CN102918744A - 用于补偿机动车发电机的输出电压下降的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于借助于发电机调节器来补偿由于负载接入或转速改变造成的机动车发电机的输出电压下降的方法，所述发电机调节器提供一个具有占空比的、提高机动车发电机的励磁电流的控制信号。在出现电压下降之后，在第一步骤中，将控制信号的占空比提高一个差量值并且在随后的第二步骤中限制调节速度。在出现电压下降之后，探测描述机动车发电机的瞬时工作点的参数并且在第一步骤中实施对所述差量值的与工作点相关的调整。

Description

用于补偿机动车发电机的输出电压下降的方法和装置

本发明涉及用于补偿机动车发电机的输出电压下降的一种方法和一种装置。

现有技术

机动车的车载电网由发电机供给能量，发电机的输出电压由发电机调节器调节到预先给定的值上，例如14V。在机动车中的负载接入或转速改变可以导致车载电网电压的下降。发电机调节器调节这种电压下降，由此对驱动系或对发动机的力矩要求提高。由于负载的接入而需要更高的力矩来驱动发电机。所述调节通过提高发电机装置的转子中的励磁电流来进行。这种提高是通过提高由发电机调节器调整的PWM-信号的占空比实现的。通过改变由励磁电流形成的磁场，在定子中感应的电压增大。

在对电压下降快速调节的情况下，决定力矩的励磁电流也相应地快速上升。尤其是在低的转速下，发动机常常不能够足够快速地提升力矩。在这种情况下，发动机被发电机制动。由此可以发生发动机停止。

为了防止发动机的这种停止，已经公知的是，将发电机调节器的调节速度限制在低的转速范围中。如果由于电压下降必须提高占空比，那么这种所谓的负载响应函数（负载响应功能）限制了占空比的改变速度。由此力矩的改变速度受到同样程度的影响，从而发动机不再有时间对提高的力矩要求作出反应。但是这种方法的缺陷是，由此在调节电压下降时出现相应的延迟。电压下降持续较长的时间。

如果只接入小的负载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，这对于发动机一般不是严重的。为了在这种小的负载改变情况下也必须考虑由于该负载响应函数引起的对电压下降的缓慢调节，已经公知的是，首先将占空比提高一个给定的值，其也称为“盲区”或“blind zone”，从而实现对电压下降的快速反应，和接下来才继续提高通过负载响应函数限制的提升速度。

“盲区”或“blind zone”被定义为占空比-delta，在该占空比-delta之内可以实施快速调节。在当前的调节器中，“ blind zone”被调定到一个固定的值上或可以在两个值之间切换。由此产生的可能的负载，该负载可以被快速调节，以及由此形成的可能的力矩改变，不是恒定的，而是与发电机的相应的工作点相关。这种与工作点的相关性的原因例如是励磁绕组(电阻和电感)的可通过温度改变的特性以及励磁电流与发电机电流的非比例关系，后者是由于转子的铁心的饱和特性造成的。

由DE19905984A1已知一种用于机动车发电机（照明发电机）的控制装置，该机动车发电机由内燃机驱动并且在对由它产生的输出电压整流之后对蓄电池充电。该控制装置具有将蓄电池的充电电压控制到一个恒定的值上的电压调节器和一个机构，该机构在接入一个电气负载之后逐渐地提高发电机的发电机电流。用于控制发电机的励磁电流的功率开关的控制电流的提高量直接地在接入电气负载之后的一个时间点，但是在激活该用于控制逐渐的励磁的机构之前，依赖于发电机的功率产生条件来调整。尤其地，用于控制发电机的励磁电流的功率开关的控制电流的提高量依赖于发电机的发电机电流被这样地调整，即在大的发电机电流情况下该提高量被升高和在小的发电机电流情况下被降低。对此备选地，用于控制励磁电流的功率开关的控制电流的提高量被这样地调整，即它在接入电气负载之前与励磁电流值成比例。由此实现，在使用相同的、用于具有不同的发电机功率容量的发电机的控制装置的情况下，相关的发电机的输出电流被基本上保持恒定，该输出电流是对在激活对逐渐的励磁的控制之前对负载的接入的一次性的和立刻的回应，该励磁逐渐地提升发电机电流。

本发明的公开

与此相对地，一种具有在权利要求书1中给出的特征的方法和一种具有在权利要求书5中给出的特征的装置具有优点，即，依赖于各当前的工作点进行控制信号的占空比被提高的差量值的选择。盲区与各当前的工作点这种适配以有利的方式导致发电机的可以预见的和明确地限定的特性，该特性可以针对发动机的相应的工作点进行优化。由此例如可以由发电机决定地使控制器中的对在驱动系的力矩改变的反应的较复杂的功能最少化。

本发明的其它的优点在于，在不同的工作点上不是始终存在恒定的条件，例如恒定的力矩改变或可以恒定快速地调节的电压下降，而是也可以存在不同的条件，例如可以将不同的工作点分配于不同的力矩改变。

以下借助于附图详细说明本发明的实施例。

图1显示了一个用于说明一种用于补偿由于负载接入造成的机动车发电机的输出电压下降的装置的电路图，

图2显示了用于说明一种已知的方法的曲线图和

图3显示了用于说明一种按照本发明的方法的曲线图。

图1显示了一个用于说明一种用于补偿由于负载接入造成的机动车发电机的输出电压下降的装置的电路图。所示的装置具有发电机装置11，机动车的车载电网12和探测器机构13。发电机装置11包括发电机调节器1和发电机单元10，该发动机单元在其输出端处为机动车的车载电网12提供供给直流电压。

发电机单元10具有发电机2和整流器装置9。发电机2包含励磁绕组5和没有详细示出的相绕组，这些相绕组例如以星形连接法或三角连接法的形式相互连接起来。发电机2在它的相电压连接头U，V和W处提供交流电压，该交流电压被供给到连接在下游的整流器装置9。针对所示的实施例，备选地，也可以设置另一种数目的相或相电压连接头。

整流器装置9包含三个支线，其中的每个支线具有一个由两个二极管或其它的合适的部件构成的串联电路并且被分配给发电机的相电压连接头中的不同的连接头。

发电机2的相电压连接头U与在第一整流器支线的二极管Dl和D4之间的连接点连接。发电机2的相电压连接头V被连接在第二整流器支线的二极管D2和D5之间的连接点处。发电机2的相电压连接头W与在第三整流器支线的二极管D3和D6之间的连接点连接。

二极管D4，D5和D6的阴极被相互连接起来。在那里提供发电机单元10的输出直流电压并且将其传输给车载电网12。二极管Dl，D2和D3的阳极也相互连接起来并且位于接地搭铁（外壳）上。

此外，发电机2的相电压连接头W经由发电机调节器1的连接头X与发电机调节器1的调节器控制机构7连接和经由电阻R3和发电机调节器的接地搭铁连接件3与接地搭铁4连接。

发电机调节器1具有工作电压连接头B+以及另外的连接头DF，D-和X。此外，发电机调节器包含调节器控制机构7，它配有评价装置。调节器控制机构7被设置用于向开关晶体管6提供PWM-控制信号。调节器控制机构7此外与工作电压连接头B+连接并且经由接地搭铁连接件3与接地搭铁4连接。此外，调节器控制机构7与发电机调节器1的连接头X连接，以便接收从发电机2的相电压连接头W引出的相电压信号。

此外，在图1中示出的装置具有励磁电流电路。该励磁电流电路从发电机调节器1的工作电压连接头B+经由发电机调节器的开关晶体管6，发电机调节器的连接头DF，励磁绕组5，发电机调节器的连接头D-和接地搭铁连接件3延伸到接地搭铁4。在发电机调节器1的连接头D-和DF之间或者连接一个自振荡（空转）二极管8或者使用一个具有开关晶体管的主动的自振荡（空转）器件。

调节器控制机构7，它与工作电压连接头B+连接并且经由连接头X与发电机2的相电压连接头W连接，用控制信号这样地控制开关6，使得励磁电流流动通过励磁绕组5，该励磁电流不仅取决于在工作电压连接头B+处存在的直流电压而且有时也取决于经连接头X向其引导的相电压。

如果在这种装置中由于在车载电网中接入负载而出现机动车发电机的输出电压的下降，那么这由调节器控制机构7探测。调节器控制机构被如此地设计，即它在出现这种电压下降时引起对电压下降的调节。这如下地进行：

在出现负载接入之后，调节器控制机构7探测由探测器机构13向它输入的信号的参数值。这些信号对应于描述机动车发电机的瞬时工作点2的参数，从而调节器控制机构可以由向它输入的参数值确定机动车发电机的瞬时工作点。转速和温度属于其参数值允许推断出机动车发电机的瞬时工作点的这种参数。该转速涉及到发电机转速和/或发动机转速。该温度涉及到发电机温度和/或调节器温度和/或发动机舱温度和/或环境温度。描述机动车的瞬时工作点的另外的参数例如是发电机的负荷和/或励磁电流和/或占空比和/或蓄电池电压和/或发电机电压。调节器控制机构无论如何都具有关于励磁电流和占空比的信息。关于其参数值允许推断出机动车发电机的瞬时工作点的另外的参数的信息由探测器机构13输入到调节器控制机构中。

如果调节器控制机构已经由所述的参数确定出机动车发电机的瞬时工作点，那么它选择一个与该工作点所属的、与工作点相关的量值，控制信号s的瞬时占空比被提高该量值，以便针对该工作点开始对出现的电压下降进行最佳的调节，并且在第一步骤中向开关晶体管6输入具有提高的占空比的控制信号s。由此也使流动通过励磁绕组5的励磁电流增加，这又导致发电机装置的输出电压的提高。

为了选择与工作点相关的、控制信号s的瞬时占空比被提高的量值，调节器控制机构7对存储器14寻址，在该存储器中存储了特性曲线族，在该特性曲线族中多个工作点被分别分配一个差量值（差额）。

接下来，调节器控制机构在第二步骤中这样地产生控制信号s，使得调节速度被限制并且由此实施负载响应函数。

因此，在本发明中，在出现通过负载接入产生的电压下降之后，首先确定机动车发电机的瞬时工作点并且输入给开关晶体管T6的控制信号s的占空比被提高一个与工作点相关的差量值。在此之后，在第二步骤中，依据负载响应函数实施对调节速度的限制。

图2显示了用于说明一种已知方法的曲线图。在图2a中绘出在时间上的控制信号s的占空比，在图2b中绘出在时间上的发电机的负荷L。在时间点tl处接入第一负载和在时间点t2处接入第二负载。两个负载接入引起由发电机装置提供的输出电压的下降。

由图2a可以看见，在时间点tl处控制信号s的占空比在第一步骤中跳跃地被提高量值B和然后在第二步骤中依据负载响应函数缓慢地继续升高，以便调节该电压下降。在此之后，占空比直到时间点t2处保持不变。在时间点t2处，控制信号s的占空比又在第一步骤中跳跃地被提高量值B和在此之后又在第二步骤中依据负载响应函数被缓慢地继续提高，以便补偿另外的电压下降。将控制信号s的占空比跳跃地提高的量值，也就是说，盲区B，在两个负载接入时是一致的并且与发电机在发生各负载接入的时间点处瞬时处于哪个工作点上无关。负载响应函数的持续时间，该持续时间一直延续到相应的电压下降被调节为此，在所示的实施例中是不同的。

由图2b可以看见，通过在时间点tl处接入负载快速地通过盲区对被接入的负载的调节的比例，也就是说，在负载响应函数开始运行之前，具有值Δ1和对被接入的负载的调节的比例具有值Δ2，其中，Δ1大于Δ2。这归因于发电机在时间点tl处位于一个与在时间点t2处不同的工作点上。

图3显示了用于说明按照本发明的方法的曲线图。在图3a中绘出了在时间上的控制信号s的占空比，在图3b中绘出了在时间上的发电机的负荷L。在时间点tl处接入第一负载和在时间点t2处接入第二负载。两个负载接入引起由发电机装置提供的输出电压的下降。

由图3a可以看见，在时间点tl处控制信号s的占空比在第一步骤中跳跃地被提供量值Bl和然后在第二步骤中依据负载响应函数缓慢地继续升高，以便调节该电压下降。在此之后，占空比直到时间点t2保持不变。在时间点t2处控制信号s的占空比在第一步骤中跳跃地被提高量值B2和在此之后在第二步骤中依据负载响应函数缓慢地继续提高，以便补偿另外的电压下降。控制信号s的占空比被跳跃地提高的量值，即盲区，在两个负载接入中是不同的。在时间点tl处的负载接入中，使用盲区Bl，在时间点t2处的负载接入中，使用盲区B2，其中，在所示的实施例中，Bl大于B2。盲区的选择依赖于在对应的负载接入的时间点处存在的工作点来进行，如在上面与图1相关地进行说明的那样。负载响应函数的持续时间，其一直持续到对应的电压下降被调节为此，在该实施例中也是不同的。

由图3b可以看见，在时间点tl处被接入的负载的被快速调节的比例和在时间点t2处被接入的负载的被快速调节的比例分别具有值Δ，即相一致。

Claims (10)

1.用于借助于发电机调节器来补偿由于负载接入或转速改变造成的机动车发电机的输出电压下降的方法，所述发电机调节器提供一个具有占空比的、提高机动车发电机的励磁电流的控制信号，其中，在出现电压下降之后，在第一步骤中，将控制信号的占空比提高一个差量值并且在随后的第二步骤中限制调节速度，其特征在于，在出现电压下降之后，探测描述机动车发电机的瞬时工作点的参数并且在第一步骤中进行所述差量值的与工作点相关的调整。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，转速和温度属于所述描述机动车发电机的瞬时工作点的参数。

3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，发电机转速和/或发动机转速属于所述描述机动车发电机的瞬时工作点的参数。

4.按照权利要求2或3所述的方法，其特征在于，发电机温度和/或调节器温度和/或发动机舱温度和/或环境温度属于所述描述机动车发电机的瞬时工作点的参数。

5.按照权利要求2-4中任一项所述的方法，其特征在于，发电机的负荷和/或激磁电流和/或占空比和/或蓄电池电压和/或发电机电压属于所述描述机动车发电机的瞬时工作点的参数。

6.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述差量值从一个被存储的特性曲线族中获取，在所述特性曲线族中为多个工作点分别分配一个差量值。

7.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，不同的工作点被分配不同的差量值。

8.用于补偿由于负载接入或转速改变造成的机动车发电机的输出电压下降的装置，包括发电机调节器，所述发电机调节器提供一个具有占空比的、提高机动车发电机的励磁电流的控制信号，其中，所述发电机调节器在出现电压下降之后在第一步骤中将控制信号的占空比提高一个差量值并且在随后的第二步骤中限制调节速度，其特征在于，所述装置具有探测器机构(13)，所述探测器机构在出现电压下降之后探测描述机动车发电机的瞬时工作点的参数，所述探测器机构与所述发电机调节器(1)连接，所述发电机调节器被设置用于通过评价由探测器机构提供的探测器信号确定机动车发电机的工作点并且在第一步骤中进行所述差量值的与工作点相关的调整。

9.按照权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置具有存储器(14)，在所述存储器中存储特性曲线族，在所述特性曲线族中为多个工作点各分配一个差量值。

10.按照权利要求8-9中任一项所述的装置，其特征在于，在所述特性曲线族中为不同的工作点分配不同的差量值。

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