專利名稱：自行車用發(fā)電機的充電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及充電裝置，特別是涉及對用自行車用發(fā)電機發(fā)電后的電壓進行充電用的自行車用發(fā)電機的充電裝置。
背景技術(shù)：
最近，對自行車也提供自動變速裝置。在這種自行車上，采用電動變速機，為了驅(qū)動該電動變速機，設(shè)有發(fā)電機和對用發(fā)電機進行發(fā)電后的電壓進行充電用的充電系統(tǒng)。另外，用發(fā)電機進行發(fā)電的電壓是交流電壓，故進行半波整流或全波整流。
但是，自行車用發(fā)電機因行走速度不同而使發(fā)電電壓增加或減小，在低速時不能得到足夠的電壓。在這種情況下，不能將足夠的電壓供給電氣設(shè)備，設(shè)備會產(chǎn)生誤動作。
于是，設(shè)成這種方式，即構(gòu)成倍壓整流電路，以得到穩(wěn)定的電力(例如特開2002-262473號公報)。
特開2002-262473號公報自行車用發(fā)電機的充電裝置中，希望設(shè)計成可用簡單的電路得到穩(wěn)定的電力，圖1所示為現(xiàn)有的簡單電路構(gòu)成的半波倍壓電路。
具有這種半波倍壓電路的充電電路具有作為充電元件的電容器C1，連接在自行車用發(fā)電機GE與電容器C1之間的第1二極管D1及D2，和連接在2個二極管D1、D2的連接點與發(fā)電機1的第2端子之間的電容器C2。
在該電路上，發(fā)電機GE的輸出在負(-)半周期，發(fā)電機GE的輸出通過二極管D2向電容器C2充電。另外，在相反的半周期，積蓄在電容器C2內(nèi)的電荷通過二極管D1供給電容器C1，對電容器C1進行充電。這樣，作為電容器C1的輸出電壓V1，可以得到比發(fā)電機1的峰值電壓更高的電壓。
但是，自行車用的發(fā)電機中，其輸出頻率因自行車的速度的不同而變化，故難以決定電容器C2的最合適的容量。根據(jù)該電容器C2的容量，在電容器C2放電的半周期，反極性的電荷積蓄在電容器C2內(nèi)，在下一個半周期，為對電容器C2進行充電花費時間多，不能高效率地進行充電。
本發(fā)明的課題在于，即使在行走速度不穩(wěn)定、發(fā)電機輸出發(fā)生變化的場合，也可高效地進行穩(wěn)定的充電。
本發(fā)明的另一課題在于，用簡單的電路構(gòu)成即可高效地進行穩(wěn)定的充電。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)方案1的自行車用發(fā)電機的充電裝置是對用自行車用發(fā)電機發(fā)電后的電壓進行充電用的裝置，包括充電元件、半波充電元件、第1充電電路及第2充電電路。半波充電元件在發(fā)電機輸出的一個半周期，接受發(fā)電機輸出而進行充電。第1充電電路在發(fā)電機輸出的另一個半周期，將被充電到半波充電元件上的電荷供給充電元件。第2充電電路在發(fā)電機輸出的另一個半周期，半波充電元件的充電電壓為規(guī)定電壓以下時，將發(fā)電機輸出供給充電元件。
在該充電裝置上，在發(fā)電機輸出的一個半周期，發(fā)電機輸出充電到半波充電元件上。在發(fā)電機輸出的另一個半周期，先前被充電到半波充電元件上的電荷供給充電元件。另外，在發(fā)電機輸出的另一個半周期，半波充電元件的電荷進行放電而達到規(guī)定電壓以下時，發(fā)電機輸出通過第2充電電路供給充電元件。
在此，在發(fā)電機輸出的另一個半周期，充電元件首先被積蓄在半波充電元件上的電荷充電。另外，在自行車的速度較低的情況下，雖然在該半周期，半波充電元件的充電電壓進行放電，但在這種情況下，發(fā)電機輸出通過第2充電電路給予充電元件。因此，可以穩(wěn)定地得到更高的充電電壓。
技術(shù)方案2的自行車用發(fā)電機的充電裝置是在技術(shù)方案1的充電裝置上還具有轉(zhuǎn)換電路，該轉(zhuǎn)換電路配置在第1充電電路和第2充電電路與充電元件之間，充電元件的充電電壓達到規(guī)定電壓以上時，切斷第1和第2充電電路與充電元件之間的連接。
這種場合，可以防止對充電元件的過充電，可保護充電元件。
技術(shù)方案3的自行車用發(fā)電機的充電裝置是在技術(shù)方案2的充電裝置上還具有轉(zhuǎn)換驅(qū)動電路，該轉(zhuǎn)換驅(qū)動電路利用發(fā)電機輸出驅(qū)動控制轉(zhuǎn)換電路。
在此，由于利用發(fā)電機輸出來驅(qū)動轉(zhuǎn)換電路，故不需要電池等別的電源。
技術(shù)方案4的自行車用發(fā)電機的充電裝置是在技術(shù)方案3的充電裝置上，轉(zhuǎn)換驅(qū)動電路具有轉(zhuǎn)換用充電元件、轉(zhuǎn)換用半波充電元件、和轉(zhuǎn)換用充電電路。轉(zhuǎn)換用充電元件將轉(zhuǎn)換電壓供給轉(zhuǎn)換電路。轉(zhuǎn)換用半波充電元件在發(fā)電機輸出的一個半周期，接受發(fā)電機輸出而被充電。轉(zhuǎn)換用充電電路在發(fā)電機輸出的另一個半周期，將充電到轉(zhuǎn)換用半波充電元件上的電荷供給轉(zhuǎn)換用充電元件。
在該充電裝置上，在發(fā)電機輸出的一個半周期，利用發(fā)電機輸出，對轉(zhuǎn)換用半波充電元件進行充電。另外，在發(fā)電機輸出的另一個半周期，充電到轉(zhuǎn)換用半波充電元件上的電荷供給轉(zhuǎn)換用充電元件。
這里，利用發(fā)電機輸出，可以得到穩(wěn)定的轉(zhuǎn)換電壓。
技術(shù)方案5的自行車用發(fā)電機的充電裝置是在技術(shù)方案1～4的任一裝置上，第1充電電路具有連接在半波充電元件與充電元件之間的第1二極管。
這里，半波充電元件的電荷通過第1二極管給予充電元件。這種場合，電路構(gòu)成簡單，電壓損失減少。
技術(shù)方案6的自行車用發(fā)電機的充電裝置是在技術(shù)方案1～5的任一裝置上還設(shè)有第2二極管，該第2二極管設(shè)在半波充電元件與發(fā)電機之間，用于將發(fā)電機輸出供給半波充電元件。
這里，發(fā)電機輸出通過第2二極管給予半波充電元件，對半波充電元件進行充電。
技術(shù)方案7的自行車用發(fā)電機的充電裝置是在技術(shù)方案1～6的任一裝置上，第2充電電路具有連接在發(fā)電機與充電元件之間的第3二極管。
在該裝置上，在發(fā)電機輸出的另一個半周期，發(fā)電機輸出通過第3二極管供給充電元件，對充電元件進行充電。因此，只通過1個二極管進行充電，損失小，可有效地進行充電。
如上所述，本發(fā)明即使在輸出電壓不穩(wěn)定的自行車用發(fā)電機上，也可用簡單構(gòu)成的電路得到穩(wěn)定的充電電壓。


圖1是現(xiàn)有的自行車用發(fā)電機的充電裝置的電路圖。
圖2是本發(fā)明實施方式1的自行車用發(fā)電機的充電裝置的電路圖。
圖3是本發(fā)明實施方式2的自行車用發(fā)電機的充電裝置的電路圖。
圖4是用于說明實施方式1的動作的電壓、電流波形圖。
具體實施例方式
實施方式1圖2是表示本發(fā)明實施方式1所采用的自行車用發(fā)電機的充電裝置的電路圖。該充電裝置是對發(fā)電機GE的輸出電壓進行充電用的裝置，具有作為充電元件的第1電容器C1，在發(fā)電機GE的輸出一個半周期被充電的、作為半波充電元件的第2電容器C2，作為第1及第2充電電路的二極管D1、D3，和對第2電容器C2進行充電用的二極管D2。發(fā)電機GE例如是設(shè)在自行車的前輪輪轂內(nèi)的輪轂發(fā)電機。
第2電容器C2是其一個端子與發(fā)電機GE連接，另一個端子通過第1二極管D1與第1電容器C1連接。第1二極管D1的陽極與第2電容器C2連接，陰極與第1電容器C1連接。另外，第2二極管D2的陽極與發(fā)電機GE連接，陰極與第2電容器C2和第1二極管D1的陽極連接。還有，第3二極管D3的陽極與發(fā)電機GE連接，陰極與第1電容器C1連接。
另外，該充電裝置具有FET[場效應晶體管轉(zhuǎn)換電路]M1，該FETM1用于在第1電容器C1的充電電壓達到規(guī)定電壓以上時，切斷向第1電容器C1的電壓供給。該晶體管M1連接在第1二極管D1和第3二極管D3的各自的陰極與第1電容器C1之間。一定的控制電壓加在該晶體管M1的柵極端子上。
下面，參考圖4的波形圖對動作加以說明。在此，圖4的波形圖是示意性地表示發(fā)電機GE的輸出電壓波形(VGE實線)，第2電容器C2的兩端的電壓波形(VC2單點劃線)，在第1二極管D1上流通的電流波形(ID1雙點劃線)，和在第3二極管D3上流通的電流波形(ID3虛線)之圖，橫座標為時間。
首先，發(fā)電機GE的輸出為負值的情況下，發(fā)電機GE的輸出通過第2二極管D2給予第2電容器C2，對第2電容器C2進行充電。在這種情況下的第2電容器C2的兩端電壓波形為圖4所示的波形VC2。
其次，發(fā)電機GE的輸出變?yōu)檎禃r，在前面的負周期中充電給第2電容器C2的電荷通過第1二極管D1供給第1電容器C1。在這種情況下，在第1二極管D1上流通的電流ID1示于圖4的波形ID1。
當?shù)?電容器C2的電荷被放電，第1二極管D1兩端的電位差約為0.6V以下時，則第1二極管D1斷開，電流ID1為零。在該時刻，第2電容器C2以與上述情況相反的極性進行充電，第3二極管D3兩端的電壓約為0.6V以上，故第3二極管D3導通。即，在圖4的P點時刻，第1二極管D1斷開，同時，第3二極管D3導通，在第3二極管D3中流通的電流ID3的波形如圖4所示。因此，發(fā)電機GE的輸出通過第3二極管D3供給第1電容器C1。
這樣，發(fā)電機GE的輸出對第1電容器C1進行充電。這里，一定的控制電壓加在晶體管M1的柵極上，因此，第1電容器C1的充電電壓為規(guī)定電壓以上、晶體管M1的控制極電源間的電位差為規(guī)定電位差以下時，晶體管M1斷開。因此，可防止電容器C1的過充電。
圖3表示本發(fā)明的實施方式2。在該實施方式中，設(shè)有這樣的電路，即在第1電容器C1上未充電有足夠的電壓的場合，不需要另外的電池等電源而使晶體管M1導通用的電路。即，在實施方式1的電路中，為了對第1電容器C1進行充電，必須導通晶體管M1。這時，為了使晶體管M1導通，必須將比使晶體管M1導通用的電壓加在第1電容器C1兩端的電壓VC1上之后的電壓更大的控制電壓加在晶體管M1的柵極上。但是，在第1電容器C1上未充電有足夠的電壓的階段，不能將這樣的控制電壓加在晶體管M1的柵極上，需要用別的電池等電源。
因此，在該實施方式2中，通過構(gòu)成半波倍壓電路，形成加在晶體管M1的柵極上的控制電壓。即，用第4電容器C4(轉(zhuǎn)換用充電元件)，第3電容器C3(轉(zhuǎn)換用半波充電元件)，第4及第5二極管D4、D5，和電阻R1構(gòu)成半波倍壓電路。第3電容器C3的一個端子與發(fā)電機GE連接，另一個端子與第4二極管D4的陰極連接，第4二極管D4的陽極與發(fā)電機GE連接。第5二極管D5沿著順方向連接在第3電容器C3與第4電容器C4之間，電阻R2與第5二極管D5串聯(lián)地連接。另外，電阻R1連接在第4電容器C4與晶體管M1之間。
在此，為了導通晶體管M1，將第1電容器C1兩端的電壓設(shè)為VC1，將為使晶體管M1導通的電壓設(shè)為Vm10N，將電阻R1的電阻值設(shè)為R1，將流過電阻R1的電流設(shè)為Ir1，將第4電容器C4兩端的電壓設(shè)為VC4時，必須滿足下式那樣地決定各參數(shù)。
VC1+Vm10N+R1·Ir1≤VC4在以上那樣構(gòu)成半波倍壓電路的基礎(chǔ)上，并且將滿足下式的控制電壓VCONT加在晶體管M1的柵極上，V1＝VC1＝VCONT-Vm10N這樣，可以防止第1電容器C1的過充電，可使電壓V1穩(wěn)定。
另外，其它的電路構(gòu)成與實施形式1的電路相同。
權(quán)利要求
1.一種自行車用發(fā)電機的充電裝置，是對用自行車用發(fā)電機發(fā)電后的電壓進行充電用的充電裝置，包括充電元件；半波充電元件，該元件在上述發(fā)電機輸出的一個半周期，接受上述發(fā)電機輸出而進行充電；第1充電電路，該電路在上述發(fā)電機輸出的另一個半周期，將充電到上述半波充電元件上的電荷供給上述充電元件；第2充電電路，該電路在上述發(fā)電機輸出的另一個半周期，上述半波充電元件的充電電壓為規(guī)定電壓以下時，將上述發(fā)電機輸出供給上述充電元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車用發(fā)電機的充電裝置，還具有轉(zhuǎn)換電路，該轉(zhuǎn)換電路配置在上述第1充電電路和第2充電電路與上述充電元件之間，上述充電元件的充電電壓達到規(guī)定電壓以上時，切斷上述第1和第2充電電路與充電元件之間的連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自行車用發(fā)電機的充電裝置，該充電裝置還具有轉(zhuǎn)換驅(qū)動電路，該轉(zhuǎn)換驅(qū)動電路利用上述發(fā)電機輸出驅(qū)動控制上述轉(zhuǎn)換電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自行車用發(fā)電機的充電裝置，上述轉(zhuǎn)換驅(qū)動電路包括轉(zhuǎn)換用充電元件，該元件用于將轉(zhuǎn)換電壓供給上述轉(zhuǎn)換電路；轉(zhuǎn)換用半波充電元件，該元件在上述發(fā)電機輸出的一個半周期，接受上述發(fā)電機輸出而進行充電；轉(zhuǎn)換用充電電路，該電路在上述發(fā)電機輸出的另一個半周期，將充電到上述轉(zhuǎn)換用半波充電元件上的電荷供給上述轉(zhuǎn)換用充電元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～權(quán)利要求4任一項所述的自行車用發(fā)電機的充電裝置，上述第1充電電路具有連接在上述半波充電元件與充電元件之間的第1二極管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～權(quán)利要求5任一項所述的自行車用發(fā)電機的充電裝置，還具有第2二極管，該第2二極管設(shè)在上述半波充電元件與上述發(fā)電機之間，用于將上述發(fā)電機輸出供給上述半波充電元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～權(quán)利要求6任一項所述的自行車用發(fā)電機的充電裝置，上述第2充電電路具有連接在上述發(fā)電機與上述充電元件之間的第3二極管。
全文摘要
一種自行車用發(fā)電機的充電裝置，即使在行走速度不穩(wěn)定、發(fā)電機輸出發(fā)生變化的場合，也有高效地進行穩(wěn)定的充電。該自行車用發(fā)電機的充電裝置是對用發(fā)電機GE發(fā)電后的電壓進行充電用的裝置，包括第1電容器C1、第2電容器C2、第1二極管D1、和第3二極管D3。第2電容器C2在發(fā)電機輸出的負半周期，接受發(fā)電機輸出而被充電。第1二極管D1在發(fā)電機輸出的正半周期，將充電給第2電容器C2的電荷供給第1電容器C1。第3二極管D3在發(fā)電機輸出的正半周期，第2電容器C2的充電電壓為規(guī)定電壓以下時，將發(fā)電機輸出供給第1電容器C1。
文檔編號H01M10/44GK1496878SQ20031010241
公開日2004年5月19日 申請日期2003年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月18日
發(fā)明者宇野公二 申請人:株式會社島野