CN104184186B - 一种汽车电源管理控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车电源管理控制器，其包括：中央控制单元、蓄电池状态检测单元、发电机电压调节单元、发电机电流检测单元、蓄电池组容量选择单元、发电机功率比例选择单元、负荷控制执行单元和报警单元。其中，中央控制单元用于对外发出控制指令、接收并分析与其连接的元件向其发送的数据，蓄电池状态检测单元包括多个蓄电池状态检测子单元，发电机电压调节单元包括多个发电机电压调节子单元，发电机电流检测单元包括多个发电机电流检测子单元，蓄电池组容量选择单元和发电机功率比例选择单元分别用于选择蓄电池组的容量和多台发电机之间的功率比例，负荷控制执行单元与中央控制单元及多个负载连接，报警单元与中央控制单元连接。

Description

一种汽车电源管理控制器

技术领域

本发明涉及汽车电源管理技术领域，具体而言，涉及一种汽车电源管理控制器。

背景技术

目前，汽车朝着多功能、舒适、豪华和可靠方面发展，配置的发电机功率成倍增加。即使是商用的运输卡车，数年间发电机的功率平均也增加了一倍，以便安装更多的电子电器部件，如用于辅助制动的电涡流缓速器、空调机、生活用电冰箱等。汽车的电子管理部件如电控燃油喷射系统等对电源提出了更高的品质要求。由于汽车配置的蓄电池属于起动型的结构，主要完成启动发动机的要求，在发电机与蓄电池的匹配上，要求发电机的发电电流不超过蓄电池允许的充电电流，以确保蓄电池不会遭受到过大的电流充电，避免早期损坏。

然而，现有的汽车发电机发电能力和蓄电池容量并没有同步增加(受体积、重量、成本的限制)，从而打破了发电机与蓄电池之间的匹配平衡，发电机的发电能力达到蓄电池充电电流的5倍以上，使得蓄电池长期处于大电流充电模式，而不是以“恒流充电”方式待电压升至额定电压后转成“恒压充电”模式，从而导致蓄电池长期处于过电流充电状态，发生早期损坏，频繁更换蓄电池增加了环境铅污染。

发明内容

本发明提供一种汽车电源管理控制器，用以对汽车中的电源进行管理。

为达到上述目的，本发明提供了一种汽车电源管理控制器，其连接多台发电机、多个负载以及由多个蓄电池组成的蓄电池组，包括：中央控制单元、蓄电池状态检测单元、发电机电压调节单元、发电机电流检测单元、蓄电池组容量选择单元、发电机功率比例选择单元、负荷控制执行单元和报警单元，其中，

中央控制单元用于对外发出控制指令、接收并分析与其连接的元件向其发送的数据；

蓄电池状态检测单元包括多个蓄电池状态检测子单元，蓄电池状态检测子单元包括一温度传感器、一电压传感器和一电流传感器，温度传感器、电压传感器和电流传感器分别用于检测与其连接的蓄电池的温度、电压和充放电电流并将检测得到的蓄电池的温度、电压和充放电电流数据发送至中央控制单元，中央控制单元根据检测得到的每个蓄电池的温度、电压和充放电电流数据调整每个蓄电池至恒流恒压充电模式，当其中一个或多个蓄电池的温度达到一设定值时，中央控制单元控制对应蓄电池的充放电电流降低，并驱动报警单元进行报警；

发电机电压调节单元包括多个发电机电压调节子单元，发电机电压调节子单元包括一电压采样分压电路、一基准电压电路、一电压比较器和一功率开关电路，每一发电机电压调节子单元分别接受中央控制单元的控制指令并根据控制指令调整与其连接的发电机的励磁电流，以控制相应发电机的输出功率和输出电压，其中，

电压采样分压电路包括串联连接的一电子电位器和一电阻，经过电子电位器分压后的采样电压接入电压比较器的负输入端，

基准电压电路包括串联连接的一限流电阻和一稳压二极管，稳压二极管上稳定的电压作为基准电压接入电压比较器的正输入端，

电压比较器为一集成电路，当采样电压高于基准电压时，电压比较器输出一低电平，当采样电压低于基准电压时，电压比较器输出一高电平，

功率开关电路与电压比较器的输出端连接，用于根据电压比较器的输出接通或关闭与其连接的发电机的励磁线圈；

发电机电流检测单元包括多个发电机电流检测子单元，发电机电流检测子单元包括一电流传感器，每一发电机电流检测子单元单独与一发电机及中央控制单元连接，电流传感器用于检测与其连接的发电机的输出电流并将检测到的发电机的输出电流数据发送至中央控制单元，中央控制单元根据检测得到的每台发电机的输出电流大小以及多台发电机之间的功率比例对每台发电机的输出电流进行调节；

蓄电池组容量选择单元包括一二进制代码发生器，二进制代码发生器包括多个二进制开关和多个钳位电阻，二进制代码发生器用于设定与蓄电池组的容量相对应的二进制代码，蓄电池组容量选择单元与中央控制单元连接，中央控制单元读取二进制代码发生器中设定的二进制代码并根据二进制代码对应的蓄电池组容量控制蓄电池组的充电电流；

发电机功率比例选择单元与中央控制单元及多台发电机连接，发电机功率比例选择单元用于设定多台发电机之间的功率比例，中央控制单元根据设定的多台发电机之间的功率比例控制每台发电机的工作电压和工作电流；

负荷控制执行单元与中央控制单元及多个负载连接，负荷控制执行单元用于根据中央控制单元设定的负载管理方案控制多个负载的接通或断开，负荷控制执行单元与每一负载之间通过电子开关或继电器连接；

报警单元与中央控制单元连接，用于监控并警报汽车电源管理控制器、多个蓄电池和多台发电机中的至少一个的异常信息，并将异常信息发送至中央控制单元。

优选地，报警单元包括一数码管和一蜂鸣器，数码管和蜂鸣器分别与中央控制单元连接，其中，中央控制单元对异常信息进行统计分析，以设定一对应的故障代码和一报警声音，数码管用于显示故障代码，蜂鸣器用于发出报警声音。

优选地，二进制开关为一PID开关。

优选地，温度传感器包括一壳体和一温度传感器芯片，壳体内侧设有螺纹，温度传感器芯片被绝缘胶灌封在壳体中部，温度传感器芯片以焊接方式连接在一延伸至壳体内部的电缆线上。

优选地，多个蓄电池、多台发电机及多个负载之间通过一集线排连接，集线排设有多个蓄电池接线端、多个发电机接线端和多个负载接线端，其中，每一蓄电池接线端单独连接一蓄电池，每一发电机接线端单独连接一发电机，每一负载接线端单独连接一负载。

优选地，发电机功率比例选择单元包括一二进制代码发生器，二进制代码发生器包括多个二进制开关和多个钳位电阻，二进制代码发生器用于设定与多台发电机之间的功率比例相对应的二进制代码，发电机功率比例选择单元与中央控制单元及多台发电机连接，中央控制单元读取二进制代码发生器中设定的二进制代码并根据二进制代码对应的发电机功率比例控制每台发电机的工作电压和工作电流。

优选地，在发电机功率比例选择单元中，二进制代码发生器中的二进制开关为一PID开关。

优选地，发电机功率比例选择单元包含一用于设定多台发电机之间的功率比例的软件程序。

优选地，电流传感器包括一电流分流器和一电压放大器，其中，电流流过电流分流器时产生微小的电压降，电压放大器将电压降放大为中央控制单元可识别范围内的模拟信号或数字信号并将模拟信号或数字信号馈送至中央控制单元。

优选地，电流传感器包括一开口为矩形或圆形的导磁环和一线性霍尔传感器，其中，线性霍尔传感器安装于导磁环的开口形成的磁路中，电流传感器用于将流经电流传感器的电流数值发送至中央控制单元。

本发明提供的汽车电源管理控制器具有以下有益效果：

1、中央控制单元能够根据选择的蓄电池组容量和预定的程序，在发动机运转期间实时调控发电机的输出电压，按照蓄电池工作曲线要求补充电量，防止因长期过电流充电导致蓄电池过早损坏；

2、能够在发动机停运期间对蓄电池组的电量进行监视，随蓄电池组电量的递减逐级关闭负载，防止蓄电池组深度放电；

3、能够对多个并联的发电机运行进行管控，使多台发电机共同工作；

4、能够在人工干预下无条件供电。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例的汽车电源管理控制器结构示意图；

图2为本发明一实施例的发电机电路连接图；

图3为本发明另一实施例的发电机电路连接图；

图4为本发明一实施例的发电机电压调节单元的电路连接图；

图5为本发明另一实施例的发电机电压调节单元的电路连接图；

图6为本发明一实施例的中央控制单元电路连接图；

图7为本发明一实施例的负荷控制执行单元电路连接图；

图8为两台发电机时集线排的接线示意图；

图9为本发明一实施例的集线排结构示意图；

图10为本发明一实施例的汽车电源管理控制器的工作流程图；

图11为与两台发电机连接的汽车电源管理控制器的电路图；

图12为与一台发电机连接的汽车电源管理控制器的电路图；

图13为本发明一实施例的商品车开关示意图；

图14为本发明一实施例的温度传感器结构示意图；

图15为本发明一实施例的汽车电源管理控制器的外观示意图；

图16为图15的A2-A2向剖视图。

附图标记说明：11-中央控制单元；12-蓄电池状态检测单元；1201、1202-蓄电池状态检测子单元；13-发电机电压调节单元；1301、1302-发电机电压调节子单元；14-发电机电流检测单元；1401、1402-发电机电流检测子单元；15-蓄电池组容量选择单元；16-发电机功率比例选择单元；17-负荷控制执行单元；18-报警单元；19-蓄电池组；A1…Am-发电机；B1…Bn-蓄电池；C1…Cp-负载；9-2、9-3、9-4、9-5-集线排上的接线端；9-6、9-7、9-8-电流传感器；9-9-引线；9-10-霍尔传感器；9-11-环形磁轭；9-12-塑料；11-1-商品车开关动头组件；11-2-外壳；11-3-金属接触片；11-4-商品车开关插针；11-5-印刷电路板；12-1-电缆线；12-2-塑料壳体；12-3-温度传感器芯片；12-4-绝缘胶；12-5-螺纹；13-1-接线端；13-2-壳体；13-3-商用车开关；13-4-数码管；13-5-接插件；13-6-印刷电路板；13-7-电流传感器；I_A-发电机A的发电电流；I_B-发电机B的发电电流。I_M-蓄电池组的额定充电电流；I_Q：蓄电池组的当前充电电流；U-发电机的发电电压。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明一实施例的汽车电源管理控制器结构示意图。如图所示，本发明提供的汽车电源管理控制器包括中央控制单元11、蓄电池状态检测单元12、发电机电压调节单元13、发电机电流检测单元14、蓄电池组容量选择单元15、发电机功率比例选择单元16、负荷控制执行单元17和报警单元18，其中，蓄电池状态检测单元12包括多个蓄电池状态检测子单元1201、1202，发电机电压调节单元13包括多个发电机电压调节子单元1301、1302，发电机电流检测单元14包括多个发电机电流检测子单元1401、1402，A1…Am为发电机，每一发电机(A1-Am中的任一个)均单独与一发电机电压调节子单元、一发电机电流检测子单元和发电机功率比例选择单元16连接，B1…Bn为蓄电池，多个蓄电池B1…Bn组成一蓄电池组19，每一蓄电池(B1-Bn中的任一个)均单独与一蓄电池状态检测子单元连接，C1…Cp为负载，每一负载(C1-Cp中的任一个)均与负荷控制执行单元17连接。

其中，中央控制单元11用于对外发出控制指令、接收并分析与其连接的元件向其发送的数据，中央控制单元11的硬件核心为MCU，内部集成有用于判断模拟信号的模数转换器，用于判读数字信号和电平信号的I/O接口，通过MCU中程序的运行计算，对控制项目通过I/O接口实施控制，例如调控发电机电压和电流、接通或关闭负荷，发出报警以及与外部通讯等；

蓄电池状态检测单元12包括多个蓄电池状态检测子单元1201、1202，蓄电池状态检测子单元1201、1202包括一温度传感器、一电压传感器和一电流传感器，温度传感器、电压传感器和电流传感器分别用于检测与其连接的蓄电池的温度、电压和充放电电流并将检测得到的蓄电池的温度、电压和充放电电流数据发送至中央控制单元11，中央控制单元11根据检测得到的每个蓄电池的温度、电压和充放电电流数据调整每个蓄电池至恒流恒压充电模式，当其中一个或多个蓄电池的温度达到一设定值时，中央控制单元11控制对应蓄电池的充放电电流降低，并驱动报警单元18进行报警；

发电机电压调节单元13包括多个发电机电压调节子单元1301、1302，发电机电压调节子单元1301、1302包括一电压采样分压电路、一基准电压电路、一电压比较器和一功率开关电路，每一发电机电压调节子单元分别接受中央控制单元11的控制指令并根据控制指令调整与其连接的发电机的励磁电流，以控制相应发电机的输出功率和输出电压，其中，

电压采样分压电路包括串联连接的一电子电位器和一电阻，经过电子电位器分压后的采样电压接入电压比较器的负输入端，

基准电压电路包括串联连接的一限流电阻和一稳压二极管，稳压二极管上稳定的电压作为基准电压接入电压比较器的正输入端，

电压比较器为一集成电路，当采样电压高于基准电压时，电压比较器输出一低电平，当采样电压低于基准电压时，电压比较器输出一高电平，

功率开关电路与电压比较器的输出端连接，用于根据电压比较器的输出接通或关闭与其连接的发电机的励磁线圈；

发电机电流检测单元14包括多个发电机电流检测子单元1401、1402，发电机电流检测子单元1401、1402包括一电流传感器，每一发电机电流检测子单元单独与一发电机及中央控制单元11连接，电流传感器用于检测与其连接的发电机的输出电流并将检测到的发电机的输出电流数据发送至中央控制单元11，中央控制单元11根据检测得到的每台发电机的输出电流大小以及多台发电机之间的功率比例对每台发电机的输出电流进行调节；

蓄电池组容量选择单元15包括一二进制代码发生器，二进制代码发生器包括多个二进制开关和多个钳位电阻，二进制代码发生器用于设定与蓄电池组的容量相对应的二进制代码，蓄电池组容量选择单元15与中央控制单元11连接，中央控制单元11读取二进制代码发生器中设定的二进制代码并根据二进制代码对应的蓄电池组容量控制蓄电池组的充电电流；

发电机功率比例选择单元16与中央控制单元11及多台发电机连接，发电机功率比例选择单元16用于设定多台发电机之间的功率比例，中央控制单元11根据设定的多台发电机之间的功率比例控制每台发电机的工作电压和工作电流；

负荷控制执行单元17与中央控制单元11及多个负载连接，负荷控制执行单元17用于根据中央控制单元11设定的负载管理方案控制多个负载的接通或断开，负荷控制执行单元17与每一负载之间通过电子开关或继电器连接，电子开关具有热保护能力，能够在超负荷、短路时切断负荷；

负荷控制执行单元17在商品车状态时，只要钥匙关闭即切断所有负荷，转为用车状态时即执行负荷管理，根据中央控制单元11设定的负载管理方案控制多个负载的接通或断开。

报警单元18与中央控制单元11连接，用于监控并警报汽车电源管理控制器、多个蓄电池和多台发电机中的至少一个的异常信息，并将异常信息发送至中央控制单元11。

图2为本发明中一发电机的电路连接图，图3为本发明中另一发电机的电路连接图；G_A、G_B分别是两台发电机的发电线圈，W1、W2分别是两台发电机的相线输出，供检测发电机的转速用，D+1、D+2分别是两台发电机的励磁整流电压输出，F为励磁线圈，F1、F2分别是两台发电机的励磁低电位端，L1、L2分别是两台发电机的充电指示灯接口。图2和图3中所示的发电机均为他励式交流同步发电机，依靠调节励磁平均电流的大小调节发电电压。发电机的三相交流电经过三相整流器整流后的电压由B1+、B2+连接到蓄电池组和负载。由三相整流器中Dg4、Dg5、Dg6构成的负半桥和由Dg7、Dg8、Dg9构成的D+正半桥组成励磁整流器供应励磁电压，D+正半桥上的电压同等于B+上的电压。

发电机上的L1端接指示灯，指示灯接通B+电压，当钥匙开关接到ON档后，电流经指示灯、励磁线圈F、F1端、功率半导体开关管Gf1(Gf1在图4、图5可见)接地形成一个小电流，这个小电流使得发电机有一个初始的励磁磁场，经过发电机正反馈迅速达到正常发电状态。当正常发电后，L1端的电压升至B+电压，指示灯由于两端等电位而熄灭。

一般情况下，调节发电机的励磁电流采用开关模式，关闭电流时励磁线圈会产生强烈的反向电动势，经过续流二极管短路后产生励磁磁场，通常续流二极管安装在调节器单元，电流要经过转子的滑环和壳体上的电刷，由于不可控制的接触电阻，容易产生高强火花引发故障。本发明将续流二极管Dg10直接焊接在励磁线圈F的两端，能够抑制励磁线圈F的过强反电动势，从而避免上述故障。

图2和图3中所示的发电机在停止工作后，加在发电机电压调节单元13上的电压随之消失，故发电机不会产生漏电流。

图4为本发明中一发电机电压调节单元的电路连接图，图5为本发明中另一发电机电压调节单元的电路连接图。发电机的电压调节单元13可集成在电源管理控制器内部或是独立安装在发电机上。发电机电压调节单元13调节发电机两端电压的过程如下：(以图4为例)由电阻RT4、RT5和稳压二极管DT1组成基准电压电路，接电压比较器IC1的正输入端；电阻RT1、RT2、RT3和电子电位器WT1组成电压采样分压电路，接电压比较器IC1的负输入端。当负输入端电压低于正输入端时，电压比较器IC1输出高电平，使得功率半导体开关管Gf1(此处的功率半导体开关管Gf1即可视为一功率开关电路)导通，励磁电流上升，发电机输出电压升高；当电压比较器IC1的负输入端电压高于正输入端时，电压比较器IC1输出低电平，使得功率半导体开关管Gf1截止，励磁关闭，发电机输出电压下降；如此反复，使得发电机输出在一个小范围波动的电压。改变电子电位器WT1的阻值可以改变采样比例，阻值增加时采样电压比例增加，发电机输出电压降低；阻值减少时采样电压比例减少，发电机输出电压上升。电子电位器WT1受到中央控制单元11的控制，中央控制单元11通过改变WT1的阻值实现对发电机的输出电压和输出功率的控制。

两台发电机的初始磁场分别由充电指示灯接口L1、L2(图2和图3中所示)提供。由于一些指示灯是LED形式，致使初始磁场过弱，导致发电机初始发电转速过高。为提高发电机初始励磁电流能力，当钥匙开关接通时，通过预激磁二极管DT4和限流电阻RT7提供一个合适的电流，使发电机在较低的转速下开始发电。

二极管DT3与前述的Dg10一样，起到发电机励磁线圈的续流作用。RT6、RT8、DT2组成功率半导体开关管Gf1的驱动保护电路，电容CT1为驱动加速用。

在两台发电机并行工作模式下，中央控制单元11通过改变两个发电机电压调节单元13中电子电位器WT1、WT2的阻值，平衡两台发电机的输出电流。

图6为本发明中的中央控制单元电路连接图；其中，MCU为中央控制单元11，DC-DC电源部分将系统电压转换成5V的Vcc电压，供MCU、传感器等使用。

复合L端接充电指示灯指示发电机的发电状态；对外输出电压，驱动继电器等部件。

PID开关Kb用于选择蓄电池组的容量，用户根据车辆上安装的蓄电池组19的容量设置PID开关Kb的通断状态，中央控制单元11读取PID开关Kb的通断状态，以分析得到其对应的二进制代码，中央控制单元11再根据二进制代码对应的蓄电池组19的容量控制蓄电池组19的充电电流。

PID开关Kg用于选择发电机功率比值，用户根据车辆上安装的发电机的功率比例设置PID开关Kb的通断状态，中央控制单元11读取PID开关Kb的通断状态，以分析得到其对应的二进制代码，中央控制单元11再根据二进制代码对应的发电机功率比例控制多个发电机的工作电压和工作电流。

U/D-1、U/D-2、用于控制电子电位器。

F1和F2端是两台发电机的励磁低电位端，经过分压后输入MCU，供分析发电机的负荷状态。

W1、W2分别是两台发电机的相线输出，经过分压后输入MCU，用于计算发电机的转速。

B1+、B2+是发电机的正极电压输入端，经过分压后输入MCU，用于检测发电机的发电电压。

MCU对两台发电机的控制方法如下：如果2台发电机的功率相同，则计算与两台发电机分别连接的发电机电流检测子单元中的电流传感器Ti1和Ti2的数值之和，以求得两台发电机的当前输出电流之和I，调节分别与两台发电机连接的发电机电压调节单元中的电子电位器的阻值，使得每一台发电机输出等于I/2。两台以上相同功率发电机的情况以此类推。

如果两台发电机的功率P不同，有两种调节方法：

一种方法是通过发电机功率比例选择单元16中的软件程序设置发电机1的功率P1和发电机2的功率P2，则其功率分别是总功率P1+P2的P1/(P1+P2)和P2/(P1+P2),中央控制单元11读取该软件程序中设定的功率比例，并按照此比例调整两台发电机的输出电流。

另一种方法是通过一组PID开关(或跳线)设置发电机的功率，PID开关可包含一组二进制开关，二进制开关的通断状态可以相应的二进制代码表示，例如三位二进制开关可对应000～111多个二进制代码，每个二进制代码又分别对应一发电机功率比例。将二进制开关对应的二进制代码设置为两台发电机的功率之比P1/P2，中央控制单元11读取该二进制代码，并按照该二进制代码对应的发电机功率比例调整两台发电机的输出电流。

图7为本发明中的负荷控制执行单元电路连接图；如图所示，OUT1、OUT2、OUTx用于接负载。根据负载管理的需要设置多个负载管理级别，每个级别对应一蓄电池组19的容量。当蓄电池组19的容量一定时，其端电压与所存储的电量有对应关系。因此，测得蓄电池组19的电压即可得知蓄电池组19剩余的电量。

R1、D1组成基准电压电路，供电压比较器IC3的负端做基准，R4和R5、R5*组成可调电阻网络，与R2组成分压电路，供电压比较器IC3的正端做测量，当电压比较器IC3的正输入端电压高于负端时，电压比较器IC3输出高电平，驱动功率开关G1接通输出。当电压比较器IC3的正输入端电压低于负端时，电压比较器IC3输出低电平，驱动功率开关G1输出截止。

R3、R6组成反馈电路，使得电压比较器IC3具有斯密特特性，避免频繁通断。

Ks为商品车开关。当开关处于OFF时，Vbb电压通过电阻Rs回路接通电压比较器IC3的采样电路，降低了分压比，电压比较器IC3获得较低的电压，等效蓄电池组电压过低，从而关闭输出。当开关处于ON时，Rs被短接，恢复正常功能。

Dx、Rx、Dx1、Rx1和Gk组成开关电路。当钥匙开关接通Vbb输入时，Gk接通，D1上的基准电压通过D2被拉到接近零电平，所有输出接通。当钥匙开关断开，没有Vbb输入时，Gk被Rx1钳位截止，D1上的基准电压输至电压比较器IC3的负端，进入分级管理模式。

举例说明，共有A、B、C、D四路负载的情况下，中央控制单元11设定以下负载管理方案：四路负载在蓄电池组19电量足够时全部接通，蓄电池组19的电量降低到75％以上但不足100％时关断A路负载；蓄电池组19的电量降低到50％以上但不足75％时关断B路负载；蓄电池组19的电量降低到25％以上但不足50％时关断C路负载；蓄电池组19的电量降低到25％以下时关断D路负载。

特别指出，上述的百分比数是设置的相对比例。

图8为两台发电机时集线排的接线示意图；如图所示，集线排有4个接线端B1+、B2+、Rf和Bt。其中，两个接线端B1+和B2+分别接两台发电机的B+端，接线端Rf接负载，接线端Bt接蓄电池组。集线排上安装有电流传感器Ti1、Ti2和Tib，其中，Ti1和Ti2用于检测发电机的发电电流，Tib用于检测发电机对蓄电池组的充电电流和蓄电池组除起动机以外的放电电流。

图9为本发明一实施例的集线排结构示意图，其中右半部分为左半部分的A1-A1向剖视图，如图所示，集线排设有4个接线端9-2、9-3、9-4和9-5，其中，接线端9-2穿套电流传感器9-6，接其中一发电机；接线端9-3穿套电流传感器9-7，接另一发电机；接线端9-4接负载，接线端9-5穿套电流传感器9-8接蓄电池组的正极。

电流传感器9-6、9-7和9-8均设有环形磁轭9-11，环形磁轭9-11的开口处装有霍尔传感器9-10，环形磁轭9-11和霍尔传感器9-10包裹在塑料9-12中固定，霍尔传感器9-10连接引线9-9。

图10为本发明一实施例的汽车电源管理控制器的工作流程图；如图10所示为包含两台发电机A和B时的工作流程图，ON＝1表示钥匙开关置于ON档，电路接通，将电子电位器WT1和WT2置于零电阻位置，D＝1表示发电机已发电至额定电压，当发电机发电至额定电压时才对发电机的输出电流进行调节。

图11为与两台发电机连接的汽车电源管理控制器的电路图，图12为与一台发电机连接的汽车电源管理控制器的电路图。

在图11和图12中，数码管SM用于故障代码的显示，蜂鸣器FM用于故障、状态报警。

其中，图11和图12的左上角处为发电机电压调节单元13，图11中包含两个发电机电压调节子单元13，两个发电机电压调节子单元分别用于调节其中一个发电机的电压，图12中仅包含一个发电机调节单元，用于调节与其连接的发电机的电压。由于图12仅与一个发电机连接，故不包含用于调节发电机功率比值的开关Kg。图11和图12的最下方中间部分为发电机电流检测单元14，其中，图11中包括两个发电机电流检测子单元，图12中包括一个发电机电流检测子单元。蓄电池状态检测单元12连接在图中由中央处理单元11引出的DQ端口处，蓄电池状态检测单元12中的温度传感器设置在蓄电池组19中的每一个蓄电池上，电压传感器和电流传感器分别与蓄电池组19中的每一个蓄电池连接，蓄电池状态检测单元12的结构不易以具体电路图的形式给出，但其实现方式为本领域技术人员熟知，在此不再赘述。

图13为本发明一实施例的商品车开关示意图，如图所示，商品车开关插针11-4焊接在印刷电路板11-5上，左图a为商品车状态(未销售的车辆)时，商品车开关动头组件11-1嵌在外壳11-2上的孔中，商品车开关动头组件11-1上的金属接触片11-3与商品车开关插针11-4分离。右图b为用力压下商品车开关动头组件11-1时，金属接触片11-3与商品车开关插针11-4相接，进入用车状态(交付给用户使用后进入用车状态)。

图14为本发明一实施例的温度传感器结构示意图；温度传感器芯片12-3焊接在电缆线12-1上，用绝缘胶12-4灌封在塑料壳体12-2中部，塑料壳体12-2内侧设有螺纹12-5，用于旋入蓄电池。

图15为本发明一实施例的汽车电源管理控制器的外观示意图，图16为图15的A2-A2向剖视图。如图所示，13-1为4个接线端，接线端均为矩形断面，并设有安装用的孔；13-2为壳体，壳体采用工程塑料注射成型；13-3为商用车开关；13-4为数码管；13-5为接插件，用于快速接线；13-6为印刷电路板，用螺丝固定在壳体上；13-7为电流传感器，套装在接线端。

综上，本发明提供的汽车电源管理控制器可实现以下有益效果：

1、中央控制单元能够根据选择的蓄电池组容量和预定的程序，在发动机运转期间实时调控发电机的输出电压，按照蓄电池工作曲线要求补充电量，防止因长期过电流充电导致蓄电池过早损坏；

2、能够在发动机停运期间对蓄电池组的电量进行监视，随蓄电池组电量的递减逐级关闭负载，防止蓄电池组深度放电；

3、能够对多个并联的发电机运行进行管控，使多台发电机共同工作；

4、能够在人工干预下无条件供电。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种汽车电源管理控制器，其连接多台发电机、多个负载以及由多个蓄电池组成的蓄电池组，其特征在于，包括：中央控制单元、蓄电池状态检测单元、发电机电压调节单元、发电机电流检测单元、蓄电池组容量选择单元、发电机功率比例选择单元、负荷控制执行单元和报警单元，其中，

所述中央控制单元用于对外发出控制指令、接收并分析与其连接的元件向其发送的数据；

所述蓄电池状态检测单元包括多个蓄电池状态检测子单元，所述蓄电池状态检测子单元包括一温度传感器、一电压传感器和一电流传感器，所述温度传感器、所述电压传感器和所述电流传感器分别用于检测与其连接的蓄电池的温度、电压和充放电电流并将检测得到的蓄电池的温度、电压和充放电电流数据发送至所述中央控制单元，所述中央控制单元根据检测得到的每个蓄电池的温度、电压和充放电电流数据调整每个蓄电池至恒流恒压充电模式，当其中一个或多个蓄电池的温度达到一设定值时，所述中央控制单元控制对应蓄电池的充放电电流降低，并驱动所述报警单元进行报警；

所述发电机电压调节单元包括多个发电机电压调节子单元，所述发电机电压调节子单元包括一电压采样分压电路、一基准电压电路、一电压比较器和一功率开关电路，每一所述发电机电压调节子单元分别接受所述中央控制单元的控制指令并根据所述控制指令调整与其连接的发电机的励磁电流，以控制相应发电机的输出功率和输出电压，其中，

所述电压采样分压电路包括串联连接的一电子电位器和一电阻，经过所述电子电位器分压后的采样电压接入所述电压比较器的负输入端，

所述基准电压电路包括串联连接的一限流电阻和一稳压二极管，所述稳压二极管上稳定的电压作为基准电压接入所述电压比较器的正输入端，

所述电压比较器为一集成电路，当采样电压高于基准电压时，所述电压比较器输出一低电平，当采样电压低于基准电压时，所述电压比较器输出一高电平，

所述功率开关电路与所述电压比较器的输出端连接，用于根据所述电压比较器的输出接通或关闭与其连接的发电机的励磁线圈；

所述发电机电流检测单元包括多个发电机电流检测子单元，所述发电机电流检测子单元包括一电流传感器，每一所述发电机电流检测子单元单独与一发电机及所述中央控制单元连接，所述电流传感器用于检测与其连接的发电机的输出电流并将检测到的发电机的输出电流数据发送至所述中央控制单元，所述中央控制单元根据检测得到的每台发电机的输出电流大小以及多台发电机之间的功率比例对每台发电机的输出电流进行调节；

所述蓄电池组容量选择单元包括一二进制代码发生器，所述二进制代码发生器包括多个二进制开关和多个钳位电阻，所述二进制代码发生器用于设定与蓄电池组的容量相对应的二进制代码，所述蓄电池组容量选择单元与所述中央控制单元连接，所述中央控制单元读取二进制代码发生器中设定的二进制代码并根据二进制代码对应的蓄电池组容量控制蓄电池组的充电电流；

所述发电机功率比例选择单元与所述中央控制单元及多台发电机连接，所述发电机功率比例选择单元用于设定多台发电机之间的功率比例，所述中央控制单元根据设定的多台发电机之间的功率比例控制每台发电机的工作电压和工作电流；

所述负荷控制执行单元与所述中央控制单元及多个负载连接，所述负荷控制执行单元用于根据所述中央控制单元设定的负载管理方案控制多个负载的接通或断开，所述负荷控制执行单元与每一负载之间通过电子开关或继电器连接；

所述报警单元与所述中央控制单元连接，用于监控并警报所述汽车电源管理控制器、多个所述蓄电池和多台所述发电机中的至少一个的异常信息，并将所述异常信息发送至所述中央控制单元。

2.根据权利要求1所述的汽车电源管理控制器，其特征在于，所述报警单元包括一数码管和一蜂鸣器，所述数码管和所述蜂鸣器分别与所述中央控制单元连接，其中，所述中央控制单元对所述异常信息进行统计分析，以设定一对应的故障代码和一报警声音，所述数码管用于显示所述故障代码，所述蜂鸣器用于发出所述报警声音。

3.根据权利要求1所述的汽车电源管理控制器，其特征在于，所述二进制开关为一PID开关。

4.根据权利要求1所述的汽车电源管理控制器，其特征在于，所述温度传感器包括一壳体和一温度传感器芯片，所述壳体内侧设有螺纹，所述温度传感器芯片被绝缘胶灌封在所述壳体中部，所述温度传感器芯片以焊接方式连接在一延伸至所述壳体内部的电缆线上。

5.根据权利要求1所述的汽车电源管理控制器，其特征在于，多个蓄电池、多台发电机及多个所述负载之间通过一集线排连接，所述集线排设有多个蓄电池接线端、多个发电机接线端和多个负载接线端，其中，每一所述蓄电池接线端单独连接一蓄电池，每一所述发电机接线端单独连接一发电机，每一所述负载接线端单独连接一负载。

6.根据权利要求1所述的汽车电源管理控制器，其特征在于，所述发电机功率比例选择单元包括一二进制代码发生器，所述二进制代码发生器包括多个二进制开关和多个钳位电阻，所述二进制代码发生器用于设定与多台发电机之间的功率比例相对应的二进制代码，所述发电机功率比例选择单元与所述中央控制单元及多台发电机连接，所述中央控制单元读取二进制代码发生器中设定的二进制代码并根据二进制代码对应的发电机功率比例控制每台发电机的工作电压和工作电流。

7.根据权利要求6所述的汽车电源管理控制器，其特征在于，在所述发电机功率比例选择单元中，所述二进制代码发生器中的所述二进制开关为一PID开关。

8.根据权利要求1所述的汽车电源管理控制器，其特征在于，所述发电机功率比例选择单元包含一用于设定多台发电机之间的功率比例的软件程序。

9.根据权利要求1所述的汽车电源管理控制器，其特征在于，所述电流传感器包括一电流分流器和一电压放大器，其中，电流流过所述电流分流器时产生微小的电压降，所述电压放大器将所述电压降放大为所述中央控制单元可识别范围内的模拟信号或数字信号并将所述模拟信号或数字信号馈送至所述中央控制单元。

10.根据权利要求1所述的汽车电源管理控制器，其特征在于，所述电流传感器包括一开口为矩形或圆形的导磁环和一线性霍尔传感器，其中，所述线性霍尔传感器安装于所述导磁环的开口形成的磁路中，所述电流传感器用于将流经电流传感器的电流数值发送至所述中央控制单元。