一种汽车交流发电机电压调节器及电压调节方法技术

本发明专利技术提供了一种汽车交流发电机电压调节器及电压调节方法，该调节器包括：电压监测模块，用于对发电机的输出电压进行监测；转速检测模块，用于根据输出电压的相位信号计算发电机的转速；电压计算模块，用于根据发电机的转速获得车辆的运动状态，并计算输出电压设置值，输出电压设置值在车辆匀速时，设置为预设的发电机输出电压；在车辆加速时，降低输出电压；在车辆减速时，调高输出电压；电压设置模块，用于根据输出电压设置值和发电机当前输出电压，控制发电机转子绕组的励磁电流大小，连续调节发电机的输出电压。本发明专利技术结构简单、成本低，易于对既有车辆进行改造，且使发电电压连续调节，使发动机动力输出连续，提高驾乘舒适性。

【技术实现步骤摘要】
一种汽车交流发电机电压调节器及电压调节方法
本专利技术涉及汽车
，具体涉及一种汽车交流发电机电压调节器及电压调节方法。
技术介绍
随着汽车技术的发展，车载电子安全以及娱乐系统越来越多。这些电子系统增加了汽车能耗的压力。一方面电气负载增多，在怠速或停机状态下发电机发电较少，电池充电不足导致亏电，有可能导致车辆启动失败。另一方面用电负荷增大，发电机负荷增大，导致油耗增加。越来越多的电能消耗给汽车节能减排带来了严重的挑战。另外，对发动机控制系统、车身稳定控制系统等电子等重要安全系统而言，要求车辆供电系统高度稳定。合理分配和管理整车电能显得尤为重要。车辆能源管理系统是一种有效的管理整车电气负载，改善油耗的方法。通常的能源管理系统见图1所示，具有发电电压控制、电气负载供电管理等功能。能源管理系统中发电机具有通信功能，可以通过PWM（脉冲宽度调制）或者LIN（本地互联网络）通信设置发电机输出电压。表1为具有LIN调节器的发电机的测试结果，图2为发电机不同输出电压下的消耗扭矩比较曲线图。可以看出相同转速、相同电流输出情况下，设定较低的输出电压可以减小发电机扭矩消耗。这也意味着，依据车辆状态调节发电电压，可以改善发动机扭矩分配，提高燃油经济性。表1发电机不同输出电压下的消耗扭矩比较通常发电电压控制采用图3所示控制方式，电压为三段式控制方式。在加速过程中，降低发电电压，发电被限制，更多的发动机输出功率被传递到驱动轮，保证了车辆的加速性。而在车辆减速过程当中，提高发电电压，发电机消耗扭矩增加，发动机阻力扭矩增大，实现了制动能量回收。综上所述，现有技术存在下列问题：1、电气能源管理系统复杂，成本高，对既有车辆改造难度大。电气能源管理系统复杂，成本较高。因为涉及到整车通信、线束的修改，对于车辆电气架构改动较大。目前社会既有车辆，技术相对落后，能耗较高，如果针对既有车辆改造，增加车辆电气能源管理系统代价过大，实现较为困难。2、发电电压控制采用固定阶段式电压调节法，消耗扭矩不连续，影响舒适性。电气能源管理系统均具备发电电压控制功能，动态调节发电机输出电压。通常发电机电压调节只分为高、中、低等固定档位，发电电压切换瞬间，发电机输出电压突变，会引起发电机消耗扭矩瞬间较大变化，导致传动动力输出的不连续，影响驾乘舒适性。
技术实现思路
本专利技术的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本专利技术而学习。为克服现有技术的问题，本专利技术提供一种汽车交流发电机电压调节器及电压调节方法，这种电压调节器结构简单、成本低，易于对既有车辆进行改造，且使发电电压连续调节，使发动机动力输出连续，提高驾乘舒适性。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：根据本专利技术的一个方面，提供一种汽车交流发电机电压调节器，包括：电压监测模块，用于对汽车交流发电机的输出电压进行监测；转速检测模块，用于根据发电机输出电压的相位信号计算发电机的转速；电压计算模块，用于根据发电机的转速获得车辆的运动状态，并根据车辆的运动状态计算发电机的输出电压设置值，输出电压设置值在车辆匀速时，设置为预设的发电机输出电压；在车辆加速时，降低发电机输出电压；在车辆减速时，调高发电机输出电压；电压设置模块，用于根据所计算的发电机输出电压设置值和所监测的发电机当前输出电压，控制发电机转子绕组的励磁电流大小，从而连续调节发电机的输出电压。根据本专利技术的一个实施例，转速检测模块采用比较器将发电机定子输出电压信号与地电平进行比较，输出与发电机转子运动频率相同的方波信号，并根据方波信号计算发电机的转速。根据本专利技术的一个实施例，电压计算模块根据发电机的转速获得车辆的运动加速度值，根据预先设定的加速度值与输出电压设置值之间关系的函数或表格，得出发电机的输出电压设置值，其中发电机的输出电压设置值与车辆加速度值为线性或者非线性的连续关系。根据本专利技术的一个实施例，电压设置模块包括功率开关，功率开关的输入端连接发电机电压输出端；功率开关的输出端连接发电机转子电刷的其中一端，发电机转子电刷的另一端接地；电压设置模块根据电压计算模块所计算的发电机输出电压设置值和所监测的发电机当前输出电压之间的差值，计算功率开关控制信号的占空比，生成功率开关控制信号，输入功率开关的控制端，控制功率开关的导通时间，从而控制发电机转子绕组的励磁电流大小，连续调节发电机的输出电压。根据本专利技术的一个实施例，功率开关的输出端还连接到一个二极管的负极，二极管的正极接地，电压调节器还包括故障检测模块，故障检测模块比较功率开关的输入端和输出端的电平是否一致，若不一致或累计不一致的次数超过设定值，则判定功率开关有故障，进行报警提示。根据本专利技术的一个实施例，电压调节器还包括故障检测模块，故障检测模块比较电压计算模块设置的输出电压设置值和电压监测模块监测的发电机的当前输出电压，若比较的差值超过设定的阈值范围且持续时间超过预定时间，则判定电路存在故障，将输出电压设置值设定为预设的安全值。根据本专利技术的一个实施例，电压调节器还包括故障检测模块，故障检测模块根据转速检测模块计算的发电机转速，判断发电机转速是否超过预设的范围或发电机转速变化率超过设定的阈值，若超过且持续时间超过预定时间，则将输出电压设置值设定为预设的安全值。根据本专利技术的另一个方面，提供一种汽车交流发电机电压调节方法，包括：对汽车交流发电机的输出电压进行监测；根据发电机输出电压的相位信号计算发电机的转速；根据发电机的转速获得车辆的运动状态，并根据车辆的运动状态计算发电机的输出电压设置值，输出电压设置值在车辆匀速时，设置为预设的发电机输出电压；在车辆加速时，降低发电机输出电压；在车辆减速时，调高发电机输出电压；根据所计算的发电机输出电压设置值和所监测的发电机当前输出电压，控制发电机转子绕组的励磁电流大小，从而连续调节发电机的输出电压。根据本专利技术的一个实施例，计算发电机的转速是采用比较器将发电机定子输出电压信号与地电平进行比较，输出与发电机转子运动频率相同的方波信号，并根据方波信号计算发电机的转速。根据本专利技术的一个实施例，计算发电机的输出电压设置值是根据发电机的转速获得车辆的运动加速度值，根据预先设定的加速度值与输出电压设置值之间关系的函数或表格，得出发电机的输出电压设置值，其中发电机的输出电压设置值与车辆加速度值为线性或者非线性的连续关系。本专利技术提供的汽车交流发电机电压调节器结构简单、成本低，易于对既有车辆进行改造，且使发电电压连续调节，使发动机动力输出连续，提高驾乘舒适性。具体而言，本专利技术带来下列有益效果：1、电压调节器集成所有发电电压控制功能本专利技术针对社会既有车辆，提出了一种低成本、结构简单的发电电压控制结构，发电电压控制电路全部集成于发电机调节器，只需更换车辆交流发电机的电压调节器，无需整车其他控制配合改动，就可以在社会既有车辆上进行改造，实现电压控制功能，达到节省油耗的目的。2、连续电压调节方法，改善发动机扭矩连续性本专利技术结合上述结构提出了一种发电电压控制方法，根据发电机输出电压相位信号提取转速信号，由此判断车辆加速或减速运动状态，根据整车状态动态连续调节发电电压。发电控制过程中，发电机输出电压不会突变，其消耗扭矩也不会突变。本专利技术优化了发电机发电状态，将车辆减速本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车交流发电机电压调节器，其特征在于包括：电压监测模块，用于对汽车交流发电机的输出电压进行监测；转速检测模块，用于根据发电机输出电压的相位信号计算发电机的转速；电压计算模块，用于根据发电机的转速获得车辆的运动状态，并根据车辆的运动状态计算发电机的输出电压设置值，所述输出电压设置值在车辆匀速时，设置为预设的发电机输出电压；在车辆加速时，降低发电机输出电压；在车辆减速时，调高发电机输出电压；电压设置模块，用于根据所计算的发电机输出电压设置值和所监测的发电机当前输出电压，控制发电机转子绕组的励磁电流大小，从而连续调节发电机的输出电压。

【技术特征摘要】
1.一种汽车交流发电机电压调节器，其特征在于包括：电压监测模块，用于对汽车交流发电机的输出电压进行监测；转速检测模块，用于根据发电机输出电压的相位信号计算发电机的转速；电压计算模块，用于根据发电机的转速获得车辆的运动状态，并根据车辆的运动状态计算发电机的输出电压设置值，所述输出电压设置值在车辆匀速时，设置为预设的发电机输出电压；在车辆加速时，降低发电机输出电压；在车辆减速时，调高发电机输出电压；电压设置模块，用于根据所计算的发电机输出电压设置值和所监测的发电机当前输出电压，控制发电机转子绕组的励磁电流大小，从而连续调节发电机的输出电压；其中，所述电压计算模块根据发电机的转速获得车辆的运动加速度值，根据预先设定的加速度值与输出电压设置值之间关系的函数或表格，得出发电机的输出电压设置值，其中发电机的输出电压设置值与车辆加速度值为线性或者非线性的连续关系；所述转速检测模块采用比较器将发电机定子输出电压信号与地电平进行比较，输出与发电机转子运动频率相同的方波信号，并根据方波信号计算发电机的转速。2.根据权利要求1所述的汽车交流发电机电压调节器，其特征在于，所述电压设置模块包括功率开关，功率开关的输入端连接发电机电压输出端；功率开关的输出端连接发电机转子电刷的其中一端，发电机转子电刷的另一端接地；所述电压设置模块根据所述电压计算模块所计算的发电机输出电压设置值和所监测的发电机当前输出电压之间的差值，计算功率开关控制信号的占空比，生成功率开关控制信号，输入所述功率开关的控制端，控制所述功率开关的导通时间，从而控制发电机转子绕组的励磁电流大小，连续调节发电机的输出电压。3.根据权利要求2所述的汽车交流发电机电压调节器，其特征在于，所述功率开关的输出端还连接到一个二极管的负极，所述二极管的正极接地，所述电压调节器还包括故障检测模块，所述故障检测模块比较所述功率开关的输入端和输出端的电平是否...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明明，黄少堂，阮先轸，张晓丹，
申请(专利权)人：广州汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44