CN105897095A - 一种汽车低怠速时能使发电机平稳发电的电压调节器 - Google Patents
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Abstract
一种汽车低怠速时能使发电机平稳发电的电压调节器。汽车在行驶中，特别是在城市道路行驶路口有红绿灯，时有怠速情况发生。一般司机应对的方法，一种是发动机开着，松开离合汽车继续发电，浪费燃油；另一种方法是发动机也怠速，这时发电机因怠速就发不出足够的电量供用电器使用，用电器就会消耗蓄电池的电量以满足用电器的正常需求，因此就希望汽车电压调节器有一功能，能使发电机在怠速时也能够平稳正常、发出足够的电量供给用电器或蓄电池。本发明利用单片机ECU和晶体管组成开关电路，以控制激磁电流通断时间来控制汽车低怠速时能使发电机平稳发电的电压调节器以此解决上叙问题。用于农、林、牧风力发电机，农用和工程特种车发电机等领域。
Description
技术领域：
本发明，涉及一种汽车在发动机低怠速时，能使汽车发电机平稳发电的电压调节器。适用于各乘用车发电机，以及农、林、牧风力发电机，农用车发电机和工程特种车发电机等领域。
技术背景：
如今在每一辆汽车、拖拉机(内然机车)中几乎都有发电机，汽车发电机大多数都是交流整流发电机。由于交流发电机的转子是由发动机通过皮带驱动旋转的，其转速随发动机转速的变化而变化，时常伴有汽车发动机怠速运行情况，而且通常发动机和交流发电机的速比会在1.5～3之间，因此交流发电机转子的转速变化范围非常大，而发电机产生的电动势又与转子转速、磁通量等成正比，所以发电机的输出电压必然会随着转速的增加而增加。然而车载用电器等设备(包括蓄电池)都须要一个稳定和干净的电源环境，这样一来，对于一个能时刻提供稳定干净的电源是那么的必要；一般车载发电机有14V系列和28V系列两种，这两种发电机其输出电压范围通常会在14±0.2V和28±0.3V。为了满足车载用电设备需稳定电压供电，使交流发电机的输出电压在发动机的所有工况下基本保持稳定，交流发电机就必须配用一个高效、稳定的电压调节器才能满足要求。
目前汽车电压调节器的内部电路有采用分立器件的、专用集成电路的(单芯片的)、微处理器组合其它元器件的等几种常见电路，其能够使得发电机输出精度较高且文波较小的电压值，同时还可以包括如DAC、Flash存储器电路 等，可以存储电池和电源的参考数据以及电池电压、发电机转速，并实时监控和调整蓄电池状态、输出功率、是否有异常等情况。
诸如历代电压调节器，在发动机低怠速时会出现不能为车载电器以及蓄电池供电或充电的情况。例如一辆汽车在等红绿灯时，司机通常会松开油门踏板使发动机低怠速运行，几乎没有人愿意再踩着油门让发动机做“无用功”，因为车停下来时根本没必要再继续踩下油门踏板，不仅耗油而且又对发动机无益加速发动机机械磨损，这样一来(如果使用上叙的电压调节器)发电机发电不足或者不产电，使得没有足够的电量提供给车载其它设备或用电器使用，此时车载用电器就会消耗蓄电池的电量以满足用电器的正常运行。因此就希望汽车电压调节器不仅要有上述功能的同时，还要使发电机在低怠速甚至更低的运行速度时也能够正常、平稳发电，以供车载电器需求，以此解决上叙问题。
发明内容：
为了解决上叙问题，本发明利用单片机ECM和晶体管等组成控制电路，以调节励磁电流、通断时间、感知外界温度或接受发动机ECU控制信号R等来调节控制发电机的输出电压。在典型实施例中，用于在发动机低怠速时甚至更低速度能使汽车发电机平稳发电的方法和系统，来克服和减轻上面讨论的现有技术的缺点和不足。减轻了突然因转速升高所带来的电流冲击，也减小了对系统电压的冲击，同时也减小了电磁脉冲强度带给车载用电设备的电磁干扰或冲击，提高了车载用电器的使用寿命，克服了发动机在怠速运行甚至更低速度时发电不足或者不发电等不良现象。
附图说明
附图1是《一种汽车低怠速时能使发电机平稳发电的电压调节器》原理图
具体实施方式
本发明《一种汽车低怠速时能使发电机平稳发电的电压调节器》，其原理如说明书附图所示。
所叙方法和电路包括：发电机的定子线圈绕组相序自定义W端取一个交流控制电压信号电路、IC1比较电路和开关电路Q1以及发电机1C2、Q2、D13自动励磁稳压电路组成。在汽车发动机低怠速时，检测信号首先通过发电机定子线圈绕组相序自定义W端取一个交流电压控制信号，并通过发电机自定义相序W端的交流电压控制信号有无、电压电平的高低、频率多少Hz与集成电路IC1中的比较电路设定值进行对比或比较智能判断其电压和频率的高低、有无，并通过参考D+、Ig、B、S、的信号工作情况，由集成电路IC1基准比较电路进行比较判定处理。IC1比较电路对Q1的基极输出是低电平还是高电平进行比较判断，去控制Q1导通或截止，及时配合发电机励磁供电电路，来控制励磁线圈L4的磁通量的多少，并通过自动稳压电路IC2、Q2以及稳压二极管D13完成发电机电压自动调节过程。
若发电机W端的交流电压控制信号有，且交流控制电压低、频率低(低于汽车怠速、频率不能为零)，意味着发电机怠速运行事件的发生，从而响应发电机正常发电事件出现，为了发电机平稳发电，在IC1基准比较电路参考比较下且Ig、D+为低电平，而B、S为高电平时，则IC1推动级输出高电平控制(Q1基极的电压大于Vd电压1.5V)Q1导通及时启动励磁电流由电池经过Q1、D11、励磁线圈L4在经过Q2自动限流稳压来调节励磁强度，同时由自动稳压电路IC2、Q2以及稳压二极管D13完成发电机电压自动调节过程，以保证汽车发电机能平稳发电。
若发电机W的交流电压控制信号有且电压低、频率低，但Ig为高电平 时，而S端无论高、低电平，则IC1比较电路推动级输出为低电平，Q1不导通，不启动由电池到励磁线圈L4的供电电路，给励磁线圈L4供电。当发电机W端交流控制信号的电压升到大于或等于IC1比较基准设定值时，IC1比较电路推动级控制Q1关闭，此时励磁线圈L4励磁电流由发电机供电电路供电，励磁线圈L4在经过Q2自动限流稳压来调节励磁强度，同时由自动稳压电路IC2、Q2以及稳压二极管D13完成发电机电压自动调节过程。
汽车发电机在另一状态下，其中当IC1检测到发电机W端有交流控制电压信号并不满足其设定值时，IC1比较电路推动级控制Q1截止不启动由电池到励磁线圈L4的供电电路，给励磁线圈L4供电；通过汽车发电机发电一段时间后，当IC1检测到W端有交流控制电压信号并且满足其规定值时，IC1比较电路推动级控制Q1导通及时启动励磁电流由电池经过Q1、D11、励磁线圈L4在经过Q2自动限流稳压来调节励磁强度，同时由自动稳压电路IC2、Q2以及稳压二极管D13完成发电机电压自动调节过程，以保证汽车发电机能平稳发电。
发电机电压自动调节电路是由IC2、Q2和稳压二极管D13构成的控制电路，其工作原理根据D+、B、R和F的电压工作运行情况来判断是否输出高电平给Q2的栅极，通过Q2通断来调节励磁电流的大小，从而调节发电机的电压值的高低，把电压稳定在一定的范围。
通过以上原理所述电路分析本发电机自动电压调节器工作过程，因此就这样克服和减轻了发动机在怠速甚至更低速度时发电机发电不足的问题或者有可能不发电的问题，以确保汽车用电器和蓄电池正常用电需求。
Claims (4)
1.一种汽车低怠速时能使发电机平稳发电的调压节器，利用单片机ECM和晶体管等组成控制电略，以调节励磁电流、通断时间、感知外界温度或接受发动机ECU控制信号等来调节控制发电机的输出电压，所叙的方法和电路包括DAC、Flash存储器、IC1比较电路和开关电路Q1以及发电机1C2、Q2、D13自动励磁稳压电路，可以存储电池和电源的参考数据以及电池电压、发电机转速，并实时监控和调整蓄电池状态、输出功率、是否有异常等情况，其特征在于汽车发动机低怠速时，检测信号首先通过发电机定子线圈绕组相序自定义W端取一个交流电压控制信号，并通过发电机自定义相序W端的交流电压控制信号有无、电压电平的高低、频率多少Hz与集成电路IC1中的比较电路设定值进行对比或比较，智能判断其电压和频率的高低、有无，并通过参考D+、Ig、B、S、的信号工作情况，由集成电路IC1基准比较电路进行比较判定处理，IC1比较电路对Q1的基极输出是低电平还是高电平进行比较判断，去控制Q1导通或截止，及时配合发电机励磁供电电路，来控制励磁线圈L4的磁通量的多少，并通过自动稳压电路IC2、Q2以及稳压二极管D13完成发电机电压自动调节过程。
2.根据权利要求1所述的一种汽车低怠速时能使发电机平稳发电的调压节器，其特征在于发电机W端的交流电压控制信号有，且交流控制电压低、频率低(低于汽车怠速、频率不能为零)，意味着发电机怠速运行事件的发生，从而响应发电机正常发电事件出现，为了发电机平稳发电，在IC1基准比较电路参考比较下且Ig、D+为低电平，而B、S为高电平时，则IC1推动级输出高电平控制(Q1基极的电压大于Vd电压1.5V)Q1导通及时启动励磁电流由蓄电池经过Q1、D11、励磁线圈L4在经过Q2自动限流稳压来调节励磁强度，同时由自动稳压电路IC2、Q2以及稳压二极管D13完成发电机电压自动调节过程，以保证汽车发电机能平稳发电。
3.根据权利要求1所述的一种汽车低怠速时能使发电机平稳发电的调压节器，其特征在于发电机W的交流电压控制信号有且电压低、频率低，但Ig为高电平时，而S端无论高、低电平，则IC1比较电路推动级输出为低电平，Q1不导通，不启动由蓄电池到励磁线圈L4的供电电路，给励磁线圈L4供电，当发电机W端交流控制信号的电压升到大于或等于IC1比较基准设定值时，IC1比较电路推动级控制Q1关闭，此时励磁线圈L4励磁电流由发电机供电电路供电，励磁线圈L4在经过Q2自动限流稳压来调节励磁强度，同时由自动稳压电路IC2、Q2以及稳压二极管D13完成发电机电压自动调节过程。
4.根据权利要求1所述的一种汽车低怠速时能使发电机平稳发电的调压节器，其特征在于IC1检测到发电机W端有交流控制电压信号并不满足其设定值时，IC1比较电路推动级控制Q1截止不启动由蓄电池到励磁线圈L4的供电电路，给励磁线圈L4供电，通过汽车发电机发电一段时间后，当IC1检测到W端有交流控制电压信号并且满足其规定值时，IC1比较电路推动级控制Q1导通及时启动励磁电流由电池经过Q1、D11、励磁线圈L4在经过Q2自动限流稳压来调节励磁强度，同时由自动稳压电路IC2、Q2以及稳压二极管D13完成发电机电压自动调节过程，以保证汽车发电机能平稳发电。
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