车用大功率发电机电压调节器系统技术方案

本发明专利技术是一种可编程的大功率汽车电压调节器，通过专用大功率模拟信号界面单元（AMU）和智能处理单元(IPU)以及功率开关来实现具有多种功能、兼容多种通信规范的智能型大功率电压调节器。该调节器电路由能够采集汽车发电机的模拟信号和产生驱动控制励磁的高耐压、大功率开关的模拟界面单元和参数可调整的智能控制单元专用集成电路组成。界面信号包括近端和远端输出电压信号采集、IG信号、发电机相电压信号、指示灯检测信号、励磁线圈检测信号，控制单元电路包括控制核心逻辑产生、界面接口、汽车总线接口、行车电脑（ECU）接口。该发明专利技术能够利用传统集成电路工艺和现代大规模逻辑芯片生产工艺相结合，发挥各自特长，改善现有产品的可靠性和可编程接口能力。该发明专利技术能够极大提高产品的兼容性、可靠性和生产效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种车用大功率发电机电压调节器系统，属于汽车电子领域。
技术介绍
现有的随着汽车工业的不断发展，汽车的电气化和自动化程度不断提高，车载用电设备的用电需求不断增多，对汽车发电机电压调节器在功率、效率、可靠性等方面的要求不断提高。随着对汽车的节能性和环保性的追求，要求汽车发电机调节器能够跟汽车的行车电脑进行通信了解汽车的工作状态从而智能地调节发电机的发电状态。目前，发电机电压调节器技术主要由特定的发电机生产企业自行研发或委托第三方开发，其成本较高且通用性差。目前，汽车发电机电压调节器根据其功能分为，单功能型，多功能型。从其构成结构上分为分立式、厚膜混合集成式、单芯片集成式。分立式由于功能单一，离散性大，可靠性低等原因已经很少采用。目前采用的最多的是厚膜混合集成式，通过将多种元器件混合集成在一个基板上构成多种功能的发电机电压调节器，优点是可以灵活采用现有的通用或者专用芯片，方便的构成所需要的电压调节器。缺点是电路复杂分立元件较多，电路体积大，一致性和可靠性不高。单芯片式由于涉及功率集成电路和大规模集成电路设计技术，造价昂贵。所以，目前在调节器市场上应用很少。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足之处，本专利技术提供一种车用大功率发电机电压调节器系统，针对发电机电压调节器模拟信号部分需要耐高压输出功率高而智能逻辑部分需要更多的逻辑控制和多种可配置功能的特点，采用大功率模拟信号界面单元（AMU）和智能处理单元(IPU)组合芯片实现。避免了对集成电路加工工艺的复杂要求，提高了系统抗冲击能力，降低了生产成本。通过对智能逻辑单元进行选项配置，便可以适应多种汽车发电机电压调节器的需求，使本专利技术的电压调节器系统具有更加广泛的适用性。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种车用大功率发电机电压调节器系统，其特征在于：包括发电机、专用大功率模拟信号界面单元（AMU）、智能处理单元(IPU)和功率开关电路组成；所述的模拟信号界面单元与发电机相连将发电机的模拟信号转换成相应的数字信号、与功率开关电路相连驱动功率开关；所述智能处理单元与专用大功率模拟信号界面单元相连、通过专用大功率模拟信号界面单元判断发电机状态产生控制逻辑并由专用大功率模拟信号界面单元执行。所述的专用大功率模拟信号界面单元包括模数转换器（A/D转换）、数模转换器（D/A转换）、电压基准、电压检测、转速检测、保护电路、数字接口和输出驱动；所述的专用大功率模拟信号界面单元适应高侧驱动和低侧驱动的励磁绕组的发电机。所述的智能处理单元包括核心控制逻辑、可编程设置参数接口和行车电脑接口；所述的核心控制逻辑包括产生智能调压、脉宽调制输出，故障判断，报警。所述的专用大功率模拟信号界面单元包括本地电压和远端电池电压两个电压输入信号，在电池端子松动时产生报警和不使发电机产生过高电输出；所述的专用大功率模拟信号界面单元连接温度传感器来测量电池温度调整输出电压适应电池的充电特性。所述的电压检测为双相信号检测，可以检测发动机转速、发电机相电压和发电机绕组的短路或开路；能够更准确判断发电机和发动机的工作状态，提供更智能的电压调节功能。所述的智能处理单元是专用逻辑电路或可编程的微控制器电路；所述的行车电脑接口支持多种协议，包括LIN总线、CAN总线、SPI总线汽车总线协议。所述的核心控制逻辑包括自启动功能，软加载功能，抛负载保护功能，欠压过压保护功能；也包括指示灯控制和故障保护功能、励磁绕组的短路断路和过流保护功能。本专利技术的有益效果是：本专利技术将功率控制电路和逻辑控制电路分开设计，在对汽车发电机调节器的电气特性和功能的深入研究的基础上，设计了大功率模拟信号界面单元（AMU）和智能处理单元(IPU),通过模拟信号界面单元使电压调节器可以适应不同型号的汽车发电机，对智能逻辑处理单元可以方便的进行配置，适应不同汽车的行车电脑，可以大大降低生产成本，并可增加系统靠性。附图说明下面根据附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是 系统设计原理框图。图2是 AMU功能框图。图3是 AMU与发电机连接的电路原理图。图4是 IPU功能框图。图5是 调节器构成电原理图。图6是 电压调节逻辑状态转换图。图5的外接引脚及功能说明：B+、发电机电源输出正极，Vr、远端电压，接蓄电池正极，PH1、发电机相电压信号1，PH2、发电机相电压信号2，F、励磁线圈输出端（低侧驱动型），L、接指示灯，DF、接行车电脑。具体实施方式如图1到图5所示的车用大功率发电机电压调节器系统，其特征在于：包括发电机、专用大功率模拟信号界面单元（AMU）、智能处理单元(IPU)和功率开关电路组成；所述的模拟信号界面单元与发电机相连将发电机的模拟信号转换成相应的数字信号、与功率开关电路相连驱动功率开关；所述智能处理单元与专用大功率模拟信号界面单元相连、通过专用大功率模拟信号界面单元判断发电机状态产生控制逻辑并由专用大功率模拟信号界面单元执行。所述的专用大功率模拟信号界面单元包括模数转换器（A/D转换）、数模转换器（D/A转换）、电压基准、电压检测、转速检测、保护电路、数字接口和输出驱动；所述的专用大功率模拟信号界面单元适应高侧驱动和低侧驱动的励磁绕组的发电机。所述的智能处理单元包括核心控制逻辑、可编程设置参数接口和行车电脑接口；所述的核心控制逻辑包括产生智能调压、脉宽调制输出，故障判断，报警。所述的专用大功率模拟信号界面单元包括本地电压和远端电池电压两个电压输入信号，在电池端子松动时产生报警和不使发电机产生过高电输出；所述的专用大功率模拟信号界面单元连接温度传感器来测量电池温度调整输出电压适应电池的充电特性。所述的电压检测为双相信号检测，可以检测发动机转速、发电机相电压和发电机绕组的短路或开路；能够更准确判断发电机和发动机的工作状态，提供更智能的电压调节功能。所述的智能处理单元是专用逻辑电路或可编程的微控制器电路；所述的行车电脑接口支持多种协议，包括LIN总线、CAN总线、SPI总线汽车总线协议。所述的核心控制逻辑包括自启动功能，软加载功能，抛负载保护功能，欠压过压保护功能；也包括指示灯控制和故障保护功能、励磁绕组的短路断路和过流保护功能。如图6所示的车用大功率发电机电压调节器系统，在待机状态下，点火开关ON，系统启动，状态检测正常开启预励磁，当转速>Fq时100%励磁开，相电压高时PWM调压软加载开，当转速>Fc时PWM调压软加载关，PWM调压软加载关后，当转速<Fc时PWM调压软加载开，相电压低时100%励磁开，当转速<Fq时预励磁，点火开关关闭，系统待机。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车用大功率发电机电压调节器系统，其特征在于：包括发电机、专用大功率模拟信号界面单元（AMU）、智能处理单元（IPU）和功率开关电路组成；所述的模拟信号界面单元与发电机相连将发电机的模拟信号转换成相应的数字信号、与功率开关电路相连驱动功率开关；所述智能处理单元与专用大功率模拟信号界面单元相连、通过专用大功率模拟信号界面单元判断发电机状态产生控制逻辑并由专用大功率模拟信号界面单元执行。

【技术特征摘要】
1.一种车用大功率发电机电压调节器系统，其特征在于：包括发电机、专用大功率模拟信号界面单元（AMU）、智能处理单元（IPU）和功率开关电路组成；所述的模拟信号界面单元与发电机相连将发电机的模拟信号转换成相应的数字信号、与功率开关电路相连驱动功率开关；所述智能处理单元与专用大功率模拟信号界面单元相连、通过专用大功率模拟信号界面单元判断发电机状态产生控制逻辑并由专用大功率模拟信号界面单元执行。2.根据权利要求1所述的车用大功率发电机电压调节器系统，其特征在于：所述的专用大功率模拟信号界面单元包括模数转换器（A/D转换）、数模转换器（D/A转换）、电压基准、电压检测、转速检测、保护电路、数字接口和输出驱动；所述的专用大功率模拟信号界面单元适应高侧驱动和低侧驱动的励磁绕组的发电机。3.根据权利要求1所述的车用大功率发电机电压调节器系统，其特征在于：所述的智能处理单元包括核心控制逻辑、可编程设置参数接口和行车电脑接口；所述的核心控制逻辑包括产生智能调压、脉宽调制输出，故障判断，报警。4.根据权利要求1或2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：揣荣岩，张晓民，
申请(专利权)人：江苏奥尼克电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32