一種大功率負載的能量管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種大功率負載的能量管理系統(tǒng)，包括充放電指示電路、發(fā)電機、控制器及供電總開關(guān)，發(fā)電機的發(fā)電輸出端與蓄電池的正極連接，充放電指示電路連接于ON檔電源端子與發(fā)電機的指示燈控制端之間，供電總開關(guān)連接于發(fā)電輸出端向所有大功率負載供電的供電母線上，指示燈控制端與控制器的工作電壓輸入端口及電壓檢測端口連接，以使控制器在指示燈控制端的電壓大于設(shè)定電壓時，向供電總開關(guān)輸出使其閉合的使能控制信號。本實用新型的通過檢測指示燈控制端的電壓判斷是否向大功率負載供電的能量管理系統(tǒng)相對利用蓄電池電量傳感器進行能量管理的能量管理系統(tǒng)具有簡單、可靠、且成本較低的優(yōu)點。
【專利說明】一種大功率負載的能量管理系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及汽車電器與電子【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種大功率負載的能量管理系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著汽車電器與電子技術(shù)的不斷進步，大功率負載在整車上應(yīng)用的越來越多，傳統(tǒng)的粗放型的電源管理模式越來越不能滿足整車電量的需求。目前基本是通過蓄電池電量傳感器檢測蓄電池的剩余電量，以使發(fā)動機電控單元通過分析蓄電池荷電狀態(tài)(SOC，Stateof Charge)、蓄電池功能狀態(tài)(SOF, State of Funct1n)來實現(xiàn)能量的管理,利用蓄電池電量傳感器進行能量管理需要開發(fā)智能發(fā)電機、蓄電池電量傳感器、作為網(wǎng)關(guān)的控制單元及相應(yīng)的功耗部件，因此使得該種能量管理方案具有成本高，且開發(fā)周期長的缺陷。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型實施例的目的是為了解決現(xiàn)有利用蓄電池電量傳感器進行能量管理存在的上述問題，提供一種簡單、可靠、且成本較低的大功率負載能量管理系統(tǒng)。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為:一種大功率負載的能量管理系統(tǒng)，包括充放電指示電路和發(fā)電機，所述發(fā)電機的發(fā)電輸出端與蓄電池的正極連接，所述充放電指示電路連接于ON檔電源端子與發(fā)電機的指示燈控制端之間，其特征在于，所述能量管理系統(tǒng)還包括控制器及供電總開關(guān)，所述供電總開關(guān)連接于所述發(fā)電輸出端向所有大功率負載供電的供電母線上，所述指示燈控制端與所述控制器的工作電壓輸入端口連接，所述指示燈控制端與所述控制器的電壓檢測端口連接，以使所述控制器在指示燈控制端的電壓大于設(shè)定電壓時，向所述供電總開關(guān)輸出使供電總開關(guān)閉合的使能控制信號。
[0005]優(yōu)選的是，所述能量管理系統(tǒng)還包括連接于所述指示燈控制端與搭鐵之間的電壓采集電路，所述指示燈控制端經(jīng)所述電壓采集電路的檢測點與所述控制器的電壓檢測端口連接。
[0006]優(yōu)選的是，所述電壓采集電路包括串聯(lián)連接于所述指示燈控制端與所述搭鐵之間的第一分壓電阻和第二分壓電阻，其中，所述第二分壓電阻的一端與所述搭鐵連接，另一端作為所述檢測點。
[0007]優(yōu)選的是，所述電壓采集電路的檢測點與搭鐵之間連接有濾波電路。
[0008]優(yōu)選的是，所述指示燈控制端與搭鐵之間連接有濾波電路。
[0009]優(yōu)選的是，所述能量管理系統(tǒng)還包括報警裝置，所述報警裝置連接與控制器的報警信號輸出端口與搭鐵之間，所述控制器用于在所述指示燈控制端的電壓于控制器啟動起的設(shè)定時間內(nèi)仍未達到所述指示燈控制端的穩(wěn)定電壓值時，經(jīng)所述報警信號輸出端口輸出高電平的報警信號。
[0010]優(yōu)選的是，所述能量管理系統(tǒng)還包括恒流源，所述恒流源與所述充放電指示電路并聯(lián)連接于所述ON檔電源端子與所述指示燈控制端之間。
[0011]優(yōu)選的是，所述恒流源包括串聯(lián)連接于所述ON檔電源端子與所述指示燈控制端之間的恒流二極管和電阻。
[0012]優(yōu)選的是，所述能量管理系統(tǒng)還包括穩(wěn)壓電路，所述指示燈控制端經(jīng)所述穩(wěn)壓電路與所述控制器的工作電壓輸入端口連接。
[0013]本實用新型的有益效果為:本實用新型的大功率負載的能量管理系統(tǒng)設(shè)計為由發(fā)動機的指示燈控制端向控制器供電，因此可以保證大功率負載只有在發(fā)電機發(fā)電的情況下才能夠工作；另外，本實用新型通過檢測指示燈控制端的電壓實現(xiàn)對大功率負載的能量管理的方式只有在發(fā)動機進入自勵時段才允許發(fā)電機經(jīng)發(fā)電輸出端向大功率負載供電的方式無需開發(fā)智能發(fā)電機、蓄電池電量傳感器、作為網(wǎng)關(guān)的控制單元及相應(yīng)的功耗部件，因此，本實用新型的能量管理系統(tǒng)相對利用蓄電池電量傳感器進行能量管理的能量管理系統(tǒng)具有簡單、可靠、且成本較低的優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為根據(jù)本實用新型所述大功率負載的能量管理系統(tǒng)的一種實施方式的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0015]附圖標記說明:
[0016]1-充放電指示電路；2-發(fā)電機；
[0017]3-恒流源；Ul-控制器；
[0018]U2-穩(wěn)壓器；D2-充放電指示燈；
[0019]Sff-點火開關(guān)；P3-0N檔電源端子；
[0020]B-蓄電池；B+-發(fā)電輸出端；
[0021 ]L-指示燈控制端；S-電瓶電壓偵測端；
[0022]21-磁場繞組；22-電子調(diào)節(jié)器；
[0023]DUD3- 二極管；D5-恒流二極管；
[0024]R1、R2、R5、R6、R10-電阻；R3_ 第一分壓電阻；
[0025]R4-第二分壓電阻；Cl?C4-電容。

【具體實施方式】
[0026]下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能解釋為對本實用新型的限制。
[0027]如圖1所示，本實用新型的大功率負載的能量管理系統(tǒng)包括充放電指示電路1、控制器Ul和發(fā)電機2，發(fā)電機2的發(fā)電輸出端B+與蓄電池B的正極連接，充放電指示電路I連接于ON檔電源端子P3與發(fā)電機2的指示燈控制端L之間，為了保證大功率負載只有在發(fā)電機發(fā)電時才能夠工作，因此，在本實用新型的能量管理系統(tǒng)中，控制器Ul由指示燈控制端L供電，具體為指示燈控制端L與控制器Ul的工作電壓輸入端口 BAT連接，并且該指示燈控制端L與控制器Ul的電壓檢測端口 DETE連接，以使控制器Ul在指示燈控制端的電壓大于設(shè)定電壓時，向供電總開關(guān)(圖中未示出)輸出使供電總開關(guān)閉合的使能控制信號，允許發(fā)電機2經(jīng)發(fā)電輸出端B+向大功率負載供電，該供電總開關(guān)具體連接于發(fā)電輸出端B+向所有大功率負載供電的供電母線上，該大功率負載主要包括車載冰箱、電壓逆變器、冷熱托杯等，在此，經(jīng)該供電母線引出的為各大功率負載單獨供電的各負載電路上還應(yīng)該連接有用于控制對應(yīng)大功率負載是否工作的負載開關(guān)，該負載開關(guān)由駕駛員操控。在此，總所周知的是，上述的利用控制器進行兩個電壓之間的比較，并根據(jù)電壓比較的結(jié)果輸出控制信號的方法是現(xiàn)有技術(shù)手段，并不屬于本實用新型新提出來的概念，本實用新型的能量管理系統(tǒng)只是采用了能夠?qū)崿F(xiàn)該種功能的控制器，利用該種控制器結(jié)合外圍電路的設(shè)計實現(xiàn)本實用新型的目的。
[0028]為了便于理解本實用新型的作用原理，以下說明發(fā)電機的工作原理:在點火鑰匙旋至ON檔使點火開關(guān)SW接通蓄電池B與ON檔電源端子P3 (0N檔電源端子P3經(jīng)點火開關(guān)Sff與蓄電池的正極連接，其具體為在點火鑰匙處于ON檔和START檔有電的端子)之間的連接時，蓄電池B經(jīng)發(fā)電機2的指示燈控制端L向磁場繞組21勵磁(即他勵時段)，發(fā)電機2開始發(fā)電，此時連接于ON檔電源端子P3與指示燈控制端L之間的充放電指示電路I的充放電指示燈D2點亮；之后發(fā)電機2的電子調(diào)節(jié)器22通過電瓶電壓偵測端S檢測蓄電池B的電壓，隨著發(fā)電機轉(zhuǎn)速的不斷提高，在蓄電池B的電壓小于發(fā)電機電壓時，電子調(diào)節(jié)器22控制發(fā)電機2的勵磁方式變?yōu)樽詣?即自勵時段)，此時充放電指示燈D2因兩端的電位相等而熄滅，發(fā)電機2開始為蓄電池B充電，并為大功率負載供電，而且此時指示燈控制端L的電壓將大于某個確定的電壓值，對于慣常采用的汽車發(fā)電機，在指示燈控制端L的電壓大于9.5V時表明發(fā)電機2已進入自勵時段，因此，上述設(shè)定電壓在通常情況下為9.5V。
[0029]由于本實用新型的通過檢測指示燈控制端L的電壓判斷是否向大功率負載供電的能量管理系統(tǒng)無需開發(fā)智能發(fā)電機、蓄電池電量傳感器、作為網(wǎng)關(guān)的控制單元及相應(yīng)的功耗部件，因此，具有簡單、可靠、且成本較低的優(yōu)點。
[0030]由于控制器Ul能夠檢測的電壓范圍通常有限，因此，如圖1所示，該能量管理系統(tǒng)還可包括連接于指示燈控制端L與搭鐵之間的電壓采集電路，該指示燈控制端L經(jīng)電壓采集電路的檢測點向控制器Ul的電壓檢測端口 DETE輸出與指示燈控制端L的電壓具有確定比例關(guān)系的檢測點電壓，這樣控制器Ul可以在檢測點電壓大于與上述設(shè)定電壓相對應(yīng)的等效電壓時，認為是檢測到指示燈控制端L的電壓已大于設(shè)定電壓。
[0031]如圖1所示，該電壓采集電路例如可包括串聯(lián)連接于指示燈控制端L與搭鐵之間的第一分壓電阻R3和第二分壓電阻R4，其中，第二分壓電阻R4的一端與搭鐵連接，另一端作為上述檢測點向電壓檢測端口 DETE輸出與指示燈控制端L的電壓具有確定比例關(guān)系的檢測點電壓。
[0032]為了增加檢測點輸出檢測點電壓的可靠性，可在電壓采集電路的檢測點與搭鐵之間連接濾波電路，該濾波電路例如是連接于檢測點與搭鐵之間的電容C2。
[0033]為了增加指示燈控制端L輸出電壓的可靠性，可在指示燈控制端L與搭鐵之間連接濾波電路，該濾波電路例如是連接于指示燈控制端L與搭鐵之間的電容Cl。
[0034]由于在發(fā)電機2進入自勵時段為蓄電池B充電及向大功率負載供電后，將影響發(fā)發(fā)電輸出端B+的電壓的增速，相應(yīng)地導(dǎo)致指示燈控制端L的電壓也需要較長的時間才能達到最終的穩(wěn)定電壓值(通常為12.5V)，如果該增速過慢將導(dǎo)致汽車性能的降低，為了避免該種問題的發(fā)生，本實用新型還可設(shè)置例如是指示燈或者蜂鳴器的報警裝置，該報警裝置連接于控制器Ul的報警信號輸出端口與搭鐵之間，該控制器Ul用于在檢測到指示燈控制端L的電壓于控制器啟動后的設(shè)定時間內(nèi)(該設(shè)定時間例如是5分鐘至15分鐘，通?？蛇x擇為是10分鐘)仍未達到指示燈控制端L的穩(wěn)定電壓值時，經(jīng)報警信號輸出端口輸出高電平的報警信號，以使報警裝置提醒駕駛員通過斷開負載開關(guān)關(guān)閉大功率負載，該設(shè)定時間可根據(jù)發(fā)電機2的性能及用戶使用要求設(shè)定。
[0035]由于本實用新型采用指示燈控制端L為控制器Ul及其外圍電路供電，因此可能會拉低指示燈控制端L的回路電流，進而一方面使蓄電池B經(jīng)指示燈控制端L向磁場繞組21勵磁的勵磁電流降低，另一方面會導(dǎo)致充放電指示燈D2微量，為了解決該問題，本實用新型的能量管理系統(tǒng)還設(shè)置恒流源3，該恒流源3與充放電指示電路I并聯(lián)連接于ON檔電源端子P3與指示燈控制端L之間，以通過恒流源3對經(jīng)指示燈控制端L向磁場繞組21勵磁的勵磁電流進行補償。在此,發(fā)電機勵磁電流通常在10mA到500mA之間，蓄電池B經(jīng)充放電指示電路I輸入至指示燈控制端L的勵磁電流通常為110mA，因此，蓄電池經(jīng)恒流源3輸入至指示燈控制端L的勵磁電流應(yīng)該滿足大于等于100mA，且小于等于390mA，以保證任何一路勵磁電流均能保證發(fā)電機勵磁，同時保證兩路勵磁電流之和在勵磁電流范圍內(nèi)，在本實用新型的實施例中，蓄電池經(jīng)恒流源3輸入至指示燈控制端L的勵磁電流為100mA。
[0036]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)上述要求選擇恰當?shù)暮懔髟?，例如，該恒流源3可包括串聯(lián)連接于ON檔電源端子P3與指示燈控制端L之間的恒流二極管D5和電阻R10。
[0037]為了經(jīng)指示燈控制端L向控制器Ul提供所需的工作電壓，如圖1所示，本實用新型的能量管理系統(tǒng)還包括穩(wěn)壓電路，以使指示燈控制端L經(jīng)該穩(wěn)壓電路向控制器Ul供電，具體是穩(wěn)壓電路的輸出端與控制器Ul的工作電壓輸入端口 BAT連接。該穩(wěn)壓電路可利用穩(wěn)壓器U2實現(xiàn)，如果控制器Ul需要5V的工作電壓，則選擇穩(wěn)定輸出5V電壓的穩(wěn)壓器U2即可，具體電路結(jié)構(gòu)為指示燈控制端L經(jīng)輸入端濾波電路(由電阻R5和電容C3構(gòu)成)與穩(wěn)壓器U2的電壓輸入端Vin連接，穩(wěn)壓器U2的電壓輸出端Vout經(jīng)輸出端濾波電路(由電阻R6和電容C4構(gòu)成)向控制器Ul的工作電壓輸入端口 BAT輸出工作電壓。
[0038]本實用新型的充放電指示電路I可采用如圖1所示的發(fā)光二極管作為充放電指示燈D2，為了匹配發(fā)光二極管的工作特性，該充放電指示電路I可包括順次連接于ON檔電源端子P3與指示燈控制端L之間的二極管D1、電阻R1、充放電指示燈D2和二極管D3，及與電阻Rl和充放電指示燈D2并聯(lián)的電阻R2，其中，電阻Rl和電阻R2的阻值均為1500 Ω。
[0039]以上依據(jù)圖式所示的實施例詳細說明了本實用新型的構(gòu)造、特征及作用效果，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，但本實用新型不以圖面所示限定實施范圍，凡是依照本實用新型的構(gòu)想所作的改變，或修改為等同變化的等效實施例，仍未超出說明書與圖示所涵蓋的精神時，均應(yīng)在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種大功率負載的能量管理系統(tǒng)，包括充放電指示電路和發(fā)電機，所述發(fā)電機的發(fā)電輸出端與蓄電池的正極連接，所述充放電指示電路連接于ON檔電源端子與發(fā)電機的指示燈控制端之間，其特征在于，所述能量管理系統(tǒng)還包括控制器及供電總開關(guān)，所述供電總開關(guān)連接于所述發(fā)電輸出端向所有大功率負載供電的供電母線上，所述指示燈控制端與所述控制器的工作電壓輸入端口連接，所述指示燈控制端與所述控制器的電壓檢測端口連接，以使所述控制器在指示燈控制端的電壓大于設(shè)定電壓時，向所述供電總開關(guān)輸出使供電總開關(guān)閉合的使能控制信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量管理系統(tǒng)，其特征在于，所述能量管理系統(tǒng)還包括連接于所述指示燈控制端與搭鐵之間的電壓采集電路，所述指示燈控制端經(jīng)所述電壓采集電路的檢測點與所述控制器的電壓檢測端口連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的能量管理系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓采集電路包括串聯(lián)連接于所述指示燈控制端與所述搭鐵之間的第一分壓電阻和第二分壓電阻，其中，所述第二分壓電阻的一端與所述搭鐵連接，另一端作為所述檢測點。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的能量管理系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓采集電路的檢測點與搭鐵之間連接有濾波電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量管理系統(tǒng)，其特征在于，所述指示燈控制端與搭鐵之間連接有濾波電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的能量管理系統(tǒng)，其特征在于，所述能量管理系統(tǒng)還包括報警裝置，所述報警裝置連接與控制器的報警信號輸出端口與搭鐵之間，所述控制器用于在所述指示燈控制端的電壓于控制器啟動起的設(shè)定時間內(nèi)仍未達到所述指示燈控制端的穩(wěn)定電壓值時，經(jīng)所述報警信號輸出端口輸出高電平的報警信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的能量管理系統(tǒng)，其特征在于，所述能量管理系統(tǒng)還包括恒流源，所述恒流源與所述充放電指示電路并聯(lián)連接于所述ON檔電源端子與所述指示燈控制端之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的能量管理系統(tǒng)，其特征在于，所述恒流源包括串聯(lián)連接于所述ON檔電源端子與所述指示燈控制端之間的恒流二極管和電阻。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的能量管理系統(tǒng)，其特征在于，所述能量管理系統(tǒng)還包括穩(wěn)壓電路，所述指示燈控制端經(jīng)所述穩(wěn)壓電路與所述控制器的工作電壓輸入端口連接。
【文檔編號】B60R16/02GK203958043SQ201420406187
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月22日
【發(fā)明者】孫濤, 丁琴琴, 李東浩 申請人:安徽江淮汽車股份有限公司