專利名稱：用于補償機動車發電機的輸出電壓下降的方法和裝置的制作方法
用于補償機動車發電機的輸出電壓下降的方法和裝置本發明涉及用于補償機動車發電機的輸出電壓下降的一種方法和一種裝置。
現有技術機動車的車載電網由發電機供給能量，發電機的輸出電壓由發電機調節器調節到·預先給定的值上，例如14V。在機動車中的負載接入或轉速改變可以導致車載電網電壓的下降。發電機調節器調節這種電壓下降，由此對驅動系或對發動機的力矩要求提高。由于負載的接入而需要更高的力矩來驅動發電機。所述調節通過提高發電機裝置的轉子中的勵磁電流來進行。這種提高是通過提高由發電機調節器調整的PWM-信號的占空比實現的。通過改變由勵磁電流形成的磁場，在定子中感應的電壓增大。在對電壓下降快速調節的情況下，決定力矩的勵磁電流也相應地快速上升。尤其是在低的轉速下，發動機常常不能夠足夠快速地提升力矩。在這種情況下，發動機被發電機制動。由此可以發生發動機停止。為了防止發動機的這種停止，已經公知的是，將發電機調節器的調節速度限制在低的轉速范圍中。如果由于電壓下降必須提高占空比，那么這種所謂的負載響應函數(負載響應功能)限制了占空比的改變速度。由此力矩的改變速度受到同樣程度的影響，從而發動機不再有時間對提高的力矩要求作出反應。但是這種方法的缺陷是，由此在調節電壓下降時出現相應的延遲。電壓下降持續較長的時間。如果只接入小的負載并且由此只需要稍微地提高占空比，那么力矩也只被稍微地提高，這對于發動機一般不是嚴重的。為了在這種小的負載改變情況下也必須考慮由于該負載響應函數引起的對電壓下降的緩慢調節，已經公知的是，首先將占空比提高一個給定的值，其也稱為“盲區”或“blind zone”，從而實現對電壓下降的快速反應，和接下來才繼續提高通過負載響應函數限制的提升速度。“盲區”或“blind zone”被定義為占空比-delta,在該占空比-delta之內可以實施快速調節。在當前的調節器中，“ blind zone”被調定到一個固定的值上或可以在兩個值之間切換。由此產生的可能的負載，該負載可以被快速調節，以及由此形成的可能的力矩改變，不是恒定的，而是與發電機的相應的工作點相關。這種與工作點的相關性的原因例如是勵磁繞組(電阻和電感)的可通過溫度改變的特性以及勵磁電流與發電機電流的非比例關系，后者是由于轉子的鐵心的飽和特性造成的。由DE19905984A1已知一種用于機動車發電機(照明發電機)的控制裝置，該機動車發電機由內燃機驅動并且在對由它產生的輸出電壓整流之后對蓄電池充電。該控制裝置具有將蓄電池的充電電壓控制到一個恒定的值上的電壓調節器和一個機構，該機構在接入一個電氣負載之后逐漸地提高發電機的發電機電流。用于控制發電機的勵磁電流的功率開關的控制電流的提高量直接地在接入電氣負載之后的一個時間點，但是在激活該用于控制逐漸的勵磁的機構之前，依賴于發電機的功率產生條件來調整。尤其地，用于控制發電機的勵磁電流的功率開關的控制電流的提高量依賴于發電機的發電機電流被這樣地調整，即在大的發電機電流情況下該提高量被升高和在小的發電機電流情況下被降低。對此備選地，用于控制勵磁電流的功率開關的控制電流的提高量被這樣地調整，即它在接入電氣負載之前與勵磁電流值成比例。由此實現，在使用相同的、用于具有不同的發電機功率容量的發電機的控制裝置的情況下，相關的發電機的輸出電流被基本上保持恒定，該輸出電流是對在激活對逐漸的勵磁的控制之前對負載的接入的一次性的和立刻的回應，該勵磁逐漸地提升發電機電流。
本發明的公開
與此相對地，一種具有在權利要求書I中給出的特征的方法和一種具有在權利要求書5中給出的特征的裝置具有優點，S卩，依賴于各當前的工作點進行控制信號的占空比被提高的差量值的選擇。盲區與各當前的工作點這種適配以有利的方式導致發電機的可以預見的和明確地限定的特性，該特性可以針對發動機的相應的工作點進行優化。由此例如可以由發電機決定地使控制器中的對在驅動系的力矩改變的反應的較復雜的功能最少化。本發明的其它的優點在于，在不同的工作點上不是始終存在恒定的條件，例如恒定的力矩改變或可以恒定快速地調節的電壓下降，而是也可以存在不同的條件，例如可以將不同的工作點分配于不同的力矩改變。以下借助于附圖
詳細說明本發明的實施例。圖I顯示了一個用于說明一種用于補償由于負載接入造成的機動車發電機的輸出電壓下降的裝置的電路圖，
圖2顯示了用于說明一種已知的方法的曲線圖和圖3顯示了用于說明一種按照本發明的方法的曲線圖。圖I顯示了一個用于說明一種用于補償由于負載接入造成的機動車發電機的輸出電壓下降的裝置的電路圖。所示的裝置具有發電機裝置11，機動車的車載電網12和探測器機構13。發電機裝置11包括發電機調節器I和發電機單元10，該發動機單元在其輸出端處為機動車的車載電網12提供供給直流電壓。發電機單元10具有發電機2和整流器裝置9。發電機2包含勵磁繞組5和沒有詳細示出的相繞組，這些相繞組例如以星形連接法或三角連接法的形式相互連接起來。發電機2在它的相電壓連接頭U，V和W處提供交流電壓，該交流電壓被供給到連接在下游的整流器裝置9。針對所示的實施例，備選地，也可以設置另一種數目的相或相電壓連接頭。整流器裝置9包含三個支線，其中的每個支線具有一個由兩個二極管或其它的合適的部件構成的串聯電路并且被分配給發電機的相電壓連接頭中的不同的連接頭。發電機2的相電壓連接頭U與在第一整流器支線的二極管Dl和D4之間的連接點連接。發電機2的相電壓連接頭V被連接在第二整流器支線的二極管D2和D5之間的連接點處。發電機2的相電壓連接頭W與在第三整流器支線的二極管D3和D6之間的連接點連接。二極管D4，D5和D6的陰極被相互連接起來。在那里提供發電機單元10的輸出直流電壓并且將其傳輸給車載電網12。二極管D1，D2和D3的陽極也相互連接起來并且位于接地搭鐵(外殼)上。此外，發電機2的相電壓連接頭W經由發電機調節器I的連接頭X與發電機調節器I的調節器控制機構7連接和經由電阻R3和發電機調節器的接地搭鐵連接件3與接地搭鐵4連接。
發電機調節器I具有工作電壓連接頭B+以及另外的連接頭DF，D_和X。此外，發電機調節器包含調節器控制機構7，它配有評價裝置。調節器控制機構7被設置用于向開關晶體管6提供PWM-控制信號。調節器控制機構7此外與工作電壓連接頭B+連接并且經由接地搭鐵連接件3與接地搭鐵4連接。此外，調節器控制機構7與發電機調節器I的連接頭X連接，以便接收從發電機2的相電壓連接頭W引出的相電壓信號。此外，在圖I中示出的裝置具有勵磁電流電路。該勵磁電流電路從發電機調節器I的工作電壓連接頭B+經由發電機調節器的開關晶體管6，發電機調節器的連接頭
繞組5，發電機調節器的連接頭D-和接地搭鐵連接件3延伸到接地搭鐵4。在發電機調節器I的連接頭D-和DF之間或者連接一個自振蕩(空轉)二極管8或者使用一個具有開關晶體管的主動的自振蕩(空轉)器件。調節器控制機構7，它與工作電壓連接頭B+連接并且經由連接頭X與發電機2的相電壓連接頭W連接，用控制信號這樣地控制開關6，使得勵磁電流流動通過勵磁繞組5，該勵磁電流不僅取決于在工作電壓連接頭B+處存在的直流電壓而且有時也取決于經連接頭X向其引導的相電壓。如果在這種裝置中由于在車載電網中接入負載而出現機動車發電機的輸出電壓的下降，那么這由調節器控制機構7探測。調節器控制機構被如此地設計，即它在出現這種電壓下降時引起對電壓下降的調節。這如下地進行
在出現負載接入之后，調節器控制機構7探測由探測器機構13向它輸入的信號的參數值。這些信號對應于描述機動車發電機的瞬時工作點2的參數，從而調節器控制機構可以由向它輸入的參數值確定機動車發電機的瞬時工作點。轉速和溫度屬于其參數值允許推斷出機動車發電機的瞬時工作點的這種參數。該轉速涉及到發電機轉速和/或發動機轉速。該溫度涉及到發電機溫度和/或調節器溫度和/或發動機艙溫度和/或環境溫度。描述機動車的瞬時工作點的另外的參數例如是發電機的負荷和/或勵磁電流和/或占空比和/或蓄電池電壓和/或發電機電壓。調節器控制機構無論如何都具有關于勵磁電流和占空比的信息。關于其參數值允許推斷出機動車發電機的瞬時工作點的另外的參數的信息由探測器機構13輸入到調節器控制機構中。如果調節器控制機構已經由所述的參數確定出機動車發電機的瞬時工作點，那么它選擇一個與該工作點所屬的、與工作點相關的量值，控制信號s的瞬時占空比被提高該量值，以便針對該工作點開始對出現的電壓下降進行最佳的調節，并且在第一步驟中向開關晶體管6輸入具有提高的占空比的控制信號S。由此也使流動通過勵磁繞組5的勵磁電流增加，這又導致發電機裝置的輸出電壓的提高。為了選擇與工作點相關的、控制信號s的瞬時占空比被提高的量值，調節器控制機構7對存儲器14尋址，在該存儲器中存儲了特性曲線族，在該特性曲線族中多個工作點被分別分配一個差量值(差額)。接下來，調節器控制機構在第二步驟中這樣地產生控制信號S，使得調節速度被限制并且由此實施負載響應函數。因此，在本發明中，在出現通過負載接入產生的電壓下降之后，首先確定機動車發電機的瞬時工作點并且輸入給開關晶體管T6的控制信號s的占空比被提高一個與工作點相關的差量值。在此之后，在第二步驟中，依據負載響應函數實施對調節速度的限制。
圖2顯示了用于說明一種已知方法的曲線圖。在圖2a中繪出在時間上的控制信號s的占空比，在圖2b中繪出在時間上的發電機的負荷L。在時間點tl處接入第一負載和在時間點t2處接入第二負載。兩個負載接入引起由發電機裝置提供的輸出電壓的下降。由圖2a可以看見，在時間點tl處控制信號s的占空比在第一步驟中跳躍地被提高量值B和然后在第二步驟中依據負載響應函數緩慢地繼續升高，以便調節該電壓下降。在此之后，占空比直到時間點t2處保持不變。在時間點t2處，控制信號s的占空比又在第一步驟中跳躍地被提高量值B和在此之后又在第二步驟中依據負載響應函數被緩慢地繼續提高，以便補償另外的電壓下降。將控制信號s的占空比跳躍地提高的量值，也就是說，盲區B，在兩個負載接入時是一致的并且與發電機在發生各負載接入的時間點處瞬時處于哪個工作點上無關。負載響應函數的持續時間，該持續時間一直延續到相應的電壓下降被調節為此，在所示的實施例中是不同的。由圖2b可以看見，通過在時間點tl處接入負載快速地通過盲區對被接入的負載的調節的比例，也就是說，在負載響應函數開始運行之前，具有值Λ I和對被接入的負載的調節的比例具有值Λ 2，其中，Al大于Λ 2。這歸因于發電機在時間點tl處位于一個與在時間點t2處不同的工作點上。圖3顯示了用于說明按照本發明的方法的曲線圖。在圖3a中繪出了在時間上的控制信號s的占空比，在圖3b中繪出了在時間上的發電機的負荷L。在時間點tl處接入第一負載和在時間點t2處接入第二負載。兩個負載接入引起由發電機裝置提供的輸出電壓的下降。由圖3a可以看見，在時間點tl處控制信號s的占空比在第一步驟中跳躍地被提供量值BI和然后在第二步驟中依據負載響應函數緩慢地繼續升高，以便調節該電壓下降。在此之后，占空比直到時間點t2保持不變。在時間點t2處控制信號s的占空比在第一步驟中跳躍地被提高量值B2和在此之后在第二步驟中依據負載響應函數緩慢地繼續提高，以便補償另外的電壓下降。控制信號s的占空比被跳躍地提高的量值，即盲區，在兩個負載接入中是不同的。在時間點tl處的負載接入中，使用盲區BI，在時間點t2處的負載接入中，使用盲區B2，其中，在所示的實施例中，BI大于B2。盲區的選擇依賴于在對應的負載接入的時間點處存在的工作點來進行，如在上面與圖I相關地進行說明的那樣。負載響應函數的持續時間，其一直持續到對應的電壓下降被調節為此，在該實施例中也是不同的。由圖3b可以看見，在時間點tl處被接入的負載的被快速調節的比例和在時間點t2處被接入的負載的被快速調節的比例分別具有值△，即相一致。
權利要求
1.用于借助于發電機調節器來補償由于負載接入或轉速改變造成的機動車發電機的輸出電壓下降的方法，所述發電機調節器提供一個具有占空比的、提高機動車發電機的勵磁電流的控制信號，其中，在出現電壓下降之后，在第一步驟中，將控制信號的占空比提高一個差量值并且在隨后的第二步驟中限制調節速度，其特征在于，在出現電壓下降之后，探測描述機動車發電機的瞬時工作點的參數并且在第一步驟中進行所述差量值的與工作點相關的調整。
2.按照權利要求I所述的方法，其特征在于，轉速和溫度屬于所述描述機動車發電機的瞬時工作點的參數。
3.按照權利要求2所述的方法，其特征在于，發電機轉速和/或發動機轉速屬于所述描述機動車發電機的瞬時工作點的參數。
4.按照權利要求2或3所述的方法，其特征在于，發電機溫度和/或調節器溫度和/或發動機艙溫度和/或環境溫度屬于所述描述機動車發電機的瞬時工作點的參數。
5.按照權利要求2-4中任一項所述的方法，其特征在于，發電機的負荷和/或激磁電流和/或占空比和/或蓄電池電壓和/或發電機電壓屬于所述描述機動車發電機的瞬時工作點的參數。
6.按照前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述差量值從一個被存儲的特性曲線族中獲取，在所述特性曲線族中為多個工作點分別分配一個差量值。
7.按照前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，不同的工作點被分配不同的差量值。
8.用于補償由于負載接入或轉速改變造成的機動車發電機的輸出電壓下降的裝置，包括發電機調節器，所述發電機調節器提供一個具有占空比的、提高機動車發電機的勵磁電流的控制信號，其中，所述發電機調節器在出現電壓下降之后在第一步驟中將控制信號的占空比提高一個差量值并且在隨后的第二步驟中限制調節速度，其特征在于，所述裝置具有探測器機構(13)，所述探測器機構在出現電壓下降之后探測描述機動車發電機的瞬時工作點的參數，所述探測器機構與所述發電機調節器(I)連接，所述發電機調節器被設置用于通過評價由探測器機構提供的探測器信號確定機動車發電機的工作點并且在第一步驟中進行所述差量值的與工作點相關的調整。
9.按照權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述裝置具有存儲器(14)，在所述存儲器中存儲特性曲線族，在所述特性曲線族中為多個工作點各分配一個差量值。
10.按照權利要求8-9中任一項所述的裝置，其特征在于，在所述特性曲線族中為不同的工作點分配不同的差量值。
全文摘要
本發明涉及一種用于借助于發電機調節器來補償由于負載接入或轉速改變造成的機動車發電機的輸出電壓下降的方法，所述發電機調節器提供一個具有占空比的、提高機動車發電機的勵磁電流的控制信號。在出現電壓下降之后，在第一步驟中，將控制信號的占空比提高一個差量值并且在隨后的第二步驟中限制調節速度。在出現電壓下降之后，探測描述機動車發電機的瞬時工作點的參數并且在第一步驟中實施對所述差量值的與工作點相關的調整。
文檔編號H02J7/14GK102918744SQ201180028511
公開日2013年2月6日 申請日期2011年6月6日 優先權日2010年6月11日
發明者M.赫茨, A.米科 申請人:羅伯特·博世有限公司