CN106357179B - 一种取力发电机启动监控装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种取力发电机启动监控装置及方法，它由发电机监控模块、程控启动模块和操作模块构成。通过按下操作模块上的发电机开关，在程控启动模块和发电机监控模块的配合下，自动启动底盘发动机，控制取力发电机工作，实现了一键启动底盘发动机和任意工况下取力发电机可靠发电和供电的功能，同时具备取力发电机故障监测功能，操作简单、运行可靠、信息化程度高。

Description

一种取力发电机启动监控装置及方法
技术领域
本发明涉及特种车辆取力发电机启动和监控技术，具体为一种取力发电机启动监控装置及方法。
背景技术
某特种车辆的上装设备在行军阶段需要供电工作，通过采用单一的底盘发动机动力源带动取力发电机工作供电。但上装设备对供电品质要求较高，同时底盘发动机的转速变化宽(600r/min～2100r/min)，在如此宽转速范围内要求取力发电机在各转速工况发电和供电正常是个具有困难的问题。取力发电机不仅要给上装设备供电，还需要给特种车辆的上装蓄电池组充电。当底盘发动机转速在600r/min～750r/min范围内，同时上装蓄电池组严重亏电的情况下(蓄电池组电压会达到22V及以下)，取力发电机工作的轴功率超载，皮带会出现打滑、发热，进入取力发电机不工作的故障状态。因此需发明一种取力发电机启动和监控装置对取力发电机进行控制，保证在上述任意转速工况下都能正常工作，满足给上装设备供电和蓄电池组充电的功能需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种构成简单、自动化程度高、模块化设计、易于实现的取力发电机启动和监控装置及方法，实现了一键启动底盘发动机和任意工况下取力发电机可靠发电和供电的功能，同时具备取力发电机故障监测功能，保证取力发电机操作简单、运行可靠、信息化程度高。
实现本发明的技术解决方案如下：一种取力发电机启动监控装置及方法，它由发电机监控模块、程控启动模块和操作模块构成。通过按下操作模块上的发电机开关，在程控启动模块和发电机监控模块的配合下，自动启动底盘发动机，控制取力发电机工作，实现取力发电机发电和供电自动化流程。
发电机监控模块由自动电压调节器(AVR)、电流传感器、电流检测单元、电压检测单元、欠速检测单元、驱动单元、第一CAN总线接口1、第一微处理器1和液晶屏组成。
AVR的作用是控制取力发电机起励、建压、励磁、输出稳定电压和保护取力发电机。在底盘发动机转速较低时，AVR设定转速拐点，控制取力发电机输出降压，从而降低输出功率功能，保证取力发电机的皮带不出现打滑故障。AVR具有采集取力发电机电压信号、电流信号、取力发电机转速信号，在取力发电机出现过压、过流和欠速故障时，能够进行取力发电机保护功能。
电流传感器采集取力发电机的输出电流信号，将信号送入AVR和电流检测单元进行处理。
电流检测单元检测电流传感器的输出信号，并送入到第一微处理器1进行处理，作为取力发电机电流监测信号。
电压检测单元检测取力发电机电压，将电压信号送入第一微处理器1进行处理，作为取力发电机电压监测信号。
欠速检测单元检测取力发电机转速，将转速信号送入第一微处理器1进行处理，作为取力发电机欠速监测信号。
驱动单元由发电继电器、供电接触器、报警继电器、发电指示继电器、供电指示继电器组成，主要功能是：驱动单元接收第一微处理器1的指令，自动控制发电继电器，接通取力发电机励磁电路；驱动单元接收第一微处理器1的指令，自动控制供电接触器，接通取力发电机供电输出；在取力发电机出现过压、过流和欠速故障时，驱动单元接收第一微处理器1的指令，自动控制报警继电器，接通报警电路；驱动单元接收第一微处理器1的指令，自动控制发电指示继电器，接通发电指示电路；驱动单元接收第一微处理器1的指令，自动控制供电指示继电器，接通供电指示电路。
第一CAN总线接口1用于与第二CAN总线接口2通信使用。
第一微处理器1用于发电机监控模块进行各种信号的处理和任务调度。
液晶屏用于显示取力发电机的运行电压、电流、转速、总工作时间和故障信息。
程控启动模块由输入开关检测单元、启动驱动单元、取力输出驱动单元、升速输出驱动单元、熄火输出驱动单元、第二微处理器2、第二CAN总线接口2组成。
输入开关检测单元接受发电机开关信号，输入信号到第二微处理器2进行处理。
启动驱动单元接受第二微处理器2的指令，自动接通底盘发动机启动继电器的供电电路。
取力输出驱动单元接受第二微处理器2的指令，自动接通取力电磁阀的供电电路。
升速输出驱动单元接受第二微处理器2的指令，自动接通底盘发动机的升速电路。
熄火输出驱动单元接受第二微处理器2的指令，自动接通底盘发动机的熄火电路。
第二微处理器2用于程控启动模块进行各种信号的处理和任务调度使用。
第二CAN总线接口2用于与第一CAN总线接口1通信使用，同时接受底盘发动机的转速信号和变速箱的档位信号。
操作模块由发电机开关、断电开关、发电指示灯、供电指示灯和报警指示灯组成。
发电机开关用于将启动信号接入到输入开关检测单元，接通程控取力模块和发电机监控模块的供电电源。
断电开关用于输出断电信号到第一微处理器1。
发电指示灯用于接收发电指示电路的电信号，在取力发电机发电正常后进行状态指示。
供电指示灯用于接收供电指示电路的电信号，在取力发电机供电正常后进行状态指示。
报警指示灯用于接收报警电路的电信号，在取力发电机出现过压、过流和欠速的故障时，进行报警指示。
本发明一种取力发电机启动监控装置及方法，启动监控方法是：
第一步，按下发电机开关，给发电机监控模块和程控启动模块供电，第二微处理器2通过第二CAN总线接口2获取底盘发动机及变速箱的状态，当第二微处理器2判别底盘发动机及变速箱的状态为驻车状态，第二微处理器2控制启动驱动单元输出，接通启动继电器的供电电路，启动继电器闭合带动启动机运转，之后启动机带动底盘发动机运转，底盘发动机启动完成。第二微处理器2控制取力输出驱动单元输出，接通取力电磁阀的供电电路，取力发电机开始转动，延时1s后，第二微处理器2控制升速输出驱动单元输出，自动接通底盘发动机的升速电路，底盘发动机升速到稳定转速，转速范围为1000r/min～2100r/min。
第二步，第二微处理器2通过第二CAN总线接口2发送取力电磁阀通电工作的信息到第一CAN总线接口1，第一微处理器1通过第一CAN总线接口1接收取力电磁阀通电工作的信息，控制发电继电器通电，接通取力发电机励磁电路，AVR控制取力发电机稳定发电，并根据底盘发动机转速进行取力发电机电压调整。在发电正常的情况下，第一微处理器1控制发电指示继电器，接通发电指示电路，在发电指示灯上进行状态指示。随后第一微处理器1控制供电接触器通电，取力发电机供电输出，在供电正常的情况下，第一微处理器1控制供电指示继电器，接通供电指示电路，供电指示灯显示供电状态。
第三步，在需要关闭取力发电机时，按下断电开关，输出断电信号到第一微处理器1，第一微处理器1控制供电接触器和供电指示继电器断开，取力发电机断开输出，供电指示灯熄灭。随后第一微处理器1控制发电继电器和发电指示继电器断开，取力发电机断开发电，发电指示灯熄灭。
第四步，第二微处理器2判别底盘发动机及变速箱的状态为驻车条件时，第二微处理器2控制升速输出驱动单元断开，底盘发动机降速到怠速状态。延时1s后，第二微处理器2控制取力输出驱动单元断开，自动断开取力电磁阀的供电电路，取力发电机停止转动。延时1s后，第二微处理器2控制熄火输出驱动单元输出，自动接通底盘发动机的熄火电路，底盘发动机降速并熄火，之后第二微处理器2控制熄火输出驱动单元断开。
第五步，断开发电机开关，进行发电机监控模块和程控启动模块断电。
启动监控方法第一步中，当第二微处理器2判别底盘发动机及变速箱的状态为非驻车条件时，第二微处理器2控制取力输出驱动单元输出，接通取力电磁阀的供电电路，取力发电机开始转动。
启动监控方法第二步中，在取力发电机出现过压、过流和欠速故障时，AVR对取力发电机进行故障保护，在液晶屏显示故障；同时第一微处理器1自动控制报警继电器，接通报警电路，在报警指示灯上进行故障指示。
启动监控方法第四步中，当第二微处理器2判别底盘发动机及变速箱的状态为非驻车条件时，第二微处理器2控制取力输出驱动单元断开，自动断开取力电磁阀的供电电路，取力发电机停止转动。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：1、构成简单、模块化设计。2、具备故障监测功能，缩短维修时间。3、操作取力发电机自动化程度高、运行可靠，简化了人为操作，方便了用户使用，保证操作流程自动化一键实施。
附图说明
图1为一种取力发电机启动监控装置原理图
图2为取力发电机启动监控流程图
具体实施方式
下面通过借助实施例更加详细地说明本发明，但以下实施例仅是说明性的，本发明的保护范围并不受这些实施例的限制。
如图1所示，本发明提供的一种取力发电机启动监控装置，由发电机监控模块、程控启动模块和操作模块构成。
通过按下操作模块上的发电机开关，在程控启动模块和发电机监控模块的配合下，自动启动底盘发动机，控制取力发电机工作，实现取力发电机发电和供电自动化流程。
发电机监控模块由自动电压调节器(AVR)、电流传感器、电流检测单元、电压检测单元、欠速检测单元、驱动单元、第一CAN总线接口1、第一微处理器1和液晶屏组成。
AVR的作用是控制取力发电机起励、建压、励磁、输出稳定电压和保护取力发电机。在底盘发动机转速600r/min～750r/min范围内，AVR设定转速拐点，控制取力发电机输出降压，并规定电压不低于25.6V，从而降低取力发电机带载功率功能，保证取力发电机的皮带不出现打滑故障。AVR具有采集取力发电机电压信号、电流信号、取力发电机转速信号，在取力发电机出现过压、过流和欠速故障时，能够进行取力发电机保护功能。
电流传感器采集取力发电机的输出电流信号，将信号送入AVR和电流检测单元进行处理。
电流检测单元检测电流传感器的输出信号，并送入到第一微处理器1进行处理，作为取力发电机电流监测信号。
电压检测单元检测取力发电机电压，将电压信号送入第一微处理器1进行处理，作为取力发电机电压监测信号。
欠速检测单元检测取力发电机转速，将转速信号送入第一微处理器1进行处理，作为取力发电机欠速监测信号。
驱动单元由发电继电器、供电接触器、报警继电器、发电指示继电器、供电指示继电器组成，主要功能是：驱动单元接收第一微处理器1的指令，自动控制发电继电器，接通取力发电机励磁电路；驱动单元接收第一微处理器1的指令，自动控制供电接触器，接通取力发电机供电输出；在取力发电机出现过压、过流和欠速故障时，驱动单元接收第一微处理器1的指令，自动控制报警继电器，接通报警电路；驱动单元接收第一微处理器1的指令，自动控制发电指示继电器，接通发电指示电路；驱动单元接收第一微处理器1的指令，自动控制供电指示继电器，接通供电指示电路。
第一CAN总线接口1用于与第二CAN总线接口2通信使用。
第一微处理器1用于发电机监控模块进行各种信号的处理和任务调度。
液晶屏用于显示取力发电机的运行电压、电流、转速、总工作时间和故障信息。
程控启动模块由输入开关检测单元、启动驱动单元、取力输出驱动单元、升速输出驱动单元、熄火输出驱动单元、第二微处理器2、第二CAN总线接口2组成。
输入开关检测单元接受发电机开关信号，输入信号到第二微处理器2进行处理。
启动驱动单元接受第二微处理器2的指令，自动接通底盘发动机启动继电器的供电电路。
取力输出驱动单元接受第二微处理器2的指令，自动接通取力电磁阀的供电电路。
升速输出驱动单元接受第二微处理器2的指令，自动接通底盘发动机的升速电路。
熄火输出驱动单元接受第二微处理器2的指令，自动接通底盘发动机的熄火电路。
第二微处理器2用于程控启动模块进行各种信号的处理和任务调度使用。
第二CAN总线接口2用于与第一CAN总线接口1通信使用，同时接受底盘发动机的转速信号和变速箱的档位信号。
操作模块由发电机开关、断电开关、发电指示灯、供电指示灯和报警指示灯组成。
发电机开关用于将启动信号接入到输入开关检测单元，接通程控取力模块和发电机监控模块的供电电源。
断电开关用于输出断电信号到第一微处理器1。
发电指示灯用于接收发电指示电路的电信号，在取力发电机发电正常后进行状态指示。
供电指示灯用于接收供电指示电路的电信号，在取力发电机供电正常后进行状态指示。
报警指示灯用于接收报警电路的电信号，在取力发电机出现过压、过流和欠速的故障时，进行报警指示。
如图2所示，本发明提供的取力发电机启动监控流程图。
第一步，按下发电机开关，给发电机监控模块和程控启动模块供电，第二微处理器2通过第二CAN总线接口2获取底盘发动机及变速箱的状态，当第二微处理器2判别底盘发动机及变速箱的状态为驻车状态，第二微处理器2控制启动驱动单元输出，接通启动继电器的供电电路，启动继电器闭合带动启动机运转，之后启动机带动底盘发动机运转，底盘发动机启动完成。第二微处理器2控制取力输出驱动单元输出，接通取力电磁阀的供电电路，取力发电机开始转动，延时1s后，第二微处理器2控制升速输出驱动单元输出，自动接通底盘发动机的升速电路，底盘发动机升速到稳定转速1500r/min。
第二步，第二微处理器2通过第二CAN总线接口2发送取力电磁阀通电工作的信息到第一CAN总线接口1，第一微处理器1通过第一CAN总线接口1接收取力电磁阀通电工作的信息，控制发电继电器通电，接通取力发电机励磁电路，AVR控制取力发电机稳定发电，并根据底盘发动机转速进行取力发电机电压调整。在发电正常的情况下，第一微处理器1控制发电指示继电器，接通发电指示电路，在发电指示灯上进行状态指示。随后第一微处理器1控制供电接触器通电，取力发电机供电输出，在供电正常的情况下，第一微处理器1控制供电指示继电器，接通供电指示电路，供电指示灯显示供电状态。
第三步，在需要关闭取力发电机时，按下断电开关，输出断电信号到第一微处理器1，第一微处理器1控制供电接触器和供电指示继电器断开，取力发电机断开输出，供电指示灯熄灭。随后第一微处理器1控制发电继电器和发电指示继电器断开，取力发电机断开发电，发电指示灯熄灭。
第四步，第二微处理器2判别底盘发动机及变速箱的状态为驻车条件时，第二微处理器2控制升速输出驱动单元断开，底盘发动机降速到怠速状态。延时1s后，第二微处理器2控制取力输出驱动单元断开，自动断开取力电磁阀的供电电路，取力发电机停止转动。延时1s后，第二微处理器2控制熄火输出驱动单元输出，自动接通底盘发动机的熄火电路，底盘发动机降速并熄火，之后第二微处理器2控制熄火输出驱动单元断开。
第五步，断开发电机开关，进行发电机监控模块和程控启动模块断电。
启动监控方法第一步中，当第二微处理器2判别底盘发动机及变速箱的状态为非驻车条件时，第二微处理器2控制取力输出驱动单元输出，接通取力电磁阀的供电电路，取力发电机开始转动。
启动监控方法第二步中，在取力发电机出现过压、过流和欠速故障时，AVR对取力发电机进行故障保护，在液晶屏显示故障；同时第一微处理器1自动控制报警继电器，接通报警电路，在报警指示灯上进行故障指示。
启动监控方法第四步中，当第二微处理器2判别底盘发动机及变速箱的状态为非驻车条件时，第二微处理器2控制取力输出驱动单元断开，自动断开取力电磁阀的供电电路，取力发电机停止转动。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种取力发电机启动监控装置，它由发电机监控模块、程控启动模块和操作模块构成；发电机监控模块由自动电压调节器(AVR)、电流传感器、电流检测单元、电压检测单元、欠速检测单元、驱动单元、第一CAN总线接口(1)、第一微处理器(1)和液晶屏组成；程控启动模块由输入开关检测单元、启动驱动单元、取力输出驱动单元、升速输出驱动单元、熄火输出驱动单元、第二微处理器(2)、第二CAN总线接口(2)组成；操作模块由发电机开关、断电开关、发电指示灯、供电指示灯和报警指示灯组成；
其中：发电机监控模块的驱动单元由发电继电器、供电接触器、报警继电器、发电指示继电器、供电指示继电器组成；
基于上述一种取力发电机启动监控装置的启动监控方法是：
第一步，按下发电机开关，给发电机监控模块和程控启动模块供电，第二微处理器(2)通过第二CAN总线接口(2)获取底盘发动机及变速箱的状态，当第二微处理器(2)判别底盘发动机及变速箱的状态为驻车状态，第二微处理器(2)控制启动驱动单元输出，接通启动继电器的供电电路，启动继电器闭合带动启动机运转，之后启动机带动底盘发动机运转，底盘发动机启动完成；第二微处理器(2)控制取力输出驱动单元输出，接通取力电磁阀的供电电路，取力发电机开始转动，延时1s后，第二微处理器(2)控制升速输出驱动单元输出，自动接通底盘发动机的升速电路，底盘发动机升速到稳定转速，转速范围为1000r/min～2100r/min；
第二步，第二微处理器(2)通过第二CAN总线接口(2)发送取力电磁阀通电工作的信息到第一CAN总线接口(1)，第一微处理器(1)通过第一CAN总线接口(1)接收取力电磁阀通电工作的信息，控制发电继电器通电，接通取力发电机励磁电路，AVR控制取力发电机稳定发电，并根据底盘发动机转速进行取力发电机电压调整；在发电正常的情况下，第一微处理器(1)控制发电指示继电器，接通发电指示电路，在发电指示灯上进行状态指示；随后第一微处理器(1)控制供电接触器通电，取力发电机供电输出，在供电正常的情况下，第一微处理器(1)控制供电指示继电器，接通供电指示电路，供电指示灯显示供电状态；
第三步，在需要关闭取力发电机时，按下断电开关，输出断电信号到第一微处理器(1)，第一微处理器(1)控制供电接触器和供电指示继电器断开，取力发电机断开输出，供电指示灯熄灭；随后第一微处理器(1)控制发电继电器和发电指示继电器断开，取力发电机断开发电，发电指示灯熄灭；
第四步，第二微处理器(2)判别底盘发动机及变速箱的状态为驻车条件时，第二微处理器(2)控制升速输出驱动单元断开，底盘发动机降速到怠速状态；延时1s后，第二微处理器(2)控制取力输出驱动单元断开，自动断开取力电磁阀的供电电路，取力发电机停止转动；延时1s后，第二微处理器(2)控制熄火输出驱动单元输出，自动接通底盘发动机的熄火电路，底盘发动机降速并熄火，之后第二微处理器(2)控制熄火输出驱动单元断开；
第五步，断开发电机开关，进行发电机监控模块和程控启动模块断电。
2.根据权利要求1所述的一种取力发电机启动监控装置，启动监控方法第一步中，当第二微处理器(2)判别底盘发动机及变速箱的状态为非驻车条件时，第二微处理器(2)控制取力输出驱动单元输出，接通取力电磁阀的供电电路，取力发电机开始转动。
3.根据权利要求1所述的一种取力发电机启动监控装置，启动监控方法第二步中，在取力发电机出现过压、过流和欠速故障时，AVR对取力发电机进行故障保护，在液晶屏显示故障；同时第一微处理器(1)自动控制报警继电器，接通报警电路，在报警指示灯上进行故障指示。
4.根据权利要求1所述的一种取力发电机启动监控装置，启动监控方法第四步中，当第二微处理器(2)判别底盘发动机及变速箱的状态为非驻车条件时，第二微处理器(2)控制取力输出驱动单元断开，自动断开取力电磁阀的供电电路，取力发电机停止转动。
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