CN101503084A

CN101503084A - 用于车辆的发电控制设备

Info

Publication number: CN101503084A
Application number: CNA2009100053169A
Authority: CN
Inventors: 前原冬树
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-02-06
Filing date: 2009-02-05
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2029-02-05
Also published as: JP2009189140A; EP2088715B1; CN101503084B; US20090195223A1; EP2088715A1; US8164313B2; JP4502022B2

Abstract

用于车辆的发电控制设备包括通信控制电路、发电电压与励磁电流控制电路和通信帧处理电路。通信控制电路使用通信帧与ECU通信。发电电压与励磁电流控制电路基于接收到的通信帧中的发电控制信息来控制发电。通信帧处理电路基于通信帧中的信号切换位来解码同一通信帧中包括的发电控制信息的内容(亦即信号切换数据)。基于信号切换位切换的两种类型的内容或更多种类型的内容被分配给通信帧中的发电控制信息。发电电压与励磁电流控制电路基于发电控制信息来控制发电，该发电控制信息的内容由切换信息规定。

Description

用于车辆的发电控制设备

技术领域

本发明一般涉及用于车辆的发电控制设备，并且具体地涉及控制车辆如客车和货车上安装的发电机发电的发电控制设备。

背景技术

近年来，为了控制车辆系统，已进行了减少的空转和减少的摩擦以提高车辆燃料效率。另一方面，因为车辆系统中功耗增加造成电力负载增加，发电机运转造成的引擎转矩波动显著影响了引擎旋转行为。因此，通过允许在引擎控制和发电机的发电控制之间进行协调的控制，既可以实现稳定的电力供应，又可以实现稳定的空转。可以执行下述控制：通过减速再生效应实现燃料效率的提高。为了实现上面的描述，需要在引擎控制设备和发电机上安装的发电控制设备之间交换大量信息。例如，在日本专利公开公布第2002-325085号中，使用了需要通信线路很少增加并且能够以低成本实现的如使用局部互连网络(在下文中被称为LIN)协议的数字通信。

能够以低成本实现日本专利公开公布第2002-325085号中记载的使用LIN协议的数字通信。然而，通信速度低。因此，当通信帧由于信息增加而增加时，通信(亦即传送和接收)需要在几个传送和接收操作之上分开执行。结果，通信延迟增加。因此，日本专利公开公布第2002-325085号中记载的方法不适于诸如其中通信延迟成为问题的发电信息和发电量信息之类的信号通信。可以考虑解决这个问题的想法、其中对速度有要求的通信帧的频率增加的方法。然而，通信方案变得复杂，所以设计总体软件变得困难。因此，像这样的方法难以使用。

发明内容

考虑到上述问题已完成了本发明。本发明的目的是提供一种发电控制设备，该发电控制设备可以在不使通信方案复杂的情况下抑制通信延迟的发生并且执行许多种类型信号的高质量传送。

为了解决上述问题，本发明的发电控制设备通过间歇地施加流向发电机励磁绕组的励磁电流来控制发电机的发电状态。发电控制设备包括：通信控制装置，其执行与外部控制设备的双向串行通信，并且接收从外部控制设备周期性地发送的通信帧；发电控制装置，其基于通信控制装置接收的通信帧中包括的发电控制信息来控制发电机的发电；以及通信帧处理装置，其基于通信帧中包括的切换信息来解码同一通信帧中包括的发电控制信息的内容。基于切换信息切换的两种类型的内容或更多种类型的内容被分配给通信帧中包括的发电控制信息。发电控制装置基于发电控制信息来控制发电，该发电控制信息的内容由切换信息规定。

因为发电控制信息和切换信息包括在通信帧中，并且基于切换信息来切换发电控制信息的内容，所以可以传送许多种类型的发电控制信息。可以抑制通信延迟的发生。因为可以使用传统方法来执行通信帧的传送和接收，所以通信方案不会变得复杂。此外，作为对通信速度有要求的发电控制信息优选地包括在通信帧中的结果，可以确保所要求的通信速度。可以执行包括许多种类型的发电控制信息的高质量通信。

另外，当在预定时期内外部控制设备没有指示新的内容时，可以基于切换信息切换其内容的发电控制信息的内容优选地被复位到缺省值。在使用于恶劣噪声和温度环境下的发电机中，发电控制设备所保持的发电控制信息的内容可能随着外部电源噪声等的结果而改变。然而，甚至在这样的实例中，也可以在预定时期之后基于缺省值执行发电控制，因为未被更新的发电控制信息的内容被周期性地设置为缺省值。因此，下降的发电状态和过度的电压状态不会持续很长时间。可以防止发生诸如电池用完造成的途中击穿之类的严重破坏。

通信控制装置优选地在下一个传送定时朝向外部控制设备传送接收到的切换信息。即使当发电控制设备接收到由于外部噪声而包括错误内容的发电信息时，因为在下一个传送定时向外部控制设备发送该错误内容，所以可以在下一个传送定时重新传送包括正确内容的发电信息。结果，可以防止发生由连续的异常发电状态造成的途中击穿。

附图说明

在附图中：

图1是示出根据本发明实施例的发电控制设备的配置的示图；

图2A是示出图1中的电子控制单元(ECU)的详细框图的示图；

图2B是示出图1中的通信帧处理电路的详细框图的示图；

图3A至3C是示出在发电控制设备和ECU之间传送和接收的通信帧的内容的示图；

图4是示出与标识1(ID1)通信帧中包括的切换信息相对应的发电控制信息的内容的示图；

图5是示出指示ECU的通信方案的定时的示图；

图6是示出已从ECU接收到ID1通信帧的发电控制设备执行的操作的流程图；

图7是示出ECU执行的操作的流程图；以及

图8是示出通信帧处理电路执行的操作的流程图。

具体实施方式

在下文中参考附图来描述本发明的车辆上安装的发电控制设备的实施例。图1是示出根据本发明实施例的发电控制设备的配置的示图。还示出了发电控制设备和发电机、电池、电力负载以及电子控制单元(ECU)之间的连接状态。

在图1中，发电控制设备2将发电机1的输出端子(电池(B)端子)处的电压控制到预定调节电压设定值(例如14V)。发电控制设备2除了B端子之外还具有通信端子(C端子)和接地端子(E端子)。B端子经由预定充电线路连接到电池3和各种电力负载4。C端子连接到充当外部控制设备的ECU 5。E端子连接到发电机1的机架。在图1中，发电控制设备2被示出与发电机1并联。然而，实际上，发电控制设备2包括在发电机1之内。

如图2A所示，ECU 5包括已知的计算机系统，其包括CPU(中央处理单元)5A、ROM(只读存储器)5B、RAM(随机存取存储器)5C和I/O(输入/输出单元)5D。在这些部件之中，CPU 5A从ROM 5B中读取预定程序，并且与RAM 5C结合来处理读取的程序。程序包括图7中示出的过程(步骤301至302)。RAM 5C作为用于CPU 5A的工作区而工作。I/O单元5D是从外部设备接收信号和向外部设备传送信号的设备。

发电机1包括三相定子绕组101、励磁绕组102和整流电路103。定子绕组101包括在定子中。励磁绕组102包括在转子中。整流电路103被设置，以对来自定子绕组101的三相输出执行全波整流。相应地，控制励磁绕组102起电(亦即占空控制)的发电控制设备2控制来自发电机1的输出电压。

下一步描述发电控制设备2的详细配置和操作。如图1所示，发电控制设备2包括N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOS-FET)201、循环二极管202、感测电阻器203、通信帧处理电路204、电源电路205、发电电压与励磁电流控制电路206、励磁电流检测电路207、旋转检测电路208以及通信控制电路209。

MOS-FET 201串联连接到励磁绕组102。当MOS-FET 201接通时，励磁电流流向励磁绕组102。循环二极管202并联连接到励磁绕组102。当MOS-FET 201断开时，循环二极管202使励磁电流循环。

电源电路205生成预定操作电压。发电电压与励磁电流控制电路206执行发电控制，如将来自发电机1的输出电压维持在恒定电压并将励磁电流限制到设定值或以下。基于从ECU 5发送的通信帧中包括的发电控制信息(在下文中详细地描述)来设置发电控制的内容和控制参数。励磁电流检测电路207基于MOS-FET 201的源极处的电位来检测流向励磁绕组102的励磁电流。用于励磁电流检测的感测电阻器203连接到MOS-FET201的源极。励磁电流检测电路207基于当励磁电流在MOS-FET 201的源极和漏极之间流动并且流过感测电阻器203时生成的感测电阻器203的端子处的电压来检测励磁电流。旋转检测电路208通过监视在定子绕组101的任何相处出现的相电压来检测发电机1的旋转计数。旋转检测电路208然后输出与检测到的旋转计数相对应的电压。通信控制电路209经由C端子与ECU 5进行双向串行通信，并且接收从ECU 5周期性地发送的通信帧。通信控制电路209还经由C端子朝向ECU 5传送通信帧。通信帧处理电路204解码从ECU 5发送的通信帧的内容，并且构成朝向ECU5发送的通信帧。

如图2B所示，通信帧处理电路204同样包括已知的计算机系统，其包括CPU(中央处理单元)204A、ROM(只读存储器)204B、RAM(随机存取存储器)204C和I/O(输入/输出单元)204E。另外，参考表204D包括在处理电路204中。在这些部件之中，CPU 204A从ROM 204B中读取预定程序，并且与RAM 204C结合来处理读出的程序。程序包括图8中示出的过程(步骤401至402)。RAM 204C作为用于CPU 204A的工作区而工作。I/O单元204E是从外部设备接收信号和向外部设备传送信号的设备。参考表204D包括对应于切换信息(稍后描述)的数据内容。

通信控制电路209对应于通信控制装置。发电电压与励磁电流控制电路206对应于发电控制装置。通信帧处理电路204对应于通信帧处理装置。如上所述地配置根据实施例的发电控制设备2。下一步描述操作。

根据实施例，执行发电控制如下。在发电控制设备2和ECU 5之间传送和接收的通信帧包括信号切换位。已接收到通信帧的发电控制设备2基于信号切换位来切换同一通信帧中包括的信号切换数据的内容。信号切换位对应于切换信息。信号切换数据对应于发电控制信息。

图3A至3C是在发电控制设备2和ECU 5之间传送和接收的通信帧的内容的示图。在图3A中示出了从ECU 5朝向发电控制设备2传送的标识1通信帧(在下文中被称为“ID1通信帧”)的内容。在图3B和图3C中示出了从发电控制设备2朝向ECU5传送的标识通信帧(图3B中的通信帧在下文中被称为“ID2通信帧”；而图3C中的通信帧在下文中则被称为“ID3通信帧”)的内容。

如图3A所示，ID1通信帧包括信号切换位、信号切换数据、调节电压和励磁电流限制。信号切换位是两位数据，其指示信号切换数据所指示的发电控制信息的类型。与此同时，该两位数据规定了发电电压与励磁电流控制电路206所执行的控制内容。调节电压是当发电机1的输出电压(B端子电压或电池3端子电压)被控制在恒定电压时的目标电压值。励磁电流限制是当励磁电流被限制时流向励磁绕组102的励磁电流的最大值。根据实施例，除了基于信号切换位切换其内容的信号切换数据之外，包括调节电压和励磁电流限制的所有数据都用作发电控制信息。

图4是ID1通信帧中包括的信号切换位与控制内容和信号切换数据内容之间的对应性的示图。如图4所示，当信号切换位被设置为“00”时，“空转稳定性控制”被规定为控制内容。空转稳定性控制是否被执行、控制方法、控制常数K以及控制常数K是否被施加被分配给信号切换数据的每一位。当信号切换位被设置为“01”时，“逐渐励磁停歇/发电限制释放电压/过热控制”被规定为控制内容。逐渐励磁停歇、发电限制释放电压和过热控制温度被分配给信号切换数据的每一位。当信号切换位被设置为“10”时，“限制F占空”被规定为控制内容。限制F占空值被分配给信号切换数据的每一位。当信号切换位被设置为“11”时，“标准设置”被规定为控制内容。逐渐励磁速度值被分配给信号切换数据的每一位。

如图3B所示，ID2通信帧包括诊断信息、发电电压输出、励磁电流输出、F占空输出和电压控制输出。诊断信息是指示由异常检测电路(未示出)执行的关于是否存在异常的诊断结果的数据。发电电压输出是检测到的B端子电压的值。励磁电流输出是励磁电流检测电路207检测到的励磁电流值。F占空输出是向励磁绕组102施加励磁电流的MOS-FET 201的驱动占空的值。

如图3C所示，ID3通信帧包括供应商信息、发电机类型、信号切换数据和信号切换位。信号切换数据和信号切换位保持紧接着ID3通信帧的传送定时之前从ECU 5发送的ID1通信帧中包括的信号切换数据和信号切换位的各自值。

当按键开关(未示出)接通时，ECU 5朝向发电控制设备2传送操作起始信号。当发电控制设备2之内的通信控制电路209接收到从ECU 5发送的操作起始信号时，通信控制电路209将电源接通信号发送到电源电路205。结果，电源被供应给发电控制设备2中的每个电路，并且发电控制设备2开始操作。随后，遵守预定的通信方案，基于从ECU 5发送的通信帧中包括的各种数据来执行发电控制。

如图7所示，根据预定的通信方案，ECU 5周期性地读取示出车辆的各种状况的状态数据(步骤301)。然后，ECU 5确定要被包括在ID1通信帧中的控制数据如调节电压值、励磁电流限制和信号切换位并构成帧(步骤302)。包括通信方案定时的详细步骤描述如下。

图5是指示ECU通信方案定时的示图。ECU 5构成其中信号切换位被设置为“11”的ID1通信帧，并且朝向发电控制设备2传送ID1通信帧。ECU5然后接收ID2通信帧和ID3通信帧(步骤100)。

下一步，ECU 5构成其中信号切换位被设置为“01”的ID1通信帧，并且朝向发电控制设备2传送ID1通信帧。ECU 5然后接收ID2通信帧和ID3通信帧(步骤101)。

以类似的方式，ECU 5构成其中信号切换位被设置为“10”的ID1通信帧，并且朝向发电控制设备2传送ID1通信帧。ECU 5然后接收ID2通信帧和ID3通信帧(步骤102)。

ECU 5构成其中信号切换位被设置为“00”的ID1通信帧，并且朝向发电控制设备2传送ID1通信帧。ECU 5然后接收ID2通信帧和ID3通信帧(步骤103)。

用这种方式，以对ID1通信帧之内的信号切换位的内容进行改变的方式，重复地执行其中ID1通信帧传送与ID2通信帧和ID3通信帧接收形成一组的通信循环。

图6是已从ECU 5接收到ID1通信帧的发电控制设备2的操作的流程图。通信帧处理电路204判断是否接收到ID1通信帧(步骤200)。当没有接收到ID1通信帧时，判断为否。重复地执行该判断。

当接收到ID1通信帧时，步骤200的判断为是。下一步，通信帧处理电路204读取ID1通信帧中包括的各种数据(步骤201)。

实际上，如图2B所示，在通信帧处理电路204中，CPU 204A进行工作以读取数据如发电电压、励磁电流和F占空输出，并且将这些读取的数据存储在RAM 204C中。以给定的间隔周期性地执行这种读取和存储操作。另外，以CPU 204A从RAM 204C读取最新数据的方式，CPU 204A对接收到来自ECU 5的ID1通信帧作出反应。基于图3B中示出的格式，CPU 204A使用最新读取的数据产生ID2通信帧。无论何时以间隔的方式接收到ID1通信帧，都周期性地执行ID2通信帧的产生。

在读取各种数据之后，通信帧处理电路204基于读取的数据中包括的信号切换位来解码信号切换数据的内容(步骤202)。

如图2B所示，当通信帧处理电路204解码信号切换数据时，使用包括对应于切换位的数据内容的参考表204D。参考表可以配置为如图2B所示的通信帧处理电路204中的RAM 204C或其它存储器件如电可擦除可编程ROM(EEPROM)的一部分。

下一步，通信帧处理电路204判断解码的信号切换数据是否包括其内容在三秒或以上的时间内未被更新的数据(步骤203)。当存在其内容未被更新的数据时，判断为是。通信帧处理电路204将数据内容设置为预定缺省值(步骤204)。在步骤201读取的数据和在步骤202解码的数据被发送到发电电压与励磁电流控制电路206并且用作用于发电控制的参数。

随后，或者当不存在其内容在三秒或以上的时间内未被更新的数据并且在步骤103的判断为否时，通信帧处理电路204获取诊断信息、发电电压、励磁电流和F占空等，并且构成ID2通信帧(步骤205)。经由C端子从通信控制电路209向ECU 5传送构成的ID2通信帧(步骤206)。通信帧处理电路204构成ID3通信帧，其包括在步骤201读取的供应商信息、发电机类型以及信号切换位和信号切换数据(步骤207)。经由C端子从通信控制电路209向ECU 5传送构成的ID3通信帧(步骤208)。作为接收ID3通信帧的结果，ECU 5可以监视是否发送了错误的信号切换位和信号切换数据。当ECU 5判断发送了错误的信号时，ECU 5使用下一个ID1通信帧重新传送正确的信号。

用这种方式，通过在通信帧之内包括信号切换数据和信号切换位并且基于信号切换位来切换信号切换数据的内容，发电控制设备2可以传送许多种类型的信号切换数据。结果，可以抑制通信延迟。因为可以使用传统使用的通信方案来执行通信帧的传送和接收，所以通信方案不会变得复杂。此外，作为对通信速度有要求的发电控制信息优选地包括在通信帧中作为信号切换数据的结果，可以确保所要求的通信速度。可以进行包括许多种类型的发电控制信息的高质量通信。

在使用于恶劣噪声和温度环境下的发电机1中，发电控制设备2所保持的信号切换数据的内容可能随着外部噪声的结果而改变。然而，甚至在这样的实例中，也可以在预定时期之后基于缺省值执行发电控制，因为未被更新的信号切换数据的内容被周期性地设置为缺省值。因此，下降的发电状态和过度的电压状态不会持续很长时间。可以防止发生诸如电池用完造成的途中击穿之类的严重破坏。

在下一个传送定时朝向ECU 5传送发电控制设备2接收到的信号切换数据。即使当发电控制设备2接收到由于外部噪声而包括错误内容的信号切换数据时，因为在下一个传送定时向ECU 5发送该错误内容，所以ECU 5可以重新传送包括正确内容的信号切换数据。结果，可以防止发生由连续的异常发电状态造成的途中击穿。

本发明不限于上述实施例。可以进行落在本发明的精神范围之内的各种修改。例如，根据实施例，在图2至5中指示了ID1通信帧、ID2通信帧和ID3通信帧的内容的特定例子。然而，可以对内容进行添加，并且可以相应地改变和删除内容。

作为修改，通信帧处理电路204和通信控制电路209可以使用一个计算机系统来构成，而不是使用前述实施例中描述的两个分开的计算机系统来构成。还可以提供其它的修改。亦即，在本发明中，并不总是限于通过使用计算机系统的处理电路204和通信控制电路209来产生通信帧，而是可以使用模拟和/或逻辑部件来产生这些电路204和209，只要这些部件进行组合以便提供与通过这些电路204和209获得的功能相同或等效的功能。

Claims

1.一种发电控制设备，其安装在车辆上，并且通过间歇地施加流向发电机励磁绕组的励磁电流来控制发电机的发电状态，所述发电控制设备包括：

通信控制装置，其执行与外部控制设备的双向串行通信，并且接收从所述外部控制设备周期性地发送的通信帧；

发电控制装置，其基于所述通信控制装置接收的通信帧中包括的发电控制信息来控制所述发电机的发电；以及

通信帧处理装置，其基于所述通信帧中包括的切换信息来解码同一通信帧中包括的发电控制信息的内容，其中

基于所述切换信息切换的两种类型的内容或更多种类型的内容被分配给所述通信帧中包括的发电控制信息，并且所述发电控制装置基于所述发电控制信息来控制发电，所述发电控制信息的内容由所述切换信息规定。

2.根据权利要求1所述的发电控制设备，其中，当在预定时期内所述外部控制设备没有指示新的内容时，可以基于所述切换信息切换其内容的所述发电控制信息的内容被复位到缺省值。

3.根据权利要求1所述的发电控制设备，其中，所述通信控制装置在下一个传送定时朝向所述外部控制设备传送接收到的所述切换信息。

4.根据权利要求2所述的发电控制设备，其中，所述通信控制装置在下一个传送定时朝向所述外部控制设备传送接收到的所述切换信息。