一种用于汽车的永磁同步发电机的制作方法

1.本实用新型涉及汽车发电领域，具体地，涉及一种用于汽车的永磁同步发电机。


背景技术：

2.传统燃油汽车发电机采用交流发电机，通过整流为车载电瓶充电，供应车辆用电器。但交流发电机发电效率远远低于永磁同步发电机。在大幅度转速变化的情况下，永磁发电机较难输出恒定的直流电压，而汽车中往往设置设定电压的蓄电池，只有恒定的直流电压可为蓄电池充电，在当前燃油汽车迫切需要降低能耗的形势下，需要一种能够在转速范围变化大的情况下仍然实现恒电压输出的用于汽车的永磁同步发电机。目前已有部分专利涉及在汽车中设置永磁同步发电机提供电能，但永磁同步发电机中设置的整流电路常常采用全桥整流电路，使得需要的整流元件的数量较多；并且并未公开如何控制多相电压各自的整流电路的通断；并未公开如何通过稳压电路的设置保证永磁同步发电机持续输出恒定的直流电压。
3.综上所述，目前需要一种可持续输出恒定直流电压的适用于汽车的永磁同步发电机。
4.鉴于以上问题，特提出本实用新型。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决以往的用于汽车的永磁同步发电机的整流电路设置不合理，缺乏对各相电压的整流电路是否通断的控制，稳压电路设置不合理的技术问题。本实用新型以提供一种可持续输出恒定直流电压的适用于汽车的永磁同步发电机为发明目的。
6.本实用新型提供了一种用于汽车的永磁同步发电机，永磁同步发电机中设置全波整流升压电路，与全波整流升压电路相连的稳压电路，通过单片机和/或can通信单元控制全波整流升压电路、稳压电路通断的控制电路。本实用新型的永磁同步发电机的整流电路设置比较合理，本实用新型的全波整流升压电路相对于以往的全桥整流电路，需要的整流元件数量较少。通过设置稳压电路，保证永磁同步发电机最终输出恒定的直流电压。并且通过控制电路的设置，使得通过单片机和/或can通信单元可控制整流电路、稳压电路的通断。
7.进一步地，全波整流升压电路包括与永磁同步发电机的各相电压分别连通的分电路，各个分电路中分别设置二极管、滤波的无极性电容；全波整流升压电路中还包括与各个分电路并联的升压分电路。全波整流升压电路中分电路的设置，使得永磁同步发电机中各相的分电压电路分别具有独立的电路，可单独控制各分电压电路的通断，进而控制不同的分压电路供电。通过升压电路的设置使得永磁同步电机的电路除经过整流外还可经过升压的调整。进一步地，控制电路包括与全波整流升压电路的各个分电路和升压分电路连接的、内设多个继电器的继电器电路。通过继电器电路的设置，使得永磁同步发电机中各相电压分路较易实现通断。
8.进一步地，控制电路中设置单片机和/或can通信单元，单片机和/或can通信单元
分别连通pwm控制器，pwm控制器均连通控制继电器电路中各个继电器通断的驱动器。通过本实用新型中控制电路的设置，使得可通过单片机和/或can通信单元控制继电器电路中各个继电器的通断。
9.进一步地，稳压电路包括llc升降压电路或buck电路，稳压电路与继电器电路相连。通过稳压电路的设置，使得永磁同步发电机最终输出恒定的直流电压，以满足车辆需求。并且稳压电路与继电器电路相连，使得永磁同步发电机各相电压的分路均可进行稳压处理。
10.进一步地，控制电路中包括电流保护电路，电流保护电路的一端分别pwm控制器相连，电流保护电路的另一端依次连接电流比较器、稳压电路。通过电流保护电路的设置，使得永磁同步发电机输出的电流被限制，进而保证永磁同步发电机电路的安全。
11.进一步地，稳压电路连接车内的蓄电池。永磁同步发电机最终通过稳压电路与蓄电池相连，可向蓄电池提供恒定的直流电压。
12.作为一种实施例，永磁同步发电机内设置通过输出电压识别永磁同步发电机转速的转速识别装置。通过转速识别装置的设置，使得永磁同步发电机的转速可被检测，进而可检测永磁同步发电机的运动状态。
13.进一步地，永磁同步发电机内设置检测蓄电池实时电量的电量检测元件。
14.进一步地，根据蓄电池实时电量、永磁同步发电机转速控制永磁同步发电机是否向蓄电池供电。通过转速控制器和电量检测元件的设置，使得在蓄电池电量较充足时，控制永磁同步发电机只在高效率段的转速下输出电压，进而提高永磁同步发电机的效率、节省能耗；在蓄电池电量较低时，为了保证及时充电，才控制永磁同步发电机在全转速下均输出电压。并且可根据蓄电池实时电量和永磁同步发电机转速，合理调整是否向蓄电池供电。避免浪费能源和保证永磁同步发电机的稳定工作。
15.采用上述技术方案，本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：
16.1)本实用新型提供的永磁同步发电机中各个电路的设置均比较合理，其中整流升压电路选择了全波整流升压电路，相对于以往的全桥整流电路所需的整流元件较少；通过稳压电路的设置，保证永磁同步发电机最终输出恒定的直流电压；通过控制电路的合理设置，使得可通过单片机和/或can通信单元控制整流升压电路、稳压电路的通断。
17.2)本实用新型提供的永磁同步发电机的整流电路中包括与各相电压分别连通的分电路，并且在控制电路中又设置了与各分电路分别连通的继电器电路。这样通过继电器电路中的继电器可控制各分电路的通断，进而实现将利用永磁同步发电机中的不同相发电的效果。
18.3)本实用新型提供的控制电路中通过设置单片机和/或can控制单元，并且将控制电路连通继电器电路，使得通过单片机和/或can控制单元便可控制继电器电路中继电器的通断，进而实现对整流升压电路中各个分电路和升压分电路通断的控制。
19.4)本实用新型中设置llc升降压电路或buck电路作为稳压电路，保证永磁同步发电机最终输出电压为恒定的直流电压，以适应车辆蓄电池的需要。
20.5)本实用新型的控制电路中还设置了电流保护电路，通过电流保护电路的设置使得永磁同步发电机在供电时输出的最大电流被限制，进而保证电路的安全。
21.6)本实用新型的永磁同步发电机中设置检测蓄电池实时电量的电量检测元件、控
制永磁同步发电机电压输出时转速的转速控制器。通过转速控制器和电量检测元件的设置，使得在蓄电池电量较充足时，控制永磁同步发电机只在高效率段的转速下输出电压，进而提高永磁同步发电机的效率、节省能耗；在蓄电池电量较低时，为了保证及时充电，才控制永磁同步发电机在全转速下均输出电压。并且通过检测蓄电池的实时电量和永磁同步发电机的转速，还可控制永磁同步发电机是否向蓄电池供电。
22.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述
附图说明
23.附图作为本实用新型的一部分，用来提供对本实用新型的进一步的理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
24.图1是本实用新型中永磁同步发电机的电路示意图。
25.附图中编号说明：1、全波整流升压电路；2、稳压单路；3、控制电路；4、继电器电路； 5、驱动器；6、电流保护电路；7、电流比较器；8、升压分电路。
26.需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本实用新型的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本实用新型的概念。
具体实施方式
27.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的缺陷管理模式进行详细说明。
28.实施例1
29.传统燃油汽车发电机采用交流发电机为车辆供电，但交流发电机发电效率远远低于永磁同步发电机，其次在大幅度转速变化的情况下，永磁发电机较难输出恒定的直流电压。而汽车中往往设置设定电压的蓄电池，只有恒定的直流电压可为蓄电池充电，故本实施例提供了一种用于汽车的永磁同步发电机。目前已有部分专利涉及在汽车中设置永磁同步发电机提供电能，但永磁同步发电机中设置的整流电路常常采用全桥整流电路，使得需要的整流元件的数量较多；并且并未公开如何控制多相电压各自的整流电路的通断；并未公开如何通过稳压电路的设置保证永磁同步发电机持续输出恒定的直流电压。本实施例提供了一种电路设置合理的汽车用永磁同步发电机。
30.如图1中所示，本实施例提供的一种用于汽车的永磁同步发电机的电路，电路中设置全波整流升压电路1，与全波整流升压电路1相连的稳压电路2，通过单片机和/或can通信单元控制全波整流升压电路1、稳压电路2通断的控制电路3。首先本实施例将整流升压电路设置为全波整流升压电路1比较合理，全波整流升压电路1相对于以往车载永磁同步发电机中设置的全桥整流电路，需要设置整流元件较少。并且全波整流升压电路1整流的效率高，使已整的电流易于平滑。其次通过设置与全波整流升压电路1相连的稳压电路2，使得永磁同步发电机最终输出恒定的直流电压。并且通过设置控制电路3对全波整流升压电路1和稳压电路2进行控制，实现永磁同步发电机中整流和稳压的可控。
31.如图1中所示，全波整流升压电路1包括与永磁同步发电机的各相电压分别连通的
分电路，各个分电路中分别设置二极管、滤波的无极性电容。通过分电路的设置，使得永磁同步发电机中各相分电压电路的通断可单独控制，在每个分电路中均设置二极管进行整流，二极管可以sic整流二极管或者普通二极管。并且全波整流升压电路1中还包括与各个分电路并联的升压分电路8，通过升压分电路8的设置实现对电路的升压，使得全波整流电路可接入的电压范围进一步提高，当整流电流中接入的电压较小时，可通过升压分电路8升压。
32.如图1中所示，控制电路3包括与全波整流升压电路1的各个分电路和升压分电路8连接的、内设多个继电器的继电器电路4。继电器电路4与全波整流升压电路1中的各个分电路和升压分电路8相连，并且与各个分电路和升压分电路8的每个分路中都设置了继电器，通过继电器控制所述各个分路的通断，进而控制永磁同步发电机的各相分压电路和升压分电路8是否供电。并且各个分电路中设置的继电器还可更换为mos管等可控制分电路通断的电气元件。
33.如图1中所示，控制电路3中设置单片机和/或can通信单元，单片机和/或can通信单元分别连通pwm控制器，pwm控制器均连通控制继电器电路4中各个继电器通断的驱动器5。这样如图1中所示，通过设置多个pwm控制器和驱动器的连接，使得单片机和/或can通信单元可控制各个继电器的通断。其中pwm控制器中可分别设置不同的控制逻辑，进而控制与其连通的各个分电路的通断。
34.如图1中所示，稳压电路2设置为llc升降压电路，而稳压电路2还可设置为buck电路。通过buck电路进行电压转换，设置低于48v时buck电路不工作，高于48v时使得通过buck 电路稳压在48v。即通过buck电路的设置，使得永磁同步发电机输出的电压稳定在48v，满足车辆中48v蓄电池的需要。如图1中所示，稳压电路2与继电器电路4相连，通过稳压单路2与继电器电路4的连通，使得通过继电器电路4可控制稳压电路2的通断，进而通过单片机和/或can通信单元可对稳压电路2进行控制。只有当继电器电路4中与永磁同步发电机各相分压电路相连的继电器连通时，才可控制所述分电路进行整流和稳压。
35.如图1中所示，控制电路3中还包括电流保护电路6，电流保护电路6的一端分别与pwm 控制器相连，电流保护电路6的另一端依次连接电流比较器7、稳压电路2。电流保护电路6 与pwm控制器相连，使得通过单片机和/或can通信单元可对电流保护电路6进行控制，比如通过单片机和/或can通信单元可设定电流比较器7中的设定电流的大小。通过电流保护电路 6的另一端连接电流比较器7和稳压电路2，使得电流保护电路6中只有低于电流比较器7中设定电流值的电流可通过，进而对永磁同步发电机输出的最大电流进行限制，对电路进行保护。还可在永磁同步发电机的电路中设置其它的过流、过压保护电路或者过流斩波电路，对永磁同步发电机中的电路进行保护。并且永磁同步发电机中的所有功率器件都应封装在铝基板上，其中功率器件能用晶圆的尽量用晶圆，方便将功率器件组装到电极的端部。最终，永磁同步发电机中的稳压电路2连接车内的蓄电池，实现通过永磁同步发电机为蓄电池充电的目的。
36.本实施例提供的永磁同步发电机中的电路设置比较合理，整流电路采用了全波整流升压电路1，相对于以往的全桥整流电路1所需的整流元件较少，并且采用了对永磁同步发电机中各相电压分电路的设置，使得各相分电压的电路可以单独控制通断，进而实现控制永磁同步发电机中任意相可以接入电路。在电路中设置稳压电路2，使得永磁同步发电机
最终输出恒定的直流电压，以满足车辆的需求。在永磁同步发电机的电路中还通过设置控制电路3，使得可通过单片机和/或can通信单元对全波整流升压电路1和稳压电路2进行控制。
37.实施例2
38.本实施例在上述实施例的基础上，提供了一种永磁同步发电机的内设置各个辅助的元件，通过辅助的元件使得永磁同步发电机更加适应车辆的使用。首先永磁同步发电机内设置通过输出电压识别永磁同步发电机转速的转速识别装置。由于输出电压和同步发电机的转速之间具有一定的关系，通过检测输出电压可以得出同步发电机的转速，而通过对同步发电机转速的检控可以检测同步发电机的工作状态。故本实施例通过转速识别装置的设置，使得可随时监控永磁同步发电机的工作状态。
39.‑
永磁同步发电机内设置检测蓄电池实时电量的电量检测元件，根据蓄电池实时电量控制电压输出时转速的转速控制器。这样的设置，使得可通过蓄电池的实时电量，调整永磁同步发电机的转速。当电池电量同时高于安全电量设定值时，控制永磁同步发电机只在高效率段的转速(例如5000
‑
7000rpm)下供电，使得永磁同步发电机的综合发电效率较高。而当蓄电池的电量较低时，则控制永磁同步发电机在各个转速下均供电，以及时对蓄电池进行充电，满足车辆的正常使用。当蓄电池均已充满时，控制永磁同步发电机不再输出电压，避免浪费能源。即本实施例通过电量检测元件和转速控制器的设置，使得永磁同步发电机可根据蓄电池的电量和发电机的转速合理地选择是否输出电量，进而提高永磁同步发电机的发电效率。
40.本实施例提供的永磁同步发电机中，通过设置合适的元件，使得可对永磁同步发电机进行检测，并且根据蓄电池的电量调整永磁同步发电机的转速可使永磁发电机提高效率、节省能源。
41.以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型方案的范围内。