CN101335462A - 车辆电池充电器及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一种用于内燃机的充电设备和用于将电能提供给由发动机驱动的组件的相关联的电池。发动机驱动发电机生成要作为充电电流提供给电池的电能。充电控制器根据发动机的工作状态在所生成的电能的正电压波形在某一相位后控制提供给电池的充电电流的值，并响应于所述内燃机的速度来调节相位。

Description

车辆电池充电器及其操作方法

技术领域

本发明涉及由例如车辆中的发动机驱动的电池充电器以及为此调节充电的方法。

背景技术

正如公知的，在很多情况下，将内燃机用作产生能量的方法。例如，内燃机经常向诸如摩托车等很多类型的车辆提供动力。当然，发动机不能自己起动，而通常将电起动器马达用于该目的。当然起动器马达必需被供电，而在起动期间发动机驱动的发电机不能为该目的提供足够的能量。因此车辆通常具有蓄电池，不仅为了起动还为了向诸如灯等这样的车辆的各种电操作附件供电。

当然，期望能控制电池充电以确保始终有足够的电能可用，并且还避免电池过充电和早期失效。

因此，作为工作状态的一个例子，在内燃机的起动时间中，发电机在起动状态中也利用发动机来驱动，使得如上所述利用发电机产生的充电电流被提供给电池。即在内燃机的起动时间中，来自电池的电能不仅被起动器马达消耗，还在起动状态中被用内燃机驱动的发电机消耗。因此，从电池提供以驱动起动器马达的电能倾向于减小，因为发电机也需要电池的电能。因此，有内燃机不能快速起动的风险。

因此，建议在内燃机的起动时间中通过用充电控制器控制来减小从发电机输出并提供给电池的充电电流值。这可减少间接驱动发电机连同起动内燃机所需的电池的电能。因此可向起动器马达提供足够的电能。结果，可用起动器马达快速起动内燃机。

在日本公布专利申请JP-A-2003-284256中示出了典型的充电条件控制器。然而，其细节没有使本领域的熟练技术人员清楚在所有条件可被精确并简单地控制下如何充电。

因此，本发明的主要目的是提供一种简单结构的车辆上的充电器，它可根据内燃机的工作状态控制从发电机提供给电池的充电电流值。

发明内容

本发明适用于结合车辆的实现形式，该车辆包括用于动力驱动的内燃机、用于将电能提供给诸如内燃机之类的车辆安装组件的电池、用内燃机驱动以生成要作为充电电流提供给电池的电能的发电机。根据本发明，采用了能够根据内燃机的工作状态控制充电电流的值的充电控制器。该充电控制器控制以将对应于所生成的电能的正电压波形在某一相位后的部分的充电电流提供给电池并根据内燃机速度的减小来延迟相位。

本发明的另一个特征涉及通过用内燃机驱动以生成要作为充电电流提供给电池的电能的发电机来控制用于将电能提供给诸如内燃机之类的车辆安装组件的电池的充电的方法。根据本发明的该特征，根据内燃机的工作状态来控制充电量。提供给电池的电荷是对应于所生成的电能的正电压波形在某一相位后的部分的充电电流，并且该相位响应于内燃机速度的减小而变短。

附图说明

图1是由内燃机提供动力并具有根据本发明构造和工作的电池充电系统的车辆的示意图。

图2是如何根据本发明控制充电的图示。

图3是示出充电量与发动机速度的关系的图示。

具体实施方式

首先参考图1，在11处非常示意性地示出了具有根据本发明充电的电池的车辆。车辆11可以是任何已知的类型，尽管本发明尤其适用于由以跨骑方式就座的骑车人操作的车辆，诸如摩托车。这样的车辆包括作为动力源的内燃机12，用于以任何已知的方式动力驱动车辆。

发动机12可根据需要由示意性示出并一般由附图标记13指示的起动器马达来起动。尽管可脚踏起动车辆发动机，但描述的充电系统尤其适用于电马达起动的发动机。

为了向起动器马达13供电，提供了蓄电池14，它还将电能提供给其它安装在车辆上的组件，诸如用于内燃机12的点火系统。电池14上的电荷由三相DC发电机15维持，该发电机15由内燃机12适当驱动以生成作为充电电流A提供给电池14的电能V。根据本发明，一般在16处指示并体现本发明的充电控制器根据内燃机12的工作状态控制充电电流A的值，正如将简短描述的。该充电由控制设备17控制。

控制设备17包括第一至第三相位输出线18、19和21，用于通过例如示为置于相位输出线18、19和21中的晶闸管的第一至第三开关元件23、24和25来将发电机15连接到电池14的正端子22，并通过第一至第三二极管26、27和28来将电池14的负端子29连接到第一至第三晶闸管23、24和25的阳极。

充电控制器16还包括相位检测电路31，用于检测第一至第三相位输出线18、19和21分别生成的电能V及其相位差。同样栅驱动电路32将栅电流作为相位控制信号分别加到第一至第三晶闸管23、24和25的栅上，用于促使充电电流A在信号加载期间从它们的阳极流到阴极。

此外，中心控制设备33接收内燃机12的诸如作为操作状态要素之一的转速之类的输出信号。同样中心控制设备33输出来自相位检测电路31的信号，用于根据内燃机12的工作状态驱动栅驱动电路32。这样来自相位检测电路31的输出信号促使栅驱动电路32输出相位控制信号。

正如图1所示，当内燃机12工作时，发电机15以从内燃机12输出的驱动力来驱动。然后，将生成的电能V以120度的相位差顺序地输出到发电机15的第一至第三相位输出线18、19和21。

现在参考图2，将所生成的电能V示出为第一相位输出线18上的正电压波形34，作为通过二极管26、27和28的第一至第三相位输出线的所生成的电能V的表示。通过充电控制器16的控制，相位控制信号在电压波形34的某个相位35处从栅驱动电路32输出到第一开关元件23的栅。然后，第一开关元件23被开启以向电池14提供对应于相位35后的波形部分34a的第一相位的充电电流A。同样以与上述相同的方式，根据第二和第三相位输出线24和25的所生成的电能V将第二和第三相位的充电电流A以120度的相位差顺序地提供给电池14的正端子22。

现在参考图3，假设图2中所示的相位35是作为内燃机12的工作状态之一的N＞3000rpm的高速状态。在这种情况下，提供给电池14的平均充电电流A1是约8安培(A)。

如果内燃机12的转速N从以上的高速状态下降到2000rpm≤N≤3000rpm的中速状态，则相位35被延迟(图2中的假想线)。对应于相位35后的小波形部分34b的第一至第三相位的相应充电电流A被提供给电池14。在这种情况下，如图3所示，提供给电池的平均充电电流A2减小到约5安培(A)。

当内燃机12的转速N从以上的中速状态进一步下降到N＜2000rpm的低速状态，则相位35被进一步延迟(图2中的假想线)，以近似达到电压波形34的最低部分。作为实际的问题，相位35在电压波形34的外部。结果第一至第三相位的相应的充电电流A变为0。内燃机12的上述的低速状态对应于其起动或空转状态。

图3中的假想线指示在没有充电控制器16的情况下的平均充电电流A0的值，其具有被直接转换成可通过常规充电器充电的充电电流A的第一至第三相位输出线18、19和21上所生成的电能V中的每一个的电压波形34。当内燃机12具有常规的充电器时，高速N范围中的平均充电电流A0往往太大并在内燃机12和电池14中产生无用的热损耗。

然而，当使通过以上的充电器17的平均充电电流A1小于通过常规充电器的平均充电电流A0时，可防止发生无用的热损耗，所以内燃机12的输出损耗也被减小了。

作为另一种情况的例子，如果内燃机12以中速范围中的内燃机12的转速N加速，则通过常规的充电器的平均充电电流A0高。这样，用于驱动发电机15的内燃机12上的负载大，并且加速被阻碍了。

然而，通过使通过充电器17的平均充电电流A2小于通过常规充电器的平均充电电流A0，内燃机12上用于驱动发电机15的负载维持较小。因此获得了关于内燃机12的期望的加速。

同样有其中内燃机12的转速N处于低速状态的情况。例如，这可以是其中内燃机12以电池14的电能起动的情况。在这种情况下，从发电机15通过常规的充电器提供给电池14的平均充电电流A0较大，并且电池14上用于驱动与内燃机12联锁转动的发电机15的负载也大。因此，难以仅利用电池的电能快速启动内燃机12。

在这种情况下，利用如上所述的本发明，从发电机15至电池14的电能减小到平均充电电流A3，而这小于通过常规的充电器从发电机15提供给电池14的平均充电电流A0。结果，内燃机12利用电池14的电能快速起动。

因此，根据所述的结构和方法，通过充电控制器16的控制将对应于所生成的电能V的正电压波形34的某个相位35后的波形34a的部分的充电电流A提供给电池14，并响应于内燃机12的速度N的减小而延迟相位35。

因此，当用内燃机12驱动发电机15时，在内燃机12的每一个转速N的范围内从发电机15提供到电池14的平均充电电流A1-A3倾向于小于由常规的充电器产生的平均充电电流A0。这有益于防止内燃机12和电池14中发生无用的热损耗，从而减小内燃机12的输出损耗并提高燃料燃烧效率。

充电控制器16和所述构造的方法能够根据内燃机12的工作状态基于所谓的相位控制(角控制)控制并减小从由内燃机12驱动的发电机15提供给电池14的平均充电电流A1-A3。因此充电器16在结构上简单并可简化车辆上的充电器的结构。

当然本领域熟练的技术人员将容易地理解上述的构造和操作仅是本发明的一个实施例，并可在不背离由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下进行改变和修改。仅作为一个例子，内燃机12可以是两冲程或四冲程循环类型，而发电机15可以是单相位或AC类型。

Claims (7)

1.一种用于内燃机的充电设备，包括用于将电能提供给由所述内燃机驱动的组件的电池，所述内燃机驱动的发电机，其生成要作为充电电流提供给所述电池的电能，以及根据所述内燃机的工作状态来控制所述充电电流的值的充电控制器，所述充电控制器控制至所述电池的供应以及响应于所述内燃机的速度来调节所述相位，所述充电电流对应于所述生成的电能的正电压波形在某一相位后的部分。

2.如权利要求1所述的充电设备，其特征在于，具有用于所述内燃机的起动的电起动马达，并且所述充电控制器在所述电起动马达的工作期间减小所生成的电能的供应。

3.如权利要求1所述的充电设备，其特征在于，提供给所述电池的充电电流的量与所述发动机的速度变化同向改变。

4.如权利要求1所述的充电设备，其特征在于，所述内燃机驱动车辆。

5.如权利要求4所述的充电设备，其特征在于，所述车辆具有由所述电池供电的电设备。

6.如权利要求5所述的充电设备，其特征在于，具有用于所述内燃机的起动的电起动马达，并且所述充电控制器在所述电起动马达的工作期间减小所生成的电能的供应。

7.如权利要求6所述的充电设备，其特征在于，提供给所述电池的充电电流的量与所述发动机的速度变化同向改变。

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