充电电路以及使用该充电电路的充电器制造技术

本发明专利技术公开一种充电电路以及使用该充电电路的充电器。该充电电路包括发电机、将发电机的输出电压减少到预定电压的降压电路、根据发电机产生的电量对从降压电路提供到二次电池的充电电流进行控制的电流控制器、选择充电模式的模式选择器、以及监控所储存的电量的监控器。在充电中，降压电路以高电压且小电流接收发电机的输出并以低电压且大电流给二次电池充电。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及充电电路以及使用该充电电路的充电器，其中该充电电路使用发电机输出的电能对二次电池进行有效地充电。更具体地说，本专利技术涉及使用小型人力发电机的充电电路等。
技术介绍
最近，已经出现了这样一种小型人力发电机，其使用电动机以改善环境意识或适应移动设备的电池断电。作为与无线电设备结合的或者用于蜂窝电话充电的充电器是可以从市场中买到的。这种充电器通常用在图1中示出的充电电路中用于充电。在图1中，参考符号10代表发电机。在发电机中，R代表发电机10的内部电阻(输出电阻)，r代表限流电阻器，D代表防止回流二极管，以及B代表二次电池。而且，Ke代表反电动势电压常数以及ω代表角速度。Vo代表产生的电压以及Vb代表施加到二次电池和二极管D上的电压。在具有使用电动机的小型人力发电机的充电器中，它的发电容量主要由电动机部分(发电机10)的规格来确定。为了增加容量，可以通过增加线圈绕组的匝数来增加电动势电压常数。然而，在负载是二次电池的情况中，在它被充电时的阻抗小并且不能与发电机的输出阻抗相匹配。结果，不能有效地输出其功率，因此仅通过增加匝数避免效率严重降低已经是不可能的。如果在发电机10的输出电阻大的情况下充电电流大，则该电阻元件使得与电流的平方成正比的功率损耗掉。在另一方面，充入二次电池的电能由端电压和充电电流的比确定。端电压仅以非常小的比率随着充电电流变化并且如图2中所示的基本上不变。这是因为二次电池充电时的阻抗值为1Ω或更小。图2示出了二次电池充电时的电压和电流之间的关系。如图2中所示，二次电池的电压和充电电流成线性关系。等式y＝0.0004x+1.4051为近似表达式，它表示二次电池的电压和电池被充电时的充电电流之间的关系，以及R2表示近似度。在这种情况，用作二次电池的镍-氢电池(Ni-MH电池)的阻抗值为0.4Ω。在实际电路中，在该阻抗上增加充电限流电阻器的电阻和充电电路的电阻，因而给出的总和大约为1Ω。众所周知当负载电阻和输出电阻彼此相等、阻抗彼此匹配时，在这种情况下负载电阻具有最大功率损耗，效率为50％。因此，在发电机10输出电阻大的情况下，当充电电流增加时损失也增加，因而降低了效率。图3为示出负载电阻与产生的功率、被取出(take out)的功率和充电电流中的每一个之间的关系的曲线图。这里，假定发电机10产生的电源电压为14V并且它的输出电阻为90Ω。如图3中所示，为了增加电流，必须将负载电阻减到很小，在这种情况下，由此大大地降低了可以输出的功率以及效率。也就是说，为了有效地利用产生的功率，实现阻抗匹配是重要的，因此线圈的匝数由包括电池的充电电路的电阻元件限定。通常地，这个问题是通过首先在发电机的输出电阻和二次电池之间完成阻抗匹配，然后增加电动机的转速来解决的，从而可以产生更大量的发电能量。例如，为了用0.5A电流给镍-氢电池充电，将发电机10的输出电压设置为大约2.0V，因为在电池端的电压为1.6V以及防止回流二极管的Vf为0.3V。因而，根据这个设置，卷绕线圈使得发电机10的输出电阻为4Ω，这是因为2.0V/0.5A。然后将发电机发动机的转速设置为更高，从而允许0.5A电流流过。然而，这种设置较大地抑制了发电机设计方面的自由度，从而在获得所需要的功率的同时已经难以为了低噪音而保持低转速。此外，从市场上得到的发电机中，已经测定了产生的功率的充电电流或电压并且已经使用发光二极管(LED)作为发电监控器，由此提示使用者在设置的条件中发电。这是因为当设备以规定的转速每分钟120rpm运行时，将设备运行时间定义为设备发电容量。因此，为了储存规定的电能，使用者在不得不发电的同时要牢记规定的转速和时间。这已经给使用者增加了很大的负担。从环境的观点出发，有效地使用人力能源是重要的或者从移动设备便利性的观点出发，对于发电时间每个单元来说增加设备工作时间是重要的。即，非常需要一种以尽可能最小的转矩获得所需要数量的电能的技术。可以通过增加发电机的电动势电压常数更多地获得发电电量，其同时意味着输出电阻增加。这导致了对即使输出电阻大(例如，在使用具有大的内部电阻的发电机情况)也能有效地向外部输出电能的技术的需求。而且，已经提出了便携式手动充电器，其具有恒定电压电路用于将由发电机产生的电压调整为恒定电压。这种便携式手动充电器包括旋转手柄、通过旋转这个手柄产生电压的发电机、将这个发电机产生的电压调整为恒定电压的恒定电压电路、使用这个恒定电压电路的输出电能给二次电池充电的输出端、以及用于检测施加到要被充电的二次电池上的电压或电流预定值的检测电路，其中恒定电压电路由降压型DC/DC转换器构成。虽然这种便携式手动充电器具有简单的结构，并且具有低成本，但是没有解决由发电机的输出电阻引起的能量损失问题。而且，不可能根据产生的电量来控制充电电流。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供使用发电机输出的电能对二次电池进行有效充电的充电电路以及使用这个充电电路的充电器。根据本专利技术，通过给电池充电的充电电路实现上述目的。充电电路包括产生输出电压的发电机、将发电机的输出电压减少到预定电压的降压电路、以及根据发电机产生的电能时充电电流进行控制的电流控制器，该充电电流从降压电路提供给电池。在充电电路中，在充电时，降压电路以高电压且小电流接收发电机的输出并以低电压且大电流给电池充电。例如，这个充电电路还包括用于选择给电池充电的模式的模式选择器，其中模式包括使提供给电池的充电电流最大的最佳电流模式和使发电机发出的电能最大化利用的最佳效率模式。例如，在这个充电电路中，电流控制器还包括电流控制元件和限流电阻器，其中将电流控制元件和限流电阻器设置成使电池的电阻部分和限流电阻器电阻的总和不少于电流控制元件的负阻部分。而且，发电机的线圈应该为三角形连接。例如，另外，这个充电电路包括监所储存的电能的监控电路。监控电路具有通过充电电流乘以充电时间检测所储存的电量的监测器。根据本专利技术的另一个方面，给电池充电的充电器包括产生输出电压的发电机、将发电机的输出电压减少到预定电压的降压电路、以及根据发电机产生的电能对充电电流进行控制的电流控制器，该充电电流从降压电路提供给电池。在充电器中，在充电时，降压电路以高电压且小电流接收发电机的输出并以低电压且大电流给电池充电。例如，这个充电器还包括选择给电池充电的模式的模式择器，其中模式包括使提供给电池的充电电流最大化的最佳电流模式和使发电机发出的电能最大化利用的最佳效率模式。例如，在这个充电器中，电流控制器还包括电流控制元件和限流电阻器，其中将电流控制元件和限流电阻器设置成使电池的电阻部分和限流电阻器电阻的总和不少于电流控制元件的负阻部分。而且，发电机的线圈应该为三角形连接。例如，另外，这个充电器包括监控所储存的电能的监控电路。监控电路具有通过充电电流乘以充电时间检测所储存的电量的监测器。根据本专利技术，通过提供将发电机的输出减少到预定电压的降压电路和根据发电机产生的电能对提供给电池的充电电流进行控制的电流控制器，在充电时降压电路以高电压和小电流接收发电机的输出并且以低电压和大电流给电池充电。结果，可以在发电机的输出电阻和电池之间实现阻抗匹配，因此有效地从发电机中取出电能并且用它给电池充电。因而，包括电池的充电电路可以独立于发电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于给电池充电的充电电路，包括：产生输出电压的发电机；将所述发电机的输出电压减少到预定电压的降压电路；以及根据所述发电机产生的电量控制充电电流的电流控制器，所述充电电流从所述降压电路提供给所述电池；其中， 在充电中，所述降压电路以高电压且小电流接收所述发电机的输出并以低电压且大电流给所述电池充电。

【技术特征摘要】
JP 2003-6-17 172481/20031.一种用于给电池充电的充电电路，包括产生输出电压的发电机；将所述发电机的输出电压减少到预定电压的降压电路；以及根据所述发电机产生的电量控制充电电流的电流控制器，所述充电电流从所述降压电路提供给所述电池；其中，在充电中，所述降压电路以高电压且小电流接收所述发电机的输出并以低电压且大电流给所述电池充电。2.根据权利要求1的充电电路，还包括选择对所述电池充电的充电模式的模式选择器，其中所述模式包括使提供给所述电池的充电电流最大化的最佳电流模式和使所述发电机发出的功率利用最大化的最佳效率模式。3.根据权利要求1的充电电路，其中所述发电机的线圈为三角形连接。4.根据权利要求1的充电电路，其中所述降压电路为将所述发电机产生的电压调整到恒定电压的降压型DC-DC转换器。5.根据权利要求1的充电电路，其中所述电流控制器包括电流控制元件和限流电阻器；以及其中将所述电池的电阻部分和限流电阻器的电阻总和设置为不少于所述电流控制元件的负阻部分。6.根据权利要求1的充电电路，还包括监控所储存的电量的监控电路，其中所述监控电路具有检测器，通过将充电电流和充电时间相乘检测所储存的电量。7.根据权利要求6的充电电路，其中所述监控电路根据提供给所述降压电路的输入电压和开关元...

【专利技术属性】
技术研发人员：管野正喜，森浩之，山田心一郎，野口勉，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]