CN103299507B - 设置有交流发电机电子控制系统的汽车电气系统 - Google Patents

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Abstract

用于机动车辆的汽车电气系统，其包括机动车辆的内燃机，该汽车电气系统包括一系列车辆电气负荷、电池以及交流发电机，交流发电机产生车辆电气负荷和电池的供给电压；交流发电机包括适于由电控制电流流过的电感电路；汽车电气系统包括交流发电机电子控制系统，交流发电机电子控制系统被配置为确定一系列指示电池的操作状态的电池参数（pam_bat）；确定至少一个指示机动车辆的加速度的第一车辆参数；确定内燃机的操作状态；根据内燃机的操作状态、车辆参数和电池参数确定电调节电压；根据电调节电压改变在交流发电机的电感电路中循环的电控制电流。

Description

设置有交流发电机电子控制系统的汽车电气系统
技术领域
本发明涉及汽车电气系统，该汽车电气系统设置有联接至机动车辆的内燃机的交流发电机电子控制系统。
背景技术
公知地，交流发电机是通过内燃机旋转的车辆电气装置，因而不可忽视地影响引擎自身的整体消耗和排放。
汽车制造商逐步在机动车辆上引进交流发电机电子控制系统，以便减少城市交通中机动车辆的燃料消耗和污染排放。
当前所知的交流发电机电子控制系统实质上根据内燃机的工作点计算效率指数，并且被配置成根据计算的效率指数控制交流发电机转子的转速和/或改变其激励/励磁电流。
然而，当内燃机的工作点间接与交流发电机所需的电流相关时，上述电子控制系统中效率指数的计算通常相当复杂和粗略，众所周知，交流发电机所需的电流会根据难以预先预知的待被供给的车辆电气负荷和车辆电池的极端处存在的电压而改变。
除了以上描述之外，通过上述公知的电子控制系统实现的交流发电机控制被限制为内燃机的扭矩模式，但没有考虑会随时间逐渐放电的电池的充电状态。
US 4651081公开了一种用于车辆充电发电机的控制设备，其检测引擎开始期间不稳定的旋转、引擎的加速/减速条件、引擎的过载条件等以通过微计算机调节发电机的输出电压。
US 5608309公开了一种车辆交流发电机控制系统，其中算术单元存储由电压命令单元要求的目标生成电压与电压检测电路检测到的电池电压之差，并且与该电压差对应的电压被加至由电压命令单元产生的命令电压。
EP 0735641公开了一种用于内燃机的充电控制系统，其能够抑制发电机的控制信号导致的电磁噪声，并且即使接收控制信号的输入端接地，也能够阻止电池的过度充电。
发明内容
申请人为寻求解决方案进行了深入研究，该解决方案具体能够实现以下目的：
-减少电摩擦，因而减少由交流发电机在机动车辆的内燃机上引起的阻力扭矩，从而减少能耗并改善内燃机自身的性能；
-动态地估计内燃机上交流发电机的电气负荷的贡献，以更精确地控制由机动车辆引擎产生的机械扭矩；
-增加平均电池寿命；
-减少内燃机消耗和排放。
因此，本发明的目的是提供允许实现以上目的的解决方案。
此目的通过涉及交流发电机电子控制系统的本发明实现，如所附权利要求所限定的那样。
附图说明
图1是根据本发明的指示所制造的用于机动车辆的车辆电气系统的框图；
图2是指示图1所示的机动车辆引擎的状态的状态机；
图3是根据本发明的指示的包含由交流发电机电子控制系统实现的操作的流程图；
图4是由图1所示的交流发电机电子控制系统实现的第一调节程序的框图；
图5是由图1所示的交流发电机电子控制系统实现的第二调节程序的框图；
图6是由图1所示的交流发电机电子控制系统实现的第三调节程序的框图；以及
图7是由图1所示的交流发电机电子控制系统实现的第四、第五和第六调节程序的框图。
具体实施方式
现将参照附图详细描述本发明以使本领域技术人员能够实现并使用本发明。对所描述的实施方式的各种改变对本领域技术人员而言是直接显而易见的，并且所描述的一般原理可应用于其他实施方式和应用，而不偏离由所附权利要求限定的本发明的保护范围。因此，本发明不应被视为限于所描述和所示的实施方式，而是依照本文所描述和权利要求所保护的原理和特征授权最宽的保护范围。
通过非限制性示例的方式，图1示出了汽车电气系统1的框图，汽车电气系统1包括机动车辆3的内燃机2(概略示出)。
汽车电气系统1包括交流发电机4，交流发电机4通过传动部件5联接至内燃机2，传动部件5适于使交流发电机4的转子旋转以输出供电电压/电流V供电/I供电(Vsupply/Isupply)。
交流发电机4是已知的类型，除了指出其包括电感电路(未示出)之外，将不对其进行进一步描述，该电感电路适于由电控制电流Ireg流过，电控制电流Ireg适于调节由交流发电机4自身产生的供给电压Vsup。
机动车辆3还包括电池6和一系列车辆电气负荷8，电池6通过车辆电气系统7电连接至交流发电机4，车辆电气负荷8通过车辆电气系统7电连接至交流发电机4和电池6。
车辆电气负荷8例如可包括前灯系统的电气系统和/或雨刷系统的电气系统和/或后窗除雾器系统的电气系统，或可由存在于机动车辆3中的交流发电机4供电的任何其他类型的类似电气/电子装置/设备。
汽车电气系统1还包括交流发电机电子控制系统9，交流发电机电子控制系统9被配置为改变所述控制电流以调节所述供给电压Vsup。
交流发电机电子控制系统9实质上包括智能态电池传感器15(IBS)、车身计算机16、电子控制单元18和智能交流发电机模块19(IAM)。
智能态电池传感器15电联接至电池6以即时监控操作状态，并且被配置成测量和输出一系列电池状态参数pam_bat。
在图1所示的实施例中，测量的电池状态参数pam_bat包括：电池内部温度tbat_meas、电池的充电状态SOCmeas、电池电压Vbat_meas和电池电流Ibat_meas。
交流发电机电子控制系统9还包括数据通信线路20，数据通信线路20将智能态电池传感器15连接至车身计算机16。智能态电池传感器15可被配置为通过数据通信线路20将电池状态参数pam_bat(tbat_meas、SOCmeas、Vbat_meas、Ibat_meas)传输至车身计算机16。数据通信线路20可优选地但非必要地通过实现LIN(Local InterconnectNetwork，局域互连网络)协议的数据/控制总线的方式制成。
车身计算机16确定连接至交流发电机4的每个车辆电气负荷8的开/关(ON/OFF)状态，并且被配置为针对处于开状态的每个车辆电气负荷8确定由供电范围限定的供给约束，其与优选对应于电压或电流的供电大小相关联。供电范围的上限和下限分别由电气大小即电压或电流的最大值和最小值来划定。
车身计算机16可被配置为根据电池状态参数pam_bat确定每个车辆电气负荷8的供电范围。
为此，车身计算机16可设置有内部存储器(未示出)，内部存储器包含与车辆电气负荷8的供给约束关联的、车辆电气负荷8的一个或多个预定操作地图(operating map)。每个操作地图能够提供供电范围，即，随着电池状态参数pam_bat改变供给相应的车辆电气负荷8的最大和最小电压/电流值。
对于每个状态/电池参数或者对于每组状态/电池参数，每个操作地图包括由可供给到车辆电气负荷8的最大可接受值向上划定的或由最小可接受电压/电流值向下划定的相应的供电范围。
在以下实施例中，为了简化描述但不失一般性，将考虑由最大和最小供电电压值划定的供电范围，其由ΔV(Vmini，Vmaxi)指示，其中Vmini为第i个车辆电气负荷8的最小供电电压，而Vmaxi为第i个车辆电气负荷8的最大供电电压。
车身计算机16还被配置为根据划定处于开状态下的单个车辆电气负荷8的供电范围ΔV(Vmini，Vmaxi)的最大/最小电压Vmaxi、Vmini来确定主约束，即，主供电范围ΔV限制(VMINP，VMAXP)。为此，车身计算机16可确定存在于车辆电气负荷8的供电范围ΔV(Vmini，Vmaxi)中的分别指定最大电压值和最小电压值的最大主电压VMAXP和最小主电压VMINP。
车身计算机16还能够接收交流发电机4的诊断输入数据和将诊断输入数据通过数据通信线路22传输至车辆仪表板21，以例如通过车辆仪表板21本身存在的交流发电机警示灯(未示出)对交流发电机4的故障状况发信号。
车身计算机16还被配置为通过通信线路23与电子控制单元18通信，以向电子控制单元18提供主供电范围ΔV限制(VMINP，VMAXP)和电池状态参数pam_bat，并从其接收交流发电机4的诊断数据。在所示的实施例中，通信线路23优选但非必要地包括一个或多个CAN总线。
智能交流发电机控制模块19被配置为通过数据通信线路24从电子控制单元18接收调节电压Vreg。在图1所示的实施例中，数据通信线路24优选但非必要地包括LIN总线。
智能交流发电机控制模块19电连接至交流发电机4，并且被配置成诊断交流发电机4的操作状态，以及将交流发电机诊断数据通过数据通信线路24传输至电子控制单元18。
智能交流发电机控制模块19还被配置成根据调节电压Vreg调节循环(circulate)通过交流发电机4的电感/励磁电路的激励/控制电流Ireg以生成供给电压V供给。例如，智能交流发电机控制模块19可优选但非必要地包括PWM型电流调节器，其能够根据调节电压Vreg改变供给至交流发电机4的电感/励磁电路的激励/控制电流Ireg的占空比。智能交流发电机控制模块19可被配置为将交流发电机4的激励/控制电流Ireg的占空比指示数据传输至电子控制单元18。
电子控制单元18可使用该值以例如根据交流发电机4的工作负荷来确定调节电压Vreg的不同的控制配置的结构有效性限制，以及确定由交流发电机4引起的摩擦贡献计算。
电子控制单元18被配置为根据以下内容确定待供给智能交流发电机控制模块19的调节电压Vreg：一系列车辆操作状态(下面详细描述)、由车身计算机16确定的主供电范围ΔV限制(VMINP，VMAXP)、电池状态参数pam_bat以及一系列车辆数据。
电子控制单元18被配置为确定一系列引擎操作参数，在下文中被指示为引擎参数，例如，引擎转速en_sp、机动车辆的外部温度tes、扭矩load_v和机动车辆的速度vh_sp。为此，交流发电机电子控制系统9可设置有特定的传感器，特定的传感器适于测量/确定引擎转速en_sp、机动车辆的外部温度tes、由内燃机生成的扭矩load_v和机动车辆的速度vh_sp。
电子控制单元18被进一步配置为根据机动车辆3的内燃机2的一系列工作状况/状态实现交流发电机4的一系列交流发电机控制程序/算法(下面详细描述)。
通过示例的方式，图2示意性地示出了包含机动车辆3的一些操作运行状态(下面由“引擎操作状态”指示)以及从一个操作状态到另一个操作状态的相应过渡模式的视图。与理解本发明相关的引擎操作状态实质上包括：在内燃机2运行期间的系统运行状态(冷引擎管理块、无源推进(PASSIVE BOOST)块、再生制动块、稳定状态块、快速充电块)；在内燃机从关闭状况过渡至系统运行状态期间与起动(cranking)状况关联的系统开启状态(引擎关闭块、自动关断块、起动管理块)；以及与内燃机2从系统运行状态过渡至关闭状态期间关联的系统关闭状态(NP块、关闭块、关断(SHUTOFF)块)。
参见图2和图3，电子控制单元18被配置为确定引擎操作状态(块100)，该状态如上所述可以为系统开启状态(块110)、系统关闭状态(块120)或系统运行状态(块130)。
具体地，电子控制单元18还被配置成当在系统运行状态期间电子控制单元18确定第一操作状态(在下文中由无源推进状态指示)时实施交流发电机4的第一调节/控制程序/算法(块170)(下面详细描述)。
具体地，电子控制单元18被配置为在系统运行状态期间发生以下情况时确定无源推进状态(块160)：测量的电池充电状态SOC_meas高于或等于预定的充电阈值SOClim(块140)；指示机动车辆的加速度Acc的第一量值是正的并且大于或等于第一加速度阈值Acclim(块150)。为此，第一量值可对应于车辆的加速度Acc和/或对应于由内燃机2产生的机械扭矩，和/或对应于由引擎4产生的机械扭矩对时间的导数。
具体地，电子控制单元18还被配置为当在系统运行状态期间电子控制单元18确定第二操作状态(在下面被指示为再生制动状态)(块190)时实施交流发电机4的第二控制算法/程序(块180)(下面详细描述)。
参见图3，电子控制单元18在系统运行状态期间发生以下情况时确定再生制动状态(块190)：测量的电池充电状态SOCmeas高于或等于预定的充电阈值SOClim(块140)；指示机动车辆3的加速度的第一量值是负的(块200)并因而指示机动车辆3经受例如通过机动车辆3自身的制动和/或机动车辆3自身的关断而导致的减速。
此外，电子控制单元18被配置成当在系统运行状态期间电子控制单元18确定第三操作状态(在下面被指示为稳定状态)(块220)时实施交流发电机4的第三控制算法/程序(块210)(下面详细描述)。
参见图3，电子控制单元18当在系统运行状态期间测量的电池充电状态SOCmeas 12高于预定充电阈值SOClim(块140)并且指示机动车辆3的加速度的第一量值是正的并低于第一预定阈值(块230)时确定稳定状态。
此外，电子控制单元18被配置成当电子控制单元18确定第四操作状态(在下文中被指示为快速充电状态)(块250)时实施交流发电机4的第四控制算法/程序(块240)(下面详细描述)。
具体地，电子控制单元18当在系统运行状态期间测量的电池6的充电状态SOCmeas低于预定充电阈值SOClim(块260)时确定快速充电状态。
此外，电子控制单元18被配置成当在系统开启状态期间，电子控制单元18确定第五操作状态(在下文中被指示为起动状态)(块280)时实施交流发电机4的第五控制算法/程序(块270)(下面详细描述)。当内燃机2处于起动状态时电子控制单元18确定起动状态。
此外，电子控制单元18被配置成当在系统关闭状态期间电子控制单元18确定第六操作状态(在下文中被指示为关断/自动关断状态)(块300)时实施交流发电机4的第六控制算法/程序(块290)(下面详细描述)。在内燃机2被手动控制或自动控制关断时电子控制单元18分别确定关断/自动关断状态。
参见图4，由电子控制单元18实施的交流发电机4的第一控制程序/算法实质上包括以下步骤：确定目标电压Vobj、计算指示目标电压Vobj与测量的电池电压Vbat_meas之差的误差信号Verr、根据误差信号Verr并根据目标电压Vobj通过开环调节系统/电路26确定调节电压Vreg。
具体地，根据主供电范围ΔV限制(VMINP，VMAXP)、电池电流Ibat_meas和由内燃机2旋转地馈送的电动车辆器具25的开/关(on/off)状态来计算目标电压Vobj。
交流发电机4的第一控制程序/算法通过以下步骤确定目标电压Vobj：计算与由内燃机2旋转地馈送的电动车辆器具25(例如，以预定速度旋转的引擎冷却风扇单元和/或DPF(Diesel Particulate Filter，柴油微粒过滤器)再生单元)有关的电压VECMlim；以及计算与由电池6的电池电流Ibatt的产生有关的电压V1(Ibat)。
电压VECMlim对应于交流发电机4的调节电压的预定最小值，从而由交流发电机4产生的电压足够供给所述有源电动车辆器具25，而电压V1(Ibat)基本上对应于阻止电池6在由其输送电流Ibat的过程中放电所需的最小的预定电压值。
交流发电机4的第一控制程序/算法计算目标电压Vobj，因而确定上限，即，主供电范围ΔV限制(VMINP，VMAXP)的较低电压VMINP、电压VECMlim以及电压V1(Ibat_meas)之间的最大值。详细地，Vobj＝MAX(VMINP，VECMlim，V1(Ibat_meas)。
在计算目标电压Vobj后，交流发电机4的第一控制程序/算法通过下面详细描述的比例积分PI型开环调节系统/电路26确定调节电压Vreg。
参见图5，交流发电机4的第二控制程序/算法基本上包括以下步骤：确定目标电压Vobj、计算指示目标电压Vobj与测量的电池电压Vbat_meas之差的误差信号Verr、根据误差信号Verr并根据目标电压Vobj通过开环调节系统/电路26确定调节电压Vreg。
具体地，根据以下参数来计算目标电压Vobj：与电动车辆器具25的致动有关的电压VECMlim；与电池电流Ibatt_meas有关的电压V1(Ibat_meas)；与引擎转速en_sp有关的电压V2(en_sp)。
电压V2(en_sp)对应于为限制由交流发电机产生的电摩擦而导致内燃机上的制动扭矩变化所确定的预定最小值，从而有利地确保引擎自身从正常操作条件逐渐地(即，非脉冲地)过渡至空闲操作条件，在空闲操作条件中内燃机2的旋转速度具有预定最小值。
交流发电机4的第二控制程序/算法计算目标电压Vobj，确定下限，即，主供电范围ΔV限制(VMINP，VMAXP)的较高电压VMINP、电压VECMlim、电压V1(Ibat_meas)以及电压V2(en_sp)之间的最小值。详细地，Vobj＝min(VMAXP，VECMlim，V1(Ibat)，V2(Ibat))。
当机动车辆3处于减速状态时，交流发电机4的第二控制程序/算法因此通过向调节电压Vreg分配最高可能值来控制交流发电机4的调节电压Vreg，通过车辆器具25并通过电池6的致动与主供电范围所确定的限制/约束兼容。
在计算目标电压Vobj后，交流发电机4的第二控制程序/算法通过(开环或闭环的)调节系统/电路26确定调节电压Vreg。。
通过以上描述，还值得注意的是，通过第二程序/算法向与交流发电机4的调节电压Vreg有关的目标电压Vobj分配“最高”的可能值，因而确定了交流发电机4施加在内燃机2上的电摩擦的受控增加，这在一方面能够获得在减速步骤期间由内燃机2输送的扭矩的减少，在另一方面确保了足够供给车辆器具25和电池6的交流发电机4的电压的输送。
还值得注意的是，通过第一程序/算法向与交流发电机4的调节电压Vreg有关的目标电压Vobj分配“最低”的可能值，因而有利地确定了交流发电机4施加在内燃机2上的电摩擦的受控减少，这在一方面能够获得由内燃机2输送的扭矩的增加和内燃机自身的消耗/排放的降低，在另一方面确保了足够供给车辆器具25和电池6的交流发电机4的电压的输送。
参见图4和图5所示的实施例，由上述第一和第二控制程序/算法使用的开环调节系统/电路26包括滤波块27、加法器块28、比例积分块29、加法器块30以及梯度限制块31。
滤波块27可优选但非必须为移动平均低通滤波器，其被配置为：接收所输入的电池电压Vbat_meas，对电池电压Vbat_meas滤除高频以有利地消除对由智能电池状态传感器15引入的读取噪声并输出滤波的电池电压Vbat_filt。
加法器块28被配置成：接收所输入的目标电压Vobj和滤波的电池电压Vbat_filt，输出指示测量的电池电压Vbat_meas与目标电压(Vobj)之差的误差信号Verr。
比例积分块29被配置成将误差信号Verr乘以预定常数K1并将乘以第二常数(不一定等于K1)的误差信号Verr*K2对时间积分。
加法器块30被配置为接收由比例积分块29输出的输入误差信号Verr和目标电压Vobj，并输出与Verr和目标电压Vobj之和对应的补偿目标值Vobj’。
梯度限制块31被配置成：接收输入的补偿目标电压Vobj’，限制补偿目标电压Vobj’对时间的导数(优选离散导数)以将其保持在预定的最大-最小范围内，并且输出交流发电机4的调节电压Vreg。
开环贡献进一步确保对调节电压Vreg更平缓的控制，调节电压Vreg将趋近于目标Vobj而不会在运行时产生不足/过度分流也不会产生非零误差，而闭环贡献确保在由交流发电机4和电池6构成的电气系统中可能的电荷分散的恢复。
除了上述情况之外，交流发电机4的第三控制程序/算法使得电子控制单元18对电压Vreg进行调节以保持最优SOC。交流发电机4的第三控制程序/算法包括如下步骤：根据电池6的目标充电级SOCobj与其测量的充电状态SOCmeas之差ΔSOC并通过闭环控制系统/电路32确定调节电压Vreg。
参见图6，电子控制单元18被配置为根据指示以下参数的一系列数据确定目标充电状态SOCobj：引擎速度en_sp、机动车辆速度vn_sp、内燃机2的扭矩load_v、以及电池外部的环境温度tes。
为此，电子控制单元18可通过以下函数确定目标充电状态SOCobj：
SOCobj＝K+f1(vn_sp)+f2(en_sp)+f3(load_v)+f4(tes))
其中，K为预定常数，f1(vn_sp)为确定指示充电状态随车辆速度改变的值的函数；f2(en_sp)为确定指示电池的充电状态随引擎速度改变的值的函数；f3(load_v)为确定指示电池的充电状态随扭矩改变的值的函数；f4(tes)为确定指示电池的充电状态随电池6的外部温度改变的值的函数。
如图6所示，在实施交流发电机4的第三控制程序/算法的过程中使用的闭环控制系统/电路32包括：加法器块35、调节块37、补偿器块36、加法器块38以及计算块39。
加法器块35被配置成接收输入的目标充电状态SOCobj和测量的充电状态SOCmeas，并输出指示两个状态之间的充电差ΔSOC的信号。
调节器块37被配置成通过显示设有具有相互不同的角系数的多个段的基本上不连续的线性图案的函数Iobj(ΔSOC)，根据充电差ΔSOC计算目标电流Iobj。
参照图6所示的实施例，函数Iobj包括第一线性段Iobj1(ΔSOC)、第二段Iobj2(ΔSOC)和第三段Iobj3(ΔSOC)，其中，第一线性段Iobj1(ΔSOC)被包含在-ΔSOC1与ΔSOC1之间并显示约等于0的最小角系数m1，第二段Iobj2(ΔSOC)被包含在-ΔSOC1与-ΔSOC2之间和ΔSOC1与ΔSOC2之间并具有高于系数m1的角系数m2，第三段Iobj3(ΔSOC)与低于-ΔSOC2但高于ΔSOC2的充电值ΔSOC关联并具有大体等于0的角系数m3。充电差ΔSOC1可优选等于电池6的标称SOC的约2％，而第三段Iobj3(ΔSOC)可对应于电流目标，例如等于交流发电机4当前可能输送的最大值的约75％。
补偿器块36被配置成接收输入的充电差ΔSOC和目标电流Iobj，并输出目标电流Iobj自身的补偿因数ICS。当发生以下情况时，补偿器块36被激活：目标电流的绝对值|Iobj|低于与电流Iobj沿测量链的可能消散有关的预定阈值max_drift，以及充电差的绝对值|ΔSOC|高于预定最小误差。
补偿器块36被配置成确定补偿因数ICS，补偿因数ICS被设置大小以补偿电流沿测量链的消散，该消散可能诱导充电差ΔSOC的运行误差。
加法器块38被配置成接收测量的输入电池电流Ibat_meas、目标电流Iobj以及补偿因数ICS，并以以下方式确定目标电流差ΔIobj：
ΔIobj＝Iobj+ICS-Ibat_meas
计算块39被配置成接收目标电流差ΔIobj并通过函数ΔVreg＝fg(ΔIobj)输出电压的变化ΔVreg。
在图6所示的实施例中，函数ΔVreg＝fg(ΔIobj)为阶梯函数并且包括目标电流变化范围(-ΔIobj1，ΔIobj1)中的零阶梯ΔVreg＝0、分别在目标电流变化范围(ΔIobj1，ΔIobj2)和(-ΔIobj1，-ΔIobj2)中的第一阶梯ΔVreg＝-VR1，VR1、以及分别在目标电流变化范围(-ΔIobj1，-ΔIobj2)和(ΔIobj1，ΔIobj2)中的第二阶梯ΔVreg＝-VR2，VR2，其中|VR2|>|VR1|。在所示的实施例中，|VR1|约等于0.1V，|VR2|约等于0.2V，|ΔIobj1|＝2A，|ΔIobj2|＝4A。
参见图7，当SOC太低时，交流发电机4的第四控制程序/算法使得电子控制单元18将交流发电机4的调节电压Vreg调节至可能的最高电压水平。
交流发电机4的第四控制程序/算法包括生成预定的调节电压Vreg_ 快速的步骤，该预定的调节电压的值例如等于标称电池电压Vbat_nom的95％。
交流发电机4的第五控制程序/算法替代地使得在起动时电子控制单元18根据引擎转速en_sp限定起动的两个子步骤，在这两个子步骤中首先将调节电压Vreg保持较低以便于增加转速，然后将其保持较高以减少起动后超出的转速。
交流发电机4的第五控制程序/算法包括以下步骤：当在起动过程中转速en_sp低于预定阈值EN1时生成第一最小预定调节电压V1reg_ 起动，当在起动过程中引擎转速en_sp高于或低于阈值EN1时生成第二预定最大调节电压V2reg_起动。
交流发电机4的第六控制程序/算法替代地包括生成预定的调节电压Vreg_CAL的步骤，该调节电压具有13.5V与14.5V之间的可校正值。
电子控制单元18还可被配置为例如等于95％的SOCobj之后以预定的时间间隔实施交流发电机4的第三控制程序/算法，以运行“电池再生”循环，从而有利地减少所谓的“存储效应”并确保电池的较长寿命。具体地，“电池再生”循环被配置为以预定的时间间隔(例如一个月或两个月)对电池充分充电。
本发明能够获得的优势通过以上描述变得明显。
本发明减少了电摩擦，并因此减少了由交流发电机在机动车辆的内燃机上引起的阻力扭矩，一方面确定了能耗的减少，另一方面改善了引擎自身的性能。
本发明还允许动态地估计交流发电机的电气负荷对内燃机的贡献，从而控制了由机动车辆引擎产生的机械扭矩。事实上，可动态地估计由交流发电机导致的摩擦贡献(以IAM的占空比函数)和空闲目标(根据电池SOC)，从而改进全部引擎条件下进行的处理。
本发明还允许有利地增加平均电池寿命并减少内燃机消耗和排放。具体地，由申请人进行的研发表明从上述控制系统得到的消耗减少达到NEDC循环的2-3％。
本发明还允许有利地获得对各种引擎配置的最优改动。事实上，相同的算法结构可适用于设置有IAM+LIN+IBS架构的任何类型的内燃机，无论对于所有类型的燃料，吸气发动机和涡轮增压发动机的引擎/传动联接如何。
最后显而易见的是，可以对以上公开的说明书进行改变和变化，而不偏离本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (13)

1.用于机动车辆(3)的汽车电气系统(1)，包括机动车辆(3)的内燃机(2)；所述汽车电气系统(1)包括多个车辆电气负荷(8)、电池(6)以及交流发电机(4)，所述交流发电机(4)能够由所述内燃机(2)操作以产生适于供给至所述车辆电气负荷(8)和所述电池(6)的供给电压Vsup；所述交流发电机(4)包括电感电路，所述电感电路适于在使用中由适于调节所述供给电压Vsup的电控制电流Ireg流过；所述汽车电气系统(1)包括交流发电机电子控制系统(9)，所述交流发电机电子控制系统(9)被配置为改变所述电控制电流Ireg以调节所述供给电压Vsup；所述交流发电机电子控制系统(9)还被配置为：
-确定指示所述电池(6)的操作状态的电池参数pam_bat，所述电池参数pam_bat包括电池内部温度tbat_meas、电池的充电状态SOCmeas、电池电压Vbat_meas和电池电流Ibat_meas中的至少一个；
-确定至少一个指示所述机动车辆(3)的加速度Acc的第一车辆参数；
-确定所述内燃机(2)的操作状态；
-根据所述内燃机的操作状态、所述第一车辆参数和所述电池参数pam_bat确定电调节电压Vreg；
-根据所述电调节电压Vreg改变在使用中在所述交流发电机(4)的所述电感电路中循环的所述电控制电流Ireg，
所述汽车电气系统(1)的特征在于，所述交流发电机电子控制系统(9)被配置成在第一条件被确定时实施第一调节程序以减少所述电调节电压Vreg，在所述第一条件中：
-所述内燃机的操作状态对应于引擎运行状态；
-指示电池的充电状态SOCmeas的电池参数pam_bat高于或等于预定的充电阈值SOClim；以及
-指示所述机动车辆(3)的加速度Acc的所述第一车辆参数是正的并高于或等于第一预定加速度阈值ACClim，
其中，所述第一调节程序被设计为在运行时使所述交流发电机电子控制系统(9)被配置成：
-确定目标电压Vobj；
-计算指示所述目标电压Vobj与测量的电池电压Vbat_meas之差的误差信号Verr；
-根据所述误差信号Verr和所述目标电压Vobj通过比例积分型开环调节系统(26)确定所述电调节电压Vreg。
2.根据权利要求1所述的汽车电气系统，其中，所述交流发电机电子控制系统(9)被配置成在第二条件被确定时实施适于增加所述电调节电压Vreg的第二调节程序，在所述第二条件中：
-所述内燃机的操作状态对应于引擎运行状态；
-指示电池的充电状态SOCmeas的所述电池参数pam_bat高于或等于预定的充电阈值SOClim；以及
-指示所述机动车辆(3)的加速度Acc的所述第一车辆参数是负的，
其中，所述第二调节程序被设计为在运行时使所述交流发电机电子控制系统(9)被配置成：
-根据最大电压Vmaxi和最小电压Vmini计算主供电范围ΔV限制(VMINP，VMAXP)，所述最大电压Vmaxi和最小电压Vmini划定单个运行的车辆电气负荷(8)的电力供给范围ΔV(Vmini，Vmaxi)，其中，所述最小电压Vmini为第i个车辆电气负荷的最小供电电压，所述最大电压Vmaxi为第i个车辆电气负荷的最大供电电压，VMINP为指定所述最大电压Vmaxi的最大主电压，VMAXP为指定所述最小电压Vmini的最小主电压；
-计算与所述电子车辆器具(25)的致动有关的第一电压VECMlim；
-计算与指示电池电流Ibat_meas的电池参数有关的第二电压V1(Ibat_meas)；
-计算与指示所述内燃机的转速en_sp的车辆参数有关的第三电压V2(en_sp)；
-通过确定所述主供电范围ΔV限制(VMINP，VMAXP)的较高电压VMAXP、所述第一电压VECMlim、所述第二电压V1(Ibat_meas)和所述第三电压V2(en_sp)之间的下限计算所述目标电压Vobj。
3.根据权利要求2所述的汽车电气系统，其中，所述交流发电机电子控制系统(9)被配置成在第三条件被确定时实施调节所述电调节电压Vreg的第三调节程序，在所述第三条件中：
-所述内燃机(2)的操作状态对应于引擎运行状态；
-指示电池的充电状态SOCmeas的电池参数pam_bat高于或等于预定的充电阈值SOClim；以及
-指示所述机动车辆(3)的加速度Acc的所述第一车辆参数是正的并且低于所述第一预定加速度阈值ACClim，
其中，所述第三调节程序被设计成在运行时使所述交流发电机电子控制系统(9)被配置为：
-根据所述电池(6)的目标充电状态SOCobj与测量的充电状态SOCmeas之差ΔSOC通过闭环控制系统(32)确定所述电调节电压Vreg。
4.根据权利要求3所述的汽车电气系统，其中，所述交流发电机电子控制系统(9)被配置成在第四条件被确定时实施适于向所述电调节电压Vreg分配预定值的第四调节程序，在所述第四条件中：
-所述内燃机(2)的操作状态对应于引擎运行状态；
-指示电池的充电状态SOCmeas的所述电池参数pam_bat低于预定的充电阈值SOClim)；以及
其中，所述第四调节程序被设计成在运行时使所述交流发电机电子控制系统(9)被配置为产生预定的调节电压Vreg_快速，所述预定的调节电压Vreg_快速的值为标称电池电压Vbat_nom的90％至100％。
5.根据权利要求1所述的汽车电气系统，其中，所述第一调节程序被设计成在运行时使所述交流发电机电子控制系统(9)被配置成：
-根据最大电压Vmaxi和最小电压Vmini计算主供电范围ΔV限制(VMINP，VMAXP)，所述最大电压Vmaxi和最小电压Vmini划定运行的车辆电气负荷(8)的电力供给范围ΔV(Vmini，Vmaxi)，其中，所述最小电压Vmini为第i个车辆电气负荷的最小供电电压，所述最大电压Vmaxi为第i个车辆电气负荷的最大供电电压，VMINP为指定所述最大电压Vmaxi的最大主电压，VMAXP为指定所述最小电压Vmini的最小主电压；
-计算与通过所述内燃机(2)旋转的电子车辆器具(25)的致动有关的第一电压VECMlim；
-计算与指示电池电流Ibat_meas的电池参数pam_bat有关的第二电压V1(Ibat)；
-通过确定所述主供电范围ΔV限制(VMINP，VMAXP)的较低电压VMINP、所述第一电压VECMlim和所述第二电压V1(Ibat_meas)之间的上限计算所述目标电压Vobj。
6.根据权利要求1所述的汽车电气系统，其中，所述比例积分型开环调节系统(26)被配置为：
-接收输入的目标电压Vobj和电池电压Vbat_meas以输出指示所测量的电池电压Vbat_meas与所述目标电压Vobj之差的误差信号Verr；
-将乘以常数K1的所述误差信号Verr对时间积分以确定积分的误差信号；
-通过将所述积分的误差信号加到所述目标电压Vobj来确定补偿的目标电压Vobj’；
-通过将所述补偿的目标电压Vobj’对时间的导数限制在预定的导数范围内来确定所述电调节电压Vreg。
7.根据权利要求3所述的汽车电气系统，其中，所述第三调节程序被设计成当运行时使得所述交流发电机电子控制系统(9)被配置为通过以下函数确定目标充电状态SOCobj：
SOCobj＝K+f1(vn_sp)+f2(en_sp)+f3(load_v)+f4(tes)，其中，K为预定常数，
f1(vn_sp)为确定指示所述电池(6)的充电状态随所述机动车辆(2)的速度vn_sp改变的值的函数；
f2(en_sp)为确定指示所述电池的充电状态随所述内燃机的转速en_sp改变的值的函数；
f3(load_v)为确定指示所述电池(6)的充电状态随扭矩load_v改变的值的函数；
f4(tes)为确定指示所述电池(6)的充电状态随所述电池(6)的外部温度tes改变的值的函数。
8.根据权利要求7所述的汽车电气系统，其中，所述闭环控制系统(32)被配置成：
-接收输入的目标充电状态SOCobj和测量的充电状态SOCmeas以输出指示这两个状态之间的充电差ΔSOC的信号；
-通过显示设有具有相互不同的角系数的多个段的基本上不连续的线性图案的函数Iobj(ΔSOC)根据所述充电差ΔSOC计算目标电流Iobj；
-根据所述充电差ΔSOC和所述目标电流Iobj确定所述目标电流Iobj的补偿因数ICS；
-按下式确定目标电流差ΔIobj：
ΔIobj＝Iobj+ICS-Ibat_meas；
-根据所述目标电流差ΔIobj通过预定的阶梯函数ΔVreg＝fg(ΔIobj)确定电压变化ΔVreg；
-根据计算的电压变化ΔVreg和在前一计算时刻所确定的调节电压Vreg_旧确定调节电压Vreg。
9.根据权利要求1所述的汽车电气系统，其中，所述交流发电机电子控制系统(9)被配置为在所述内燃机(2)处于起动步骤时实施所述交流发电机(4)的第五调节程序，其中，所述第五调节程序被设计成在运行时使所述交流发电机电子控制系统(9)被配置成：
-当在起动过程中内燃机的转速en_sp低于预定阈值EN1时，确定第一预定最小调节电压V1reg_起动；
-当在起动过程中所述引擎转速en_sp高于所述预定阈值EN1时，确定第二预定最大调节电压V2reg_起动，所述第二预定最大调节电压V2reg_起动高于所述第一预定最小调节电压V1reg_起动。
10.根据权利要求1所述的汽车电气系统，其中，所述交流发电机电子控制系统(9)被配置成在所述内燃机(2)关闭时实施所述电调节电压Vreg的第六调节程序，其中，所述第六调节程序被设计成在运行时使所述交流发电机电子控制系统(9)被配置成生成具有能够被校正为13.5V至14.5V之间的值的预定调节电压Vreg_CAL。
11.根据权利要求3所述的汽车电气系统，其中，所述交流发电机电子控制系统(9)被配置为以预定的时间间隔实施所述第三调节程序以获得高充电目标SOCobj。
12.包括根据权利要求1所述的汽车电气系统(1)的机动车辆(3)。
13.用于如权利要求1所述的汽车电气系统(1)的交流发电机电子控制系统(9)。
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