[發明專利]汽車發電機輸出電壓控制系統

在審

• 申請號: 201310702929.4
• 申請日: 2013-12-19
• 公開（公告）號: CN104734317A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 潘景文
• 申請（專利權）人: 陜西重型汽車有限公司
• 主分類號: H02J7/24
• 分類號: H02J7/24
• 代理公司: 中國商標專利事務所有限公司 11234
• 代理人: 宋義興;馬云超

技術領域

本發明涉及一種控制系統，特別涉及一種汽車發電機的輸出電壓控制系統。

背景技術

傳統發電機穩定電壓的控制方式，是使勵磁線圈反復地工作在開關狀態下的，這種方式在發電機電樞中形成電磁能量的脈動，導致輸出電壓的波動較大，不利于用電器的正常工作，對蓄電池的危害也較大。如果當發電機突然失去大負載時，發電機輸出電壓會形成拋負載的脈沖高電壓損壞汽車用電器。

傳統的汽車發電機的輸入輸出電壓通常由電子調節器進行控制，其工作原理如圖1所示。該圖中，發電機的電壓輸出端分別與電子調節器、蓄電池和負載電連接，電壓輸入端與電子調節器的電壓輸出端電連接。該電子調節器通常包含兩個三極管BG1和BG2、穩壓二極管VS和二極管D，三極管BG1的基極接穩壓二極管VS，發射極接三極管BG2的基極，三極管BG2的發射極分別與二極管D和發電機中的勵磁線圈RF電連接。當點火開關SW閉合后，BG2管道通，勵磁電流（它激電流）通過勵磁線圈RF在電樞中建立直流磁場。發動機工作帶動發電機的同時（此時，發電機勵磁方式轉為自激方式），發電機三相繞組經過二極管組整流輸出端電壓B+。當B+電壓高于的壓二極管VS的擊穿電壓值時，穩壓二極管VS擊穿使BG1導通而BG2截止，關斷了勵磁線圈RF中的回路，剩余電流經過二極管D逐漸消耗至零，此時發電機空轉而無能量輸出，B+端電壓由蓄電池繼續維持，直至B+端電壓低于設定值V2時，BG2再次導通向勵磁線圈RF提供勵磁電流。這種開關方式會在發電機電樞中引起電磁能量較大的脈動，導致輸出電壓B+的波動，致使發電機輸出電壓波動±5%～7%左右。對當今汽車電氣系統大量采用的嵌入式控制器的工作穩定性尤其具有潛在的威脅。

汽車發電機的工作環境是復雜的，它的動力取自于轉速時刻變化的發動機，而它的負載變化也是隨機的，同時電磁能量的轉換又是具有延遲性的。因此在當今的汽車電子電氣系統而言，單純采用傳統發電機電子調壓式就顯得捉襟見肘。尤其對當今汽車電氣系統大量采用的嵌入式控制器的工作穩定性和可靠性均具有潛在的威脅。為了適應當今汽車電子技術的飛躍發展，為了汽車智能控制系統安全可靠的工作，供電系統的技術提升首當其沖。

發明內容

針對現有技術中的不足，本發明旨在提供一種新型汽車發電機的輸出電壓控制系統，該系統可以向發電機提供線性連續變化的勵磁電流，使得發電機無論處于何種工況，都可以輸出一個恒定的電壓，可大大延長車用電器的使用壽命。

為了解決上述問題，該種汽車發電機輸出電壓控制系統，包括發電機、蓄電池，還包括：采樣器，其與發電機的電壓輸出端電連接，用于將發電機整流輸出的電壓進行濾波采樣和A/D轉換后輸入至處理器；

發電機轉速計數器，用于接收來自發電機的轉速信號，并將該信號發送至處理器；

驅動器，其與發電機中勵磁線圈電連接，用于將勵磁電流發送至發電機；

處理器，其信號輸入端分別與采樣器和發電機轉速計數器電連接，信號輸出端與驅動器電連接，處理器根據發電機的輸出電壓值和發電機轉速值確定其輸出的脈寬調制的頻寬，通過脈寬調制的方式控制驅動器輸出勵磁電流的大小，以及

穩壓源，分別為采樣器、處理器和發電機轉速計數器供電。

優選地，所述采樣器與發電機的電壓輸出端之間并接有瞬態電壓抑制二極管。

優選地，所述處理器的信號輸入端還與車身CAN總線電連接，用于接收車況信號，該處理器根據車況信號、發電機的輸出電壓值和發電機轉速值確定其輸出的脈寬調制的頻寬。

優選地，所述車況信號包括：溫度信號和負載變化信號。

優選地，所述驅動器與發電機的輸入端之間并接有濾波電容。

優選地，所述處理器內設有一個延遲時間值⊿t；當關閉大負荷用電器之前，所述處理器控制驅動器減小勵磁電流輸出值，經過該延遲時間值⊿t后，再釋放該大負荷用電器的驅動。

更優選地，所述延遲時間值根據公式：⊿t=k*L/R確定，其中R為勵磁繞組的電阻值、L為勵磁繞組的電感量，k為修正系數。該修正系數k值在1.1～1.4之間。

本發明的汽車線性穩壓發電機采用負反饋連續調節勵磁電流，而非開關調節的穩壓工作原理，以及在汽車電氣領域和其他電氣控制領域的應用；

為有效遏制發電機輸出端拋負載的發生，特別在線性穩壓的汽車發電機內部設置TVS，最大限度降低由線阻造成TVS卸荷不利的影響；

線性穩壓發電機使整個用電系統電器的抗沖擊性能從傳統的5a級別降至5b級別，降低整個車輛電器設計成本；