是表示第三实施例的亮灯控制电路的各部分的波形的时序图。图19是表示现有控制电路的各部分的波形的时序图。
具体实施方式
第一实施例下面参照附图对该发明的第一实施例进行说明。图1是表示本发明第一实施例的蓄电池充电和亮灯控制电路(以下 称为"控制电路")概况的框图。如图1所示，发电机1，例如是摩托车 发动机直接驱动的交流发电机。控制电路2具有连接发电机1的输出端 的输入端子3，以及连接负载的第一和第二供电端子4- 1、 4-2，把输 入到输入端子3的交流发电输出分离成正向和负向的半波成分，使用正 向的半波成分向第一供电端子4- l供电，并使用负向的半波成分向第二供电端子4-2供电。蓄电池5，例如是摩托车的蓄电池，其阳极(充电 端子)连接在第一供电端子4- 1上。灯6，例如是前灯等，连接在第二 供电端子4-2和接地点之间。上述控制电路2具有闸流管7- 1、 7-2。闸流管7-l的阳极连接 在输入端子3上，而其阴极连接在第一供电端子4- 1上，把交流发电输 出的正向的半波成分向第一供电端子4- 1输出。闸流管7-2的阴极连 接在输入端子3上，而其阳极则连接在第二供电端子4-2上，把交流发 电输出的负向的半波成分向第二供电端子4 - 2输出。第一电源控制电路8 - 1控制闸流管7 - 1控制极上触发电流的时间， 并且控制向第一供电端子4- 1的供电。同样，第二电源控制电路8-2 控制闸流管7 - 2控制极上触发电流的时间，并且控制向第二供电端子4 -2的供电。在第二电源控制电路8 - 2中，电压检测电路801检测输入端子3上 的正向的半波成分的电压后，作为检测信号Vd输出。移位(shift,也称 为漂移或偏移)电压存储电路802存储并保持规定的移位电压Vs。该移 位电压Vs预先设定为相当于蓄电池5的充电电压Vc的值。电压移位电 路803把作为检测信号Vd输入的半波成分的波形只向低电位移位一个移 位电压Vs。积分电路804在把电压移位电路803的输出信号作为Vdl时， 把作为输出信号Vdl输入的向低电位移位后的波形进行积分。积分电路 8 04的积分输出，作为延迟时间指示V t输出到控制极控制电路8 0 5中。 控制极控制电路805把触发电流输送到闸流管7 - 2的控制极，通过按照 延迟时间指示Vt控制闸流管7-2导通的时间，控制从第二供电端子4 -2的供电。下面，对该控制电路2的工作进行说明。图2是表示控制电路2各 部分的波形的时序图。此外，图3表示现有的控制电路各部分的波形， AV表示灯6—侧的输出电压V2的波动成分。在图2、 3中，图(a)表 示输入端子3上的电压(发电机1的输出电压Vg)，图(b)表示输入 端子3上的电流(发电机1的输出电流Ig)，图(c)表示第二供电端子 4-2上的电压(灯6—侧的输出电压V2)。下面参照图1 3进行说明。发电机1的输出电压Vg在无负载时为 正弦波，如图2 (a)中的点划线所示。第一电源控制电路S- 1用规定的 算法，把正向的半波成分Wp适当间歇地切断，允许闸流管7- l间歇导 通，以便不使蓄电池5过分充电。在允许闸流管7-l导通的情况下，在半波成分Wp上升的时刻，闸 流管7-l导通(图2: A)，作为蓄电池5的充电电流的输出电流Ig大 量流向正向(图2: B)。当输出电流Ig为O时，闸流管7- l就断开。 此外，在闸流管7-l导通期间，输出电压就偏置为蓄电池5的充电电压 Vc。当闸流管7-l断开时，负向的半波成分Wn上升(图2: C)，如 后面叙述的那样，延迟时间指示Vt为O，所以控制极控制电路805使半 波成分Wn上升，并且使闸流管7-2导通。于是，输出电流就流向灯6 一侧(图2: D)。另一方面，在不允许闸流管7- 1导通的情况下，即使闸流管7-1 的半波成分Wp上升，也仍保持断开，半波成分Wp的电压接近无负载 时的正弦波的波形(图2: E)。此外，输出电流Ig不导通(图2: F)。 此时，用电压检测电路801检测半波成分Wp的电压，作为检测信号Vd 向电压移位电路803输出。该检测信号Vd通过电压移位电路803向低电 位移位一个与充电电压Vc相当的移位电压Vs，由此生成信号Vdl。这 个信号Vdl表示相当于超过半波成分Wp的充电电压Vc的超出部分(图 2中画斜线的部分)的波形，通过用积分电路804对这个信号Vdl进行 积分，就获得了与上述超出部分的面积成比例的值。把这样获得的值作 为延迟时间指示Vt，向控制极控制电路805输出。由于控制极控制电路805是从负向的半波成分Wn上升时开始，按 照延迟时间指示Vt延迟的时间导通闸流管7-2的，所以保持与超出部 分的面积成比例的延迟时间Td，向灯6 —侧输出的输出电流Ig上升(图 2: G)。因此，在充电时，由于输出电压偏置到充电电压Vc，所以延迟 时间TcHO,即，不是从负向的半波成分上升时开始延迟，而是使向灯6
一侧的输出电流Ig上升(图2: D)。另一方面，在不充电时，则保持与上述超出部分的面积成比例的延迟时间Td，向灯6 —侧的输出电流Ig上升。这样，便能以充电时的输出电流Ig (图2: D)为基准，来调整不充电时的输出电流Ig (图2: G)的峰值，使其均匀。此外，如图2 (c) 所示，向灯6的输出电压V2的形状与向灯6的输出电流Ig的形状相同。以上，对本发明的实施例进行了详细叙述，但具体的构成并不是仅 限于这个实施例，它还包括在不脱离本发明要点范围内的设计变更。例 如，如果采用与蓄电池5的充电电压Vc相当的移位电压Vs作为预先设 定的固定值，将其加在移位电压存储电路802上的方式，在简化电路构 成方面是有利的。此外，也可以采用以移位电压Vs作为与实际的充电电 压Vc相对应的变动值而输入的方式。在这种情况下，例如也可以采用闸 流管7- l导通，检测输出电压Vg用充电电压Vc偏置时的值，按照检 测到的值生成移位电压Vs，将其输入到移位电压存储电路802中的方式。 这样，就能进行反映蓄电池5的实际充电电压Vc的控制，还具有提高向 灯6 —侧的输出的均匀度的控伟ij精度的优点。第二实施例下面参照附图对本发明的第二实施例的连接负载保护电路进行详细 说明。如图4所示，第二实施例的连接负载保护电路包括交流发电机 1001、第一延迟时间生成部(相当于第一延迟时间生成装置)1002、闸 流管控制部(相当于闸流管控制装置)1003、第二延迟时间生成部(相 当于第二延迟时间生成装置)1004、电压检测部(相当于蓄电池电压检 测装置)1005、蓄电池1006、连接负载1007和闸流管1008。交流发电机1001，例如是摩托车发动机直接驱动的交流发电机，从 各相输出与转速相对应的交流电压。第一延迟时间生成部1002根据后面 叙述的来自电压检测部1005的信号，在蓄电池1006的电压比规定值高、 蓄电池1006为开路状态时，输入来自交流发电机1001的交流输出，形 成与输入的交流电压的大小相对应的延迟时间。具体说，对于向连接负 载1007提供的半波成分，对半个周期前的半波成分的电压值进行积分，
产生延迟时间，然后把产生的延迟时间提供给闸流管控制部1003。闸流管控制部1003控制串联配置在蓄电池1006和连接负载1007上 的闸流管1008的燃弧，根据从第一延迟时间生成部1002和后面叙述的 第二延迟时间生成部1004输入的延迟时间，控制闸流管1008的燃弧时 间。第二延迟时间生成部1004根据来自电压检测部1005的信号，在向 连接负载1007提供的电压有效值高于规定值的情况下，生成比第一延迟 时间长的第二延迟时间，把它输出到闸流管控制部1003中。然后，为了 使提供给连接负载1007的电压有效值稳定，用这种方式来进行间歇切断 控制。电压检测部1005检测蓄电池1006的端子电压，判断该端子电压 是否高于预先确定的规定值。图5是更详细表示第二实施例的连接负载保护电路结构的图。如图5所示，第二实施例的连接负载保护电路包括交流发电机 1101、调节器1201、蓄电池1701、连接负载1801、前灯1001和尾灯1011。 此外，调节器1201包括下列各部分蓄电池电压调整电路1301 (相当于 图4的电压检测部1005)、间歇切断控制部1401 (相当于图4的第二延 迟时间生成部1004)、相位控制电路1501 (相当于图4的第-一延迟时间 生成部1002)、闸流管控制部1601 (相当于图4的闸流管控制部1003)、 灯电压控制电路1901。此外，蓄电池电压调整电路1301由具有相当于蓄电池1701的额定 值的齐纳电压的齐纳二极管Z1、Z2和电阻构成，而间歇切断控制部1401 则包括齐纳二极管Z3、形成时间常数电路的电阻R6、电容器C1、和二 极管D2。此外，相位控制电路1501包括齐纳二极管Z4、电阻R5、 二 极管D5、形成时间常数电路的电阻R2、电容器C3、齐纳二极管Z5、 二 极管D6、晶体管Q4、 二极管D9和电容器C2。下面，参照图6a和图6b对图5的电路工作进行说明。首先，在连 接了蓄电池1701的情况下，图6a中的蓄电池(B)-接地点(E)之间 的电压，由于用闸流管控制部1601来控制闸流管SCR2的控制极信号， 所以其电压值在规定值内变化，蓄电池1701的端子电压不会超过齐纳二 极管Z4的齐纳电压。因此，不向相位控制电路1501内的晶体管Q4的
基极提供电压，成为断开状态。此时，虽然电容器C3处于交流发电机1101的负的周期中，但是通过二极管D6、齐纳二极管Z5、电容器C3、 电阻R2、 二极管D5构成的电路对它进行电荷充电，由于晶体管Q4是 断开的，所以不存在用充电后的负电压向C3放电的回路，时间常数电路 不工作。另一方面，如图6a所示，在交流发电机1101的负的周期中， 灯电压控制电路l卯l通过对闸流管SCR1提供控制极信号，向前灯1001、 尾灯1011产生灯(L)-接地点(E)之间的电压。接着，在没有蓄电池1701的状态，或者蓄电池1701变劣的情况下， 通过蓄电池电压调整电路1301的工作，使晶体管Q1断开。当晶体管Q1 处于断开状态时，交流发电机1101的输出就经过二极管D4、电阻R1、 二极管D8和电阻R4，使闸流管控制部1601的晶体管Q2导通。当晶体管Q2导通时，交流发电机1101的输出就通过二极管D4、晶 体管Q3的发射极-基极之间，经由电阻R3、 二极管D7，流向晶体管 Q2，从而使晶体管Q3导通。当晶体管Q3导通时，交流发电机1101的 输出就经由二极管D4、晶体管Q3、电阻、二极管D3，把控制极信号提 供给闸流管SCR2。这样，交流发电机1101的输出就提供给蓄电池1701 和连接负载1801。当闸流管SCR2导通时，就把比规定值高的电压提供给蓄电池1701 和连接负载1801。于是，便通过齐纳二极管Z4、电阻R5，向电容器C2 充电。另外，此时，齐纳二极管Z4的齐纳电压设定为比蓄电池1701的 调整电压的最大值高。当电容器C2充电时，晶体管Q4就因该充电电压而导通。当晶体管 Q4导通时，由于向电容器C3充电后的负电压处于交流发电机1101的正 周期中，形成经由二极管D9、晶体管Q4的集电极-发射极之间、交流 发电机1101的充电点(A)-接地点(E)之间、二极管D4、电阻Rl 的放电回路，因而时间常数电路就工作，在相当于此放电时间的时间里， 通过使得经由二极管D4、电阻R1、 二极管D8、电阻R4，使晶体管Q2 的导通时间延迟，延迟向闸流管SCR2提供控制极信号，来控制相位。另外，当交流发电机1101的转速变快时，虽然交流发电机U01的 输出电压也增大，但是，如果交流发电机1101的输出电压也增大，则向电容器C3充电的负电压也增高，由于这种影响，向闸流管SCR2提供控 制极信号也延迟了，所以不会从闸流管向蓄电池1701、连接负载1801 提供高电压。此外，通过把齐纳二极管Z4的齐纳电压设定为比蓄电池调整电压的 最大值高、但比闸流管SCR2的输出电压低，在蓄电池1701开路时，可 以每一个周期都对电容器C2进行充电，由于可以保持晶体管Q4的导通 状态，所以每一个周期都可以实施相位控制。此外，为了控制向蓄电池1701和连接负载提供电压的有效值电压， 也可以在向闸流管SCR2提供控制极信号的很短的延迟时间里，同时使 用间歇切断控制。具体说，在经由齐纳二极管Z3和电阻R6对电容器C1 进行充电之后，通过保持晶体管Q1导通，使晶体管Q2断开，以进行间 歇切断控制。此外，如上所述，在第二实施例中，由于实施了相位控制， 所以间歇切断的次数少。因此不会产生间歇切断所特有的问题。图7、图8a和图8b中所示的连接负载保护电路，是图5所示的连 接负载保护电路的变形例，向前灯3002、尾灯1012提供电压的灯电压控 制电路l卯2的周围结构不同。本实施例的连接负载保护电路也可以用于 图7所示的电路。因此，按照本实施例，在进行相位控制后，通过延迟闸流管的燃弧 时间，既降低了向负载输出的电压的峰值，减少了间歇切断，又减少了 调节器的发热量。第三实施例下面，参照

本发明的第三实施例。图15是表示第三实施例的亮灯控制电路概况的框图。第三实施例的 亮灯控制电路，把交流发电输出分离成正向和负向的半波成分，将其中 一种半波成分向蓄电池的充电端子输出，并把另一种半波成分通过闸流 管输出给灯。如图15所示，上述亮灯控制电路包括发电机2001、闸流 管2002、灯20Q3、控制极控制电路(相当于闸流管控制装置)2004、相
位控制电路(相当于相位控制装置)2005、灯电压调整电路(相当于灯 电压调整装置)2006、蓄电池电压控制电路2007和蓄电池2008。发电机2001，例如是摩托车发动机直接驱动的交流发电机，它提供 与发动机的转速相对应的电压。闸流管2002的阴极一侧连接在发电机 2001上，而阳极一侧连接在灯开关上，以便向灯2003输出交流发电输出 的负向的半波成分。灯2003 ，例如是前灯等灯，通过灯开关与闸流管2002 的阳极连接。控制极控制电路2004控制流向闸流管2002的控制极的触 发电流的时间，控制向灯2003的供电。相位控制电路2005把交流发电输出分离成正向和负向的半波成分， 对负向的半波成分进行后面叙述的所希望的相位控制。灯电压调整电路 2006调整向灯2003提供的电压，控制提供的电压的有效值。蓄电池电压 控制电路2007监视蓄电池2008的电压，并控制该电压。蓄电池2008， 例如是摩托车蓄电池。下面，参照图16 图18详细说明电路各部分的工作。其中，图16 是表示第三实施例的亮灯控制电路的电路结构的图，图17和图18表示 电路各部分的波形。相位控制电路的工作用图16和图17对相位控制电路的工作进行说明。此外，在第三实 施例中，说明的是把交流发电机输出的下方的半波供应给灯2003的情况。 如图16所示，相位控制电路包括电容器C54、 二极管D54、齐纳二极管 Z56和电阻R54。该电路在发电机2001输出正向半波时，通过电容器C54、 二极管 D54、齐纳二极管Z56和电阻R54，经过GND构成通路，向电容器C54 充电。齐纳二极管Z56在发电机2001的输出电平比其齐纳电压小时，阻 止电流通过，直接使闸流管SCR51燃弧。另外，此时电容器C54以发电 机2001的输出端为正、另一端为负进行充电。然后，在发电机2001输出负向半波时，形成从晶体管Q53的发射 极，经过基极、二极管D56、电阻R55后又返回发电机2001的路径，使
晶体管Q53导通。当晶体管Q53处于导通状态时，便形成通过发电机 2001、晶体管Q53的发射极-集电极之间、电阻R63、 二极管D55之后， 又返回电容器C54的放电回路，把储存在电容器C54中的电荷释放掉。 然后，当电容器C54的放电结束时，晶体管Q51就导通，通过二极管 D5I向闸流管SCR51提供控制极信号。艮P，在发电机2001正向的输出比齐纳二极管Z56的齐纳电压(图 17的Vc)高时，电荷对电容器C54充电，使闸流管SCR51的燃弧时间 只延长电荷放电时间的长度(图17的AT)。下面用图17对上述工作进行说明。图17是表示第三实施例的亮灯 控制电路各部分波形的时序图。在图17中，(a)表示发电机2001的输 出电压Vg、 (b)表示发电机2001的输出电流Ig、 (c)表示灯电压调 整电路2006 —侧的输出电压V2。此外，图中Vc表示齐纳二极管Z56 的齐纳电压。参照图17，在无负载时，发电机2001的输出电压Vg呈图17 (a) 中用点划线表示的正弦波。在不向蓄电池2008进行充电时，半波成分 Wp的电压接近于无负载时的正弦波的波形(图17: E)。另外，此时输 出电流Ig不导通(图17: F)。此外，当半波成分Wp的电压超过阈值 Vc (图17中划斜线的部分)时，便借助于这个信号，用与上述超过部分 的面积成比例的电荷向电容器C54充电。然后，当发电机2001的输出变成负向的半波成分Wn时，就形成上 述放电回路，并保持与储存在电容器C54中的电荷成比例的延迟时间A T，进行闸流管SCR51的燃弧。在第三实施例中，由于是从负向的半波 成分Wn上升时开始，在按照延迟时间AT延迟的时间里导通闸流管 SCR51的，因而能保持与超过部分的面积成比例的延迟时间AT，使向灯 2003 —侧输出的输出电流Ig上升(图17: G)。因此，蓄电池2008充 电时，由于发电机2001的输出电压在阈值Vc以下，所以延迟时间AT=0， 即，从负向的半波成分的上升开始，毫不延迟地增大向灯2003提供的输 出电流Ig (图17: D)。另一方面，在蓄电池2008不充电时，保持与上述超过部分的面积成
比例的延迟时间AT，向灯2003 —侧的输出电流Ig上升。这样，就能以 蓄电池2008充电时的输出电流Ig (图17: D)为基准，调整不充电时的 输出电流Ig (图17: G)的峰值，以使其均匀。此外，如图17 (c)所示， 向灯2003的输出电压V2与向灯2003的输出电流Ig的形状相同。有效值的均匀化工作下面，用图16和图18说明使向灯提供的电压的有效值(RMS)均 匀化的工作。在发电机2001的输出电压稳定的情况下，通过使上述相位控制电路 2005工作，就可以使向灯2003提供的电压均匀化。可是，发电机2001 的输出电压是受发电机2001的转速等影响而变化的。因此，为了延长灯 2003的寿命，理想的是控制它的有效值。所以，在灯电压调整电路2006 中，具有控制向灯2 0 0 3提供的电压的有效值的功能。具体说，在发电机2001的输出电压为负向时，闸流管SCR2001燃 弧，而当向灯2003提供电压时，就会产生与提供给灯2003和接地点之 间(图16中的L与E之间)的电压相同的电位差。于是，可以利用这个 电压对电容器C57进行充电。而且，当电容器C57的电压超过齐纳二极 管Z58的齐纳电压(图18 (b)的阈值(Z58))时，就通过使晶体管 Q54导通，使晶体管Q53断开，把灯53熄灭。此外，由于向灯53供电是通过闸流管SCR51的燃弧来进行的，所 以，在向灯53提供电压时，即使晶体管Q54导通了，只要闸流管SCR51 的控制极不反向偏置，就能继续提供电压。电容器C57的放电取决于由电容器C57和电阻R57所决定的时间常 数。因此，电容器C57的放电始终向着同一个方向。如图18的H所示， 发电机2001的输出电压变高，这样，当向灯2003提供的电压(图18中 的J)变大时，由于电容器C57用这个电压进行充电，所以电容器C57充电后的端子电压便提高了。另一方面，如上所述，因为电容器C57的放电，是根据电容器C57 和电阻R57决定的时间常数进行的，始终向着同一个方向，所以在发电 机2001的输出电压为负向的下一个周期中，即使在相位控制电路5工作的时间，晶体管Q54也处于导通状态。因此，晶体管Q53导通的时间， 也就是闸流管SCR51燃弧的时间，仅仅延迟At (图18中的I)。这样， 就降低了向灯2003提供的电压值(图18中的K)。这样一来，在施加 在灯2003上的电压比平均电压大的情况下，在下一个周期中，因为使闸 流管SCR51的燃弧时间进一步延迟，并降低了向灯53提供的电压值， 所以，即便在发电机2001的输出电压暂时变化的情况下，例如，也能够 使单位时间里向灯2 0 0 3提供的电压有效值均匀化。此外，在图16的灯电压调整电路中，齐纳二极管Z58和齐纳二极管 Z59的齐纳电压相同，与电阻R55的电阻值相比，电阻R61和电阻R60 的串联电阻值就成为非常小的值。这是因为，在上述相位控制必须在发 电机2001的输出的半个周期期间进行的关系方面，首先要用电阻R61、 电阻R60的通路，对电容器C57进行快速充电。此外，由齐纳二极管Z60和电阻R55、电阻R56构成的电路，例如， 是一种由灯53的打开等而使向灯2003提供的电压增高的情况下的保护 电路。具体说，在齐纳二极管Z60的齐纳电压达到了阈值，产生的电压 超过了齐纳二极管Z60的齐纳电压的情况下，电阻R55和电阻R56成为 并联连接，对电容器C57进行充电，这样就能通过使晶体管Q54导通， 使晶体管Q53断开，来控制施加在灯2003上的电压值。因此，按照第三实施例，根据半周期前的半波成分的大小，调整向 灯输出的半波成分的大小，就能提高电压值的均匀性，防止灯的闪烁等 等。此外，还能用简单的电路结构使施加在灯上的电压均匀。以上对本发明的实施例进行了详细说明，但具体的结构并不限于这 些实施例，还应该包括在不脱离本发明的要点的范围内的设计变更。例 如，在本实施例中，说明了用发电机输出的正向半波成分对蓄电池进行 充电，用负向半波成分产生向灯提供电压的例子，但并不是仅限于此， 也可以用负向半波成分对蓄电池进行充电，而用正向半波成分生成提供 给灯的电压。
权利要求
1.一种蓄电池充电和亮灯控制电路，这种控制电路把交流发电输出分离成正向和负向的半波成分，把其中一种半波成分输出到用于连接蓄电池的充电端子的第一供电端子上，而把另一种半波成分输出到用于连接灯的第二供电端子上，其特征在于，该蓄电池充电和亮灯控制电路包括检测装置，它检测向第一供电端子输出的半波成分的电压；存储装置，它储存相当于上述蓄电池充电电压的基准值；第一信号处理装置，它使得上述检测装置的检测信号正好落到上述基准值上；第二信号处理装置，它生成与上述第一信号处理装置的输出信号的大小正相关的信号，把它作为延迟时间指示；以及控制装置，它保持基于上述延迟时间指示的延迟时间，使得向第二供电端子输出的半波成分的输出开始时间，从该半波成分的上升时间开始延迟。
2. 如权利要求1所述的蓄电池充电和亮灯控制电路，其特征在于， 上述第二信号处理装置对上述第一信号处理装置的输出信号进行积分， 生成延迟时间指示。
3. —种连接负载保护电路，在把交流发电机的输出分离成正向和负 向的半波成分、通过闸流管把其中一种半波成分供应给蓄电池的阳极和 连接负载的蓄电池充电控制装置中，当上述蓄电池处于开路状态时，该 连接负载保护电路保护上述连接负载，其特征在于，该连接负载保护电 路包括第一延迟时间生成装置，它生成与上述交流发电机的输出正相关的 第一延迟时间；以及闸流管控制装置，它保持上述第一延迟时间生成装置生成的第 一延迟时间，并控制上述闸流管的燃弧时间。
4. 如权利要求3所述的连接负载保护电路，其特征在于，上述第一 延迟时间生成装置，在上述交流发电机的输出中，对于向上述连接负载 一侧提供的半波成分，根据半周期前的半波成分的电压值，生成第一延 迟时间。
5. 如权利要求4所述的连接负载保护电路，其特征在于，上述第一 延迟时间生成装置利用上述电压值的积分值生成第一延迟时间。
6. 如权利要求3所述的连接负载保护电路，其特征在于，它还具有 检测上述蓄电池的端子电压的蓄电池电压检测装置，该蓄电池电压检测 装置的阈值比蓄电池充电电压的上限值高、但比上述闸流管的输出电压 低，在上述蓄电池的端子电压处于上述阈值范围内时，保持上述第一延 迟时间，使闸流管控制装置工作。
7. 如权利要求3所述的连接负载保护电路，其特征在于， 它还具有检测上述闸流管的输出电压的闸流管电压检测装置；以及生成比上述第一延迟时间长的第二延迟时间的第二延迟时间生成装 置；并且，在上述闸流管的输出电压比规定值高的情况下，保持上述第 二延迟时间，使闸流管控制电路工作。
8. —种亮灯控制电路，它把交流发电机的交流发电输出分离成正向 和负向的半波成分，把其中一种半波成分输出到蓄电池的充电端子上， 并且把另一种半波成分通过闹流管输出到灯上，其特征在于，该亮灯控制电路具有相位控制装置，它把所述交流发电机的输出 电压进行积分，生成与该交流发电机的输出电压正相关的延迟时间；以及闸流管控制装置，它保持该生成的延迟时间，控制所述闸流管的燃弧时间；所述相位控制装置在所述交流发电机的输出中，对于向所述灯提供 的半波成分，根据半周期前的半波成分的电压值，生成所述延迟时间。
9. 如权利要求8所述的亮灯控制电路，其特征在于，它还具有调整 向所述灯提供的电压的灯电压调整装置，该灯电压调整装置具有有效值 均匀化装置，使得向所述灯提供的电压的有效值均匀。
10. 如权利要求9所述的亮灯控制电路，其特征在于，上述有效值均 匀化装置包括积分电路，它对向所述灯提供的电压进行积分；以及燃弧时间控制装置，它把该积分电路的积分值与规定的阈值进 行比较，在由所述闸流管控制装置得到的闸流管的燃弧时间里，在该积 分值超过该阈值的情况下，在所述相位控制装置生成的延迟时间上，再 附加延迟时间，以控制所述闸流管的燃弧时间。
11. 如权利要求io所述的亮灯控制电路，其特征在于，所述积分电路至少包括电容元件，而灯电压调整装置具有加快该电容元件的充电时 间的充电时间縮短电路。
12. 如权利要求9所述的亮灯控制电路，其特征在于，所述灯电压调整装置具有防止向所述灯施加过电压的防止过电压电路。
全文摘要
本发明涉及蓄电池充电和亮灯控制电路。不充电时，闸流管(7-1)即使其半波成分(Wp)上升，也保持断开。半波成分(Wp)的电压呈与无负载时的正弦波接近的波形。电压检测电路(801)检测半波成分(Wp)的电压。电压移位电路(803)把检测到的波形向低电位移位一个与充电电压(Vc)相当的移位电压。积分电路(804)输出积分值，作为延迟时间指示(Vt)。控制极控制电路(805)根据延迟时间指示(Vt)，在从负向的半波成分(Wn)上升时开始的延迟时间里，接通闸流管(7-2)。在与超过部分的面积成比例的延迟时间(Td)里，向灯(6)的输出电流上升。不充电时的输出电流的峰值，可以以充电时的输出电流为基准来调整，使其均匀化。
文档编号B60Q1/00GK101166648SQ20068001446
公开日2008年4月23日 申请日期2006年4月24日 优先权日2005年5月2日
发明者新关清司, 高嶋丰隆 申请人:新电元工业株式会社