專利名稱：用交流發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)汽車蓄電池充電電壓的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用交流發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)汽車蓄電池充電電壓的裝置。
特別地，本發(fā)明涉及一種調(diào)節(jié)裝置，該裝置除了包括向該交流發(fā)電機(jī)的激勵系統(tǒng)發(fā)送激勵信號的一個調(diào)節(jié)器本身之外，還帶有一個至該調(diào)節(jié)器和交流發(fā)電機(jī)、并控制該調(diào)節(jié)器的外部控制器。
為了實(shí)現(xiàn)一種這樣的調(diào)節(jié)裝置，人們會考慮到一種如

圖1所示類型的結(jié)構(gòu)。
圖1中的調(diào)節(jié)器1由一控制電路2和一電源電路3構(gòu)成，后者放大由控制電路2發(fā)送的激勵信號。被放大的激勵信號以一個電壓Vex的形式作用于該交流發(fā)電機(jī)4(轉(zhuǎn)子)的激勵系統(tǒng)4a，該電壓Vex在該激勵系統(tǒng)4a中產(chǎn)生一個激勵電流Iex。
該控制電路2通過一有線連接線6與一個計算機(jī)5相連，比如發(fā)動機(jī)控制器的計算機(jī)，它構(gòu)成該調(diào)節(jié)裝置的外部控制器。
用一個這樣的裝置，調(diào)節(jié)功能是由通過該計算機(jī)5經(jīng)由該連接線6傳輸?shù)皆摽刂齐娐?的信號激活的。該信號比如是一種脈沖寬度被調(diào)制的類型的信號(本領(lǐng)域技術(shù)人員通常使用的英文術(shù)語是Pulse Width Modulation或PWM<脈沖寬度調(diào)制>)。
這樣，該控制電路2被激活，并向該電源電路3發(fā)送一個預(yù)激勵信號。接著，該交流發(fā)電機(jī)4被充磁，以使該交流發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生一個相位信號(繞組之一的端子上的電壓)。
在該控制電路2一檢測到該相位信號之后，該預(yù)激勵信號就被轉(zhuǎn)換為激勵信號，以調(diào)節(jié)該蓄電池電壓。
但是，這種結(jié)構(gòu)不完全令人滿意。
該連接線6可能會遭受由汽車內(nèi)部設(shè)備或外部設(shè)備(如無線電話)引起的電磁干擾。這種干擾易于在該連接線6的端子上產(chǎn)生可能激活該控制電路2的超電壓，因而激起一預(yù)激勵電流，當(dāng)汽車處于停駛狀態(tài)時使蓄電池放電。具體地，此時的放電電流可達(dá)50mA以上。
本發(fā)明的目的是彌補(bǔ)上述缺陷，并提出這樣一種調(diào)節(jié)裝置，它可在一正常模式(mode normal)和一弱模式(mode degrade)下實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)器的起動，并表現(xiàn)出良好的抗電磁干擾性。
本發(fā)明提出的解決辦法是，用一激勵電流為該交流發(fā)電機(jī)的電路充磁，該電流是由該外部控制器發(fā)送的控制信號確定的，當(dāng)該交流發(fā)電機(jī)不工作時，該控制信號直接控制該調(diào)節(jié)器的電源電路級。
因此，本發(fā)明提供一種用一交流發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)汽車蓄電池充電電壓的裝置，該裝置一方面包括一控制電路，后者包括若干根據(jù)該充電電壓功能控制該交流發(fā)電機(jī)激勵系統(tǒng)的激勵的裝置，以及檢測該交流發(fā)電機(jī)開始旋轉(zhuǎn)的裝置，該調(diào)節(jié)裝置另一方面還包括一個電源電路，后者包括由該控制電路傳送來的激勵信號的放大裝置，該調(diào)節(jié)裝置還包括一個與該控制電路相連，以向其傳送不同調(diào)節(jié)參數(shù)的外部控制器，其特征在于，該電源電路也與該外部控制器相連，并帶有當(dāng)該控制器發(fā)送一控制信號時使其自己能生成一激勵信號的裝置，該控制電路僅當(dāng)檢測到該交流發(fā)電機(jī)開始旋轉(zhuǎn)時才被激活，以發(fā)出一激勵信號。
該裝置可以方便地被實(shí)現(xiàn)，并具有下述各個特點(diǎn)，單獨(dú)的，或其全部可能的組合——該電源電路包括若干邏輯電路裝置，后者與該交流發(fā)電機(jī)的起始旋轉(zhuǎn)檢測裝置以及該外部控制器相連，且僅當(dāng)該外部控制器發(fā)出一控制信號并且未檢測到該交流發(fā)電機(jī)的任何旋轉(zhuǎn)時才通過放大裝置生成一激勵信號；——該交流發(fā)電機(jī)的起始旋轉(zhuǎn)檢測裝置包括一個檢測該交流發(fā)電機(jī)兩相間的電壓出現(xiàn)的電路；——該相位信號的檢測電路包括一個當(dāng)對應(yīng)于該相位信號的電壓高于一給定范圍時生成一高電平信號的信號檢測器，一個在該檢測器輸出接收該信號、并且當(dāng)該信號為高電平時被重置為零的定時裝置，以及一個邏輯“非”門，后者的輸入與該定時裝置的輸出相連，而其輸出與該控制電路2中的一計算機(jī)相連；
——該電源電路包括一個接收由該外部控制器發(fā)出的信號的邏輯“非”門以及一個接收該邏輯“非”門的輸出及該檢測電路邏輯“非”門輸出的邏輯“或非”門；——該電源電路另外還包括一個在其輸入接收該邏輯“或非”門輸出，并接收由該控制電路計算機(jī)生成的激勵控制信號的邏輯“或”門；——該控制電路和電源電路包括若干應(yīng)該外部控制器之需調(diào)節(jié)該交流發(fā)電機(jī)兩相間的電壓的裝置；——該邏輯“或”門還在其輸入接收一由調(diào)節(jié)該交流發(fā)電機(jī)兩相間電壓的裝置輸出的信號；——該電源電路還包括一個第二邏輯“或非”門，其輸出被發(fā)送到該邏輯“或”門的輸入，并在其輸入接收該檢測電路計算機(jī)的輸出信號以及從檢測該交流發(fā)電機(jī)相位是否超過一個或多個給定電壓范圍的裝置的輸出信號；——該檢測是否超電壓范圍的裝置包括一個當(dāng)相位電壓取低于一給定范圍的峰值時生成一低電平信號的信號檢測器，一個從該檢測器輸出接收該信號、并當(dāng)該信號為高電平時被重置為零的定時裝置，以及一個邏輯“非”門，后者的輸入與該定時裝置的輸出相連，其輸出則被傳送到該第二邏輯“或非”門。
從下文的說明中，本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將顯現(xiàn)出來。下面的描述純粹是說明性的而沒有限制意義。閱讀說明時應(yīng)參照附圖，其中——圖1，前面已分析，是包括一外部控制器的調(diào)節(jié)裝置的簡圖；——圖2是根據(jù)本發(fā)明的一種可能的實(shí)施方式的調(diào)節(jié)裝置的簡圖；——圖3是一個電路圖，示出了圖2類型的裝置的一種可能的電路；——圖4是一個電路圖，示出了圖3中的裝置的鑒相器的一種可能的電路。
在本說明中，相同的參考數(shù)碼指的是相同的部件。
示于圖2中的調(diào)節(jié)裝置包括一個調(diào)節(jié)器11，后者由一個控制電路12和一個電源電路13構(gòu)成。前者接收一個對應(yīng)于該交流發(fā)電機(jī)14的電樞14b的兩相(端子φ1和φ2)間電壓的相位信號，后者向該交流發(fā)電機(jī)14的激勵系統(tǒng)14a輸送一激勵電流。
該調(diào)節(jié)裝置還包括一控制器15，后者同時與該控制電路12和電源電路13相連(通過有線連接16)。
與圖1中所示的調(diào)節(jié)裝置相反，由控制器15發(fā)出的信號不用來激活該控制電路12。該直接與該控制器15相連的電源電路13在接收到該由控制器15發(fā)出的信號后自己生成一激勵信號，使該交流發(fā)電機(jī)充磁。
至于該控制電路12，當(dāng)該端子φ1和φ2間出現(xiàn)相位信號時，也就是說當(dāng)該交流發(fā)電機(jī)14旋轉(zhuǎn)時它被激活，從而能夠?yàn)樾铍姵爻潆姟?br> 因此，當(dāng)該交流發(fā)電機(jī)不工作時，經(jīng)由該連接線16的干擾就不能激活該調(diào)節(jié)器而引起蓄電池的放電。
只要該交流發(fā)電機(jī)14不旋轉(zhuǎn)，該相位信號就不存在，從而該控制電路12不會被激活。一個干擾僅會產(chǎn)生一微弱的激勵電流(低于1mA)，不能夠使蓄電池放電到可覺察的程度。
該交流發(fā)電機(jī)一旦旋轉(zhuǎn)以及該控制電路12被激活，則該控制電路12就發(fā)出一激勵信號，后者是由該控制器15發(fā)出的信號的各種參數(shù)(頻率、振幅、循環(huán)比的函數(shù)。可以設(shè)定，在發(fā)動機(jī)的加速階段，該信號是與充電電壓無關(guān)的預(yù)激勵信號，以便減小此階段該交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，該充電電壓的正常調(diào)節(jié)僅在該起動階段結(jié)束后才實(shí)現(xiàn)。
如圖3所示，在一種可能的實(shí)施方式中，該控制電路12包括一個計算機(jī)17、一個其輸出與該計算機(jī)17的輸入RS相連的相位信號檢測電路18、一個將該交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓通過一個電源端子B+饋送給該計算機(jī)17的CAN輸入的電壓濾波電路19，以及一個相位信號調(diào)節(jié)電路20。
該計算機(jī)17通過該連接線16由一個IN1輸入與該控制器15相連。
它還接收一時鐘脈沖信號(輸入CK3)。
該相位信號檢測電路18包括一個鑒相器21，后者將在下文參照圖4詳細(xì)描述。該檢測器在其輸入接收該端子φ1和φ2間的電壓。當(dāng)該電壓高于0.6V時，該檢測器產(chǎn)生一高電平信號。從該鑒相器21輸出的信號RAZ1被送到一定時裝置TEMP1(時鐘脈沖信號的輸入CK1)，該定時裝置與一邏輯“非”門Inv1串聯(lián)，后者的輸出被引入該計算機(jī)17的輸入RS。
在該鑒相器21的輸出和該計算機(jī)17的一個輸入IN2之間裝有一個分頻器DIV。
該濾波電路19由一橋式分壓器(電阻R1、R2和R3)及一電容器C1構(gòu)成。
該相位信號調(diào)節(jié)電路20也由一鑒相器22構(gòu)成，后者與和一邏輯“非”門Inv2串聯(lián)的一個定時裝置TEMP2(時鐘脈沖信號的輸入CK2)相連。該鑒相器22生成一信號RAZ2，后者當(dāng)端子φ1和φ2間的電壓高于7V時為高電平。
至于該電源電路13，它包括一個使該控制器15發(fā)出的信號生效的電路23、一個使該相位調(diào)節(jié)有效的電路24、一個不同激勵信號的集合器25以及一個功率放大器26，后者向該激勵系統(tǒng)提供激勵電流Iex。該電源電路還包括一放大器26。
該電路23包括一個接收發(fā)自該控制器15的信號的邏輯“非”門Inv3以及一個邏輯“或非”門(NOR1)，后者一方面接收該邏輯“非”門Inv3的輸出信號，另一方面接收該邏輯“非”門Inv1的輸出信號。
該使相位調(diào)節(jié)有效的電路24包括一個邏輯“或非”門NOR2，它一方面接收該邏輯“非”門Inv2的輸出信號，另一方面接收發(fā)自該計算機(jī)17的輸出OUT1的信號。
該集合器25由一邏輯“或”門構(gòu)成，后者接收該邏輯“或非”門NOR1和NOR2的輸出，以及由該計算機(jī)17生成的激勵信號Exc。
當(dāng)該交流發(fā)電機(jī)不轉(zhuǎn)動時，該鑒相器21不啟動該定時裝置TEMP1，后者輸出電平維持為1。該邏輯“非”門Inv1的輸出維持為0，該計算機(jī)17不被激活。這樣，當(dāng)該控制器15發(fā)出一個PWM信號時，該計算機(jī)17不響應(yīng)。相反地，該信號在該NOR1門的輸出(Ext)被重組。同時，該計算機(jī)17的輸出(Exc)停留于0電平，因?yàn)樗幢患せ睢Ｍ瑯拥脑?，輸出OUT1為電平1，這使得門NOR2的輸出(Exph)為0電平。因此，適用于放大器26的唯一激勵信號是在門NOR1的輸出(Ext)被重組的PWM信號。因此，當(dāng)該交流發(fā)電機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)時，該激勵信號與唯一的PWM信號一致。
當(dāng)該交流發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時，該鑒相器21檢測到端子φ1和φ2間相位信號的存在，并將該定時裝置TEMP1重置為0。該邏輯“非”門Inv1的輸出變?yōu)?，被激活的該計算機(jī)17的輸入RS電平也變?yōu)?。同時，該門NOR1的輸出變?yōu)?。這樣，該計算機(jī)17就可以在輸出Exc發(fā)送一激勵信號，以通過放大器26控制激勵系統(tǒng)中的激勵電流Iex。
另外，根據(jù)從該控制器15接收到的信號的功能，該計算機(jī)17可以，例如，當(dāng)其循環(huán)比取一給定范圍內(nèi)的值時，通過將輸出OUT1置為0電平而啟動一個7V的相位調(diào)節(jié)。如果φ1和φ2間的電壓低于7V，該鑒相器22不把該其輸出變?yōu)殡娖?的定時裝置TEMP2重置為0，這使得該邏輯“非”門Inv2的輸出被置為0。如果輸出OUT1也是0，門NOR1的輸出輸出一個電平為1的激勵信號，后者通過邏輯“或”門及放大器26增大該激勵電流Iex。
該DIV電路是一個分頻器，使得該計算機(jī)17可更容易地利用該信號頻率作為輸入?yún)?shù)，這種可能性可在下述情況下得到利用，例如，當(dāng)該計算機(jī)行使?jié)u進(jìn)充電功能或速度控制功能之時，如同在專利FR2701609中所述的那樣。
圖4中示出了該鑒相器21和22的一種可能的電路圖。
在該電路中，鑒相器21包括一個NPN型的第一雙極晶體管(三極管)T1，其基極通過一電阻R1與端子φ1相連。該三極管T1的發(fā)射極通過一電阻R2與端子φ2相連。在該三極管T1的發(fā)射極和基極之間裝有一個二極管D1。從該發(fā)射極到基極方向，該二極管D1是導(dǎo)通的。
該三極管T1的集電極與一PNP型三極管T2的基極相連，后者的發(fā)射極與該交流發(fā)電機(jī)14的輸出電壓饋電端子B+相連。該三極管T2的基極通過一電阻R3也與該端子B+相連。
該三極管T2的集電極通過一電阻R4接地。它還與一電阻R5相連，后者的另一端與一穩(wěn)壓二極管Z1的陰極相連。該穩(wěn)壓二極管Z1和電阻R5間的節(jié)點(diǎn)處的信號為RAZ1信號，該信號被輸入該定時裝置TEMP1。該二極管Z1的穩(wěn)定電壓為5V。
當(dāng)該交流發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時，端子φ1和φ2間的電壓Vφ1-Vφ2取一高于0.6V的正值，三極管T1和T2是導(dǎo)通的，從而，該RAZ1信號將定時裝置TEMP1重置為0。相反，當(dāng)該交流發(fā)電機(jī)不旋轉(zhuǎn)時，該電壓取一低于0.6V的值，該三極管T1、T2不導(dǎo)通，從而該檢測器21不啟動該定時裝置。
至于該鑒相器22，其電路包括一個PNP型三極管T3，其基極通過一電阻R6與端子φ2相連。其發(fā)射極通過一電阻R7與該端子B+相連。該發(fā)射極也通過一穩(wěn)壓二極管Z2接地，該穩(wěn)壓二極管從大地到端子B+方向是導(dǎo)通的，其穩(wěn)定電壓為8.5V。該三極管的集電極通過一端子R8與一三極管T4的基極相連，該基極還通過一電阻R9與端子φ1相連。該三極管T4的發(fā)射極接地，其集電極通過一電阻R10與端子B+相連。大地和三極管T4的集電極之間裝有一穩(wěn)壓二極管Z3，后者從大地向集電極方向是導(dǎo)通的。
該三極管T4的集電極輸出的信號是RAZ2信號，后者被引入該定時裝置TEMP2。
這樣，當(dāng)該交流發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時，該電路確保φ2相位的交流信號的峰值越過一個高于給定范圍的電壓，例如7V。這個條件確保接在該輸出相位上并裝備該汽車的電子轉(zhuǎn)速計的良好運(yùn)行，尤其是在柴油發(fā)動機(jī)的情形下。
更確切地說，當(dāng)端子φ2上的電壓高于該穩(wěn)壓二極管Z2的自T3的發(fā)射極/基極節(jié)點(diǎn)電壓水平降低了的電壓時(也就是說，如果該電壓高于舉例來說7V時)，該三極管T3就不導(dǎo)通。如果此時φ1上的電壓低于T4發(fā)射極/基極節(jié)點(diǎn)電壓(例如0.6V)，則該三極管T4維持不導(dǎo)通狀態(tài)。從而，該輸出信號RAZ2就處于一高邏輯電平，該信號向該計算機(jī)17指出，該峰值超出了該7V和0.6V的范圍，轉(zhuǎn)速計可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
相反，如果上述兩條件之一不再真實(shí)，T4變成導(dǎo)通狀態(tài)，從而使該輸出信號RAZ2變?yōu)榈瓦壿嬰娖?，這樣的效果是，如同前面已指出的，增大該交流發(fā)電機(jī)激勵繞組中的電流，從而使該7V和0.6V的范圍迅速地被重新超過。
雖然本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例已被說明，但人們將明白，本發(fā)明不限于所說明的那些。相反地，本發(fā)明可擴(kuò)展到附加的權(quán)利要求書的整個范圍。
權(quán)利要求
1.一種用一交流發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)汽車蓄電池充電電壓的裝置，該裝置一方面包括一控制電路(12)，后者包括根據(jù)該充電電壓的功能控制該交流發(fā)電機(jī)激勵系統(tǒng)的激勵的裝置，以及檢測該交流發(fā)電機(jī)開始旋轉(zhuǎn)的裝置(18)，該調(diào)節(jié)裝置另一方面還包括一個電源電路(13)，后者包括用于放大由該控制電路傳送來的激勵信號的裝置，該調(diào)節(jié)裝置包括一個與該控制電路(12)相連，以向其傳送不同調(diào)節(jié)參數(shù)的外部控制器(15)，其特征在于，該電源電路(13)也與該外部控制器(15)相連，并帶有當(dāng)該控制器(15)發(fā)送一個控制信號時使其自己能生成一個激勵信號的裝置，該控制電路(12)僅當(dāng)檢測到該交流發(fā)電機(jī)(14)開始旋轉(zhuǎn)時才適合于被激活，以發(fā)出一激勵信號。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該電源電路(13)包括邏輯電路裝置(Inv3、NOR1)，后者與該交流發(fā)電機(jī)的起始旋轉(zhuǎn)檢測裝置以及該外部控制器相連(15)，且僅當(dāng)該外部控制器(15)發(fā)出一控制信號并且未檢測到該交流發(fā)電機(jī)(14)的任何旋轉(zhuǎn)時才通過放大裝置生成一激勵信號。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，該交流發(fā)電機(jī)的起始旋轉(zhuǎn)檢測裝置(18)包括一個檢測該交流發(fā)電機(jī)兩相間的電壓出現(xiàn)的檢測電路。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，該相位信號的檢測電路包括一個當(dāng)對應(yīng)于該相位信號的電壓高于一給定范圍時生成一高電平信號的信號檢測器(21)，一個在該檢測器輸出接收該信號、并且當(dāng)該信號為高電平時被重置為零的定時裝置(TEMP1)，以及一個邏輯“非”門(Inv1)，后者的輸入與該定時裝置的輸出相連，而其輸出與該控制電路中的一計算機(jī)相連。
5.如權(quán)利要求2和4相組合所述的裝置，其特征在于，該電源電路(13)包括一個接收由該外部控制器發(fā)出的信號的邏輯“非”門(Inv3)以及一個接收該邏輯“非”門(Inv3)的輸出及該檢測電路邏輯“非”門(Inv1)輸出的邏輯“或非”門(NOR1)。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，該電源電路(13)另外還包括一個在其輸入接收該邏輯“或非”門(NOR1)輸出，并接收由該控制電路計算機(jī)(17)生成的激勵控制信號的邏輯“或”門(25)。
7.如權(quán)利要求3到6之任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，該控制電路(12)和電源電路(13)包括若干應(yīng)該外部控制器之需調(diào)節(jié)該交流發(fā)電機(jī)兩相間的電壓的裝置(20、NOR2)。
8.如權(quán)利要求6和7相組合所述的裝置，其特征在于，該邏輯“或”門(25)還在其輸入接收一個由調(diào)節(jié)該交流發(fā)電機(jī)兩相間電壓的裝置(20、NOR2)輸出的信號。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，該電源電路(13)還包括一個第二邏輯“或非”門(NOR2)，其輸出被發(fā)送到該邏輯“或”門(25)的輸入，并在其輸入接收該控制電路計算機(jī)(17)的輸出信號以及檢測該交流發(fā)電機(jī)相位是否超過一個或多個給定電壓范圍的裝置(20)輸出的信號。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，該檢測是否越過電壓范圍的裝置包括一個當(dāng)相電壓取低于一給定范圍的峰值時生成一低電平信號的信號檢測器(22)，一個從該檢測器輸出接收該信號、并當(dāng)該信號為高電平時被重置為零的定時裝置(TEMP2)，以及一個邏輯“非”門(Inv2)，后者的輸入與該定時裝置的輸出相連，其輸出則被傳送到該第二邏輯“或非”門(NOR2)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用一交流發(fā)電機(jī)給汽車蓄電池充電的電壓調(diào)節(jié)裝置,該裝置包括一個控制電路(12)、一個電源電路(13),以及一個與該控制電路(12)相連,以向其傳送不同調(diào)節(jié)參數(shù)的外部控制器(15),該電源電路(13)也與該外部控制器(15)相連,并帶有當(dāng)該控制器(15)發(fā)送一控制信號時使其自己能生成一個激勵信號的裝置,該控制電路(12)僅當(dāng)檢測到該交流發(fā)電機(jī)(14)開始旋轉(zhuǎn)時才被激活,以發(fā)出一激勵信號。
文檔編號H02J7/16GK1185678SQ9712551
公開日1998年6月24日 申請日期1997年12月15日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月16日
發(fā)明者瓊－瑪麗·皮埃特, 雷蒙德·雷克丹 申請人:瓦萊奧電機(jī)設(shè)備公司