CN1496878A - 自行车用发电机的充电装置 - Google Patents

Abstract

一种自行车用发电机的充电装置，即使在行走速度不稳定、发电机输出发生变化的场合，也有高效地进行稳定的充电。该自行车用发电机的充电装置是对用发电机GE发电后的电压进行充电用的装置，包括：第1电容器C1、第2电容器C2、第1二极管D1、和第3二极管D3。第2电容器C2在发电机输出的负半周期，接受发电机输出而被充电。第1二极管D1在发电机输出的正半周期，将充电给第2电容器C2的电荷供给第1电容器C1。第3二极管D3在发电机输出的正半周期，第2电容器C2的充电电压为规定电压以下时，将发电机输出供给第1电容器C1。

Description

自行车用发电机的充电装置

技术领域

本发明涉及充电装置，特别是涉及对用自行车用发电机发电后的电压进行充电用的自行车用发电机的充电装置。

背景技术

最近，对自行车也提供自动变速装置。在这种自行车上，采用电动变速机，为了驱动该电动变速机，设有发电机和对用发电机进行发电后的电压进行充电用的充电系统。另外，用发电机进行发电的电压是交流电压，故进行半波整流或全波整流。

但是，自行车用发电机因行走速度不同而使发电电压增加或减小，在低速时不能得到足够的电压。在这种情况下，不能将足够的电压供给电气设备，设备会产生误动作。

于是，设成这种方式，即构成倍压整流电路，以得到稳定的电力(例如特开2002-262473号公报)。

[专利文献1]

特开2002-262473号公报

自行车用发电机的充电装置中，希望设计成可用简单的电路得到稳定的电力，图1所示为现有的简单电路构成的半波倍压电路。

具有这种半波倍压电路的充电电路具有作为充电元件的电容器C1，连接在自行车用发电机GE与电容器C1之间的第1二极管D1及D2，和连接在2个二极管D1、D2的连接点与发电机1的第2端子之间的电容器C2。

在该电路上，发电机GE的输出在负(-)半周期，发电机GE的输出通过二极管D2向电容器C2充电。另外，在相反的半周期，积蓄在电容器C2内的电荷通过二极管D1供给电容器C1，对电容器C1进行充电。这样，作为电容器C1的输出电压V1，可以得到比发电机1的峰值电压更高的电压。

但是，自行车用的发电机中，其输出频率因自行车的速度的不同而变化，故难以决定电容器C2的最合适的容量。根据该电容器C2的容量，在电容器C2放电的半周期，反极性的电荷积蓄在电容器C2内，在下一个半周期，为对电容器C2进行充电花费时间多，不能高效率地进行充电。

本发明的课题在于，即使在行走速度不稳定、发电机输出发生变化的场合，也可高效地进行稳定的充电。

本发明的另一课题在于，用简单的电路构成即可高效地进行稳定的充电。

发明内容

技术方案1的自行车用发电机的充电装置是对用自行车用发电机发电后的电压进行充电用的装置，包括：充电元件、半波充电元件、第1充电电路及第2充电电路。半波充电元件在发电机输出的一个半周期，接受发电机输出而进行充电。第1充电电路在发电机输出的另一个半周期，将被充电到半波充电元件上的电荷供给充电元件。第2充电电路在发电机输出的另一个半周期，半波充电元件的充电电压为规定电压以下时，将发电机输出供给充电元件。

在该充电装置上，在发电机输出的一个半周期，发电机输出充电到半波充电元件上。在发电机输出的另一个半周期，先前被充电到半波充电元件上的电荷供给充电元件。另外，在发电机输出的另一个半周期，半波充电元件的电荷进行放电而达到规定电压以下时，发电机输出通过第2充电电路供给充电元件。

在此，在发电机输出的另一个半周期，充电元件首先被积蓄在半波充电元件上的电荷充电。另外，在自行车的速度较低的情况下，虽然在该半周期，半波充电元件的充电电压进行放电，但在这种情况下，发电机输出通过第2充电电路给予充电元件。因此，可以稳定地得到更高的充电电压。

技术方案2的自行车用发电机的充电装置是在技术方案1的充电装置上还具有转换电路，该转换电路配置在第1充电电路和第2充电电路与充电元件之间，充电元件的充电电压达到规定电压以上时，切断第1和第2充电电路与充电元件之间的连接。

这种场合，可以防止对充电元件的过充电，可保护充电元件。

技术方案3的自行车用发电机的充电装置是在技术方案2的充电装置上还具有转换驱动电路，该转换驱动电路利用发电机输出驱动控制转换电路。

在此，由于利用发电机输出来驱动转换电路，故不需要电池等别的电源。

技术方案4的自行车用发电机的充电装置是在技术方案3的充电装置上，转换驱动电路具有转换用充电元件、转换用半波充电元件、和转换用充电电路。转换用充电元件将转换电压供给转换电路。转换用半波充电元件在发电机输出的一个半周期，接受发电机输出而被充电。转换用充电电路在发电机输出的另一个半周期，将充电到转换用半波充电元件上的电荷供给转换用充电元件。

在该充电装置上，在发电机输出的一个半周期，利用发电机输出，对转换用半波充电元件进行充电。另外，在发电机输出的另一个半周期，充电到转换用半波充电元件上的电荷供给转换用充电元件。

这里，利用发电机输出，可以得到稳定的转换电压。

技术方案5的自行车用发电机的充电装置是在技术方案1～4的任一装置上，第1充电电路具有连接在半波充电元件与充电元件之间的第1二极管。

这里，半波充电元件的电荷通过第1二极管给予充电元件。这种场合，电路构成简单，电压损失减少。

技术方案6的自行车用发电机的充电装置是在技术方案1～5的任一装置上还设有第2二极管，该第2二极管设在半波充电元件与发电机之间，用于将发电机输出供给半波充电元件。

这里，发电机输出通过第2二极管给予半波充电元件，对半波充电元件进行充电。

技术方案7的自行车用发电机的充电装置是在技术方案1～6的任一装置上，第2充电电路具有连接在发电机与充电元件之间的第3二极管。

在该装置上，在发电机输出的另一个半周期，发电机输出通过第3二极管供给充电元件，对充电元件进行充电。因此，只通过1个二极管进行充电，损失小，可有效地进行充电。

如上所述，本发明即使在输出电压不稳定的自行车用发电机上，也可用简单构成的电路得到稳定的充电电压。

附图说明

图1是现有的自行车用发电机的充电装置的电路图。

图2是本发明实施方式1的自行车用发电机的充电装置的电路图。

图3是本发明实施方式2的自行车用发电机的充电装置的电路图。

图4是用于说明实施方式1的动作的电压、电流波形图。

具体实施方式

实施方式1

图2是表示本发明实施方式1所采用的自行车用发电机的充电装置的电路图。该充电装置是对发电机GE的输出电压进行充电用的装置，具有作为充电元件的第1电容器C1，在发电机GE的输出一个半周期被充电的、作为半波充电元件的第2电容器C2，作为第1及第2充电电路的二极管D1、D3，和对第2电容器C2进行充电用的二极管D2。发电机GE例如是设在自行车的前轮轮毂内的轮毂发电机。

第2电容器C2是其一个端子与发电机GE连接，另一个端子通过第1二极管D1与第1电容器C1连接。第1二极管D1的阳极与第2电容器C2连接，阴极与第1电容器C1连接。另外，第2二极管D2的阳极与发电机GE连接，阴极与第2电容器C2和第1二极管D1的阳极连接。还有，第3二极管D3的阳极与发电机GE连接，阴极与第1电容器C1连接。

另外，该充电装置具有FET[场效应晶体管：转换电路]M1，该FETM1用于在第1电容器C1的充电电压达到规定电压以上时，切断向第1电容器C1的电压供给。该晶体管M1连接在第1二极管D1和第3二极管D3的各自的阴极与第1电容器C1之间。一定的控制电压加在该晶体管M1的栅极端子上。

下面，参考图4的波形图对动作加以说明。在此，图4的波形图是示意性地表示发电机GE的输出电压波形(V_GE：实线)，第2电容器C2的两端的电压波形(V_C2：单点划线)，在第1二极管D1上流通的电流波形(I_D1：双点划线)，和在第3二极管D3上流通的电流波形(I_D3：虚线)之图，横座标为时间。

首先，发电机GE的输出为负值的情况下，发电机GE的输出通过第2二极管D2给予第2电容器C2，对第2电容器C2进行充电。在这种情况下的第2电容器C2的两端电压波形为图4所示的波形V_C2。

其次，发电机GE的输出变为正值时，在前面的负周期中充电给第2电容器C2的电荷通过第1二极管D1供给第1电容器C1。在这种情况下，在第1二极管D1上流通的电流I_D1示于图4的波形I_D1。

当第2电容器C2的电荷被放电，第1二极管D1两端的电位差约为0.6V以下时，则第1二极管D1断开，电流I_D1为零。在该时刻，第2电容器C2以与上述情况相反的极性进行充电，第3二极管D3两端的电压约为0.6V以上，故第3二极管D3导通。即，在图4的P点时刻，第1二极管D1断开，同时，第3二极管D3导通，在第3二极管D3中流通的电流I_D3的波形如图4所示。因此，发电机GE的输出通过第3二极管D3供给第1电容器C1。

这样，发电机GE的输出对第1电容器C1进行充电。这里，一定的控制电压加在晶体管M1的栅极上，因此，第1电容器C1的充电电压为规定电压以上、晶体管M1的控制极电源间的电位差为规定电位差以下时，晶体管M1断开。因此，可防止电容器C1的过充电。

[实施方式2]

图3表示本发明的实施方式2。在该实施方式中，设有这样的电路，即在第1电容器C1上未充电有足够的电压的场合，不需要另外的电池等电源而使晶体管M1导通用的电路。即，在实施方式1的电路中，为了对第1电容器C1进行充电，必须导通晶体管M1。这时，为了使晶体管M1导通，必须将比使晶体管M1导通用的电压加在第1电容器C1两端的电压V_C1上之后的电压更大的控制电压加在晶体管M1的栅极上。但是，在第1电容器C1上未充电有足够的电压的阶段，不能将这样的控制电压加在晶体管M1的栅极上，需要用别的电池等电源。

因此，在该实施方式2中，通过构成半波倍压电路，形成加在晶体管M1的栅极上的控制电压。即，用第4电容器C4(转换用充电元件)，第3电容器C3(转换用半波充电元件)，第4及第5二极管D4、D5，和电阻R1构成半波倍压电路。第3电容器C3的一个端子与发电机GE连接，另一个端子与第4二极管D4的阴极连接，第4二极管D4的阳极与发电机GE连接。第5二极管D5沿着顺方向连接在第3电容器C3与第4电容器C4之间，电阻R2与第5二极管D5串联地连接。另外，电阻R1连接在第4电容器C4与晶体管M1之间。

在此，为了导通晶体管M1，将第1电容器C1两端的电压设为V_C1，将为使晶体管M1导通的电压设为V_m10N，将电阻R1的电阻值设为R1，将流过电阻R1的电流设为I_r1，将第4电容器C4两端的电压设为V_C4时，必须满足下式那样地决定各参数。

               V_C1+V_m10N+R₁·I_r1≤V_C4

在以上那样构成半波倍压电路的基础上，并且将满足下式的控制电压V_CONT加在晶体管M1的栅极上，

                 V1＝V_C1＝V_CONT-V_m10N

这样，可以防止第1电容器C1的过充电，可使电压V1稳定。

另外，其它的电路构成与实施形式1的电路相同。

Claims (7)

1.一种自行车用发电机的充电装置，是对用自行车用发电机发电后的电压进行充电用的充电装置，包括：

充电元件；

半波充电元件，该元件在上述发电机输出的一个半周期，接受上述发电机输出而进行充电；

第1充电电路，该电路在上述发电机输出的另一个半周期，将充电到上述半波充电元件上的电荷供给上述充电元件；

第2充电电路，该电路在上述发电机输出的另一个半周期，上述半波充电元件的充电电压为规定电压以下时，将上述发电机输出供给上述充电元件。

2.根据权利要求1所述的自行车用发电机的充电装置，还具有转换电路，该转换电路配置在上述第1充电电路和第2充电电路与上述充电元件之间，上述充电元件的充电电压达到规定电压以上时，切断上述第1和第2充电电路与充电元件之间的连接。

3.根据权利要求2所述的自行车用发电机的充电装置，该充电装置还具有转换驱动电路，该转换驱动电路利用上述发电机输出驱动控制上述转换电路。

4.根据权利要求3所述的自行车用发电机的充电装置，上述转换驱动电路包括：

转换用充电元件，该元件用于将转换电压供给上述转换电路；

转换用半波充电元件，该元件在上述发电机输出的一个半周期，接受上述发电机输出而进行充电；

转换用充电电路，该电路在上述发电机输出的另一个半周期，将充电到上述转换用半波充电元件上的电荷供给上述转换用充电元件。

5.根据权利要求1～权利要求4任一项所述的自行车用发电机的充电装置，上述第1充电电路具有连接在上述半波充电元件与充电元件之间的第1二极管。

6.根据权利要求1～权利要求5任一项所述的自行车用发电机的充电装置，还具有第2二极管，该第2二极管设在上述半波充电元件与上述发电机之间，用于将上述发电机输出供给上述半波充电元件。

7.根据权利要求1～权利要求6任一项所述的自行车用发电机的充电装置，上述第2充电电路具有连接在上述发电机与上述充电元件之间的第3二极管。

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