CN102097994B - 一种发电机励磁智能开关 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发电机励磁智能开关，其特征在于：它包括一励磁线圈供电控制电路，所述励磁线圈供电控制电路输出端分别连接所述励磁线圈过流监测电路和外部接口模块，所述励磁线圈过流监测电路的输出端连接所述微处理单元的输入端；所述外部接口模块将接收到的外部发电机信号传输至所述发电状态监测电路，所述发电状态监测电路的输出端连接所述微处理单元的输入端；所述微处理单元的输出端连接所述励磁线圈供电控制电路输入端；所述微处理器单元通过所述总线通讯模块与所述总线接口模块进行信息交互。本发明能智能控制励磁线圈供电。本发明能广泛应用于汽车电子控制技术领域中。
Description
技术领域
本发明涉及一种发电机开关，特别是关于一种用于汽车电源系统中对发电机励磁控制的发电机励磁智能开关。
背景技术
在传统汽车电气系统中，将蓄电池与发电机看成整车电源。发电机不工作时蓄电池向用电设备供电，发电机在发动机工作时为整车负载供电，并为蓄电池快速充电。发电机最核心的部分包括转子、定子、整流器。交流发电机以定子绕组输出电流，即线圈发电部分；转子进行励磁，即励磁线圈部分。整流器主要元件为二极管，通过三相桥式全波整流将交流电转成直流电。发电机利用调压器控制励磁线圈的通断，进而保证发电机的恒压输出。目前，传统汽车的发电机调压器由稳压管等元器件硬件搭建而成，无法实现对其指令化控制；同时，现有的发电机无法对励磁线圈电流进行监测，无法实现对励磁线圈的过流保护。随着总线技术在汽车上的广泛运用，发电机与外界的通讯显得日趋必要。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能智能控制励磁线圈供电，监测励磁线圈过流状态实现对励磁线圈过流快速保护，并且能监测发电机发电状态的发电机励磁智能开关。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种发电机励磁智能开关，其特征在于：它包括一励磁线圈供电控制电路、一励磁线圈过流监测电路、与发电机相连的一外部接口模块、一微处理单元、一发电状态监测电路、一总线通讯模块和一与总线相连的总线接口模块；所述励磁线圈供电控制电路输出端分别连接所述励磁线圈过流监测电路和外部接口模块，所述励磁线圈过流监测电路的输出端连接所述微处理单元的输入端；所述外部接口模块将接收到的外部发电机信号传输至所述发电状态监测电路，所述发电状态监测电路的输出端连接所述微处理单元的输入端；所述微处理单元的输出端连接所述励磁线圈供电控制电路输入端；所述微处理器单元通过所述总线通讯模块与所述总线接口模块进行信息交互。
所述微处理单元采用带CAN功能的MC68HC908GZ的微处理器；所述总线通讯模块采用CAN收发器芯片PCA82C250。
所述励磁线圈供电控制电路包括一光电隔离器、一P型MOSFET的开关芯片、一续流二极管、一上拉电阻和两个电阻；所述光电隔离器的输入端通过所述上拉电阻连接至电源，所述光电隔离器的一输出端连接所述开关芯片的输入端，所述开关芯片输出端连接发电机励磁线圈。
所述光电隔离器采用型号为TLP521-1的光电隔离器，所述续流二极管采用型号为1N4001的二极管。
所述励磁线圈过流监测电路包括基准电压产生电路、电压比较器和隔离型电压转换电路，所述基准电压产生电路产生的基准电压与从所述励磁线圈供电控制电路输出的电压均输入所述电压比较器内进行比较，所述电压比较器输出的电压经所述隔离型电压转换电路转换成所述微处理单元能够读取的数字信号。
所述电压比较电路采用型号为LM393的比较器，所述隔离型电压转换电路中的光电隔离器采用型号为TLP521-1的光电隔离器。
所述发电状态监测电路包括一隔离型电压比较电路，所述隔离型电压比较电路采集中性点电压信号，将其转换成所述微处理单元能够读取的电压信号。
所述隔离型电压比较电路的光电隔离器采用型号为TLP521-1的光电隔离器。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于采用包括励磁线圈供电控制电路、励磁线圈过流监测电路和发电状态监测电路的发电机励磁智能开关，因此实现了对励磁线圈部分的智能控制，从而保证了发电机正常发电为蓄电池和全车用电器供电。2、本发明能够对励磁线圈进行过流状态监测，当监测到过流时，停止对励磁线圈的供电，并向总线发送过流状态信息，保证励磁线圈的用电安全。3、本发明能够对发电机进行发电状态监测，采集中性点电压信号，判断发电机的发电状态，并转换成状态信息向总线发出，为整车提供发电机的工作状态。4、本发明的发电机励磁专用智能开关可以应用CAN协议、LIN协议等各种车载网络协议来实现其通讯功能。本发明能广泛应用于汽车电子控制技术领域中。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的励磁线圈供电控制电路原理示意图；
图3是本发明的励磁线圈过流监测电路原理示意图；
图4是本发明的发电状态监测电路原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的进行详细的描述。
如图1所示，本发明包括一励磁线圈供电控制电路1、一励磁线圈过流监测电路2、与现有技术中发电机相连的一外部接口模块3、一微处理单元4、一发电状态监测电路5、一总线通讯模块6和一与总线相连的总线接口模块7。
励磁线圈供电控制电路1输出端分别连接励磁线圈过流监测电路2和外部接口模块3，励磁线圈过流监测电路2的输出端连接微处理单元4的输入端；外部接口模块3将接收到的外部发电机信号传输至发电状态监测电路5，发电状态监测电路5的输出端连接微处理单元4的输入端，由微处理单元4实现对励磁线圈过流监测电路2和发电状态监测电路5的AD采样。微处理单元4的输出端连接励磁线圈供电控制电路1输入端，发送控制信号至励磁线圈供电控制电路1，以控制其工作。微处理器单元4还通过总线通讯模块6与总线接口模块7进行信息交互，为整车提供发电机的工作状态。
上述实施例中，微处理单元4采用带CAN功能的MC68HC908GZ的微处理器；总线通讯模块6采用CAN收发器芯片PCA82C250。
如图2所示，本发明的励磁线圈供电控制电路1实现对励磁线圈供电的指令化控制，其包括一光电隔离器U1、一P型MOSFET的开关芯片U2、一续流二极管D0、一上拉电阻R1和两个电阻R2、R3。光电隔离器U1的输入端通过上拉电阻R1连接至电源Vcc，光电隔离器U1的一输出端连接开关芯片U2的输入端，开关芯片U2输出端连接发电机励磁线圈Rm。其中，开关芯片U2的栅极与漏极之间并联第一个电阻R2，漏极与源极之间并联续流二极管D0，用于保护开关芯片U2不被损坏。光电隔离器U1的另一输出端通过第二个电阻R3接地。
光电隔离器U1的被控端与控制端同时通断，而两端电路可以应用两个不同的电路系统而不需要进行交叉，实现了微处理器单元4工作的5V电源Vcc与14V功率电PX之间的隔离控制；开关芯片U2为P型MOSFET开关芯片，当源栅极电压为10～20V时，MOSFET处于导通状态，能够长时间稳定提供功率供电，当源栅极电压小于4.5V时，MOSFET处于截止状态，停止功率供电；停止供电时，励磁线圈Rm线圈中磁场产生的瞬间电动势可以通过续流二极管D0流向功率电PX，保护开关芯片U2不被损坏。
上述实施例中，光电隔离器U1采用型号为TLP521-1的光电隔离器，续流二极管D0采用型号为1N4001的二极管。
如图3所示，本发明的励磁线圈过流监测电路2实现对励磁线圈过流状态的监测，其包括基准电压产生电路8、电压比较器9和隔离型电压转换电路10，基准电压产生电路8产生的基准电压us与从励磁线圈供电控制电路1输出的电压pm均输入电压比较器9内，进行电压比较，当信号电压pm＞us时，电压比较器9输出为低电平0V，当信号电压pm＜us时，电压比较器9输出为功率电PX。电压比较器9输出的电压经隔离型电压转换电路10转换成微处理单元4能够读取的0V和5V数字信号p1。
上述实施例中，电压比较电路9采用型号为LM393的比较器，隔离型电压转换电路10中的光电隔离器采用型号为TLP521-1的光电隔离器。
如图4所示，本发明的发电状态监测电路5用于监测发电机的发电状态，其包括一隔离型电压比较电路11，隔离型电压比较电路11采集中性点电压信号sG，将其转换成微处理单元4能够读取的0V和5V的电压信号p2。
上述实施例中，隔离型电压比较电路11的光电隔离器采用型号为TLP521-1的光电隔离器。
上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (7)
1.一种发电机励磁智能开关，其特征在于：它包括一励磁线圈供电控制电路、一励磁线圈过流监测电路、与发电机相连的一外部接口模块、一微处理单元、一发电状态监测电路、一总线通讯模块和一与总线相连的总线接口模块；
所述励磁线圈供电控制电路输出端分别连接所述励磁线圈过流监测电路和外部接口模块，所述励磁线圈过流监测电路的输出端连接所述微处理单元的输入端；所述外部接口模块将接收到的外部发电机信号传输至所述发电状态监测电路，所述发电状态监测电路的输出端连接所述微处理单元的输入端；所述微处理单元的输出端连接所述励磁线圈供电控制电路输入端；所述微处理器单元通过所述总线通讯模块与所述总线接口模块进行信息交互；
所述励磁线圈供电控制电路包括一光电隔离器、一P型MOSFET的开关芯片、一续流二极管、一上拉电阻和两个电阻；所述光电隔离器的输入端通过所述上拉电阻连接至电源，所述光电隔离器的一输出端连接所述开关芯片的输入端，所述开关芯片输出端连接发电机励磁线圈。
2.如权利要求1所述的一种发电机励磁智能开关，其特征在于：所述微处理单元采用带CAN功能的MC68HC908GZ的微处理器；所述总线通讯模块采用CAN收发器芯片PCA82C250。
3.如权利要求1或2所述的一种发电机励磁智能开关，其特征在于：所述光电隔离器采用型号为TLP521-1的光电隔离器，所述续流二极管采用型号为1N4001的二极管。
4.如权利要求1或2所述的一种发电机励磁智能开关，其特征在于：所述励磁线圈过流监测电路包括基准电压产生电路、电压比较器和隔离型电压转换电路，所述基准电压产生电路产生的基准电压与从所述励磁线圈供电控制电路输出的电压均输入所述电压比较器内进行比较，所述电压比较器输出的电压经所述隔离型电压转换电路转换成所述微处理单元能够读取的数字信号。
5.如权利要求4所述的一种发电机励磁智能开关，其特征在于：所述电压比较电路采用型号为LM393的比较器，所述隔离型电压转换电路中的光电隔离器采用型号为TLP521-1的光电隔离器。
6.如权利要求1或2所述的一种发电机励磁智能开关，其特征在于：所述发电状态监测电路包括一隔离型电压比较电路，所述隔离型电压比较电路采集中性点电压信号，将其转换成所述微处理单元能够读取的电压信号。
7.如权利要求6所述的一种发电机励磁智能开关，其特征在于：所述隔离型电压比较电路的光电隔离器采用型号为TLP521-1的光电隔离器。
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