TW201416263A

TW201416263A - 泛用於各式汽車發電機之信號偵測電路

Info

Publication number: TW201416263A
Application number: TW101138368A
Authority: TW
Inventors: Zhao-Ting He; zhi-ping Lai
Original assignee: Vehicle Semiconductor Technology Company Ltd E
Priority date: 2012-10-18
Filing date: 2012-10-18
Publication date: 2014-05-01
Also published as: CN103777142B; CN103777142A; TWI501888B

Abstract

一種泛用於各式汽車發電機之信號偵測電路，其包括有一震盪單元，其提供一第一震盪脈波信號(CLK1)、一第二震盪脈波信號(CLK2)、第三震盪脈波信號(CLK3)及第四震盪脈波信號(CLK4)；一交流訊號處理單元，其係用以接收該發電機之相訊號(Phase)、該第一震盪信號(CLK1)以及第三震盪脈波信號(CLK3)，當相訊號(Phase)為交流訊號時，即啟動此單元，以輸出一第二相訊號(Phase2)；一直流信號處理單元，其係用以接收發電機之相訊號(Phase)、該第一震盪信號(CLK1)及第二震盪脈波信號(CLK2)，當相訊號(Phase)為直流訊號時，即啟動此單元，輸出一第一相訊號(Phase1)；一缺相偵測及處理單元，用以接收該第一相訊號(Phase1)或第二相訊號(Phase2)及第四震盪脈波信號(CLK4)，依第一相訊號(Phase)或第二相訊號(Phase)之頻率高低，而輸出一個缺相警示訊號；及一指示燈控制單元，用以接收該缺相警示訊號，則輸出燈控訊號(Lamp CLT)控制指示燈亮。

Description

泛用於各式汽車發電機之信號偵測電路

本發明係有關於一種泛用於各式汽車發電機之信號偵測電路，特別係指一種可應用於不同汽車發電機之系統偵測，以判定發電機是否正常運轉。

汽車發電機系統工作電路，其主要係由電壓調節器、發電機轉子、定子線圈、一整流橋(D1-D6)、指示燈及電瓶組成。汽車發動時，由內燃機皮帶帶動發電機運轉，同時激磁電流流入轉動中之發電機轉子，而產生磁場，發電機之定子感應此磁場而產生交流電，交流電經整流橋轉換為直流電輸出，此輸出對電瓶充電，提供汽車電子器件用電需求。

而指示燈係設置於汽車駕駛座之儀表板上，有二種狀況指示會亮起：

(1)當發電機相關電路發生異常狀況時，指示燈即亮起，警示駕駛者。異常狀況解除時，即關閉指示燈。

(2)在汽車啟動之初，發電機尚未真正供電給車上電器，此時指示燈亮，以知會駕駛者。當相關電路偵測到系統信號，可以開始供電時，即關閉指示燈。

請參閱第一圖，為一種習知A型之發電機系統工作電路，普遍用於日系汽車發電機，其特點在於轉子1激磁電流由電池2之正端先經轉子1後，再經功率晶體3到電池的負端。比對於發電機上，轉子激磁電流則是由發電機之二個碳刷分別流入與流出，轉子激磁電流由碳刷電池端流入，經轉子從Field端流出。

此電路之信號偵測系統，係由發電機產生交流電壓，其頻率依發電機轉動速度而不同，轉速越快頻率越高。此交流電壓輸入電壓調節器4之相(PHASE)端，由電壓調節器4內部邏輯電路偵測頻率，在引擎剛啟動、發電機剛開始轉動時，電壓調節器4內部邏輯電路偵測此交流電頻率尚未達額定值，指示燈5亮。當交流電頻率達額定值，則關閉指示燈5。

請參閱第二圖，為B型之發電機系統工作電路，主要用於美系汽車發電機，其特點為轉子7激磁電流由電瓶8正端先經功率晶體9後，再經轉子7到電瓶8負端，比對於發電機上，轉子7激磁電流則是由發電機之二碳刷分別流出，轉子7激磁電流由碳刷之Field端流入，經轉子7從接地端流出。

此電路之信號偵測系統，係由發電機產生一交流電壓，其頻率依發電機轉動速度而不同，轉速越快，頻率越高。此交流電壓輸入電壓調節器10之相(PHASE)端11，由電壓調節器10內部邏輯電路偵測頻率，在引擎剛啟動、發電機剛開始轉動時，電壓調節器10內部邏輯電路偵測此交流電頻率尚未達額定值，指示燈12亮。當交流電頻率達額定值，則關閉指示燈12。

請參閱第三圖，為D+型之發電機系統工作電路，主要應用於歐系汽車發電機與重負載車輛系統，其定子13感應電流後，往二方向輸出，一路電流對電瓶14充電，另一路電流由發電機之小整流橋(D8~D10)整流後輸入轉子15，稱轉子電流。激磁電流由電瓶 14正端經切換開關16、指示燈17、D+18，再經轉子15、功率晶體19到電瓶14負端。

當切換開關16接上後，代表汽車鑰匙已經轉到第一段，此時發電機尚未啟動，但車上電器已經可從電瓶14獲得電源，指示燈17亮。待發電機開始運轉，因定子13感應電流逐漸增加，轉子15電流也隨之增加，電壓調節器20之D+端電壓亦隨之升高。此時，因指示燈二端之電壓差值降低，指示燈17也隨之熄滅，提示駕駛者發電機已經進入供電狀態。

對A及B型式發電機而言，相(Phase)為發電機定子輸出，由此交流信號頻率可換算得到發電機轉速狀態。對D+發電機電路而言，所稱的相(phase)為直流信號，可由相(PHASE)信號得到發電機的穩壓狀態。

在不同的發電機電路中，相(PHASE)都是偵測發電機運作是否正常的信號之一。為了提示駕駛者發電機運作異常的狀態，以下兩種情況會啟動缺相(phase fault)警示：

1)發電機剛啟動時，此時尚未穩定發電，因此設定為缺相(phase fault)，以知會駕駛者此時發電狀況。

2)發電機正常運轉情況下，當調節器與發電機連接的相(Phase)線脫落時，即偵測不到發電機的Phase信號，此狀況亦稱缺相(phase fault)。

3)發電機與內燃機相接之皮帶斷裂，內燃機無法再帶動發電機轉動，亦設定為缺相(phase fault)。

電壓調節器處理相(PHASE)信號時，對相缺(phase fault)情況的警示方式為→車上指示燈亮。D+型式發電機系統之指示燈消燈之盲點，係對駕駛者而言，指示燈須具備警示功能，對汽車電氣系統運行的任何狀態皆需要精準判斷並提示駕駛者，而傳統D+發電機電路系統僅依燈泡本身壓降特性進行亮燈與消燈的動作，無法依系統條件來制定燈泡警示規格。D+發電機電路在B+端(Battery)與D+端間有一燈泡，發電機還沒開始轉動時，B+端與D+端之電位差使燈泡亮起，當發電機轉動發電，D+端電壓逐漸上升，因兩端電壓差縮小，根據，燈泡亮度逐漸降低，當D+端電壓上升至與B+端相當時，因無電位差，燈泡熄滅。在發電機啟動後，D+電壓逐漸上升期間，燈泡亮度逐漸降低，直至熄滅。此狀況下的燈泡on與off之間沒有明確分壘，只是逐漸熄滅，on與off的電壓規格會因使用之燈泡功率、燈泡內阻不同而有差異。

本發明主要目的在提供一種泛用於各式汽車發電機之信號偵測電路，其可利用相的偵測，來判斷發電機之運轉正常與否，而可適用於各式汽車發電機者。

為達上述之目的，本發明之特徵在於其包括有有一震盪單元，其提供一第一震盪脈波信號(CLK1)、一第二震盪脈波信號(CLK2)、第三震盪脈波信號(CLK3)及第四震盪脈波信號(CLK4)；一交流訊號處理單元，其係用以接收該發電機之相訊號 (Phase)、該第一震盪信號(CLK1)以及第三震盪脈波信號(CLK3)，當相訊號(Phase)為直流訊號時，此單元不作動，當相訊號(Phase)為交流訊號時，即啟動此單元，以輸出一第二相訊號(Phase2)；一直流信號處理單元，其係用以接收發電機之相訊號(Phase)、該第一震盪信號(CLK1)及第二震盪脈波信號(CLK2)，當相訊號(Phase)為交流訊號時，此單元不作動，當相訊號(Phase)為直流訊號時，即啟動此單元，輸出一第一相訊號(Phase1)；一缺相偵測及處理單元，用以接收該第一相訊號(Phase1)或第二相訊號(Phase2)及第四震盪脈波信號(CLK4)，依第一相訊號(Phase)或第二相訊號(Phase)之頻率高低，而輸出一個缺相警示訊號；及一指示燈控制單元，用以接收該缺相警示訊號，則輸出燈控訊號(Lamp CLT)控制指示燈亮。

如是，可藉由指示燈的關與閉來判定發電機運作否正常，且可藉由相的偵測，而可適用於各式汽車發電機使用。

本發明之上述及其它目的、優點和特色由以下較佳實例之詳細說明並參考圖式俾得以更深入了解。

請參閱第四圖，本發明泛用於各式汽車發電機之信號偵測電路，其係接收發電機之交流相訊號(Phase)或直流相訊號(Phase)，用以關閉或開啟指示燈，以顯示發電機運作是否正常。

該電路包括有一震盪單元20、一交流訊號處理單元22、一直流訊號處理單元24、一缺相偵測及處理單元26及一指示燈控制單元28。

震盪單元20，其提供一第一震盪脈波信號(CLK1)30、一第二震盪脈波信號(CLK2)32、第三震盪脈波信號(CLK3)34及第四震盪脈波信號(CLK4)36，第一震盪脈波信號(CLK1)為1：12.8kHz、第二震盪脈波信號(CLK2)為2：37.5Hz、第三震盪脈波信號(CLK3)為3：9.375Hz及第四震盪脈波信號(CLK4)為4：37.5Hz。其中該第一震盪脈波信號(CLK1)30為系統最高頻信號，密集偵測相訊號(Phase)38；第二震盪脈波信號(CLK2)32與第三震盪脈波信號(CLK3)34具固定之倍數關係，或可為相同頻率，而為同一震盪脈波信號；第四震盪脈波信號(CLK4)36為缺相警示訊號之警示標準。

交流訊號處理單元22，其係用以接收該發電機之相訊號(Phase)38、第一震盪信號(CLK1)30以及第三震盪脈波信號(CLK3)34，當相訊號38(Phase)為直流訊號時，此單元不作動，當相訊號38(Phase)為交流訊號時，即啟動此單元，以輸出一第二相訊號(Phase2)40；交流訊號處理單元22以第一震盪信號(CLK1)30為基礎，作為相訊號38(Phase)偵測之重設信號，以持續偵測信號相(Phase)38；交流訊號處理單元22以第三震盪脈波信號(CLK3)34作為計數器時脈，將交流相訊號38(Phase)作為計數重設信號，依據交流相訊號38(Phase)頻率不同，其結果用以輸出一第二相訊號(Phase2)40。

一直流信號處理單元24，其係用以接收發電機之相訊號(Phase)38、該第一震盪信號(CLK1)30及第二震盪脈波信號(CLK2)32，當相訊號38(Phase)為交流訊號時，此單元不作動，當相訊號38(Phase)為直流訊號時，即啟動此單元，輸出一第一相訊號(Phase1)42；一缺相偵測及處理單元26，用以接收該第一相訊號(Phase1)42或第二相訊號(Phase2)40及第四震盪脈波信號(CLK4)36，依第一相訊號(Phase)42或第二相訊號(Phase)40之頻率高低，而輸出一個缺相警示訊號44；當第一相訊號(Phase1)42或第二相訊號(Phase2)40之頻率較第四震盪脈波信號(CLK4)36為高時，則解除缺相警示，當該第一相訊號42(Phase1)或第二相訊號(Phase2)40之頻率較第四震盪脈波信號(CLK4)為低時36，則啟動缺相警示。及一指示燈控制單元28，用以接收缺相警示訊號44，則輸出燈控訊號(Lamp CLT)46控制指示燈亮。

當指示燈亮時，代表發電機運轉未正常，而指示燈關閉時，代表發電機已正常運作。

而本發明利用相訊號的偵測，來作為消滅指示燈的方式，進而判斷發電機運轉是否正常，可適用於各種型式之汽車發電機使用。

在較佳實施例之詳細說明中所提出之具體實施例僅為易於明瞭本發明之技術內容，並非將本發明狹義地限制於實施例，凡依本發明之精神及以下申請專利範圍之情況所作之種種變化實施均屬本發明之範圍。

20‧‧‧震盪單元

22‧‧‧交流訊號處理單元

24‧‧‧直流訊號處理單元

26‧‧‧缺相偵測及處理單元

28‧‧‧指示燈控制單元

30‧‧‧第一震盪脈波信號(CLK1)

32‧‧‧第二震盪脈波信號(CLK2)

34‧‧‧第三震盪脈波信號(CLK3)

36‧‧‧第四震盪脈波信號(CLK4)

38‧‧‧相訊號(Phase)

40‧‧‧第二相訊號(Phase2)

42‧‧‧第一相訊號(Phase1)

44‧‧‧缺相警示訊號

46‧‧‧燈控訊號(Lamp CLT)

第一圖為習知A型發電機之系統工作電路圖。

第二圖為習知B型發電機之系統工作電路圖。

第三圖為習知D+型發電機之系統工作電路圖。

第四圖為本發明泛用於各式汽車發電機之信號偵測電路圖。