TWI578654B - Voltage adjustment system - Google Patents

Description

電壓調整系統

本發明提供一種電壓調整系統，特別是指一種車用型的電壓調整系統。

坊間的車輛皆有電壓調整器以控制車輛中的設備之用電，例如車燈、方向燈、車內燈、警示燈、車輛系統的用電等。一般而言，車用型之電壓調整器有兩大類型，其分為短路式與開關式。

短路式系統主要具有整流迴路及穩壓迴路，整流迴路主要將磁石發電機輸出的三相交流電經由三向全波整流後而成為脈動直流電。穩壓迴路主要是偵測脈動直流電的電壓準位，當脈動直流電的電壓準位到達預設點時，將會觸發矽控整流器(SCR)而使磁石發電機的三相電經矽控整流器短路到地，當三相交流電由正電轉負電時，將使矽控整流器關閉，如此來回運作，能使電壓穩定於一定電壓準位，藉此能供車輛的各項用電設備使用。

其中，短路式電壓調整器是將磁電機產生的電流扣除車輛所需負載輸出後，多餘的電能將直接透過矽控整流器短路到負極端，因此短路式電壓調整器會造成引擎效能的 浪費，且會持續產生熱能，如車輛的使用零件有瑕疵或散熱條件不良時，容易造成車輛內部零件溫度過高而產生危險。 反觀，開關式電壓調整器雖引擎效能較短路式電壓調整器好，但開關式電壓調整器的成本過高，且控制迴路較為複雜，若發生矽控整流器失控時，會造成磁電機高壓直接輸出至車輛電器設備上，反而會有讓電器設備燒毀的危險。

本發明一實施例係提供一種電壓調整系統，其包含磁石發電機、切換模組以及電壓調整模組。磁石發電機具有第一輸出接點、第二輸出接點與第三輸出接點，第一輸出接點輸出第一電源，第二輸出接點輸出第二電源，第三輸出接點輸出第三電源。切換模組連接第一輸出接點、第二輸出接點與第三輸出接點，切換模組依據切換指令而與第一輸出接點、第二輸出接點或第三輸出接點構成導通或斷路。電壓調整模組連接切換模組，切換模組依據切換指令而與第一輸出接點、第二輸出接點與第三輸出接點至少二者構成導通時，電壓調整模組接收並將對應的第一電源、第二電源及第三電源中至少二者進行整流與穩壓，並輸出輸出電源，切換模組與第一輸出接點、第二輸出接點與第三輸出接點中至少二者構成斷路時，電壓調整模組停止接收第一電源、第二電源及第三電源。

依據上述實施例，本發明可以提昇引擎的使用效 率，且能避免高壓電直接輸入至車輛的電器設備而導致燒毀，解決的過去長久存在的問題。

10‧‧‧磁石發電機

11‧‧‧第一輸出接點

12‧‧‧第二輸出接點

13‧‧‧第三輸出接點

20‧‧‧切換模組

21‧‧‧繼電器

22‧‧‧檢知線

23‧‧‧切換驅動電路

30‧‧‧電壓調整模組

31‧‧‧二極體

32‧‧‧矽控整流器

33‧‧‧穩壓電路

40‧‧‧車用電腦模組

41‧‧‧操作介面

50‧‧‧電源模組

60‧‧‧負載電路

第1圖是本發明的電壓調整系統一實施例的架構示意圖。

第2圖是本發明的電壓調整系統的另一實施例之架構圖。

第3圖是本發明的電壓調整模組的一實施例之詳細架構圖。

第4圖是本發明的電壓調整系統又一實施例的架構示意圖。

第1圖係本發明的電壓調整系統一實施例的架構示意圖。請參閱第1圖，電壓調整系統包含磁石發電機10、切換模組20以及電壓調整模組30，切換模組20耦接於磁石發電機10與電壓調整模組30之間。

磁石發電機10具有第一輸出接點11、第二輸出接點12與第三輸出接點13，第一輸出接點11輸出第一電源，第二輸出接點12輸出第二電源，第三輸出接點13輸出第三電源。其中，第一電源具有第一相位，第二電源具有第二相位，第三電源具有第三相位。於一實施例中，磁石發電機10是經由第一輸出接點11、第二輸出接點12與第三輸出接點13輸出三相交流電。於本領域中皆能熟知磁石發電機10輸出具有三相的交流電的技術與方法，於此不再贅述。

切換模組20是分別連接第一輸出接點11、第二輸 出接點12與第三輸出接點13，切換模組20依據切換指令而構成導通迴路或斷路迴路，導通迴路係指切換模組20與第一輸出接點11、第二輸出接點12或第三輸出接點13其中二者構成導通，斷路迴路係指切換模組20與第一輸出接點11、第二輸出接點12或第三輸出接點13其中二者構成斷路。即，導通迴路是切換模組20與第一輸出接點11、第二輸出接點12或第三輸出接點13構成導通，切換模組20得以經由第一輸出接點11接收第一電源、經由第二輸出接點12接收第二電源、或經由第三輸出接點11接收第三電源。斷路迴路是切換模組20與第一輸出接點11、第二輸出接點12或第三輸出接點13其中二者構成斷路，切換模組20無法經由第一輸出接點11接收第一電源、無法經由第二輸出接點12接收第二電源、或無法經由第三輸出接點11接收第三電源。

於一實施例中，切換模組20依據切換指令而與第 一輸出接點11、第二輸出接點12與第三輸出接點13中至少二者構成導通時，依據透過其中至少二者形成導通時即能構成導通迴路。是以，電壓調整模組30會接收對應的第一電源、第二電源及第三電源中至少二者，並將對應接收的第一電源、第二電源及第三電源中至少二者進行整流與穩壓，以進一步輸出輸出電源。反之，切換模組20依據切換指令而與第一輸出接點11、第二輸出接點12與第三輸出接點中至少二者構成斷路時，於此即能構成斷路迴路。是以，電壓調整模組 停止接收第一電源、第二電源及第三電源。即，斷路迴路係為切換模組20與第一輸出接點11、第二輸出接點12與第三輸出接點13中任意二者構成斷路。

第2圖係本發明的電壓調整系統的另一實施例之 架構圖。請參閱第2圖，電壓調整系統還包含車用電腦模組40與電池模組50，車用電腦模組40與切換模組20連接，電池模組50與電壓調整模組30連接。車用電腦模組40是根據車輛的行車狀態而產生對應的切換指令，並將切換指令傳送至切換模組20，以驅動切換模組20與磁石發電機10構成導通迴路或斷路迴路。電池模組50係自電壓調整模組30取得充電電源，以對電池模組進行充電，以於異常狀態或車輛熄火狀態時能提供備用電源，讓車輛的電器設備能維持基本運行。

於一實施例中，車用電腦模組40還包含操作介面 41，用以設定各種行車狀態時所對應的切換指令，也就是說，透過操作介面41能設定不同的行車狀態時而讓切換模組20構成導通迴路或斷路迴路之狀態，藉以能視需求調整。於一實施例中，車用電腦模組40還與顯示模組連接(圖未示)，顯示模組顯示操作介面的操作畫面，能讓使用者方便操作，更可利用觸控螢幕以對操作介面進行設定。

其中，電池模組50可以為車用電瓶、鋰電池、鎳氫電池、其他型態等儲能電池，本發明並非以此為限制。

第3圖係本發明的電壓調整系統的一實施例之詳 細架構圖。請參閱第3圖，切換模組20包含有繼電器(Relay)、金氧半場效電晶體(MOSFET)或其他等中任一者或其組合，其能依據切換指令形成導通或斷路。於此以一例子做說明，若切換模組20包含有多個繼電器21與檢知線22，各繼電器21連接於磁石發電機10和電壓調整模組30之間，檢知線22耦接於各繼電器21與車用電腦模組40之間。檢知線22自車用電腦模組40接收切換指令，各繼電器21依據切換指令而構成導通或斷路，於導通時，連接繼電器21的第一輸出接點11、第二輸出接點12或第三輸出接點13會輸出對應的第一、第二或第三電源。另外，切換指令係能分別驅動各繼電器導通或斷路，意即切換指令係可讓一繼電器21導通或斷路，亦可讓部分繼電器21同時導通或斷路，更可讓全部繼電器21同時導通或斷路，本發明並非以此為限制。另外，其他如金氧半場效電晶體或其他等亦可以相同方式達成相同功效(導通或斷路)，於此不再贅述。於一些實施例中，切換模組20還包含切換驅動電路23，連接於車用電腦模組40與各繼電器21之間。切換驅動電路23經由檢知線22與車用電腦模組40連接，以接收切換指令，並對應切換指令驅動對應的繼電器21形成導通或斷路。

於一實施例中，電壓調整模組30為短路式電壓調 整器，其內包含多個二極體31、多個矽控整流器32與穩壓電路33，各二極體31分別對應於第一、第二與第三輸出接點11、 12、13，各矽控整流器32分別對應於各二極體31，穩壓電路33係與各矽控整流器32連接。於此，各二極體31係用以對三相交流電進行整流，經由穩壓電路33對其調整電壓而形成輸出電源，以供負載電路60運行。其中，各矽控整流器32係分別經由穩壓電路33控制導通或斷路，藉以控制來自磁石發電機10的第一、第二或第三電源，於一實施例中，透過讓各矽控整流器32導通而能分別讓多餘的第一、第二或第三電源短路至接地端，藉此能避免過量的第一、第二或第三電源輸出至負載電路60，以保護並且避免負載電路60燒毀。其中，穩壓電路33具有預定電壓值，當第一、第二或第三電源之電壓值超過預定電壓值時，穩壓電路33隨即讓各矽控整流器32導通而讓第一、第二或第三電源短路至接地端，反之，則讓各矽控整流器32形成斷路，而讓第一、第二或第三電源正常以穩壓電路33調整其電壓並讓負載電路60運行，藉此經由各矽控整流器32不斷地導通或斷路之反覆動作，而能達到穩壓的功能。其中，於一實施例中，穩壓電路33還與電池模組50連接，穩壓電路33是用來偵測電池模組50的電壓值是否大於等於預設電壓值，當電池模組50的電壓值低於預設電壓值時，穩壓電路33會發出警示，另外，電池模組50會經由各二極體31進行充電；反之，若電池模組50的電壓值大於等於預設電壓值時，則穩壓電路33發出正常信號。藉此能即時提示使用者電池模組50的狀態。其中，電池模組50可以為車用電瓶、 鋰電池、鎳氫電池、鋰鐵電池或其他等用於車輛各種電池，本發明並非受限於此。其中，熟知本領域的技術人員是能理解穩壓電路33的技術原理，於此不再贅述其實施方式。

第4圖係本發明的電壓調整系統又一實施例的架 構示意圖。請參閱第4圖，切換模組20與電壓調整模組30是能整合於一處理單元，處理單元可以由晶片構成，惟本發明並非以此為限制。

依據上述實施例，本發明的電壓調整系統可以提 昇引擎的使用效率，且能避免高壓電直接輸入至車輛的電器設備而導致燒毀。

10‧‧‧磁石發電機

11‧‧‧第一輸出接點

12‧‧‧第二輸出接點

13‧‧‧第三輸出接點

20‧‧‧切換模組

30‧‧‧電壓調整模組

Claims (10)

1. 一種電壓調整系統，包含：一磁石發電機，具有一第一輸出接點、一第二輸出接點與一第三輸出接點，該第一輸出接點輸出一第一電源，該第二輸出接點輸出一第二電源，該第三輸出接點輸出一第三電源；一切換模組，連接該第一輸出接點、該第二輸出接點與該第三輸出接點，該切換模組依據一切換指令而與該第一輸出接點、該第二輸出接點或該第三輸出接點構成導通或斷路；以及一電壓調整模組，係為一短路式電壓調整器，其包含至少一二極體、至少一矽控整流器與一穩壓電路，該至少一二極體與該第一輸出接點、該第二輸出接點與該第三輸出接點連接，該至少一矽控整流器對應連接該至少一二極體，該穩壓電路連接該至少一矽控整流器，該穩壓電路控制該至少一矽控整流器的短路或斷路；該電壓調整模組連接該切換模組，該切換模組依據該切換指令而與該第一輸出接點、該第二輸出接點與該第三輸出接點至少二者構成導通時，該電壓調整模組接收並將對應的該第一電源、該第二電源及該第三電源中至少二者進行整流與穩壓而輸出一輸出電源，該切換模組與該第一輸出接點、該第二輸出接點與該第三輸出接點中至少二者構成斷路時，該電壓調整模組停止接收該第一電源、該第二電源及該第三電源。
2. 如請求項1所述的電壓調整系統，更包含一車用電腦模組，依據一行車狀態而產生對應的該切換指令。
3. 如請求項2所述的電壓調整系統，其中該車用電腦模組包含一操作介面，該操作介面用以設定對應於該行車狀態的一觸發狀態，使該切換指令能對應於不同的觸發狀態。
4. 如請求項1所述的電壓調整系統，更包含一電池模組，連接該電壓調整模組，該電池模組用以自該電壓調整模組接收一充電電源。
5. 如請求項1所述的電壓調整系統，其中該切換模組包含繼電器、金氧半場效電晶體中之一者。
6. 如請求項1所述的電壓調整系統，其中該切換模組包含繼電器、金氧半場效電晶體中之組合至少二者。
7. 如請求項5或6所述的電壓調整系統，其中該繼電器包含有一檢知線，該檢知線耦接至一車用電腦模組，以接收該切換指令。
8. 如請求項5或6所述的電壓調整系統，其中該切換模組更包含一切換驅動電路，該切換驅動電路經由一檢知線與該車用電腦模組連接，以接收該切換指令，該切換驅動電路依據該切換指令以驅動一繼電器、一金氧半場效電晶體中之一者構成導通或斷路。
9. 如請求項1所述的電壓調整系統，其中該切換模組與該電壓調整模組整合為一處理單元。
10. 如請求項9所述的電壓調整系統，其中該處理單元由一晶片構成。