CN102647016A

CN102647016A - 磁电机蓄电池复合电源管理器

Info

Publication number: CN102647016A
Application number: CN201210101491XA
Authority: CN
Inventors: 赵明田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-04-10
Filing date: 2012-04-10
Publication date: 2012-08-22

Abstract

磁电机蓄电池复合电源管理器。本发明涉及一种以微、小型汽油机为动力的摩托车等车辆上使用整流稳压器的技术完善装置。由三相(或两相、单相)半控桥式整流电路(1)、集成电路(2)、交流电同步信号采集电路(3)、直流输出电压取样电路(4)、延时补偿电路(5)、蓄电池反接自动保护电路(6)、蓄电池掉线或保险丝烧断自动保护信号采集电路(7)、输出开路自动保护信号采集电路(8)、输出短路自动保护信号采集电路(9)组成。具有电路简单、安装方便、稳定可靠、性价比高、使用寿命长、稳压精度高且温漂极低、充分延长磁电机和蓄电池及用电器的使用寿命、增强汽油机输出功率、节油减污效果显著等特点。适合与几乎所有摩托车配套。

Description

磁电机蓄电池复合电源管理器

技术领域本发明涉及一种以微、小型汽油机为动力的摩托车等车辆上使用的整流稳压器的技术完善装置即磁电机蓄电池复合电源管理器。

技术背景目前，全世界的摩托车产销量逐年递增，我国的摩托车年产量已占世界年产量的一半以上，整车电路均采用负极搭铁系统，近100％采用磁电机蓄电池复合电源为整车用电器供电，；磁电机属于典型的恒流电源，汽油机带动磁电机发出的三相(或两相、单相)交流电，经整流稳压器给蓄电池充电并与蓄电池共同为用电器供电，在这里，整流稳压器在整车电路中起着承前启后的特殊重要作用，其性能优劣对整车综合性能有着十分重要的影响。现在全世界摩托车较普遍使用的整流稳压器为短路消波式，具有使用简单、造价低廉等优点，但不具备对整车电源系统的管理功能，在白天几乎不需要给蓄电池充电也没接其它用电器时，将磁电机靠汽油机耗油来恒定输出的电能短路消耗掉，本身发热严重，容易造成电子元器件老化变质而经常报废换新。稳压效果差，较高的电压和较大的电流直接冲击蓄电池和用电器，容易造成蓄电池过充而大大缩短寿命或损坏，一旦蓄电池损坏，其它用电器就失去蓄电池的缓冲作用更容易被烧坏；较低的电压不能对蓄电池进行充电，蓄电池经常处于欠充亏电状态，不但电启动困难，大灯照明效果差，而且容易造成蓄电池极板硫化、降低容量和缩短寿命；只要摩托车起动，磁电机便是满负荷工作，易产生高温，使永磁体退磁，烧坏线圈和轴承等，缩短磁电机的使用寿命。摩托车搭载的磁电机功率越大，使汽油机白白消耗的汽油就越多，尾气排污就越多，上述整流稳压器所存在的不足与不可避免的缺陷就更加明显。现在，有人尝试用开关式稳压器取代上述的整流稳压器，稳压精度有所提高，从节油方面有点效果，但节约的仅仅是一部分，但造价却成几倍地增加，电路复杂、产热量较大，可靠性低、实用性差、寿命短等缺陷依然存在。在这里，将它们统称为整流稳压器。

发明内容本发明的目的是为克服以上所述整流稳压器存在的不足和缺陷而提供一种“磁电机蓄电池复合电源管理器”或者称“磁电机蓄电池复合电源管理模块”或者称“摩托车电源管理器”或者称“摩托车电源管理模块”或者称“摩托车节油稳压器”。解决其技术问题采用的是，在以上所述的磁电机与蓄电池等用电器之间接入三相(或两相、单相)半控桥式整流电路，用集成电路将采集到的交流电同步信号、取样电路取出的直流输出电压信号进行处理，再经延时补偿，输出控制信号使各半控桥路均匀地分担输出的电流，使输出电压精确地稳定在设定值范围内；并根据用电负载大小自动控制磁电机输出功率的大小，用多少供多少，不用则不供，使电源系统节油达到了极限；蓄电池缺电时自动补充，充足后自动停充，不会过充，也不欠充，保证蓄电池随时提供充足的电能；在蓄电池反接、蓄电池掉线、保险丝烧掉、输出开路和输出短路时，都会可靠地自动保护本发明自身和所有电器；从根本上克服了以上所述整流稳压器存在的不足和缺陷，与现有技术相比，本发明具有电路简单、安装方便、稳定可靠、性价比高、使用寿命长、稳压精度高且温漂极低、充分延长磁电机和蓄电池及用电器的使用寿命、增强汽油机输出功率、在低速到高速各种转速条件下的节油减污效果显著等特点，使以上所述的整流稳压器技术发生质的飞跃并趋近完善。

附图说明图1是本发明的电路方框图，也是说明书摘要附图；图2是本发明实施例的电原理图。

图1中，1、三相(或两相、单相)半控桥式整流电路 2、集成电路 3、交流电同步信号采集电路 4、直流输出电压取样电路 5、延时补偿电路 6、蓄电池反接自动保护电路 7、蓄电池掉线、保险丝烧断自动保护电路 8、输出开路自动保护信号采集电路 9、输出短路自动保护信号采集电路。

具体实施方式本发明适合两种实施方式：实施方式1、匹配三相磁电机；实施方式2、匹配两相或单相磁电机；图2是本发明匹配三相磁电机实施例的电原理图，本发明匹配两相或单相磁电机时，将在匹配三相磁电机的相关电路中：“去掉二极管D1、晶闸管SCR1、电阻R1和R4，闲置集成电路IC1的1脚和7脚”或“去掉二极管D2、晶闸管SCR2、电阻R2和R5，闲置集成电路IC1的2脚和8脚”或“去掉二极管D3、晶闸管SCR3、电阻R3和R6，闲置集成电路IC1的3脚和9脚”；其余均与实施方式1相同。

现以图2为例，介绍本发明的具体实施方式，本例所述的磁电机蓄电池复合电源管理器，包括：三相磁电机；将三相磁电机产生的三相交流电进行整流的由二极管D1、D2、D3与晶闸管SCR1、SCR2、SCR3组成的三相半控桥式整流电路(1)；IC1为信号处理与控制集成电路(2)；由电阻R4、R5、R6构成的三相交流电同步信号采集电路(3)；由电阻R12、R13构成的直流输出电压取样电路(4)；由电阻R11、电容C1构成的让集成电路IC1能够输出使各路半控桥臂平均分担输出电流的延时补偿电路(5)；由二极管D4构成的蓄电池反接自动保护电路(6)；由电阻R7构成的蓄电池掉线、保险丝烧断自动保护信号采集电路(7)；由电阻R9构成的输出开路自动保护信号采集电路(8)；由电阻R10构成的输出短路自动保护信号采集电路(9)；以及保险丝、蓄电池等用电器；由电路(1)至(5)、磁电机、蓄电池等用电器共同构成磁电机输出功率大小自动控制电路。

本发明所述的三相半控桥式整流电路分别由二极管D1和晶闸管SCR1正向串联、二极管D2和晶闸管SCR2正向串联、二极管D3和晶闸管SCR3正向串联，构成三相半控桥式整流桥臂，二极管D1、D2、D3的正极均与公共地线连接，晶闸管SCR1、SCR2、SCR3的阴极均与蓄电池正极连接，二极管D1的负极与晶闸管SCR1的阳极连接并与三相磁电机的一相输出端连接，二极管D2的负极与晶闸管SCR2的阳极连接并与三相磁电机的一相输出端连接，二极管D3的负极与晶闸管SCR3的阳极连接并与三相磁电机的一相输出端连接，晶闸管SCR1的控制极接集成电路IC1的7脚并经电阻R1与蓄电池正极连接，晶闸管SCR2的控制极接集成电路IC1的8脚并经电阻R2与蓄电池正极连接，晶闸管SCR3的控制极接集成电路IC1的9脚并经电阻R3与蓄电池正极连接；所述的集成电路IC1是信号处理与控制集成电路，与外围电路连接后共同实现本发明所包括的各种功能，集成电路IC1的4脚与公共地线连接、11脚经电阻R8与蓄电池正极连接、11脚与电阻R8之间接电容C2的正极，电容C2的负极与公共地线连接；所述的交流电同步信号采集电路由电阻R4、R5、R6分别担任三相交流电同步信号的采集与传送至集成电路IC1的1、2、3脚，电阻R4、R5、R6的另一端分别与三相磁电机的三个输出端连接；所述的直流输出电压取样电路由电阻R12与电阻R13串联构成，电阻R12与R13串联的之间接集成电路IC1的13脚，电阻R12的一端接蓄电池正极，电阻R13的另一端与公共地线连接；所述的延时补偿电路由电阻R11和电容C1构成，电阻R11与电容C1串联的之间接集成电路IC1的12脚，电阻R11的另一端接集成电路IC1的10脚，电容C1的另一端与公共地线连接；所述的蓄电池反接自动保护电路由二极管D4构成，二极管D4的负极接蓄电池正极，二极管D4的正极与公共地线连接；所述的蓄电池掉线、保险丝烧断自动保护信号采集电路由电阻R7构成，电阻R7的一端接集成电路IC1的6脚，电阻R7的另一端接蓄电池正极；所述的输出开路自动保护信号采集电路由电阻R9构成，电阻R9的一端接集成电路IC1的15脚，电阻R9的另一端接蓄电池正极；所述的输出短路自动保护信号采集电路由电阻R10构成，电阻R10的一端接集成电路IC1的14脚，电阻R10的另一端接蓄电池正极。

其工作原理：磁电机产生的三相交流电接入到三相半控桥式整流电路的同时，分别经电阻R4、R5、R6送入到集成电路IC1，当蓄电池电压低于本发明设定的稳压输出值时，集成电路IC1的13脚得到的取样电压低于基准电压，7、8、9脚输出使半控桥式整流电路中的晶闸管SCR1、SCR2、SCR3导通的控制信号，三相交流电经整流变为直流电向蓄电池等用电器提供设定值的稳压输出，蓄电池的电压低于本发明设定的稳压值越多，集成电路IC1的7、8、9脚输出的控制信号就会使晶闸管SCR1、SCR2、SCR3的导通角越大，蓄电池等用电器从磁电机得到的电量就越多，延时补偿的结果是使各半控整流桥臂均匀地分担本发明向蓄电池等用电器输出的直流电流，可避免某半控整流桥臂分担的电流大而损坏；当被充电的蓄电池电压逐渐升高接近本发明设定的稳压值时，晶闸管SCR1、SCR2、SCR3的导通角变小；当蓄电池电压达到本发明设定的稳压值时，晶闸管SCR1、SCR2、SCR3的导通角变为零而截止，磁电机停止向外供电而处于空转状态，不产生电磁阻力来白白消耗汽油。

当电阻R7或R9或R10采集到相应的自动保护信号时，均会使集成电路IC1的7、8、9脚同时输出使晶闸管SCR1、SCR2、SCR3同时截止的控制信号，可靠地自动保护本发明自身和所有电器。

当错将蓄电池反接到电路中时，二极管D4正向导通，使本发明和整车电路中正电源线与公共地线之间的反向电压均被二极管D4箝位在1.5V以下，大电流在瞬间烧断保险丝，实现蓄电池反接自动保护，同时也可靠地保护了整车电路中有电源极性要求的所有用电设备及装置。

本发明外壳可选用各种形状的外表带有散热棱的压铸铝壳或其它有散热能力的外壳，将图2中虚线框内的元器件按电路焊接好，注意半控桥式整流电路中的二极管D1、D2、D3和晶闸管SCR1、SCR2、SCR3应安装在铝基电路板上，铝基电路板与压铸铝壳之间的热阻应尽量小，然后用绝缘灌封料灌封固化，引线可使用标准接插件与整车电路线束连接。

Claims

1.磁电机蓄电池复合电源管理器，其特征是，适合两种实施方式：实施方式1、匹配三相磁电机；实施方式2、匹配两相或单相磁电机。

2.根据权利要求书1所述的磁电机蓄电池复合电源管理器，实施方式1，其特征是，包括：三相磁电机；将三相磁电机产生的三相交流电进行整流的由二极管D1、D2、D3与晶闸管SCR1、SCR2、SCR3组成的三相半控桥式整流电路(1)；IC1为信号处理与控制集成电路(2)；由电阻R4、R5、R6构成的三相交流电同步信号采集电路(3)；由电阻R12、R13构成的直流输出电压取样电路(4)；由电阻R11、电容C1构成的让集成电路IC1能够输出使各路半控整流桥臂平均分担输出电流的延时补偿电路(5)；由二极管D4构成的蓄电池反接自动保护电路(6)；由电阻R7构成的蓄电池掉线、保险丝烧断自动保护信号采集电路(7)；由电阻R9构成的输出开路自动保护信号采集电路(8)；由电阻R10构成的输出短路自动保护信号采集电路(9)；以及保险丝、蓄电池等用电器；由电路(1)至(5)、磁电机、蓄电池等用电器共同构成磁电机输出功率大小自动控制电路。

3.根据权利要求书1或2所述的磁电机蓄电池复合电源管理器，实施方式2，其特征是，包括：两相或单相磁电机；将在匹配三相磁电机的相关电路中，“去掉二极管D1、晶闸管SCR1、电阻R1和R4，闲置集成电路IC1的1脚和7脚”或“去掉二极管D2、晶闸管SCR2、电阻R2和R5，闲置集成电路IC1的2脚和8脚”或“去掉二极管D3、晶闸管SCR3、电阻R3和R6，闲置集成电路IC1的3脚和9脚”；其余均与实施方式1相同。

4.根据权利要求书1或2所述的磁电机蓄电池复合电源管理器，实施方式1，其特征是，所述三相半控桥式整流电路分别由二极管D1和晶闸管SCR1正向串联、二极管D2和晶闸管SCR2正向串联、二极管D3和晶闸管SCR3正向串联，构成三相半控桥式整流桥臂，二极管D1、D2、D3的正极均与公共地线连接，晶闸管SCR1、SCR2、SCR3的阴极均与蓄电池正极连接，二极管D1的负极与晶闸管SCR1的阳极连接并与三相磁电机的一相输出端连接，二极管D2的负极与晶闸管SCR2的阳极连接并与三相磁电机的一相输出端连接，二极管D3的负极与晶闸管SCR3的阳极连接并与三相磁电机的一相输出端连接，晶闸管SCR1的控制极接集成电路IC1的7脚并经电阻R1与蓄电池正极连接，晶闸管SCR2的控制极接集成电路IC1的8脚并经电阻R2与蓄电池正极连接，晶闸管SCR3的控制极接集成电路IC1的9脚并经电阻R3与蓄电池正极连接。

5.根据权利要求书1或2所述的磁电机蓄电池复合电源管理器，实施方式1，其特征是，所述的集成电路IC1是信号处理与控制集成电路，与外围电路连接后共同实现本发明所包括的各种功能，集成电路IC1的4脚与公共地线连接、11脚经电阻R8与蓄电池正极连接、11脚与电阻R8之间接电容C2的正极，电容C2的负极与公共地线连接。

6.根据权利要求书1或2所述的磁电机蓄电池复合电源管理器，实施方式1，其特征是，所述的交流电同步信号采集电路由电阻R4、R5、R6分别担任三相交流电同步信号的采集与传送至集成电路IC1的1、2、3脚，电阻R4、R5、R6的另一端分别与三相磁电机的三个输出端连接。

7.根据权利要求书1或2所述的磁电机蓄电池复合电源管理器，实施方式1，其特征是，所述的直流输出电压取样电路由电阻R12与电阻R13串联构成，电阻R12与R13串联的之间接集成电路IC1的13脚，电阻R12的另一端接蓄电池正极，电阻R13的另一端与公共地线连接。

8.根据权利要求书1或2所述的磁电机蓄电池复合电源管理器，实施方式1，其特征是，所述的延时补偿电路由电阻R11和电容C1构成，电阻R11与电容C1串联的之间接集成电路IC1的12脚，电阻R11的另一端接集成电路IC1的10脚，电容C1的另一端与公共地线连接。

9.根据权利要求书1或2所述的磁电机蓄电池复合电源管理器，实施方式1，其特征是，所述的蓄电池反接自动保护电路由二极管D4构成，二极管D4的负极接蓄电池正极，二极管D4的正极与公共地线连接。

10.根据权利要求书1或2所述的磁电机蓄电池复合电源管理器，实施方式1，其特征是，所述的蓄电池掉线、保险丝烧断自动保护信号采集电路由电阻R7构成，电阻R7的一端接集成电路IC1的6脚，电阻R7的另一端接蓄电池正极。

11.根据权利要求书1或2所述的磁电机蓄电池复合电源管理器，实施方式1，其特征是，所述的输出开路自动保护信号采集电路由电阻R9构成，电阻R9的一端接集成电路IC1的15脚，电阻R9的另一端接蓄电池正极。

12.根据权利要求书1或2所述的磁电机蓄电池复合电源管理器，实施方式1，其特征是，所述的输出短路自动保护信号采集电路由电阻R10构成，电阻R10的一端接集成电路IC1的14脚，电阻R10的另一端接蓄电池正极。