專利名稱：汽車電池充電電壓控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池充電電壓控制電路。
通常在車上電池和與內(nèi)燃機(jī)相結(jié)合驅(qū)動(dòng)的汽車交流發(fā)電機(jī)(ACG)之間設(shè)置一個(gè)電池充電電壓控制電路，車上的各設(shè)備件由電池和/或ACG供電。典型地，必須甚至當(dāng)電池完全放電時(shí)或者出于某種原因未連接電池時(shí)仍能繼續(xù)車輛的運(yùn)行。
圖3中所示的電路周知是摩托車的常規(guī)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(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)，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(dāng)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(diǎn)火控制電路CDI以及電池4連接，其中點(diǎn)火控制電路CDI是作為車上設(shè)備的一個(gè)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(guān)SW1選擇的這兩個(gè)閃光燈中的一個(gè)可以時(shí)斷時(shí)續(xù)地發(fā)光。通過接通開關(guān)SW2也可選擇性地點(diǎn)亮終止燈SL。
電池充電電壓控制電路12包括一個(gè)連接在兩個(gè)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(jié)點(diǎn)經(jīng)串聯(lián)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(jié)點(diǎn)經(jīng)過一個(gè)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(jīng)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(jié)點(diǎn)經(jīng)按照二極管D3-電阻器R3-電容器C1的次序正常串聯(lián)連接的線路接地。二極管D3和電阻器R3之間的結(jié)點(diǎn)經(jīng)過齊納二極管和三極管Q1的基極連接。
在具有上述結(jié)構(gòu)的該電池充電電壓控制電路中，在對(duì)電池4電氣充電的正常狀態(tài)下，電池由出現(xiàn)在端子BT處的電壓的正半波分量充電。當(dāng)電池電壓變?yōu)楦哂邶R納二極管ZD的閾電壓時(shí)，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(xiàn)在，參照?qǐng)D4，考慮電池出現(xiàn)故障、未連接上或者相反不能提供實(shí)質(zhì)性的電壓等情況。例如，當(dāng)不連接電池時(shí)，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(shí)間下降。三極管Q1的接通狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間由電容器C1和電阻器R3所定義的時(shí)間常數(shù)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(shù)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(chǎn)生正電壓，閘流晶體管保持?jǐn)嚅_，從而不在電池端子BT處產(chǎn)生電壓。這樣，電池端子BT處的電壓調(diào)節(jié)成不會(huì)超過某規(guī)定的電平，并且可以避免電池4的過度充電。
但是，當(dāng)在斷開電池下接通閃光燈LL和RL中的一個(gè)時(shí)，由于閃光繼電器3的電感可以在電池端子BT處形成負(fù)電壓，如圖4中從上向下數(shù)的第三條曲線所示。因此，即使在三極管Q1接通并且結(jié)點(diǎn)A處于接地狀態(tài)時(shí)，閘流晶體管SCR的陰極端子可能變成負(fù)電壓，并且電流可能經(jīng)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(gè)周期里會(huì)在電池端子BT處出現(xiàn)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(fù)載可能會(huì)遭受特別高的電壓。
當(dāng)正確起作用的電池和電池端子連接時(shí)，常規(guī)電池充電電壓控制電路可以滿意地運(yùn)行。即使當(dāng)電感性負(fù)載和該控制電路的輸出端連接時(shí)，只要連接上電池并且電池是起作用時(shí)，電池可以吸收電感性負(fù)載接通和斷開而產(chǎn)生的負(fù)電壓。但是，當(dāng)在該控制電路的輸出端接上電感性負(fù)載時(shí)，并且不存在電池時(shí)，則控制電路輸出端的負(fù)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(jié)果高電壓可以導(dǎo)致不希望的結(jié)果，諸如需要采用相對(duì)昂貴的能承受高電壓的部件，以及向車上設(shè)備施加不希望的高電壓。
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的這些問題，本發(fā)明的主要目的是提供一種甚至在斷開電池時(shí)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(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種甚至當(dāng)負(fù)載包括電感部件時(shí)仍可保持滿意的運(yùn)行的汽車電池充電電壓控制電路。
本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種在所有的條件下都能經(jīng)濟(jì)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(fā)明，通過提供一種汽車電池充電電壓控制電路可以實(shí)現(xiàn)這些目的以及其它目的，該電路包括一個(gè)電池端子，適用于和一個(gè)電池和一個(gè)負(fù)載連接；一個(gè)在充電端子和電池端子之間串聯(lián)連接的閘流晶體管；電池過電壓防護(hù)裝置，用于當(dāng)檢測出電池端子處的電壓高于閾電平時(shí)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(dāng)過電壓裝置在運(yùn)行中并在電池端子處檢測出負(fù)電壓時(shí)防止控制極電流流入控制極。
電池端子可以具有負(fù)電壓，例如當(dāng)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(fù)載時(shí)，從而該負(fù)載引起的負(fù)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(dāng)?shù)臅r(shí)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(shù)的裝置實(shí)現(xiàn)。典型地，電池過電壓防止裝置包括一個(gè)諸如三極管的開關(guān)元件，當(dāng)激勵(lì)時(shí)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(gè)諸如CR時(shí)間常數(shù)電路的定時(shí)電路，當(dāng)電池端子處的檢測電壓高于閾電平時(shí)定時(shí)電路按預(yù)定的時(shí)間保持開關(guān)元件為激勵(lì)狀態(tài)。
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(cè)，控制極電流分流裝置可由一個(gè)二極管組成，該二極管通常連接在開關(guān)元件離閘流晶體管的陰極側(cè)較遠(yuǎn)的一端和閘流晶體管的電池端子側(cè)之間。
現(xiàn)在參照


本發(fā)明，附圖是圖1是根據(jù)本發(fā)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(jù)本發(fā)明的各條波形；圖3是常規(guī)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(jù)現(xiàn)有技術(shù)的各條波形。
圖1表示應(yīng)用本發(fā)明的一種汽車電池充電電壓控制電路2，其中對(duì)應(yīng)于上述現(xiàn)有技術(shù)的各部件用相同的數(shù)字表示。盡管在現(xiàn)有技術(shù)中二極管D5和三極Q1的集電極連接，但根據(jù)本發(fā)明的圖1的電路包括一個(gè)和三極管Q1的發(fā)射極連接的二極管D1。另外，經(jīng)過正常連接的二極管D4，三極管Q1的發(fā)射極和二極管D1之間的結(jié)點(diǎn)和電池端子BT連接。以這種方式，當(dāng)在電池端子BT處產(chǎn)生負(fù)電壓下接通三極管Q1時(shí)，經(jīng)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(shí)間間隔反復(fù)接通或斷開，該固定的時(shí)間間隔和現(xiàn)有技術(shù)中一樣取決于由電容器C1和電阻器R3規(guī)定的時(shí)間常數(shù)。
通常，三極管Q1的接通狀態(tài)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(tài)的持續(xù)時(shí)間由三極管Q1的接通狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間決定。這樣，通過選擇閘流晶體管SCR斷開狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間足夠長以防止各個(gè)周期中在電池端子BT處出現(xiàn)正電壓電平，有可能甚至在斷開電池時(shí)防止在電池端子BT處出現(xiàn)過度的電壓。
在斷開電池下激勵(lì)閃光繼電器3時(shí)，由于閃光繼電器3的電感在電池端子BT處產(chǎn)生負(fù)電壓。
根據(jù)本發(fā)明，在接通三極管Q1時(shí)，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(cè)的結(jié)點(diǎn)A相對(duì)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(dāng)在電池端子BT處形成負(fù)電壓并且三極管Q1導(dǎo)通時(shí)，由于結(jié)點(diǎn)A(其位于閘流晶體管SCR的陽極側(cè))處的電壓被電池端子BT的負(fù)電壓下拉，不再保持為接地電平，控制極不會(huì)接收到使閘流晶體管SCR導(dǎo)通的足夠電流，從而閘流晶體管SCR保持?jǐn)嚅_如圖2中自上向下數(shù)的第四條曲線所示。
如圖2的底部曲線所示，當(dāng)三極管Q1導(dǎo)通時(shí)經(jīng)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(dāng)在電池端子處產(chǎn)生負(fù)電壓時(shí)閘流晶體管SCR不會(huì)導(dǎo)通。
這樣，按照本發(fā)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(fù)載時(shí)斷時(shí)連而在電池端子處產(chǎn)生負(fù)電壓時(shí)，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(dǎo)通，從而通過常態(tài)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(fā)明是利用其最佳實(shí)施方式說明的，很明顯，在不違背附屬權(quán)利要求書中所陳述的本發(fā)明的范圍的前提下，熟練的技術(shù)人員可進(jìn)行各種改進(jìn)及修改。
權(quán)利要求
1.一種汽車電池充電電壓控制電路，包括一個(gè)和交流發(fā)電機(jī)的輸出端子連接的充電端子；一個(gè)適用于和一個(gè)電池及一個(gè)負(fù)載連接的電池端子；一個(gè)串聯(lián)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(dāng)在電池端子處檢測出的電壓高于閾電平時(shí)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(dāng)過電壓防止裝置運(yùn)行時(shí)并且在電池端子處檢測出負(fù)電壓時(shí)防止控制極電流流入控制極。
2.根據(jù)權(quán)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(gè)開關(guān)元件和一個(gè)定時(shí)電路，該開關(guān)元件激勵(lì)時(shí)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(shí)電路在電池端子處檢測出的電壓高于閾電平時(shí)按預(yù)定的時(shí)間周期保持開關(guān)元件處于激勵(lì)狀態(tài)。
3.按照權(quán)利要求2的汽車電池充電電壓控制電路，其中開關(guān)元件由晶體管構(gòu)成。
4.按照權(quán)利要求2的汽車電池充電電壓控制電路，其中定時(shí)電路由CR時(shí)間常數(shù)電路構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)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(gè)二極管構(gòu)成，該二極管通常連接在開關(guān)元件遠(yuǎn)離閘流晶體管的陰極側(cè)的一端和閘流晶體管的電池端子側(cè)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(gè)閘流晶體管以當(dāng)在電池端子側(cè)檢測出過度電壓時(shí)通過斷開閘流晶體管來控制充電電壓，并采用一個(gè)控制極電流分流電路元件從而甚至當(dāng)在電池端子處產(chǎn)生負(fù)電壓時(shí)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(tài)。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(fù)載時(shí)斷時(shí)通時(shí)，仍可能按初始設(shè)計(jì)的方式保持對(duì)控制極電流的控制。
文檔編號(hào)H02J7/14GK1166712SQ9711156
公開日1997年12月3日 申請(qǐng)日期1997年5月16日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月17日
發(fā)明者其木德, 梁瀨淳志, 野末裕 申請(qǐng)人:株式會(huì)社美姿把