汽车发电机输出电压控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种汽车发电机输出电压控制系统。该系统可以向发电机提供线性连续变化的励磁电流，使得发电机无论处于何种工况，都可以输出一个恒定的电压，可大大延长车用电器的使用寿命。该种汽车发电机输出电压控制系统，包括发电机、蓄电池，还包括：采样器，用于将发电机整流输出的电压进行滤波采样和A/D转换后输入至处理器；发电机转速计数器，用于接收来自发电机的转速信号，并将该信号发送至处理器；驱动器，用于将励磁电流发送至发电机；处理器，根据发电机的输出电压值和发电机转速值确定其输出的脉宽调制的频宽，通过脉宽调制的方式控制驱动器输出励磁电流的大小，以及稳压源，分别为采样器、处理器和发电机转速计数器供电。

【技术实现步骤摘要】
汽车发电机输出电压控制系统
本专利技术涉及一种控制系统，特别涉及一种汽车发电机的输出电压控制系统。
技术介绍
传统发电机稳定电压的控制方式，是使励磁线圈反复地工作在开关状态下的，这种方式在发电机电枢中形成电磁能量的脉动，导致输出电压的波动较大，不利于用电器的正常工作，对蓄电池的危害也较大。如果当发电机突然失去大负载时，发电机输出电压会形成抛负载的脉冲高电压损坏汽车用电器。传统的汽车发电机的输入输出电压通常由电子调节器进行控制，其工作原理如图1所示。该图中，发电机的电压输出端分别与电子调节器、蓄电池和负载电连接，电压输入端与电子调节器的电压输出端电连接。该电子调节器通常包含两个三极管BG1和BG2、稳压二极管VS和二极管D，三极管BG1的基极接稳压二极管VS，发射极接三极管BG2的基极，三极管BG2的发射极分别与二极管D和发电机中的励磁线圈RF电连接。当点火开关SW闭合后，BG2管道通，励磁电流(它激电流)通过励磁线圈RF在电枢中建立直流磁场。发动机工作带动发电机的同时(此时，发电机励磁方式转为自激方式)，发电机三相绕组经过二极管组整流输出端电压B+。当B+电压高于的压二极管VS的击穿电压值时，稳压二极管VS击穿使BG1导通而BG2截止，关断了励磁线圈RF中的回路，剩余电流经过二极管D逐渐消耗至零，此时发电机空转而无能量输出，B+端电压由蓄电池继续维持，直至B+端电压低于设定值V2时，BG2再次导通向励磁线圈RF提供励磁电流。这种开关方式会在发电机电枢中引起电磁能量较大的脉动，导致输出电压B+的波动，致使发电机输出电压波动±5％～7％左右。对当今汽车电气系统大量采用的嵌入式控制器的工作稳定性尤其具有潜在的威胁。汽车发电机的工作环境是复杂的，它的动力取自于转速时刻变化的发动机，而它的负载变化也是随机的，同时电磁能量的转换又是具有延迟性的。因此在当今的汽车电子电气系统而言，单纯采用传统发电机电子调压式就显得捉襟见肘。尤其对当今汽车电气系统大量采用的嵌入式控制器的工作稳定性和可靠性均具有潜在的威胁。为了适应当今汽车电子技术的飞跃发展，为了汽车智能控制系统安全可靠的工作，供电系统的技术提升首当其冲。
技术实现思路
针对现有技术中的不足，本专利技术旨在提供一种新型汽车发电机的输出电压控制系统，该系统可以向发电机提供线性连续变化的励磁电流，使得发电机无论处于何种工况，都可以输出一个恒定的电压，可大大延长车用电器的使用寿命。为了解决上述问题，该种汽车发电机输出电压控制系统，包括发电机、蓄电池，还包括：采样器，其与发电机的电压输出端电连接，用于将发电机整流输出的电压进行滤波采样和A/D转换后输入至处理器；发电机转速计数器，用于接收来自发电机的转速信号，并将该信号发送至处理器；驱动器，其与发电机中励磁线圈电连接，用于将励磁电流发送至发电机；处理器，其信号输入端分别与采样器和发电机转速计数器电连接，信号输出端与驱动器电连接，处理器根据发电机的输出电压值和发电机转速值确定其输出的脉宽调制的频宽，通过脉宽调制的方式控制驱动器输出励磁电流的大小，以及稳压源，分别为采样器、处理器和发电机转速计数器供电。优选地，所述采样器与发电机的电压输出端之间并接有瞬态电压抑制二极管。优选地，所述处理器的信号输入端还与车身CAN总线电连接，用于接收车况信号，该处理器根据车况信号、发电机的输出电压值和发电机转速值确定其输出的脉宽调制的频宽。优选地，所述车况信号包括：温度信号和负载变化信号。优选地，所述驱动器与发电机的输入端之间并接有滤波电容。优选地，所述处理器内设有一个延迟时间值Δt；当关闭大负荷用电器之前，所述处理器控制驱动器减小励磁电流输出值，经过该延迟时间值Δt后，再释放该大负荷用电器的驱动。更优选地，所述延迟时间值根据公式：Δt＝k*L/R确定，其中R为励磁绕组的电阻值、L为励磁绕组的电感量，k为修正系数。该修正系数k值在1.1～1.4之间。本专利技术的汽车线性稳压发电机采用负反馈连续调节励磁电流，而非开关调节的稳压工作原理，以及在汽车电气领域和其他电气控制领域的应用；为有效遏制发电机输出端抛负载的发生，特别在线性稳压的汽车发电机内部设置TVS，最大限度降低由线阻造成TVS卸荷不利的影响；线性稳压发电机使整个用电系统电器的抗冲击性能从传统的5a级别降至5b级别，降低整个车辆电器设计成本；线性稳压汽车发电机中引入的嵌入式控制器A3，通过总线可以共享整车工况信息，并对其进行有效的智能控制；为稳定电压输出和系统电平衡的目的，采取对大电流负载关断时的延时控制逻辑。该系统能以稳定连续的电压输出，使得汽车电气系统的可靠性得以提高，并在发电机内部设置瞬态电压抑制器件TVS，综合延时控制，能有效地遏制系统抛负载的发生。附图说明图1为现有技术中的汽车发电机的输出电压控制系统的电路原理方框图；图2为本专利技术中的汽车发电机的输出电压控制系统的电路原理方框图；图3为采用本专利技术的发电机的输出电压与传统发电机的输出电压波纹对照图；图4为本专利技术采用大电流负载延时关断发电机与不采用延时关断发电机的输出电压波形对照图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步地说明。如图2所示，本专利技术的汽车发电机输出电压控制系统，适用于汽车12/24V系统，同样适用于其它汽车电源系统，该系统取消了传统的电子调节器，改变了传统电子调压器的开关控制方式，采用了线性连续调节的方式。该系统包括发电机和蓄电池。还包括一个采样器A1，其与发电机的电压输出端电连接，用于将发电机整流输出的电压B2进行滤波采样和A/D转换后输入至处理器A3，一个发电机转速计数器A4，用于接收来自发电机的转速信号，并将该信号发送至处理器A3，一个驱动器A5，其与发电机中的励磁线圈RF电连接，用于将励磁电流发送至发电机，一个处理器A3，其信号输入端分别与采样器A1和发电机转速计数器A4电连接，信号输出端与驱动器A5电连接。处理器根据发电机的输出电压值和发电机转速值改变输出的脉宽调制(PWM，PulseWidthModulation)的频宽，通过脉宽调制的方式控制驱动器A5的输出励磁电流变化，驱动器将励磁电流发送至发电机中的励磁线圈RF。例如，如果检测到发电机的输出电压值小于额定值，或者发电机转速值小于额定输出电压需求值时，处理器需要调整脉宽调制值，以增大驱动器输出的励磁电流，反之亦然。通过向励磁线圈RF提供线性连续变化的励磁电流，使发电机无论处于任何工况，比如发动机转速变化、负载变化、温度变化等等，始终输出一个恒定的电压。其发电机输出电压波动始终≤±0.6％。这种稳定的电压环境可以大大延长用电器，包括蓄电池的使用寿命。A2是5V稳压源，分别为处理器A3、发电机转速计数器A4和采样器A1工作供电。该驱动器A5与发电机的输入端之间还并接有滤波电容C。由处理器A3的PWM输出口推动驱动器A5，经该滤波电容C平滑处理后，可向励磁线圈RF提供线性连续变化的励磁电流。此外，在采样器A1与发电机的电压输出端之间并接有瞬态电压抑制二极管TVS(TransientVoltageSuppressor)，该电压抑制二极管TVS是相当稳压二极管特性的瞬态电压抑制器件。用于防御抛负载发生时对线性连续调谐器，乃至整个电气系统的伤害。它具有ns级的响应速度，耐受本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车发电机输出电压控制系统，包括发电机、蓄电池，其特征在于还包括：采样器（A1），其与发电机的电压输出端电连接，用于将发电机整流输出的电压进行滤波采样和A/D转换后输入至处理器；发电机转速计数器（A4），用于接收来自发电机的转速信号，并将该信号发送至处理器；驱动器（A5），其与发电机中励磁线圈电连接，用于将励磁电流发送至发电机；处理器（A3），其信号输入端分别与采样器（A1）和发电机转速计数器（A4）电连接，信号输出端与驱动器（A5）电连接，处理器（A3）根据发电机的输出电压值和发电机转速值确定其输出的脉宽调制的频宽，通过脉宽调制的方式控制驱动器（A5）输出励磁电流的大小；以及稳压源（A2），分别为采样器（A1）、处理器（A3）和发电机转速计数器（A4）供电。

【技术特征摘要】
1.一种汽车发电机输出电压控制系统，包括发电机、蓄电池，还包括：采样器(A1)，其与发电机的电压输出端电连接，用于将发电机整流输出的电压进行滤波采样和A/D转换后输入至处理器；发电机转速计数器(A4)，用于接收来自发电机的转速信号，并将该信号发送至处理器；驱动器(A5)，其与发电机中励磁线圈电连接，用于将励磁电流发送至发电机；处理器(A3)，其信号输入端分别与采样器(A1)和发电机转速计数器(A4)电连接，信号输出端与驱动器(A5)电连接，处理器(A3)根据发电机的输出电压值和发电机转速值确定其输出的脉宽调制的频宽，通过脉宽调制的方式控制驱动器(A5)输出励磁电流的大小；以及稳压源(A2)，分别为采样器(A1)、处理器(A3)和发电机转速计数器(A4)供电，其特征在于：通过所述处理器(A3)设置一个延迟时间值Δt；当关闭大负荷用电器之前，所述处理器(A3)控制驱动器(A5)减小励磁电流输出值，经过该延迟时间值Δt后，再释放该大负荷用电器的驱动。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：潘景文，
申请(专利权)人：陕西重型汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61