汽車發電機智能電壓控制系統研究

李倩　張航斌

摘 要：本文以微芯公司PIC16F616單片機為核心，檢測發電機電壓、蓄電池電壓，智能地控制發電機輸出電壓。整個系統分為單片機控制系統、功率控制系統，具有自動調節電壓，溫度補償，脈寬調制，穩定輸出電壓功能，有著良好的市場前景和應用價值。

關鍵詞：單片機；智能控制；自動調節；穩定輸出

在汽車行駛過程中，隨著發動機轉速變化，發電機電壓調節器開關頻率會隨之變化，輸出電壓不穩定，而且會干擾汽車電器系統，為了避免這種情況的發生，需要一個更智能化的電壓調節系統，防止電壓波動和電器系統干擾。目前，汽車發電機電壓調節器一般采用分立元件及運算放大器，性能穩定性差，外圍電路結構復雜，沒有溫度補償，電壓調節率低，可靠性差，隨著汽車行業發展，汽車電器用電量逐漸增大，汽車發電機功率逐漸加大，這種調節器已經無法滿足所需，汽車發電機智能電壓控制系統研制與普及已成為一種新的需求。

國內外很多汽車研究大多致力于傳統汽車發電機的智能化控制，其研究的發電機智能控制系統的控制理論基本相同，利用上位控制器控制汽車發電機的輸出電壓，通過LIN總線實現測控系統信息的傳遞。另外，寶馬公司研制的傳統汽車發電機智能控制的機械傳動中添加了離合器，在汽車蓄電池飽和或者不需要供電的狀態下，離合器自動斷開，切斷汽車發電機的能量輸入。通用汽車公司與豐田汽車公司研制的汽車發電機控制系統的理論體系相似，是汽車電源管理系統的一部分，首先勵磁發電機輸出電壓可以通過改變磁場的空占比實現變壓，像豐田推出的雷克薩斯LS430轎車，通過對汽車發電機空占比調節在0-100%之間浮動，實現了發電機輸出電壓在0-14.5V之間的調節，進而控制輸出電壓。傳統汽車發電機智能控制系統的改造和應用具有很多局限性，首先是智能控制系統的結構組成需要對傳統汽車進行結構改裝，改變汽車核心的控制單元，生產成本過高，因此不能在經濟車型上廣泛應用。我國汽車工業起步較晚，因此在汽車電源管理方面的研究不夠深入，核心技術都由國外企業掌握。

本文研究的智能電壓控制系統以微芯公司PIC16F616單片機為核心，檢測發電機電壓、蓄電池電壓，智能地控制發電機輸出電壓。整個系統分為單片機控制系統、功率控制系統，具有自動調節電壓，溫度補償，脈寬調制，穩定輸出電壓功能。

1 PIC16F616單片機概述

PIC16F616是一款14引腳、8位的CMOS單片機。采用精簡指令集，僅有35條指令，由于采用了數據總線和指令總線分離的哈佛總線結構，使得除少量指令不是單周期之外，大部分的指令都是單周期指令。這樣有利于提高單片機的運行速度和執行效率。PIC16F616這款單片機供電電壓可以在2V到5.5V之間，內部集成了一個RC振蕩器，頻率可以配置成8MHZ或者4MHZ，也可以用外部晶振提供時鐘。內部集成有AD轉換、比較器等硬件模塊，還具有上電復位、欠壓復位、看門狗、代碼保護等功能。三個定時器、PWM發生器等可以由用戶編程。

2 單片機主程序

4 結語

隨著汽車的普及和生活水平不斷的提高，人們對汽車電氣性能的要求也越來越高，利用單片機控制發電機系統智能調節，實現汽車發電機可靠的電壓輸出。市場前景很好。而且可以普及到轎車、客車等，并可延伸到風力發電機的控制，應用范圍比較廣泛。

基金項目：本文是2017年浙江省大學生科技創新活動計劃暨新苗人才計劃項目《汽車發電機智能電壓控制系統研制》（編號：2017R474003）的研究成果。

參考文獻：

[1]徐科軍；單片型汽車電子電壓調節器芯片設計[D]；貴州大學；2007年.

[2]徐彥忠；多功能汽車電壓調節器電路及其芯片設計[J]；華中理工大學學報；1996年10期.

[3]王熙，王新忠；電壓調節器保護電路研究及設計[J]；汽車電器；2000年04期.

[4]張卓然，楊善水，陳志輝；交流發電機電壓調節器負載電流限制電路的研究[J]；南京航空航天大學學報；2003年02期.

[5]陳立東，王寶良，張曉芹.內裝式汽車發電機電壓調節器應用及研發現狀[J].汽車維修，2013（4）：2-3.