專利名稱：雙電壓無電弧轉換控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及柴油車供電系統(tǒng)的一種轉換12V／24V電壓的控制器，它與柴油車的預熱啟動開關、電壓轉換繼電器及啟動機繼電器配合使用。
現(xiàn)有在柴油車供電系統(tǒng)中轉換12V／24V電壓是由電壓轉換繼電器(即電源啟動轉換繼電器)來實現(xiàn)(參見《汽車電器》雜志92年第5期中“柴油輕型客車電源啟動電路探討”一文)。其啟動時，轉換繼電器將兩只12V蓄電池組由并聯(lián)直接轉換成串聯(lián)，并接通啟動機電路以24V供電；非啟動狀態(tài)時，自動恢復兩蓄電池組的并聯(lián)，滿足12V充電、用電需要。這種單一串并聯(lián)轉換技術雖能進行兩種電壓轉換，但因電壓轉換繼電器觸點多，啟動時啟動電流達400A以上，易致電壓啟動轉換繼電器觸點嚴重打火、電弧、燒灼，故存在著雙電壓轉換可靠性差、電壓轉換繼電器使用壽命難以保證的缺點。
本實用新型的目的意在克服上述單一串并聯(lián)轉換技術的不足，設計了一種使12V／24V兩種電壓轉換可靠性高、保證電壓轉換繼電器使用壽命的雙電壓無電弧轉換控制器。
本實用新型的目的是這樣來實現(xiàn)在柴油車供電系統(tǒng)的電壓轉換繼電器和蓄電池組及啟動機繼電器上連接有雙電壓無電弧轉換控制器。該控制器由殼體和在殼體內(nèi)的數(shù)字程序控制芯體構成。數(shù)字程序控制芯體包括時基電路、門控電路、計數(shù)電路、譯碼電路及驅動電路。其程序啟停信號由柴油車預熱啟動開關產(chǎn)生，輸出信號去控制電壓轉換繼電器和啟動機繼電器的工作狀態(tài)，將兩只12V蓄電池由并聯(lián)轉換為串聯(lián)，并接通啟動機電路以24V供電，使柴油車兩蓄電池組在并→串聯(lián)和串→并聯(lián)連接方式轉換過程中無電流通過電壓轉換繼電器觸點，不產(chǎn)生電弧和燒灼現(xiàn)象，從而達到了本實用新型的目的。
時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換繼電器吸合時間的4倍。門控電路由反相器和與非門及預熱啟動開關等組成。計數(shù)電路為雙時鐘二——十進制可逆計數(shù)器。譯碼電路由二——十進制10線譯碼器和與非門組成。驅動電路由功率復合三極管組成。
以下將要結合附圖詳述的本實用新型實施例，可有效地解決柴油車中12V／24V兩種電壓供電系統(tǒng)大電流多觸點轉換的可靠性問題，保證了電壓轉換繼電器使用壽命接近其機械壽命。本實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、結構簡單、制作容易及安裝調(diào)試、使用、維修方便等優(yōu)點。


圖1為本實用新型的方框圖。圖2為本實用新型的外形結構示意圖。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12V／24V供電系統(tǒng)的連接示意圖。
實施例參見圖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基電路、門控電路、計數(shù)電路、譯碼電路、驅動電路構成。其時基電路由反相器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；門控電路由反相器IC1－4、IC1－5和與非門IC2－1、IC2－2、IC5－2及開關KQ(KQ為柴油車預熱啟動開關，即駕駛員操作鑰匙)、電阻R1、R2組成；計數(shù)電路為雙時鐘BCD(二——十進制)可逆計數(shù)器IC3；譯碼電路由BCD－10線譯碼器IC4和反相器IC1－6、與非門IC5－1、IC5－2、IC2－3、IC5－3、IC5－4組成；驅動電路由功率復合三極管BG1－BG3組成。并在計數(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，在電源VCC(VCC由柴油車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中時，為不另增加殼體，在結構設計時將本控制器與發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器融為一體，裝入同一殼體2內(nèi)，安裝于原發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器的位置，用螺釘通過安裝孔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接開關KQ端及地端(GND)分別連在接線柱4上。在殼體2上還裝有對三極管BG1－BG3進行散熱的散熱器1。以上所述電路結構能實現(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1－3為起始、復位時計數(shù)器IC3計入的時鐘脈沖個數(shù)。
本控制器用于柴油車12V／24V電壓供電系統(tǒng)中(參見圖3、圖4)，通過殼體2上各接線柱4將其有機地連接起來。輸出端O1接電壓轉換繼電器J1線包，輸出端O2接電壓轉換繼電器J2線包，輸出端O3接啟動機繼電器JQ線包，電源VCC與蓄電池B2相接，預熱啟動開關接入門控電路，其工作原理如下當打開柴油車電源總開關，電源VCC12V(即蓄電池B2)向本控制器電路供電，自激振蕩器開始工作，產(chǎn)生矩形波，經(jīng)反相器IC1－3整形后作計數(shù)器IC3的時鐘脈沖。同時由R3、C1微分電路首先對計數(shù)器IC3清“0”，即計數(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”，封鎖作減法計數(shù)控制門的與非門IC2－1。此時因開關KQ為斷態(tài)，其低電壓封鎖作加法計數(shù)控制門的與非門IC2－2，使與非門IC2－1、IC2－2均無時鐘脈沖輸出，計數(shù)器不計數(shù)，既不作加法運算也不作減法運算，經(jīng)譯碼電路和驅動電路，輸出端O1、O2、O3均為“0”狀態(tài)。電壓轉換繼電器J1、J2線包因未得電均處于原始狀態(tài)(即J1兩常閉觸點閉合，J2常開觸點開啟)，蓄電池B1、B2并聯(lián)。當駕駛員將鑰匙操作至啟動位置，即開關KQ為閉合態(tài)，與非門IC2－2被打開，計數(shù)器IC3對時鐘脈沖作加法運算，經(jīng)譯碼電路譯碼和驅動電路放大后，輸出端O1、O2、O3按附表一啟動程序依次輸出高電平使電壓轉換繼電器J1、J2、啟動機繼電器JQ先后工作(輸出端O1為高電平時，繼電器J1線包得電使其兩觸點開啟；輸出端O2為高電平，繼電器J2線包得電使其觸點閉合；輸出端O3為高電平時，繼電器JQ線包得電使其觸點閉合)分別將蓄電池B1、B2從并聯(lián)狀態(tài)分離、串聯(lián)和給啟動機繼電器JQ線包接通24V電源，實現(xiàn)了12V→24V電壓無電弧轉換和啟動啟動機M。當?shù)?個時鐘脈沖到來后(第4個時鐘脈沖到來前)譯碼電路的與非門IC5－2輸出的低電平關閉與非門IC2－2，計數(shù)器IC3停止計數(shù)。啟動機M啟動后，將鑰匙退回點火位置，即斷開開關KQ，反相器IC1－4輸出高電平，與非門IC2－1被打開，計數(shù)器IC3對時鐘脈沖作減法運算，經(jīng)譯碼電路譯碼和驅動電路放大后，其輸出端O3、O2、O1按附表一復位程序依次輸出低電平，使啟動機繼電器JQ、電壓轉換繼電器J2、J1依次停止工作，分別切斷啟動機M24V電源，將蓄電池B1、B2從串聯(lián)狀態(tài)分離、并聯(lián)，實現(xiàn)了關停啟動機M24V→12V電壓無電弧轉換。第3個時鐘脈沖到來后(第4個時鐘脈沖到來前)譯碼電路的反相器IC1－5輸出低電平，關閉與非門IC2－1，輸出端O1、O2、O3恢復至“0”態(tài)。如需再啟動，閉合開關KQ，本控制器重復上述控制過程。本控制器的時鐘脈沖周期為電壓轉換繼電器J1、J2觸點吸合時間的5倍，釋放時間的8倍，故柴油車在啟停過程中均無電流流過，電壓轉換繼電器J1、J2的觸點也不可能產(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，還可以用最終能實現(xiàn)附表一真值表所列的邏輯功能的其它元器件，如時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成。各元器件的規(guī)格、型號參見下列附表二元器件規(guī)格、型號表。其三極管BG1－BG3可用場效應管或BTS系列智能感溫高速開關代替，反相器集成塊IC1和與非門集成塊IC2與非門IC5集成塊均可用74LS、74HC系列代替，計數(shù)器IC3可用LS／HC192－193或C40192／193等代替。本控制器的時鐘頻率為40HZ、電壓轉換控制功耗為36W，環(huán)境溫度為－40℃——75℃、體積為52×52×24mm3。
本控制器在應用中，在殼體2內(nèi)不僅可設發(fā)電機調(diào)壓電路，還可設欠壓報警電路，這樣集雙電壓無電弧轉換、自動調(diào)節(jié)蓄電池B1、B2充電電壓及欠壓報警多種功能于一體，使車輛怠速行駛時充電性能好，使兩蓄電池組均始終處于良好的工作狀態(tài)，確保柴油車啟動和正常運行。
附表一數(shù)字程序控制真值表
附表二元器件規(guī)格、型號表
權利要求1.一種用于柴油車12V/24V電壓供電系統(tǒng)的雙電壓無電弧轉換控制器，在殼體上具有與柴油車的電壓轉換繼電器、啟動機啟動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基電路、門控電路、計數(shù)電路、譯碼電路及驅動電路，程序控制的啟停信號由柴油車預熱啟動開關產(chǎn)生，其輸出信號去控制電壓轉換繼電器和啟動機繼電器的工作狀態(tài)，使兩蓄電池在并聯(lián)→串聯(lián)和串聯(lián)→并聯(lián)的轉換過程中無電流通過電壓轉換繼電器觸點。
2.根據(jù)權利要求1所述的雙電壓無電弧轉換控制器，其特征在于時基電路由自激振蕩器和波形整形器組成，門控電路由反相器、與非門和柴油車預熱啟動開關組成，計數(shù)電路為雙時鐘二——十制可逆計數(shù)器，譯碼電路由二——十進制10線譯碼器和與非門組成，驅動電路由功率復合三極管組成，其自激振蕩器輸出的脈沖周期至少為電壓轉換繼電器吸合時間的4倍。
3.根據(jù)權利要求2所述的雙電壓無電弧轉換控制器，其特征在于三極管可用場效應管代替。
4.根據(jù)權利要求1所述的雙電壓無電弧轉換控制器，其特征在于在殼體2內(nèi)可設 發(fā)電機調(diào)壓電路及欠壓報警電路。
5.根據(jù)權利要求2或3所述的雙電壓無電弧轉換控制器，其特征在于三極管還可用BTS系列智能感溫高速開關代替。
專利摘要本實用新型是用于柴油車12V/24V電壓供電系統(tǒng)的雙電壓無電弧轉換控制器。它的殼體內(nèi)具有包括時基電路、門控電路、計數(shù)電路、譯碼電路及驅動電路構成的數(shù)字程序控制芯體。其輸入信號由啟停開關產(chǎn)生，其輸出信號去控制柴油車電壓轉換繼電器和啟動機繼電器的工作狀態(tài)，使柴油車兩蓄電池在并聯(lián)→串聯(lián)和串聯(lián)→并聯(lián)轉換過程中無電流通過電壓轉換繼電器觸點，有效地克服了現(xiàn)有單一串并聯(lián)轉換技術大電流多觸點轉換可靠性差、電壓轉換繼電器壽命無保證的缺點。
文檔編號H02J7/00GK2185483SQ9323978
公開日1994年12月14日 申請日期1993年12月25日 優(yōu)先權日1993年12月25日
發(fā)明者馮成泉 申請人:馮成泉