CN204028736U - 汽车电压调节器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种汽车电压调节器，包括信号采集单元、信号处理单元、逻辑控制单元、电压调节单元及电压输出单元；所述信号采集单元、信号处理单元、逻辑控制单元、电压调节单元及电压输出单元依次电路连接。本实用新型所提供的汽车电压调节器实现了根据信号采集单元检测到的信号计算出蓄电池当前的最优接收充电曲线，从而根据该曲线调节输出电压，使得蓄电池一直处于最优充电状态，大大提高了电池的充电效率，同时减少电池的极化影响，提高了蓄电池的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车电子产品领域，尤其涉及一种汽车电压调节器。
背景技术
汽车的供电电源一般由发电机、整流器、电压调节器和蓄电池组成。汽车发电机在汽车运行过程中由汽车发动机带动从而发出交流电，提供汽车所需的电能。所述整流器将发电机发出的交流电转变为单向脉冲电流。然而，发电机输出的交流电压随着发动机的转速大小而变化，进而整流器输出的单向脉冲电流也随之而变化。但是，汽车电器的额定电压一般为直流14V或28V，变化的电流无法满足汽车电器的电流需求，并且会对汽车电器造成损害。所述电压调节器的作用就是在汽车发动机不同转速下，将变化的电压调节为稳定在14V或28V，从而保证汽车电器及蓄电池的使用。
当今，对蓄电池的充电过程有了大量的试验研究，得出了以最低出气率为前提的蓄电池最优充电接受曲线，其充电接受电流与充电时间的指数关系是：
I=I0e-at (1)
式（1）中：I0为当t=0时，蓄电池可能接受的充电电流的最大值。
α为最大充电电流随充电时间的变化系数。
目前，汽车电压调节器的调节电压值是固定的，充电电流不能调节，因而蓄电池充电无法满足最优充电接受曲线。特别是在蓄电池低电压或是欠压的情况下，电压调节器恒压充电时，充电电流过大，造成蓄电池极化现象严重（电流越大极化越严重），极化使蓄电池充电电压升高，电解液温度升高，充电过程中的电解水加剧产生大量气泡，结果不但不能提高充电速度，还会造成极板不同程度的损坏，大大降低蓄电池的使用寿命。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提出一种汽车电压调节器。
本实用新型所提供的汽车电压调节器，包括信号采集单元（10）、信号处理单元（20）、逻辑控制单元（30）、电压调节单元（40）及电压输出单元；所述信号采集单元、信号处理单元（20）、逻辑控制单元（30）、电压调节单元（40）及电压输出单元依次电路连接。
所述信号采集单元（10）为蓄电池温度检测电路，所述蓄电池温度检测电路的探头靠近蓄电池设置；所述蓄电池温度检测电路的输出端与所述信号处理单元相连接。所述信号采集单元（10）还可以是蓄电池电压检测电路，所述蓄电池电压检测电路的输入端与蓄电池充电电路相连接；所述蓄电池电压检测电路的输出端与所述信号处理单元相连接。
所述信号处理单元（20）包括第一电阻（21）、第二电阻（22）和电容（23）；所述第一电阻（21）一端作为信号处理单元（20）的输入端与所述蓄电池电压检测电路的输出端相连接；所述第二电阻（22）的一端和电容（23）的一端均与所述第一电阻（21）的另一端相连接且所述第二电阻（22）的另一端和电容（23）的另一端均接地。所述逻辑控制单元（30）包括第三电阻（31）、第四电阻（33）、第五电阻（35）、第六电阻（37）、第七电阻（39）、第一稳压二极管（32）、比较器（34）及第一三极管（38）；所述第三电阻（31）一端连接所述第一稳压二极管（32）的阴极且另一端作为输出端与所述电压输出单元相连接；所述第一稳压二极管（32）的阳极接地；所述比较器（34）设有第一端口（D1）、第二端口（D2）、第三端口（D3）、第四端口（D4）和第五端口（D5），所述第一端口（D1）连接所述第一电阻（21），所述第二端口（D2）连接所述第一稳压二极管（32）的阴极；所述第四端口（D4）接地；所述第四电阻（33）一端连接所述比较器（34）的第三端口（D3）且另一端作为输出端与所述电压输出单元相连接；所述第五电阻（35）的两端分别连接所述比较器（34）的第五端口（D5）和所述第一三极管（38）的基极；所述第七电阻（39）一端连接所述第一三极管（38）的基极且另一端接地；所述第一三极管（38）的集电极与所述第六电阻（37）的一端相连接；所述第一三极管（38）的发射极接地；所述第六电阻（37）的另一端与所述电压调节单元（40）相连接。所述电压调节单元（40）包括第八电阻（36）、第九电阻（42）、第二稳压二极管（41）、第十电阻（43）、第二三极管（44）、第三三极管（46）和第三二极管（45）；所述第八电阻（36）一端与所述第六电阻（37）的一端相连接且另一端作为输出端与所述电压输出单元相连接；所述第九电阻（42）一端接地且另一端连接所述第二稳压二极管（41）的阴极；所述第二稳压二极管（41）的阳极与所述第二三极管（44）的基极相连接；所述第二三极管（44）的发射极接地；所述第十电阻（43）一端连接所述第二三极管（44）的集电极且另一端作为输出端与所述电压输出单元相连接；所述第三三极管（46）的基极连接所述第二三极管（44）的集电极；所述所述第三三极管（46）的发射极接地；所述所述第三三极管（46）的集电极与所述第三二极管（45）的阳极连接；所述第三二极管（45）的阴极作为输出端与所述电压输出单元相连接。
本实用新型所提供的汽车电压调节器实现了根据信号采集单元检测到的信号计算出蓄电池当前的最优接收充电曲线，从而根据该曲线调节输出电压，使得蓄电池一直处于最优充电状态，大大提高了电池的充电效率，同时减少电池的极化影响，提高了蓄电池的使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型实施例所提供的汽车电压调节器模块示意图；
图2为本实用新型实施例所提供的汽车电压调节器的电路结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例一
如图1所示，本实施例提供一种汽车电压调节器，包括：信号采集单元10、信号处理单元20、逻辑控制单元30、电压调节单元40及电压输出单元；所述信号采集单元10为蓄电池电压检测电路，所述蓄电池电压检测电路的输入端与蓄电池充电电路相连接；所述蓄电池电压检测电路的输出端、信号处理处理单元、逻辑控制单元30、电压调节单元40及电压输出单元依次电路连接。本领域技术人员可以理解，所述蓄电池电压检测电路用于采集蓄电池的当前充电电压信号Vsence1并发送给所述信号处理单元20；所述信号处理单元20用于对所述当前充电电压信号Vsence1进行处理生成控制信号并发送给所述逻辑控制单元30；所述逻辑控制单元30根据其接收到的控制信号及其预设的控制策略计算出蓄电池当前状态下的最优接受充电曲线函数，并根据计算出的最优接受充电曲线函数生成当前的最优充电电压值信号，并将该最优充电电压值信号发送给所述电压调节单元40；所述电压调节单元40根据其接收到的最优充电电压值信号控制所述电压输出单元的输出电压，从而实现该汽车电压调节器根据蓄电池的充电电压反馈调节蓄电池的充电电压，从而将充电电压达到最优的功能。
如图2所示，所述信号处理单元20包括第一电阻21、第二电阻22和电容23；所述第一电阻21一端作为信号处理单元20的输入端与所述蓄电池电压检测电路的输出端相连接；所述第二电阻22的一端和电容23的一端均与所述第一电阻21的另一端相连接且所述第二电阻22的另一端和电容23的另一端均接地。本领域技术人员可以理解，所述第一电阻21、第二电阻22和电容23构成的信号处理单元20用于对其接收到的电信号进行分压及滤波处理。
所述逻辑控制单元30包括第三电阻31、第四电阻33、第五电阻35、第六电阻37、第七电阻39、第一稳压二极管32、比较器34及第一三极管38；所述第三电阻31一端连接所述第一稳压二极管32的阴极且另一端作为输出端与所述电压输出单元相连接；所述第一稳压二极管32的阳极接地；所述比较器34设有第一端口D1、第二端口D2、第三端口D3、第四端口D4和第五端口D5，所述第一端口D1连接所述第一电阻21，所述第二端口D2连接所述第一稳压二极管32的阴极；所述第四端口D4接地；所述第四电阻33一端连接所述比较器34的第三端口D3且另一端作为输出端与所述电压输出单元相连接；所述第五电阻35的两端分别连接所述比较器34的第五端口D5和所述第一三极管38的基极；所述第七电阻39一端连接所述第一三极管38的基极且另一端接地；所述第一三极管38的集电极与所述第六电阻37的一端相连接；所述第一三极管38的发射极接地；所述第六电阻37的另一端与所述电压调节单元40相连接。
所述电压调节单元40包括第八电阻36、第九电阻42、第二稳压二极管41、第十电阻43、第二三极管44、第三三极管46和第三二极管45；所述第八电阻36一端与所述第六电阻37的一端相连接且另一端作为输出端与所述电压输出单元相连接；所述第九电阻42一端接地且另一端连接所述第二稳压二极管41的阴极；所述第二稳压二极管41的阳极与所述第二三极管44的基极相连接；所述第二三极管44的发射极接地；所述第十电阻43一端连接所述第二三极管44的集电极且另一端作为输出端与所述电压输出单元相连接；所述第三三极管46的基极连接所述第二三极管44的集电极；所述所述第三三极管46的发射极接地；所述所述第三三极管46的集电极与所述第三二极管45的阳极连接；所述第三二极管45的阴极作为输出端与所述电压输出单元相连接。
本实施例所提供的汽车电压调节器，其工作原理如下：
当蓄电池处于低压或欠压状态时（即蓄电池充电电路的输出电压值Vsence1小于10V），信号处理单元20输出电压值低于第一稳压二极管32的稳压值的第一控制信号，根据该第一控制信号，所述比较器34输出低电平信号，所述第一三极管38断开，调节器输出充电电压Vset0；本领域技术人员可以理解，此时所述调节器输出的充电电压的压值由所述第八电阻36、第二稳压二极管41和所述第九电阻42的合理搭配来进行调节，从而达到最优的充电电压值，从而减低蓄电池的充电电流，避免蓄电池处于低压或欠压状态，进行大电流充电，造成蓄电池损害。
当蓄电池退出低压或欠压状态时（即蓄电池充电电路的输出电压值Vsence1大于或者等于10V），信号处理单元20输出电压值高于或者等于第一稳压二极管32的稳压值的第二控制信号，根据该第二控制信号，所述比较器34输出高电平信号，所述第一三极管38导通，调节器输出充电电压Vset0。本领域技术人员可以理解，此时所述调节器输出的充电电压的压值由所述第八电阻36、第六电阻37、第二稳压二极管41和所述第九电阻42的合理搭配来进行调节，从而达到最优的充电电压。
实施例二
本实施例所提供的汽车电压调节器，包括：信号采集单元10、信号处理单元20、逻辑控制单元30、电压调节单元40及电压输出单元；所述信号采集单元10为蓄电池温度检测电路，所述蓄电池温度检测电路的探头靠近蓄电池设置；所述所述蓄电池温度检测电路的输出端、信号处理处理单元、逻辑控制单元30、电压调节单元40及电压输出单元依次电路连接。本领域技术人员可以理解，所述蓄电池温度检测电路用于检测蓄电池的温度并温度感应电信号Vsence2,并发送给所述信号处理单元20；所述信号处理单元20用于对所述温度感应电信号Vsence2进行处理生成控制信号并发送给所述逻辑控制单元30；所述逻辑控制单元30根据其接收到的控制信号及其预设的控制策略计算出蓄电池当前状态下的最优接受充电曲线函数，并根据计算出的最优接受充电曲线函数生成当前的最优充电电压值信号，并将该最优充电电压值信号发送给所述电压调节单元40；所述电压调节单元40根据其接收到的最优充电电压值信号控制所述电压输出单元的输出电压，从而实现该汽车电压调节器根据蓄电池温度反馈调节蓄电池的充电电压，从而将充电电压达到最优的功能。
本实施例所提供的汽车电压调节器，其信号处理单元20、逻辑控制单元30、电压调节单元40及电压输出单元的电路结构与实施例一所提供的汽车电压调节器相一致，其工作原理与实施例一一致，这里不再进行赘述。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种汽车电压调节器，其特征在于：包括信号采集单元(10)、信号处理单元(20)、逻辑控制单元(30)、电压调节单元(40)及电压输出单元；所述信号采集单元(10)、信号处理单元(20)、逻辑控制单元(30)、电压调节单元(40)及电压输出单元依次电路连接；所述信号处理单元(20)包括第一电阻(21)、第二电阻(22)和电容(23)；所述第一电阻(21)一端作为信号处理单元(20)的输入端与所述信号采集单元(10)的输出端相连接；所述第二电阻(22)的一端和电容(23)的一端均与所述第一电阻(21)的另一端相连接且所述第二电阻(22)的另一端和电容(23)的另一端均接地。
2.如权利要求1所述的汽车电压调节器，其特征在于：所述逻辑控制单元(30)包括第三电阻(31)、第四电阻(33)、第五电阻(35)、第六电阻(37)、第七电阻(39)、第一稳压二极管(32)、比较器(34)及第一三极管(38)；所述第三电阻(31)一端连接所述第一稳压二极管(32)的阴极且另一端与所述电压输出单元相连接；所述第一稳压二极管(32)的阳极接地；所述比较器(34)设有第一端口(D1)、第二端口(D2)、第三端口(D3)、第四端口(D4)和第五端口(D5)，所述第一端口(D1)连接所述第一电阻(21)，所述第二端口(D2)连接所述第一稳压二极管(32)的阴极；所述第四端口(D4)接地；所述第四电阻(33)一端连接所述比较器(34)的第三端口(D3)且另一端与所述电压输出单元相连接；所述第五电阻(35)的两端分别连接所述比较器(34)的第五端口(D5)和所述第一三极管(38)的基极；所述第七电阻(39)一端连接所述第一三极管(38)的基极且另一端接地；所述第一三极管(38)的集电极与所述第六电阻(37)的一端相连接；所述第一三极管(38)的发射极接地；所述第六电阻(37)的另一端与所述电压调节单元(40)相连接。
3.如权利要求2所述的汽车电压调节器，其特征在于：所述电压调节单元(40)包括第八电阻(36)、第九电阻(42)、第二稳压二极管(41)、第十电阻(43)、第二三极管(44)、第三三极管(46)和第三二极管(45)；所述第八电阻(36)一端与所述第六电阻(37)的一端相连接且另一端与所述电压输出单元相连接；所述第九电阻(42)一端接地且另一端连接所述第二稳压二极管(41)的阴极；所述第二稳压二极管(41)的阳极与所述第二三极管(44)的基极相连接；所述第二三极管(44)的发射极接地；所述第十电阻(43)一端连接所述第二三极管(44)的集电极且另一端与所述电压输出单元相连接；所述第三三极管(46)的基极连接所述第二三极管(44)的集电极；所述所述第三三极管(46)的发射极接地；所述所述第三三极管(46)的集电极与所述第三二极管(45)的阳极连接；所述第三二极管(45)的阴极与所述电压输出单元相连接。
4.如权利要求1至3中任一项所述的汽车电压调节器，其特征在于：所述信号采集单元(10)为蓄电池温度检测电路，所述蓄电池温度检测电路的探头靠近蓄电池设置；所述蓄电池温度检测电路的输出端与所述信号处理单元相连接。
5.如权利要求1至3中任一项所述的汽车电压调节器，其特征在于：所述信号采集单元(10)为蓄电池电压检测电路，所述蓄电池电压检测电路的输入端与蓄电池充电电路相连接；所述蓄电池电压检测电路的输出端与所述信号处理单元相连接。
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