一種汽車電源管理控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種汽車電源管理控制器，其包括：中央控制單元、蓄電池狀態(tài)檢測單元、發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)單元、發(fā)電機電流檢測單元、蓄電池組容量選擇單元、發(fā)電機功率比例選擇單元、負荷控制執(zhí)行單元和報警單元。其中，中央控制單元用于對外發(fā)出控制指令、接收并分析與其連接的元件向其發(fā)送的數(shù)據(jù)，蓄電池狀態(tài)檢測單元包括多個蓄電池狀態(tài)檢測子單元，發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)單元包括多個發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)子單元，發(fā)電機電流檢測單元包括多個發(fā)電機電流檢測子單元，蓄電池組容量選擇單元和發(fā)電機功率比例選擇單元分別用于選擇蓄電池組的容量和多臺發(fā)電機之間的功率比例，負荷控制執(zhí)行單元與中央控制單元及多個負載連接，報警單元與中央控制單元連接。
【專利說明】
一種汽車電源管理控制器

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車電源管理【技術領域】，具體而言，涉及一種汽車電源管理控制器。

【背景技術】
[0002]目前，汽車朝著多功能、舒適、豪華和可靠方面發(fā)展，配置的發(fā)電機功率成倍增加。即使是商用的運輸卡車，數(shù)年間發(fā)電機的功率平均也增加了一倍，以便安裝更多的電子電器部件，如用于輔助制動的電渦流緩速器、空調(diào)機、生活用電冰箱等。汽車的電子管理部件如電控燃油噴射系統(tǒng)等對電源提出了更高的品質(zhì)要求。由于汽車配置的蓄電池屬于起動型的結(jié)構(gòu)，主要完成啟動發(fā)動機的要求，在發(fā)電機與蓄電池的匹配上，要求發(fā)電機的發(fā)電電流不超過蓄電池允許的充電電流，以確保蓄電池不會遭受到過大的電流充電，避免早期損壞。
[0003]然而，現(xiàn)有的汽車發(fā)電機發(fā)電能力和蓄電池容量并沒有同步增加(受體積、重量、成本的限制)，從而打破了發(fā)電機與蓄電池之間的匹配平衡，發(fā)電機的發(fā)電能力達到蓄電池充電電流的5倍以上，使得蓄電池長期處于大電流充電模式，而不是以“恒流充電”方式待電壓升至額定電壓后轉(zhuǎn)成“恒壓充電”模式，從而導致蓄電池長期處于過電流充電狀態(tài)，發(fā)生早期損壞，頻繁更換蓄電池增加了環(huán)境鉛污染。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種汽車電源管理控制器，用以對汽車中的電源進行管理。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種汽車電源管理控制器，其連接多臺發(fā)電機、多個負載以及由多個蓄電池組成的蓄電池組，包括:中央控制單元、蓄電池狀態(tài)檢測單元、發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)單元、發(fā)電機電流檢測單元、蓄電池組容量選擇單元、發(fā)電機功率比例選擇單元、負荷控制執(zhí)行單元和報警單元，其中，
[0006]中央控制單元用于對外發(fā)出控制指令、接收并分析與其連接的元件向其發(fā)送的數(shù)據(jù)；
[0007]蓄電池狀態(tài)檢測單元包括多個蓄電池狀態(tài)檢測子單元，蓄電池狀態(tài)檢測子單元包括一溫度傳感器、一電壓傳感器和一電流傳感器，溫度傳感器、電壓傳感器和電流傳感器分別用于檢測與其連接的蓄電池的溫度、電壓和充放電電流并將檢測得到的蓄電池的溫度、電壓和充放電電流數(shù)據(jù)發(fā)送至中央控制單元，中央控制單元根據(jù)檢測得到的每個蓄電池的溫度、電壓和充放電電流數(shù)據(jù)調(diào)整每個蓄電池至恒流恒壓充電模式，當其中一個或多個蓄電池的溫度達到一設定值時，中央控制單元控制對應蓄電池的充放電電流降低，并驅(qū)動報警單元進行報警；
[0008]發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)單元包括多個發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)子單元，發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)子單元包括一電壓米樣分壓電路、一基準電壓電路、一電壓比較器和一功率開關電路，每一發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)子單元分別接受中央控制單元的控制指令并根據(jù)控制指令調(diào)整與其連接的發(fā)電機的勵磁電流，以控制相應發(fā)電機的輸出功率和輸出電壓，其中，
[0009]電壓采樣分壓電路包括串聯(lián)連接的一電子電位器和一電阻，經(jīng)過電子電位器分壓后的采樣電壓接入電壓比較器的負輸入端，
[0010]基準電壓電路包括串聯(lián)連接的一限流電阻和一穩(wěn)壓二極管，穩(wěn)壓二極管上穩(wěn)定的電壓作為基準電壓接入電壓比較器的正輸入端，
[0011]電壓比較器為一集成電路，當采樣電壓高于基準電壓時，電壓比較器輸出一低電平，當采樣電壓低于基準電壓時，電壓比較器輸出一高電平，
[0012]功率開關電路與電壓比較器的輸出端連接，用于根據(jù)電壓比較器的輸出接通或關閉與其連接的發(fā)電機的勵磁線圈；
[0013]發(fā)電機電流檢測單元包括多個發(fā)電機電流檢測子單元，發(fā)電機電流檢測子單元包括一電流傳感器，每一發(fā)電機電流檢測子單元單獨與一發(fā)電機及中央控制單元連接，電流傳感器用于檢測與其連接的發(fā)電機的輸出電流并將檢測到的發(fā)電機的輸出電流數(shù)據(jù)發(fā)送至中央控制單元，中央控制單元根據(jù)檢測得到的每臺發(fā)電機的輸出電流大小以及多臺發(fā)電機之間的功率比例對每臺發(fā)電機的輸出電流進行調(diào)節(jié)；
[0014]蓄電池組容量選擇單元包括一二進制代碼發(fā)生器，二進制代碼發(fā)生器包括多個二進制開關和多個鉗位電阻，二進制代碼發(fā)生器用于設定與蓄電池組的容量相對應的二進制代碼，蓄電池組容量選擇單元與中央控制單元連接，中央控制單元讀取二進制代碼發(fā)生器中設定的二進制代碼并根據(jù)二進制代碼對應的蓄電池組容量控制蓄電池組的充電電流；
[0015]發(fā)電機功率比例選擇單元與中央控制單元及多臺發(fā)電機連接，發(fā)電機功率比例選擇單元用于設定多臺發(fā)電機之間的功率比例，中央控制單元根據(jù)設定的多臺發(fā)電機之間的功率比例控制每臺發(fā)電機的工作電壓和工作電流；
[0016]負荷控制執(zhí)行單元與中央控制單元及多個負載連接，負荷控制執(zhí)行單元用于根據(jù)中央控制單元設定的負載管理方案控制多個負載的接通或斷開，負荷控制執(zhí)行單元與每一負載之間通過電子開關或繼電器連接；
[0017]報警單元與中央控制單元連接，用于監(jiān)控并警報汽車電源管理控制器、多個蓄電池和多臺發(fā)電機中的至少一個的異常信息，并將異常信息發(fā)送至中央控制單元。
[0018]優(yōu)選地，報警單元包括一數(shù)碼管和一蜂鳴器，數(shù)碼管和蜂鳴器分別與中央控制單元連接，其中，中央控制單元對異常信息進行統(tǒng)計分析，以設定一對應的故障代碼和一報警聲音，數(shù)碼管用于顯示故障代碼，蜂鳴器用于發(fā)出報警聲音。
[0019]優(yōu)選地，多個二進制開關為一 PID開關。
[0020]優(yōu)選地，溫度傳感器包括一殼體和一溫度傳感器芯片，殼體內(nèi)側(cè)設有螺紋，溫度傳感器芯片被絕緣膠灌封在殼體中部，溫度傳感器以焊接方式連接在一延伸至殼體內(nèi)部的電纜線上。
[0021]優(yōu)選地，多個蓄電池、多臺發(fā)電機及多個負載之間通過一集線排連接，集線排設有多個蓄電池接線端、多個發(fā)電機接線端和多個負載接線端，其中，每一蓄電池接線端單獨連接一蓄電池，每一發(fā)電機接線端單獨連接一發(fā)電機，每一負載接線端單獨連接一負載。
[0022]優(yōu)選地，發(fā)電機功率比例選擇單元包括一二進制代碼發(fā)生器，二進制代碼發(fā)生器包括多個二進制開關和多個鉗位電阻，二進制代碼發(fā)生器用于設定與多臺發(fā)電機之間的功率比例相對應的二進制代碼，發(fā)電機功率比例選擇單元與中央控制單元及多臺發(fā)電機連接，中央控制單元讀取二進制代碼發(fā)生器中設定的二進制代碼并根據(jù)二進制代碼對應的發(fā)電機功率比例控制每臺發(fā)電機的工作電壓和工作電流。
[0023]優(yōu)選地，二進制代碼發(fā)生器中的多個二進制開關為一 PID開關。
[0024]優(yōu)選地，發(fā)電機功率比例選擇單元包含一用于設定多臺發(fā)電機之間的功率比例的軟件程序。
[0025]優(yōu)選地，電流傳感器包括一電流分流器和一電壓放大器，其中，電流流過電流分流器時產(chǎn)生微小的電壓降，電壓放大器將電壓降放大為中央處理器可識別范圍內(nèi)的模擬信號或數(shù)字信號并將模擬信號或數(shù)字信號饋送至中央處理器。
[0026]優(yōu)選地，電流傳感器包括一開口為矩形或圓形的導磁環(huán)和一線性霍爾傳感器，其中，線性霍爾傳感器安裝于導磁環(huán)的開口形成的磁路中，電流傳感器用于將流經(jīng)電流傳感器的電流數(shù)值發(fā)送至中央控制單元。
[0027]本發(fā)明提供的汽車電源管理控制器具有以下有益效果:
[0028]1、中央控制單元能夠根據(jù)選擇的蓄電池組容量和預定的程序，在發(fā)動機運轉(zhuǎn)期間實時調(diào)控發(fā)電機的輸出電壓，按照蓄電池工作曲線要求補充電量，防止因長期過電流充電導致蓄電池過早損壞；
[0029]2、能夠在發(fā)動機停運期間對蓄電池組的電量進行監(jiān)視，隨蓄電池組電量的遞減逐級關閉負載，防止蓄電池組深度放電；
[0030]3、能夠?qū)Χ鄠€并聯(lián)的發(fā)電機運行進行管控，使多臺發(fā)電機共同工作；
[0031]4、能夠在人工干預下無條件供電。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0033]圖1為本發(fā)明一實施例的汽車電源管理控制器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2為本發(fā)明一實施例的發(fā)電機電路連接圖；
[0035]圖3為本發(fā)明另一實施例的發(fā)電機電路連接圖；
[0036]圖4為本發(fā)明一實施例的發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)單元的電路連接圖；
[0037]圖5為本發(fā)明另一實施例的發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)單元的電路連接圖；
[0038]圖6為本發(fā)明一實施例的中央控制單元電路連接圖；
[0039]圖7為本發(fā)明一實施例的負荷控制執(zhí)行單元電路連接圖；
[0040]圖8為兩臺發(fā)電機時集線排的接線示意圖；
[0041]圖9為本發(fā)明一實施例的集線排結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖10為本發(fā)明一實施例的汽車電源管理控制器的工作流程圖；
[0043]圖11為與兩臺發(fā)電機連接的汽車電源管理控制器的電路圖；
[0044]圖12為與一臺發(fā)電機連接的汽車電源管理控制器的電路圖；
[0045]圖13為本發(fā)明一實施例的商品車開關示意圖；
[0046]圖14為本發(fā)明一實施例的溫度傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖15為本發(fā)明一實施例的汽車電源管理控制器的外觀示意圖；
[0048]圖16為圖15的A2-A2向剖視圖。
[0049]附圖標記說明:11-中央控制單元；12_蓄電池狀態(tài)檢測單元；1201、1202-蓄電池狀態(tài)檢測子單元；13_發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)單元；1301、1302_發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)子單元；14_發(fā)電機電流檢測單元；1401、1402_發(fā)電機電流檢測子單元；15_蓄電池組容量選擇單元；16_發(fā)電機功率比例選擇單元；17_負荷控制執(zhí)行單元；18_報警單元；19-蓄電池組；ΑΡ..Απι-發(fā)電機；Β1...Βη-蓄電池；α...0ρ-負載；9-2、9-3、9-4、9-5_集線排上的接線端；9_6、9_7、9-8-電流傳感器；9-9_引線；9-10-霍爾傳感器；9-11_環(huán)形磁軛；9_12_塑料商品車開關動頭組件；11-2_外殼；11-3_金屬接觸片；11-4-商品車開關插針；11-5_印刷電路板；12-1_電纜線；12-2-塑料殼體；12-3-溫度傳感器芯片；12_4_絕緣膠；12_5_螺紋；13-1-接線端；13-2_殼體；13-3_商用車開關；13_4_數(shù)碼管；13_5_接插件；13_6_印刷電路板；13-7-電流傳感器；Ia-發(fā)電機A的發(fā)電電流；Ib-發(fā)電機B的發(fā)電電流。Im-蓄電池組的額定充電電流；IQ:蓄電池組的當前充電電流；U-發(fā)電機的發(fā)電電壓。

【具體實施方式】
[0050]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0051]圖1為本發(fā)明一實施例的汽車電源管理控制器結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，本發(fā)明提供的汽車電源管理控制器包括中央控制單元11、蓄電池狀態(tài)檢測單元12、發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)單元13、發(fā)電機電流檢測單元14、蓄電池組容量選擇單元15、發(fā)電機功率比例選擇單元16、負荷控制執(zhí)行單元17和報警單元18，其中，蓄電池狀態(tài)檢測單元12包括多個蓄電池狀態(tài)檢測子單元1201、1202，發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)單元13包括多個發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)子單元1301、1302，發(fā)電機電流檢測單元14包括多個發(fā)電機電流檢測子單元1401、1402，ΑΡ..Απι為發(fā)電機，每一發(fā)電機(Al-Am中的任一個)均單獨與一發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)子單元、一發(fā)電機電流檢測子單元和發(fā)電機功率比例選擇單元16連接，ΒΡ..Βη為蓄電池，多個蓄電池ΒΡ..Βη組成一蓄電池組19，每一蓄電池(Bl-Bn中的任一個)均單獨與一蓄電池狀態(tài)檢測子單元連接，Cl-Cp為負載，每一負載(Cl-Cp中的任一個)均與負荷控制執(zhí)行單元17連接。
[0052]其中，中央控制單元11用于對外發(fā)出控制指令、接收并分析與其連接的元件向其發(fā)送的數(shù)據(jù)，中央控制單元11的硬件核心為MCU，內(nèi)部集成有用于判斷模擬信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于判讀數(shù)字信號和電平信號的I/O接口，通過MCU中程序的運行計算，對控制項目通過I/O接口實施控制，例如調(diào)控發(fā)電機電壓和電流、接通或關閉負荷，發(fā)出報警以及與外部通訊等；
[0053]蓄電池狀態(tài)檢測單元12包括多個蓄電池狀態(tài)檢測子單元1201、1202，蓄電池狀態(tài)檢測子單元1201、1202包括一溫度傳感器、一電壓傳感器和一電流傳感器，溫度傳感器、電壓傳感器和電流傳感器分別用于檢測與其連接的蓄電池的溫度、電壓和充放電電流并將檢測得到的蓄電池的溫度、電壓和充放電電流數(shù)據(jù)發(fā)送至中央控制單元11，中央控制單元11根據(jù)檢測得到的每個蓄電池的溫度、電壓和充放電電流數(shù)據(jù)調(diào)整每個蓄電池至恒流恒壓充電模式，當其中一個或多個蓄電池的溫度達到一設定值時，中央控制單元11控制對應蓄電池的充放電電流降低，并驅(qū)動報警單元18進行報警；
[0054]發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)單元13包括多個發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)子單元1301、1302，發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)子單元1301、1302包括一電壓采樣分壓電路、一基準電壓電路、一電壓比較器和一功率開關電路，每一發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)子單元分別接受中央控制單元11的控制指令并根據(jù)控制指令調(diào)整與其連接的發(fā)電機的勵磁電流，以控制相應發(fā)電機的輸出功率和輸出電壓，其中，
[0055]電壓采樣分壓電路包括串聯(lián)連接的一電子電位器和一電阻，經(jīng)過電子電位器分壓后的采樣電壓接入電壓比較器的負輸入端，
[0056]基準電壓電路包括串聯(lián)連接的一限流電阻和一穩(wěn)壓二極管，穩(wěn)壓二極管上穩(wěn)定的電壓作為基準電壓接入電壓比較器的正輸入端，
[0057]電壓比較器為一集成電路，當采樣電壓高于基準電壓時，電壓比較器輸出一低電平，當采樣電壓低于基準電壓時，電壓比較器輸出一高電平，
[0058]功率開關電路與電壓比較器的輸出端連接，用于根據(jù)電壓比較器的輸出接通或關閉與其連接的發(fā)電機的勵磁線圈；
[0059]發(fā)電機電流檢測單元14包括多個發(fā)電機電流檢測子單元1401、1402，發(fā)電機電流檢測子單元1401、1402包括一電流傳感器，每一發(fā)電機電流檢測子單元單獨與一發(fā)電機及中央控制單元11連接，電流傳感器用于檢測與其連接的發(fā)電機的輸出電流并將檢測到的發(fā)電機的輸出電流數(shù)據(jù)發(fā)送至中央控制單元11，中央控制單元11根據(jù)檢測得到的每臺發(fā)電機的輸出電流大小以及多臺發(fā)電機之間的功率比例對每臺發(fā)電機的輸出電流進行調(diào)節(jié);
[0060]蓄電池組容量選擇單元15包括一二進制代碼發(fā)生器，二進制代碼發(fā)生器包括多個二進制開關和多個鉗位電阻，二進制代碼發(fā)生器用于設定與蓄電池組的容量相對應的二進制代碼，蓄電池組容量選擇單元15與中央控制單元11連接，中央控制單元11讀取二進制代碼發(fā)生器中設定的二進制代碼并根據(jù)二進制代碼對應的蓄電池組容量控制蓄電池組的充電電流；
[0061]發(fā)電機功率比例選擇單元16與中央控制單元11及多臺發(fā)電機連接，發(fā)電機功率比例選擇單元16用于設定多臺發(fā)電機之間的功率比例，中央控制單元11根據(jù)設定的多臺發(fā)電機之間的功率比例控制每臺發(fā)電機的工作電壓和工作電流；
[0062]負荷控制執(zhí)行單元17與中央控制單元11及多個負載連接，負荷控制執(zhí)行單元17用于根據(jù)中央控制單元11設定的負載管理方案控制多個負載的接通或斷開，負荷控制執(zhí)行單元17與每一負載之間通過電子開關或繼電器連接，電子開關具有熱保護能力，能夠在超負荷、短路時切斷負荷；
[0063]負荷控制執(zhí)行單元17在商品車狀態(tài)時，只要鑰匙關閉即切斷所有負荷，轉(zhuǎn)為用車狀態(tài)時即執(zhí)行負荷管理，根據(jù)中央控制單元11設定的負載管理方案控制多個負載的接通或斷開。
[0064]報警單元18與中央控制單元11連接，用于監(jiān)控并警報汽車電源管理控制器、多個蓄電池和多臺發(fā)電機中的至少一個的異常信息，并將異常信息發(fā)送至中央控制單元11。
[0065]圖2為本發(fā)明中一發(fā)電機的電路連接圖，圖3為本發(fā)明中另一發(fā)電機的電路連接圖；GA、GB分別是兩臺發(fā)電機的發(fā)電線圈，W1、W2分別是兩臺發(fā)電機的相線輸出，供檢測發(fā)電機的轉(zhuǎn)速用，D+l、D+2分別是兩臺發(fā)電機的勵磁整流電壓輸出，F(xiàn)為勵磁線圈，F(xiàn)1、F2分別是兩臺發(fā)電機的勵磁低電位端，L1、L2分別是兩臺發(fā)電機的充電指示燈接口。圖2和圖3中所示的發(fā)電機均為他勵式交流同步發(fā)電機，依靠調(diào)節(jié)勵磁平均電流的大小調(diào)節(jié)發(fā)電電壓。發(fā)電機的三相交流電經(jīng)過三相整流器整流后的電壓由B1+、B2+連接到蓄電池組和負載。由三相整流器中Dg4、Dg5、Dg6構(gòu)成的負半橋和由Dg7、Dg8、Dg9構(gòu)成的D+正半橋組成勵磁整流器供應勵磁電壓，D+正半橋上的電壓同等于B+上的電壓。
[0066]發(fā)電機上的LI端接指示燈，指示燈接通B+電壓，當鑰匙開關接到ON檔后，電流經(jīng)指示燈、勵磁線圈F、F1端、功率半導體開關管Gfl (Gfl在圖4、圖5可見)接地形成一個小電流，這個小電流使得發(fā)電機有一個初始的勵磁磁場，經(jīng)過發(fā)電機正反饋迅速達到正常發(fā)電狀態(tài)。當正常發(fā)電后，LI端的電壓升至B+電壓，指示燈由于兩端等電位而熄滅。
[0067]一般情況下，調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流采用開關模式，關閉電流時勵磁線圈會產(chǎn)生強烈的反向電動勢，經(jīng)過續(xù)流二極管短路后產(chǎn)生勵磁磁場，通常續(xù)流二極管安裝在調(diào)節(jié)器單元，電流要經(jīng)過轉(zhuǎn)子的滑環(huán)和殼體上的電刷，由于不可控制的接觸電阻，容易產(chǎn)生高強火花引發(fā)故障。本發(fā)明將續(xù)流二極管DglO直接焊接在勵磁線圈F的兩端，能夠抑制勵磁線圈F的過強反電動勢，從而避免上述故障。
[0068]圖2和圖3中所示的發(fā)電機在停止工作后，加在發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)單元13上的電壓隨之消失，故發(fā)電機不會產(chǎn)生漏電流。
[0069]圖4為本發(fā)明中一發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)單元的電路連接圖，圖5為本發(fā)明中另一發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)單元的電路連接圖。發(fā)電機的電壓調(diào)節(jié)單元13可集成在電源管理控制器內(nèi)部或是獨立安裝在發(fā)電機上。發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)單元13調(diào)節(jié)發(fā)電機兩端電壓的過程如下:(以圖4為例)由電阻RT4、RT5和穩(wěn)壓二極管DTl組成基準電壓電路，接電壓比較器ICl的正輸入端；電阻RT1、RT2、RT3和電子電位器WTl組成電壓采樣分壓電路，接電壓比較器ICl的負輸入端。當負輸入端電壓低于正輸入端時，電壓比較器ICl輸出高電平，使得功率半導體開關管Gfl (此處的功率半導體開關管Gfl即可視為一功率開關電路)導通，勵磁電流上升，發(fā)電機輸出電壓升高；當電壓比較器ICl的負輸入端電壓高于正輸入端時，電壓比較器ICl輸出低電平，使得功率半導體開關管Gfl截止，勵磁關閉，發(fā)電機輸出電壓下降；如此反復，使得發(fā)電機輸出在一個小范圍波動的電壓。改變電子電位器WTl的阻值可以改變米樣比例，阻值增加時采樣電壓比例增加，發(fā)電機輸出電壓降低；阻值減少時采樣電壓比例減少，發(fā)電機輸出電壓上升。電子電位器WTl受到中央控制單元11的控制，中央控制單元11通過改變WTl的阻值實現(xiàn)對發(fā)電機的輸出電壓和輸出功率的控制。
[0070]兩臺發(fā)電機的初始磁場分別由充電指示燈接口 L1、L2(圖2和圖3中所示)提供。由于一些指示燈是LED形式，致使初始磁場過弱，導致發(fā)電機初始發(fā)電轉(zhuǎn)速過高。為提高發(fā)電機初始勵磁電流能力，當鑰匙開關接通時，通過預激磁二極管DT4和限流電阻RT7提供一個合適的電流，使發(fā)電機在較低的轉(zhuǎn)速下開始發(fā)電。
[0071]二極管DT3與前述的DglO—樣，起到發(fā)電機勵磁線圈的續(xù)流作用。RT6、RT8、DT2組成功率半導體開關管Gfl的驅(qū)動保護電路，電容CTl為驅(qū)動加速用。
[0072]在兩臺發(fā)電機并行工作模式下，中央控制單元11通過改變兩個發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)單元13中電子電位器WT1、WT2的阻值，平衡兩臺發(fā)電機的輸出電流。
[0073]圖6為本發(fā)明中的中央控制單元電路連接圖；其中，MCU為中央控制單元11，DC-DC電源部分將系統(tǒng)電壓轉(zhuǎn)換成5V的Ncc電壓，供MCU、傳感器等使用。
[0074]復合L端接充電指示燈指示發(fā)電機的發(fā)電狀態(tài)；對外輸出電壓，驅(qū)動繼電器等部件。
[0075]PID開關Kb用于選擇蓄電池組的容量，用戶根據(jù)車輛上安裝的蓄電池組19的容量設置PID開關Kb的通斷狀態(tài)，中央控制單元11讀取PID開關Kb的通斷狀態(tài)，以分析得到其對應的二進制代碼，中央控制單元11再根據(jù)二進制代碼對應的蓄電池組19的容量控制蓄電池組19的充電電流。
[0076]PID開關Kg用于選擇發(fā)電機功率比值，用戶根據(jù)車輛上安裝的發(fā)電機的功率比例設置PID開關Kb的通斷狀態(tài)，中央控制單元11讀取PID開關Kb的通斷狀態(tài)，以分析得到其對應的二進制代碼，中央控制單元11再根據(jù)二進制代碼對應的發(fā)電機功率比例控制多個發(fā)電機的工作電壓和工作電流。
[0077]U/D-UU/D-2, INC-K INC-2 , CS-1 v 5-2 用于控制電子電位器。
[0078]Fl和F2端是兩臺發(fā)電機的勵磁低電位端，經(jīng)過分壓后輸入MCU，供分析發(fā)電機的負荷狀態(tài)。
[0079]WU W2分別是兩臺發(fā)電機的相線輸出，經(jīng)過分壓后輸入MCU，用于計算發(fā)電機的轉(zhuǎn)速。
[0080]BI+、B2+是發(fā)電機的正極電壓輸入端，經(jīng)過分壓后輸入MCU，用于檢測發(fā)電機的發(fā)電電壓。
[0081]MCU對兩臺發(fā)電機的控制方法如下:如果2臺發(fā)電機的功率相同，則計算與兩臺發(fā)電機分別連接的發(fā)電機電流檢測子單元中的電流傳感器Til和Ti2的數(shù)值之和，以求得兩臺發(fā)電機的當前輸出電流之和I，調(diào)節(jié)分別與兩臺發(fā)電機連接的發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)單元中的電子電位器的阻值，使得每一臺發(fā)電機輸出等于1/2。兩臺以上相同功率發(fā)電機的情況以此類推。
[0082]如果兩臺發(fā)電機的功率P不同，有兩種調(diào)節(jié)方法:
[0083]一種方法是通過發(fā)電機功率比例選擇單元16中的軟件程序設置發(fā)電機I的功率Pl和發(fā)電機2的功率P2，則其功率分別是總功率P1+P2的P1/(P1+P2)和P2/(P1+P2)，中央控制單元11讀取該軟件程序中設定的功率比例，并按照此比例調(diào)整兩臺發(fā)電機的輸出電流。
[0084]另一種方法是通過一組PID開關(或跳線)設置發(fā)電機的功率，PID開關可包含一組二進制開關，二進制開關的通斷狀態(tài)可以相應的二進制代碼表示，例如三位二進制開關可對應000?111多個二進制代碼，每個二進制代碼又分別對應一發(fā)電機功率比例。將二進制開關對應的二進制代碼設置為兩臺發(fā)電機的功率之比P1/P2，中央控制單元11讀取該二進制代碼，并按照該二進制代碼對應的發(fā)電機功率比例調(diào)整兩臺發(fā)電機的輸出電流。
[0085]圖7為本發(fā)明中的負荷控制執(zhí)行單元電路連接圖；如圖所示，0UTl、0UT2、0UTx用于接負載。根據(jù)負載管理的需要設置多個負載管理級別，每個級別對應一蓄電池組19的容量。當蓄電池組19的容量一定時，其端電壓與所存儲的電量有對應關系。因此，測得蓄電池組19的電壓即可得知蓄電池組19剩余的電量。
[0086]RUDl組成基準電壓電路，供電壓比較器IC3的負端做基準，R4和R5、R5*組成可調(diào)電阻網(wǎng)絡，與R2組成分壓電路，供電壓比較器IC3的正端做測量，當電壓比較器IC3的正輸入端電壓高于負端時，電壓比較器IC3輸出高電平，驅(qū)動功率開關Gl接通輸出。當電壓比較器IC3的正輸入端電壓低于負端時，電壓比較器IC3輸出低電平，驅(qū)動功率開關Gl輸出截止。
[0087]R3、R6組成反饋電路，使得電壓比較器IC3具有斯密特特性，避免頻繁通斷。
[0088]Ks為商品車開關。當開關處于OFF時，Vbb電壓通過電阻Rs回路接通電壓比較器IC3的采樣電路，降低了分壓比，電壓比較器IC3獲得較低的電壓，等效蓄電池組電壓過低，從而關閉輸出。當開關處于ON時，Rs被短接，恢復正常功能。
[0089]Dx、Rx、Dxl、Rxl和Gk組成開關電路。當鑰匙開關接通Vbb輸入時,Gk接通,Dl上的基準電壓通過D2被拉到接近零電平，所有輸出接通。當鑰匙開關斷開，沒有Vbb輸入時，Gk被Rxl鉗位截止，Dl上的基準電壓輸至電壓比較器IC3的負端，進入分級管理模式。
[0090]舉例說明，共有A、B、C、D四路負載的情況下，中央控制單元11設定以下負載管理方案:四路負載在蓄電池組19電量足夠時全部接通，蓄電池組19的電量降低到75%以上但不足100%時關斷A路負載；蓄電池組19的電量降低到50%以上但不足75%時關斷B路負載；蓄電池組19的電量降低到25%以上但不足50%時關斷C路負載；蓄電池組19的電量降低到25%以下時關斷D路負載。
[0091]特別指出，上述的百分比數(shù)是設置的相對比例。
[0092]圖8為兩臺發(fā)電機時集線排的接線示意圖；如圖所示，集線排有4個接線端BI+、B2+、Rf和Bt。其中，兩個接線端BI+和B2+分別接兩臺發(fā)電機的B+端，接線端Rf接負載，接線端Bt接蓄電池組。集線排上安裝有電流傳感器Til、Ti2和Tib，其中，Ti I和Ti2用于檢測發(fā)電機的發(fā)電電流，Tib用于檢測發(fā)電機對蓄電池組的充電電流和蓄電池組除起動機以外的放電電流。
[0093]圖9為本發(fā)明一實施例的集線排結(jié)構(gòu)示意圖，其中右半部分為左半部分的Al-Al向剖視圖，如圖所示，集線排設有4個接線端9-2、9-3、9-4和9_5，其中，接線端9_2穿套電流傳感器9-6，接其中一發(fā)電機；接線端9-3穿套電流傳感器9-7，接另一發(fā)電機；接線端9-4接負載，接線端9-5穿套電流傳感器9-8接蓄電池組的正極。
[0094]電流傳感器9-6、9_7和9_8均設有環(huán)形磁軛9_11，環(huán)形磁軛9_11的開口處裝有霍爾傳感器9-10，環(huán)形磁軛9-11和霍爾傳感器9-10包裹在塑料9-12中固定，霍爾傳感器9-10連接引線9-9。
[0095]圖10為本發(fā)明一實施例的汽車電源管理控制器的工作流程圖；如圖10所示為包含兩臺發(fā)電機A和B時的工作流程圖，ON= I表示鑰匙開關置于ON檔，電路接通，將電子電位器WTl和WT2置于零電阻位置，D = I表示發(fā)電機已發(fā)電至額定電壓，當發(fā)電機發(fā)電至額定電壓時才對發(fā)電機的輸出電流進行調(diào)節(jié)。
[0096]圖11為與兩臺發(fā)電機連接的汽車電源管理控制器的電路圖，圖12為與一臺發(fā)電機連接的汽車電源管理控制器的電路圖。
[0097]在圖11和圖12中，數(shù)碼管SM用于故障代碼的顯示，蜂鳴器FM用于故障、狀態(tài)報
m
目ο
[0098]其中，圖11和圖12的左上角處為發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)單元13，圖11中包含兩個發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)子單元13，兩個發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)子單元分別用于調(diào)節(jié)其中一個發(fā)電機的電壓，圖12中僅包含一個發(fā)電機調(diào)節(jié)單元，用于調(diào)節(jié)與其連接的發(fā)電機的電壓。由于圖12僅與一個發(fā)電機連接，故不包含用于調(diào)節(jié)發(fā)電機功率比值的開關Kg。圖11和圖12的最下方中間部分為發(fā)電機電流檢測單元14，其中，圖11中包括兩個發(fā)電機電流檢測子單元，圖12中包括一個發(fā)電機電流檢測子單元。蓄電池狀態(tài)檢測單元12連接在圖中由中央處理單元11引出的DQ端口處，蓄電池狀態(tài)檢測單元12中的溫度傳感器設置在蓄電池組19中的每一個蓄電池上，電壓傳感器和電流傳感器分別與蓄電池組19中的每一個蓄電池連接，蓄電池狀態(tài)檢測單元12的結(jié)構(gòu)不易以具體電路圖的形式給出，但其實現(xiàn)方式為本領域技術人員熟知，在此不再贅述。
[0099]圖13為本發(fā)明一實施例的商品車開關示意圖，如圖所示，商品車開關插針11-4焊接在印刷電路板11-5上，左圖a為商品車狀態(tài)(未銷售的車輛)時，商品車開關動頭組件
11-1嵌在外殼11-2上的孔中，商品車開關動頭組件11-1上的金屬接觸片11-3與商品車開關插針11-4分離。右圖b為用力壓下商品車開關動頭組件11-1時，金屬接觸片11-3與商品車開關插針11-4相接，進入用車狀態(tài)(交付給用戶使用后進入用車狀態(tài))。
[0100]圖14為本發(fā)明一實施例的溫度傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；溫度傳感器芯片12-3焊接在電纜線12-1上，用絕緣膠12-4灌封在塑料殼體12-2中部，塑料殼體12_2內(nèi)側(cè)設有螺紋
12-5,用于旋入蓄電池。
[0101]圖15為本發(fā)明一實施例的汽車電源管理控制器的外觀示意圖，圖16為圖15的A2-A2向剖視圖。如圖所示，13-1為4個接線端，接線端均為矩形斷面，并設有安裝用的孔；
13-2為殼體，殼體采用工程塑料注射成型；13-3為商用車開關；13-4為數(shù)碼管；13_5為接插件，用于快速接線；13_6為印刷電路板，用螺絲固定在殼體上；13-7為電流傳感器，套裝在接線端。
[0102]綜上，本發(fā)明提供的汽車電源管理控制器可實現(xiàn)以下有益效果:
[0103]1、中央控制單元能夠根據(jù)選擇的蓄電池組容量和預定的程序，在發(fā)動機運轉(zhuǎn)期間實時調(diào)控發(fā)電機的輸出電壓，按照蓄電池工作曲線要求補充電量，防止因長期過電流充電導致蓄電池過早損壞；
[0104]2、能夠在發(fā)動機停運期間對蓄電池組的電量進行監(jiān)視，隨蓄電池組電量的遞減逐級關閉負載，防止蓄電池組深度放電；
[0105]3、能夠?qū)Χ鄠€并聯(lián)的發(fā)電機運行進行管控，使多臺發(fā)電機共同工作；
[0106]4、能夠在人工干預下無條件供電。
[0107]本領域普通技術人員可以理解:附圖只是一個實施例的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實施本發(fā)明所必須的。
[0108]本領域普通技術人員可以理解:實施例中的裝置中的模塊可以按照實施例描述分布于實施例的裝置中，也可以進行相應變化位于不同于本實施例的一個或多個裝置中。上述實施例的模塊可以合并為一個模塊，也可以進一步拆分成多個子模塊。
[0109]最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實施例技術方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種汽車電源管理控制器，其連接多臺發(fā)電機、多個負載以及由多個蓄電池組成的蓄電池組，其特征在于，包括:中央控制單元、蓄電池狀態(tài)檢測單元、發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)單元、發(fā)電機電流檢測單元、蓄電池組容量選擇單元、發(fā)電機功率比例選擇單元、負荷控制執(zhí)行單元和報警單元，其中， 所述中央控制單元用于對外發(fā)出控制指令、接收并分析與其連接的元件向其發(fā)送的數(shù)據(jù)； 所述蓄電池狀態(tài)檢測單元包括多個蓄電池狀態(tài)檢測子單元，所述蓄電池狀態(tài)檢測子單元包括一溫度傳感器、一電壓傳感器和一電流傳感器，所述溫度傳感器、所述電壓傳感器和所述電流傳感器分別用于檢測與其連接的蓄電池的溫度、電壓和充放電電流并將檢測得到的蓄電池的溫度、電壓和充放電電流數(shù)據(jù)發(fā)送至所述中央控制單元，所述中央控制單元根據(jù)檢測得到的每個蓄電池的溫度、電壓和充放電電流數(shù)據(jù)調(diào)整每個蓄電池至恒流恒壓充電模式，當其中一個或多個蓄電池的溫度達到一設定值時，所述中央控制單元控制對應蓄電池的充放電電流降低，并驅(qū)動所述報警單元進行報警； 所述發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)單元包括多個發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)子單元，所述發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)子單元包括一電壓采樣分壓電路、一基準電壓電路、一電壓比較器和一功率開關電路，每一所述發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)子單元分別接受所述中央控制單元的控制指令并根據(jù)所述控制指令調(diào)整與其連接的發(fā)電機的勵磁電流，以控制相應發(fā)電機的輸出功率和輸出電壓，其中， 所述電壓采樣分壓電路包括串聯(lián)連接的一電子電位器和一電阻，經(jīng)過所述電子電位器分壓后的采樣電壓接入所述電壓比較器的負輸入端， 所述基準電壓電路包括串聯(lián)連接的一限流電阻和一穩(wěn)壓二極管，所述穩(wěn)壓二極管上穩(wěn)定的電壓作為基準電壓接入所述電壓比較器的正輸入端， 所述電壓比較器為一集成電路，當采樣電壓高于基準電壓時，所述電壓比較器輸出一低電平，當采樣電壓低于基準電壓時，所述電壓比較器輸出一高電平， 所述功率開關電路與所述電壓比較器的輸出端連接，用于根據(jù)所述電壓比較器的輸出接通或關閉與其連接的發(fā)電機的勵磁線圈； 所述發(fā)電機電流檢測單元包括多個發(fā)電機電流檢測子單元，所述發(fā)電機電流檢測子單元包括一電流傳感器，每一所述發(fā)電機電流檢測子單元單獨與一發(fā)電機及所述中央控制單元連接，所述電流傳感器用于檢測與其連接的發(fā)電機的輸出電流并將檢測到的發(fā)電機的輸出電流數(shù)據(jù)發(fā)送至所述中央控制單元，所述中央控制單元根據(jù)檢測得到的每臺發(fā)電機的輸出電流大小以及多臺發(fā)電機之間的功率比例對每臺發(fā)電機的輸出電流進行調(diào)節(jié)； 所述蓄電池組容量選擇單元包括一二進制代碼發(fā)生器，所述二進制代碼發(fā)生器包括多個二進制開關和多個鉗位電阻，所述二進制代碼發(fā)生器用于設定與蓄電池組的容量相對應的二進制代碼，所述蓄電池組容量選擇單元與所述中央控制單元連接，所述中央控制單元讀取二進制代碼發(fā)生器中設定的二進制代碼并根據(jù)二進制代碼對應的蓄電池組容量控制蓄電池組的充電電流； 所述發(fā)電機功率比例選擇單元與所述中央控制單元及多臺發(fā)電機連接，所述發(fā)電機功率比例選擇單元用于設定多臺發(fā)電機之間的功率比例，所述中央控制單元根據(jù)設定的多臺發(fā)電機之間的功率比例控制每臺發(fā)電機的工作電壓和工作電流； 所述負荷控制執(zhí)行單元與所述中央控制單元及多個負載連接，所述負荷控制執(zhí)行單元用于根據(jù)所述中央控制單元設定的負載管理方案控制多個負載的接通或斷開，所述負荷控制執(zhí)行單元與每一負載之間通過電子開關或繼電器連接； 所述報警單元與所述中央控制單元連接，用于監(jiān)控并警報所述汽車電源管理控制器、多個所述蓄電池和多臺所述發(fā)電機中的至少一個的異常信息，并將所述異常信息發(fā)送至所述中央控制單兀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電源管理控制器，其特征在于，所述報警單元包括一數(shù)碼管和一蜂鳴器，所述數(shù)碼管和所述蜂鳴器分別與所述中央控制單元連接，其中，所述中央控制單元對所述異常信息進行統(tǒng)計分析，以設定一對應的故障代碼和一報警聲音，所述數(shù)碼管用于顯示所述故障代碼，所述蜂鳴器用于發(fā)出所述報警聲音。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電源管理控制器，其特征在于，多個所述二進制開關為一 PID開關。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電源管理控制器，其特征在于，所述溫度傳感器包括一殼體和一溫度傳感器芯片，所述殼體內(nèi)側(cè)設有螺紋，所述溫度傳感器芯片被絕緣膠灌封在所述殼體中部，所述溫度傳感器以焊接方式連接在一延伸至所述殼體內(nèi)部的電纜線上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電源管理控制器，其特征在于，多個蓄電池、多臺發(fā)電機及多個所述負載之間通過一集線排連接，所述集線排設有多個蓄電池接線端、多個發(fā)電機接線端和多個負載接線端，其中，每一所述蓄電池接線端單獨連接一蓄電池，每一所述發(fā)電機接線端單獨連接一發(fā)電機，每一所述負載接線端單獨連接一負載。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電源管理控制器，其特征在于，所述發(fā)電機功率比例選擇單元包括一二進制代碼發(fā)生器，所述二進制代碼發(fā)生器包括多個二進制開關和多個鉗位電阻，所述二進制代碼發(fā)生器用于設定與多臺發(fā)電機之間的功率比例相對應的二進制代碼，所述發(fā)電機功率比例選擇單元與所述中央控制單元及多臺發(fā)電機連接，所述中央控制單元讀取二進制代碼發(fā)生器中設定的二進制代碼并根據(jù)二進制代碼對應的發(fā)電機功率比例控制每臺發(fā)電機的工作電壓和工作電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的汽車電源管理控制器，其特征在于，所述二進制代碼發(fā)生器中的多個所述二進制開關為一 PID開關。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電源管理控制器，其特征在于，所述發(fā)電機功率比例選擇單元包含一用于設定多臺發(fā)電機之間的功率比例的軟件程序。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電源管理控制器，其特征在于，所述電流傳感器包括一電流分流器和一電壓放大器，其中，電流流過所述電流分流器時產(chǎn)生微小的電壓降，所述電壓放大器將所述電壓降放大為所述中央處理器可識別范圍內(nèi)的模擬信號或數(shù)字信號并將所述模擬信號或數(shù)字信號饋送至所述中央處理器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電源管理控制器，其特征在于，所述電流傳感器包括一開口為矩形或圓形的導磁環(huán)和一線性霍爾傳感器，其中，所述線性霍爾傳感器安裝于所述導磁環(huán)的開口形成的磁路中，所述電流傳感器用于將流經(jīng)電流傳感器的電流數(shù)值發(fā)送至所述中央控制單元。
【文檔編號】B60R16/033GK104184186SQ201410389943
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月8日
【發(fā)明者】韓佩來 申請人:韓佩來