CN101375224A - 用于在具有多个并联设置的发电机单元的系统中分配地址的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在具有第一发电机单元和至少一个与第一发电机单元并联设置的其它发电机单元的系统中地址分配的方法。每个发电机单元具有控制信号输入和控制信号输出。每个其它发电机单元的控制信号输入分别与另一发电机单元的控制信号输出连接。其它发电机单元分别接收在前置于它们的发电机单元的控制信号输出上给出的识别信号并且自动地配置一个与所接收的识别信号有关的特殊地址，它取决于所接收的识别信号的长度。

Description

用于在具有多个并联设置的发电机单元的系统中分配地址的方法和装置

本发明涉及一种用于在具有多个相互并联设置的发电机单元的系统中分配地址的方法和装置。通过这种并联的发电机单元例如可以在汽车中对于车载电网的负载提供供电电压。

背景技术

已知在使用发电机的条件下对汽车的车载电网供电。

此外还已知，某些汽车如安全车、救护车和急救车的车载电网在使用至少两个发电机的情况下供电，用于保证所需的功率需求和/或所需的供电可靠性。

发电机的磨损和与此相关的使用寿命取决于多个因素。一个因素是其电负荷。发电机的电负荷越大，其磨损就越大并且其剩余使用寿命就越少。因此总是期望，使所使用的发电机负荷可以按照应用特有的策略控制。应用特有的策略例如是均匀的负荷或者非常单侧分布的负荷。

在DE 10 2005 12 270.1中描述了一种在使用多个发电机的情况下对于汽车车载电网的耗电器提供供电电压的方法和装置。对每个发电机附设具有至少一个末级晶体管的调节单元。为了使发电机负荷率一致，在一个调节单元中形成一个脉冲宽度调制的控制信号或者由其推导出来的、描述脉冲宽度调制的信号的探测特性的控制信号并且输送到所有调节单元的末级晶体管。

此外由DE 41 08 861 A1已知一个具有并联的发电机的装置。在这个已知的装置中对每个发电机附设一个调压器。此外已知的装置具有至少一个电池，其一个接头可以通过点火开关与调压器连接。此外具有一个充电监控装置，它与点火开关和调压器处于连接并且通过一个控制机构与最好接地的电池负接头连接。一个具有多个在一个方向上导通而在一个方向截止的元件的电路结构位于充电监控装置、调压器与上述的控制机构之间。通过这个已知的装置要能够通过使用两个发电机可以产生高电功率并且通过唯一的显示器、例如充电监控灯可以显示在两个发电机调压器系统的一个系统中出现的故障，其中另一发电机调压器系统可以无问题地继续工作。

发明内容

与此相比一个具有在权利要求1中给出的特征的方法的优点是，使属于整个系统的各个发电机单元分别具有各自的特殊的地址。由于这种各自特殊的地址可以区别它们并且可以在需要时特殊地响应。这个特殊的响应可以通过控制器实现，它与发电机单元通过数据总线连接。例如控制器对一个发电机单元提出诊断询问。这个发电机单元应答控制器，它将对于诊断重要的数据与特殊的地址一起回输到控制器。

本发明的特殊优点是，为了地址分配无需外部的编码并且也无需外部的电路，它们例如必需已经在构造电路时给定。在本发明中其它发电机单元本身且自动地配置特殊的地址。这一点由此得以实现，它们分别接收在前置于它们的发电机单元的控制信号输出上给出的识别信号并且自动地配置与接收的识别信号有关的特殊地址，它取决于所接收的识别信号的长度。

以有利的方式执行第一发电机单元特殊地址的自动配置，对发电机单元本身通过其控制信号输入输送特殊的信号，借助于它使第一发电机单元鉴别为主机。

如果第一发电机单元具有数据节点，然后对它可以通过这个数据节点输送请求信号，在其接收后第一发电机单元执行给出识别信号。其优点是，例如连接在数据总线上的控制器可以根据所呈现的要求选择地址分配的时刻。

通过在权利要求4中给出的特征以有利的方式能够使各发电机单元由识别信号的时间长度可以推导出对于其在发电机单元并联电路内部位置的结论。例如发电机单元的位置对应于在控制信号输入上接收的识别信号的长度，以所接收信号的时间单位包括1。因此在其控制信号输入上接收的、其长度对应于一个时间单位的识别信号的发电机单元位于位置2，即，该位置直接后置于作为主机的发电机单元。

如果由每个发电机单元多次地给出由其在其控制信号输出上给出的识别信号，如同在权利要求5中给出的那样，则减少在地址分配时出现故障的可能性。

按照权利要求6和7的特征发电机单元将它们的特殊地址分别通过数据总线传递到控制器。这一点可以在各发电机单元或在所有的发电机单元已经自动地配置其特殊的地址以后自动地实现。对此也可以选择使控制器在给定的时间间隔过后在产生起动信号以后自动地通过数据总线给出一个询问信号，发电机单元接收并相应地应答该信号。

如果控制器通过这个地址传递已知，多少用于并联运行的发电机单元供使用并且对每个发电机单元配置哪个地址，则控制器可以在以后的运行中对此使用这些知识，每个发电机单元通过数据总线特殊赋址并且对于各发电机单元传递询问或命令或由各发电机单元调用数据。

由借助于附图的示例性解释给出本发明的其它有利特性。

附图

图1示出用于解释按照本发明的地址分配的方框图，

图2示出图1中第一发电机单元1的更详细的视图，

图3示出用于表明按照本发明的地址分配的时间曲线图。

描述

图1示出用于解释按照本发明的地址分配的方框图。

在这个方框图中包括第一发电机单元1、第二发电机单元2、第三发电机单元3和第四发电机单元4。这些发电机单元在其功能上相互并联，其功能是对于汽车车载电网的耗电器提供直流电压。

对第一发电机单元1输送脉冲宽度调制的控制信号PWM1，对第二发电机单元2输送脉冲宽度调制的控制信号PWM2，对第三发电机单元3输送脉冲宽度调制的控制信号PWM3和对第四发电机单元4输送脉冲宽度调制的控制信号PWM4。这些由在图1中未示出的信号源提供的脉冲宽度调制的信号由各发电机单元的调节器转换成发电机控制信号并且输送到各发电机单元的发电机。

这个发电机根据输送到它的发电机控制信号在其输出上提供一个电压实际值供使用，它以正的供电电压的形式出现在各发电机单元的电压输出上。

如同由图2看到的那样，在发电机单元的电压输出上施加正电压B+₁，B+₂，B+₃和B+₄。因为这些电压输出相互连接，因此总的供使用电压由发电机单元1，2，3和4提供的电压组成。通过多个发电机单元的这种并联电路保证，给出对汽车电网耗电器的供电在运行中所需的功率需求和所需的可靠性。

在图1所示装置的运行中发电机单元或发电机产生磨损。因此非常重要的是，监控各个发电机，用于提供关于发电机状态的信息。这些信息例如是，发电机失效、出现过热、发电机不再旋转等等。如果需要，可以根据这些信息更换一个发电机，用于继续保证所期望的供电电压。

为了实现这种监控或诊断由控制器5通过其数据节点C5和数据总线6对各个发电机单元输送询问信号。作为对这个询问信号的应答每个发电机单元通过数据总线6传递数据到控制器，数据表示各发电机单元的发电机状态。

在将询问信号传递到各发电机单元时和在传递描述发电机状态的数据时使上述有用数据与一个特殊地址一起传递，这个地址特指各发电机单元并由此也特指各发电机。

在本发明中如下确定或分配发电机单元的这些特殊的地址：

按照一个起动过程由一个起动信号发生器、在图1所示的实施例中它是一个控制器5发出一个起动信号。例如在每次重新起动发动机以后也在每次系统复位后实现起动过程，例如在产生故障时执行系统复位。

在所示实施例中在控制器5的输出S上给出起动信号s1。

这个起动信号s1输送到第一发电机单元1的控制信号输入In1。这个发电机单元1的调节器识别出现起动信号s1然后检验，通过控制信号输入In1是否对调节器提供一个地址分配起动信号s2和给定的控制信号s3。该控制信号s3例如是一个确定的电压水平。如果出现地址分配起动信号s2和控制信号s3，然后使调节器本身或者第一发电机单元1配置一个特殊的地址，例如地址“1”。此外借助于控制信号s3调节器识别，它对于下面的发电机并联运行要施加主机功能。此外它在第一发电机单元1的控制信号输出Out1上提供识别信号k1。这个识别信号k1是时间长度t1的脉冲。

这个识别信号k1包括关于发电机单元的信息，该发电机单元本身已经配置地址“1”，并且施加在第二发电机单元2的控制信号输入In2上。这个第二发电机单元2的调节器识别出现识别信号k1并且使其本身或第二发电机单元2配置特殊的地址，例如地址“2”。此外它借助于识别信号k1识别，它要对于下面的发电机并联运行承担辅机功能。此外它在第二发电机单元2的控制信号输出Out2上提供一个识别信号k2供使用。这个识别信号k2是两个相互衔接的时间长度t1的脉冲。因此识别信号k2总共具有时间长度2t1。

这个识别信号k2包括关于发电机单元的信息，该发电机单元本身配置地址“2”，并且施加在第三发电机单元3的控制信号输入In3上。这个第三发电机单元的调节器识别出现识别信号k2并且使其本身或者第三发电机单元3配置特殊的地址，例如地址“3”。此外它借助于识别信号k2识别，它对于下面的发电机并联运行要承担辅机功能。此外它在第三发电机单元3的控制信号输出Out3上提供一个识别信号k3。该识别信号k3是三个相互衔接的时间长度t1的脉冲。因此识别信号k3总共具有时间长度3t1。

这个识别信号k3包括关于发电机单元的信息，该发电机单元本身配置地址“3”，并且施加在第四发电机单元4的控制信号输入In4上。这个第四发电机单元的调节器识别出现识别信号k3并且使其本身或者第四发电机单元4配置特殊的地址，例如地址“4”。此外它借助于识别信号k3识别，它对于下面的发电机并联运行要承担辅机功能。此外它在第四发电机单元4的控制信号输出Out4上提供一个识别信号k4。该识别信号k4是四个相互衔接的时间长度t1的脉冲。因此识别信号k4总共具有时间长度4t1。

发电机单元本身已经配置的地址由各发电机单元通过其各数据节点C1，C2，C3，C4和数据总线6传递到控制器5并且寄存在控制器里面。

当各发电机单元已经配置其特殊的地址，或者当所有发电机单元已经配置其特殊的地址时，可以自动地将发电机单元的地址传递到控制器5上。也可以选择，使控制器5在给定时间间隔过后在产生起动信号以后通过数据总线发出询问信号，发电机单元对询问信号作出反应，用于使控制器得到信号，它们存在并且它们已经具有地址。

在每次起动发动机以后和在每次系统复位以后重新配置地址也具有灵活并联运行的优点。例如可以在维护工作范围中去掉一个发电机单元。在下一次重新配置地址时识别这个去除，因为只还有三个发电机单元在控制器上回传地址信号。对此只需将发电机单元在其控制信号输入和输出方面形成一个串联电路，它不能中断。例如在去掉第三发电机单元3时必需使第二发电机单元2的控制信号输出Out2与第四发电机单元4的控制信号输入In4连接。

此外在维护工作的范围内也可以悬挂附加的发电机单元。在下一次重新配置地址时识别到这个悬挂，因为现在五个发电机单元回传地址信号到控制器。对此只需将发电机单元在其控制信号输入和输出方面形成一个串联电路，它不能中断。例如在悬挂第五发电机单元时必需使第四发电机单元4的控制信号输出Out4与第五发电机单元的控制信号输入连接。

在上述的实施例中起动信号s1和地址分配起动信号s2已经在控制器5的输出S上供使用。按照另一在图1中未示出的实施例也可以使起动信号s1由另一起动信号发生器提供并且通过第一发电机单元的数据节点C1输送到第一发电机单元1。同样也可以将地址分配起动信号s2通过数据节点C1输送到第一发电机单元1。

在上述的实施例中对于给出起动信号的时刻在控制信号输出Out1，Out2，Out3和Out4上出现一个低电平信号。也可以选择对于给出起动信号的时刻在控制信号输出Out1，Out2，Out3和Out4上出现另一信号，但是它必需与控制信号s3相区别。

图2示出图1中第一发电机单元1的细节图。

该发电机单元1具有一个调节器7和一个发动机8。该调节器7以集成电路的形式实现或者以分立元件电路的形式构成。

对调节器7作为输入信号输送施加在发电机单元1的控制信号输入In1上的起动信号s1、地址分配起动信号s2和控制信号s3。在以后并联运行时对调节器7输送脉冲宽度调制的控制信号PWM1。调节器7通过起动信号s1和地址分配起动信号s2并借助于施加在控制信号输入In1上的控制信号s3的激励鉴别本身或发电机单元1作为主机并且配置本身一个特殊地址。此外它产生识别信号k1并且使这个识别信号在第一发电机单元1的控制信号输出Out1上供使用。此外通过数据节点C1和数据总线6传递地址到控制器，地址已经配置给调节器本身或发电机单元1。

此外在以后的并联运行中通过数据节点C1将控制器的询问信号传递到调节器7并且由控制器询问的诊断数据由调节器7通过数据节点C1和数据总线6传递到控制器。

此外调节器7对发电机8提供发电机控制信号g。该发电机作为对这个发电机控制信号g的反应在输出上提供一个直流电压实际值U_Ist1。这个实际值回输到调节器7并且在那里在调节过程的意义上用于求得新的发电机控制信号g。此外直流电压实际值在第一发电机单元的输出上作为正的直流电压B+₁供使用。

此外调节器7在并联运行中在其接头上、最好通过其接头Out1给出一个信号，它描述发电机8的负荷率。

发电机单元2，3和4的结构与发电机单元1的结构相同，因此在所示实施例中四个相同结构的并联发电机单元有助于对汽车车载电网的耗电器提供直流电压。

这些发电机单元在每个起动过程以后分别自动地配置特殊的地址。在此首先对第一发电机单元配置特殊的地址并且在其控制信号输出上给出第一识别信号。其它发电机单元分别接收在前置于它们的发电机单元的控制信号输出上给出的识别信号并且作为对于接收这个识别信号的反应配置与各识别信号有关的特殊地址。

在上述的实施例中四个并联的发电机单元有助于提供直流电压。也可以选择总共2，3，5，6或更多数量的并联发电机单元用于提供所期望的直流电压。

在上述实施例中识别信号分别包括源自哪个发电机单元的信息，并且接收识别信号的发电机单元的调节器借助于接收的识别信号长度自动配置一个特殊地址。此外调节器产生新的识别信号，其时间长度与接收的识别信号相比加大，最好以一个时间单位，并且使这个新的识别信号在那个发电机单元的控制信号输出上供使用。

图3示出用于表明按照本发明的地址分配的时间曲线图。

在图3a中示出在图1中示出的发电机单元1的输出Out1上提供的识别信号k1，它是时间长度t1的脉冲。为了减少传递误差的可能性如图3a所示两次地或者更频繁地使用这个识别信号k1。

在图3b中示出在图1中所示的发电机单元2的输出Out2上提供的识别信号k2，它总共具有时间长度2t1。同样两次或更多地使用这个识别信号k2。

在图3c中示出在图1中所示的发电机单元3的输出Out3上提供的识别信号k3，它总共具有时间长度3t1。同样两次或更多地使用这个识别信号k3。

在图3d中示出在图1中所示的发电机单元4的输出Out4上提供的识别信号k4，它总共具有时间长度3t1。同样两次或更多地使用这个识别信号k4。

在上述的实施例中对发电机单元在并联运行中分别通过独立的输入输送脉冲宽度调制的控制信号。也可以选择，在初始化状态期间进行上述的地址分配并且在结束初始化以后对于下面的并联运行改变控制信号输入和控制信号输出的功能。因此在并联运行中发电机单元1可以在其控制信号输出Out1上给出脉冲宽度调制的控制信号。所有其它的发电机单元在其控制信号输入上包括这个信号并且在其控制信号输出上再不改变地给出这个信号。由此可以使发电机的负荷率一致。

在上述的实施例中信号s1和s2还是不同时刻产生的信号。按照本发明的另一实施例只出现唯一的起动信号，它作为起动信号同时作为地址分配起动信号。

Claims (13)

1.用于在具有第一发电机单元和至少一个与第一发电机单元并联设置的其它发电机单元的系统中分配地址的方法，其中每个发电机单元具有控制信号输入和控制信号输出并且其中每个其它发电机单元的控制信号输入分别与另一发电机单元的控制信号输出连接，其特征在于，所述其它发电机单元分别接收在前置于它们的发电机单元的控制信号输出上发出的识别信号并且为自己配置一个与所接收的识别信号有关的特殊的地址，它取决于所接收的识别信号的长度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过第一发电机单元的控制信号输入对其输送一个特定的信号，借助于它使第一发电机单元识别为主机，并且第一发电机单元通过在其控制信号输出上输出识别信号执行其它发电机单元的地址的自动配置。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，通过第一发电机单元的数据节点对其输送一个请求信号并且第一发电机单元作为对接收请求信号的反应通过输出识别信号执行其它发电机单元的地址的自动配置。

4.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，每个其它发电机单元在其控制信号输入上接收一个识别信号并且在其控制信号输出上输出一个变更的识别信号，其时间长度与接收的识别信号相比加大。

5.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，每个发电机单元多次地输出由其在其控制信号输出上输出的识别信号。

6.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，发电机单元将它们的特殊的地址通过它们的数据节点和数据总线传递到控制器。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，发电机单元将它们的特殊的地址在接收到由控制器给出的询问信号以后通过数据总线传递到控制器。

8.用于实施如上述权利要求中任一项所述方法的装置，具有

-第一发电机单元(1)和

-至少一个与第一发电机单元并联设置的其它发电机单元(2，3，4)，其中

-每个发电机单元(2，3，4)具有控制信号输入(In1，In2，In3，In4)、控制信号输出(Out1，Out2，Out3，Out4)和数据节点(C1，C2，C3，C4)，其特征在于，

-其它发电机单元的控制信号输入分别与前置于它们的发电机单元的控制信号输出相连接。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，它还具有数据总线(6)，在数据总线上连接发电机单元(1，2，3，4)的数据节点(C1，C2，C3，C4)。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述发电机单元的数据节点通过数据总线与控制器(5)连接。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述发电机单元(1，2，3，4)分别具有调节器(7)和发电机(8)，通过各发电机单元的调节器实现特殊的地址的自动配置并且调节器用于将特殊的地址通过数据总线传递到控制器。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述调节器用于使特殊的地址在接收到由控制器给出的询问信号以后通过数据总线传递到控制器。

13.如权利要求8至12中任一项所述的装置，其特征在于，并联连接的发电机单元提供用于汽车车载电网的负载的供电电压。

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