專利名稱：車載電源電子振蕩控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種對車載發電機實行輸出電流自動電子振蕩調整和對車載蓄電池自動充電控制的車載電源綜合控制裝置。本裝置適用于硅整流發電機發電儲電的車輛作電源控制裝置使用。
車載電源一般分為發電機和蓄電池兩部分，工作時蓄電池被發電機充電獲得電能的儲存。已有技術是將蓄電池與發電機整流輸出并聯浮充。長期使用表明蓄電池因電壓調節不準確有時會出現過充電，特別多見的是充電不足，極板容易硫酸鹽化，惡性循環直至蓄電池大大失去應有的容量和功能。這樣，司機只好將其卸下，到專門的充電門市部進一些另外的充電方式充電。而這些另外的充電方式水平高的有快速充電、高效充電如北京三0一電子設備廠生產的KGCA－40A高效充電機和中國專利1009691B鉛蓄電池自動高效充電裝置和中國專利87217164、1009691。然而他們都有線路復雜、成本高昂也不適應車載電源系統使用，另一方面，傳統技術的蓄電池起始充電和充電終止是靠傳統的觸點式電壓調節器控制，它有電壓控制不準確，觸點易損壞缺點，因而出現了現有新技術電子電壓調節器，如中國專利2064959、2067046、2052980。但是，這些新的技術相對傳統技術主要具有電壓控制準確、無觸點、壽命長的優點，對蓄電池的充電電流狀況沒改變，故在蓄電池端電壓較低時，充電電流較大，且連續時間較長，會導致極板極化溫升，充電效率不高，活性物質受影響。充電末期，電流過小，難以充至最大容量。
本實用新型的目的是把原有的浮充電改成電子振蕩去極化、抗硫化高效能充電，把原有的發電機電壓調節器改變成發電機輸出電流自動電子振蕩調整，使車載電源控制達到新的水平。它的實現是把蓄電池充電和發電機輸出電流調整兼容成一體相互作用，共同實現具有抗硫化、去極化、高效能自動充電功能的新裝置。
本實用新型是由容量檢測電路1、容量、激磁控制電路2、激磁電流輸出電路3、過激磁測控電路4、電流檢測處理電路5、充電振蕩電路6、激活自調電路7、模擬開關8、抗硫化極化電路9組成。
如

圖1——本實用新型的電路原理方框圖和圖2——本實用新型的實施電原理圖所示。圖2中的各虛線電路部分有數字表示與圖1的方框的數字表示相對應。容量檢測電路1可檢測出蓄電池10最大容量時的端電壓Vm和放電到一定允許最小基本容量時所呈現的端電壓Vn。容量激磁控制電路2內含有兩個高精度電壓比較器、雙穩態電路、反相器，它的輸出端為G0。它有三個輸入端同時受Vm、Vn、g0(下文所述)控制，當g0為高電平時，且10的端電壓在(Vn、Vm)內時，G0為高電平，激磁電流輸出電路3輸出端為N輸出電流i給發電機11的激磁線圈正極N，i按指規律上升到使電流檢測處理電路5檢測出充電電流I(也為發電機輸出電流)略高于預調定或設計值時，電路5輸出g0為低電平，于是電路2輸出G0為低電平，電路3無激磁電流輸出，因電路3內設有i的續流二極管D2，故i在一定時間內基本不變，I也基本不變，當i略減少使I略小于到預調定值時，電路5輸出g0立即為高電平，電路2輸出G0為高電平，電路3輸出電流i，i上升，當上升到使I略高于預調定或設計值時，電路5、2、3和電流i、I重復發生上述過程，這樣，電路5、2、3和發電機11構成閉合振蕩回路實現發電機輸出電流(充電電流)電子振蕩調整。當10端電壓上升到略超過Vm時，上述振蕩回路停振，11無電壓輸出，電路處于微功耗狀態，當10端電壓下降到Vn時電路自動工作，振蕩調整回路自動恢復振蕩，向充電部分提供穩態恒定電流。電路4是為了避免因電路3輸出端短路和低轉速等造成的i過大而設置的對電路3中的功率管保護電路，可使功率管限流。
充電振蕩電路6是一個占空比受蓄電池10電壓控制的多諧振蕩器組成，輸出端g1、g2控制模擬開關8，模擬開關8是兩只場效應管互補串接而成，輸出端是Vp接電路9，它可以輸出受電路6控制的正負大電流，抗硫化、極化電路9是一個二極管D1與一個電容C0和電感L串聯電路并聯組成，L也可省去，輸出端接10正極＋E。當g1、g2為高電平時，Vp為低電平，10經電容C0和電路8的下管T4放電，C0被反充到10端電壓＋Ec，從而實現對10極板去極化效應，達到高效和快速充電的目的；當g1、g2為低電平時，Vp為高電平，發電機輸出電壓＋B經電流檢測處理電路5的取樣電阻R01和電路8的上管T3與電容C0的反充電壓＋Ec正串迭加給10充電，因(＋B)＋(＋Ec)≈2(＋B)故充電電流I很大，隨著C0的＋Ec按指數規律減小，I隨之減小，直至I進入穩態值，從而實現了抗硫酸鹽化充電，可解決硫化電池難以充電的弊病，上述過程反復進行，形成了電子振蕩充電，直至充電完畢為止。
本實用車載電源電子振蕩控制裝置是以檢測充電(或輸出)電流信號I，把I處理后去控制容量激磁控制電路2，從而控制激磁電流輸出電路3使發電機輸出電流I受到校正調整定流輸出。這一工作過程是循環閉合振蕩進行的。另一方面，充電振蕩電路產生的充電振蕩信號控制模擬開關8經過抗硫化極化電路9、實現對蓄電池既有瞬態大電流充電，因而有抗硫化功能，又有穩態定流充電，可使10容量穩定上升，還有對10間歇暫態放電，從而消除了極板極化效應，使充電效率和速度大大提高。另外，充電和電流調整的振蕩工作的開始與停止受10容量控制，容量充足時，振蕩全部停止，且呈微功耗狀態，容量下降到一定程度時，振蕩全部自動開始。
經過如上新穎構思和巧妙設計實施出的本實用車載電源電子振蕩控制裝置與現有技術比，具有充電效率高，能激活車載硫酸鹽化蓄電池，充電電流為間斷定流，避免了連續電流充電對蓄電池性能和壽命的影響。另外，無觸點全電子化自動工作，元件少、成本低，適應于各種硅整發電的車輛。
附圖2即為本實用新型的實施例。
結合附圖2進一步說明如下容量檢測電路1，由兩個電位器W1和W2組成，W1和W2的兩端與蓄電池10并聯，10的負極接地GN，W1的中心觸頭可檢測出10最大容量時的端電壓Vm接容量激磁控制電路2的復位比較端2腳，W2的中心觸頭可檢測出允許最小基本容量時的端電壓Vn接電路2的觸發比較端6腳，電路2是一個集成時基電路1／2NE556，其輸出端G0接R17到三極管b極，控制激磁電流輸出電路3的三極管T8導通和截止，T8e極接地，C極接R16到場效應管T6，從而控制電路3的T6導通和截止，T6漏極接D2為續流管，T6與D2的連接點N為輸出端給發電機11輸出激磁電路i，發電機11是內含整流橋的硅整流發電機，電壓輸出端為＋B。電路4由一支PNP三極管T7組成，其發射結與T6的取樣電阻R02并聯，b極接T6源極，e極接充電電流輸入端＋B，集電極接T6的控制極。電路5由三極管T5檢測R01的穩態電流I，T5b極串電阻R10接電阻R01與場效應管T3連接點，T5e極接R01的另一端、T5C極串電阻R11、R13、R12接地，R11與R13串接點接IC2(1／2NE556)的復位比較端12腳，R13與R12串接點接IC2的觸發比較端8腳，I在R13、R12產生的電壓信號經IC2處理輸出信號g0控制電路2IC3的復位端4腳。電路5中LED是充電指示，電路1中的開關K是為了強制發電設置的。
電路6為時基電路IC1(NE555)接成的多諧振蕩器，電路7中的電阻R1對電容C1充電時間為電路6輸出g1、g2的高電平時間，電容C1經三極管T2、電阻R2放電時間為g1、g2的低電平時間，T2的電流受三極管T1、電阻R3、R4決定，而電阻R5接電路8的輸出端Vp，Vp在高電平時，能反應10的端電壓，10端電壓越高時，T1的ic越小，T2的ic亦越小，即電容C1的放電電流亦越小，故放電時間增長，從實現了激活力自適應的功能。電路8是P溝道場效應管T3和N溝道場效應管T4，T3的漏極接T4的漏極，R8、R9分別是T3、T4的柵極電阻，分別接電路6的g1、g2輸出端，T3的源極接R01到電流輸入端＋B，R01是充電電路I的取樣電阻。T4的源極接地，電路9是二極管D1與電感L(地可省去)和電容C0串聯電路并聯，D1的正端接電路8的輸出端Vp，負端接10的正極＋Ec。
本實施例的工作是這樣進行的發電機11運轉時，蓄電池10電壓在(Vn，Vm)內，開始G0為高電平，T8，T6導通，有i輸出給11，隨i的上升，I也上升，到略超過I的應有預設定穩態值時，g0由高電平變為低電平，G0為低電平，T8、T6截止，i被D2續流一定時間不變，當i下降，I也跟隨下降，略小于預設定穩態值時，g0為高電平，G0為高電平，于是周而復始上述過程，形成閉合振蕩。當10的端電壓略大于Vm時，上述振蕩立即停止，端電壓略低于Vn時，振蕩立即開始。從而實現隨10容量控制自動發電，且輸出和充電電流自動振蕩調整。
當有＋B電壓時，電路6立即振蕩，輸g1、g2信號使電路8的T3、T4輪流導通截止。T3導通時，I經T3、D1和L、C0給10充電，T4導通時，10經C0、L、T4放電，從而實現電子振蕩充放電控制，直至10達到Vm時停振。
以上通過對本實用新型內容的說明和實施例的描述，公開了一種對車載發電機輸出電流自動電子振蕩調整，使充電電流穩態恒定和對車載蓄電池實現既有大電流充電，因而有抗硫化功能，又有穩態定流充電，可使蓄電池容量穩定上升，還有對蓄電池間歇暫態放電，從而消除極化效應，另有暫態放電頻率隨容量上升而自動下降，因而有激活力自適應功能的電子裝置，但必須知道同時具有這些功能的電子裝置并不是一成不變的，正如熟悉電子技術的人們所知的那樣，可以有許多更改的例子，但是這些演變的例子和不同的更改都被包括在說明書和權利要求書所概括的原理范圍內。
1、充電振蕩電路6是分立元件構成的可受10容量控制占空比的多諧振蕩器，也可以是混合集成電路、門電路和運算放大電路分別構成的，本例是電路7和時基電路IC1(NE555)構成。
2、模擬開關8，是上下兩個(還包括多個復合或并接而成)可開通和關斷電流特征的半導體元件按極性正串接而成，其正端(電流流入端)接取樣R01到發電機輸出端＋B，負端(電流輸出端一般為源極、發射極和陰極)接10負極(為地GN)，兩者相連接點為輸出端Vp。具有這種特征的元件，可以是三極管、場效應管、可關斷可控硅，也可以是電充振蕩電路加驅動級推動繼電器(包括類似繼電器特點的，如接觸器)完成使輸出端Vp對＋B和地(蓄電池負極)交替通斷功能。本實例是Vmos場效應管P溝道型和N溝道型串接，P溝道型的漏極接N溝道型的漏極，連接點為輸出端Vp，N溝道型的源極接地。也可以是N溝型與N溝型串接，也可以是P溝道型和P溝道型串接。此種情況，要把控制信號g1、g2的相位變換。
3、抗硫化、極化電路9是跨接在模擬開關輸出端Vp和10正極＋Ec之間的二極管和電容并聯電路，二極管負端接＋Ec，電容上可串電感L。充電二極管D1是具有單向導電和可接成單向導電(如三極管、可控硅)的半導體元件，本例是整流二極管。放電電容C0是無極性電容(包括是兩電解電容反極串接而成)。
4、電流檢測處理電路5實施是用三極管T5檢測R01上的穩態充電電流其集電極獲得一個電壓信號給IC2時基電路1／2Ne556比較放大處理，充電電流I略大于穩態值時IC2輸出低電平，反之輸出高電平控制IC3翻轉。完成此功能的電路也可以是純分立元件構成，也可以是運算放大器、混合集成電路分別構成。
5、容量激磁控制電路2是一個既受容量檢測電路2控制，又受電流檢測處理電路控制，其輸出端為G0當容量檢測電路輸出電壓Vm和Vn在(Vn，Vm)內，g0為高電平時，G0為高電平，各電路處于工作狀態，反之為低電平，各電路都停止工作，處于微功耗狀態。完成此功能的電路可以是純分立元件構成，也可以是運算放大器、門電路、混合集成電路分別構成，本實例為集成時基電路1／2NE556。
6、激磁電流輸出電路3中的T6可以是三極管，可關斷和普通可控硅，本實例為P溝道vmos場管，也可為N溝道Vmos場管，此種情況只需把其柵極接在一個穩壓管和一個電阻串聯連接點上，而這個電阻另一端接＋B，穩壓管另一端接IC3放電腳，R15去掉，T7集電極接在T5集電極上就行。
7、本實用新型僅有四個接線端接地接線端GN接地與10和11的負極共地，激磁電流輸出端N與11激磁電奪正輸入端N相連，充電電流輸入端＋B與11的電壓輸出端＋B相連，充電電流輸出端＋Ec與10的＋Ec連接。適合于現有車輛的電源布線接線。
8、本實用新型的整機線路可用厚膜IC技術和固體電子技術制成一塊控制模塊和一塊功率模塊，也可以制成幾塊控制模塊和一塊功率模塊，也可以制成一整塊固體模塊，和根據本線路原理制成集成電路，實現本實用新型的功能和特征。
權利要求1.一種車載電源電子振蕩控制裝置，是由容量檢測電路1、容量激磁控制電路2、激磁電流輸出電路3、過激磁測控電路4、電流檢測處理電路5、充電振蕩電路6、激活自調電路7、模擬開關8、抗硫化極化電路9組成，其特征在于a、發電機電壓輸出端+B接充電電流輸入端+B，接電阻R01和三極管T5e極，T5b極串電阻R10到R01與場效應管T3的連接點，c極串電阻R11串R13串R12到地，R11與R13的連接點接IC2(1/2NE556)的12腳，R13與R12的連接點接IC2(1/2NE556)的8腳，IC2的輸出端g0接IC3(1/2NE556)的復位端，IC3的輸出端G0串電阻R17到三極管T8的b極，T8e極接地、C極接電阻R16到場效應管T6的柵極，T6的漏極接二極管D2到地，T6與D2的連接點N接發電機11，激磁電壓正輸入端N，構成充電電流自動調整自激振蕩回路，b、電阻R01串場效應管T3的源漏極、串二極管D1到蓄電池10的+Ec端經發電機11構成穩態定流充電回路，c、充電電流輸入端+B接電阻R01串場效應管T3的源漏極、串電感L串電容C0到蓄電池10的+Ec端經發電機11構成瞬態大電流充電回路，d、蓄電池10的+Ec端接電路C0串電感L、串場效應管T4的漏源極到10的負極，構成暫態放電回路，e、二極管D1與電感L串電容C0并聯，D1正端與L連結，負端與C0連結構成抗硫化極化電路。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于模擬開關8是上下兩個可開通和關斷電流特征的半導體元件，正極性串接，電流流入端接充電電流取樣電阻R01電流流出端，電流流出端接地。
3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于抗硫化極化電路是具有單向導電的半導體元件D1與無極性電容C0并聯，D1正極端接模擬開關的輸出端Vp，負極端接蓄電池10的＋Ec端。
專利摘要本實用新型公開了一種車載電源電子振蕩控制裝置。它是對車載發電機實行輸出電流自動電子振蕩調整和對車載蓄電池實行電子振蕩抗硫化、極化高效自動充電控制的綜合控制裝置。它由容量檢測電路、容量激磁控制電路、激磁電流輸出電路、過激磁測控電路、電流檢測處理電路、充電振蕩電路、激活自調電路、模擬開關，抗硫化極化電路組成，適用于硅整流發電機發電儲電的車輛作電源控制裝置使用。
文檔編號H01M10/42GK2135864SQ91228859
公開日1993年6月9日 申請日期1991年11月14日 優先權日1991年11月14日
發明者許天昀 申請人:許天昀