CN106788128A - 机动车旋转电机、电压调节控制器和电压调节控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种机动车旋转电机、电压调节控制器和电压调节控制方法，机动车旋转电机与一ECU控制器相连并包括定子和整流桥，电压调节控制器包括本体以及设置于本体上的励磁控制电路单元和IC控制电路单元，电压调节控制器还包括具有检测模块和处理模块的温度检测处理单元，检测模块检测定子、整流桥以及本体的温度，处理模块分别与检测模块、励磁控制电路单元相连接，处理模块根据检测到的定子、整流桥以及本体的温度向励磁控制电路单元输出通/断励磁电流的信号。本发明在发生定子、整流器或自身温度过热时，能及时减小或者切断励磁电流，能够延长电机以及电压调节控制器的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于机动车旋转电机的电压调节控制器，具体地说，是涉及一种具有监控定子和整流桥以及自身温度的电压调节控制器。
本发明还涉及一种应用上述的电压调节控制器的机动车旋转电机，以及采用上述的电压调节控制器进行电压调节控制的方法。
背景技术
现有机动车旋转电机，尤其是车用交流电机在使用过程中，常常由于电瓶严重亏电或者车用电器负载过大出现电机长时间过载运行的情况，此时，电压调节控制器依然继续工作提供励磁，而电机长时间过载运行极易发生过热损坏，进而导致严重的车辆损毁。还有另外一种情况就是电压调节控制器自身工作环境温度超过电气元件的使用温度时，常常也会导致电气元件烧毁、电压失控、车辆烧毁的故障。
发明内容
究其原因，电机损毁主要是电机的定子和整流桥极易过载发热而损坏，严重的情况下定子和整流桥都会冒烟烧毁，导致车辆无法运行。还有一种情况就是电机在使用过程中定子和整流桥也会发生短路(内部或外部因素)发热，本发明的电压调节控制器能够同时监控和反馈定子、整流桥以及电压调节控制器自身的温度，避免电机由于定子和整流桥以及电压调节控制器过热而导致的严重损坏和烧毁。
本发明的另一目的是提供一种应用上述的电压调节控制器的机动车旋转电机，以及一种采用上述的电压调节控制器进行电压调节控制的方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于机动车旋转电机的电压调节控制器，所述机动车旋转电机与一ECU控制器相连并包括定子和整流桥，所述电压调节控制器包括本体以及设置于所述本体上的励磁控制电路单元和IC控制电路单元，所述电压调节控制器还包括温度检测处理单元，其包括：
检测模块，检测所述定子、整流桥以及本体的温度；以及
处理模块，分别与所述检测模块、励磁控制电路单元相连接，所述处理模块根据检测到的所述定子、整流桥以及本体的温度向所述励磁控制电路单元输出通/断励磁电流的信号。
上述的电压调节控制器的一实施方式中，所述处理模块包括温度判断部，所述温度判断部判断检测到的所述定子、整流桥以及本体的温度的其中至少一个是否大于设定阈值。
上述的电压调节控制器的一实施方式中，所述检测模块和处理模块为热敏电阻电路。
上述的电压调节控制器的一实施方式中，所述温度检测处理单元还包括报警模块，所述报警模块与所述处理模块和IC控制电路单元相连接。
上述的电压调节控制器的一实施方式中，所述检测模块包括检测所述定子和整流桥的温度的温度传感器，所述温度传感器至少为一个。
上述的电压调节控制器的一实施方式中，所述检测模块还包括与所述温度传感器相连接的放大器和比较器。
本发明的机动车旋转电机与ECU控制器和电压调节控制器相连接，包括定子和整流桥，其中，所述电压调节控制器为上述的电压调节控制器。
本发明的电压调节控制方法采用权利要求1至6任一项所述的电压调节控制器对机动车旋转电机的电压进行控制，包括如下步骤：
S100，通过检测模块检测定子、整流桥以及本体的温度；
S200，处理模块根据检测到的定子、整流桥以及本体的温度向励磁控制电路单元和IC控制电路单元输出通/断励磁电流的信号。
上述的电压调节控制方法的一实施方式中，所述步骤S200还包括：处理模块判断检测到的定子、整流桥以及本体的温度的其中至少一个是否大于设定阈值，如果是，励磁控制电路单元和IC控制电路单元减小或者切断励磁电流；如果否，励磁控制电路单元和IC控制电路单元正常励磁。
上述的电压调节控制方法的一实施方式中，所述步骤S200还包括：如果处理模块判断检测到的定子、整流桥以及本体的温度的其中至少一个大于设定阈值，温度检测处理单元通过IC控制电路单元向ECU控制器发出过热警报。
本发明的有益功效在于：本发明在发生定子、整流器或自身温度过热时，能及时减小或者切断励磁电流，能够延长电机以及电压调节控制器的使用寿命。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明的机动车旋转电机与电压调节控制器的一实施例的电路原理图；
图2为本发明的电压调节控制器的温度检测流程图；
图3为本发明的定子或整流桥温度检测电路的一实施例的示意图；
图4为本发明的电压调节控制器自身温度控制电路的一实施例的示意图。
其中，附图标记
1—机动车旋转电机 2—电压调节控制器
3—车辆电负载 4—车辆电池
5—ECU控制器
11—定子 12—整流桥
13—温度传感器 14—转子
21－温度检测处理单元 22—励磁控制电路单元
23—励磁电流检测单元 24—旋转转速检测单元
25—电源控制电路单元 26—IC控制电路单元
27—L端控制电路单元
211—集成运算放大器 212—电压比较器
213—三极管
215—正温度系数热敏电阻 216—负温度系数热敏电阻
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。
本发明的机动车旋转电机与电压调节控制器的一实施例的电路原理图如图1所示，机动车旋转电机1包括定子11、整流桥12，机动车旋转电机1、电压调节控制器2、车辆电负载3、车辆电池4和ECU控制器5相连。电压调节控制器2可以与ECU控制器5直接进行通信，并能够实时监控和检测定子11、整流桥12以及电压调节控制器2本身的温度，根据检测的温度情况对车辆旋转电机1的励磁电流进行通/断控制，并按照ECU控制器5的指令对输出电压进行控制。
其中，电压调节控制器2包括本体以及设置于本体上的励磁控制电路单元和IC控制电路单元，电压调节控制器2还包括温度检测处理单元，温度检测处理单元包括检测模块和处理模块，检测模块用于检测定子、整流桥以及本体的温度；处理模块分别与检测模块、励磁控制电路单元和IC控制电路单元相连接，处理模块根据检测到的定子、整流桥以及本体的温度向励磁控制电路单元和IC控制电路单元输出通/断励磁电流的信号。其中，处理模块包括温度判断部，温度判断部判断检测到的定子、整流桥以及本体的温度的其中至少一个是否大于设定阈值。
温度检测处理单元还可包括与处理模块和IC控制电路单元相连接的报警模块。
当检测模块检测到定子11、整流桥12以及本体自身温度之中的任何一个超过预先设定的阈值时，电压调节控制器2就会减小或者切断励磁电流，并可通过报警模块向ECU控制器5发出过热故障警报；当检测到定子11、整流桥12以及本体自身温度未超过预先设定的阈值时，电压调节控制器2就会正常励磁，并向ECU控制器5发送信息，同时ECU控制器5会根据负载以及车辆电池4等使用情况反馈给电压调节控制器2指令来控制电压。
本发明通过电压调节控制器2实时监控和检测定子11、整流桥12以及电压调节控制器2本身的温度，有效地避免电机由于定子11、整流桥12或者电压调节控制器2自身过热而导致的严重损坏和烧毁。
其中，定子11、整流桥12以及电压调节控制器2自身的温度可通过安装温度处理的传感器而获得的，也可通过设置热敏电阻电路来反馈和控制的。
以下具体进行说明。
机动车旋转电机1的整流桥12对定子11产生的三相交流电压进行全波整流，利用电压调节控制器2对转子14的励磁绕组的电流进行通断控制，从而控制机动车旋转电机1输出电压保持在恒定范围之内。
如图1所示，若电压调节控制器2处于正常工作状态时，可以保持机动车旋转电机1的输出端子B+和B-间电压维持在一定范围内(例如28±0.3V)。该电压调节控制器2除了B+，B-外，还设置有与ECU控制器5通信的DFM端子，与电机相端相连的W端子，提供给转子14电流的励磁F端以及具有发电指示和小电流输出功能的L端。
电压调节控制器2包括温度检测处理单元21、励磁控制电路单元22、励磁电流检测单元23、旋转转速检测单元24、电源控制电路单元25、IC控制电路单元26和L端控制电路单元27。
电源控制电路单元25产生工作电压，该工作电源供应给车用电压调节控制器2的所有组件单元。励磁控制电路单元22主要是将机动车旋转电机1的输出电压以及励磁电流控制在相应的设定值范围内。励磁电流检测单元23是检测流经转子14励磁绕组的电流，并反馈给励磁控制电路单元22以及IC控制电路单元26。旋转转速检测单元24进行工作，以便监控定子11相端之一上的相电压，从而可以检测到机动车旋转电机1的转速，同时把电压输出到IC控制电路单元26。L端控制电路单元27外接灯泡完成初始励磁后，还具有指示机动车旋转电机1是否处于发电状态的指示功能，同时接受ECU控制器5的指令，发出异常报警指示。IC控制电路单元26是电压调节控制器2的“司令部”，接受处理外部电路信号后，传输指令给ECU控制器5，同时还可以接受ECU控制器5的指令，完成交互通信。
如图2所示为电压调节控制器的温度检测系统流程图，电压调节控制器2一旦开始工作后，温度检测处理单元21就开始接收温度数据，对其进行处理，通过温度检测和判定后，向励磁控制电路单元22和IC控制电路单元26传输相应的信号。若整流桥12或者定子11以及本体自身温度之一过高，温度检测处理单元21会发出脉冲信号，通知励磁控制电路单元22减少或者降低励磁电流，并通过IC控制电路单元26向ECU控制器5发出过热警报。
本实施例中，温度检测处理单元21通过设置温度传感器实现对整流桥12和定子11温度的检测，通过设置热敏电阻电路对电压调节控制器2自身温度进行监控和反馈。
如图1和图3所示，图3所示为定子或整流桥的温度检测电路示意图，首先温度传感器13把温度信号转换成电压信号后传递给集成运算放大器211，通常为了防止单级放大倍数过高带来的非线性误差，放大电路采用多级放大(图未显示)，当温度变化上升时，输入放大电路的差分信号变大，放大电路的输出电压Va对应会升高。
集成运算放大器211输出电压Va通过电压比较器212时，当定子11或整流桥12温度都正常(定子最高温度阈值可设定为250℃，整流桥最高温度阈值可设定为200℃)时，电压比较器212负极U-＝Ua≤2.5V，正极U+＝2.5V，电压比较器212输出开路不工作，Vout处于高电位，也就是说对外无信号输出。当定子11和整流桥12温度异常时，Ua＞2.5V，电压比较器212翻转，Vout输出为低电位，也就是说对外开始有信号输出，三极管213截止后，U+的电压完全决定于R4与R5的分压值，小于2.5V，这样更加促使U-大于U+，这就使电压比较器212翻转后的状态极为稳定，避免了过压点附近由于温度很小的波动而引起的不稳定的现象。
当Vout无输出信号时，励磁控制电路单元22就会按照ECU控制器5传送给IC控制电路单元26的信号进行正常励磁；当Vout有输出信号传送给励磁控制电路单元22时，励磁控制电路单元22就会综合ECU控制器5反馈的信息减小或者切断励磁电流，同时Vout信号传送给IC控制电路单元26，向ECU控制器5通信发出过温警报。
图4为电压调节控制器自身温度控制电路图，其中215为正温度系数热敏电阻，216为负温度系数热敏电阻，可以设定电压调节控制器2自身温度最高阈值为180℃～190℃。根据热敏电阻的特性，通过正温度系数热敏电阻215的电阻会随着外界环境温度的升高而增加，通过负温度系数热敏电阻216的电阻会随着外界环境温度的升高而降低，这样参考图4电路设计原理可知，选择适当参数的热敏电阻R7和R8后，随着温度的升高，流通他们的电流值出现交叉时，也就是说温度超过了最大阈值范围，Vout’就会传输脉冲信号给励磁控制电路单元22和IC控制电路单元26来要求减小或者关断励磁电流，并向ECU控制器5发出过温警报。当温度恢复正常后，Vout’就会停止传输脉冲信号，励磁控制单元22就会按照ECU控制器5传送给IC控制电路单元26的信号进行正常励磁。
综上，本发明的电压调节控制方法包括如下步骤：
S100，通过检测模块检测定子、整流桥以及本体的温度；
S200，处理模块根据检测到的定子、整流桥以及本体的温度向励磁控制电路单元和IC控制电路单元输出通/断励磁电流的信号。
步骤S200还包括：处理模块判断检测到的定子、整流桥以及本体的温度的其中至少一个是否大于设定阈值，如果是，励磁控制电路单元和IC控制电路单元减小或者切断励磁电流；如果否，励磁控制电路单元和IC控制电路单元正常励磁。
步骤S200还包括：如果处理模块判断检测到的定子、整流桥以及本体的温度的其中至少一个大于设定阈值，温度检测处理单元通过IC控制电路单元向ECU控制器发出过热警报。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种电压调节控制器，与一机动车旋转电机相连接，所述机动车旋转电机与一ECU控制器相连并包括定子和整流桥，所述电压调节控制器包括本体以及设置于所述本体上的励磁控制电路单元和IC控制电路单元，其特征在于，所述电压调节控制器还包括温度检测处理单元，其包括：
检测模块，检测所述定子、整流桥以及本体的温度；以及
处理模块，分别与所述检测模块和励磁控制电路单元相连接，所述处理模块根据检测到的所述定子、整流桥以及本体的温度向所述励磁控制电路单元输出通/断励磁电流的信号。
2.根据权利要求1所述的电压调节控制器，其特征在于，所述处理模块包括温度判断部，所述温度判断部判断检测到的所述定子、整流桥以及本体的温度的其中至少一个是否大于设定阈值。
3.根据权利要求1所述的电压调节控制器，其特征在于，所述检测模块和处理模块为热敏电阻电路。
4.根据权利要求1所述的电压调节控制器，其特征在于，所述检测模块包括检测所述定子和整流桥的温度的温度传感器，所述温度传感器至少为一个。
5.根据权利要求4所述的电压调节控制器，其特征在于，所述检测模块还包括与所述温度传感器相连接的放大器和比较器。
6.根据权利要求1至5任一项所述的电压调节控制器，其特征在于，所述温度检测处理单元还包括报警模块，所述报警模块分别与所述处理模块和IC控制电路单元相连接。
7.一种机动车旋转电机，与一ECU控制器和一电压调节控制器，包括定子和整流桥，其特征在于，所述电压调节控制器为权利要求1至6任一项所述的电压调节控制器。
8.一种电压调节控制方法，其特征在于，采用权利要求1至6任一项所述的电压调节控制器对机动车旋转电机的电压进行控制，包括如下步骤：
S100，通过检测模块检测定子、整流桥以及本体的温度；
S200，处理模块根据检测到的定子、整流桥以及本体的温度向励磁控制电路单元和IC控制电路单元输出通/断励磁电流的信号。
9.根据权利要求8所述的电压调节控制方法，其特征在于，所述步骤S200还包括：处理模块判断检测到的定子、整流桥以及本体的温度的其中至少一个是否大于设定阈值，如果是，励磁控制电路单元和IC控制电路单元减小或者切断励磁电流；如果否，励磁控制电路单元和IC控制电路单元正常励磁。
10.根据权利要求9所述的电压调节控制方法，其特征在于，所述步骤S200还包括：如果处理模块判断检测到的定子、整流桥以及本体的温度的其中至少一个大于设定阈值，温度检测处理单元通过IC控制电路单元向ECU控制器发出过热警报。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170531 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |