電池充電電路的製作方法
2023-05-26 11:49:16 1
專利名稱：電池充電電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種整流交流電壓為電池充電的電池充電電路。本申請主張對於2008年2月6日提出的專利申請2008-26818號的優先權，並引 用其內容。
背景技術：
圖3是表示以往的電池充電電路(例如專利文獻1)的結構的電路圖。圖4A是發 電機的電流波形、圖4B是發電機的電壓波形。下面參照圖3、圖4A及圖4B，對以往的電池 充電電路的動作進行說明。下面對電池B的電壓Vb較小(電池B充電不足)時、具體是對電SVb低於由穩壓 二極體ZDl的降伏電壓決定的一定電壓時的電路動作進行說明。在電壓檢測電路4中，流 向穩壓二極體ZDl的反方向(從電池B的正極側至負極側)的電流已不能流動。因此，晶 體管Ql的基極-發射極間沒有電流流動，電晶體Ql進入OFF狀態。這時，在開關控制電路 5中，電晶體Q2的基極-發射極間也沒有電流流動，所以電晶體Q2也進入OFF狀態。在開 關電路3中，各閘流電晶體Sl S3由於柵電流為0，也進入OFF狀態(從正極到負極沒有 電流流動的狀態)。隨之，發電機1輸出的三相交流電壓由整流電路2的各二極體Dl D6 進行整流，並將整流後的電壓作為充電電壓對電池B進行充電(圖4B)。接著，對電池B被充了足夠的電後，其電壓Vb大於上述一定電壓時的電路動作進 行說明。在電壓檢測電路4中，電流從電池B向穩壓二極體ZDl的反方向流動。由此，晶體 管Ql進入ON狀態。這樣，在開關控制電路5中，電晶體Q2的基極-發射極間有了電流流 動，電晶體Q2也進入ON狀態。在開關電路3中，柵電流通過電晶體Q2及電阻Rl R3在 各閘流電晶體Sl S3中流動，所以各閘流電晶體Sl S3也進入ON狀態(電流從正極向 負極流動的狀態)。隨之，在發電機1中，三相的各相通過二極體D4 6被短路，從而電池 B進入非充電狀態。專利文獻1 日本特許公開平10-70851號公報在分別與各三相對應設置的3個閘流電晶體Sl S3中，與ON狀態的閘流電晶體 相連接的相(短路相)和與OFF狀態的閘流電晶體相連接的相(充電相)的阻抗不同。因 此，如圖4A所示，僅在短路相(圖4A中的U相)的經路上有較大的電流流動，充電相(圖 4A中的V相、W相)的經路上有較小的電流流動。因此，三相間的電流會出現偏頗。即使將 ON狀態的閘流電晶體控制在OFF狀態，閘流電晶體在變換至OFF時也需要一定的時間。因 此，該閘流電晶體在實際進入OFF狀態之前，可能會發生開始被切換至下一個ON狀態的控 制。如果出現這種狀況，有較大電流流動的短路相(圖4A中的U相)的閘流電晶體則依然 處於ON狀態，而僅有較小的電流流動的充電相(圖4A中的V相、W相)的閘流電晶體依然 處於OFF狀態。即，僅使用只有較小電流流動的相(圖4A中的V相、W相)為電池B充電 時，會存在無法有效地為電池B充電的問題。
發明內容
鑑於上述問題，本發明的目的在於，使對電池的充電狀態與非充電狀態進行轉換 的開關電路能夠可靠地進行轉換，從而提供一種可以有效地為電池充電的電池充電電路。本發明的第1形態是電池充電電路，其具有將發電機輸出的三相交流電壓整流形 成為電池充電的充電電壓的整流電路；檢測所述電池的電壓是否已達到一定電壓以上的電 壓檢測電路；在OFF狀態下通過所述整流電路使所述電池充電，在ON狀態下通過所述整流 電路使所述發電機短路的開關電路；當通過所述電壓檢測電路檢測出所述電池的電壓達到 一定電壓以上時，使所述開關電路進入ON狀態的開關控制電路；以及將所述開關電路從ON 狀態轉換至OFF狀態，並使其保持在OFF狀態的控制電路。在本發明第1形態的電池充電電路中，所述控制電路，可以具有在所述開關控制 電路進行使所述開關電路進入ON狀態的控制的時候充電、在所述開關控制電路進行使所 述開關電路進OFF狀態的控制的時候放電的電容器；所述電壓檢測電路，可以具有由所述 電容器的放電使基極形成反偏壓的第1電晶體；所述開關控制電路，可以具有基極與所述 第1電晶體的發射極連接、通過其集電極電流對所述開關電路的ON狀態及OFF狀態進行控 制的第2電晶體。本發明的第2形態是電池充電電路，其具有將發電機輸出的三相交流電壓整流形 成為電池充電的充電電壓的整流電路；檢測所述電池的電壓是否已達到一定電壓以上的電 壓檢測電路；在OFF狀態下通過所述整流電路使所述電池充電，在ON狀態下通過所述整流 電路使所述發電機短路的開關電路；當通過所述電壓檢測電路檢測出所述電池的電壓達到 一定電壓以上時，使所述開關電路進入ON狀態的開關控制電路；以及當所述開關電路為ON 狀態時使其保持在ON狀態，在OFF狀態時使其保持在OFF狀態的控制電路。在本發明的第2形態中，所述控制電路，可以具有在所述開關控制電路進行使所 述開關電路進入ON狀態的控制的時候充電、在所述開關控制電路進行使所述開關電路進 入OFF狀態的控制的時候放電的電容器；所述電壓檢測電路，可以具有由所述電容器的放 電使基極形成反偏壓的第1電晶體；所述開關控制電路，可以具有基極與所述第1電晶體的 發射極連接、通過其集電極電流對所述開關電路的ON狀態及OFF狀態進行控制的第2晶體 管。本發明的第3形態，是具有將發電機輸出的三相交流電壓整流形成為電池充電的 充電電壓的整流電路；檢測所述電池的電壓是否已達到一定電壓以上的電壓檢測電路；在 OFF狀態下通過所述整流電路使所述電池充電，在ON狀態下通過所述整流電路使所述發電 機短路的開關電路的電池充電電路的控制方法，其具有當通過所述電壓檢測電路檢測出所 述電池的電壓達到一定電壓以上時，使所述開關電路進入ON狀態的手段；以及當通過所述 電壓檢測電路檢測出所述電池的電壓低於所述一定電壓時，將所述開關電路從ON狀態轉 換為OFF狀態的同時，使其保持在OFF狀態的手段。本發明的第4形態，是具有將發電機輸出的三相交流電壓整流形成為電池充電的 充電電壓的整流電路；檢測所述電池的電壓是否已達到一定電壓以上的電壓檢測電路；在 OFF狀態下通過所述整流電路使所述電池充電，在ON狀態下通過所述整流電路使所述發電 機短路的開關電路的電池充電電路的控制方法，其具有當通過所述電壓檢測電路檢測出所 述電池的電壓達到一定電壓以上時，使所述開關電路進入ON狀態的同時，使其保持在所述
5ON狀態的手段；以及當通過所述電壓檢測電路檢測出所述電池的電壓低於所述一定電壓 時，將所述開關電路從ON狀態轉換為OFF狀態的同時，使其保持在OFF狀態的手段。通過本發明，將開關電路轉換為OFF狀態的控制會持續進行，所以在該控制持續 的過程中可以可靠地從ON狀態轉換至OFF狀態。這樣就可以防止因開關電路一直處於ON 狀態、僅通過較小電流的相為電池充電的狀況的發生，從而可以提高為電池充電的效率。
圖1是表示本發明實施方式一的電池充電電路的結構的電路圖；圖2A是表示在圖1的結構中發電機的電流波形的示意圖；圖2B是表示在圖1的結構中發電機的電壓波形的示意圖；圖3是表示相關技術中電池充電電路的結構的電路圖；圖4A是表示圖3的結構中發電機的電流波形的示意圖；圖4B是表示圖3的結構中發電機的電壓波形的示意圖。其中1…發電機2…整流電路3…開關電路4…電壓檢測電路5…開關控制電 路6…控制電路B…電池Dl D8…二極體Sl S3…閘流電晶體ZDl ZD2…穩壓二極 管Ql Q2…電晶體Rl RlO…電阻Cl C3···電容器
具體實施例方式實施方式一下面參照附圖，對本發明的實施方式進行詳細說明。圖1是表示本發明實施方式一的電池充電電路的結構的電路圖。電池充電電路具 有將發電機1輸出的三相(U相、V相、W相)交流電壓整流形成為電池B充電的充電電壓 的整流電路2 ；檢測所述電池B的電壓是否已達到一定電壓以上的電壓檢測電路4 ；在OFF 狀態下通過所述整流電路2使所述電池B充電，在ON狀態下通過所述整流電路2使所述發 電機1短路的開關電路3 ；當通過所述電壓檢測電路4檢測出所述電池B的電壓達到一定 電壓以上時，使所述開關電路3進入ON狀態的開關控制電路5 ；以及當所述開關電路3為 ON狀態時使其保持在ON狀態，在OFF狀態時使其保持在OFF狀態的控制電路6。為向電池B充電，發電機1產生由U相、V相、W相構成的三相交流電壓。整流電路2由二極體Dl D6構成。二極體Dl的正極及二極體D4的負極與發電 機1的U相相連接；二極體D2的正極及二極體D5的負極與發電機1的V相相連接；二極體 D3的正極及二極體D6的負極與發電機1的W相相連接。二極體Dl D3的負極與電池B 的正極相連接、二極體D4 D6的負極與電池B的負極相連接。開關電路3由閘流電晶體Sl S3及電阻Rl R3構成。各閘流電晶體Sl S3 的正極分別與發電機1的U相、V相、W相相連接，其負極分別與二極體D4 D6的正極共同 連接。各閘流電晶體Sl S3的門(gate)分別與電阻Rl R3的一端連接，這些電阻Rl R3的另一端與開關控制電路5及控制電路6共同連接。電壓檢測電路4是由負極與電池B的正極連接的穩壓二極體ZDl、正極與穩壓二極 管ZDl的正極連接的二極體D7、一端與二極體D7的負極連接的電阻R4、基極與電阻R4的 另一端連接且發射極與電池B的負極連接的電晶體Ql、以及在電晶體Ql的基極_發射極之間並列連接的電阻R5及電容器C2構成的。電晶體Ql的集電極與開關控制電路5連接。開關控制電路5是由一端與電晶體Ql的集電極連接的電阻R6、基極與電阻R6的 另一端連接且發射極與電池B的正極連接的電晶體Q2、以及在電晶體Q2的基極-發射極之 間並列連接的電阻R7及電容器C3構成的。電晶體Q2的集電極與開關電路3的電阻Rl R3以及控制電路6相連接。控制電路6由電容器Cl、二極體D8、穩壓二極體ZD2、以及電阻R8 RlO構成。電 容器Cl設置在電晶體Q2的集電極與電晶體Ql的基極之間。二極體D8設置在電晶體Q2 與電容器Cl之間，其正極與電晶體Q2的集電極相連接。電容器Cl與二極體D8之間設置 有電阻R8、電容器Cl與電晶體Ql的基極之間設置有電阻R9。穩壓二極體ZD2的負極與電 容器Cl和電阻R8的連接點相連接，正極與電池B的負極相連接。電阻RlO與穩壓二極體 ZD2並列連接。下面參照圖2A及圖2B所示的發電機1的電流及電壓波形，對上述結構的電池充 電電路的動作進行說明。下面對電池B的電壓Vb較小(電池B充電不足)時、具體是對電壓Vb低於由穩壓 二極體ZDl的降伏電壓決定的一定電壓時的電路動作進行說明。在電壓檢測電路4中，流向 穩壓二極體ZDl的反方向(從電池B的正極側至負極側)的電流已不能流動。因此，晶體 管Ql的基極-發射極間沒有電流流動，電晶體Ql進入OFF狀態。這時，在開關控制電路5 中，電晶體Q2的基極-發射極間也沒有電流流動，所以電晶體Q2也進入OFF狀態。在開關 電路3中，各閘流電晶體Sl S3由於柵電流為0，因此也進入OFF狀態(從正極到負極沒 有電流流動的狀態)。隨之，發電機1輸出的三相交流電壓由整流電路2的各二極體Dl D6進行整流，並將整流後的電壓作為充電電壓對電池B進行充電(圖2B的充電期間)。即， 圖2A的U相電流通過二極體D1、電池B、二極體D5流動，圖2A的V相電流通過二極體D2、 電池B、二極體D6流動，圖2A的W相電流通過二極體D3、電池B、二極體D4流動。這樣，通 過被整流後的充電電壓為電池B充電。接著，對電池B被充了足夠的電後，其電壓Vb大於上述的一定電壓時的電路動作 進行說明。在電壓檢測電路4中，電流從電池B向穩壓二極體ZDl的反方向流動。由此，晶 體管Ql進入ON狀態。這樣，在開關控制電路5中，電晶體Q2的基極-發射極間有了電流 流動，電晶體Q2也進入ON狀態。在開關電路3中，柵電流通過電晶體Q2及電阻Rl R3 在各閘流電晶體Sl S3中流動，所以各閘流電晶體Sl S3也進入ON狀態(從正極到負 極有電流流動的狀態)。隨之，在發電機1中，圖2A的U相通過閘流電晶體S 1、二極體D5 被短路、圖2A的V相通過閘流電晶體S2、二極體D6被短路，圖2A的W相通過閘流電晶體 S3、二極體D4被短路。從而電池B進入非充電狀態(圖2B的非充電期間)。另外，如上所述，電晶體Q2進入ON狀態後，流經其發射極-集電極間的電流的一 部分通過二極體D8流入控制電路6。通過該流入的電流，控制電路6的電容器Cl被充電。 電容器Cl被充電後，電壓檢測電路4的電晶體Ql由於基極電位保持在較高電位，因此可 以持續ON的狀態，從而使得開關控制電路5的電晶體Q2也持續ON的狀態。這時，各閘流 電晶體Sl S3在發電機1的交流電壓為負電壓時會暫時進入OFF狀態，但由於電晶體Q2 持續在ON的狀態、柵電流在流動，當發電機1的交流電壓變為正電壓的時候，各閘流電晶體 Sl S3會再次恢復為ON的狀態。這樣，控制各閘流電晶體Sl S3持續在ON的狀態，使電池B的非充電狀態在一定期間內持續(圖2B的非充電期間)。隨後，電池B的電力由圖中未標示的外部電路等消耗，其電壓Vb再次低於上述的 一定電壓時，電流不再向穩壓二極體ZDl的反方向流動。由此，電壓檢測電路4的電晶體Ql 進入OFF狀態，開關控制電路5的電晶體Q2也進入OFF狀態。因此，控制電路6的電容器 Cl將上述充電的電荷放電，使電壓檢測電路4的電晶體Ql的基極形成反偏壓。在該狀態 下，即使電流再次向穩壓二極體ZDl的反方向流動，由於基極為反偏壓，電晶體Ql的OFF狀 態依然會持續。因而開關控制電路5的電晶體Q2也持續OFF狀態。隨之，可以充分確保各 閘流電晶體Sl S3的柵電流為0的期間，所以各閘流電晶體Sl S3在該期間能夠可靠 地轉換至OFF狀態。隨後，由於電晶體Q2持續OFF的狀態，因而各閘流電晶體Sl S3也 持續OFF的狀態。這樣，就能夠控制各閘流電晶體Sl S3，使其在電壓檢測電路4的晶體 管Ql的基極為反偏壓的期間內、即控制電路6的電容器Cl進行放電的期間內，從ON狀態 轉換至OFF狀態，並且持續OFF的狀態。在該OFF狀態的持續期間，通過上述同樣的動作進 行電池B的充電。這樣，由於在電容器Cl進行放電的期間，電晶體Q2持續OFF的狀態，所以各閘流 電晶體Sl S3能夠在該期間可靠地轉換至OFF狀態。從而可以防止出現因各閘流電晶體 Sl S3 —直處於ON狀態而使電池B無法充電的狀況。以上參照附圖對本發明的一個實施方式進行了詳細說明，但本發明的具體結構並 不以此為限，在不脫離本發明主旨的範圍內還可以進行各種設計變更等。例如，開關電路3中，可以使用基於MOSFET以及IGBT等電晶體的開關元件替代閘 流電晶體Sl S3等。產業上的可應用性在上述實施方式中，是以交流三相的電池充電電路為例進行說明的，另外本發明 還可應用於交流三相發電機的電壓穩定電路等。
權利要求
一種電池充電電路，其特徵在於，具有將發電機輸出的三相交流電壓整流形成為電池充電的充電電壓的整流電路；檢測所述電池的電壓是否達到一定電壓以上的電壓檢測電路；在OFF狀態下通過所述整流電路使所述電池充電、在ON狀態下通過所述整流電路使所述發電機短路的開關電路；通過所述電壓檢測電路檢測出所述電池的電壓達到一定電壓以上時，使所述開關電路進入ON狀態的開關控制電路；以及將所述開關電路從ON狀態轉換至OFF狀態並使其保持在OFF狀態的控制電路。
2.根據權利要求1所述的電池充電電路，其特徵在於 其中，所述控制電路具有在所述開關控制電路進行使所述開關電路進入ON狀態的控制時被 充電、在所述開關控制電路進行使所述開關電路進入OFF狀態的控制時放電的電容器，所述電壓檢測電路具有第1電晶體，該第1電晶體基於所述電容器的放電，其基極形成 反偏壓，所述開關控制電路具有第2電晶體，該第2電晶體的基極與所述第1電晶體的發射極 相連接，根據其集電極電流對所述開關電路的ON狀態及OFF狀態進行控制。
3.—種電池充電電路，其特徵在於，具有將發電機輸出的三相交流電壓整流形成為電池充電的充電電壓的整流電路； 檢測所述電池的電壓是否達到一定電壓以上的電壓檢測電路； 在OFF狀態下通過所述整流電路使所述電池充電、在ON狀態下通過所述整流電路使所 述發電機短路的開關電路；通過所述電壓檢測電路檢測出所述電池的電壓達到一定電壓以上時，使所述開關電路 進行ON狀態的開關控制電路；以及當所述開關電路為ON狀態時使其保持在ON狀態、為OFF狀態時使其保持在OFF狀態 的控制電路。
4.根據權利要求3所述的電池充電電路，其特徵在於 其中，所述控制電路具有在所述開關控制電路進行使所述開關電路進入ON狀態的控制時被 充電、在所述開關控制電路進行使所述開關電路進入OFF狀態的控制時放電的電容器，所述電壓檢測電路具有第1電晶體，該第1電晶體基於所述電容器的放電，其基極形成 反偏壓，所述開關控制電路具有第2電晶體，該第2電晶體的基極與所述第1電晶體的發射極 相連接，根據其集電極電流對所述開關電路的ON狀態及OFF狀態進行控制。
5.一種電池充電電路的控制方法，其特徵在於，具備將發電機輸出的三相交流電壓整流形成為電池充電的充電電壓的整流電路； 檢測所述電池的電壓是否達到一定電壓以上的電壓檢測電路； 在OFF狀態下通過所述整流電路使所述電池充電、在ON狀態下通過所述整流電路使所 述發電機短路的開關電路；該電池充電電路的控制方法具有當通過所述電壓檢測電路檢測出所述電池的電壓達到一定電壓以上時，使所述開關電 路進入ON狀態的手段；以及當通過所述電壓檢測電路檢測出所述電池的電壓低於所述一定電壓時，將所述開 關電路從ON狀態轉換為OFF狀態的同時，使其保持在所述OFF狀態的手段。
6. 一種電池充電電路的控制方法，其特徵在於，具備 將發電機輸出的三相交流電壓整流形成為電池充電的充電電壓的整流電路； 檢測所述電池的電壓是否達到一定電壓以上的電壓檢測電路； 在OFF狀態下通過所述整流電路使所述電池充電、在ON狀態下通過所述整流電路使所 述發電機短路的開關電路，該電池充電電路的控制方法具有當通過所述電壓檢測電路檢測出所述電池的電壓達到一定電壓以上時，使所述開關電 路進入ON狀態的同時，使其保持在所述ON狀態的手段；以及當通過所述電壓檢測電路檢測出所述電池的電壓低於所述一定電壓時，將所述開 關電路從ON狀態轉換為OFF狀態的同時，使其保持在所述OFF狀態的手段。
全文摘要
本發明提供一種電池充電電路，其具有將發電機(1)輸出的三相交流電壓整流形成為電池(B)充電的充電電壓的整流電路(2)、檢測電池(B)的電壓是否達到一定電壓以上的電壓檢測電路(4)、在OFF狀態下通過整流電路(2)為電池(B)充電，在ON狀態下通過整流電路(2)使發電機(1)短路的開關電路(3)、通過電壓檢測電路(4)檢測到電池(B)的電壓達到一定電壓以上時使開關電路(3)進入ON狀態的開關控制電路(5)、以及使開關控制電路(5)繼續進行使開關電路(3)維持在OFF狀態的控制的控制電路(6)。
文檔編號H02J7/14GK101933213SQ200980103889
公開日2010年12月29日 申請日期2009年2月5日 優先權日2008年2月6日
發明者田部田真 申請人:新電元工業株式會社