CN103475290B - 一种双电机并联负载均衡分配通用型电压调节器 - Google Patents

Abstract

本发明包括负载均衡分配控制模块，使用单片机实现两个并联发电机的负载均衡分配，单片机分别采集两个并联调节器的FR点电压和调节电压点即Sense点电压，根据实测FR点电压和负载输出检查表，得到两个电机负载输出，判断两个电机输出负载差值，以最优计算方法调整Sense点电压，改变电机的输出，实现负载的均衡分配。FR点电压值能反映电机负载输出大小，Sense点电压值能改变电机输出负载大小。其优点是：能够降低电机并联时对调节器特性的高要求，增加调节器的通用性和实用性，适合14V和28V多功能调节器，同样能扩展应用到单功能调节器上，不受环境温度的影响；降低电机并联时对外围线束的要求，增加了电机在整车安装时的灵活性；延长电机的使用寿命，极大的降低因更换电机造成的成本增加。

Description

一种双电机并联负载均衡分配通用型电压调节器

技术领域

本发明涉及一种电压调节器，属于电机调节技术领域，尤其是一种双电机并联负载均衡分配通用型电压调节器。

背景技术

发电机是汽车上最重要的供电设备，而调节器则是控制电机供电电压和负载输出的核心，随着车上用电设备和大功率负载的增加，以及工程车应用的多样化，对能够驱动大功率负载电机的使用需求急剧增加，如何满足车上功率的使用需求，是各电机厂家急待解决的问题。现在实现的方法有两种，一种是改变电机的设计结构，但符合这种结构的电机体积都较大，在车上使用空间不足的情况下，会造成安装非常不便，如何不改变电机的机构和体积而实现负载增大的方法呢，就是通过两台电机并联来实现，其优势是并联能够使负载驱动能力成倍增加，比如一台电机安装在车头，用来给车上基本用电设备供电，一台电机安装在车身下，为空调或其他大功率设备供电，这样既能充分使用车上有限的空间，又能满足功率使用的需要。

双电机并联应用的时候，最重要的特性是能够控制两台电机负载均衡输出，若无法达到负载均衡分配，随着电机使用年限的增大，一台一直处于大负载输出的电机可靠性变差，损坏的概率比负载小的电机大，若一台电机坏掉，会造成两台电机都需要更换好，极大的造成了成本的提高。单独电机虽能正常工作，但当两台电机并联时，其外围电性发生改变，两台电机的调节器特性要保持一致才能达到负载均衡分配的效果，但要两个调节器的电性完全一致是无法到达的，所以只有通过其他的方法来实现。

现在并联调节器的应用还少，一些设计只是解决的负载分配不均时的异常指示问题，并没有从根本上解决负载分配不均的问题。因此如何做到两台电机的负载均衡分配，是目前调节器急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服已有技术的不足，提供一种双电机并联负载均衡分配通用型电压调节器，该调节器采用单片机采集调节器信号，分析判断负载分配差值，经公式计算处理补偿调节电压点，改变电机负载分配，达到负载均衡的分配效果；而且安装灵活性，还延长了电机的使用寿命，极大的降低因更换电机造成的成本增加。

本发明的技术方案是：一种双电机并联负载均衡分配通用型电压调节器，包括负载均衡分配控制模块、A电机、B电机，其特征是：负载均衡分配控制模块并联A电机和B电机。所述的负载均衡分配控制模块采用单片机Atmeltiny20作为控制芯片，采集A电机中调节器的A_Sense点电压和A_FR点电压，采集B电机中调节器的B_Sense点电压和B_FR点电压，根据实测A_FR点电压、B_FR点电压和负载输出检查表，得到A电机和B电机负载输出，判断A电机和B电机输出负载差值，以最优计算方法调整A_Sense点电压和B_Sense点电压，改变电机的输出，实现负载的均衡分配。

所述的负载均衡分配控制模块采用单片机作为控制单元，实现A电机和B电机并联的负载均衡分配。

所述的单片机分别采集两个并联调节器的A_FR点电压值和B_FR点电压值，A_FR点电压值和B_FR点电压值能反映电机负载输出大小，根据实测A_FR点电压和B_FR点电压和负载输出检查表，得到两个电机负载输出值；

所述的单片机分别采集两个并联调节器的A_Sense点电压和B_Sense点电压，改变A_Sense点电压值和B_Sense点电压值，能改变电机输出负载大小，当A电机和B电机负载分配差值小于5A时，不改变A_Sense点电压和B_Sense点电压，当A电机和B电机负载分配差值大于等于5A时，根据最优算法改变A_Sense点电压和B_Sense点电压。

所述的使用单片机分别采集两个并联调节器的A_Sense点电压和B_Sense点电压，改变A_Sense点电压值和B_Sense点电压值能改变电机输出负载大小，当A电机和B电机负载分配差值小于5A时，不改变A_Sense点电压和B_Sense点电压，当A电机和B电机负载分配差值大于等于5A时，根据最优算法改变A_Sense点电压和B_Sense点电压。

所述的A电机和B电机的功率相同，所述的调节器为外搭铁调节器，线路设计为FR点信号输出和F端信号输出反相，则FR点电压信号与电机负载输出成正比，即当负载越大时FR点电压信号越大，当负载越小时FR点电压信号越小，当采集到FR点电压信号时，根据电机负载和FR点电压实测对照表得到此时电机的负载输出。电机负载和FR点电压实测对照表和发电机有关，不同的发电机对照表的值不同。

根据电机负载和FR点电压实测对照表得到A电机和B电机负载输出值后，判断两电机负载分配差值，当两电机的负载分配差值大于5A时，采集A电机和B电机的A_Sense点电压和B_Sense点电压，若A电机A_Sense点电压大于B电机B_Sense点电压，则A电机A_Sense点电压减去B电机B_sense点电压的差值除以2，得到△值，A电机A_Sense点电压减小△，B电机B_Sense点电压增加△，再重新判断A电机和B电机负载输出，重复此过程，循环至负载分配差值小于5A；若B电机B_Sense点电压大于A电机A_Sense点电压，则B电机B_Sense点电压减去A电机A_sense点电压的差值除以2，得到△值，B电机B_Sense点电压减小△，A电机A_Sense点电压增加△，再重新判断A电机和B电机负载输出，重复此过程，循环至负载分配差值小于5A。

本发明的有益效果是：采用单片机采集调节器信号，分析判断负载分配差值，经公式计算处理补偿调节电压点，改变电机负载分配，达到负载均衡分配的效果；本发明能够降低电机并联时对调节器特性的高要求，增加调节器的通用性和实用性，适合14V和28V多功能调节器，同样能扩展应用到单功能调节器上，不受环境温度的影响；降低电机并联时对外围线束的要求，增加了电机在整车安装时的灵活性；延长电机的使用寿命，极大的降低因更换电机造成的成本增加。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是A电机调节器信号采集点的线路图。

图3是负载均衡分配控制模块的线路图。

图4是单片机工作流程图。

其中，A_sense点电压是A电机中调节器的检测端的电压，B_Sense点电压是B电机中调节器的检测端的电压，A_FR点电压是A电机中调节器的磁场脉冲信号输出端的电压，B_FR点电压是B电机中调节器的磁场脉冲信号输出端的电压。

具体实施方式

参照图1中，负载均衡分配控制模块采用单片机Atmeltiny20作为控制芯片，采集A电机中调节器的Sense点和FR端电压，端子定义为A_Sense和A_FR，采集B电机中调节器的Sense点和FR点电压，端子定义为B_Sense和B_FR，A_Sense和B_Sense的电压范围为0～2V，A_FR和B_FR的电压范围为0～14.5V；A电机和B电机为同功率输出电机，搭配的调节器为外搭铁多功能调节器，调压设置为14.5V。

参照图2中，A电机调节器为多功能外搭铁调节器，使用功能芯片实现，L_sense为芯片电压侦测点，设为A_Sense点，调节器的FR点设为A_FR点；B电机调节器线路同A电机调节器，将B调节器芯片的L_sense设为B_Sense点，B调节器的FR点设为B_FR点。

参照图3中，U1使用TF5205为稳压芯片，能将输入电压精确稳压在5V；U2使用ATMELTINY20单片机芯片，有14PIN脚，工作电压5V，是负载均衡分配控制的核心，A_Sense、B_Sense、A_FR和B_FR是输入信号，A_SCLK、A_/SYNC和A_DIN是输出信号，控制A电机Sense点电压的模数转换，B_SCLK、B_/SYNC和B_DIN是输出信号，控制B电机Sense点电压的模数转换；U3和U4使用AD5230，串行DA转换芯片，将处理后的A_Sense和B_Sense电压进行数模转换，A_Vout输出A电机的Sense点电压，B_Vout输出B电机的Sense点电压。

图4是TINY20的工作流程图，芯片上电初始化，读取芯片PIN脚6的电压值，读PIN脚6的值是为了确认调节器是否发电正常，若发电不正常，则继续判断，若发电正常，则读取A电机和B电机的FR点值，经AD进行模数转换，根据电机负载和FR点电压实测对照表，得到A电机和B电机的负载输出，若负载差值小于5A，则重新读取6脚电压，判读电机是否发电正常，若负载差值大于等于5A，则采集A电机和B电机Sense点的电压，经AD进行模数转换，若A电机Sense点电压大于B电机Sense点电压，则A电机Sense点电压减去B电机sense点电压的差值除以2，得到△值，A电机Sense点电压减小△，B电机Sense点电压增加△，再重新判断两电机负载输出，重复此过程，循环至负载分配差值小于5A；若B电机Sense点电压大于A电机Sense点电压，则B电机Sense点电压减去A电机sense点电压的差值除以2，得到△值，B电机Sense点电压减小△，A电机Sense点电压增加△，再重新判断两电机负载输出，重复此过程，循环至负载分配差值小于5A。

Claims (2)

1.一种双电机并联负载均衡分配通用型电压调节器，包括负载均衡分配控制模块、A电机、B电机，其特征是：负载均衡分配控制模块并联A电机和B电机，所述的负载均衡分配控制模块采用单片机Atmeltiny20作为控制芯片，采集A电机中调节器的A_Sense点电压和A_FR端电压，采集B电机中调节器的B_Sense点电压和B_FR端电压，根据实测A_FR点电压、B_FR端电压和负载输出检查表，得到A电机和B电机负载输出，判断A电机和B电机输出负载差值，以最优计算方法调整A_Sense点电压和B_Sense点电压，改变电机的输出，实现负载的均衡分配；所述的单片机分别采集两个并联调节器的A_Sense点电压和B_Sense点电压，改变A_Sense点电压值和B_Sense点电压值，能改变电机输出负载大小，当A电机和B电机负载分配差值小于5A时，不改变A_Sense点电压和B_Sense点电压，当A电机和B电机负载分配差值大于等于5A时，根据最优算法改变A_Sense点电压和B_Sense点电压；所述的负载均衡分配控制模块采用单片机作为控制单元，实现A电机和B电机并联的负载均衡分配；所述的单片机分别采集两个并联调节器的A_FR端电压值和B_FR端电压值，A_FR端电压值和B_FR端电压值能反映电机负载输出大小，根据实测A_FR端电压和B_FR端电压和负载输出检查表，得到两个电机负载输出值；所述的A电机和B电机的功率相同；其特征是：所述的调节器为外搭铁调节器，线路设计为FR点信号输出和F端信号输出反相，则FR点电压信号与电机负载输出成正比，即当负载越大时FR点电压信号越大，当负载越小时FR点电压信号越小，当采集到FR点电压信号时，根据电机负载和FR点电压实测对照表得到此时电机的负载输出，电机负载和FR点电压实测对照表和电机有关，不同的电机对照表的值不同。

2.根据权利要求1所述的一种双电机并联负载均衡分配通用型电压调节器，其特征是：根据电机负载和FR点电压实测对照表得到A电机和B电机负载输出值后，判断两电机负载分配差值，当两电机的负载分配差值大于5A时，采集A电机和B电机的A_Sense点电压和B_Sense点电压，若A电机A_Sense点电压大于B电机B_Sense点电压，则A电机A_Sense点电压减去B电机B_sense点电压的差值除以2，得到△值，A电机A_Sense点电压减小△，B电机B_Sense点电压增加△，再重新判断A电机和B电机负载输出，重复此过程，循环至负载分配差值小于5A；若B电机B_Sense点电压大于A电机A_Sense点电压，则B电机B_Sense点电压减去A电机A_sense点电压的差值除以2，得到△值，B电机B_Sense点电压减小△，A电机A_Sense点电压增加△，再重新判断A电机和B电机负载输出，重复此过程，循环至负载分配差值小于5A。