專(zhuān)利名稱(chēng)：雙電壓無(wú)電弧轉(zhuǎn)換控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及柴油車(chē)供電系統(tǒng)的一種轉(zhuǎn)換12V／24V電壓的控制器，它與柴油車(chē)的預(yù)熱啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、電壓轉(zhuǎn)換繼電器及啟動(dòng)機(jī)繼電器配合使用。
現(xiàn)有在柴油車(chē)供電系統(tǒng)中轉(zhuǎn)換12V／24V電壓是由電壓轉(zhuǎn)換繼電器(即電源啟動(dòng)轉(zhuǎn)換繼電器)來(lái)實(shí)現(xiàn)(參見(jiàn)《汽車(chē)電器》雜志92年第5期中“柴油輕型客車(chē)電源啟動(dòng)電路探討”一文)。其啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)換繼電器將兩只12V蓄電池組由并聯(lián)直接轉(zhuǎn)換成串聯(lián)，并接通啟動(dòng)機(jī)電路以24V供電；非啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)恢復(fù)兩蓄電池組的并聯(lián)，滿足12V充電、用電需要。這種單一串并聯(lián)轉(zhuǎn)換技術(shù)雖能進(jìn)行兩種電壓轉(zhuǎn)換，但因電壓轉(zhuǎn)換繼電器觸點(diǎn)多，啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流達(dá)400A以上，易致電壓?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)換繼電器觸點(diǎn)嚴(yán)重打火、電弧、燒灼，故存在著雙電壓轉(zhuǎn)換可靠性差、電壓轉(zhuǎn)換繼電器使用壽命難以保證的缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型的目的意在克服上述單一串并聯(lián)轉(zhuǎn)換技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)了一種使12V／24V兩種電壓轉(zhuǎn)換可靠性高、保證電壓轉(zhuǎn)換繼電器使用壽命的雙電壓無(wú)電弧轉(zhuǎn)換控制器。
本實(shí)用新型的目的是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)在柴油車(chē)供電系統(tǒng)的電壓轉(zhuǎn)換繼電器和蓄電池組及啟動(dòng)機(jī)繼電器上連接有雙電壓無(wú)電弧轉(zhuǎn)換控制器。該控制器由殼體和在殼體內(nèi)的數(shù)字程序控制芯體構(gòu)成。數(shù)字程序控制芯體包括時(shí)基電路、門(mén)控電路、計(jì)數(shù)電路、譯碼電路及驅(qū)動(dòng)電路。其程序啟停信號(hào)由柴油車(chē)預(yù)熱啟動(dòng)開(kāi)關(guān)產(chǎn)生，輸出信號(hào)去控制電壓轉(zhuǎn)換繼電器和啟動(dòng)機(jī)繼電器的工作狀態(tài)，將兩只12V蓄電池由并聯(lián)轉(zhuǎn)換為串聯(lián)，并接通啟動(dòng)機(jī)電路以24V供電，使柴油車(chē)兩蓄電池組在并→串聯(lián)和串→并聯(lián)連接方式轉(zhuǎn)換過(guò)程中無(wú)電流通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換繼電器觸點(diǎn)，不產(chǎn)生電弧和燒灼現(xiàn)象，從而達(dá)到了本實(shí)用新型的目的。
時(shí)基電路由自激振蕩器和波形整形器組成，其振蕩器輸出的脈沖周期至少為電壓轉(zhuǎn)換繼電器吸合時(shí)間的4倍。門(mén)控電路由反相器和與非門(mén)及預(yù)熱啟動(dòng)開(kāi)關(guān)等組成。計(jì)數(shù)電路為雙時(shí)鐘二——十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器。譯碼電路由二——十進(jìn)制10線譯碼器和與非門(mén)組成。驅(qū)動(dòng)電路由功率復(fù)合三極管組成。
以下將要結(jié)合附圖詳述的本實(shí)用新型實(shí)施例，可有效地解決柴油車(chē)中12V／24V兩種電壓供電系統(tǒng)大電流多觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換的可靠性問(wèn)題，保證了電壓轉(zhuǎn)換繼電器使用壽命接近其機(jī)械壽命。本實(shí)用新型由于采用了大中規(guī)模數(shù)字集成塊組裝，故元器件用量少，成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作容易及安裝調(diào)試、使用、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本實(shí)用新型的方框圖。圖2為本實(shí)用新型的外形結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖1的一種具體電路原理圖。圖4為圖3用于柴油車(chē)12V／24V供電系統(tǒng)的連接示意圖。
實(shí)施例參見(jiàn)圖1、圖2、圖3，本控制器的殼體2內(nèi)具有數(shù)字程序控制芯體。數(shù)字程序控制芯體由時(shí)基電路、門(mén)控電路、計(jì)數(shù)電路、譯碼電路、驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。其時(shí)基電路由反相器IC1－1、IC1－2，電阻R4、電容C2組成的多諧自激振蕩器和作波形整形的反相器IC1－3組成；門(mén)控電路由反相器IC1－4、IC1－5和與非門(mén)IC2－1、IC2－2、IC5－2及開(kāi)關(guān)KQ(KQ為柴油車(chē)預(yù)熱啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，即駕駛員操作鑰匙)、電阻R1、R2組成；計(jì)數(shù)電路為雙時(shí)鐘BCD(二——十進(jìn)制)可逆計(jì)數(shù)器IC3；譯碼電路由BCD－10線譯碼器IC4和反相器IC1－6、與非門(mén)IC5－1、IC5－2、IC2－3、IC5－3、IC5－4組成；驅(qū)動(dòng)電路由功率復(fù)合三極管BG1－BG3組成。并在計(jì)數(shù)器IC3上接有由電阻R3、電容C1組成的微分電路作清“0”信號(hào)，在電源VCC(VCC由柴油車(chē)12V蓄電池組提供)上接有由電容C3、C4組成的濾波電路。本控制器在用于柴油車(chē)中時(shí)，為不另增加殼體，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)將本控制器與發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器融為一體，裝入同一殼體2內(nèi)，安裝于原發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器的位置，用螺釘通過(guò)安裝孔3將其固定。在殼體2前后方均裝有絕緣墊5的接線柱4，電路輸出端O1、O2、O3和電源VCC、電阻R2接開(kāi)關(guān)KQ端及地端(GND)分別連在接線柱4上。在殼體2上還裝有對(duì)三極管BG1－BG3進(jìn)行散熱的散熱器1。以上所述電路結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)附表一真值表所規(guī)定的邏輯功能。其附表一中狀態(tài)“1”為高電平，狀態(tài)“0”為低電平；狀態(tài)為圖3輸出端O1、O2、O3的狀態(tài)；程序兩個(gè)1－3為起始、復(fù)位時(shí)計(jì)數(shù)器IC3計(jì)入的時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)。
本控制器用于柴油車(chē)12V／24V電壓供電系統(tǒng)中(參見(jiàn)圖3、圖4)，通過(guò)殼體2上各接線柱4將其有機(jī)地連接起來(lái)。輸出端O1接電壓轉(zhuǎn)換繼電器J1線包，輸出端O2接電壓轉(zhuǎn)換繼電器J2線包，輸出端O3接啟動(dòng)機(jī)繼電器JQ線包，電源VCC與蓄電池B2相接，預(yù)熱啟動(dòng)開(kāi)關(guān)接入門(mén)控電路，其工作原理如下當(dāng)打開(kāi)柴油車(chē)電源總開(kāi)關(guān)，電源VCC12V(即蓄電池B2)向本控制器電路供電，自激振蕩器開(kāi)始工作，產(chǎn)生矩形波，經(jīng)反相器IC1－3整形后作計(jì)數(shù)器IC3的時(shí)鐘脈沖。同時(shí)由R3、C1微分電路首先對(duì)計(jì)數(shù)器IC3清“0”，即計(jì)數(shù)器IC3的輸出端Q3(7腳)、Q2(6腳)、Q1(2腳)、Q0(3腳)均為“0”，使譯碼器IC4輸出“0”(即3腳為“1”，其余腳為“0”)，反相器IC1－5輸出“0”，封鎖作減法計(jì)數(shù)控制門(mén)的與非門(mén)IC2－1。此時(shí)因開(kāi)關(guān)KQ為斷態(tài)，其低電壓封鎖作加法計(jì)數(shù)控制門(mén)的與非門(mén)IC2－2，使與非門(mén)IC2－1、IC2－2均無(wú)時(shí)鐘脈沖輸出，計(jì)數(shù)器不計(jì)數(shù)，既不作加法運(yùn)算也不作減法運(yùn)算，經(jīng)譯碼電路和驅(qū)動(dòng)電路，輸出端O1、O2、O3均為“0”狀態(tài)。電壓轉(zhuǎn)換繼電器J1、J2線包因未得電均處于原始狀態(tài)(即J1兩常閉觸點(diǎn)閉合，J2常開(kāi)觸點(diǎn)開(kāi)啟)，蓄電池B1、B2并聯(lián)。當(dāng)駕駛員將鑰匙操作至啟動(dòng)位置，即開(kāi)關(guān)KQ為閉合態(tài)，與非門(mén)IC2－2被打開(kāi)，計(jì)數(shù)器IC3對(duì)時(shí)鐘脈沖作加法運(yùn)算，經(jīng)譯碼電路譯碼和驅(qū)動(dòng)電路放大后，輸出端O1、O2、O3按附表一啟動(dòng)程序依次輸出高電平使電壓轉(zhuǎn)換繼電器J1、J2、啟動(dòng)機(jī)繼電器JQ先后工作(輸出端O1為高電平時(shí)，繼電器J1線包得電使其兩觸點(diǎn)開(kāi)啟；輸出端O2為高電平，繼電器J2線包得電使其觸點(diǎn)閉合；輸出端O3為高電平時(shí)，繼電器JQ線包得電使其觸點(diǎn)閉合)分別將蓄電池B1、B2從并聯(lián)狀態(tài)分離、串聯(lián)和給啟動(dòng)機(jī)繼電器JQ線包接通24V電源，實(shí)現(xiàn)了12V→24V電壓無(wú)電弧轉(zhuǎn)換和啟動(dòng)啟動(dòng)機(jī)M。當(dāng)?shù)?個(gè)時(shí)鐘脈沖到來(lái)后(第4個(gè)時(shí)鐘脈沖到來(lái)前)譯碼電路的與非門(mén)IC5－2輸出的低電平關(guān)閉與非門(mén)IC2－2，計(jì)數(shù)器IC3停止計(jì)數(shù)。啟動(dòng)機(jī)M啟動(dòng)后，將鑰匙退回點(diǎn)火位置，即斷開(kāi)開(kāi)關(guān)KQ，反相器IC1－4輸出高電平，與非門(mén)IC2－1被打開(kāi)，計(jì)數(shù)器IC3對(duì)時(shí)鐘脈沖作減法運(yùn)算，經(jīng)譯碼電路譯碼和驅(qū)動(dòng)電路放大后，其輸出端O3、O2、O1按附表一復(fù)位程序依次輸出低電平，使啟動(dòng)機(jī)繼電器JQ、電壓轉(zhuǎn)換繼電器J2、J1依次停止工作，分別切斷啟動(dòng)機(jī)M24V電源，將蓄電池B1、B2從串聯(lián)狀態(tài)分離、并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了關(guān)停啟動(dòng)機(jī)M24V→12V電壓無(wú)電弧轉(zhuǎn)換。第3個(gè)時(shí)鐘脈沖到來(lái)后(第4個(gè)時(shí)鐘脈沖到來(lái)前)譯碼電路的反相器IC1－5輸出低電平，關(guān)閉與非門(mén)IC2－1，輸出端O1、O2、O3恢復(fù)至“0”態(tài)。如需再啟動(dòng)，閉合開(kāi)關(guān)KQ，本控制器重復(fù)上述控制過(guò)程。本控制器的時(shí)鐘脈沖周期為電壓轉(zhuǎn)換繼電器J1、J2觸點(diǎn)吸合時(shí)間的5倍，釋放時(shí)間的8倍，故柴油車(chē)在啟停過(guò)程中均無(wú)電流流過(guò)，電壓轉(zhuǎn)換繼電器J1、J2的觸點(diǎn)也不可能產(chǎn)生電弧放電和打火現(xiàn)象。
本控制器的數(shù)字程序控制部分除上述電路中的元器件外，還可以用最終能實(shí)現(xiàn)附表一真值表所列的邏輯功能的其它元器件，如時(shí)基電路的自激振蕩器可用555集成塊或用晶振外加分頻電路等構(gòu)成。各元器件的規(guī)格、型號(hào)參見(jiàn)下列附表二元器件規(guī)格、型號(hào)表。其三極管BG1－BG3可用場(chǎng)效應(yīng)管或BTS系列智能感溫高速開(kāi)關(guān)代替，反相器集成塊IC1和與非門(mén)集成塊IC2與非門(mén)IC5集成塊均可用74LS、74HC系列代替，計(jì)數(shù)器IC3可用LS／HC192－193或C40192／193等代替。本控制器的時(shí)鐘頻率為40HZ、電壓轉(zhuǎn)換控制功耗為36W，環(huán)境溫度為－40℃——75℃、體積為52×52×24mm3。
本控制器在應(yīng)用中，在殼體2內(nèi)不僅可設(shè)發(fā)電機(jī)調(diào)壓電路，還可設(shè)欠壓報(bào)警電路，這樣集雙電壓無(wú)電弧轉(zhuǎn)換、自動(dòng)調(diào)節(jié)蓄電池B1、B2充電電壓及欠壓報(bào)警多種功能于一體，使車(chē)輛怠速行駛時(shí)充電性能好，使兩蓄電池組均始終處于良好的工作狀態(tài)，確保柴油車(chē)啟動(dòng)和正常運(yùn)行。
附表一數(shù)字程序控制真值表
附表二元器件規(guī)格、型號(hào)表
權(quán)利要求1.一種用于柴油車(chē)12V/24V電壓供電系統(tǒng)的雙電壓無(wú)電弧轉(zhuǎn)換控制器，在殼體上具有與柴油車(chē)的電壓轉(zhuǎn)換繼電器、啟動(dòng)機(jī)啟動(dòng)繼電器等相連的接線柱，其特征在于殼體內(nèi)具有數(shù)字程序控制芯體，該數(shù)字程序控制芯體包括時(shí)基電路、門(mén)控電路、計(jì)數(shù)電路、譯碼電路及驅(qū)動(dòng)電路，程序控制的啟停信號(hào)由柴油車(chē)預(yù)熱啟動(dòng)開(kāi)關(guān)產(chǎn)生，其輸出信號(hào)去控制電壓轉(zhuǎn)換繼電器和啟動(dòng)機(jī)繼電器的工作狀態(tài)，使兩蓄電池在并聯(lián)→串聯(lián)和串聯(lián)→并聯(lián)的轉(zhuǎn)換過(guò)程中無(wú)電流通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換繼電器觸點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙電壓無(wú)電弧轉(zhuǎn)換控制器，其特征在于時(shí)基電路由自激振蕩器和波形整形器組成，門(mén)控電路由反相器、與非門(mén)和柴油車(chē)預(yù)熱啟動(dòng)開(kāi)關(guān)組成，計(jì)數(shù)電路為雙時(shí)鐘二——十制可逆計(jì)數(shù)器，譯碼電路由二——十進(jìn)制10線譯碼器和與非門(mén)組成，驅(qū)動(dòng)電路由功率復(fù)合三極管組成，其自激振蕩器輸出的脈沖周期至少為電壓轉(zhuǎn)換繼電器吸合時(shí)間的4倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙電壓無(wú)電弧轉(zhuǎn)換控制器，其特征在于三極管可用場(chǎng)效應(yīng)管代替。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙電壓無(wú)電弧轉(zhuǎn)換控制器，其特征在于在殼體2內(nèi)可設(shè) 發(fā)電機(jī)調(diào)壓電路及欠壓報(bào)警電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的雙電壓無(wú)電弧轉(zhuǎn)換控制器，其特征在于三極管還可用BTS系列智能感溫高速開(kāi)關(guān)代替。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型是用于柴油車(chē)12V/24V電壓供電系統(tǒng)的雙電壓無(wú)電弧轉(zhuǎn)換控制器。它的殼體內(nèi)具有包括時(shí)基電路、門(mén)控電路、計(jì)數(shù)電路、譯碼電路及驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成的數(shù)字程序控制芯體。其輸入信號(hào)由啟停開(kāi)關(guān)產(chǎn)生，其輸出信號(hào)去控制柴油車(chē)電壓轉(zhuǎn)換繼電器和啟動(dòng)機(jī)繼電器的工作狀態(tài)，使柴油車(chē)兩蓄電池在并聯(lián)→串聯(lián)和串聯(lián)→并聯(lián)轉(zhuǎn)換過(guò)程中無(wú)電流通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換繼電器觸點(diǎn)，有效地克服了現(xiàn)有單一串并聯(lián)轉(zhuǎn)換技術(shù)大電流多觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換可靠性差、電壓轉(zhuǎn)換繼電器壽命無(wú)保證的缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02J7/00GK2185483SQ9323978
公開(kāi)日1994年12月14日 申請(qǐng)日期1993年12月25日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月25日
發(fā)明者馮成泉 申請(qǐng)人:馮成泉