CN205004978U - 一种汽车发电智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种汽车发电智能控制系统，包括发电机、蓄电池组、励磁电路和充电电路，还包括有励磁电流采样电路、电压采样电路、驱动电路及STM32微控制器，励磁电流采样电路的输入端与励磁电路的输出端电连接、输出端与STM32微控制器的输入端连接，电压采样电路的输入端与DC总线连接、输出端与STM32微控制器的输入端连接，蓄电池组的输出端与STM32控制器的电源接口和励磁电路的电源端连接，驱动电路的输入端与STM32控制器的输出端和励磁电路的输入端连接，励磁电路的输出端与发电机励磁绕组电连接。与现有技术相比，其实现了对发电机输出的端电压进行准确、及时的智能控制调节，保证了发电机输出端电压的稳定性，使所有车载用电设备能够正常、稳定、安全的工作。

Description

一种汽车发电智能控制系统

技术领域

本实用新型涉及电气控制技术领域，尤其涉及一种对汽车发电进行控制的控制系统。

背景技术

近年来，随着人们对汽车安全性、便捷性、舒适性等要求越来越高，配设有大量具有高新技术的行车电脑、自动导航系统、中央控锁系统等电气电子设备，使得车载用电设备所占的比例和相应的耗电量大幅度提高，由此，汽车供电电压的质量及可靠性有着极其重要。

传统的汽车发动电路中，是以蓄电池供电至发电机后，启动汽车的发动机构，当汽车发动后发电机的输出电压值大于蓄电池的电压时，则回充电压至蓄电池，即蓄电池进行充电，蓄电池不放电，发动机的输出电压给各车载用电设备供电；但，汽车在运行过程中，当汽车加速或是汽车用电设备突变时发电机输出电压的波动很大，使车载用电设备无法正常、安全的工作。由此，提供稳定、可靠的供电电压以保证所有车载用电设备正常、安全工作，已经成为新一代汽车发电机稳压设计的重要课题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能提高汽车发电机输出电压的稳定性，保证所有车载用电设备正常、稳定、安全工作的汽车发电智能控制系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种汽车发电智能控制系统，包括发电机、蓄电池组、励磁电路和充电电路，发电机具有励磁绕组，发电机的输出电压经DC总线与车载用电设备电连接，充电电路的输入端连接到DC总线上，充电电路的输出端与蓄电池组的输入端连接；还包括有用于采集励磁绕组的励磁电流的励磁电流采样电路，用于采集发电机输出电压的电压采样电路，用于驱动励磁电路的驱动电路，及STM32微控制器；其中：上述励磁电流采样电路的输入端与励磁电路的输出端电连接，励磁电流采样电路的输出端与上述STM32微控制器的输入端电连接；上述电压采样电路的输入端连接至上述DC总线上，上述电压采样电路的输出端与上述STM32微控制器的输入端电连接；上述蓄电池组的输出端经电源模块与上述STM32控制器的电源接口电连接，上述STM32控制器的输出端与上述驱动电路的输入端电连接，上述驱动电路的输出端与上述励磁电路的输入端连接，上述蓄电池组的输出端与上述励磁电路的供电输入端电连接，上述励磁电路的输出端与上述发电机励磁绕组电连接。

上述STM32控制器的输出端连接有液晶显示模块，上述液晶显示模块为真彩液晶显示屏。

上述励磁电流采样电路的采样器件为其型号为CS010GT的霍尔传感器。

上述电压采样电路具有电阻，型号为HCNR201的光电耦合器，放大电路和滤波电路，上述电压采样电路的输入端与上述DC总线并联，上述电压采样电路的输出端与上述STM32控制器的输入端连接。

还包括有用于采集发电机输出电流的电流采样电路和用于检测蓄电池组端电压的电池检测电路，上述电流采样电路的输入端连接至上述DC总线上，上述电流采样电路的输出端与上述STM32微控制器的输入端电连接；上述电池检测电路的输入端与上述蓄电池组的输出端电连接，上述电池检测电路的输出端与上述STM32微控制器的输入端电连接，上述STM32微控制器的输出端与上述充电电路进行充放电控制连接。

上述电流采样电路的采样器件为其型号为CS010GT的霍尔传感器。

本实用新型的一种汽车发电智能控制系统，工作时，励磁电流采样电路可实时对励磁电路的输出电流进行采样，即对发电机励磁绕组的电流进行采样，电压采样电路实时对发电机的输出电压进行采样，该励磁电流采样电路的采集数据及电压采样电路的采集数据均发送给STM32控制器，STM32控制器接收数据并进行比较、处理，处理后发出控制信号给驱动电路，由驱动电路来控制励磁电路的功率开关管的通断，利用此励磁电路的功率开关管的通断时间能够控制励磁电流的大小，进而调节发电机输出电压的大小，使发电机输出的端电压能够恒定。与现有技术相比，其实现了对发电机输出的端电压进行准确、及时的智能控制调节，保证了发电机输出端电压的稳定性，使所有车载用电设备能够正常、稳定、安全的工作，具有调节时间短，稳定，对车载用电设备保护性能高等优点。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理图；

图2为本实用新型中励磁电路的接线示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的汽车发电智能控制系统的具体实施方式作详细描述。

本实用新型的一种汽车发电智能控制系统，如图1所示，包括发电机1、蓄电池组2、励磁电路3和充电电路4，发电机1具有励磁绕组11，发电机1的输出电压经DC总线12与直流负载100电连接，或是经逆变器13逆变后得到220V、50Hz交流电供给交流负载200，该充电电路4的输入端连接到DC总线12上，充电电路4的输出端与蓄电池组2的输入端连接。

本实用新型的创新之处在于：该智能控制系统还包括有用于采集励磁绕组11的励磁电流的励磁电流采样电路5，用于采集发电机1输出电压的电压采样电路6，用于驱动励磁电路3的驱动电路7，及发出控制信号给驱动电路7的STM32微控制器8；其中：

所述的励磁电流采样电路5的输入端与励磁电路3的输出端电连接，励磁电流采样电路5的输出端与STM32微控制器8的输入端电连接，具体的是：此励磁电流采样电路的采样器件为其型号为CS010GT的霍尔传感器，该STM32微控制器具有第一ADC模块、第二ADC模块、第三ADC模块、第四ADC模块、SCI模块、第一定时模块及第二定时模块等，励磁电流采样电路5与STM32微控制器8的第一ADC模块的输入端电连接；

所述的电压采样电路6的输入端连接至DC总线12上，电压采样电路6的输出端与STM32微控制器8的输入端电连接；优选的是：该电压取样电路6具有电阻，其型号为HCNR201的光电耦合器，放大电路和滤波电路；

所述的蓄电池组2的输出端经电源模块21与STM32控制器8的电源接口电连接，利用此电源模块21可将蓄电池组2输出的24V直流电转换成STM32控制器8所需的5V直流电压，保证了STM32控制器工作状态的稳定；此STM32控制器8的输出端(即STM32控制器8的第一定时模块的输出端)与驱动电路7的输入端电连接，驱动电路7的输出端与励磁电路3的输入端连接，此驱动电路7采用的是日本富士公司专门为驱动功率开关管(IGBT)而推出的驱动模块EXB841，其具有过电流保护、体积小、性能好及可靠性高等特点，该蓄电池组2的输出端与励磁电路3的供电输入端电连接，给励磁电路3提供直流电，该励磁电路3的输出端与发电机1的励磁绕组11连接，实现蓄电池组2对励磁绕组11提供励磁电流；此励磁电路3的具体接线方式可参见图2，即STM32控制器输出的PWM波信号通过驱动电路来控制励磁电路3的功率开关管Q1的开通和关断，即驱动电路的输出端与励磁电路3的功率开关管Q1连接；励磁电路的励磁电流由蓄电池组的直流电压和发电机输出电压协同提供，当发光电输出端电压小于设定的固定值时，励磁电流由蓄电池提供，当大于设定的固定值时励磁电流由发电机的输出电压提供，该蓄电池组的直流电压或发电机的直流电压经励磁电路3直接加在发电机1的励磁绕组上，通过控制励磁电路3的功率开关管Q1的通断时间来控制励磁电流的大小，且，当功率开关管Q1受控制关断时，发电机励磁绕组中的电流通过二极管D2进行续流，该励磁电路3的接线电路中的电阻R2和常闭触点灭磁开关MK可作发电机运行故障时的灭磁保护回路。

本实用新型的一种汽车发电智能控制系统，工作时，励磁电流采样电路5可实时对励磁电路3的输出电流进行采样，即对发电机1励磁绕组11的电流进行采样，电压采样电路6通过采用DC总线上的电压值来实现对发电机1的输出电压进行实时采样，该励磁电流采样电路5的采集数据及电压采样电路6的采集数据均发送给STM32控制器8，STM32控制器8接收数据并进行比较、处理，处理后发出控制信号给驱动电路7，此STM32控制器8的控制算法采用的是传统PID与神经网络相结合的控制算法；驱动电路7接收到此控制信号后能够控制励磁电路3中功率开关管Q1的通断，利用此励磁电路3的功率开关管Q1通断时间能够控制励磁电流的大小，进而调节发电机1输出电压的大小，使发电机1输出的端电压能够恒定。与现有技术相比，其实现了对发电机输出的端电压进行准确、及时的智能控制调节，保证了发电机输出端电压的稳定性，使所有车载用电设备能够正常、稳定、安全的工作，具有调节时间短，稳定，对车载用电设备保护性能高等优点；本实用新型的再一优点是，发电机输出的直流电压经过电压采样电路6的电阻进行分压，然后接入电压采样电路6的光电耦合器，并依次经放大和滤波后转化为被STM32控制器接受的电压信号，这样，使发电机输出的电压信号与电压采样电路的采样信号进行了隔离，防止了当输出电压突变时损坏STM32控制器的芯片，对STM32控制器8起到保护作用。

本实用新型的再一创新在于：该智能控制系统还包括有用于采集发电机1输出电流的电流采样电路9和用于检测蓄电池组2端电压的电池检测电路10，所述的电流采样电路9的采样器件为其型号为CS010GT的霍尔传感器，该电流采样电路9的输入端连接至DC总线12上，电流采样电路9的输出端与STM32微控制器8的第三ADC模块的输入端电连接；电池检测电路10的输入端与蓄电池组2的输出端电连接，电池检测电路10的输出端与STM32微控制器8的第四ADC模块的输入端电连接，STM32微控制器8的控制端(即STM32控制器8的第二定时模块的输出端)与充电电路4充放电控制连接；这样，通过电流采样电路9可对DC总线12上的电流进行采样，当负载电流大于某一设定电流值时，STM32微控制器8可发出报警信号，当负载电流大于另一更大设定电流值时STM32微控制器8可发出执行停机命令使整一发电系统停止工作，以防输出电流过大造成发电生活费统损坏，具有过载保护的作用；同时，通过电池检测电路10对蓄电池组2的端电压进行采集，当采集到蓄电池组2的输出电压值大于或小于STM32微控制器8的设定电压范围时，STM32微控制器8会发出控制信号给充电电路4导通或关断，由充电电路4的导通或关断来对蓄电池组2进行充电控制，使蓄电池组2的输出电压稳定在设定的范围内，并能实时检测蓄电池组2的容量状态及控制充电时间，延长了蓄电池组的使用寿命。

本实用新型中，该STM32控制器8的SCT模块的输出端连接有液晶显示模块81，此液晶显示模块81为真彩液晶显示屏，这样，利用此液晶显示模块81可实时显示发电机1工作时整个发电系统的输出电压、电流和负载总功率的大小，以便开车者能够实时掌握汽车发电系统的工作情况。

以上所述实施例对本实用新型的实施方式做了进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，而且性质或用途相同，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种汽车发电智能控制系统，包括发电机、蓄电池组、励磁电路和充电电路，发电机具有励磁绕组，发电机的输出电压经DC总线与车载用电设备电连接，充电电路的输入端连接到DC总线上，充电电路的输出端与蓄电池组的输入端连接；其特征在于：还包括有用于采集励磁绕组的励磁电流的励磁电流采样电路，用于采集发电机输出电压的电压采样电路，用于驱动励磁电路的驱动电路，及STM32微控制器；其中：

上述励磁电流采样电路的输入端与励磁电路的输出端电连接，励磁电流采样电路的输出端与上述STM32微控制器的输入端电连接；

上述电压采样电路的输入端连接至上述DC总线上，上述电压采样电路的输出端与上述STM32微控制器的输入端电连接；

上述蓄电池组的输出端经电源模块与上述STM32控制器的电源接口电连接，上述STM32控制器的输出端与上述驱动电路的输入端电连接，上述驱动电路的输出端与上述励磁电路的输入端连接，上述蓄电池组的输出端与上述励磁电路的供电输入端电连接，上述励磁电路的输出端与上述发电机励磁绕组电连接。

2.根据权利要求1所述的一种汽车发电智能控制系统，其特征在于：上述STM32控制器的输出端连接有液晶显示模块，上述液晶显示模块为真彩液晶显示屏。

3.根据权利要求1所述的一种汽车发电智能控制系统，其特征在于：上述励磁电流采样电路的采样器件为其型号为CS010GT的霍尔传感器。

4.根据权利要求1所述的一种汽车发电智能控制系统，其特征在于：上述电压采样电路具有电阻，型号为HCNR201的光电耦合器，放大电路和滤波电路，上述电压采样电路的输入端与上述DC总线并联，上述电压采样电路的输出端与上述STM32控制器的输入端连接。

5.根据权利要求1所述的一种汽车发电智能控制系统，其特征在于：还包括有用于采集发电机输出电流的电流采样电路和用于检测蓄电池组端电压的电池检测电路，上述电流采样电路的输入端连接至上述DC总线上，上述电流采样电路的输出端与上述STM32微控制器的输入端电连接；上述电池检测电路的输入端与上述蓄电池组的输出端电连接，上述电池检测电路的输出端与上述STM32微控制器的输入端电连接，上述STM32微控制器的输出端与上述充电电路进行充放电控制连接。

6.根据权利要求5所述的一种汽车发电智能控制系统，其特征在于：上述电流采样电路的采样器件为其型号为CS010GT的霍尔传感器。