CN104242423A - 车辆电瓶的充电装置及充电方法 - Google Patents

Abstract

一种车辆电瓶的充电装置及充电方法，所述充电装置包含有整流器、电压检测电路、转速计、驱动电路和控制器，所述控制器连接转速计与电压检测电路以取得车用发电机的转速与电瓶的输出电压，当所述控制器判断出所述车用发电机的转速大于预设转速，且所述电瓶的输出电压低于预设电压，则根据车用发电机的转速控制整流器的导通时间，使所述整流器将交流电转换为能对电瓶有效充电的充电电流。

Description

车辆电瓶的充电装置及充电方法

技术领域

本发明涉及一种充电装置及充电方法，特别涉及一种车辆电瓶的充电装置及充电方法。

背景技术

请参考图7所示，现有车辆的充电装置，例如摩托车的充电装置包含有整流器31、电压检测电路32、驱动电路33和控制器34。

所述整流器31具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端连接摩托车的车用发电机35，所述输出端连接摩托车的电瓶36。

所述电压检测电路32连接电瓶36，用以检测电瓶36的输出电压。

所述驱动电路33具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端连接车用发电机35，所述输出端连接整流器33的第二输入端。

所述控制器34具有输入端与输出端，所述输入端连接所述电压检测电路32，输出端连接所述驱动电路33的第二输入端。

当摩托车的引擎在运转时，引擎带动所述车用发电机35运转，以让车用发电机35产生交流电。所述控制器34通过所述电压检测电路32取得所述电瓶36的输出电压。当所述控制器34判断出所述电瓶36的输出电压低于预设电压时，代表所述电瓶36的蓄电量不足。此时，所述控制器34经由所述驱动电路33导通所述整流器31，由所述整流器31将交流电转换为能对所述电瓶36充电的充电电流。如此一来，使用者在骑乘摩托车时可同时对电瓶36充电，由此延长电瓶36的使用时间。

现有充电装置只是根据电瓶36输出电压的高低判断是否对电瓶36充电。然而，在摩托车处于发动的阶段，由于引擎的转速低，车用发电机35仅产生少量电流，引擎将受到车用发电机35的磁阻影响而不能顺利发动。此外，请参考图8所示的整流器31所输出各相充电电流I1-I3的波形图，各相电流I1-I3的波形是完整的半波，会在整流器31产生较大的热能，导致整流器31有过热之虞。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种车辆电瓶的充电装置及充电方法，用以对电瓶有效充电，而不影响引擎发动的顺畅度。

本发明的车辆电瓶的充电装置用于连接到车辆的车用发电机与电瓶，所述充电装置包含有：

整流器，具有输入端、输出端和驱动端，所述输入端电连接所述车用发电机以接收交流电，所述输出端电连接所述电瓶；

电压检测电路，电连接所述电瓶以检测所述电瓶的输出电压，并对应产生电压检测信号；

转速计，检测车用发电机的转速并对应产生转速信号；

驱动电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端电连接所述车用发电机，所述驱动电路的输出端电连接所述整流器的驱动端；以及

控制器，具有多个输入端与一输出端，其输入端分别连接所述转速计与电压检测电路以接收转速信号与电压检测信号，所述控制器的输出端电连接所述驱动电路的第二输入端；当所述控制器判断出所述车用发电机的转速大于预设转速，且所述电瓶的输出电压低于预设电压后，则根据车用发电机的转速控制整流器的导通时间，使所述整流器将交流电转换为对电瓶充电的充电电流，其中车用发电机的转速与整流器的导通时间成反比。

本发明的车辆电瓶的充电方法包含有以下步骤：

分别从转速计与电压检测电路取得车用发电机的转速与电瓶的输出电压；

判断车用发电机的转速是否大于预设转速；

当车用发电机的转速高于所述预设转速，则判断车用发电机转速大于所述预设转速的持续时间是否达到预设时间；

当所述持续时间达到所述预设时间，则根据车用发电机的转速从对照表中读取导通时间，并判断所述电瓶的输出电压是否大于预设电压，其中所述车用发电机的转速与导通时间成反比；

当电瓶的输出电压低于所述预设电压，则根据读取到的导通时间导通整流器，使所述整流器从所述车用发电机接收交流电后，将交流电转换为对所述电瓶充电的充电电流。

根据本发明的方法和结构，由于所述控制器不仅根据电瓶的输出电压判断是否对电瓶充电，还进一步根据车用发电机的转速以判断是否对电瓶充电。所述控制器在车用发电机的转速达到预设转速，且在电瓶的输出电压低于预设电压等两个条件都满足的情况下才对电瓶充电，由于车用发电机的转速已达预设转速，代表车用发电机已能产生有效对电瓶充电的发电量，所述控制器才导通整流器，使整流器输出充电电流，由此有效对电瓶充电。是以，在引擎仍在发动而还没开始运转的阶段中，控制器不导通所述整流器，故引擎不会受到磁阻影响而能顺利发动。

再者，由于所述控制器是根据导通时间以驱动所述整流器，故整流器的各相电流波形是非完整的半波波形，故充电电流产生的能量低，有助于降低整流器的温度。

附图说明

图1是本发明装置的较佳实施例的电路方框示意图(一)。

图2是本发明装置的较佳实施例的电路方框示意图(二)。

图3是本发明方法的第一较佳实施例的流程示意图。

图4是本发明中的整流器输出充电电流的波形示意图。

图5是本发明方法的第二较佳实施例的流程示意图。

图6是本发明方法的第三较佳实施例的流程示意图。

图7是现有充电装置的电路方框示意图。

图8是现有充电装置的整流器输出充电电流的波形示意图。

【符号说明】

11引擎            12车用发电机

13电瓶            21整流器

211闸流体         22电压检测电路

23转速计          24驱动电路

25控制器          26电流检测电路

27温度检测电路    31整流器

32电压检测电路    33驱动电路

34控制器          35车用发电机

36电瓶

具体实施方式

请参考图1与图2所示，现有车辆以摩托车为例说明，摩托车具有引擎11、车用发电机12和电瓶13。当引擎11运转时，车用发电机12被引擎11带动运转而产生交流电，所述电瓶13则提供摩托车的控制系统、方向灯和大灯等电子装置的工作电压。

本发明的充电装置包含有整流器21、电压检测电路22、转速计23、驱动电路24和控制器25，或可进一步包含电流检测电路26或温度检测电路27。

所述整流器21具有输入端、输出端和驱动端，所述输入端电连接所述车用发电机12的输出端以接收交流电，所述输出端电连接所述电瓶13。所述整流器21用于将车用发电机12产生的交流电转换为充电电流Ic，并输出所述充电电流Ic以对电瓶13充电。本较佳实施例中，所述整流器21包含有多个闸流体211，闸流体211的栅极(Gate)为所述驱动端。

所述电压检测电路22电连接所述电瓶13以检测所述电瓶13的输出电压Vb，并对应产生电压检测信号。

所述转速计23连接所述车用发电机12以检测车用发电机12的转速，并对应产生转速信号，其中由于车用发电机12是被引擎11所带动，故从车用发电机12侦测到的转速信号能够与引擎11的转速相对应。

所述电流检测电路26电连接所述整流器21的输出端以检测所述整流器21所输出的充电电流Ic，并对应产生电流检测信号。

所述温度检测电路27设置在所述整流器21上而与所述整流器21构成热接触，以检测所述整流器21的温度，并对应产生温度检测信号。

所述驱动电路24具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端电连接所述车用发电机12的输出端，所述驱动电路24的输出端电连接所述整流器21的驱动端。

所述控制器25具有多个输入端与一输出端，其输入端分别连接所述转速计23、电压检测电路22、电流检测电路26和温度检测电路27，所述输出端电连接所述驱动电路24的第二输入端。

本发明的控制方法的第一较佳实施例的流程图请参考图3所示，当摩托车打开电门后，所述控制器25分别从电压检测电路22、电流检测电路26和温度检测电路27接收电压检测信号、电流检测信号和温度检测信号，以取得目前电瓶13的输出电压Vb、整流器21的充电电流Ic和整流器21的温度Tr(步骤101)。

当控制器25接收到电压检测信号、电流检测信号与温度检测信号后，从转速计23判断是否有转速信号(步骤102)。当控制器25判断出没有转速信号，代表车用发电机12尚未启动，即摩托车的引擎11还没有发动运转，则所述控制器25回复执行第(101)步骤。

当控制器25判断出有转速信号，代表车用发电机12已启动，即摩托车的引擎11已发动运转，所述控制器25根据转速信号推算车用发电机12目前的转速Sg(RPM)(步骤103)。举例来说，所述转速信号可以是包含有低准位「0」与高准位「1」的方波信号，控制器25可根据每相邻的高准位「1」的间隔时间推算出车用发电机12的转速Sg。

当控制器25计算出车用发电机12的转速Sg后，判断转速Sg是否大于预设转速St(步骤104)。当车用发电机12的转速Sg低于所述预设转速St，例如低于1000RPM，代表引擎11可能处于发动阶段，且车用发电机12的发电量不足以对电瓶13充电，故所述控制器25回复执行第(101)步骤。

当车用发电机12的转速Sg大于所述预设转速St，代表引擎11已开始运转，且车用发电机12的发电量足够对电瓶13充电，所述控制器25判断目前转速Sg大于所述预设转速St的持续时间tc是否达到预设时间td(步骤105)。当所述持续时间未达到预设时间(tc＜td)，代表引擎11还未完成启动，所述控制器25回复执行第(101)步骤。

当所述持续时间达到预设时间(tc＞td)，代表引擎11已完成启动，所述控制器25根据车用发电机12的目前转速Sg从转速-导通时间对照表中读取闸流体211的导通时间tx(步骤106)。所述转速-导通时间对照表建构在控制器25中，并储存有车用发电机12的转速Sg与闸流体211的导通时间tx的对照信息，其中转速Sg与整流器21中闸流体211的导通时间tx成反比，即当车用发电机12的转速Sg越快，闸流体211的导通时间tx越短。

当控制器25读取完闸流体211的导通时间tx后，根据电压检测信号判断电瓶13的输出电压Vb是否达到预设电压Vt(步骤107)。当电瓶13的输出电压Vb高于所述预设电压Vt，代表所述电瓶13的蓄电量充足而没有必要充电，则所述控制器25回复执行第(101)步骤。

在第(107)步骤中，当电瓶13的输出电压Vb低于所述预设电压Vt，代表电瓶13的蓄电量不足而必须充电，所述控制器25即根据在第(106)步骤中所读取到的导通时间tx经由所述驱动电路24分别导通所述整流器21的闸流体211(步骤108)，使所述整流器21将车用发电机12所输出的交流电经整流后输出充电电流Ic。所述充电电流Ic的波型可参考图4所示，如以斜线标示的部分所示，各相闸流体211的导通时间tx随着转速Sg越高而缩短，各相充电电流Ica-Icc的波形不是完整的半波波形。

当控制器25执行完第(108)步骤后，即回复执行第(101)步骤。

综上所述，由于所述控制器25根据车用发电机12的转速Sg与电瓶13的输出电压Vb决定是否对电瓶13充电。当摩托车刚发动时，因引擎11的转速较低，车用发电机12无法产生足够的发电量以对电瓶13充电，故控制器25停止所述整流器21输出充电电流Ic，如此一来，摩托车在发动的阶段中，整流器21没有产生充电电流Ic，故让引擎11发动的阶段中受到磁阻的影响降到最低。再者，请参考图4所示的各相充电电流Ica-Icc波形图，各相电流Ica-Icc非完整的半波波形，如此降低充电电流Ic的大小，因为充电电流Ic降低，故能防止整流器21的温度过高。

请参考图5所示的本发明的方法的第二较佳实施例，当控制器25执行完第(107)步骤后，还进一步根据电流检测信号判断目前充电电流Ic的大小是否超过预设电流It(步骤109)，当充电电流Ic低于所述预设电流It，代表充电电流Ic还在安全的范围以内，所述控制器25即执行第(108)步骤。反之，当充电电流Ic高于所述预设电流It，代表充电电流Ic过大，恐有发生电气危险之虞。是以，所述控制器25则再进一步缩短各闸流体211的导通时间tx，并调降预设电压Vt的电压值，例如从14.5V调降到14V，所述控制器25即以缩短后的导通时间tx经由所述驱动电路24分别导通所述整流器21的闸流体211(步骤110)。所述控制器25通过缩短闸流体211的导通时间tx，再进一步降低充电电流Ic的大小，避免充电电流Ic过大。

请参考图6所示的本发明的方法的第三较佳实施例，当控制器25执行完第(107)步骤后，根据温度检测信号判断整流器21的温度Tr是否超过预设温度Tt(步骤111)，当整流器21的温度Tr低于所述预设温度Tt，代表整流器21的温度正常，所述控制器25即执行第(108)步骤。反之，当整流器21的温度Tr高于所述预设温度Tt，例如高于85℃，代表整流器21的温度Tr过高，所述控制器25缩短各闸流体211的导通时间tx，并调降预设电压的电压值后，所述控制器25即经由所述驱动电路24分别导通所述整流器21的闸流体211(步骤112)，由此再进一步降低充电电流Ic的大小，进而降低整流器21的温度。

是以，在第二与第三较佳实施例中，所述控制器25除了根据车用发电机12的转速和电瓶13的输出电压Vb决定是否对电瓶13充电，还进一步考虑充电电流Ic的大小与整流器21的温度高低，由此为电瓶13带来达到更稳定可靠的充电效果。

Claims (10)

1.一种车辆电瓶的充电装置，用于连接到车辆的车用发电机与电瓶，所述充电装置包含有：

整流器，具有输入端、输出端和驱动端，所述输入端电连接所述车用发电机以接收交流电，所述输出端电连接所述电瓶；

电压检测电路，电连接所述电瓶以检测所述电瓶的输出电压，并对应产生电压检测信号；

转速计，检测车用发电机的转速并对应产生转速信号；

驱动电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端电连接所述车用发电机，所述驱动电路的输出端电连接所述整流器的驱动端；以及

控制器，具有多个输入端与一输出端，其输入端分别连接所述转速计与电压检测电路以接收转速信号与电压检测信号，所述控制器的输出端电连接所述驱动电路的第二输入端；当所述控制器判断出所述车用发电机的转速大于预设转速，且所述电瓶的输出电压低于预设电压后，则根据车用发电机的转速控制整流器的导通时间，使所述整流器将交流电转换为对电瓶充电的充电电流，其中车用发电机的转速与整流器的导通时间成反比。

2.根据权利要求1所述的车辆电瓶的充电装置，包含有电流检测电路，所述电流检测电路电连接所述整流器的输出端以检测所述充电电流的大小，并对应产生电流检测信号；

所述控制器电连接所述电流检测电路以接收所述电流检测信号，当所述控制器判断出所述充电电流大于预设电流，则进一步缩短所述整流器的导通时间，以缩短后的导通时间降低所述整流器所输出的所述充电电流。

3.根据权利要求1所述的车辆电瓶的充电装置，当所述控制器判断出所述充电电流大于预设电流，则调降所述预设电压。

4.根据权利要求1所述的车辆电瓶的充电装置，包含有温度检测电路，所述温度检测电路设置在所述整流器上，以检测所述整流器的温度，并对应产生温度检测信号；

所述控制器电连接所述温度检测电路以接收所述温度检测信号，当所述控制器判断出所述整流器的温度大于预设温度，则进一步缩短所述整流器的导通时间，以缩短后的导通时间降低所述整流器所输出的所述充电电流。

5.根据权利要求4所述的车辆电瓶的充电装置，当所述控制器判断出所述充电电流大于预设电流，则调降所述预设电压。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的车辆电瓶的充电装置，所述控制器包含有转速-导通时间对照表，所述转速-导通时间对照表储存有车用发电机的转速与所述整流器导通时间的对照信息。

7.根据权利要求6所述的车辆电瓶的充电装置，所述整流器包含有多个闸流体，各闸流体的栅极为所述驱动端。

8.一种车辆电瓶的充电方法，包含有以下步骤：

分别从转速计与电压检测电路取得车用发电机的转速与电瓶的输出电压；

判断车用发电机的转速是否大于预设转速；

当车用发电机的转速大于所述预设转速，则判断车用发电机转速大于所述预设转速的持续时间是否达到预设时间；

当所述持续时间达到所述预设时间，则根据车用发电机的转速从对照表中读取导通时间，并判断所述电瓶的输出电压是否大于预设电压，其中所述车用发电机的转速与导通时间成反比；以及

当电瓶的输出电压低于所述预设电压，则根据读取到的导通时间导通整流器，使所述整流器从所述车用发电机接收交流电后，将交流电转换为对所述电瓶充电的充电电流。

9.根据权利要求8所述的车辆电瓶的充电方法，进一步包含以下步骤：

从电流检测电路取得所述整流器的充电电流；

在判断电瓶的输出电压低于所述预设电压的步骤后，判断充电电流是否高于预设电流；以及

当充电电流高于预设电流，则进一步缩短读取到的导通时间，以缩短后的导通时间导通所述整流器。

10.根据权利要求8所述的车辆电瓶的充电方法，进一步包含以下步骤：

从温度检测电路取得所述整流器的温度；

在判断电瓶的输出电压低于所述预设电压的步骤后，判断整流器的温度是否高于预设温度；以及

当整流器的温度高于预设温度，则进一步缩短读取到的导通时间，以缩短后的导通时间导通所述整流器。