CN105667429A - 车载发电机自动稳压控制保护方法、装置及*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车载发电机自动稳压控制保护方法、装置及***，其获取电压传感器的比较基准电压；根据电压传感器输出的直流电压使得电压传感器输出的直流电压稳定在比较基准电压。本发明是自动稳压数值准、稳压时间短，且能够自动监控车载发电机输出电压，使汽车发动机在怠速模式下运转并同时切断发电机至负载的输出的一种车载发电机全自动稳压保护***，本发明通过改变汽车发动机转速去控制车载发电机的输出电压，用电压传感器去控制汽车发动机转速，实现了车载发电机的输出电压自动控制在额定电压下，及超欠压自动保护，本发明即可输出模拟信号又可输出数字的油门控制信号，基本涵盖了所有电喷发动机汽车底盘，操作简单、使用方便可靠。

Description

车载发电机自动稳压控制保护方法、装置及***

技术领域

本发明涉及车载发电机***，特别是一种车载发电机自动稳压控制保护方法、装置及***。

背景技术

车载发电机全自动稳压控制及超、欠压自动保护近年来已被业界充分重视，在操作过程中如何确保发电机及用电设备及时地、正确地、安全地投入使用，已广泛的备受关注，然而此技术领域依然是空白。

由于车载发电机在实际使用情况下需要解决两大问题：一是功率要大(一般要30千瓦以上)，二是体积要小。而这两个问题恰恰是一对矛盾，大功率发电机的动力是柴油机，而柴油机的体积比发电机组的体积大的多，实际使用者是以牺牲车内有限的空间为代价的。(车内空间是很宝贵的，它需要安装完成某些功能的设备)

为解决上述问题就出现了目前普遍采用的方法模式：利用汽车本身发动机(替代柴油机)带动发电机组的模式。即解决了空间问题，又降低了成本。这种方法模式的使用，使得许多特种车辆(例如照明消防车、抢险救援车、充气车)输出功率更大，功能更完善。但在实际使用中却遇到了无法解决的技术问题，一般大功率发电机组的额定转速1300r/min～1500r/min，在额定转速下输出稳定的电压，而汽车发动机在一定的转速下才有最佳输出功率，这个转速一般在1900r/min～2300r/min之间，而连接汽车发动机与发电机之间的取力器的速比却是增速的(目前现有技术中仍没有合适的减速比的取力器)。这样在使用中就造成了极大的矛盾：一方面，用电负载需要发电机提供稳定的电压输出，而另一方面，汽车发动机只能工作在额定转速的一半，其功率输出只有额定的1/2左右。这样在使用过程中就出现下列问题：在汽车发动机启动后，调节其转速使得发电机输出电压为额定电压，当打开负载后(多为感性负载)，由于负载启动电流很大，需要向发电机索要更多的功率，但是汽车发动机此时所提供的功率不能满足发电机的需要，使得发动机转速下降，造成发电机输出电压下降。这是一个恶性循环，其结果：一是过流装置保护切断负载、二是过流保护没能及时作用使得发电机堵转、三是最严重的会造成发动机熄火，这种“大马拉不动小车”的现象，就是当前车载发电机的通病。目前解决方法是在开负载的同时调节发动机转速，当负载启动完成后，再调节转速使输出电压在额定范围内。这种人工调节方法即繁琐又不安全，稍有不慎，就会造成严重后果。另外就是选择更大功率的汽车底盘(造成了资源的巨大浪费)。

目前汽车发动机排放标准为国4、国5，均采用高压供轨电喷发动机，油门控制方式不再是机械式弹簧拉动调节，而是采用电子节气门，控制发动机转速，使得调节油门的传统方式不在适用，本发明从根本上解决了油门控制问题。

经检索，发现专利文献(申请号：201510014372.4；公开号：CN104625335A)公开了一种发动机驱动的发电机的速度控制***和方法，其根据发电机中所检测到的需求和/或电焊机的运行参数来改变发动机转速。例如，所述发动机转速可根据发电机中所检测到的负荷和/或所述电焊机的运行参数来提升。另外，如果在一段时间内没有检测到需求，所述发动机速度会自动降低到非标准空转速度或所述发动机会自动关机。此外，如果在发电机中只检测到不受频率影响的需求，所述发动机速度可能会提升。

该专利文献是一种目前普遍使用的汽、柴油发电机组的改进，它利用一个“发动机控制器”去实现控制发电机的动力源(内燃机)的转速，是一种带动力源的拓宽了发电机组的使用范围的装置，实际使用范围很小，只能用在电焊机以内的有限负载，仍然属于一般发电机组的范畴。

而本发明要解决的关键问题是：如何控制由汽车发动机驱动的无动力源发电机的输出电压，并有完善的保护装置。

本发明的关键技术是：利用电压传感器采样车载发电机输出端电压，通过CPU内部程序，输出一个与汽车发动机ECU(ElectronicControlUnit，电子控制单元)相匹配的油门控制信号，从而自动控制车载发电机的转速，进而使车载发电机得到稳定的转速，输出一个稳定的电压(不受负载影响)，并拓展了各项控制保护功能。

与该专利文献相比，本发明具有如下改进与技术优势：

(1)由于车载发电机是无动力源的发电机，因此节省了汽车的内部空间，为特种车辆装备更多器械提供了方便。

(2)符合节能环保要求，本发明中采用汽车发动机，因此发动机的排放能够符合国4或国5排放标准，而该专利文献采用的大功率发电机组的柴油动力源(内燃机)还达不到以上排放标准。

(3)节省开支，充分利用汽车发动机本身资源优势，省去了庞大的柴油内燃机，组成了高效节能的车载发电机，本发明使用范围广，适应各类负载，可普遍使用在消防抢险救援、电影拍摄、移动照明、供电等领域。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种车载发电机自动稳压控制保护***。

根据本发明提供的一种车载发电机自动稳压控制保护方法，包括如下步骤：

比较基准电压获取步骤：获取电压传感器的比较基准电压，其中，电压传感器检测车载发电机的交流输出电压；

$X=\frac{B\·U}{A}$

其中：

X表示当车载发电机的交流输出电压为标准电压时，电压传感器输出的直流电压；

B表示在电压传感器的最高输入电压下，电压传感器输出的直流电压；

U表示标准交流电压；

A表示电压传感器的最高输入交流电压；

将X作为所述比较基准电压；

汽车油门控制步骤：根据电压传感器输出的直流电压，按照如下方式，对汽车油门进行控制：

-若电压传感器输出的直流电压小于Y1，则使汽车发动机怠速运转，并切断车载发电机至用电设备的电源供应；

-若电压传感器输出的直流电压大于等于Y1且小于X，则增大汽车油门，以提高汽车发动机转速；

-若电压传感器输出的直流电压等于X，则使汽车油门保持在当前状态；

-若电压传感器输出的直流电压大于X且小于等于Y2，则减小汽车油门，以降低汽车发动机转速；

-若电压传感器输出的直流电压大于Y2，则使汽车发动机怠速运转，并切断车载发电机至用电设备的电源供应；

$Y1=\frac{B\·D1}{A}$

$Y2=\frac{B\·D2}{A}$

其中，Y1表示下限电压阀值，Y2表示上限电压阀值，D1表示车载发电机交流输出电压的下限，D2表示车载发电机交流输出电压的上限；

步骤2被反复执行，以使得电压传感器输出的直流电压稳定在X。

根据本发明提供的一种车载发电机自动稳压控制保护装置，包括如下装置：

比较基准电压获取装置：用于获取电压传感器的比较基准电压，其中，电压传感器检测车载发电机的交流输出电压；

$X=\frac{B\·U}{A}$

其中：

X表示当车载发电机的交流输出电压为标准电压时，电压传感器输出的直流电压；

B表示在电压传感器的最高输入电压下，电压传感器输出的直流电压；

U表示标准交流电压；

A表示电压传感器的最高输入交流电压；

将X作为所述比较基准电压；

汽车油门控制装置：用于反复根据电压传感器输出的直流电压，按照如下方式，对汽车油门进行控制，以使得电压传感器输出的直流电压稳定在X：

-若电压传感器输出的直流电压小于Y1，则使汽车发动机怠速运转，并切断车载发电机至用电设备的电源供应；

-若电压传感器输出的直流电压大于等于Y1且小于X，则增大汽车油门，以提高汽车发动机转速；

-若电压传感器输出的直流电压等于X，则使汽车油门保持在当前状态；

-若电压传感器输出的直流电压大于X且小于等于Y2，则减小汽车油门，以降低汽车发动机转速；

-若电压传感器输出的直流电压大于Y2，则使汽车发动机怠速运转，并切断车载发电机至用电设备的电源供应；

$Y1=\frac{B\·D1}{A}$

$Y2=\frac{B\·D2}{A}$

其中，Y1表示下限电压阀值，Y2表示上限电压阀值，D1表示车载发电机交流输出电压的下限，D2表示车载发电机交流输出电压的上限。

根据本发明提供的一种车载发电机自动稳压控制保护***，包括CPU微处理器1、电源隔离稳压模块2、电压隔离模块3、操作面板4、液晶显示器5、运算放大器6、电压传感器7、光电耦合器8、转速传感器9、汽车ECU油门控制端口102；所述液晶显示器5、操作面板4、电源隔离稳压模块2分别接入所述CPU微处理器1；

所述车载发电机自动稳压控制保护***，还包括经运算放大器6接入所述CPU微处理器1的电压传感器7，经光电耦合器8接入所述CPU微处理器1的转速传感器9；所述电压隔离模块3分别接入电压传感器7、转速传感器9；电压传感器7检测车载发电机的交流输出电压；转速传感器9检测汽车发动机的转速；所述CPU微处理器1接入汽车ECU油门控制端口102；

所述CPU微处理器1用于根据经运算放大器6放大后的电压传感器输出的直流电压，通过汽车ECU油门控制端口102对汽车油门进行控制。

优选地，所述CPU微处理器1包括权利要求2所述的车载发电机自动稳压控制保护装置。

优选地，所述CPU微处理器1包括信号采集单元12、识别单元15、运算单元16、处理单元17、输出单元19；

电压传感器7、转速传感器9接入所述识别单元15，所述识别单元15分别连接所述运算单元16、所述信号保护单元13、所述运算单元16，所述运算单元16与所述处理单元17连接，所述处理单元17分别与所述输出单元19、放大单元18连接，所述信号采集单元12与所述处理单元17连接；

电压传感器7、转速传感器9把传感信号送到识别单元15，经识别单元15识别后由运算单元16处理，进行逻辑运算，形成处理单元17能识别的数据代码，通过处理单元17对信号进行数模转换，通过输出单元19把控制信号输出给液晶显示器5和汽车ECU油门控制端口；

所述处理单元17包括权利要求2所述的车载发电机自动稳压控制保护装置。

优选地，所述CPU微处理器1还包括信号采集单元12和/或信号保护单元13；

所述信号采集单元12将采集自操作面板4的操作指令发送给处理单元17，处理单元根据操作指令输出控制信号给汽车ECU油门控制端口；

所述信号保护单元13采集的超压信号、欠压信号经识别单元15处理后，由处理单元17确认为输出电压异常后，使所述车载发电机自动稳压控制保护***切换到休眠锁定状态，在休眠锁定状态下，除电源开关外所有按键操作均无效，处理单元17还通过输出单元19把超压信号、欠压信号送到液晶显示屏5，液晶显示屏5显示超、欠压保护信息，并且处理单元17控制汽车发动机怠速运转，实现了超、欠压自动保护并显示报警，同时切断车载发电机至负载的输出。

优选地，还包括输入电源；输入电源经过电源隔离稳压模块2为CPU微处理器1、液晶显示器5提供工作电源；输入电源经过电压隔离模块3为电压传感器7、转速传感器9提供工作电源；

所述转速传感器为CYPRESS3013塞普拉斯霍尔传感器，所述电压传感器为隔离式压力变送器，所述CPU微处理器1为stc12c5612AD宏基单片机；

转速传感器9安装在取力器与汽车发电机传动轴上方，装有钕铁硼强磁的法兰固定在传动轴上，法兰与转速传感器9相对位置＜3mm；CPU微处理器根据转速传感器9输出的传感信号生成转速信息，并通过液晶显示器5显示所述转速信息。

优选地，车载发电机自动稳压控制保护***的操作模式包括手动操作模式；在手动操作模式下，所述CPU微处理器1根据操作面板采集的油门操作指令对汽车油门进行控制。

优选地，输出的油门控制信号，为适应模拟电压信号的汽车底盘的模拟信号，或者为适应于数字信号控制的汽车底盘的数字信号。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明中，根据车载发电机转速要求和汽车发动机特性曲线，输出一个即能与汽车发动机ECU油门控制端完全匹配、又能适应发电机对转速信号要求的控制信号，该控制信号是本发明的最重要的设计理念、是实现全自动稳压控制保护的核心技术。

2、本发明是一种自动稳压数值准、稳压时间短，且能够自动监控车载发电机输出电压，并在超、欠压情况下自动保护使汽车发动机在怠速模式下运转并同时切断发电机至负载的输出的一种车载发电机全自动稳压保护***。

3、本发明通过改变汽车发动机转速去控制车载发电机的输出电压，用电压传感器去控制汽车发动机转速，实现了车载发电机的输出电压自动控制在额定电压下，及超欠压自动保护，从根本上改变了车载发电机手动调节电压、没有超、欠压保护油门调节难，所存在的许多弊病。

4、本发明电压控制精度高、时间短、超欠压保护迅速、易于安装，且无须调试，操作简单、使用方便可靠。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明提供的一种车载发电机全自动稳压控制保护***原理框图；

图2是本发明提供的一种车载发电机全自动稳压控制保护***的结构示意图；

图3是本发明提供的一种车载发电机全自动稳压控制保护方法的流程图；

图4是本发明一种车载发电机全自动稳压控制保护***的CPU微处理器的电路结构控制流程框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种车载发电机自动稳压控制保护方法，包括如下步骤：

比较基准电压获取步骤：获取电压传感器的比较基准电压，其中，电压传感器检测车载发电机的交流输出电压；

$X=\frac{B\·U}{A}$

其中：

X表示当车载发电机的交流输出电压为标准电压时，电压传感器输出的直流电压；

B表示在电压传感器的最高输入电压下，电压传感器输出的直流电压；

U表示标准交流电压；

A表示电压传感器的最高输入交流电压；

将X作为所述比较基准电压；

其中，B、A、U均为已知量。

汽车油门控制步骤：根据电压传感器输出的直流电压，按照如下方式，对汽车油门进行控制：

-若电压传感器输出的直流电压小于Y1，则使汽车发动机怠速运转，并切断车载发电机至用电设备的电源供应；

-若电压传感器输出的直流电压大于等于Y1且小于X，则增大汽车油门，以提高汽车发动机转速；

-若电压传感器输出的直流电压等于X，则使汽车油门保持在当前状态；

-若电压传感器输出的直流电压大于X且小于等于Y2，则减小汽车油门，以降低汽车发动机转速；

-若电压传感器输出的直流电压大于Y2，则使汽车发动机怠速运转，并切断车载发电机至用电设备的电源供应；

$Y1=\frac{B\·D1}{A}$

$Y2=\frac{B\·D2}{A}$

其中，Y1表示下限电压阀值，Y2表示上限电压阀值，D1表示车载发电机交流输出电压的下限，D2表示车载发电机交流输出电压的上限；

步骤2被反复执行，以使得电压传感器输出的直流电压稳定在X。

本发明利用车载发电机输出端电压，得到油门控制信号，从而去调节输出电压。CPU微处理器根据电压传感器输出的信号不间断的进行采样比较，输出油门控制信号调节汽车发电机转速，从而达到一个稳定的输出电压，控制原理框图见图3。

与所述车载发电机自动稳压控制保护方法对应地，根据本发明提供的一种车载发电机自动稳压控制保护装置，包括如下装置：

比较基准电压获取装置：用于获取电压传感器的比较基准电压，其中，电压传感器检测车载发电机的交流输出电压；

$X=\frac{B\·U}{A}$

其中：

X表示当车载发电机的交流输出电压为标准电压时，电压传感器输出的直流电压；

B表示在电压传感器的最高输入电压下，电压传感器输出的直流电压；

U表示标准交流电压；

A表示电压传感器的最高输入交流电压；

将X作为所述比较基准电压；

汽车油门控制装置：用于反复根据电压传感器输出的直流电压，按照如下方式，对汽车油门进行控制，以使得电压传感器输出的直流电压稳定在X：

-若电压传感器输出的直流电压小于Y1，则使汽车发动机怠速运转，并切断车载发电机至用电设备的电源供应；

-若电压传感器输出的直流电压大于等于Y1且小于X，则增大汽车油门，以提高汽车发动机转速；

-若电压传感器输出的直流电压等于X，则使汽车油门保持在当前状态；

-若电压传感器输出的直流电压大于X且小于等于Y2，则减小汽车油门，以降低汽车发动机转速；

-若电压传感器输出的直流电压大于Y2，则使汽车发动机怠速运转，并切断车载发电机至用电设备的电源供应；

$Y1=\frac{B\·D1}{A}$

$Y2=\frac{B\·D2}{A}$

其中，Y1表示下限电压阀值，Y2表示上限电压阀值，D1表示车载发电机交流输出电压的下限，D2表示车载发电机交流输出电压的上限。

如图1、图2所示，本发明提供的车载发电机自动稳压控制保护***，包括CPU微处理器1、电源隔离稳压模块2、电压隔离模块3、操作面板4、液晶显示器5；所述液晶显示器5、操作面板4、电源隔离稳压模块2分别接入所述CPU微处理器1。

所述车载发电机自动稳压控制保护***还包括经运算放大器6接入所述CPU微处理器1的电压传感器7，经光电耦合器8接入所述CPU微处理器1的转速传感器9；所述电压隔离模块3分别接入电压传感器7、转速传感器9；所述CPU微处理器1经隔离放大器10接入汽车ECU油门控制端口102；所述CPU微处理器1经数字输出接口101接入汽车ECU油门控制端口102。

所述CPU微处理器1包括信号采集单元12、信号保护单元13、识别单元15、运算单元16、处理单元17、放大单元18、输出单元19；所述信号采样单元14与所述识别单元15连接，所述识别单元15分别连接所述运算单元16、所述信号保护单元，所述运算单元16与所述处理单元17连接，所述处理单元17分别与所述输出单元19、放大单元18连接，所述信号采集单元12与所述处理单元17连接。

所述信号采样单元14把采样到的汽车发动机转速、***电压信号、保护单元信号送到CPU微处理器1的识别单元15，经识别单元15识别后由运算单元16处理，进行逻辑运算，形成处理单元17能识别的数据代码，通过处理单元17对信号进行数模转换，经放大单元18放大后，经输出单元19把控制信号输出到液晶显示屏5和各执行机构。

信号采集单元12把操作面板4的各项操作功能进行采集，只要操作面板4上的某操作按键有高电平信号，就将该高电平信号送到处理单元17内进行处理，处理单元17把预先设定的功能和采集到的信号进行处理，送到输出单元19。输出单元19把经处理单元17、放大单元18的信号送到液晶显示屏5和各执行机构。

信号保护单元13把***内超、欠信号经识别单元15处理后，由处理单元17确认为输出电压异常后，发出整个***处在休眠锁定状态指令，除电源开关外所有按键操作均无效，同时输出单元19把超、欠压信号送到液晶显示屏5显示“超、欠压保护”并且无油门输出信号，汽车发动机怠速运转，实现了超、欠压自动保护并显示报警。

所述信号采样单元14包括转速传感器9、电压传感器7，其中，所述转速传感器为塞普拉斯霍尔传感器，所述电压传感器为隔离式压力变送器；所述CPU微处理器为stc12c5612AD宏基单片机。

本发明是利用CPU编程技术，将控制算法通过程序源代码方式存储在CPU内部，用硬件把整个***有机的连接起来，通过按键操作来调用程序，完成自动稳压控制保护的目的。

输入电源经过电源隔离稳压模块2为CPU微处理器1、液晶显示器5提供工作电源；输入电源经过电压隔离模块3为电压传感器7、转速传感器9提供工作电源；这两种输入电源的使用最大程度上消除了各种外来干扰。

转速传感器9采用的是CYPRESS3013塞普拉斯霍尔传感器，安装在取力器与汽车发电机传动轴上方，装有钕铁硼强磁的法兰固定在传动轴上，与转速传感器相对位置＜3mm。霍尔传感器具有防水、防尘、防震动特性，适应恶劣环境下使用。转速传感器9的特征为：电压DC24V、输出高低电平脉冲，每转拾取三个脉冲信号，显示精度＜2‰，解决了现有转速显示技术中的低转速计数不准、数字闪动弊病。转速传感器9对输入信号采样处理后输出脉冲信号，经光电耦合器8，输出到CPU微处理器1的INTO端，CPU微处理器1内部程序对信号运算处理后，输出到液晶显示器5，显示出发电机的实际工作转速。

电压传感器7采用隔离式电压变送器，采样到的车载发电机***电压信号经运算放大器6以射极输出方式送达CPU微处理器1的PIO/AIC0端，电路设计上有效地滤除各种干扰，准确稳定地把发电机实际电压提供给***。电压范围：输入250、输出5V，电压偏移0.2％，标准电压输出，精度0.02、具有耐腐蚀、耐震动特性。

超、欠压保护是通过电压传感器7搜集到的电压信号结果，经CPU微处理器特殊处理(例如判断电压在198V～240V之外)后，发出停止工作指令，除电源开、关外所有按键被封锁，输出单元被封锁、并输出保护信号切断发电机至负载的输出，发动机怠速运转，并在显示屏上显示报警。保护准确，及时、可靠，有效的保护了***设备和用电设备。

本发明设置了“手动”、“自动”操作模式，只需操作二个按键，即可方便地进行切换。按一下“手动”按键，(开机默认为“自动”)高电平信号(电源隔离稳压模块2输出的5V电压接按键输入端，按键输出端接积分电路，按压后触点接通)送到CPU微处理器1的INT1端，内部程序对信号处理后发出手动指令，整个***工作在手动模式，“油门+、-”按键起作用，显示屏显示转速、***电压、不显示标准电压”。以手动方式根据不同电压、转速要求按压油门+或－按键。

按一下“自动”按键，高电平信号(电源隔离稳压模块2输出的5V电压经按键输入端，按键输出端接积分电路，按压后触点接通)送到CPU微处理器1的TO端，内部程序对信号处理后，发出“自动”指令，整个***工作在“自动”模式下。自动模式下，“油门+、－”按键不起作用，并在显示屏上显示转速、***电压、标准电压。自动模式下，CPU微处理器1内部的设定程序发出一系列指令：把***电压与标准电压(220V)进行比较，比较精度2％，根据比较结果，输出油门控制信号，去改变汽车发动机转速，从而改变了发电机输出电压，这个过程是在始终进行的，确保***电压与标准电压一致、达到自动控制目的。

“手动”、“自动”切换采用并行输入方式，信号不分先后，无论工作在何种模式下，只要有高电平信号从“手动”、“自动”、按键发出，CPU微处理器1就立即执行发出的指令。动态设定的理念大大提高了***可操作性，快速性。

本发明设置了“模拟”、“数字”输出模式，开机默认为“模拟”输出，当需要输出数字量信号时，按压一下“数字”输出即可进行切换。“模拟”输出适应与大多数国产底盘发动机，“数字”输出则适应国外底盘发动机，该功能键的设置极大扩展了车载发电机全自动稳压保护***的应用范围。尚属国际首创。

CPU微处理器1的PWMO输出端，经LM358D射极耦合放大后，送到隔离放大器10放大输出，输出的油门控制信号能与大部分国Ⅳ电喷发动机的ECU油门端口相匹配，输出与整个***完全隔离、带负载能力强的油门控制信号，接入汽车ECU油门控制端口102。根据汽车发动机特性和发电机特性要求特殊设计的。数字信号输出的信号为：“0”、“1”、高阻三种状态。

更为具体地，在优选例中，所述处理单元17包括所述车载发电机自动稳压控制保护装置，所述CPU微处理器1用于根据经运算放大器6放大后的电压传感器输出的直流电压，通过汽车ECU油门控制端口102对汽车油门进行控制。

下面对控制机理进行详细说明。

若电压传感器输出的直流电压等于X，则使油门控制信号保持在当前值；具体地，当CPU18脚P10/ADCO端输入电压为X时，CPU17脚P37/PWMO(脉宽调制端，控制模拟油门信号输出端)以及CPU19脚P11/ADC1、CPU20脚P12/ADC2(控制数字油门信号输出端)均无变化电压，CPU1脚P22(电控柜控制信号)无控制信号输出，油门信号稳定在当前值，输出电压为标准AC220V。

当CPU18脚P10/ADCO端输入电压为：大于等于Y1且小于X，或者大于X且小于等于Y2时，对应的输出端会相应的变化，输出油门升或油门降信号控制发动机转速，使得CPU18脚P10/ADCO端输入电压保持与X一致，从而获得一个稳定的输出电压。

当CPU18脚P10/ADCO端输入电压为＜Y1或＞Y2时，输入端将被封锁，CPU对应的输出端分别输出“0.2”V、“高阻态”，使得发动机怠速运转，同时CPU1脚P22输出“1”高电平信号，关闭发电机至用电设备的电源，有效保护整个***。

其中，Y2、Y1的值，做为上、下限保护电压的阀值，存储到CPU微处理器的相应单元内。当由于某种特殊原因使得发电机输出电压超出D1、D2的范围时，Y1、Y2值也对应超出范围，所述CPU18脚P10/ADC0输入的模拟油门信号电压立即被封锁,所述CPU19脚P11/ADC1、CPU20脚P12/ADC2控制数字油门信号立即变为高阻态。所述CPU17脚P37/PWMO(脉宽调制端)，控制模拟油门信号输出端为0.2V，使得发动机失去油门控制信号而进入怠速模式运转，同时CPU1脚P22输出一个控制信号，切断电控柜内主控制开关，关闭发电机输出到负载的电压(CPU控制***电压取自主控制开关上端)，有效的保护了汽车发动机、发电机与用电负载。

在一个优选例中，所述CPU18脚P10/ADCO端口，通过编程方式把计算出的X(4.4V)、Y1(3.96V)、Y2(4.84V)写入CPU内部，通过AD转换形成一系列数字编码并存储到电压比较器单元，作为标准比较电压、上下限保护电压与外部送来的信号进行比较。当汽车发动机启动后，进入怠速运转模式(600r/min左右)，模拟油门信号为0.2V、数字油门信号为高阻态。打开取力器开关，发电机开始工作，***是在“自动”工作状态，使用者通过按键选择发动机型式：国产底盘发动机油门控制信号是0～4.7V、进口底盘发动机油门控制信号为“1”油门升、“0”油门降，高阻态；怠速。

模拟油门信号模式：电压传感器检测到发电机输出电压并与标准电压进行比较，(这时传感器输出电压与比较基准电压X)，CPU内部通过比较、计算、处理等单元的一系列处置，通过CPU17脚P37/PWMO输出一个连续的电压变化信号，根据发动机的负载特性曲线，经过反复论证，制定出电压变化率0.3V/s,而发动机电压每变化1V，转速相应变化400～500r，这样的输出信号使得发动机从怠速600r/min、0.2V达到2V对应转速约1500r/min、(这个过程是自动完成的)这期间只需约6s多时间(这是怠速状态达到额定转速的时间)。随着油门控制电压的连续变化最终使得电压传感器输出电压与P37-X(4.4V)一致，此时CPU18脚P10/ADCO停止电压变化，并稳定锁定在当前值，因而发动机输出电压稳定在U(220V)。根据图4可知，这是一个闭环***，电压比较是始终进行的，在输出端就可以得到一个稳定的电压值。

数字油门信号模式：当使用者通过按键选择发动机型式：数字模式。电压比较信号与上述是一致的，此时CPU19脚P11/ADC1输出“1”高电平信号，由于国外发动机加速性能极好，当发动机ECU油门控制端口加上信号后，相当于脚踏油门的效果，其从怠速状态达到额定转速的时间就小于3s，其稳压原理同上所述。

过、欠压保护模式：当在使用过程中由于某种未知因素使得所述CPU18脚P11/ADC0、端的输入电压＞Y2、＜Y1时(对应的发电机输出交流D2、D1)超过或低于设定值时，CPU立刻封锁输入端，并命令CPU17脚P37/PWMO输出电压为0.2V、CPU19脚P11/ADC1、CPU20脚P12/ADC2为高阻态，同时CPU1脚P22输出控制信号。使得发动机在怠速模式下运转、切断发电机电控柜输出，有效的保护了由于***过、欠压对汽车发动机、车载发电机及用电设备的损害。

CPU微处理器1的DAC0输入端经LM358D射极耦合放大后，将模拟电压信号、比较基准电压、超欠压电压信号通过CPU内部转换成计算机代码并存储。通过对上述各电压进行比较后，输出相应的控制信号去驱动发动机ECU的油门端口。从而达到利用发电机的输出电压去控制发动机转速稳定输出电压的目的。

CPU17脚P37/PWMO输出一个连续的电压变化信号经LM358D射极耦合放大后送到高隔离放大器对信号进行，滤波、整形、放大，送到发动机ECU的油门端口，达到利用发电机的输出电压去控制发动机转速稳定输出电压的目的。高隔离放大器的使用提高了油门控制信号与发动机ECU的油门端口的区配性、高品质的油门控制信号使得发动机转速控制更加可靠。(是本发明的一大技术创新)

CPU微处理器1的DAC01、DAC02输出端分别经VOS管驱动小型继电器输出数字信号“1”、“0”、“高阻态”送到发动机ECU的油门端口，达到利用发电机的输出电压去控制发动机转速稳定输出电压的目的。

CPU微处理器1的P22在输出超、欠压时输出一个高电平控制信号通过达林顿管驱动中间继电器，控制电控柜中的主控制开关，切断发电机至负载电源，达到超、欠压自动保护的目的。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的装置及其各个子装置以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的装置及其各个子装置以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的装置及其各项子装置可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (9)

1.一种车载发电机自动稳压控制保护方法，其特征在于，包括如下步骤：

比较基准电压获取步骤：获取电压传感器的比较基准电压，其中，电压传感器检测车载发电机的交流输出电压；

$X=\frac{B\·U}{A}$

其中：

X表示当车载发电机的交流输出电压为标准电压时，电压传感器输出的直流电压；

B表示在电压传感器的最高输入电压下，电压传感器输出的直流电压；

U表示标准交流电压；

A表示电压传感器的最高输入交流电压；

将X作为所述比较基准电压；

汽车油门控制步骤：根据电压传感器输出的直流电压，按照如下方式，对汽车油门进行控制：

-若电压传感器输出的直流电压小于Y1，则使汽车发动机怠速运转，并切断车载发电机至用电设备的电源供应；

-若电压传感器输出的直流电压大于等于Y1且小于X，则增大汽车油门，以提高汽车发动机转速；

-若电压传感器输出的直流电压等于X，则使汽车油门保持在当前状态；

-若电压传感器输出的直流电压大于X且小于等于Y2，则减小汽车油门，以降低汽车发动机转速；

-若电压传感器输出的直流电压大于Y2，则使汽车发动机怠速运转，并切断车载发电机至用电设备的电源供应；

$Y1=\frac{B\·D1}{A}$

$Y2=\frac{B\·D2}{A}$

其中，Y1表示下限电压阀值，Y2表示上限电压阀值，D1表示车载发电机交流输出电压的下限，D2表示车载发电机交流输出电压的上限；

步骤2被反复执行，以使得电压传感器输出的直流电压稳定在X。

2.一种车载发电机自动稳压控制保护装置，其特征在于，包括如下装置：

比较基准电压获取装置：用于获取电压传感器的比较基准电压，其中，电压传感器检测车载发电机的交流输出电压；

$X=\frac{B\·U}{A}$

其中：

X表示当车载发电机的交流输出电压为标准电压时，电压传感器输出的直流电压；

B表示在电压传感器的最高输入电压下，电压传感器输出的直流电压；

U表示标准交流电压；

A表示电压传感器的最高输入交流电压；

将X作为所述比较基准电压；

汽车油门控制装置：用于反复根据电压传感器输出的直流电压，按照如下方式，对汽车油门进行控制，以使得电压传感器输出的直流电压稳定在X：

-若电压传感器输出的直流电压小于Y1，则使汽车发动机怠速运转，并切断车载发电机至用电设备的电源供应；

-若电压传感器输出的直流电压大于等于Y1且小于X，则增大汽车油门，以提高汽车发动机转速；

-若电压传感器输出的直流电压等于X，则使汽车油门保持在当前状态；

-若电压传感器输出的直流电压大于X且小于等于Y2，则减小汽车油门，以降低汽车发动机转速；

-若电压传感器输出的直流电压大于Y2，则使汽车发动机怠速运转，并切断车载发电机至用电设备的电源供应；

$Y1=\frac{B\·D1}{A}$

$Y2=\frac{B\·D2}{A}$

其中，Y1表示下限电压阀值，Y2表示上限电压阀值，D1表示车载发电机交流输出电压的下限，D2表示车载发电机交流输出电压的上限。

3.一种车载发电机自动稳压控制保护***，其特征在于，包括CPU微处理器(1)、电源隔离稳压模块(2)、电压隔离模块(3)、操作面板(4)、液晶显示器(5)、运算放大器(6)、电压传感器(7)、光电耦合器(8)、转速传感器(9)、汽车ECU油门控制端口(102)；所述液晶显示器(5)、操作面板(4)、电源隔离稳压模块(2)分别接入所述CPU微处理器(1)；

所述车载发电机自动稳压控制保护***，还包括经运算放大器(6)接入所述CPU微处理器(1)的电压传感器(7)，经光电耦合器(8)接入所述CPU微处理器(1)的转速传感器(9)；所述电压隔离模块(3)分别接入电压传感器(7)、转速传感器(9)；电压传感器(7)检测车载发电机的交流输出电压；转速传感器(9)检测汽车发动机的转速；所述CPU微处理器(1)接入汽车ECU油门控制端口(102)；

所述CPU微处理器(1)用于根据经运算放大器6放大后的电压传感器输出的直流电压，通过汽车ECU油门控制端口(102)对汽车油门进行控制。

4.根据权利要求3所述的车载发电机自动稳压控制保护***，其特征在于，所述CPU微处理器(1)包括权利要求2所述的车载发电机自动稳压控制保护装置。

5.根据权利要求3所述的车载发电机自动稳压控制保护***，其特征在于，所述CPU微处理器(1)包括信号采集单元(12)、识别单元(15)、运算单元(16)、处理单元(17)、输出单元(19)；

电压传感器(7)、转速传感器(9)接入所述识别单元(15)，所述识别单元(15)分别连接所述运算单元(16)、所述信号保护单元(13)、所述运算单元(16)，所述运算单元(16)与所述处理单元(17)连接，所述处理单元(17)分别与所述输出单元(19)、放大单元(18)连接，所述信号采集单元(12)与所述处理单元(17)连接；

电压传感器(7)、转速传感器(9)把传感信号送到识别单元(15)，经识别单元(15)识别后由运算单元(16)处理，进行逻辑运算，形成处理单元(17)能识别的数据代码，通过处理单元(17)对信号进行数模转换，通过输出单元(19)把控制信号输出给液晶显示器(5)和汽车ECU油门控制端口；

所述处理单元(17)包括权利要求2所述的车载发电机自动稳压控制保护装置。

6.根据权利要求4所述的车载发电机自动稳压控制保护***，其特征在于，所述CPU微处理器(1)还包括信号保护单元(13)；

所述信号采集单元(12)将采集自操作面板(4)的操作指令发送给处理单元(17)，处理单元根据操作指令输出控制信号给汽车ECU油门控制端口；

所述信号保护单元(13)采集的超压信号、欠压信号经识别单元(15)处理后，由处理单元(17)确认为输出电压异常后，使所述车载发电机自动稳压控制保护***切换到休眠锁定状态，在休眠锁定状态下，除电源开关外所有按键操作均无效，处理单元(17)还通过输出单元(19)把超压信号、欠压信号送到液晶显示屏(5)，液晶显示屏(5)显示超、欠压保护信息，并且处理单元(17)控制汽车发动机怠速运转，实现了超、欠压自动保护并显示报警，同时切断车载发电机至负载的输出。

7.根据权利要求3所述的车载发电机自动稳压控制保护***，其特征在于，还包括输入电源；输入电源经过电源隔离稳压模块(2)为CPU微处理器(1)、液晶显示器(5)提供工作电源；输入电源经过电压隔离模块(3)为电压传感器(7)、转速传感器(9)提供工作电源；

所述转速传感器为CYPRESS3013塞普拉斯霍尔传感器，所述电压传感器为隔离式压力变送器，所述CPU微处理器(1)为stc12c5612AD宏基单片机；

转速传感器(9)安装在取力器与汽车发电机传动轴上方，装有钕铁硼强磁的法兰固定在传动轴上，法兰与转速传感器(9)相对位置＜3mm；CPU微处理器根据转速传感器(9)输出的传感信号生成转速信息，并通过液晶显示器(5)显示所述转速信息。

8.根据权利要求3所述的车载发电机自动稳压控制保护***，其特征在于，车载发电机自动稳压控制保护***的操作模式包括手动操作模式；在手动操作模式下，所述CPU微处理器(1)根据操作面板采集的油门操作指令对汽车油门进行控制。

9.根据权利要求3所述的车载发电机自动稳压控制保护***，其特征在于，输出的油门控制信号，为适应模拟电压信号的汽车底盘的模拟信号，或者为适应于数字信号控制的汽车底盘的数字信号。