CN1092414C - 用交流发电机调节汽车蓄电池充电电压的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用一交流发电机给汽车蓄电池充电的电压调节装置，该装置包括一个控制电路(12)、一个电源电路(13)，以及一个与该控制电路(12)相连，以向其传送不同调节参数的外部控制器(15)，该电源电路(13)也与该外部控制器(15)相连，并带有当该控制器(15)发送一控制信号时使其自己能生成一个激励信号的装置，该控制电路(12)仅当检测到该交流发电机(14)开始旋转时才被激活，以发出一激励信号。

Description

用交流发电机调节汽车蓄电池充电电压的装置

本发明涉及一种用交流发电机调节汽车蓄电池充电电压的装置。

特别地，本发明涉及一种调节装置，该装置除了包括向该交流发电机的激励系统发送激励信号的一个调节器本身之外，还带有一个至该调节器和交流发电机、并控制该调节器的外部控制器。

为了实现一种这样的调节装置，人们会考虑到一种如图1所示类型的结构。

图1中的调节器1由一控制电路2和一电源电路3构成，后者放大由控制电路2发送的激励信号。被放大的激励信号以一个电压Vex的形式作用于该交流发电机4(转子)的激励系统4a，该电压Vex在该激励系统4a中产生一个激励电流Iex。

该控制电路2通过一有线连接线6与一个计算机5相连，比如发动机控制器的计算机，它构成该调节装置的外部控制器。

用一个这样的装置，调节功能是由通过该计算机5经由该连接线6传输到该控制电路2的信号激活的。该信号比如是一种脉冲宽度被调制的类型的信号(本领域技术人员通常使用的英文术语是Pulse Width Modulation或PWM<脉冲宽度调制>)。

这样，该控制电路2被激活，并向该电源电路3发送一个预激励信号。接着，该交流发电机4被充磁，以使该交流发电机的旋转产生一个相位信号(绕组之一的端子上的电压)。

在该控制电路2一检测到该相位信号之后，该预激励信号就被转换为激励信号，以调节该蓄电池电压。

但是，这种结构不完全令人满意。

该连接线6可能会遭受由汽车内部设备或外部设备(如无线电话)引起的电磁干扰。这种干扰易于在该连接线6的端子上产生可能激活该控制电路2的超电压，因而激起一预激励电流，当汽车处于停驶状态时使蓄电池放电。具体地，此时的放电电流可达50mA以上。

本发明的目的是弥补上述缺陷，并提出这样一种调节装置，它可在一正常模式(mode normal)和一弱模式(mode degrade)下实现调节器的起动，并表现出良好的抗电磁干扰性。

本发明提出的解决办法是，用一激励电流为该交流发电机的电路充磁，该电流是由该外部控制器发送的控制信号确定的，当该交流发电机不工作时，该控制信号直接控制该调节器的电源电路级。

因此，本发明提供一种用一交流发电机调节汽车蓄电池充电电压的装置，该装置一方面包括一控制电路，后者包括若干根据该充电电压功能控制该交流发电机激励系统的激励的装置，以及检测该交流发电机开始旋转的装置，该调节装置另一方面还包括一个电源电路，后者包括由该控制电路传送来的激励信号的放大装置，该调节装置还包括一个与该控制电路相连，以向其传送不同调节参数的外部控制器，其特征在于，该电源电路也与该外部控制器相连，并带有当该控制器发送一控制信号时使其自己能生成一激励信号的装置，该控制电路仅当检测到该交流发电机开始旋转时才被激活，以发出一激励信号。

该装置可以方便地被实现，并具有下述各个特点，单独的，或其全部可能的组合：

——该电源电路包括若干逻辑电路装置，后者与该交流发电机的起始旋转检测装置以及该外部控制器相连，且仅当该外部控制器发出一控制信号并且未检测到该交流发电机的任何旋转时才通过放大装置生成一激励信号；

——该交流发电机的起始旋转检测装置包括一个检测该交流发电机两相间的电压出现的电路；

——该相位信号的检测电路包括一个当对应于该相位信号的电压高于一给定范围时生成一高电平信号的信号检测器，一个在该检测器输出接收该信号、并且当该信号为高电平时被重置为零的定时装置，以及一个逻辑“非”门，后者的输入与该定时装置的输出相连，而其输出与该控制电路2中的一计算机相连；

——该电源电路包括一个接收由该外部控制器发出的信号的逻辑“非”门以及一个接收该逻辑“非”门的输出及该检测电路逻辑“非”门输出的逻辑“或非”门；

——该电源电路另外还包括一个在其输入接收该逻辑“或非”门输出，并接收由该控制电路计算机生成的激励控制信号的逻辑“或”门；

——该控制电路和电源电路包括若干应该外部控制器之需调节该交流发电机两相间的电压的装置；

——该逻辑“或”门还在其输入接收一由调节该交流发电机两相间电压的装置输出的信号；

——该电源电路还包括一个第二逻辑“或非”门，其输出被发送到该逻辑“或”门的输入，并在其输入接收该检测电路计算机的输出信号以及从检测该交流发电机相位是否超过一个或多个给定电压范围的装置的输出信号；

——该检测是否超电压范围的装置包括一个当相位电压取低于一给定范围的峰值时生成一低电平信号的信号检测器，一个从该检测器输出接收该信号、并当该信号为高电平时被重置为零的定时装置，以及一个逻辑“非”门，后者的输入与该定时装置的输出相连，其输出则被传送到该第二逻辑“或非”门。

从下文的说明中，本发明的其他特点和优点将显现出来。下面的描述纯粹是说明性的而没有限制意义。阅读说明时应参照附图，其中：

——图1，前面已分析，是包括一外部控制器的调节装置的简图；

——图2是根据本发明的一种可能的实施方式的调节装置的简图；

——图3是一个电路图，示出了图2类型的装置的一种可能的电路；

——图4是一个电路图，示出了图3中的装置的鉴相器的一种可能的电路。

在本说明中，相同的参考数码指的是相同的部件。

示于图2中的调节装置包括一个调节器11，后者由一个控制电路12和一个电源电路13构成。前者接收一个对应于该交流发电机14的电枢14b的两相(端子φ₁和φ₂)间电压的相位信号，后者向该交流发电机14的激励系统14a输送一激励电流。

该调节装置还包括一控制器15，后者同时与该控制电路12和电源电路13相连(通过有线连接16)。

与图1中所示的调节装置相反，由控制器15发出的信号不用来激活该控制电路12。该直接与该控制器15相连的电源电路13在接收到该由控制器15发出的信号后自己生成一激励信号，使该交流发电机充磁。

至于该控制电路12，当该端子φ₁和φ₂间出现相位信号时，也就是说当该交流发电机14旋转时它被激活，从而能够为蓄电池充电。

因此，当该交流发电机不工作时，经由该连接线16的干扰就不能激活该调节器而引起蓄电池的放电。

只要该交流发电机14不旋转，该相位信号就不存在，从而该控制电路12不会被激活。一个干扰仅会产生一微弱的激励电流(低于1mA)，不能够使蓄电池放电到可觉察的程度。

该交流发电机一旦旋转以及该控制电路12被激活，则该控制电路12就发出一激励信号，后者是由该控制器15发出的信号的各种参数(频率、振幅、循环比的函数。可以设定，在发动机的加速阶段，该信号是与充电电压无关的预激励信号，以便减小此阶段该交流发电机的转矩，该充电电压的正常调节仅在该起动阶段结束后才实现。

如图3所示，在一种可能的实施方式中，该控制电路12包括一个计算机17、一个其输出与该计算机17的输入RS相连的相位信号检测电路18、一个将该交流发电机的输出电压通过一个电源端子B⁺馈送给该计算机17的CAN输入的电压滤波电路19，以及一个相位信号调节电路20。

该计算机17通过该连接线16由一个IN₁输入与该控制器15相连。

它还接收一时钟脉冲信号(输入CK3)。

该相位信号检测电路18包括一个鉴相器21，后者将在下文参照图4详细描述。该检测器在其输入接收该端子φ₁和φ₂间的电压。当该电压高于0.6V时，该检测器产生一高电平信号。从该鉴相器21输出的信号RAZ1被送到一定时装置TEMP₁(时钟脉冲信号的输入CK1)，该定时装置与一逻辑“非”门Inv1串联，后者的输出被引入该计算机17的输入RS。

在该鉴相器21的输出和该计算机17的一个输入IN₂之间装有一个分频器DIV。

该滤波电路19由一桥式分压器(电阻R₁、R₂和R₃)及一电容器C₁构成。

该相位信号调节电路20也由一鉴相器22构成，后者与和一逻辑“非”门Inv2串联的一个定时装置TEMP₂(时钟脉冲信号的输入CK2)相连。该鉴相器22生成一信号RAZ2，后者当端子φ₁和φ₂间的电压高于7V时为高电平。

至于该电源电路13，它包括一个使该控制器15发出的信号生效的电路23、一个使该相位调节有效的电路24、一个不同激励信号的集合器25以及一个功率放大器26，后者向该激励系统提供激励电流Iex。该电源电路还包括一放大器26。

该电路23包括一个接收发自该控制器15的信号的逻辑“非”门Inv3以及一个逻辑“或非”门(NOR₁)，后者一方面接收该逻辑“非”门Inv3的输出信号，另一方面接收该逻辑“非”门Inv1的输出信号。

该使相位调节有效的电路24包括一个逻辑“或非”门NOR₂，它一方面接收该逻辑“非”门Inv2的输出信号，另一方面接收发自该计算机17的输出OUT1的信号。

该集合器25由一逻辑“或”门构成，后者接收该逻辑“或非”门NOR₁和NOR₂的输出，以及由该计算机17生成的激励信号Exc。

当该交流发电机不转动时，该鉴相器21不启动该定时装置TEMP₁，后者输出电平维持为1。该逻辑“非”门Inv1的输出维持为0，该计算机17不被激活。这样，当该控制器15发出一个PWM信号时，该计算机17不响应。相反地，该信号在该NOR₁门的输出(Ext)被重组。同时，该计算机17的输出(Exc)停留于0电平，因为它未被激活。同样的原因，输出OUT1为电平1，这使得门NOR₂的输出(Exph)为0电平。因此，适用于放大器26的唯一激励信号是在门NOR₁的输出(Ext)被重组的PWM信号。因此，当该交流发电机不运转时，该激励信号与唯一的PWM信号一致。

当该交流发电机旋转时，该鉴相器21检测到端子φ₁和φ₂间相位信号的存在，并将该定时装置TEMP₁重置为0。该逻辑“非”门Inv1的输出变为1，被激活的该计算机17的输入RS电平也变为1。同时，该门NOR₁的输出变为0。这样，该计算机17就可以在输出Exc发送一激励信号，以通过放大器26控制激励系统中的激励电流Iex。

另外，根据从该控制器15接收到的信号的功能，该计算机17可以，例如，当其循环比取一给定范围内的值时，通过将输出OUT1置为0电平而启动一个7V的相位调节。如果φ₁和φ₂间的电压低于7V，该鉴相器22不把该其输出变为电平1的定时装置TEMP₂重置为0，这使得该逻辑“非”门Inv2的输出被置为0。如果输出OUT1也是0，门NOR₁的输出输出一个电平为1的激励信号，后者通过逻辑“或”门及放大器26增大该激励电流Iex。

该DIV电路是一个分频器，使得该计算机17可更容易地利用该信号频率作为输入参数，这种可能性可在下述情况下得到利用，例如，当该计算机行使渐进充电功能或速度控制功能之时，如同在专利FR2701609中所述的那样。

图4中示出了该鉴相器21和22的一种可能的电路图。

在该电路中，鉴相器21包括一个NPN型的第一双极晶体管(三极管)T1，其基极通过一电阻R₁与端子φ₁相连。该三极管T₁的发射极通过一电阻R₂与端子φ₂相连。在该三极管T₁的发射极和基极之间装有一个二极管D₁。从该发射极到基极方向，该二极管D₁是导通的。

该三极管T₁的集电极与一PNP型三极管T₂的基极相连，后者的发射极与该交流发电机14的输出电压馈电端子B⁺相连。该三极管T₂的基极通过一电阻R₃也与该端子B⁺相连。

该三极管T₂的集电极通过一电阻R₄接地。它还与一电阻R₅相连，后者的另一端与一稳压二极管Z₁的阴极相连。该稳压二极管Z₁和电阻R₅间的节点处的信号为RAZ1信号，该信号被输入该定时装置TEMP₁。该二极管Z₁的稳定电压为5V。

当该交流发电机旋转时，端子φ₁和φ₂间的电压V_φ1-V_φ2取一高于0.6V的正值，三极管T₁和T₂是导通的，从而，该RAZ1信号将定时装置TEMP₁重置为0。相反，当该交流发电机不旋转时，该电压取一低于0.6V的值，该三极管T₁、T₂不导通，从而该检测器21不启动该定时装置。

至于该鉴相器22，其电路包括一个PNP型三极管T₃，其基极通过一电阻R₆与端子φ₂相连。其发射极通过一电阻R₇与该端子B⁺相连。该发射极也通过一稳压二极管Z₂接地，该稳压二极管从大地到端子B⁺方向是导通的，其稳定电压为8.5V。该三极管的集电极通过一端子R₈与一三极管T₄的基极相连，该基极还通过一电阻R₉与端子φ₁相连。该三极管T₄的发射极接地，其集电极通过一电阻R₁₀与端子B⁺相连。大地和三极管T₄的集电极之间装有一稳压二极管Z₃，后者从大地向集电极方向是导通的。

该三极管T₄的集电极输出的信号是RAZ2信号，后者被引入该定时装置TEMP₂。

这样，当该交流发电机旋转时，该电路确保φ₂相位的交流信号的峰值越过一个高于给定范围的电压，例如7V。这个条件确保接在该输出相位上并装备该汽车的电子转速计的良好运行，尤其是在柴油发动机的情形下。

更确切地说，当端子φ₂上的电压高于该稳压二极管Z₂的自T₃的发射极/基极节点电压水平降低了的电压时(也就是说，如果该电压高于举例来说7V时)，该三极管T₃就不导通。如果此时φ₁上的电压低于T₄发射极/基极节点电压(例如0.6V)，则该三极管T₄维持不导通状态。从而，该输出信号RAZ2就处于一高逻辑电平，该信号向该计算机17指出，该峰值超出了该7V和0.6V的范围，转速计可以正常运转。

相反，如果上述两条件之一不再真实，T₄变成导通状态，从而使该输出信号RAZ2变为低逻辑电平，这样的效果是，如同前面已指出的，增大该交流发电机激励绕组中的电流，从而使该7V和0.6V的范围迅速地被重新超过。

虽然本发明的优选实施例已被说明，但人们将明白，本发明不限于所说明的那些。相反地，本发明可扩展到附加的权利要求书的整个范围。

Claims (13)

1.用交流发电机调节汽车蓄电池充电电压的装置，该装置一方面包括一个控制电路，该控制电路包含用于作为充电电压的函数，控制交流发电机的电感线圈激励的装置以及用于检测交流发电机开始旋转的装置，另一方面包括一个电源电路，该电源电路包含用于放大由控制电路传输过来的激励信号的装置，所述调节装置包括一个与控制电路连接，向它传输不同调节参数的外部管理装置，电源电路也与外部管理装置连接并具有当管理装置发出一个控制信号时能使它自己产生一个激励信号的装置，只有当由检测交流发电机开始旋转的装置检测出交流发电机开始旋转时，控制电路才适合于被激励以便发射一个激励信号。

2.权利要求1所述的装置，其中电源电路包括逻辑装置，该逻辑装置与检测交流发电机开始旋转的装置以及外部管理装置连接，只有当外部管理装置发出一个控制信号和没有检测出交流发电机开始旋转时，才用放大装置产生一个激励信号。

3.权利要求1所述的装置，其中检测交流发电机开始旋转的装置包含用于检测在交流发电机的2个相之间出现电压的电路。

4.权利要求3所述的装置，其中用于检测相信号的电路包括一个信号检测器，当与这个相信号对应的电压大于一个给定的阈值时该信号检测器产生一个高电平信号，一个定时装置，该定时装置接收从这个检测器输出的信号并当这个信号处于它的高电平时使该定时装置复位到零，和一个逻辑非门，该逻辑非门的输入端与定时装置的输出端连接，该逻辑非门的输出端与控制电路中的计算机连接。

5.权利要求1所述的装置，其中控制电路和电源电路包括用于当接到外部管理装置发出的指令时，调节交流发电机的2个相之间的电压的装置。

6.用交流发电机调节汽车蓄电池充电电压的装置，该装置一方面包括一个控制电路，该控制电路包含用于作为充电电压的函数，控制交流发电机的电感线圈激励的装置以及用于检测交流发电机开始旋转的装置，另一方面包括一个电源电路，该电源电路包含用于放大由控制电路传输过来的激励信号的装置，所述调节装置包括一个与控制电路连接，向它传输不同调节参数的外部管理装置，电源电路也与外部管理装置连接并具有当管理装置发出一个控制信号时能使它自己产生一个激励信号的装置，只有当检测出交流发电机开始旋转时，控制电路才适合于被激励以便发射一个激励信号，其中电源电路包括逻辑装置，该逻辑装置与检测交流发电机开始旋转的装置，以及外部管理装置连接，只有当外部管理装置发出一个控制信号和没有检测出交流发电机开始旋转时，才用放大装置产生一个激励信号，其中检测交流发电机开始旋转的装置包含一个用于检测在交流发电机的2个相之间出现电压的电路，其中用于检测这个相信号的电路包括一个信号检测器，当与这个相信号对应的电压大于一个给定的阈值时该信号检测器产生一个高电平信号，一个定时装置，该定时装置接收从这个检测器输出的信号并当这个信号处于它的高电平时使该定时装置复位到零，和一个逻辑非门，该逻辑非门的输入端与定时装置的输出端连接，该逻辑非门的输出端与控制电路中的计算机连接。

7.权利要求6所述的装置，其中电源电路包括一个逻辑非门，该逻辑非门接收由外部管理装置发射的信号，和一个逻辑NOR门，该逻辑NOR门接收这个逻辑非门的输出以及检测电路的逻辑非门的输出。

8.权利要求7所述的装置，其中电源电路也包括一个逻辑OR门，该逻辑OR门，作为一个输入，接收所述逻辑NOR门的输出，以及由控制电路的计算机产生的激励控制信号。

9.权利要求8所述的装置，其中控制电路和电源电路包括用于当接到外部管理装置的指令时，调节交流发电机的2个相之间的电压的装置。

10.用交流发电机调节汽车蓄电池充电电压的装置，该装置一方面包括一个控制电路，该控制电路包含用于作为充电电压的函数，控制交流发电机的电感线圈激励的装置以及用于检测交流发电机开始旋转的装置，另一方面包括一个电源电路，该电源电路包含用于放大由控制电路传输过来的激励信号的装置，所述调节装置包括一个与控制电路连接，向它传输不同调节参数的外部管理装置，电源电路也与外部管理装置连接并具有当管理装置发出一个控制信号时能使它自己产生一个激励信号的装置，只有当检测出交流发电机开始旋转时，控制电路才适合于被激励以便发射一个激励信号，其中电源电路包括逻辑装置，该逻辑装置与检测交流发电机开始旋转的装置，以及外部管理装置连接，只有当外部管理装置发出一个控制信号和没有检测出交流发电机开始旋转时，才用放大装置产生一个激励信号，其中检测交流发电机开始旋转的装置包含一个用于检测在交流发电机的2个相之间出现电压的电路，其中用于检测这个相信号的电路包括一个信号检测器，当与这个相信号对应的电压大于一个给定的阈值时该信号检测器产生一个高电平信号，一个定时装置，该定时装置接收从这个检测器输出的信号并当这个信号处于它的高电平时使该定时装置复位到零，一个逻辑非门，该逻辑非门的输入端与定时装置的输出端连接，该逻辑非门的输出端与控制电路中的计算机连接，其中电源电路包括一个逻辑非门，该逻辑非门接收由外部管理装置发射的信号，和一个逻辑NOR门，该逻辑NOR门接收逻辑非门的输出，以及检测电路的逻辑非门的输出，其中电源电路也包括一个逻辑OR门，该逻辑OR门，作为一个输入，接收所述逻辑NOR门的输出，以及由控制电路的计算机产生的激励控制信号，其中控制电路和电源电路包括用于当接到外部管理装置的指令时，调节交流发电机的2个相之间的电压的装置。

11.权利要求10所述的装置，其中逻辑OR门，作为一个输入，也接收由调节交流发电机的2个相之间的电压的装置产生的信号。

12.权利要求11所述的装置，其中电源电路包括第2个NOR门，将该逻辑NOR门的输出发送给逻辑OR门作为一个输入，并接收从控制电路的计算机输出的信号，以及从检测交流发电机的相已经越过一个或多个给定的电压阈值的装置输出的信号，作为一个输入。

13.权利要求12所述的装置，其中这些检测越过阈值的装置包括一个信号检测器，当相电压的峰值电压低于一个给定的阈值时该信号检测器产生一个低电平的信号，一个定时装置，该定时装置接收从这个检测器输出的信号并当这个信号处于它的高电平时使该定时装置复位到零，和一个逻辑非门，该逻辑非门的输入端与定时装置的输出端连接，并将该逻辑非门的输出传输给第2个逻辑NOR门。

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