CN113271044B - 数字式汽车发电机智能调节器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数字式汽车发电机智能调节器,包括:MCU模块、发电机输出电压检测单元、发电机励磁电流调节单元;MCU模块通过发电机输出电压检测单元获取发电机输出电压,发电机励磁电流调节单元与发电机转子线圈连接;MCU模块与发电机励磁电流调节单元中的第一MOS管连接,并根据第一信号阻断第一MOS管,以阻止向发电机转子线圈提供励磁电流;MCU模块与发电机励磁电流调节单元中的第二MOS管连接,并根据第二信号阻断第二MOS管,以阻止向发电机转子线圈提供励磁电流。本发明可在发电电压高位运行时,通过自我诊断,关闭或启动部分调节器功能以实现双重自我保护。

Description

数字式汽车发电机智能调节器
技术领域
本发明涉及汽车发电机调节器领域。更具体地说,本发明涉及一种数字式汽车发电机智能调节器。
背景技术
汽车发电机电压调节器是通过调整供给转子励磁电流大小来调整控制发电机输出电压,在发电机输出能力范围内使其输出电压稳定控制在一个很小的范围内波动,以保证整车用电设备的安全。
现目前主流电压调节器功能比较单一,仅通过对发电机B+输出端电压进行监测并对输出电压进行调节控制,一旦发电机自身发生故障或外部电路故障,调节器无法进行电压调整,进而出现发电电压长时间高位运行的现象,因此常规调节器缺乏相关自我控制、双重自我保护等附加功能。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题,并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种数字式汽车发电机智能调节器,在原有电压调节功能基础上,充分利用MCU强大的程序控制能力,使调节器具有自我诊断功能,当自身电路或器件故障,发电电压长时间高位运行时,通过自我诊断,关闭或启动部分调节器功能以实现双重自我保护,这是当前调节器所不具备的功能。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,提供了一种数字式汽车发电机智能调节器,包括:MCU模块、发电机输出电压检测单元、发电机励磁电流调节单元;
其中,所述MCU模块与发电机输出电压检测单元连接,所述发电机输出电压检测单元与发电机输出端连接,所述MCU模块通过发电机输出电压检测单元获取发电机输出电压,所述发电机励磁电流调节单元与发电机转子线圈连接;
所述MCU模块与发电机励磁电流调节单元中的vcc端连接以获取vcc端电压,并比较vcc端电压与发电机输出电压,若vcc端电压与发电机输出电压相同,则输出第一信号;若vcc端电压与发电机输出电压不同,且发电机输出电压大于第一电压阈值,则输出第二信号;
所述MCU模块与发电机励磁电流调节单元中的第一MOS管连接,并根据第一信号阻断第一MOS管,以阻止向发电机转子线圈提供励磁电流;
所述MCU模块与发电机励磁电流调节单元中的第二MOS管连接,并根据第二信号阻断第二MOS管,以阻止向发电机转子线圈提供励磁电流。
优选的是,还包括:发电机转子转速检测单元,所述MCU模块与发电机转子转速检测单元连接,所述发电机转子转速检测单元与发电机定子相线圈连接,所述MCU模块通过发电机转子转速检测单元获取发电机转子转速,当发电机转子转速大于第一转速阈值,所述MCU模块控制发电机励磁电流调节单元延迟第一预设时长后向发电机转子线圈提供励磁电流。
优选的是,所述MCU模块还用于在发电机转子转速处于第二转速阈值与第三转速阈值区间,所述发电机输出电压小于第二电压阈值时,控制发电机励磁电流调节单元逐步增加励磁电流,和/或在发电机转子转速处于第二转速阈值与第三转速阈值区间,所述发电机输出电压大于第三电压阈值时,控制发电机励磁电流调节单元逐步减小励磁电流。
优选的是,所述MCU模块还用于在vcc端电压与发电机输出电压不同,且发电机输出电压小于第四电压阈值时,所述MCU模块输出第三信号,并根据第三信号阻断第二MOS管,以阻止向发电机转子线圈提供励磁电流。
优选的是,还包括:温度检测单元,所述MCU模块与温度检测单元连接,以通过温度检测单元获取发电机温度,当发电机温度大于等于温度阈值时,所述MCU模块控制发电机励磁电流调节单元关断或减小励磁电流。
优选的是,还包括:指示灯防错单元,所述MCU模块与指示灯防错单元连接,所述指示灯防错单元与电瓶指示灯连接,所述MCU模块确认存在发电机故障时停止向电瓶指示灯供电。
优选的是,还包括:信息反馈单元,所述MCU模块与信息反馈单元连接,所述信息反馈单元通过LIN总线或CAN总线与整车ECU连接,所述MCU模块通过信息反馈单元将发电机故障信息发送至整车ECU。
优选的是,所述MCU模块中设置有存储单元,以保存发电机故障信息。
本发明还提供一种汽车发电机,其应用上述的数字式汽车发电机智能调节器。
本发明还提供一种汽车,其应用上述的数字式汽车发电机智能调节器。
本发明至少包括以下有益效果:本发明提供的数字式汽车发电机智能调节器在原有电压调节功能基础上,充分利用MCU强大的程序控制能力,通过相关电子元器件搭接电路,从而使调节器具有自我诊断功能,当出现发电机转子线圈短路或者发电机输出电压过高故障,发电电压长时间高位运行时,通过自我诊断,关闭或启动部分调节器功能以实现双重自我保护。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明所述数字式汽车发电机智能调节器的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是,在本发明的描述中,术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
本发明提供一种数字式汽车发电机智能调节器,包括:MCU模块、发电机输出电压检测单元、发电机励磁电流调节单元;
其中,所述MCU模块与发电机输出电压检测单元连接,所述发电机输出电压检测单元与发电机输出端连接,所述MCU模块通过发电机输出电压检测单元获取发电机输出电压,所述发电机励磁电流调节单元与发电机转子线圈连接;
所述MCU模块与发电机励磁电流调节单元中的vcc端连接以获取vcc端电压,并比较vcc端电压与发电机输出电压,若vcc端电压与发电机输出电压相同,则输出第一信号;若vcc端电压与发电机输出电压不同,且发电机输出电压大于第一电压阈值,则输出第二信号;
所述MCU模块与发电机励磁电流调节单元中的第一MOS管连接,并根据第一信号阻断第一MOS管,以阻止向发电机转子线圈提供励磁电流;
所述MCU模块与发电机励磁电流调节单元中的第二MOS管连接,并根据第二信号阻断第二MOS管,以阻止向发电机转子线圈提供励磁电流。
具体的电路原理图如图1所示,所述MCU模块使用单片机,所述发电机输出电压检测单元包括用于采集发电机输出电压的B+端、连接于B+端与单片机3引脚间的采样电路,所述发电机励磁电流调节单元包括第一MOS管和第二MOS管,所述单片机的14引脚连接至第一MOS管的G端,所述单片机的11引脚连接至第二MOS管的G端,同时第一MOS管的S端连接至用于输出发电机转子励磁电流的F端,第一MOS管的D端连接至第二MOS管的S端,第一MOS管的D端接地,而F端与单片机15引脚间通过三极管连接,同时单片机15引脚与三极管间设置有vcc端。
在实际应用时,vcc端电压与发电机输出电压相同意味着发电机转子线圈短路,也即磁场发生短路故障,此时发电机输出电压高,可引发车载电器烧坏的故障,根据以上电路及单片机中的控制程序,当磁场发生短路故障时,调节器关断励磁电流,发电机不发电,这样就引入磁场短路保护功能,可有效避免该问题;而发电机输出电压大于第一电压阈值则意味着发电机过压,同样可引发车载电器烧坏的故障,根据以上电路及单片机中的控制程序,当发电机输出电压过高时,关断励磁电流,使发电机停止工作,以保护车载用电设备,避免高电压损坏车载用电设备。
而具体的第一电压阈值可根据实际应用情形进行调整。
在另一实施例中,还包括:发电机转子转速检测单元,所述MCU模块与发电机转子转速检测单元连接,所述发电机转子转速检测单元与发电机定子相线圈连接,所述MCU模块通过发电机转子转速检测单元获取发电机转子转速,当发电机转子转速大于第一转速阈值,所述MCU模块控制发电机励磁电流调节单元延迟第一预设时长后向发电机转子线圈提供励磁电流。
具体的电路原理图如图1所示,所述发电机转子转速检测单元包括用于采集发电机转子转速(一般设定为发动机怠速转速×速比)的P端、连接于P端与单片机17引脚间的采样电路。
在实际应用时,汽车发动机启动后一段时间内,发动机转速并不高,此时若让发电机发电,则增大了汽车发动机负载,不利于汽车启动,故根据以上电路及单片机中的控制程序,发动机启动过程中,延迟发电机开始工作时间,以减轻发动机启动时的负载,便于发动机启动。
具体的第一预设时长可根据实际应用情形进行调整,具体的第一转速阈值可根据实际应用情形进行调整,较常用的第一转速阈值一般设置为1500~1800转中任意一转速值。
在另一实施例中,所述MCU模块还用于在发电机转子转速处于第二转速阈值与第三转速阈值区间,所述发电机输出电压小于第二电压阈值时,控制发电机励磁电流调节单元逐步增加励磁电流,和/或在发电机转子转速处于第二转速阈值与第三转速阈值区间,所述发电机输出电压大于第三电压阈值时,控制发电机励磁电流调节单元逐步减小励磁电流。
在实际应用时,大幅升高或者降低发电机励磁电流会造成发电机输出电压突变,而发电机输出电压出现较大波动时,就会影响车载用电设备安全及负载突变引起发动机抖动,故根据以上电路及单片机中的控制程序,当发电机输出电压过高或者过低时,控制发电机励磁电流缓速增加或减少,使发电机输出稳步增加或降低,以避免上述问题。
而具体的第二电压阈值和第三电压阈值可根据实际应用情形进行调整;具体的第二转速阈值和第三转速阈值可根据实际应用情形进行调整,较常用的第二转速阈值一般设置为1800转,第三转速阈值一般设置为3000转。
在另一实施例中,所述MCU模块还用于在vcc端电压与发电机输出电压不同,且发电机输出电压小于第四电压阈值时,所述MCU模块输出第三信号,并根据第三信号阻断第二MOS管,以阻止向发电机转子线圈提供励磁电流。
在实际应用时,发电机输出电压过低,负载过重时,发电机可能有烧坏的风险,故根据以上电路及单片机中的控制程序,当发电机输出电压过低时,关断励磁电流,使发电机停止工作,避免出现发电机烧坏的故障现象。
而具体的第四电压阈值可根据实际应用情形进行调整。
在另一实施例中,还包括:温度检测单元,所述MCU模块与温度检测单元连接,以通过温度检测单元获取发电机温度,当发电机温度大于等于温度阈值时,所述MCU模块控制发电机励磁电流调节单元关断或减小励磁电流。
具体的电路原理图如图1所示,所述温度检测单元包括在单片机19和20引脚间通过分压电阻形成的回路以及与单片机19引脚连接的温度传感器TP3、与单片机20引脚连接的温度传感器TP5。
在实际应用时,发电机长时间处于高负载或超负载工作时,电机温升过高容易导致烧坏故障,故通过检测发电机温度可以判断发电机是否过载。根据以上电路及单片机中的控制程序,当发电机温度达到温度阈值时,关断或降低励磁电流大小,使发电机停止发电或降低输出电流,使发电机工作在无负载或低负载状态,达到快速降温的目的,避免出现发电机烧坏的故障现象。
而具体的温度阈值可根据实际应用情形进行调整。
在另一实施例中,还包括:指示灯防错单元,所述MCU模块与指示灯防错单元连接,所述指示灯防错单元与电瓶指示灯连接,所述MCU模块确认存在发电机故障时停止向电瓶指示灯供电。
具体的电路原理图如图1所示,所述指示灯防错单元包括用于向指示灯提供电流的L端、连接L端与单片机8引脚间的分压电路。
在实际应用时,由于接线错误等原因容易造成发电机故障,而根据以上电路及单片机中的控制程序,当MCU模块自诊断确认为接线错误后,发电机不发电,避免出现调节器或指示灯损坏的故障。
在另一实施例中,还包括:信息反馈单元,所述MCU模块与信息反馈单元连接,所述信息反馈单元通过LIN总线或CAN总线与整车ECU连接,所述MCU模块通过信息反馈单元将发电机故障信息发送至整车ECU。
在实际应用时,MCU模块将故障信息通过CAN或LIN通讯上报给整车ECU,以便ECU发出指令,让用户作出相应的操作以排除故障问题,使调节器功能恢复正常,发电机正常工作,另外ECU还可以根据车辆运行状态并结合发电机运行状态来控制发电机运行,使其工作在经济运行状态,以达到汽车节油减排的目的。
在另一实施例中,所述MCU模块中设置有存储单元,以保存发电机故障信息。
本发明还提供一种汽车发电机,其应用上述的数字式汽车发电机智能调节器,固本实施例中所述汽车发电机也包含有上述数字式汽车发电机智能调节器的优点。
本发明还提供一种汽车,其应用上述的数字式汽车发电机智能调节器,固本实施例中所述汽车也包含有上述数字式汽车发电机智能调节器的优点。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.数字式汽车发电机智能调节器,其特征在于,包括:MCU模块、发电机输出电压检测单元、发电机励磁电流调节单元;
其中,所述MCU模块与发电机输出电压检测单元连接,所述发电机输出电压检测单元与发电机输出端连接,所述MCU模块通过发电机输出电压检测单元获取发电机输出电压,所述发电机励磁电流调节单元与发电机转子线圈连接;
所述MCU模块与发电机励磁电流调节单元中的vcc端连接以获取vcc端电压,并比较vcc端电压与发电机输出电压,若vcc端电压与发电机输出电压相同,则输出第一信号;若vcc端电压与发电机输出电压不同,且发电机输出电压大于第一电压阈值,则输出第二信号;
所述MCU模块与发电机励磁电流调节单元中的第一MOS管连接,并根据第一信号阻断第一MOS管,以阻止向发电机转子线圈提供励磁电流;
所述MCU模块与发电机励磁电流调节单元中的第二MOS管连接,并根据第二信号阻断第二MOS管,以阻止向发电机转子线圈提供励磁电流;
所述数字式汽车发电机智能调节器还包括:发电机转子转速检测单元,所述MCU模块与发电机转子转速检测单元连接,所述发电机转子转速检测单元与发电机定子相线圈连接,所述MCU模块通过发电机转子转速检测单元获取发电机转子转速,当发电机转子转速大于第一转速阈值,所述MCU模块控制发电机励磁电流调节单元延迟第一预设时长后向发电机转子线圈提供励磁电流;
其中,所述MCU模块还用于在发电机转子转速处于第二转速阈值与第三转速阈值区间,所述发电机输出电压小于第二电压阈值时,控制发电机励磁电流调节单元逐步增加励磁电流,和/或在发电机转子转速处于第二转速阈值与第三转速阈值区间,所述发电机输出电压大于第三电压阈值时,控制发电机励磁电流调节单元逐步减小励磁电流。
2.如权利要求1所述的数字式汽车发电机智能调节器,其特征在于,所述MCU模块还用于在vcc端电压与发电机输出电压不同,且发电机输出电压小于第四电压阈值时,所述MCU模块输出第三信号,并根据第三信号阻断第二MOS管,以阻止向发电机转子线圈提供励磁电流。
3.如权利要求1所述的数字式汽车发电机智能调节器,其特征在于,还包括:温度检测单元,所述MCU模块与温度检测单元连接,以通过温度检测单元获取发电机温度,当发电机温度大于等于温度阈值时,所述MCU模块控制发电机励磁电流调节单元关断或减小励磁电流。
4.如权利要求1所述的数字式汽车发电机智能调节器,其特征在于,还包括:指示灯防错单元,所述MCU模块与指示灯防错单元连接,所述指示灯防错单元与电瓶指示灯连接,所述MCU模块确认存在发电机故障时停止向电瓶指示灯供电。
5.如权利要求1所述的数字式汽车发电机智能调节器,其特征在于,还包括:信息反馈单元,所述MCU模块与信息反馈单元连接,所述信息反馈单元通过LIN总线或CAN总线与整车ECU连接,所述MCU模块通过信息反馈单元将发电机故障信息发送至整车ECU。
6.如权利要求1所述的数字式汽车发电机智能调节器,其特征在于,所述MCU模块中设置有存储单元,以保存发电机故障信息。
7.汽车发电机,其应用如权利要求1~6任一项所述的数字式汽车发电机智能调节器。
8.汽车,其应用如权利要求1~6任一项所述的数字式汽车发电机智能调节器。
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