機動車旋轉電機、電壓調節控制器和電壓調節控制方法與流程

2023-11-09 21:21:42

本發明涉及一種應用於機動車旋轉電機的電壓調節控制器，具體地說，是涉及一種具有監控定子和整流橋以及自身溫度的電壓調節控制器。

本發明還涉及一種應用上述的電壓調節控制器的機動車旋轉電機，以及採用上述的電壓調節控制器進行電壓調節控制的方法。

背景技術：

現有機動車旋轉電機，尤其是車用交流電機在使用過程中，常常由於電瓶嚴重虧電或者車用電器負載過大出現電機長時間過載運行的情況，此時，電壓調節控制器依然繼續工作提供勵磁，而電機長時間過載運行極易發生過熱損壞，進而導致嚴重的車輛損毀。還有另外一種情況就是電壓調節控制器自身工作環境溫度超過電氣元件的使用溫度時，常常也會導致電氣元件燒毀、電壓失控、車輛燒毀的故障。

技術實現要素：

究其原因，電機損毀主要是電機的定子和整流橋極易過載發熱而損壞，嚴重的情況下定子和整流橋都會冒煙燒毀，導致車輛無法運行。還有一種情況就是電機在使用過程中定子和整流橋也會發生短路(內部或外部因素)發熱，本發明的電壓調節控制器能夠同時監控和反饋定子、整流橋以及電壓調節控制器自身的溫度，避免電機由於定子和整流橋以及電壓調節控制器過熱而導致的嚴重損壞和燒毀。

本發明的另一目的是提供一種應用上述的電壓調節控制器的機動車旋轉電機，以及一種採用上述的電壓調節控制器進行電壓調節控制的方法。

為了實現上述目的，本發明提供一種用於機動車旋轉電機的電壓調節控制器，所述機動車旋轉電機與一ECU控制器相連並包括定子和整流橋，所述電壓調節控制器包括本體以及設置於所述本體上的勵磁控制電路單元和IC控制電路單元，所述電壓調節控制器還包括溫度檢測處理單元，其包括：

檢測模塊，檢測所述定子、整流橋以及本體的溫度；以及

處理模塊，分別與所述檢測模塊、勵磁控制電路單元相連接，所述處理模塊根據檢測到的所述定子、整流橋以及本體的溫度向所述勵磁控制電路單元輸出通/斷勵磁電流的信號。

上述的電壓調節控制器的一實施方式中，所述處理模塊包括溫度判斷部，所述溫度判斷部判斷檢測到的所述定子、整流橋以及本體的溫度的其中至少一個是否大於設定閾值。

上述的電壓調節控制器的一實施方式中，所述檢測模塊和處理模塊為熱敏電阻電路。

上述的電壓調節控制器的一實施方式中，所述溫度檢測處理單元還包括報警模塊，所述報警模塊與所述處理模塊和IC控制電路單元相連接。

上述的電壓調節控制器的一實施方式中，所述檢測模塊包括檢測所述定子和整流橋的溫度的溫度傳感器，所述溫度傳感器至少為一個。

上述的電壓調節控制器的一實施方式中，所述檢測模塊還包括與所述溫度傳感器相連接的放大器和比較器。

本發明的機動車旋轉電機與ECU控制器和電壓調節控制器相連接，包括定子和整流橋，其中，所述電壓調節控制器為上述的電壓調節控制器。

本發明的電壓調節控制方法採用權利要求1至6任一項所述的電壓調節控制器對機動車旋轉電機的電壓進行控制，包括如下步驟：

S100，通過檢測模塊檢測定子、整流橋以及本體的溫度；

S200，處理模塊根據檢測到的定子、整流橋以及本體的溫度向勵磁控制電路單元和IC控制電路單元輸出通/斷勵磁電流的信號。

上述的電壓調節控制方法的一實施方式中，所述步驟S200還包括：處理模塊判斷檢測到的定子、整流橋以及本體的溫度的其中至少一個是否大於設定閾值，如果是，勵磁控制電路單元和IC控制電路單元減小或者切斷勵磁電流；如果否，勵磁控制電路單元和IC控制電路單元正常勵磁。

上述的電壓調節控制方法的一實施方式中，所述步驟S200還包括：如果處理模塊判斷檢測到的定子、整流橋以及本體的溫度的其中至少一個大於設定閾值，溫度檢測處理單元通過IC控制電路單元向ECU控制器發出過熱警報。

本發明的有益功效在於：本發明在發生定子、整流器或自身溫度過熱時，能及時減小或者切斷勵磁電流，能夠延長電機以及電壓調節控制器的使用壽命。

以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。

附圖說明

圖1為本發明的機動車旋轉電機與電壓調節控制器的一實施例的電路原理圖；

圖2為本發明的電壓調節控制器的溫度檢測流程圖；

圖3為本發明的定子或整流橋溫度檢測電路的一實施例的示意圖；

圖4為本發明的電壓調節控制器自身溫度控制電路的一實施例的示意圖。

其中，附圖標記

1—機動車旋轉電機 2—電壓調節控制器

3—車輛電負載 4—車輛電池

5—ECU控制器

11—定子 12—整流橋

13—溫度傳感器 14—轉子

21－溫度檢測處理單元 22—勵磁控制電路單元

23—勵磁電流檢測單元 24—旋轉轉速檢測單元

25—電源控制電路單元 26—IC控制電路單元

27—L端控制電路單元

211—集成運算放大器 212—電壓比較器

213—三極體

215—正溫度係數熱敏電阻 216—負溫度係數熱敏電阻

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明技術方案進行詳細的描述，以更進一步了解本發明的目的、方案及功效，但並非作為本發明所附權利要求保護範圍的限制。

本發明的機動車旋轉電機與電壓調節控制器的一實施例的電路原理圖如圖1所示，機動車旋轉電機1包括定子11、整流橋12，機動車旋轉電機1、電壓調節控制器2、車輛電負載3、車輛電池4和ECU控制器5相連。電壓調節控制器2可以與ECU控制器5直接進行通信，並能夠實時監控和檢測定子11、整流橋12以及電壓調節控制器2本身的溫度，根據檢測的溫度情況對車輛旋轉電機1的勵磁電流進行通/斷控制，並按照ECU控制器5的指令對輸出電壓進行控制。

其中，電壓調節控制器2包括本體以及設置於本體上的勵磁控制電路單元和IC控制電路單元，電壓調節控制器2還包括溫度檢測處理單元，溫度檢測處理單元包括檢測模塊和處理模塊，檢測模塊用於檢測定子、整流橋以及本體的溫度；處理模塊分別與檢測模塊、勵磁控制電路單元和IC控制電路單元相連接，處理模塊根據檢測到的定子、整流橋以及本體的溫度向勵磁控制電路單元和IC控制電路單元輸出通/斷勵磁電流的信號。其中，處理模塊包括溫度判斷部，溫度判斷部判斷檢測到的定子、整流橋以及本體的溫度的其中至少一個是否大於設定閾值。

溫度檢測處理單元還可包括與處理模塊和IC控制電路單元相連接的報警模塊。

當檢測模塊檢測到定子11、整流橋12以及本體自身溫度之中的任何一個超過預先設定的閾值時，電壓調節控制器2就會減小或者切斷勵磁電流，並可通過報警模塊向ECU控制器5發出過熱故障警報；當檢測到定子11、整流橋12以及本體自身溫度未超過預先設定的閾值時，電壓調節控制器2就會正常勵磁，並向ECU控制器5發送信息，同時ECU控制器5會根據負載以及車輛電池4等使用情況反饋給電壓調節控制器2指令來控制電壓。

本發明通過電壓調節控制器2實時監控和檢測定子11、整流橋12以及電壓調節控制器2本身的溫度，有效地避免電機由於定子11、整流橋12或者電壓調節控制器2自身過熱而導致的嚴重損壞和燒毀。

其中，定子11、整流橋12以及電壓調節控制器2自身的溫度可通過安裝溫度處理的傳感器而獲得的，也可通過設置熱敏電阻電路來反饋和控制的。

以下具體進行說明。

機動車旋轉電機1的整流橋12對定子11產生的三相交流電壓進行全波整流，利用電壓調節控制器2對轉子14的勵磁繞組的電流進行通斷控制，從而控制機動車旋轉電機1輸出電壓保持在恆定範圍之內。

如圖1所示，若電壓調節控制器2處於正常工作狀態時，可以保持機動車旋轉電機1的輸出端子B+和B-間電壓維持在一定範圍內(例如28±0.3V)。該電壓調節控制器2除了B+，B-外，還設置有與ECU控制器5通信的DFM端子，與電機相端相連的W端子，提供給轉子14電流的勵磁F端以及具有發電指示和小電流輸出功能的L端。

電壓調節控制器2包括溫度檢測處理單元21、勵磁控制電路單元22、勵磁電流檢測單元23、旋轉轉速檢測單元24、電源控制電路單元25、IC控制電路單元26和L端控制電路單元27。

電源控制電路單元25產生工作電壓，該工作電源供應給車用電壓調節控制器2的所有組件單元。勵磁控制電路單元22主要是將機動車旋轉電機1的輸出電壓以及勵磁電流控制在相應的設定值範圍內。勵磁電流檢測單元23是檢測流經轉子14勵磁繞組的電流，並反饋給勵磁控制電路單元22以及IC控制電路單元26。旋轉轉速檢測單元24進行工作，以便監控定子11相端之一上的相電壓，從而可以檢測到機動車旋轉電機1的轉速，同時把電壓輸出到IC控制電路單元26。L端控制電路單元27外接燈泡完成初始勵磁後，還具有指示機動車旋轉電機1是否處於發電狀態的指示功能，同時接受ECU控制器5的指令，發出異常報警指示。IC控制電路單元26是電壓調節控制器2的「司令部」，接受處理外部電路信號後，傳輸指令給ECU控制器5，同時還可以接受ECU控制器5的指令，完成交互通信。

如圖2所示為電壓調節控制器的溫度檢測系統流程圖，電壓調節控制器2一旦開始工作後，溫度檢測處理單元21就開始接收溫度數據，對其進行處理，通過溫度檢測和判定後，向勵磁控制電路單元22和IC控制電路單元26傳輸相應的信號。若整流橋12或者定子11以及本體自身溫度之一過高，溫度檢測處理單元21會發出脈衝信號，通知勵磁控制電路單元22減少或者降低勵磁電流，並通過IC控制電路單元26向ECU控制器5發出過熱警報。

本實施例中，溫度檢測處理單元21通過設置溫度傳感器實現對整流橋12和定子11溫度的檢測，通過設置熱敏電阻電路對電壓調節控制器2自身溫度進行監控和反饋。

如圖1和圖3所示，圖3所示為定子或整流橋的溫度檢測電路示意圖，首先溫度傳感器13把溫度信號轉換成電壓信號後傳遞給集成運算放大器211，通常為了防止單級放大倍數過高帶來的非線性誤差，放大電路採用多級放大(圖未顯示)，當溫度變化上升時，輸入放大電路的差分信號變大，放大電路的輸出電壓Va對應會升高。

集成運算放大器211輸出電壓Va通過電壓比較器212時，當定子11或整流橋12溫度都正常(定子最高溫度閾值可設定為250℃，整流橋最高溫度閾值可設定為200℃)時，電壓比較器212負極U-＝Ua≤2.5V，正極U+＝2.5V，電壓比較器212輸出開路不工作，Vout處於高電位，也就是說對外無信號輸出。當定子11和整流橋12溫度異常時，Ua＞2.5V，電壓比較器212翻轉，Vout輸出為低電位，也就是說對外開始有信號輸出，三極體213截止後，U+的電壓完全決定於R4與R5的分壓值，小於2.5V，這樣更加促使U-大於U+，這就使電壓比較器212翻轉後的狀態極為穩定，避免了過壓點附近由於溫度很小的波動而引起的不穩定的現象。

當Vout無輸出信號時，勵磁控制電路單元22就會按照ECU控制器5傳送給IC控制電路單元26的信號進行正常勵磁；當Vout有輸出信號傳送給勵磁控制電路單元22時，勵磁控制電路單元22就會綜合ECU控制器5反饋的信息減小或者切斷勵磁電流，同時Vout信號傳送給IC控制電路單元26，向ECU控制器5通信發出過溫警報。

圖4為電壓調節控制器自身溫度控制電路圖，其中215為正溫度係數熱敏電阻，216為負溫度係數熱敏電阻，可以設定電壓調節控制器2自身溫度最高閾值為180℃～190℃。根據熱敏電阻的特性，通過正溫度係數熱敏電阻215的電阻會隨著外界環境溫度的升高而增加，通過負溫度係數熱敏電阻216的電阻會隨著外界環境溫度的升高而降低，這樣參考圖4電路設計原理可知，選擇適當參數的熱敏電阻R7和R8後，隨著溫度的升高，流通他們的電流值出現交叉時，也就是說溫度超過了最大閾值範圍，Vout』就會傳輸脈衝信號給勵磁控制電路單元22和IC控制電路單元26來要求減小或者關斷勵磁電流，並向ECU控制器5發出過溫警報。當溫度恢復正常後，Vout』就會停止傳輸脈衝信號，勵磁控制單元22就會按照ECU控制器5傳送給IC控制電路單元26的信號進行正常勵磁。

綜上，本發明的電壓調節控制方法包括如下步驟：

S100，通過檢測模塊檢測定子、整流橋以及本體的溫度；

S200，處理模塊根據檢測到的定子、整流橋以及本體的溫度向勵磁控制電路單元和IC控制電路單元輸出通/斷勵磁電流的信號。

步驟S200還包括：處理模塊判斷檢測到的定子、整流橋以及本體的溫度的其中至少一個是否大於設定閾值，如果是，勵磁控制電路單元和IC控制電路單元減小或者切斷勵磁電流；如果否，勵磁控制電路單元和IC控制電路單元正常勵磁。

步驟S200還包括：如果處理模塊判斷檢測到的定子、整流橋以及本體的溫度的其中至少一個大於設定閾值，溫度檢測處理單元通過IC控制電路單元向ECU控制器發出過熱警報。

當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。