专利名称：电池充电控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及当用永磁交流发电机的整流输出对电池进行充电时， 以将电池的端子电压保持在设定值以下的方式进行控制的电池充电 控制装置。
背景技术：
为了控制搭载在二轮车、船外机、农业机械等由发动机驱动的装
置上的电池的充电，使用图3所示的电池充电控制装置。图3所示的 电池充电控制装置具有对由发动机驱动的永磁交流发电机l的输出进 行整流并供给电池2的二极管桥式全波整流电路3、当整流电路3的 输出电压在设定值以上时产生短路指令信号的短路指令发生电路4、 具有当给予触发信号时成为接通状态的输出短路用开关5u到5w、并
5、和当产生短路指令信号时将触发信号供给输出短路用开关&到5w 的触发信号供给电路7'。
在图3中，永磁交流发电机l由安装在发动机的曲轴上的磁铁转 子、和具有星状连接的三相发电线團Lu到Lw的定子构成。整流电 路3由三相H桥式连接的二极管Dl到D6构成，具有三相交流输入 端子3u到3w和正极侧与负极侧的直流输出端子3a和3b。发电机1 的三相输出端子lu到lw分别与整流电路的交流输入端子3u到3w 连接，在直流输出端子3a和3b之间连接着电池2。
短路指令发生电路4由PNP晶体管TR1、电阻器R1与R2、和 齐纳二极管ZD1构成。在该短路指令发生电路中，当整流电路3的输 出端子间的电压(电池2的端子电压)在设定值以上时齐纳二极管 ZD1导通、在晶体管TR1中流过基极电流。因此晶体管TR1导通，
从电池2通过晶体管TR1输出短路指令信号。
输出短路用开关5u到5w分别由以与发电机1的三相输出端子 lu到lw相对应的方式设置的晶闸管Su到Sw构成，这些晶闸管分别 连接在发电机的对应的输出端子和整流电路3的负极侧输出端子3b 之间。
触发信号供给电路7'由一端共同与晶体管TR1的收集极连接， 另一端与晶闸管Su到Sw的栅极连接的电阻器R3到R5、和分别连 接在晶闸管Su到Sw的栅极阴极间的电阻器R6到R8构成.触发信 号供给电路7'将当晶体管TR1成为接通状态时产生的短路指令信号 (晶体管TR1的收集极电流)作为触发信号通过电阻器R3到R5供 给晶闸管Su到Sw的栅极。
在图3所示的例子中，输出短路电路5由分别构成输出短路用开 关5u到5w的晶闸管Su到Sw、和构成整流电路3的桥式电路的下边 的二极管D4到D6构成，通过晶闸管Su到Sw中的某一个和二极管 D4到D6中的某一个，使发电机l的输出端子间短路。
例如，在从发电机1的发电线團Lu流出的电流通过发电线闺 Lv返回的期间中，晶闸管Su成为接通状态，通过晶闸管Su和二极 管D5，使输出端子lu、 lv间短路。另外，在从发电机l的发电线團 Lu流出的电流通过发电线闺Lw返回的期间中，晶闸管Su成为接通 状态，通过晶闸管Su和二极管D6，使输出端子lu、 lw间短路。
在图3所示的电池充电控制装置中，当电池2的端子电压在设定 值以下时，因为不使短路指令发生电路4的晶体管TR1导通，不产生 短路指令信号，所以不将触发信号供给晶闸管Su到Sw。在该状态中， 因为晶闸管Su到Sw不成为接通状态，所以不使发电机1的输出短路， 由整流电路3对该输出进行整流并供给电池2。
当电池2的端子电压超过设定值时，因为晶体管TR1导通并产 生短路指令信号，所以将触发信号供给晶闸管Su到Sw，通过这些晶 闸管中的某一个和二极管D4到D6中的某一个，使发电机的输出短 路。因此，发电机的输出电压降低，电池2的端子电压降低。当电池
2的端子电压在设定值以下时，晶体管TR1成为截断状态不产生短路 指令信号，不将触发信号供给晶闸管Su到Sw。从而，当在晶闸管 Su到Sw的各个阳极阴极间施加逆向电压、流过各个晶闸管Su到Sw 的阳极电流未达到保持电流时，晶闸管Su到Sw断开。通过重复进行 这些动作，能够以电池2的端子电压不超过设定值的方式进行控制。
在图3所示的例子中，电池充电控制装置8'由整流电路3、短路 指令发生电路4、输出短路电路5、触发信号供给电路7'构成。这种 电池充电控制装置表示在日本特开2005-160129号公报中。
搭载在由发动机驱动的装置中的电池2，当长期不使用时，要取 出电池。当取出电池时，因为不能够起动发动机，不能够用由发动机 驱动的永磁交流发电机的输出对电池进行充电，所以用商用电源等的 外部的电池充电器对电池2进行充电。当用外部的电池充电器对电池 2进行充电时，需要从电池充电控制装置8'取下电池2。但是，没有 技术知识的用户可以不从电池充电控制装置8'取出电池2，而使外部 充电器与电池2连接。
在使电池2与电池充电控制装置8'连接的状态中，当使外部的电 池充电器与电池2连接时，随着电池2充电的进行，电池2的端子电 压上升，早晚电池2的端子电压会超过设定在电池充电控制装置8'中 的充电电压的设定值。当电池2的端子电压超过设定值时，晶体管 TR1导通将触发信号给予输出短路电路5的晶闸管Su到Sw。这时因 为不停止由外部充电器进行的充电，所以当原封不动地继续充电时， 存在着在电池充电控制装置8'内的电阻器R3到R5中消耗的功率超 过允许功率，这些电阻器烧坏，电池充电控制装置8'破损的担心。
发明内容
本发明的目的是提供当不取出电池地连接外部充电器时，不用担 心内部电路破损的电池充电控制装置。
本发明将具有对永磁交流发电机的输出进行整流供给电池的整 流电路；当该整流电路的输出电压在设定值以上时产生短路指令信号
的短路指令发生电路；具有当给予触发信号时成为接通状态的输出短 路用开关、并通过该输出短路用开关使上述交流发电机的输出短路的 输出短路电路；和当产生短路指令信号时将触发信号给予输出短路用 开关的触发信号供给电路的电池充电控制装置作为对象。
在本发明中，上述触发信号供给电路以具有从交流发电机的输出 端子得到电源电压进行动作的放大器，将由该放大器放大短路指令信 号得到的信号作为触发信号供给输出短路用开关的方式构成。
当上述那样地构成触发信号供给电路时，当产生短路指令信号时 流到放大器的输入电流能够成为比给予输出短路用开关的触发信号 的电流值仅小放大器的直流电流放大率的量的电流。并且，在使交流 发电机停止由外部充电器对电池进行充电的情况下，因为不将电源电 压供给放大器，所以即便短路指令信号产生、放大器也不输出信号， 不向短路用开关提供触发信号。从而，因为在使发电机停止由外部充 电器对电池进行充电的状态中，即便电池的端子电压超过设定值，在 电池充电控制装置内部的电路中也不流过大电流，在内部电路中不消 耗大的功率，所以能够防止电池充电控制装置内的电路中的消耗功率 过大，装置的构成部件损伤。
作为对磁铁发电机的输出进行整流的整流电路可以用由通常二 极管的桥式电路构成的全波整流电路。这时输出短路电路能够将与发 电机的各输出端子对应地设置的、在发电机的对应的输出端子和整流 电路的负极侧输出端子之间将阴极向着该负极侧输出端子侧连接的 晶闸管用作输出短路用开关。这时，由构成输出短路用开关的晶闸管 和构成整流电路的二极管构成输出短路电路，使交流发电机的输出通 过在阳极阴极之间施加正向电压的某个晶闸管和整流电路的一部分 二极管短路。
当如上述那样地构成整流电路和输出短路电路时，触发信号供给 电路，以对发电机的各输出端子中的每一个具有从发电机的各输出端 子得到电源电压进行动作的放大器，将由与发电机的各输出端子对应 的放大器放大短路指令信号而得到的信号作为触发信号供给乌发电
机的各输出端子对应的晶闸管的方式进行构成是令人满意的.
又当如上述那样地构成整流电路和输出短路电路时，触发信号供 给电路也能够以对发电机的全部输出端子共同地具有从发电机的各 输出端子得到电源电压进行动作的放大器，将由放大器放大短路指令 信号而得到的信号作为触发信号供给与发电机的各输出端子对应的 晶闸管的方式进行构成。
这时，放大器由对交流发电机的全部输出端子和全部晶闸管共同
地设置的NPN晶体管构成。该晶体管的收集极与阳极与交流发电机 的各输出端子连接的二极管的阴极连接，晶体管的发射极与阴极与发 电机的各输出端子相对应的晶闸管的栅极连接的其它二极管的阳极 连接。
如以上那样，如果根据本发明，则因为以触发信号供给电路具有 从交流发电机的输出端子侧得到电源电压而进行动作的放大器，将由 该放大器放大短路指令信号得到的信号作为触发信号供给输出短路 用开关的方式进行构成，所以能够使当产生短路指令信号时流到放大 器的输入电流成为比给予输出短路用开关的触发信号的电流值仅小 放大器的直流电流放大率的量的电流。另外，当使交流发电机停止由 外部充电器对电池进行充电时，不将电源电压供给放大器，即便电池 的端子电压上升产生短路指令信号也不将触发信号供给输出短路用 开关。从而，能够不取出电池，由外部充电器进行充电，当电池的端 子电压超过设定值时，能够防止在电池充电控制装置内部的电路中流 过大电流，能够防止电池充电控制装置内的电路中的消耗功率过大， 使装置的构成部件损伤。
图l是表示本发明的实施例的电路图。 图2是表示本发明的其它实施例的电路图。 图3是表示已有的电池充电控制装置的构成的电路图。
具体实施例方式
图l表示本发明的优先实施例.在图1中，l表示由发动机驱动
的永磁交流发电机，2表示电池，3表示对发电机1的输出进行整流 的二极管桥式全波整流电路，4表示当整流电路3的输出电压在设定 值以上时产生短路指令信号的短路指令发生电路。5表示具有当给予 触发信号时成为接通状态的输出短路用开关5u到5w，通过这些输出 短路用开关使交流发电机l的输出短路的输出短路电路，7表示当产 生短路指令信号时将触发信号给予输出短路用开关5u到5w的触发信 号供给电路。
图示的永磁交流发电机l由安装在发动机的曲轴上的磁铁转子、 和具有星状连接的三相发电线闺Lu到Lw固定在发动机的外壳等上 的定子构成。发电机l伴随着发动机的旋转输出三相交流电压。
整流电路3由将阴极共同连接起来的二极管Dl到D3、和将阳 极共同连接起来并且阴极与二极管Dl到D3的阳极连接的二极管D4 到D6构成的二极管桥式全波整流电路构成。在该整流电路中，从二 极管Dl到D3的阳极和二极管D4到D6阴极的连接点分别引出三相 交流输入端子3u到3w，从二极管Dl到D3的阴极的共同连接点和 二极管D4到D6的阳极的共同连接点分别引出正极侧和负极侧的直 流输出端子3a和3b。
使发电机1的3相输出端子lu到lw分别与整流电路3的交流 输入端子3u到3w连接，使电池2的正极端子和负极端子分别与直流 输出端子3a和3b连接。
短路指令发生电路4由发射极与整流电路3的正极侧输出端子 3a连接的PNP晶体管TR1、连接在晶体管TR1的基极发射极间的电 阻器Rl、阴极与晶体管TR1的基极连接的齐纳二极管ZD1、和连接 在齐纳二极管ZD1的阳极和整流电路3的负极侧输出端子3b之间的 电阻器R2构成。
在该短路指令发生电路4中，当整流电路3的输出端子间的电压 (电池2的端子电压)在设定值以上时齐纳二极管ZD1导通，i晶体
管TR1中流过基极电流，使晶体管TR1导通。当晶体管TR1导通时， 从电池2通过晶体管TR1输出短路指令信号，
输出短路用开关5u到5w分别由以与发电机1的3相输出端子 lu到lw相对应的方式设置的晶闸管Su到Sw构成，将晶闸管Su到 Sw分别设置在发电机l的对应的输出端子lu到lw和整流电路3的 负极侧输出端子3b之间，使各个阳极与输出端子lu到lw连接，阴 极与负极侧输出端子3b侧连接的状态中。
触发信号供给电路7以对上述发电机的各输出端子中的每一个 具有从永磁交流发电机1的各输出端子得到电源电压并进行动作的放 大器、将由与发电机的各输出端子相对应的放大器放大短路指令信号
管的方式^行构成。
§ 一
当更详细地说明时，设置了收集极分别与发电机1的输出端子 lu到lw(整流电路3的输入端子3u到3w)连接的NPN晶体管TRu 到TRw，这些晶体管TRu到TRw的发射极分别与晶闸管Su到Sw 的栅极连接。晶体管TRu到TRw的基极分别通过电阻器R3到R5 与晶体管TR1的收集极(短路指令发生电路4的输出端子)连接，在 晶体管TRu到TRw的发射极基极间分别连接着电阻器R9到Rll。 在晶闸管Su到Sw的栅极阴极间连接着电阻器R6到R8。
在该例中，由晶体管TRu和电阻器R3及R9，构成与发电机l 的U相的输出端子相对应的放大器Au，由晶体管TRv和电阻器R4 及RIO，构成与发电机l的V相的输出端子相对应的放大器Av。又 由晶体管TRw和电阻器R5及R11，构成与发电机的W相的输出端 子相对应的放大器Aw。由放大器Au到Aw和电阻器R6到R8,构 成触发信号供给电路7。
放大器Au是将从发电机l的U相的输出端子lu得到的电压作 为电源电压进行动作的放大器，将放大当晶体管TR1导通时发生的短 路指令信号而得到的信号作为触发信号供给晶闸管Su。
另外，放大器Av是将从发电机l的V相的输出端子lv得到的
电压作为电源电压进行动作的放大器，将放大当晶体管TR1导通时发 生的短路指令信号所得到的信号作为触发信号供给晶闸管Sv.
进一步，放大器Aw是将从发电机l的W相的输出端子lw得 到的电压作为电源电压进行动作的放大器，将放大当晶体管TR1导通 时发生的短路指令信号而得到的信号作为触发信号供给晶闸管Sw。
在图1所示的例子中，由分别构成输出短路用开关5u到5w的 晶闸管Su到Sw、和构成整流电路3的桥式电路的下边的二极管D4 到D6构成输出短路电路5，通过晶闸管Su到Sw中的某一个和二极 管D4到D6中的某一个，使发电机l的输出端子间短路。
在图l所示的例子中，当电池2的端子电压在设定值以下时，因 为不使短路指令发生电路4的晶体管TR1导通，不产生短路指令信号， 所以不将触发信号供给晶闸管Su到Sw。在该状态中，因为晶闸管 Su到Sw不成为接通状态，所以不使发电机1的输出短路，由整流电 路3对进行整流，供给电池2。
当电池2的端子电压超过设定值时，因为晶体管TR1导通并产 生短路指令信号，所以在发电机的输出端子lu到lw中，从电位比其 它输出端子高的输出端子(处于输出电流流出状态中的输出端子)， 通过与该电位高的输出端子连接的放大器，将触发信号供给对应的晶 闸管。因为这时流入到放大器Au到Aw的输入电流的电流值成为比 供给输出短路用开关5u到5w的触发信号的电流值仅小放大器的直流 电流放大率的量的值(用在已有的控制装置中流动的触发信号电流值 除以直流电流放大率所得到的值)，所以与已有的电池充电控制装置 的触发信号供给电路电路中发生的损失相比、能够大幅度地减少在触 发信号供给电路7中发生的损失。
在交流发电机l的输出端子lu到lw中，当通过与电位比其它 输出端子高的输出端子连接的放大器，将触发信号供给与该输出端子 相对应的晶闹管时，该晶闸管成为接通状态，通过成为接通状态的晶 闸管和构成整流电路3的桥式电路的下边的某个二极管，使发'电机的 输出短路。即，在发电机的输出端子lu的电位比输出端子lv和lw的电位 高的期间，从输出端子lu通过放大器Au将触发信号给予晶闸管Su. 因此晶闸管Su成为接通状态，通过该晶闸管Su和二极管Dv或Dw 使发电机的输出端子lu、 lv间或lu、 lw间短路。另外，在发电机的 输出端子lv的电位比输出端子lu和lw的电位高的期间，从输出端 子lv通过放大器Av将触发信号给予晶闸管Sv。因此晶闸管Sv成为 接通状态，通过该晶闸管Sv和二极管Dw或Du使发电机的输出端子 lv、 lw间或lv、 lu间短路。进一步在发电机的输出端子lw的电位 比输出端子lu和lv的电位高的期间，从输出端子lw通过放大器Aw 将触发信号供给晶闸管Sw，晶闸管Sw成为接通状态，通过晶闸管 Sw和二极管Du或Dv ^JL电机的输出端子lw、 lu间或lw、 lv间 短路。
如上述那样，当电池2的端子电压超过设定值时，因为通过晶闸 管Su到Sw中的某一个和通过二极管D4到D6中的某一个使发电机 的输出短路，所以发电机的输出电压降低，电池2的端子电压降低。 当发电机的输出短路时，因为不将电源电压供给放大器Au到Aw, 所以这些放大器停止动作，不将触发信号供给晶闸管Su到Sw。另夕卜， 当电池2的端子电压在设定值以下时晶体管TR1成为截断状态，停止 输出短路指令信号。当在晶闸管Su到Sw的各个阳极阴极间加上反向 电压、流过各个晶闸管Su到Sw的阳极电流未达到保持电流时，晶闸 管Su到Sw断开。因为当晶闸管断开时解除发电机输出的短路，所以 再次开始电池的充电。通过重复进行这些动作，能够以电池2的端子 电压不超过设定值的方式进行控制。
在图l所示的电池充电控制装置中，当电池2消耗了，不能够起 动发动机时，用户可以不取出电池2，而用外部充电器对电池2进行 充电。当通过充电，电池的端子电压超过设定值时，晶体管TR1导通 并产生短路指令信号，但是在使交流发电机l停止、由外部充电器对 电池进行充电的状态中，因为不将电源电压供给放大器AiT到Aw， 这些放大器的动作停止，所以即便短路指令发生电路4产生短路指令
信号，放大器Aii到Aw也不输出信号，不将触发信号供给输出短路 用开关。从而，因为在使电机停止、由外部充电器对电池进行充电的 状态中，即便电池的端子电压超过设定值，在电池充电控制装置内部 的电路中也不流过大电流，在内部电路中不消耗大的功率，所以能够 防止电池充电控制装置内的电路中的消耗功率过大，装置的构成部件 损伤。
在上述实施例中，在触发信号供给电路7中，分别与发电机的各 输出端子lu到lw相对应地设置了放大器Au到Aw，但是如图2所 示的那样，也能够对发电机的多个输出端子共同地设置l个放大器。
在图2所示的例子中，设置阳极分别与发电机1的输出端子lu 到lw连接的二极管Dau到Daw，在这些二极管的阴极的共同连接点 上连接着1个NPN晶体管TRa的收集极。晶体管TRa的发射极分别 通过使阳极向着晶体管TRa的发射侧的二极管Dbu到Dbw而与晶闸 管Su到Sw的栅极连接，晶体管TRa的基极通过电阻器Ra与晶体 管TR1的收集极(短路指令发生电路4的输出端子)连接。并且在晶 体管TRa的发射极基极间连接着电阻器Rb，在晶体管TRa的发射极 和整流电路3的负极侧输出端子3b之间连接着与图1所示的电阻器 R6到R8相当的电阻器Rc。在该例中，由晶体管TRa和电阻器Ra 与Rb构成放大短路指令信号的放大器A。
在该例中，由二极管Dau到Daw和二极管Dbu到Dbw、晶体 管TRa和电阻器Ra到Rc构成触发信号供给电路7。另外，由整流 电路3、短路指令发生电路4、输出短路电路5和触发信号供给电路7 构成电池充电控制装置8。
图2所示的电池充电控制装置的动作，除去当晶体管TR1导通 并产生短路指令信号时，通过1个放大器A向晶闸管Su到Sw提供 触发信号这一点外，与图1所示的实施例的该部分相同。
在上述实施例中，由发动机驱动的永磁交流发电机具有3相发电 线圏Lu到Lw，但是当然地，也同样能够将本发明应用于用单相的永 磁交流发电机的情形。
本发明中使用的短路指令发生电路4，可以当整流电路3的输出 电压(电池的端子电压)超过设定值时输出短路指令信号(电信号)， 但是该构成不限于上述实施例所示的构成。
在上述实施例中，使用晶闸管作为输出短路用开关，但是输出短 路用开关可以是具有自保持功能的开关。
权利要求
1.一种电池充电控制装置，该电池充电控制装置具有对永磁交流发电机的输出进行整流并供给电池的整流电路；当上述整流电路的输出电压在设定值以上时产生短路指令信号的短路指令发生电路；具有当给予触发信号时成为接通状态的输出短路用开关、通过该输出短路用开关使上述交流发电机的输出短路的输出短路电路；和当产生上述短路指令信号时将触发信号供给上述输出短路用开关的触发信号供给电路，上述触发信号供给电路构成为，具有从上述交流发电机的输出端子侧得到电源电压并进行动作的放大器，将由上述放大器放大上述短路指令信号所得到的信号作为触发信号供给上述输出短路用开关。
2. —种电池充电控制装置，该电池充电控制装置具有对永磁交 流发电机的输出进行整流并供给电池的二极管桥式全波整流电路；当 上述整流电路的输出电压在设定值以上时产生短路指令信号的短路 指令发生电路；具有与上述发电机的各输出端子对应地设置的、在上 述发电机的对应的输出端子和上述整流电路的负极侧输出端子之间 将阴极向着该负极侧输出端子侧连接的、被用作输出短路用开关的晶 闸管，通过某个输出短路用开关和上述整流电路的一部分使上述交流 发电机的输出短路的输出短路电路；和当产生上述短路指令信号时将 触发信号供给构成上述输出短路用开关的晶闸管的触发信号供给电 路，上述触发信号供给电路构成为，上述发电机的各输出端子中的每 一个具有从上述发电机的各输出端子得到电源电压并进行动作的放 大器，将由与上述发电机的各输出端子相对应的放大器放大上述短路 指令信号而得到的信号作为触发信号供给与上述发电机的各输出端 子相对应的晶闸管。
3. 根据权利要求2所述的电池充电控制装置，与上述交流发电 机的各输出端子相对应的放大器包括收集极与上述交流发电机的对 应的输出端子连接、发射极与和上述交流发电机的各输出端子相对应的晶闸管的栅极连接的NPN晶体管。
4. 一种电池充电控制装置，该电池充电控制装置具有对永磁交 流发电机的输出进行整流并供给电池的二极管桥式全波整流电路；当 上述整流电路的输出电压在设定值以上时产生短路指令信号的短路 指令发生电路；具有与上述发电机的各输出端子相对应地设置的、在 上述发电机的对应的输出端子和上述整流电路的负极侧输出端子之 间将阴极向着该负极侧输出端子侧连接的、被用作输出短路用开关的 晶闸管，通过某个输出短路用开关和上述整流电路的一部分使上述交 流发电机的输出短路的输出短路电路；和当产生上述短路指令信号时 将触发信号供给构成上述输出短路用开关的晶闸管的触发信号供给 电路，上述触发信号供给电路构成为，对上述发电机的全部输出端子共 同地具有从上述发电机的各输出端子得到电源电压并进行动作的放 大器，将由上述放大器放大上述短路指令信号而得到的信号作为触发 信号供给与上述发电机的各输出端子相对应的晶闸管。
5. 根据权利要求4所述的电池充电控制装置，上述放大器具有 对上述交流发电机的全部输出端子和全部晶闸管共同地设置的NPN 晶体管，上述晶体管的收集极与阳极连接在上述交流发电机的各输出 端子上的二极管的阴极相连接，上述晶体管的发射极与阴极连接在与 上述发电机的各输出端子相对应的晶闸管的栅极上的其它二极管的 阳极连接。
全文摘要
本发明提供一种电池充电控制装置，其具有对永磁交流发电机的输出进行整流并供给电池的整流电路；当整流电路的输出电压在设定值以上时产生短路指令信号的短路指令发生电路；具有当给予触发信号时成为接通状态的输出短路用开关、通过该输出短路用开关使交流发电机的输出短路的输出短路电路；和具有从交流发电机的输出端子侧得到电源电压并进行动作的放大器，将由该放大器放大上述短路指令信号而得到的信号作为触发信号供给上述输出短路用开关的触发信号供给电路。
文档编号H02J7/14GK101114773SQ20071013834
公开日2008年1月30日 申请日期2007年7月27日 优先权日2006年7月28日
发明者山口洋史, 村松秀一, 浅利真树, 铃木秀利 申请人:国产电机株式会社