專利名稱：汽車電源主動管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型主要用于汽車電源檢測與控制的管理，尤其是能很好處理現(xiàn)代汽車電器容量快速增加給汽車電源帶來的負(fù)擔(dān)。
背景技術(shù)：
自1886年1月29日德國工程師Benz發(fā)明汽車以來，汽車上裝備的電器與電子設(shè)備日趨復(fù)雜，特別是近50年來，汽車電子技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。汽車電子化已是汽車工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。汽車電子化被認(rèn)為是汽車技術(shù)發(fā)展的一次革命，汽車電子化被看作是現(xiàn)代汽車技術(shù)的重要標(biāo)志，是用來設(shè)計(jì)新車，改造舊車的重要措施。汽車制造商認(rèn)為增加汽車電子設(shè)備的數(shù)量、質(zhì)量、科技含量，促進(jìn)汽車電子化是奪取未來汽車市場的重要手段。但不管是普通汽車還是高級豪華汽車，其電源系統(tǒng)在整個(gè)電器系統(tǒng)中都起著舉足輕重的作用，汽車電源系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)與負(fù)載共同構(gòu)成了汽車電路的整體。與此同時(shí)，日趨復(fù)雜的汽車器對電源系統(tǒng)也提出了更高要求。傳統(tǒng)的汽車電路將電源與負(fù)載分開設(shè)計(jì)，其實(shí)這是一種不太科學(xué)的考慮方法，因?yàn)殡S著汽車電子化的發(fā)展，汽車的電源與負(fù)載關(guān)系日益緊密，電源與電器設(shè)備已經(jīng)沒有明顯的界限。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，汽車上電子器件的容量正在以每年6％的速度增長，現(xiàn)代高級豪華汽車上電子設(shè)備的價(jià)值已達(dá)到2000美元以上。由于機(jī)械部件正在被電子器件逐步代替，另外，人們還想在汽車上添加更新更尖端的電子設(shè)備，所以電子設(shè)備有望在今后10年內(nèi)取得更快的增長，并將達(dá)到豪華轎車總成本的40％。在20世紀(jì)50年代，一輛汽車上的電子線束僅為75米，而現(xiàn)今，一輛高級豪華車可能有2000米以上長度的線束，且重量達(dá)到了35千克，實(shí)際上在某些最新型的汽車上，由于電子器件的變化發(fā)展，整車電路可能包含5600個(gè)零部件以及200種以上線束，僅單片微型計(jì)算機(jī)的數(shù)量就達(dá)48個(gè)之多。隨著電子系統(tǒng)的增加，電能的需求也在快速上升，從1976年的500W上升到最新車輛的2000W左右，此增長率相當(dāng)于在過去的幾年中每年的電能需求增加約60W以上。而在未來10年內(nèi)，其增長有望達(dá)到300％。維斯通公司的研究表明，在21世紀(jì)前10年，汽車所需電能有望接近10000W。隨著汽車的發(fā)展和電器容量的訊速增加，汽車電路需要越來越復(fù)雜的電源供電系統(tǒng)，相對于眾多的尖端汽車電器，汽車的整車電源能量供給就落后許多。就拿發(fā)電機(jī)來說吧，發(fā)電機(jī)的輸出電壓是會隨著其轉(zhuǎn)速的變化而不斷變化，要想測發(fā)電機(jī)的輸出電壓，就必需先測其轉(zhuǎn)速，但現(xiàn)代大多數(shù)汽車還沒有裝備發(fā)電機(jī)檢測電路，就是有一少部分裝備了此功能的電路，也是體積大，精度也難以達(dá)到汽車檢測的要求。另外，汽車穩(wěn)定電壓的穩(wěn)壓器(調(diào)壓器)與發(fā)電機(jī)是一個(gè)有機(jī)整體，因?yàn)楫?dāng)汽車發(fā)動機(jī)由靜止開始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)電機(jī)還沒有經(jīng)發(fā)動機(jī)的驅(qū)動產(chǎn)生電能，也就沒有電能供給起動機(jī)和點(diǎn)火系統(tǒng)，此時(shí)蓄電池單獨(dú)向起動機(jī)供電，使發(fā)動機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而帶動發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。在怠速及低轉(zhuǎn)速時(shí)，發(fā)電機(jī)的輸出電壓較低還不能滿足用電設(shè)備的需求時(shí)，仍由蓄電池向負(fù)載提供電能?？梢娦铍姵匾彩瞧囯娫粗幸粋€(gè)非常重要的部件，不僅發(fā)動機(jī)要靠它，在汽車熄火后，它更是汽車上唯一的動力源，蓄電池的狀態(tài)直接關(guān)系著汽車的整個(gè)電路能否正常工作，對它的檢測需要一套系統(tǒng)的管理方法，不但要對它參數(shù)的最低電壓進(jìn)行檢測，以防蓄電池的虧電，也要對其最高電壓進(jìn)行控制，以防止過高的電壓將蓄電池?fù)p壞；此外，汽車上的各種電器設(shè)備如電噴發(fā)動的電子控制器(EFI)、ABS、EDS等也不允許出現(xiàn)過高電壓。那么，是那個(gè)部件對蓄電池的最高電壓進(jìn)行控制呢？它就是電壓調(diào)節(jié)器，所以，對蓄電池的保護(hù)還必需對電壓調(diào)節(jié)器進(jìn)行檢測，但是目前還沒有電壓調(diào)節(jié)器檢測電路在汽車上應(yīng)用的實(shí)例，這是一個(gè)不足。我們知道，引起蓄電池電壓過低主要原因是蓄電池長期的自然放電或負(fù)載過度用電所致，但主要原因在于后者。在汽車的電器中，功耗最大的要數(shù)起動機(jī)，并且起動機(jī)為了達(dá)到一定的起動轉(zhuǎn)矩，對其最低電壓也有嚴(yán)格的要求，所以對起動機(jī)的檢測這一項(xiàng)也必不可少。但現(xiàn)實(shí)情況是汽車電源主要部件之一的蓄電池充電指示僅用一只小燈泡作為充電指示，它僅能反映蓄電池與發(fā)電機(jī)輸出電壓是否相同，并不能反映發(fā)電機(jī)輸出電壓與蓄電池實(shí)際電壓?，F(xiàn)代的無維護(hù)蓄電池由于內(nèi)阻小，自放電少，使用壽命長和特點(diǎn)，被不少汽車所采用，這些無維護(hù)蓄電池很大部分裝有簡單的充電指示器，這里所謂的充電指示器實(shí)際上是一個(gè)機(jī)械式上下浮動的小球，它是根據(jù)電解液的高低與密度引起小球的上下浮動來指示的，受溫度、汽車的傾斜度影響較大，更重要的是，它的觀察很不方便，精度也不高。蓄電池的檢測尚且如此，起動機(jī)的檢測就可想而知了。當(dāng)今對汽車起動機(jī)的檢修很多需要使用專業(yè)的儀器和擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)，這對于車主來說自己難以知道汽車故障的實(shí)際情況。另外，從延長蓄電池使用壽命的角度來說，當(dāng)蓄電池電壓過低時(shí)，還應(yīng)立刻阻止蓄電池的繼續(xù)放電，并對其進(jìn)行充電。對于充電，這個(gè)問題比較好解決，只要汽車起動，蓄電池就能充電，但阻止其放電，難度較大，因?yàn)橛行╇娖魇潜匦柽B續(xù)供電的如點(diǎn)火系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在汽車起動以后就一直需要電能供給，而有些電器如電動天窗、電動后視鏡，電熱座椅，空調(diào)等設(shè)備相對來說不太重要，可以暫時(shí)不要電能的供給，也就是說，在蓄電池電能不足時(shí)要有一種邏輯判斷電路對電源的分配進(jìn)行控制，把僅有的電能供給汽車最重要且最需要電能的用電設(shè)備。綜上所述，現(xiàn)代汽車的整車電源檢測系統(tǒng)還很不完善，以往人們只重視被動的檢測指示，并沒有把主動保護(hù)放在重要的位置，這就使得汽車電源在蓄電池的防虧電方面也存在缺陷，通過對汽車電源與電器發(fā)展道路的分析，再結(jié)合現(xiàn)代汽車電源系統(tǒng)的現(xiàn)狀我們不難發(fā)現(xiàn)，在汽車電子化的今天，汽車電源系統(tǒng)的檢測已經(jīng)不可能僅僅依靠一兩個(gè)電子元件就能完成的，汽車電源的檢測需要的是不但能對發(fā)電機(jī)，調(diào)壓器，蓄電池，起動機(jī)進(jìn)行整體檢測，而且要對發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速與蓄電池的狀態(tài)進(jìn)行判斷，以確定電源能量是否足夠所有用電設(shè)備的使用。具有這些功能的檢測電路才是現(xiàn)代汽車電源檢測電路所迫切需要的。

發(fā)明內(nèi)容
早期的汽車電源負(fù)載分開考慮，各器件自檢單獨(dú)設(shè)計(jì)的思想已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代汽車大容量電子化發(fā)展的需要，所以在這里，本人推出一種全新的汽車電路——汽車電源主動管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要由電阻分壓網(wǎng)絡(luò)，電壓檢測電路，同步開關(guān)電路，聲光指示電路，定時(shí)器電路，邏輯門電路，輸出功率放大電路，線性穩(wěn)壓電源幾部分組成。可以精確檢測和管理交流發(fā)電機(jī)，蓄電池，和起動機(jī)系統(tǒng)以及特定電器的狀態(tài)。所謂對交流發(fā)電機(jī)的管理，是指必需精確檢測交流發(fā)電機(jī)以及整流器的狀態(tài)。蓄電池管理的職責(zé)是監(jiān)控蓄電池的電壓和充電狀態(tài)，判斷蓄電池的電能是否足夠向所有用電設(shè)備供電。起動機(jī)管理的職責(zé)是判斷起動機(jī)起動所需的條件是否達(dá)到，以確定能否正常工作。汽車電源主動管理系統(tǒng)從電源的產(chǎn)生，穩(wěn)壓儲蓄，分配到負(fù)載的使用進(jìn)行定點(diǎn)連續(xù)檢測，統(tǒng)一管理。不但解決了傳統(tǒng)電路沒有電源管理和只能檢測指示故障，不能控制故障擴(kuò)大的缺點(diǎn)，而且克服了以往電路體積大，功耗大，誤差大，電器自檢相互獨(dú)立，模擬檢測輸出和數(shù)字檢測輸出難于整合的不足。具有體積小，重量輕，功耗低，功能強(qiáng)大，模擬電路與數(shù)字電路同時(shí)運(yùn)行使電路具有了邏輯判斷功能，首次使汽車電源具有主動管理功能，預(yù)防和減少了汽車電源故障的產(chǎn)生，控制故障的擴(kuò)大，降低了整車電路的故障率，減輕了駕使員的負(fù)擔(dān)，對汽車的安全行使也具有重要意義。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型具體說明


圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)方框示意圖圖2為本實(shí)用新型電路原理圖圖2中IC1是MAX8214，它是精密電壓監(jiān)控器，內(nèi)部有四個(gè)精密比較器及一個(gè)輔助比較器，內(nèi)部各通道誤差不于1％；IC2是7805三端穩(wěn)壓集成電路；IC3為555時(shí)基電路；IC4為74LS86四路雙輸入異或門。IC5也為555時(shí)基電路。
發(fā)電機(jī)的管理汽車音響、儀器儀表、電噴發(fā)動機(jī)、ABS、起動機(jī)等設(shè)備都需要電能，供給些用電設(shè)備電能的，就是發(fā)電機(jī)?，F(xiàn)代汽車的發(fā)動機(jī)和發(fā)電機(jī)是同時(shí)工作的，發(fā)電機(jī)擔(dān)負(fù)著為汽車上所有用電設(shè)備提供電能的重任。其工作狀態(tài)直接影響整車的性能，對發(fā)電機(jī)進(jìn)行連續(xù)的檢測，不僅可以很好的解決整車的電能供給，而且對發(fā)電機(jī)的檢修也極為方便。傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)檢測電路與蓄電池充電指示共用一只小燈泡，雖然也可以進(jìn)行簡單的指示，但是由于過于簡單，使得這種方式不能對發(fā)電機(jī)的實(shí)際電壓參數(shù)進(jìn)行快速不間斷的測量。而現(xiàn)代汽車電器設(shè)備的增多又決定了必需對汽車發(fā)電機(jī)的實(shí)際電壓進(jìn)行連續(xù)檢測，為此本系統(tǒng)特設(shè)發(fā)電機(jī)隨車連續(xù)檢測系統(tǒng)。由于汽車的發(fā)動機(jī)從起動、怠速、最高速度、再降速其轉(zhuǎn)速變化范圍很大，由發(fā)動機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)出電壓將隨之變化，即使接上負(fù)載與調(diào)壓器之后，其輸出電壓仍會有一定變化，檢測難度有所增大，整個(gè)發(fā)電機(jī)檢測電路附圖(2)所示由F2，C2，RP2，R3，R4，IC1(3，13)腳組成的發(fā)電機(jī)檢測電路和由F3，C3，RP3，R5，R6，IC1(4、12)腳組成的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測電路，RP33(1、2、7、8)腳組成的集成限流電阻，IC4(1、2、3)腳的邏輯判斷電路及由RP22，D7組成的指示電路所組成?，F(xiàn)代的汽車蓄電池大多以12V為主，所以發(fā)電機(jī)的輸出電壓應(yīng)超過12V才有實(shí)際意義，我們將RP2，R3，R4組成的電阻分壓值設(shè)定為12V，也就是說，根據(jù)蓄電池的充電狀態(tài)，判斷發(fā)電機(jī)的輸出電壓是否達(dá)到12V，發(fā)電機(jī)輸出電壓低于12V時(shí)，并不能對蓄電池進(jìn)行有效充電，所以，低于12V的電壓將視為無效。在低轉(zhuǎn)速情況下，發(fā)電機(jī)的輸出電壓可能達(dá)不到12V，而當(dāng)發(fā)電機(jī)高轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，輸出電壓會大大上升，即使電路中含有電壓調(diào)節(jié)器也不能對電壓進(jìn)行精確控制，它只能將發(fā)電機(jī)輸出電壓控制在14.5V以內(nèi)。根據(jù)汽車電器設(shè)備的參數(shù)可知，汽車電源電壓控制在12-13V為最佳狀態(tài)，但實(shí)際上，汽車電源電壓并不永遠(yuǎn)保持在理想狀態(tài)，它的輸出電壓主要受蓄電池電壓與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的影響。比如，汽車經(jīng)常使用或蓄電池剛充過電，這時(shí)即使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降還有蓄電池供電，但如果汽車長久沒有使用或蓄電池電壓不足時(shí)，這時(shí)即使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高也無濟(jì)于事，因?yàn)樾铍姵匾褜l(fā)電機(jī)輸出電壓嵌位在較低的范圍內(nèi)。我們在設(shè)置檢測發(fā)電機(jī)輸出電壓值時(shí)已經(jīng)設(shè)為12V，在低轉(zhuǎn)速下低于12V的輸出電壓很容易造成發(fā)電機(jī)檢測電路誤判斷為發(fā)電機(jī)性能不穩(wěn)而報(bào)警，事實(shí)上發(fā)電機(jī)此時(shí)為正常運(yùn)行狀態(tài)。為克服此難點(diǎn)，我們增加了由F3，C3，RP3，R5，R6，IC1(4，12)腳組成的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測電路，它實(shí)際上是欠電壓檢測電路，根據(jù)發(fā)電機(jī)與蓄電池的特性，將RP3，R5，R6組成分壓電路的分壓比調(diào)整到發(fā)電機(jī)接標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載時(shí)發(fā)電機(jī)輸出電壓為12V時(shí)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速，即發(fā)電機(jī)輸出電壓為12V時(shí)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速表的電壓就是RP3，R5，R6所要設(shè)定檢測的值(具體數(shù)值根據(jù)汽車型號而定)。發(fā)電機(jī)電壓檢測輸出IC1(13)腳與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測輸出IC1(12)腳輸出的檢測信號分別進(jìn)入RP33(1、2)腳，經(jīng)(7、8)腳輸出后進(jìn)入IC4(1、2)腳進(jìn)行邏輯判斷，如果發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速高且輸出電壓大于12V，發(fā)電機(jī)檢測電路檢測到的實(shí)際電壓也高于12V，說明一切正常，IC4(3)腳輸出低電平信號，此信號進(jìn)入RP22(1)腳，從(8)腳輸出后進(jìn)入發(fā)光二極管D7正極，負(fù)極則接地，發(fā)光二極管因沒有正常工作電壓而熄滅；如果測得發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低，發(fā)電機(jī)的實(shí)際輸出電壓也低于12V，邏輯電路IC4(1，2)腳同為低電平，則輸出端(3)腳也為低電平，只有當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速高，而發(fā)電機(jī)電壓檢測電路檢測到的發(fā)電機(jī)輸出電壓低于12V時(shí)，發(fā)電機(jī)電壓檢測電路IC1(13)腳輸出低電平信號，此信號經(jīng)RP33(1，8)腳進(jìn)入IC4(1)腳，由于IC4(1)腳為低電平，(2)腳為高電平，則(3)腳將輸出高電平，發(fā)光二極管D7點(diǎn)亮，以提醒司機(jī)，發(fā)電機(jī)回路出現(xiàn)了故障。
對蓄電池的管理蓄電池是汽車上一個(gè)非常重要的部件，它的功能是提供汽車啟動的能量，調(diào)整和穩(wěn)定發(fā)電機(jī)輸出電壓與負(fù)載之間的不平衡狀態(tài)，不僅發(fā)動機(jī)的啟動要靠它，在汽車熄火后它更是車上唯一的動力源。在汽車啟動時(shí)，蓄電池根據(jù)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速決定是否向負(fù)載供電，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低時(shí)，蓄電池向用電設(shè)備提供電能，當(dāng)用電設(shè)備的總功耗大于發(fā)電機(jī)輸出電能時(shí)，它和發(fā)電機(jī)共同向用電設(shè)備提供電能。蓄電池最怕虧電，在使用時(shí)要讓它電力充足，長期存放時(shí)更要注意，必須定期充電。在日常生活中，汽車電器故障是導(dǎo)致蓄電池虧電的主要原因如漏電，發(fā)電機(jī)接觸不良，短路等。導(dǎo)致汽車蓄電池虧電主要原因的電器故障在很多情況下是隱性的(既通過一般的看聽聞是檢查不出來的)。這些故障并不能立即使汽車不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這就如同慢性疾病，早期并不被人們注意，等到晚期發(fā)現(xiàn)時(shí)已到很嚴(yán)重的地步。對于這類故障，不要說對汽車電路不是極為精通的司機(jī)，就是專業(yè)人員也得仔細(xì)檢查才能找出原因，所以對蓄電池的連續(xù)檢測就顯的極為重要。但現(xiàn)代汽車上偏偏沒有蓄電池檢測系統(tǒng)，這樣不但降低蓄電池的性能，而且縮短其使用壽命，修理也費(fèi)時(shí)費(fèi)工，如果有一個(gè)能對蓄電池連續(xù)檢測的電路情況就大不一樣。為解決此問題，我們特設(shè)置了蓄電池管理系統(tǒng)。它的電路附圖(2)所示F1，C1，RP1，R1，R2，IC1(2、14)腳，RP22(4、5)腳，D4組成蓄電池欠電壓檢測指示電路，RP4，R7，R8，IC1(7、11)腳，RP22(3、6)腳，D5組成的蓄電池過壓檢測指示電路，IC4(4、5、6)腳和T4及周圍R18，R24，S3，D9，D10，L1K1，T5及周圍R19，R25，D8，D11，L2K2組成集成門邏輯判斷電路與輸出控制部分組成。原理蓄電池電壓信號經(jīng)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)同時(shí)進(jìn)入IC1(2、7)腳，由RP1，R1，R2把蓄電池欠電壓值設(shè)定為10.5V，當(dāng)被測蓄電池電壓信號大于10.5V時(shí)，RP1，R1，R2分壓后的電壓高于IC1內(nèi)部比較器閥值電壓，則IC1(14)腳輸出高電平；若在任何時(shí)刻低于10.5V，則IC1內(nèi)部比較器將翻轉(zhuǎn)，(14)腳將輸出低電平信號，此信號在使二極管D4點(diǎn)亮的同時(shí)，經(jīng)RP33(3，6)腳進(jìn)入IC4(4)腳，由于在運(yùn)行模式時(shí)同步開關(guān)電路都斷開，起動機(jī)電壓檢測電路一直都停止工作，其IC3的輸出(3)腳一直都為低電平，經(jīng)T3反相后，進(jìn)入IC4(5)腳，使其一直保持在高電平。由于IC4(4)腳電平的突然變低，使門電路的輸出(6)腳由低變?yōu)楦唠娖?，此信號?jīng)R18，R19進(jìn)入三極管T4，T5基極，使T4，T5同時(shí)導(dǎo)通，在運(yùn)行模式下，起動機(jī)停止工作，所以起動機(jī)回路控制端的T4是否導(dǎo)通并不重要，主要是看T5的情況。這時(shí)T5的導(dǎo)通使得繼電器線圈L2得電，繼電器K2的(5、6)，(8、9)兩組觸點(diǎn)分別斷開，(4、6)，(7、9)兩組觸點(diǎn)分別閉合，從而關(guān)斷了如(電熱電動座椅，電動后視鏡，空調(diào)設(shè)備等不太重要但很耗電的電器設(shè)備，具體控制對象根據(jù)實(shí)際可調(diào))。這樣，不但能在蓄電池電壓不足時(shí)把僅有的電能供給汽車最主要的用電設(shè)備，而且保護(hù)了蓄電池，R25，D11為繼電器K2通斷指示電路。由RP4，R7，R8，IC1(7、11)腳組成蓄電池過壓檢測，RP4，R7，R8將被測電壓設(shè)為14.5V，在正常情況下，蓄電池電壓低于14.5V，IC1(11)腳輸出高電平，蓄電池過壓指示發(fā)光二極管熄滅，如果蓄電池電壓一旦高于14.5V，則IC1(11)腳立刻輸出低電平，發(fā)光二極管D5將被點(diǎn)亮，以示報(bào)警，說明蓄電池電壓過高，可能是調(diào)壓器損壞。
起動機(jī)的管理發(fā)動機(jī)由靜止變?yōu)檎＿\(yùn)轉(zhuǎn)的過程稱為起動，對于現(xiàn)代汽車來說，發(fā)動機(jī)的起動必需靠起動機(jī)來完成。起動機(jī)工作時(shí)間短，但工作電流極大，是汽車上功耗最大的部件。起動機(jī)功耗大，沖擊大的特點(diǎn)決定了現(xiàn)代汽車的隨車診斷設(shè)備不能對起動機(jī)進(jìn)行有效的檢測。要很好的保護(hù)蓄電池，保證汽車正常的起動性能，就必需對這個(gè)汽車上最耗電的設(shè)備進(jìn)行檢測，這樣不但能延長蓄電池的使用壽命，而且可以很好的檢測這個(gè)部件的工作狀態(tài)，保證汽車正常的起動。為了解這個(gè)難題，特設(shè)了起動機(jī)管理系統(tǒng)，本系統(tǒng)功能強(qiáng)大，邏輯性強(qiáng)，不但突破了汽車起動機(jī)自檢難的瓶頸，并且很好的解決了汽車起動機(jī)與蓄電池電源能量的關(guān)系。電路附圖(2)所示F4，C4，RP5，R9，R10，IC1(8、10)腳組成起動機(jī)電阻分壓檢測電路，IC3及周圍電路C9，C10，C11，R13，R14組成定時(shí)電路，IC5以及周圍電器元件R21，R22，R23，C12，C13，C14，揚(yáng)聲器Y，RP22(2、7)腳與D6組成的聲光指示電路，RP33(3、4、5、6)腳與IC4(4、5、6)腳組成限流與邏輯判斷電路，由保險(xiǎn)絲，電容電阻F5，C5，RP6，R11，R12，RP7，C8，T1，T2，D1，D2，L1S1，L2S2組成同步開關(guān)電路，T4，D8，L1K1成的起動機(jī)控制電路，R24、D10為繼電器K1通斷指示電路，T3，R15，R16組成反相電路，而由F1，C1，RP1，R1，R2，R20、S1，IC1(2、14)腳組成的蓄電池欠電壓判斷電路，則是起動機(jī)邏輯判斷的必要條件。工作原理由F1，C1，RP1，R1，R2，IC1(2、14)腳組成的蓄電池欠電壓檢測系統(tǒng)首先對蓄電池電壓進(jìn)行判斷其電壓是否達(dá)到起動機(jī)正常起動所需最低電壓，如果達(dá)到，IC1(14)腳輸出高電平信號，此信號分為兩路一路通往由RP22，D4組成的發(fā)光指示電路，發(fā)光二極管熄滅，說明蓄電池狀態(tài)正常，如果此時(shí)蓄電池電壓過低，已無法滿足起動機(jī)要求，則蓄電池電壓檢測器IC1(14)腳輸出低電平，蓄電池低電壓指示系統(tǒng)令二極管D4點(diǎn)亮，以提醒司機(jī)采取相應(yīng)措施，同時(shí)經(jīng)RP33(3、6)腳進(jìn)入邏輯判斷電路IC4(4)腳，由IC4的功能可知，只有輸入端同高同低輸出才為低電平信號，現(xiàn)在IC4(5)腳為高(4)腳為低，輸出端(6)腳將為高電平信號，此信號經(jīng)R18，S3進(jìn)入三極管T4基極，T4導(dǎo)通，繼電器K1的線圈L1得電，繼電器K1吸合，常開觸點(diǎn)1，3被接通，常閉觸點(diǎn)2，3被斷開，切斷了起動機(jī)繼電器線圈回路，從而直接阻止了起動機(jī)起動時(shí)對蓄電池的損壞。此時(shí)發(fā)光二極管D10也將點(diǎn)亮以指示繼電器K1的狀態(tài)，(三極管T5也將導(dǎo)通，繼電器K2吸合而切斷其控制的負(fù)載)在蓄電池一切正常的情況下，汽車將進(jìn)入下一步程序——汽車的起動。由F5，C5，RP6，R11，R12，RP7，C8，T1，T2，L1S1，L2S2及D1，D2組成的同步開關(guān)電路將進(jìn)入工作狀態(tài)，由于起動時(shí)起動機(jī)的工作電流極大，所以對整個(gè)供電系統(tǒng)的沖擊也較大，根據(jù)蓄電池的特性可知，蓄電池的輸出電壓會有一定的下降，若此時(shí)蓄電池電壓低于起動前蓄電池檢測電路設(shè)定的最低閥值，將引起輸出狀態(tài)的改變，從而使邏輯判斷電路誤以為蓄電池輸出電壓過低，形成誤保護(hù)，為此，本電路特設(shè)可在兩種模式下工作的起動機(jī)檢測電路起動狀態(tài)下檢測模式與運(yùn)行狀態(tài)下檢測模式，兩種模式的轉(zhuǎn)換主要靠同步開關(guān)電路。在起動狀態(tài)下，同步開關(guān)電路最先得到起動點(diǎn)火信號，點(diǎn)火信號經(jīng)F5，C5，RP6，R11，R12進(jìn)入T1基極，經(jīng)RP7，C8的連接處進(jìn)入T2的基極，在正常情況下，三極管T1會立刻導(dǎo)通，L1得電，觸點(diǎn)開關(guān)S1立即閉合，電阻R20與RP1，R1形成并聯(lián)電路，降低了蓄電池檢測電路的閥值電壓，消除了誤保護(hù)現(xiàn)象，由于RP7，C8的電路特性，三極管T2晚于T1導(dǎo)通，蓄電池檢測電路先進(jìn)入起動檢測模式，為起動機(jī)的正常起動創(chuàng)造了條件。在起動狀態(tài)下，起動機(jī)的起動信號經(jīng)電路F4，C4，RP5，R9，R10進(jìn)入IC1(8)腳，經(jīng)內(nèi)部檢測后由(10)腳輸出檢測后的信號，此信號經(jīng)S2，C9后進(jìn)入IC3輸入端(2)腳。IC3及周圍電路R13，R14，C10，C11組成定時(shí)電路，以防止因起動時(shí)蓄電池壓降過大，輸出電壓小于起動繼電器的吸合電壓導(dǎo)致起動繼電器斷開，在起動繼電器斷開后起動機(jī)回路被切斷，蓄電池系統(tǒng)電壓因負(fù)載減小又恢復(fù)正常，起動繼電器再次吸合，如此快速重復(fù)的現(xiàn)像。在起動狀態(tài)下，我們將蓄電池欠電壓檢測閥值設(shè)定為9V，(由R20，RP1，R1，R2決定)正常情況下，IC1(14)腳輸出應(yīng)為高電平，如果輸出低電平，則說明蓄電池內(nèi)阻過高，性能下降；如果蓄電池電壓正常，則電路F4，C4，RP5，R9，R10，IC1(8、10)腳組成的起動機(jī)欠電壓檢測電路將檢測起動機(jī)兩端的實(shí)際電壓，RP5，R9，R10將被測的起動機(jī)電壓設(shè)為8.9V(此值根據(jù)需要可調(diào))，也就是說，起動機(jī)電壓一旦低于其參數(shù)要求的8.9V，IC1內(nèi)部的比較器立刻發(fā)生翻轉(zhuǎn)，(10)腳輸出低電平，此信號進(jìn)入IC3(2)腳后在輸出端(3)腳會立即輸出一高電平信號，此信號分為兩路一路直接進(jìn)入聲光報(bào)警電路，光電信號經(jīng)RP22(2、7)腳進(jìn)入二極管D6到地進(jìn)行光報(bào)警；聲訊信號經(jīng)R21進(jìn)入IC5(4)腳，由于IC5組成的是自激多諧振蕩器，輸出端(3)腳經(jīng)C14使揚(yáng)聲器Y輸出聲訊信號進(jìn)行報(bào)警；另一路經(jīng)R15進(jìn)入三極管T3的基極，經(jīng)T3反相后從集電極輸出進(jìn)入集成電阻RP33(4)腳，從(5)腳輸出后進(jìn)入IC4(5)腳，此時(shí)(4)腳高電平，(5)腳為低電平，則輸出端(6)腳輸出高電平，此信號經(jīng)R18進(jìn)入T4基極，三極管T4導(dǎo)通，繼電器線圈L1得電，繼電器K1吸合，發(fā)光二極管D10點(diǎn)亮，常開觸點(diǎn)(1，3)閉合，常閉觸點(diǎn)(2，3)斷開，從而阻止了因起動機(jī)端電壓過低，起動轉(zhuǎn)矩不足的起動過程，防止了起動機(jī)的損壞。此種情況一般為蓄電池與起動機(jī)間的主電源線接觸不良，接線樁氧化電阻變大所導(dǎo)致。還有一種情況在這里要說一下，就是蓄電池老化以后，很可能在起動機(jī)啟動的瞬間，由于大電流的放電，蓄電池輸出電壓迅速下降。此電壓過低時(shí)，(起動機(jī)與蓄電池在起動時(shí)，電位幾乎相同)以至于蓄電池欠電壓檢測與起動機(jī)欠電壓檢測電路同時(shí)發(fā)生翻轉(zhuǎn)而輸出低電平，集成邏輯門電路的輸入端IC4(4、5)腳同為低電平，由邏輯門的特性可知，輸出沒有變化，這種應(yīng)該保護(hù)的情況看似沒有保護(hù)，但實(shí)際上，在這種情況下，蓄電池輸出電壓往往低于起動機(jī)主繼電器的吸合保持電壓，起動繼電器將因此而斷開，起動機(jī)與蓄電池回路被切斷，蓄電池輸出電壓會因減少了負(fù)載而迅速上升，同時(shí)IC1(14)腳也將輸出高電平，但由于IC3是定時(shí)電路，它的輸出仍保持原狀態(tài)，并沒有隨蓄電池電壓的升高而改變，而是經(jīng)過一段時(shí)間后自動復(fù)位，這樣當(dāng)IC4(4)腳為高電平時(shí)，(5)腳仍為低電平，輸出(6)腳則為高電平，三極管T4仍然導(dǎo)通，繼電器K1還在吸合狀態(tài)直到定時(shí)結(jié)束，仍切斷主起動繼電器線圈回路，從而防止在起動時(shí)因蓄電池老化而起動點(diǎn)火鑰匙還沒有復(fù)位造成的起動主繼電器再次吸合斷開的現(xiàn)像。S3為一觸點(diǎn)開關(guān)，它可實(shí)現(xiàn)本電路對汽車起動機(jī)從自動控制到手動控制的轉(zhuǎn)換，(3)腳接(1)腳時(shí)為自動，(3)腳接(2)腳時(shí)為手動，當(dāng)本電路在檢測到汽車電源電壓過低阻止汽車起動時(shí)，將開關(guān)拔至(2)處，起動機(jī)控制電路將失去作用，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)行起動。
本電路電源的解決方案為節(jié)省空間，提高性能，本電路的電源取自JP1(IN)(1)腳經(jīng)保險(xiǎn)絲F1與RP1之間的電路，JP(IN)(1)腳為測蓄電池電壓而接汽車主電源，此電源經(jīng)F1進(jìn)入IC2輸入(1)腳，在IC2輸出(2)腳會有一穩(wěn)定的+5V電壓輸出，D3為保護(hù)二極管，C6、C7為濾波電容，可提高電路抗干擾能力。
具體實(shí)施方式
圖2的電路中，JP1(IN)為整個(gè)電路的信號輸入插接件，(1)腳接蓄電池正極(汽車主電源)，(2)腳接發(fā)電機(jī)正極端子(調(diào)壓器與蓄電池充電指示輸出端)，(3)腳接發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速表，(4)腳接起動機(jī)輸入正極端子，(5)腳與點(diǎn)火電路相連，(6)腳接汽車電路地。JP2(OUT)為整個(gè)電路信號輸出插件，(1)腳為空，(2、3)腳串接于主起動繼電器線圈回路，(4、7)腳也為空腳，(5、6)與(8、9)串接于汽車負(fù)載回路，以控制汽車負(fù)載，具體控制電路根據(jù)實(shí)際情況而定。
權(quán)利要求1一種汽車電源主動管理系統(tǒng)，它主要由電阻分壓網(wǎng)絡(luò)、電壓檢測電路、聲光指示電路、定時(shí)器電路、邏輯門電路、輸出功率放大控制電路、線性穩(wěn)壓電源電路幾部分組成，外部被測信號經(jīng)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入IC1(MAX8214通用電壓監(jiān)控器)進(jìn)行電壓檢測，為提高輸出電壓，在IC1輸出端接上拉電阻RP11，輸出部分(14，11)腳信號進(jìn)入聲光指示電路，(10)腳輸出經(jīng)S2，C9后進(jìn)入定時(shí)電路IC3(555時(shí)基集成電路)(2)腳，在(3)腳輸出端同時(shí)接有聲光指示電路與T3、R15、R16組成的反相電路，T3的集電極輸出信號和從IC1輸出信號同時(shí)經(jīng)RP33與IC4輸入腳相連，IC4(74LS86)(3)腳輸出經(jīng)RP22進(jìn)入發(fā)光二極管D7到地，IC4(6)腳輸出信號接于T4、T5基極，T4與接于集電極的繼電器K1、D8組成起動機(jī)控制電路，T5與K2、D9組成負(fù)載控制電路，起動點(diǎn)火信號經(jīng)RP6、R11、R12、RP7、C8進(jìn)入三極管T1、T2基極，T1、T2集電極的L1、L2分別控制S1、S2的通斷，可以使電路從起動檢測模式到運(yùn)行檢測模式的轉(zhuǎn)換，由IC2及周圍電路提供穩(wěn)定的+5V電源。
2根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電源主動管理系統(tǒng)其特征是整個(gè)電路的核心元器件由IC1構(gòu)成，它是通用電壓監(jiān)控集成電路，內(nèi)部有四個(gè)含滯回電路的比較器及一個(gè)也含滯回電路的輔助比較器，內(nèi)部的1.25V基準(zhǔn)電壓精度達(dá)到了0.75％，它的(1)腳為內(nèi)部基準(zhǔn)電壓輸出，分別接于(5、6)兩腳，(2、3、4、7、8)四個(gè)精密比較器及輔助比較器輸入端，分別與蓄電池低電壓檢測的分壓電阻(R1、R2連接處)，發(fā)電機(jī)分壓電阻(R3、R4連接處)，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測分壓電組(R5、R6連接處)，蓄電池過壓檢測電阻(R7、R8連接處)，起動機(jī)欠壓檢測電阻(R9、R10連接處)相連接，(10、11、12、13、14)為檢測輸出，上拉集成電阻RP11分別接于輸出腳，(15)腳為模式選擇端在這里選擇接地，電源經(jīng)R17進(jìn)入(16)腳。
3根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電源主動管理系統(tǒng)其特征是由F1、F2、F3、F4、F5、C1、C2、C3、C4、C5組成的輸入保護(hù)與濾波，RP1、R1、R2、RP2、R3、R4、FP3、R5、R6、RP4、R7、R8、RP5、R9、R10、RP6、R11組成的高精度高穩(wěn)定度電阻分壓網(wǎng)絡(luò)，且在RP1，R1上并聯(lián)了同步開關(guān)S1及電阻R20。
4根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電源主動管理系統(tǒng)其特征是IC1(11)腳接于集成電阻RP22(3)腳，IC1(14)腳接RP22(4)腳，RP22(5、6)分別接于D4、D5負(fù)極，D5、D6正極接電源。
5根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電源主動管理系統(tǒng)其特征是三極管T3集電極輸出信號與IC1(14、13、12)腳輸出信號一并進(jìn)入集成限流電阻RP33(4、3、1、2)腳，從(5、6、7、8)腳輸出的信號分別接于IC4(5、4、2、1)腳，IC4(3)腳的輸出信號接于RP22(1)腳，經(jīng)(8)腳輸出后進(jìn)入D7正極，負(fù)極接地，IC4(14)腳接+5V電源，(14)腳與(13、12、10、9)腳同時(shí)接地，(11、8)腳為空。
6根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電源主動管理系統(tǒng)其特征是IC4(6)腳輸出信號經(jīng)R18，R19后進(jìn)入三極管T4，T5基極，T4，T5集電極與繼電器K1，K2線圈的一端連接，線圈另一端與電源連接，在繼電器線圈L1兩端并聯(lián)有二極管D9，D10，電阻R24；L2兩端并聯(lián)有二極管D8，D11，電阻R25，電阻R18與三極管T4基極串接有一觸點(diǎn)開關(guān)S3。
7根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電源主動管理系統(tǒng)其特征是為配合對起動機(jī)的檢測，起動點(diǎn)火信號經(jīng)F5，C5，RP6，R11，R12后一路進(jìn)入三極管T1基極，另一路經(jīng)RP7，C8的連接處進(jìn)入T2基極，三極管T1集電極接L1，D1以控制干簧管觸點(diǎn)S1的閉合與接通；T2集電極接L2，D2以控制干簧管觸點(diǎn)S2的閉合與接通。
8根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電源主動管理系統(tǒng)其特征是IC1(10)腳與干簧管繼電器的觸點(diǎn)S2一端相連，S2另一端經(jīng)C9后進(jìn)入IC3(2)腳，IC3(8、4)腳接電源，輸出腳(3)分為兩路一路經(jīng)電阻R15后接于反相器T3基極，另一路進(jìn)入RP22(2)腳，經(jīng)(7)腳輸出后接發(fā)光二極管D6正極，負(fù)極接地，(5)腳經(jīng)電容C11后與(1)腳同時(shí)接地，R14一端與電源相連；另一端與C9、IC3(6、7)腳相連，C9的另一端接地，R13一端接電源，一端接IC3(2)腳，IC5(4)腳接電阻R21，電阻R21另一端接IC3(3)腳，IC5(7)腳接于R22、R23的連接處，R22、R23、C13為串聯(lián)關(guān)系，電阻R22一端接電源，另一端接電阻R23，電容C13一端與R23連接，另一端接地，IC5(2、6)腳并聯(lián)后接于R23與C13連接處，IC5(8)腳接電源，(5)腳經(jīng)電容C12后與(1)腳同時(shí)接地，輸出(3)腳經(jīng)C14后接揚(yáng)聲器Y正極，揚(yáng)聲器負(fù)極接地。
9根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電源主動管理系統(tǒng)其特征是由IC2(7805三端穩(wěn)壓集成電路)及外圍元件D3、C6、C7組成線性穩(wěn)壓電源，其中D3并聯(lián)于IC2輸入輸出的(1、3)腳，C6正極接IC2輸入(1)腳，負(fù)極接地，C7正極接IC2(3)腳，負(fù)極接地，IC2輸入(1)腳接F1與RP1連接處，(2)腳接地。
專利摘要汽車電源主動管理系統(tǒng)主要由電阻分壓網(wǎng)絡(luò)，電壓檢測電路，同步開關(guān)電路，聲光指示電路，定時(shí)器電路，邏輯門電路，輸出功率放大電路，線性穩(wěn)壓電源幾部分組成。外部被測信號經(jīng)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)分壓后進(jìn)入電壓檢測電路，經(jīng)電壓檢測后的信號有一部分直接進(jìn)入聲光指示電路，另一部分被送往邏輯門判斷電路與定時(shí)器電路，定時(shí)電路的輸出一路到聲光指示電路，另一路信號經(jīng)反相后也進(jìn)入邏輯門判斷電路，經(jīng)邏輯門電路判斷后的信號含有指示信號的，進(jìn)入指示電路，含有控制信號的進(jìn)入功率放大電路，以對汽車的起動系統(tǒng)和負(fù)載系統(tǒng)進(jìn)行有效的控制。此外，采用線性的穩(wěn)壓供電系統(tǒng)可為本電路提供高質(zhì)量的電源。
文檔編號B60R16/04GK2678968SQ200320113599
公開日2005年2月16日 申請日期2003年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月31日
發(fā)明者禹合舉 申請人:禹合舉