CN2135864Y - 车载电源电子振荡控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车载电源电子振荡控制 装置。它是对车载发电机实行输出电流自动电子振 荡调整和对车载蓄电池实行电子振荡抗硫化、极化高 效自动充电控制的综合控制装置。它由容量检测电 路、容量激磁控制电路、激磁电流输出电路、过激磁测 控电路、电流检测处理电路、充电振荡电路、激活自调 电路、模拟开关，抗硫化极化电路组成，适用于硅整流 发电机发电储电的车辆作电源控制装置使用。

Description

本实用新型是一种对车载发电机实行输出电流自动电子振荡调整和对车载蓄电池自动充电控制的车载电源综合控制装置。本装置适用于硅整流发电机发电储电的车辆作电源控制装置使用。

车载电源一般分为发电机和蓄电池两部分，工作时蓄电池被发电机充电获得电能的储存。已有技术是将蓄电池与发电机整流输出并联浮充。长期使用表明：蓄电池因电压调节不准确有时会出现过充电，特别多见的是充电不足，极板容易硫酸盐化，恶性循环直至蓄电池大大失去应有的容量和功能。这样，司机只好将其卸下，到专门的充电门市部进一些另外的充电方式充电。而这些另外的充电方式水平高的有快速充电、高效充电如北京三0一电子设备厂生产的KGCA－40A高效充电机和中国专利1009691B铅蓄电池自动高效充电装置和中国专利87217164、1009691。然而他们都有线路复杂、成本高昂也不适应车载电源系统使用，另一方面，传统技术的蓄电池起始充电和充电终止是靠传统的触点式电压调节器控制，它有电压控制不准确，触点易损坏缺点，因而出现了现有新技术电子电压调节器，如中国专利2064959、2067046、2052980。但是，这些新的技术相对传统技术主要具有电压控制准确、无触点、寿命长的优点，对蓄电池的充电电流状况没改变，故在蓄电池端电压较低时，充电电流较大，且连续时间较长，会导致极板极化温升，充电效率不高，活性物质受影响。充电末期，电流过小，难以充至最大容量。

本实用新型的目的是把原有的浮充电改成电子振荡去极化、抗硫化高效能充电，把原有的发电机电压调节器改变成发电机输出电流自动电子振荡调整，使车载电源控制达到新的水平。它的实现是把蓄电池充电和发电机输出电流调整兼容成一体相互作用，共同实现具有抗硫化、去极化、高效能自动充电功能的新装置。

本实用新型是由容量检测电路1、容量、激磁控制电路2、激磁电流输出电路3、过激磁测控电路4、电流检测处理电路5、充电振荡电路6、激活自调电路7、模拟开关8、抗硫化极化电路9组成。

如图1——本实用新型的电路原理方框图和图2——本实用新型的实施电原理图所示。图2中的各虚线电路部分有数字表示与图1的方框的数字表示相对应。容量检测电路1可检测出蓄电池10最大容量时的端电压Vm和放电到一定允许最小基本容量时所呈现的端电压Vn。容量激磁控制电路2内含有两个高精度电压比较器、双稳态电路、反相器，它的输出端为G0。它有三个输入端同时受Vm、Vn、g0（下文所述）控制，当g0为高电平时，且10的端电压在（Vn、Vm）内时，G0为高电平，激磁电流输出电路3输出端为N输出电流i给发电机11的激磁线圈正极N，i按指规律上升到使电流检测处理电路5检测出充电电流I（也为发电机输出电流）略高于预调定或设计值时，电路5输出g0为低电平，于是电路2输出G0为低电平，电路3无激磁电流输出，因电路3内设有i的续流二极管D2，故i在一定时间内基本不变，I也基本不变，当i略减少使I略小于到预调定值时，电路5输出g0立即为高电平，电路2输出G0为高电平，电路3输出电流i，i上升，当上升到使I略高于预调定或设计值时，电路5、2、3和电流i、I重复发生上述过程，这样，电路5、2、3和发电机11构成闭合振荡回路实现发电机输出电流（充电电流）电子振荡调整。当10端电压上升到略超过Vm时，上述振荡回路停振，11无电压输出，电路处于微功耗状态，当10端电压下降到Vn时电路自动工作，振荡调整回路自动恢复振荡，向充电部分提供稳态恒定电流。电路4是为了避免因电路3输出端短路和低转速等造成的i过大而设置的对电路3中的功率管保护电路，可使功率管限流。

充电振荡电路6是一个占空比受蓄电池10电压控制的多谐振荡器组成，输出端g1、g2控制模拟开关8，模拟开关8是两只场效应管互补串接而成，输出端是Vp接电路9，它可以输出受电路6控制的正负大电流，抗硫化、极化电路9是一个二极管D1与一个电容C0和电感L串联电路并联组成，L也可省去，输出端接10正极＋E。当g1、g2为高电平时，Vp为低电平，10经电容C0和电路8的下管T4放电，C0被反充到10端电压＋Ec，从而实现对10极板去极化效应，达到高效和快速充电的目的；当g1、g2为低电平时，Vp为高电平，发电机输出电压＋B经电流检测处理电路5的取样电阻R01和电路8的上管T3与电容C0的反充电压＋Ec正串迭加给10充电，因（＋B）＋（＋Ec）≈2（＋B）故充电电流I很大，随着C0的＋Ec按指数规律减小，I随之减小，直至I进入稳态值，从而实现了抗硫酸盐化充电，可解决硫化电池难以充电的弊病，上述过程反复进行，形成了电子振荡充电，直至充电完毕为止。

本实用车载电源电子振荡控制装置是以检测充电（或输出）电流信号I，把I处理后去控制容量激磁控制电路2，从而控制激磁电流输出电路3使发电机输出电流I受到校正调整定流输出。这一工作过程是循环闭合振荡进行的。另一方面，充电振荡电路产生的充电振荡信号控制模拟开关8经过抗硫化极化电路9、实现对蓄电池既有瞬态大电流充电，因而有抗硫化功能，又有稳态定流充电，可使10容量稳定上升，还有对10间歇暂态放电，从而消除了极板极化效应，使充电效率和速度大大提高。另外，充电和电流调整的振荡工作的开始与停止受10容量控制，容量充足时，振荡全部停止，且呈微功耗状态，容量下降到一定程度时，振荡全部自动开始。

经过如上新颖构思和巧妙设计实施出的本实用车载电源电子振荡控制装置与现有技术比，具有充电效率高，能激活车载硫酸盐化蓄电池，充电电流为间断定流，避免了连续电流充电对蓄电池性能和寿命的影响。另外，无触点全电子化自动工作，元件少、成本低，适应于各种硅整发电的车辆。

附图2即为本实用新型的实施例。

结合附图2进一步说明如下：

容量检测电路1，由两个电位器W1和W2组成，W1和W2的两端与蓄电池10并联，10的负极接地GN，W1的中心触头可检测出10最大容量时的端电压Vm接容量激磁控制电路2的复位比较端2脚，W2的中心触头可检测出允许最小基本容量时的端电压Vn接电路2的触发比较端6脚，电路2是一个集成时基电路1／2NE556，其输出端G0接R17到三极管b极，控制激磁电流输出电路3的三极管T8导通和截止，T8e极接地，C极接R16到场效应管T6，从而控制电路3的T6导通和截止，T6漏极接D2为续流管，T6与D2的连接点N为输出端给发电机11输出激磁电路i，发电机11是内含整流桥的硅整流发电机，电压输出端为＋B。电路4由一支PNP三极管T7组成，其发射结与T6的取样电阻R02并联，b极接T6源极，e极接充电电流输入端＋B，集电极接T6的控制极。电路5由三极管T5检测R01的稳态电流I，T5b极串电阻R10接电阻R01与场效应管T3连接点，T5e极接R01的另一端、T5C极串电阻R11、R13、R12接地，R11与R13串接点接IC2（1／2NE556）的复位比较端12脚，R13与R12串接点接IC2的触发比较端8脚，I在R13、R12产生的电压信号经IC2处理输出信号g0控制电路2IC3的复位端4脚。电路5中LED是充电指示，电路1中的开关K是为了强制发电设置的。

电路6为时基电路IC1（NE555）接成的多谐振荡器，电路7中的电阻R1对电容C1充电时间为电路6输出g1、g2的高电平时间，电容C1经三极管T2、电阻R2放电时间为g1、g2的低电平时间，T2的电流受三极管T1、电阻R3、R4决定，而电阻R5接电路8的输出端Vp，Vp在高电平时，能反应10的端电压，10端电压越高时，T1的ic越小，T2的ic亦越小，即电容C1的放电电流亦越小，故放电时间增长，从实现了激活力自适应的功能。电路8是P沟道场效应管T3和N沟道场效应管T4，T3的漏极接T4的漏极，R8、R9分别是T3、T4的栅极电阻，分别接电路6的g1、g2输出端，T3的源极接R01到电流输入端＋B，R01是充电电路I的取样电阻。T4的源极接地，电路9是二极管D1与电感L（地可省去）和电容C0串联电路并联，D1的正端接电路8的输出端Vp，负端接10的正极＋Ec。

本实施例的工作是这样进行的：发电机11运转时，蓄电池10电压在（Vn，Vm）内，开始G0为高电平，T8，T6导通，有i输出给11，随i的上升，I也上升，到略超过I的应有预设定稳态值时，g0由高电平变为低电平，G0为低电平，T8、T6截止，i被D2续流一定时间不变，当i下降，I也跟随下降，略小于预设定稳态值时，g0为高电平，G0为高电平，于是周而复始上述过程，形成闭合振荡。当10的端电压略大于Vm时，上述振荡立即停止，端电压略低于Vn时，振荡立即开始。从而实现随10容量控制自动发电，且输出和充电电流自动振荡调整。

当有＋B电压时，电路6立即振荡，输g1、g2信号使电路8的T3、T4轮流导通截止。T3导通时，I经T3、D1和L、C0给10充电，T4导通时，10经C0、L、T4放电，从而实现电子振荡充放电控制，直至10达到Vm时停振。

以上通过对本实用新型内容的说明和实施例的描述，公开了一种对车载发电机输出电流自动电子振荡调整，使充电电流稳态恒定和对车载蓄电池实现既有大电流充电，因而有抗硫化功能，又有稳态定流充电，可使蓄电池容量稳定上升，还有对蓄电池间歇暂态放电，从而消除极化效应，另有暂态放电频率随容量上升而自动下降，因而有激活力自适应功能的电子装置，但必须知道同时具有这些功能的电子装置并不是一成不变的，正如熟悉电子技术的人们所知的那样，可以有许多更改的例子，但是这些演变的例子和不同的更改都被包括在说明书和权利要求书所概括的原理范围内。

1、充电振荡电路6是分立元件构成的可受10容量控制占空比的多谐振荡器，也可以是混合集成电路、门电路和运算放大电路分别构成的，本例是电路7和时基电路IC1（NE555）构成。

2、模拟开关8，是上下两个（还包括多个复合或并接而成）可开通和关断电流特征的半导体元件按极性正串接而成，其正端（电流流入端）接取样R01到发电机输出端＋B，负端（电流输出端一般为源极、发射极和阴极）接10负极（为地GN），两者相连接点为输出端Vp。具有这种特征的元件，可以是三极管、场效应管、可关断可控硅，也可以是电充振荡电路加驱动级推动继电器（包括类似继电器特点的，如接触器）完成使输出端Vp对＋B和地（蓄电池负极）交替通断功能。本实例是Vmos场效应管P沟道型和N沟道型串接，P沟道型的漏极接N沟道型的漏极，连接点为输出端Vp，N沟道型的源极接地。也可以是N沟型与N沟型串接，也可以是P沟道型和P沟道型串接。此种情况，要把控制信号g1、g2的相位变换。

3、抗硫化、极化电路9是跨接在模拟开关输出端Vp和10正极＋Ec之间的二极管和电容并联电路，二极管负端接＋Ec，电容上可串电感L。充电二极管D1是具有单向导电和可接成单向导电（如三极管、可控硅）的半导体元件，本例是整流二极管。放电电容C0是无极性电容（包括是两电解电容反极串接而成）。

4、电流检测处理电路5实施是用三极管T5检测R01上的稳态充电电流其集电极获得一个电压信号给IC2时基电路1／2Ne556比较放大处理，充电电流I略大于稳态值时IC2输出低电平，反之输出高电平控制IC3翻转。完成此功能的电路也可以是纯分立元件构成，也可以是运算放大器、混合集成电路分别构成。

5、容量激磁控制电路2是一个既受容量检测电路2控制，又受电流检测处理电路控制，其输出端为G0当容量检测电路输出电压Vm和Vn在（Vn，Vm）内，g0为高电平时，G0为高电平，各电路处于工作状态，反之为低电平，各电路都停止工作，处于微功耗状态。完成此功能的电路可以是纯分立元件构成，也可以是运算放大器、门电路、混合集成电路分别构成，本实例为集成时基电路1／2NE556。

6、激磁电流输出电路3中的T6可以是三极管，可关断和普通可控硅，本实例为P沟道vmos场管，也可为N沟道Vmos场管，此种情况只需把其栅极接在一个稳压管和一个电阻串联连接点上，而这个电阻另一端接＋B，稳压管另一端接IC3放电脚，R15去掉，T7集电极接在T5集电极上就行。

7、本实用新型仅有四个接线端：接地接线端GN接地与10和11的负极共地，激磁电流输出端N与11激磁电夺正输入端N相连，充电电流输入端＋B与11的电压输出端＋B相连，充电电流输出端＋Ec与10的＋Ec连接。适合于现有车辆的电源布线接线。

8、本实用新型的整机线路可用厚膜IC技术和固体电子技术制成一块控制模块和一块功率模块，也可以制成几块控制模块和一块功率模块，也可以制成一整块固体模块，和根据本线路原理制成集成电路，实现本实用新型的功能和特征。

Claims (3)

1、一种车载电源电子振荡控制装置，是由容量检测电路1、容量激磁控制电路2、激磁电流输出电路3、过激磁测控电路4、电流检测处理电路5、充电振荡电路6、激活自调电路7、模拟开关8、抗硫化极化电路9组成，其特征在于：

a、发电机电压输出端+B接充电电流输入端+B，接电阻R01和三极管T5e极，T5b极串电阻R10到R01与场效应管T3的连接点，c极串电阻R11串R13串R12到地，R11与R13的连接点接IC2(1/2NE556)的12脚，R13与R12的连接点接IC2(1/2NE556)的8脚，IC2的输出端g₀接IC3(1/2NE556)的复位端，IC3的输出端G₀串电阻R17到三极管T8的b极，T8e极接地、C极接电阻R16到场效应管T6的栅极，T6的漏极接二极管D2到地，T6与D2的连接点N接发电机11，激磁电压正输入端N，构成充电电流自动调整自激振荡回路，

b、电阻R01串场效应管T3的源漏极、串二极管D1到蓄电池10的+Ec端经发电机11构成稳态定流充电回路，

c、充电电流输入端+B接电阻R01串场效应管T3的源漏极、串电感L串电容C₀到蓄电池10的+Ec端经发电机11构成瞬态大电流充电回路，

d、蓄电池10的+Ec端接电路C₀串电感L、串场效应管T4的漏源极到10的负极，构成暂态放电回路，

e、二极管D1与电感L串电容C₀并联，D1正端与L连结，负端与C₀连结构成抗硫化极化电路。

2、如权利要求1所述的装置，其特征在于：模拟开关8是上下两个可开通和关断电流特征的半导体元件，正极性串接，电流流入端接充电电流取样电阻R01电流流出端，电流流出端接地。

3、如权利要求1所述的装置，其特征在于：抗硫化极化电路是具有单向导电的半导体元件D1与无极性电容C0并联，D1正极端接模拟开关的输出端Vp，负极端接蓄电池10的＋Ec端。

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