CN212210882U - 一种车载直流发电机控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种车载直流发电机控制装置，它包括发电机、电池A、电池B、电流调节器、控制器、和电流传感器CS1，所述发电机与电池A连接形成线路1，所述发电机与电池B连接形成线路2，所述线路2上设有电流调节器；所述电流传感器CS1设置在线路1和线路2上，所述电流传感器CS1与控制器信号连接，所述控制器与发电机、电流调节器信号连接；所述控制器读取有发电机的额定电流I1，所述电流传感器CS1采集有线路1和线路2上的总输出电流I2，并转换为电信号传递至控制器；控制器内设有比较模块，所述控制器依据比较模块的结果向电流调节器发送有控制信号。本实用新型能保证在原车电气系统的稳定运行的情况下，最大限度提升充电速度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电池充电控制装置，特别是涉及一种车载直流发电机控制装置。
背景技术
随着汽车工业的发展，各种车载电器设备的功率和运行时间都在不断的增加。为了满足旅行者的用电需求。车内装备了大量的生活用电器。如空调、微波炉、电热水器、电磁炉等大功率电器。原底盘发电机所能提供的功率往往不能达到所需要的功率，只好装备第二交流大功率发电机来满足这些用电器的需要。但是这样做会占用车上的宝贵空间。我们国内的法律规定，小型汽车的长度不得超过6米，也就是说大部分小型旅居车空间十分有限。
为了尽量减小车载供能系统的体积和使用的便利度，目前往往采用电池加逆变器的储能方式对车上大功率电机进行供电。在发动机发动时，通过原车发电机对车载储能电池供电。当需要使用交流电时，启动逆变器。输出的交流电将为车载的大功率电器供电。但是传统的充电回路的效率有限，均采用电阻限流的方式。当车辆底盘启动运行的时候。接触器将储能电池与原车发电机输出连接，发电机输出直接充入储能电池。由于车载电器电能需求量较大。如空调一晚需要6kwh左右的电能，需要尽可能地在最短的时间内将电池充电满。但是由于发电机还需要负担原车的各种电力系统供电，只是将富余的能量充入储能电池。为了保证系统的安全可靠运行，储能电池的充电速度往往不能过高，否则可能会由于电流过大烧毁发电机。所以在实际运用中，往往将充电电流设定的较小，这样一来如此小的电流便很难满足应用需求。
目前已经公开授权了专利号为CN103887866B，申请日为2014年02月28日的一种车载直流发电机最大输出功率跟踪隔离装置，该装置通过采集原车的负荷电流间接计算得出储能电池的充电电流，在数据采集和计算的过程中，会存在较大的误差，且电流调节器采用电阻箱等常规的调节方式，控制精度不高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：针对上述存在的问题，本实用新型提供一种车载发电机控制装置，所述装置通过一个电流传感器检测发电机输出的总电流，并在控制器中将采集的总电流与发电机额定电流比较，并通过控制输送往用于给车载电器充电的电池电流，使发电机输出的总电流逐次逼近发电机额定电流。本实用新型按照发电机最大允许负荷来控制电流，更直接可靠；同时本实用新型公开一种电流调节器，所述电流调节器采用数字电位器式的电阻控制方式，结构简单，电流控制精度更高。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种车载直流发电机控制装置，它包括发电机、电池A、电池B、电流调节器、控制器和电流传感器CS1，其特征在于：所述发电机与电池A连接形成线路1，所述发电机与电池B连接形成线路2，所述线路2上设有电流调节器；所述电流传感器CS1设置在线路1和线路2上，所述电流传感器CS1与控制器信号连接，所述控制器与发电机、电流调节器信号连接；所述控制器读取有发电机的额定电流I1，所述电流传感器CS1采集有线路1和线路2上的总输出电流I2，并转换为电信号传递至控制器；控制器内设有比较额定电流I1值与总输出电流I2值大小的比较模块，所述控制器依据比较模块的结果向电流调节器发送有控制信号。
由于上述结构，采用一个电流传感器采集发电机输出的总电流，使得装置可以直接按照发电机最大允许负荷来控制电流，相比现有技术更直接可靠，能够提升电池的充电速度，达到实际应用的需求。
进一步的，所述线路2包括有若干组不同电阻值的导线，所述电流调节器包含有控制开关，所述控制开关信号连接并受控于控制器，所述控制开关包含有若干开关组，所述开关组与不同电阻值的导线匹配；控制开关控制线路2内导线与电池B的连接。
由于采用了上述技术方案，所述电流调节器通过控制器控制多个控制开关的闭合，组合出不同电阻值的充电回路，进行电流调节，控制过程简单，精度高，由于导线本身存在电阻，通过对长度的调整，可利用自身的天然阻抗进行限流，不需要增加新的元件。
进一步的，所述线路2内的导线为若干直径不同的导线，该导线的直径按2N(N为大于等于1的整数)规律设置，其中每个导线可通过对应开关组与与电池B连通。
由于采用了上述技术方案，电池B和发电机之间采用不同线径的n条导线和控制开关作为电流调节器。所述n条导线之间阻值按照倍数关系设置，控制开关采用二进制逻辑，可以实现通过控制n个代表不同电阻值的开关量组合出n2个数量值，提高电流控制的灵活度和精度，解决了传统电流调节器无法改变本身控制精度单一的问题，可根据不同的情况设置不同的电流控制精度，适用于多种需要调节电流的场合。
进一步的，所述发电机上还设有转速传感器和温度传感器，所述转速传感器信号连接控制器并向其传递发电机的实时转速信号，所述温度传感器信号连接控制器并向其传递发电机的实时温度信号；所述比较模块能比较实时转速信号与标准转速、以及比较实时温度信号与标准温度，所述控制器依据比较模块的结果向电流调节器发送有控制信号。
由于采用了上述技术方案，通过在发电机上设置转速传感器和温度传感器，进一步调节输入到电池B的电流，形成多重安全保护，确保在发电机在通过最大允许负荷来控制电流时，不会因超负荷运行被烧毁，提高装置的安全性。
进一步的，所述电池B为磷酸铁锂电池。
由于常见车载发电机电压在13.8V-14.4V之间，1串磷酸铁锂电池满电电压为3.35V，4串磷酸铁锂电池满电电压为13.4V，过充电保护为3.6V，采用直流发电机向4串磷酸铁锂电池充电，可以保证所述磷酸铁锂电池有足够的电压与直流发电机相适配。
进一步的，所述电流传感器CS1为穿芯式霍尔传感器。
由于本装置需要检测两条线路上的总电流，采用穿芯式霍尔传感器，不用将传感线接入线路中，可以实现隔离采集数据的目的，抗干扰能力强，检测精度高，安装更为方便。
进一步的，在电流调节器与电池B之间增设电流传感器CS2，所述电流传感器CS2采集有输入到电池B的电流I3值，所述电流传感器CS2与控制器传递有电流I3信号；所述控制器基于总输出电流I2值与电流I3值之差，输出有电池A的充电电流I4值。
进一步的，在发电机与电池A之间设有电流传感器CS2，所述电流传感器CS2采集有输入到电池A的电流I4值，所述电流传感器CS2与控制器传递有电流I4信号；所述控制器基于总输出电流I2值与电流I4值之差，输出有电池B的充电电流I3值。
由于采用了上述技术方案，通过增设电流传感器CS2，解决了本装置无法得知分别分配给电池A和电池B电流值的问题，在使用本装置时，使用者可以根据输入到电池A的电流I4和输入到电池B的电流I3来监控发电机的充电情况。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型装置采用一个电流传感器测量发电机输出的总电流，使得装置可以直接按照发电机最大允许负荷来控制电流，更直接可靠，能够提升电池的充电速度，达到实际应用的需求。
2、本实用新型装置的电流调节器，可以根据不同的情况设置不同的电流控制精度，适用于多种需要调节电流的场合，结构简单，调节精度高。
3、本实用新型装置优选磷酸铁锂电池作为电池B，有足够的电压与直流发电机相适配。
4、本实用新型装置优选穿芯式霍尔传感器，不用将传感线接入线路中，实现隔离采集，抗干扰能力强，检测精度高，安装更为方便。
5、本实用新型装置设有多重充电保护措施，能够确保使用过程中的安全性。
6、本实用新型装置可以实时监控发电机的充电情况。
附图说明
图1是本实用新型的控制过程流程图；
图2是本实用新型一个实施例的电路示意图；
图3是本实用新型另一个实施例的电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例1
一种车载直流发电机控制装置，如图1、图2所示，它包括发电机、电池A、电池B、电流调节器、控制器和电流传感器CS1，所述发电机与电池A连接形成线路1，所述发电机与电池B连接形成线路2，所述线路2上设有电流调节器；所述电流传感器CS1设置在线路1和线路2上，所述电流传感器CS1与控制器信号连接，所述控制器与发电机、电流调节器信号连接；所述控制器读取有发电机的额定电流I1，所述电流传感器CS1采集有线路1和线路2上的总输出电流I2，并转换为电信号传递至控制器；控制器内设有比较额定电流I1值与总输出电流I2值大小的比较模块，所述控制器依据比较模块的结果向电流调节器发送有控制信号。控制器判断额定电流I1与总输出电流I2的大小,并向电流调节器传递控制信号，当额定电流I1>总输出电流I2时，控制器向电流调节器发送控制信号使线路2电流增大，当额定电流I1<总输出电流I2时，控制器向电流调节器发送控制信号使线路2电流减小，当额定电流I1＝总输出电流I2时，不发送控制信号。
所述电池B优选为磷酸铁锂电池，在12V电压的底盘上，采用4串磷酸铁锂电池作为电池B。由于常见车载发电机电压在13.8V-14.4V之间，1串磷酸铁锂电池满电电压为3.35V，4串磷酸铁锂电池满电电压为13.4V，过充电保护为3.6V，采用直流发电机向4串磷酸铁锂电池充电，可以保证所述磷酸铁锂电池有足够的电压与直流发电机相适配。
所述电流传感器CS1优选为穿芯式霍尔传感器，由于本装置需要检测两条线路上的总电流，采用穿芯式霍尔传感器，不用将传感线接入线路中，可以实现隔离采集数据的目的，抗干扰能力强，检测精度高，安装更为方便。
所述控制器型号优选为RS485，所述控制器可以整定最大充电电流限制、发电机标准温度、发电机标准转速，也可以读取数据，包含发电机输出电流、电池A的使用电流、电池B的用电流、发电机温度和转速。
实施例2
一种车载直流发电机控制装置，如图2所示，在实施例1的基础上，所述线路2包括有若干组不同电阻值的导线，所述电流调节器包含有控制开关，所述控制开关信号连接并受控于控制器，所述控制开关包含有若干开关组，所述开关组与不同电阻值的导线匹配；控制开关控制线路2内导线与电池B的连接。
所述线路2内的导线为若干直径不同的导线，该导线的直径按2N(N为大于等于1的整数)规律设置，其中每个导线可通过对应开关组与与电池B连通。所述连通的导线数量n可以根据具体需要设置，由于每条导线的电阻值不同，设置n条导线，可以组合出的电阻数量值为2n个，设置的导线数越多，其控制精度越高，当设置有3条导线时，可以组合出8个电阻数量值，当设置有4条导线时，可以组合出16个电阻数量值，以此类推，图2中所示为设置4条导线的电流调节器。考虑到1平方毫米的一米长的铜线电阻17.5毫欧，当电流为10A时，5-6米的线长压降正好是1v，可以利用线的天然阻抗限流，不需要增加新的元件，结构简单。
本电流调节器解决了传统电流调节器无法改变本身控制精度单一的问题，可根据不同的情况设置不同的电流控制精度，适用于多种需要调节电流的场合，不仅仅局限于本实用新型的直流发电机控制装置中。所述的电流调节器还可以替换为电阻箱、可调电阻型电流调节器或开关电源型调节器等常见的电流调节器。
实施例3
一种车载直流发电机控制装置，如图2所示，在实施例1的的基础上，所述发电机上还设有转速传感器和温度传感器，所述转速传感器信号连接控制器并向其传递发电机的实时转速信号，所述温度传感器信号连接控制器并向其传递发电机的实时温度信号；所述比较模块能比较实时转速信号与标准转速、以及比较实时温度信号与标准温度，所述控制器依据比较模块的结果向电流调节器发送有控制信号。当转速低于标准转速或温度高于标准温度时，所述控制器向电流调节器发送控制信号使线路2电流减小。
实施例4
一种车载直流发电机控制装置，如图2所示，在实施例1-3的基础上，在电流调节器与电池B之间增设电流传感器CS2，所述电流传感器CS2采集有输入到电池B的电流I3值，所述电流传感器CS2与控制器传递有电流I3信号；所述控制器基于总输出电流I2值与电流I3值之差，输出有电池A的充电电流I4值。解决了采用实施例1无法得知车载直流发电机控制装置分别分配给电池A和电池B电流值的问题。
实施例5
一种车载直流发电机控制装置，如图3所示，可将实施例4中电流传感器CS2的位置更换为发电机与电池A之间，所述电流传感器CS2采集有输入到电池A的电流I4值，所述电流传感器CS2与控制器传递有电流I4信号；所述控制器基于总输出电流I2值与电流I4值之差，输出有电池B的充电电流I3值。同样可以解决实施例1无法得知车载直流发电机控制装置分别分配给电池A和电池B电流值的问题。
本文中应用了具体的实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种车载直流发电机控制装置，它包括发电机、电池A、电池B、电流调节器、控制器和电流传感器CS1，其特征在于：所述发电机与电池A连接形成线路1，所述发电机与电池B连接形成线路2，所述线路2上设有电流调节器；所述电流传感器CS1设置在线路1和线路2上，所述电流传感器CS1与控制器信号连接，所述控制器与发电机、电流调节器信号连接；所述控制器读取有发电机的额定电流I1，所述电流传感器CS1采集有线路1和线路2上的总输出电流I2，并转换为电信号传递至控制器；控制器内设有比较额定电流I1值与总输出电流I2值大小的比较模块，所述控制器依据比较模块的结果向电流调节器发送有控制信号。
2.如权利要求1所述的车载直流发电机控制装置，其特征在于：所述线路2包括有若干组不同电阻值的导线，所述电流调节器包含有控制开关，所述控制开关信号连接并受控于控制器，所述控制开关包含有若干开关组，所述开关组与不同电阻值的导线匹配；控制开关控制线路2内导线与电池B的连接。
3.如权利要求2所述的车载直流发电机控制装置，其特征在于：所述线路2内的导线为若干直径不同的导线，该导线的直径按2N规律设置，N为大于等于1的整数，其中每个导线可通过对应开关组与电池B连通。
4.如权利要求1所述的车载直流发电机控制装置，其特征在于：所述发电机上还设有转速传感器和温度传感器，所述转速传感器信号连接控制器并向其传递发电机的实时转速信号，所述温度传感器信号连接控制器并向其传递发电机的实时温度信号；所述比较模块能比较实时转速信号与标准转速、以及比较实时温度信号与标准温度，所述控制器依据比较模块的结果向电流调节器发送有控制信号。
5.如权利要求1所述的车载直流发电机控制装置，其特征在于：所述电池B 为磷酸铁锂电池。
6.如权利要求1所述的车载直流发电机控制装置，其特征在于：所述电流传感器CS1为穿芯式霍尔传感器。
7.如权利要求1-6任一权利要求所述的车载直流发电机控制装置，其特征在于：在电流调节器与电池B之间增设电流传感器CS2，所述电流传感器CS2采集有输入到电池B的电流I3值，所述电流传感器CS2与控制器传递有电流I3信号；所述控制器基于总输出电流I2值与电流I3值之差，输出有电池A的充电电流I4值。
8.如权利要求1-6任一权利要求所述的车载直流发电机控制装置，其特征在于：在发电机与电池A之间设有电流传感器CS2，所述电流传感器CS2采集有输入到电池A的电流I4值，所述电流传感器CS2与控制器传递有电流I4信号；所述控制器基于总输出电流I2值与电流I4值之差，输出有电池B的充电电流I3值。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117913420A (zh) * | 2024-03-19 | 2024-04-19 | 成都宇能通能源开发有限公司 | 一种房车储能系统 |
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