电压调节器及配置该电压调节器的机动车交流发电机制造技术

本发明专利技术公开了一种电压调节器及配置该电压调节器的机动车交流发电机，包括：磁场正极(F+)和磁场负极(F‑)连接于转子磁场线圈(9)的两端，指示灯端子(L)与磁场正极(F+)连接，电压调节器中设置有自由启动模块、调压控制模块和启动优化磁场钳制模块。通过启动优化磁场控制模块，在发动机启动阶段，强制将发电机对外发电能力进行有效控制，减小所需发动机拖动扭矩，同时，在发电机端信号达到设定转速后，及时开启开关管(Q2)，指示灯端子(L)电压抬升，使得车辆仪表识别高电位，及时将车辆充电指示灯熄灭，避免对交流发电机的状态误判断，特别适合在高寒、高原空气稀薄地区应用。

Voltage Regulator and Motor Vehicle Alternator Configured with the Voltage Regulator

【技术实现步骤摘要】
电压调节器及配置该电压调节器的机动车交流发电机
本专利技术涉及一种在机动车辆上使用的交流发电机，还涉及一种配置在该交流发电机上的电压调节器。
技术介绍
机动车辆发动机输出扭矩的大小，与燃油燃烧具有直接关系，对于高原应用的发动机，因为高寒因素，机油和润滑油阻力矩增强，同时，伴随空气稀薄，都会造成初期发动机输出扭矩不充分，启动后，无法快速顺利进入怠速工作状态。个别情况下，从发动机启动成功到顺利进入怠速温度耗时近30秒，30秒内燃油燃烧不充分，导致发动机冒黑烟，同时，车辆无法立即运行，等都会造成客户抱怨。机动车交流发电机作为发动机拖动轮系中的一种负载，其所需旋转拖动扭矩的改善，在一定程度上，可以协助发动机顺利进入怠速状态。对于现有交流发电机而言，如图1所示，通常包括：前端盖1，后端盖2，定子3，转子4，电压调节器5a，整流元件6，护罩7，皮带轮8。如图2所示，从机械结构上看，电压调节器5a至少包含正极端子接口B+、相端输入端子P、负极端子接口B-、指示灯端子L、磁场正极F+以及磁场负极F-。如图3所示，从电路结构上看，所述电压调节器5a通常至少包含自由启动模块和调压控制模块。根据所述交流发电机的实际应用，车辆接线线路会通过所述指示灯端子L为发电机转子提供初始励磁电流，该励磁电流根据实际车辆线路配置不同，电流大小不同。在实际车辆中，所述指示灯端子L还存在不接线的情况，此时外界不为发电机转子提供初始励磁电流。外部不提供励磁时，发电机启动将依据转子剩磁来实现。发动机启动运转后，会拖动所述交流发电机运转，所述定子3中线圈会产生相信号，所述相信号提供给所述相端输入端子P。当所述相端输入端子P频率达到设定频率值时，所述自由启动模块驱动所示开关管Q2导通，正极端子接口B+提供励磁电流到所述发电机转子4。所述正极端子接口B+提供给所述转子4的励磁电流，大小为所述磁场正极F+电压除以所述转子4磁场绕组电阻。发电机磁场场强加强后，所述相端输入端子P电压上升、正极端子接口B+电压上升。所述交流发电机通过图3中所示调压控制模块，参考正极端子接口B+电压，动态控制开关管Q1的导通和关闭，实现对所述F+电压进行调节，以控制所述转子4的场强，控制所述交流发电机对外输出电压B+稳定。配置交流发电机车辆整车上电后，初始励磁电流流经所述转子4的磁场绕组、开关Q1，因为初始励磁电流非常小，此时L将处于低电位。车辆仪表采样判断后，车辆仪表盘充电指示灯点亮，指示此时交流发电机不发电状态。所述开关管Q2导通后，所述指示灯端子L电压为正极端子接口B+电位减去开关管Q2和正向二极管压降损耗，达到高电位，车辆仪表盘充电指示灯熄灭，以此指示所述交流发电机状态正常。电压调节器5a作为发电机的电压稳压控制部件，会根据外界负载需求及车辆系统电压高低，实现对所述转子4流经电流的开关控制，保证所述交流发电机对外输出电压稳定。测试所述磁场正极F+，其电压以矩形方波占空比形式执行，如图4所示。车辆外界电流需要越大，所述交流发电机对外输出功率越大，同时所述调节器5a控制流经所述转子4的电流时间也越长，对应所述磁场正极F+矩形方波高电位时间占比越高。所述电压调节器5a完全开启时，即，所述磁场正极F+电压始终为高电位时，所述转子4磁场达到最强，此时所述交流发电机达到能够对外输出的最大值。所述交流发电机对外输出功率越大，需要外接输入的拖动扭矩也越大。为了使在高寒、高原空气稀薄地区应用的发动机顺利启动进入怠速工况，作为拖动轮系中负载的交流发电机需要减少对发动机拖动扭矩的需求，目前常用技术手段是将发电机起始发电转速提高，以某发动机厂要求为例，要求发电机起始发电转速提升为1600RPM±180RPM。即，当且仅当P端信号达到对应发电机转速1600RPM±180RPM频率时，所述Q2开关开启，B+开始为所述转子4提供励磁电流，从而实现交流发电机对外供电输出。在P端信号未达到对应发电机转速1600RPM±180RPM频率时，所述开关管Q2关闭，所述转子磁场强度仅为车辆初始励磁电流所对应的磁场强度，以此来保证在发动机顺利进入怠速前发电机处于不发电状态。对应所述交流发电机中所述电压调节器5a的相端输入端子P信号转速达到1600RPM±180RPM时，因为开关管Q2导通，指示灯端子L电位为B+电位减掉开关管Q2和正向二极管压降损耗，同步达到高电位，交流发电机开始具备对外输出能力。此技术方案可以解决高寒、高原地区发动机启动困难的问题，但，该技术方案在以下方面具有明显缺点，潜在配置问题和产品管控困难很高。1)车辆使用中，常使用所述电压调节器5a的指示灯端子L作为监控所述交流发电机状态正常与否的信号端子。2)实际应用中，所述交流发电机转速是发动机怠速转速与所述发动机主动轮至所述交流发电机中所述皮带轮8的传动比的乘积。3)目前车辆配置，在发动机怠速工况下，对应交流发电机转速有大量低于1600RPM的工况。结合以上，即，上述目前直接提升发电机起始发电转速到1600±180RPM的技术解决方案，虽然能够在一定程度上解决发动机在高寒高原应用时启动困难的问题，但是，发动机在初始启动阶段，怠速偏高，发动机转速从零迅速升高至一个启动转速峰值，然后回落趋于稳定怠速。基于此的第一种情况是，若将发电机起始发电转速设置在对应发动机启动转速峰值以上，则发电机在此整个过程中不发电，减少了对发动机的拖动扭矩，有利于发动机的顺利启动，但由于发动机转速从零至启动转速峰值再至稳定怠速，均低于对应的发电机起始发电转速，致使开关管Q2未开启，所述指示灯端子L仍处于低电位，车辆仪表盘充电指示灯仍点亮，会造成误报所述交流发电机故障的情况。基于此的第二种情况是，若将发电机起始发电转速设置在对应发动机启动转速峰值以下，在发动机转速从零至启动转速峰值过程中，会触发开关管Q2开启，所述指示灯端子L处于高电位，车辆仪表盘充电指示灯熄灭，这是所希望的，但此时B+开始为所述转子4提供励磁电流，实现交流发电机对外供电输出，从而增加对发动机的拖动扭矩，如此，将不利于发动机顺利越过启动转速峰值至稳定怠速。
技术实现思路
针对现有技术中存在的以上不足，本专利技术一个方面的目的是提供一种电压调节器，作为同一种专利技术构思，本专利技术另一个方面的目的是提供一种配置该调节器的机动车交流发电机，使得配置该交流发电机的车辆，在优化改善发动机启动阶段拖动工况同时，还能避免发生充电指示灯误报警的状况。为实现上述第一方面的目的，本专利技术的电压调节器，配置于机动车辆的交流发电机，包括：正极端子接口、负极端子接口、相端输入端子、指示灯端子、磁场正极和磁场负极；所述磁场正极和所述磁场负极连接于所述发电机的转子磁场线圈的两端，所述指示灯端子与所述磁场正极连接；所述磁场负极通过第一开关电路接地，所述第一开关电路中设置有开关管，所述正极端子接口与所述开关管的控制端之间设置有调压控制模块，所述调压控制模块以所述正极端子接口的电压作为参考点，对所述开关管进行开关控制，使所述发电机对外输出的电压稳定在设定调压值范围内；所述正极端子接口通过第二开关电路与磁场正极连接，所述第二开关电路中设置有开关管，所述相端输入端子与开关管的控制端之间设置有自由启动模块，所述自由启动模块对所述相端输入端子的相信号进行判定，当本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电压调节器，配置于机动车辆的交流发电机，包括：正极端子接口(B+)、负极端子接口(B‑)、相端输入端子(P)、指示灯端子(L)、磁场正极(F+)和磁场负极(F‑)；所述磁场正极(F+)和所述磁场负极(F‑)连接于所述发电机的转子磁场线圈(9)的两端，所述指示灯端子(L)与所述磁场正极(F+)连接；所述磁场负极(F‑)通过第一开关电路接地，所述第一开关电路中设置有开关管(Q1)，所述正极端子接口(B+)与所述开关管(Q1)的控制端之间设置有调压控制模块，所述调压控制模块以所述正极端子接口(B+)的电压作为参考点，对所述开关管(Q1)进行开关控制，使所述发电机对外输出的电压稳定在设定调压值范围内；所述正极端子接口(B+)通过第二开关电路与磁场正极(F+)连接，所述第二开关电路中设置有开关管(Q2)，所述相端输入端子(P)与开关管(Q2)的控制端之间设置有自由启动模块，所述自由启动模块对所述相端输入端子(P)的相信号进行判定，当所述相信号的频率达到设定转速值时使开关管Q2导通；其特征在于，所述电压调节器中设置有启动优化磁场钳制模块，所述相端输入端子(P)与所述启动优化磁场钳制模块的一个输入端口连接，所述指示灯端子(L)与所述启动优化磁场钳制模块的另一个输入端口连接，所述启动优化磁场钳制模块的输出端与所述开关管(Q1)的控制端连接，所述启动优化磁场钳制模块根据相端输入端子(P)的电压信号和所述指示灯端子(L)的电位信号，对所述开关管(Q1)进行占空比钳制，在钳制时长内使所述相端输入端子(P)的电压处于设定的低于外界蓄电池电压的电压。...

【技术特征摘要】
1.一种电压调节器，配置于机动车辆的交流发电机，包括：正极端子接口(B+)、负极端子接口(B-)、相端输入端子(P)、指示灯端子(L)、磁场正极(F+)和磁场负极(F-)；所述磁场正极(F+)和所述磁场负极(F-)连接于所述发电机的转子磁场线圈(9)的两端，所述指示灯端子(L)与所述磁场正极(F+)连接；所述磁场负极(F-)通过第一开关电路接地，所述第一开关电路中设置有开关管(Q1)，所述正极端子接口(B+)与所述开关管(Q1)的控制端之间设置有调压控制模块，所述调压控制模块以所述正极端子接口(B+)的电压作为参考点，对所述开关管(Q1)进行开关控制，使所述发电机对外输出的电压稳定在设定调压值范围内；所述正极端子接口(B+)通过第二开关电路与磁场正极(F+)连接，所述第二开关电路中设置有开关管(Q2)，所述相端输入端子(P)与开关管(Q2)的控制端之间设置有自由启动模块，所述自由启动模块对所述相端输入端子(P)的相信号进行判定，当所述相信号的频率达到设定转速值时使开关管Q2导通；其特征在于，所述电压调节器中设置有启动优化磁场钳制模块，所述相端输入端子(P)与所述启动优化磁场钳制模块的一个输入端口连接，所述指示灯端子(L)与所述启动优化磁场钳制模块的另一个输入端口连接，所述启动优化磁场钳制模块的输出端与所述开关管(Q1)的控制端连接，所述启动优化磁场钳制模块根据相端输入端子(P)的电压信号和所述指示灯端子(L)的电位信号，对所述开关管(Q1)进行占空比钳制，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宁宁，李帅，张传家，
申请(专利权)人：北京佩特来电器有限公司，潍坊佩特来电器有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11