CN107078670A - 用于控制机动车辆交流发电机的调节器的装置，以及包括该相应的调节器的交流发电机 - Google Patents
用于控制机动车辆交流发电机的调节器的装置，以及包括该相应的调节器的交流发电机 Download PDFInfo
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Abstract
根据本发明的装置(1、2)涉及一种调节器，包括电路(1)，该电路通过将高于高参考电压的第一电压引入双向线路(6)生成用于起动所述调节器的起动指令(KEY_ON)，所述双向线被连接到用于检测起动指令的状态的检测电路。检测电路包括用于从指示交流发电机的故障的标志(LAMP_ON)生成故障信号的生成器件(7、9)，借助于开关元件(7)将所述线路接地，从而使线路(6)到比低于高参考电压的故障电压低的第二电压，以及控制电路(1)包括用于检测故障信号的检测器件(4)。根据本发明，控制电路还传送具有高于高参考电压的最大值和比高于故障电压的低参考电压低的最小值的设定点PWM信号，设定点信号的占空比表示调节器的设定点电压(V0)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于控制机动车辆交流发电机的调节器的装置，以及包括为该控制装置设计的调节器的交流发电机。
背景技术
通常，机动车辆交流发电机的调节器由驾驶员借助于车辆的接触键(key)主动地投入使用。使用所谓的“单功能”调节器，调节器经由故障指示灯连接到接触键。
在诸如所谓“多功能”或被控制的调节器的更复杂的调节器中，调节器电路被连续地供电，但当检测到接触键闭合时，必须从减少消耗的静止状态或待机状态转变到活动状态。
然而，为了获得这些多功能调节器与多功能调节器的接线的兼容性，不可能在接触键和调节器之间提供直接连接，这使得需要通过故障指示灯检测所述键的闭合。
在实践中，这种检测的中心问题包括必须在键打开和灯关闭的情况(在这种情况下，调节器侧的所述灯的端子由于上拉电阻处于接地电位)和当所述键被闭合但所述灯由于故障的存在而点亮时的情况(在这种情况下，调节器侧的灯的端子处于例如由给所述灯供电的半导体开关元件的电压降而固定的电位)之间进行区分。该电压降越小，调节器侧的所述灯的端子的电位越接近接地的电位，这使得难以区分键的打开和闭合状态。
在专利申请FR2674063中，VALEO EQUIPEMENT ELECTRIQUES MOTEUR公司通过在检测电路中实施一差分放大器解决该问题，所述差分放大器借助于在调节器侧上的所述灯的端子的电压电平和参考电平之间的差来控制所述灯的半导体开关元件，以将该端子的电位维持在一电平处：足以当交流发电机出故障但所述接触键闭合时不停用(deactivate)调节器。
由于给所述灯供电的电池的端子和使所述接触键短路的调节器侧的所述灯的端子之间的漏电阻的存在，也使得在所述键的打开和闭合状态之间进行区分变得困难。
这种类型的漏电阻，其容易特别地在导电沉积物例如当车辆遭受盐雾时产生的盐桥的作用下出现，可具有10KΩ的值，或可低至1KΩ。
根据环境条件的该漏电阻的可变特性使得由该漏电阻和固定的上拉电阻形成的分压器桥随机化，使得基于在单个和固定的参考电平处的比较进行所述键的打开和闭合状态的检测是不可靠的。
在专利申请FR2724268中，VALEO EQUIPEMENT ELECTRIQUES MOTEUR通过装备一电路来解决该另一问题，该电路用于检测用于控制用于交流发电机的电池充电调节器的接触键的闭合，该电路具有用于对在该漏电阻中流通的寄生漏电流进行分流的器件。
另外，现今，生态考虑正引导机动车辆制造商要求零件制造商设计交流发电机，其由设定电压固定的车载电池充电电压是可变的，例如以便限制由交流发电机从热发动机收集的扭矩，或者以便根据发动机控制单元的控制策略增加该扭矩。
发明内容
本发明的目的是要提供对现有技术中已知的上述问题特别是寄生漏电流的问题的解决方案。
根据第一方面，本发明涉及一种用于控制机动车交流发电机的调节器的装置，该类型的装置首先包括控制电路，该控制电路通过将单线双向通信线路带到高于预定的高参考电压的第一电压生成用于调节器的激活的指令，其次包括用于检测该激活指令的状态的电路，所述单线双向通信线路被连接到用于检测该激活指令的状态的电路。
检测电路包括用于通过由至少一个半导体开关元件将通信线路连接到接地而从指示交流发电机的故障的标志生成故障信号的器件。通过该器件，通信线路被带到比低于高参考电压的预定故障电压低的第二电压。
控制电路包括用于检测该故障信号的器件。
根据本发明，在一般实施例中，控制电路还传送脉冲宽度调制设定信号，所述脉冲宽度调制设定信号具有高于高参考电压的最大振幅和比高于所述故障电压的预定低参考电压低的最小振幅，该设定信号的占空比表示调节器的设定电压。
根据本发明，为该控制电路设计的检测电路还包括第一电压比较器，该第一电压比较器在交流发电机没有故障的情况下由用于激活的器件激活，并将通信线路的电压电平与第一预定电压阈值进行比较。
在本发明的第一特定实施例中，检测电路还包括第二电压比较器，其在交流发电机故障的情况下由这些激活器件激活，并且将通信线路的电压电平与第二预定电压阈值进行比较。
根据本发明，在该第一实施例中，用于激活的器件由第一“与”逻辑门和第二“与”逻辑门形成，该第一“与”逻辑门在它的输入端处被连接到第一电压比较器的第一输出端以及到指示交流发电机的故障的标志的附加标志，以及第二“与”逻辑门在它的输入端处被连接到第二电压比较器的第二输出端和到所述标志门。第一和第二“与”逻辑门在它们的输出端处被连接到“或”逻辑门，以便以脉冲宽度调制(PWM)信号的形式重构由控制电路发送的设定信号。
此外，在本发明的该第一实施例中，检测电路另外包括由指示交流发电机的故障的标志激活的差分电压放大器，该差分电压放大器放大通信线路的电压电平和第三预定电压阈值之间的差，并控制所述半导体开关元件。
在本发明的第二特定实施例中，检测电路另外包括电流比较器，该电流比较器在交流发电机的故障的情况下由用于激活的器件激活，并且比较在半导体开关元件中流通的电流的值和预定的电流阈值。
根据本发明，在该第二实施例中，用于激活的器件由双向多工器(two-waymultiplexer)形成，所述双向多工器由示出交流发电机的故障的标志控制，并且在它的输入端处被连接到第一电压比较器的第一输出端以及到电流比较器的第二输出端，以便重构由所述控制电路发送的设定信号。
还在该第二实施例中，该电流比较器例如包括电流镜。
本发明还涉及包括集成的调节器的该类型的机动车辆交流发电机。
根据本发明，该调节器包括用于检测如以前所述的控制装置的电路。
与现有技术相比，这些不多的实质性说明将已经弄成对本领域内的技术人员而言由本发明提供的优点是显而易见的。
本发明的详细说明被提供在后面与所附附图有关的说明书中。
应当注意到，这些附图目的仅在于示出说明书的内容，并且无论如何不构成本发明的范围的限制。
附图说明
图1示意性地示出用于控制在现有技术中已知的机动车辆交流发电机的调节器的装置；
图2示意性地示出在一般实施例中的用于控制根据本发明的机动车辆交流发电机的调节器的装置；
图3示意性地示出在第一特定实施例中的用于控制根据本发明的机动车辆交流发电机的调节器的装置的一部分；
图4示意性地示出在在第二特定实施例中的用于控制根据本发明的机动车辆交流发电机的调节器的装置。
具体实施方式
对于现有技术中已知的多功能类型的调节器，其中的控制装置示出在图1中，包括控制电路1和检测电路2，激活和故障指示的功能结合在调节器的相同连接端子3。
该连接端子3直接地或间接地被连接到车辆仪表板的灯4和到键接触器5。
通过第一电压的检测激活调节器，该第一电压基本上对应于在键接触器5的开关期间连接控制电路1到检测电路2的通信线路6上的电池电压电平VBat。
为了将交流发电机的故障指示给驾驶员，调节器的检测电路2借助于器件半导体开关元件7使通信线路6的电势接地，所述半导体开关元件7由MOSFET类型的功率晶体管形成，并通过由有故障的交流发电机在状态端子8上供给的标志LAMP_ON控制，以便通过该器件使通信线路6的第二电压低于预定故障电压，以及以便使电流在通信线路6中流通，使得可以指示该故障。
为了在故障指示期间不停用所述调节器，通信线路6的电压电平V必须没有降低到低于预定检测阈值Vs。
该电压电平然后例如通过功率晶体管7的控制器件9、10被保持在大约1.2V，所述功率晶体管由差分放大器9形成，所述差分放大器9放大通信线路6的电压电平和由例如1.2V的参考电压10供给的检测阈值Vs之间的差。
当键5被断开时，电势没有被施加到所述通信线路6，大约8KΩ的上拉电阻11使得可以使通信线路6的电位变为接近零的值。
现有技术中已知的、根据相同连接端子3上的指示灯4和起动装置5的功能的结合的原理运行的多功能或受控类型的调节器的激活和停用顺序例如如下：
在所述键接触器5直接由驾驶员或间接由起动端子12上的接通信号KEY_ON变为高状态切换期间：
-经由所述灯4给通信线路6供给低于电池电压VBat，以及电压电平增加；
-当电压电平V超过检测阈值Vs时，在输出端子13处由具有滞后的第一比较器电路14供给的激活指令KEY_DETECT变为高状态。
如果通信线路6的电压电平V在预定确认周期内保持在检测阈值Vs以上，那么：
-调节器从待机模式进入活动模式；
-调节器使通信线路6的电势接地，从而使电流在通信线路6中流通并接通指示灯4，以指示所述交流发电机不对电池充电；
-通信线路6的电压电平V下降，但是由控制装置9，10维持在检测阈值Vs以上，并且调节器维持在活动模式。
当车辆停止时，键开关5直接由驾驶员打开，或间接地由起动端子12上的接通信号KEY_ON变为低状态而打开：
-控制器件9，10不再能够维持通信线路6上的电压，因此电压电平V下降到检测阈值Vs以下；
-由第一比较器电路14供给到输出端子13的激活指令KEY_DETECT返回到低状态。
在预定确认周期之后，如果通信线路6上的电压电平V已经保持在检测阈值Vs以下，那么：
-调节器返回到待机模式；
-开关指示灯4的功率晶体管7不再被控制。
根据本发明的目的，为了满足对供给可编程充电电压的交流发电机的要求，图1中所示的控制装置被修改为如图2中所示的，以便实施控制电路1和检测电路2之间的通信协议，从而允许发动机控制模块(未示出)将调节器的设定电压V0固定在控制端子15上。
指示灯4由例如大约470Ω的充电电阻4和在通信线路6上发送设定的PWM调制信号的控制电路16代替。占空比的值对应于电压调节设定。设定信号的振幅取决于调节器的功能模式。
在没有故障指示的正常模式下，控制电路16施加比通信线路6上的高参考电压高的第一电压。当所述控制电路16释放高上拉时，在调节器的接地处的上拉电阻11使通信线路6上的电压电平V下降到第二电压，所述第二电压低于低参考电压，接近0V。
当调节器指示交流发电机故障时，设定信号的最大值由功率晶体管7的控制器件9、10限制到检测阈值Vs，即例如到1.2V，而该设定信号的最小值通过功率晶体管7和接地上拉电阻11二者被带入故障电压以下，基本上为0V。
在图2中所示的本发明的一般实施例中，与图1中所示的现有技术中已知的组件相比，设定信号由调节器检测而没有修改它的检测电路2。
实际上，在两个功能模式中，通信线路6处的电压电平下降到0V，并且与所述键5的闭合的检测的阈值Vs相交。因此，由控制电路16发出的设定信号可由第一比较器电路14检测，重构在输出端子13上并被发送到调节器的逻辑控制电路，该逻辑控制电路必须被设计为能够计算从检测到该信号COM_DETECT开始要施加到交流发电机的设定电压V0。
由于车辆仪表板上的电池充电指示灯4不再直接由调节器的检测电路2开关，因此控制电路1必须能够在交流发电机故障的指示期间检测所述通信线路6的上拉至低于故障电压，即小于1V。为此，设置在控制电路1中的具有滞后的第二比较器电路17检测通信线路6上缺乏活动性(activity)，并且能够经由发信号(signalling)端子18将该信息传送到乘客空间控制模块(未示出)。
由发动机控制模块供给的设定电压V0到调节器的传送，以及由调节器传送到乘客空间控制模块的故障的指示可以是同时的：控制电路1和检测电路2之间的通信线路6是全双工(full duplex)类型的连接。
在图2中所示的控制装置的一般实施例中，根据本发明的可编程交流发电机的多功能或被控制类型的调节器的激活和停用的顺序典型地如下：
-调节器的激活器与不可编程的多功能调节器的激活器是相同的；
-当控制电路1释放通信线路6时，调节器不立即返回到待机模式。调节器保持活动，等待通信线路6上的新的上升前沿；
-在设定信号的下一个周期中，占空比由调节器的逻辑控制电路确定然后解释，所述逻辑控制电路施加所需的控制规则；
-假设在预定确认周期期间所述通信线路6上的电压电平保持低于检测阈值Vs，则调节器返回到待机模式。
这种一般方法的缺点是它对漏电流的敏感性，所述漏电流可能在控制装置1、2的使用寿命期间，例如由于具有在前述中已经指出的问题类型的盐桥，出现在供给电池的交流发电机的电源端子B+A和调节器到控制电路1的连接端子3之间。
在正常功能模式下，等效漏电阻19趋于在设定信号的低状态下升高通信线路6上的电压电平。效果可能是设定信号的最小值总是高于低参考电压，因此设定信号的占空比不可再被解释。在车辆的被动生命周期期间，调节器也可能不再返回到待机模式，其将导致使电池放电。
为了消除这个缺点，通过以适当的方式选择高参考电压和低参考电压以及故障电压，通信协议的规范考虑了在正常功能模式下所述设定信号的低状态中的电压电平V的可能的增加。
在本发明的优选实施例中，高参考电压例如等于3.5V，低参考电压例如等于1.5V，故障电压大约为1V。
因此，设定信号的最小值例如根据正常功能模式下的这些规格被包含在0V和1.5V之间。然而，在故障的情况下，电压电平V总是低于1V。因此没有对于两种功能模式共同的检测范围。结果，两种检测方法在根据本发明的调节器的控制装置1、2的检测电路2中被实施，即，一种方法是在当信号的振幅大时被实施，另一种方法是在具有较低电压电平的故障模式下被实施。
在图3中示意性地示出的第一特定实施例中，检测电路2包括用于两种功能模式中的设定信号的第一和第二电压比较器20、21。
在正常模式下，第一电压比较器20将通信线路6上的电压电平V与由第一参考源22供给的2.5V的第一预定电压阈值V1进行比较。
在故障指示模式中，第二电压比较器21将通信线路6上的电压电平V与由第二参考源23供给的0.65V的第二预定电压阈值V2进行比较。
根据所述模式，重构的设定信号COM_DETECT由第一电压比较器20或第二电压比较器21供给到输出端子13。
为此目的，检测电路2包括：
-第一“与”逻辑门24，该第一“与”逻辑门在其输入端处被连接到第一电压比较器20的第一输出端以及到由反相器25形成的标志LAMP_ON的互补标志；
-第二“与”逻辑门26，该第二“与”逻辑门在其输入端处被连接到第二电压比较器21的第二输出端以及到标志LAMP_ON；
-“或”逻辑门27，该“或”逻辑门被连接在第一和第二“与”逻辑门的输出端，以便供给重构的设定信号COM_DETECT。
在该第一实施例中，控制功率晶体管7的差分电压放大器9放大通信线路6的电压电平V和由第三参考源28供给的0.9V的第三预定电压阈值V3之间的差。
在图4中示意性地示出的本发明的第二特定实施例提供了在这种情况下的响应。
在该第二特定实施例中，检测电路2包括早已在本发明的第一实施例中实施的第一电压比较器20，以便在正常功能模式下检测所述设定信号。
所述电压检测阈值理想地位于接地偏移电压以上和高参考电压以下。
通过在没有修改的情况下选择通信线路的电压电平与其进行比较的等于2.5V的第一预定电压阈值，通信协议的等于3.5V的高参考电压和等于1.5V的低参考电压通常是合适的。
为了在激活指令的故障的情况下独立于接地偏移电压执行可靠的检测，检测电路2包括电流比较器29。
该电流比较器29执行在功率晶体管7中流通的电流值和预定电流阈值之间的比较，将通信线路6经由大约100Ω的漏极电阻30切换到接地。该电流阈值对应于电流的最小值，其使得可以使通信线路6上的电压电平V达到故障电压，即1V。
以已知的方式，电流比较器29包括电流镜，即它包括与功率晶体管7相同类型但是具有较小尺寸的信号晶体管，其并联连接在功率晶体管7上。因此，它是该信号晶体管的漏极源电流，其与在功率晶体管7中流通的电流成比例，这使得可以与预定电流阈值进行比较。
在它的状态改变到故障指示模式期间，调节器从实施第一电压比较器20的切换到实施电流比较器29，用于读取占空比。
设定信号COM_DETECT通过由标志LAMP_ON控制的双向多工器31被重构在输出端子13上，并且在其输入端被连接到第一电压比较器20的第一输出端和到电流比较器29。
为了正确地解释设定信号的占空比，第一电压比较器20和电流比较器29的输出信号在功能模式之间切换时必须重叠。由此，在读取占空比时，不连续性将被最小化。为此，从正常模式到故障模式的切换与设定信号的低状态同步。
在本发明的一般实施例和第一和第二特定实施例中，根据本发明的调节器的控制装置1、2的检测电路2以ASIC(专用集成电路)的形式制造。
这种类型的集成电路使得可以容易地符合机动车辆制造商要执行的各种规范，特别是涉及通信协议，以及涉及高参考电压、低参考电压和故障电压，以便符合满足新一代可编程交流发电机的所有要求。
应当认识到，本发明不仅局限于上述的优选实施例。
特别地，无源电子部件例如电阻4、11、19、30的值、以及所示的有源电子部件7、9、14、17、20、21、24、25、26、27、28、29、31的类型，仅是示例：本领域技术人员将根据需要使用其他电子部件以便实现相同的功能。
由此，本发明包括所有可能变型的实施例，只要这些变型保持在由下面的权利要求限定的上下文中。
Claims (10)
1.一种用于控制机动车交流发电机的调节器的装置(1、2)，该类型的装置首先包括控制电路(1)，该控制电路通过将单线双向通信线路(6)带到高于预定的高参考电压的第一电压来生成用于激活所述调节器的指令(KEY_ON)，其次包括用于检测所述激活指令(KEY_ON)的状态(KEY_DETECT)的电路(2)，所述单线双向通信线路(6)被连接到用于检测该激活指令(KEY_ON)的状态(KEY_DETECT)的电路(2)，所述检测电路(2)包括器件(7、9)，所述器件(7、9)用于通过由至少一个半导体开关元件(7)将所述通信线路(6)连接到地而从指示所述交流发电机的故障的标志(LAMP_ON)生成故障信号，通过该器件将所述通信线路(6)带到比低于高参考电压的预定故障电压低的第二电压，以及所述控制电路(1)包括用于检测所述故障信号的器件(4)，其特征在于，所述控制电路(1)还传送脉冲宽度调制设定信号，所述脉冲宽度调制设定信号具有高于所述高参考电压的最大值和比高于所述故障电压的预定低参考电压低的最小值，所述设定信号的占空比表示所述调节器的设定电压(V0)。
2.根据前述权利要求1所述的用于控制机动车辆交流发电机的调节器的装置(1、2)，其特征在于，所述检测电路(2)另外包括第一电压比较器(20)，所述第一电压比较器(20)在所述交流发电机没有故障的情况下由用于激活的器件(24、25)激活，并将所述通信线路(6)的电压电平(V)与第一预定电压阈值(V1)进行比较。
3.根据前述权利要求2所述的用于控制机动车辆交流发电机的调节器的装置(1、2)，其特征在于，所述检测电路(2)还包括第二电压比较器(21)，所述第二电压比较器在所述交流发电机故障的情况下由所述激活器件(26)激活，并且将所述通信线路(6)的电压电平(V)与第二预定电压阈值(V2)进行比较。
4.根据前述权利要求3所述的用于控制机动车辆交流发电机的调节器的装置(1，2)，其特征在于，所述用于激活的器件(24、25、26)由第一“与”逻辑门(24)和第二“与”逻辑门(26)形成，所述第一“与”逻辑门(24)在它的输入端处被连接到所述第一电压比较器(20)的第一输出端以及连接到所述标志(LAMP_ON)的附加标志，所述第二“与”逻辑门(26)在它的输入端处被连接到所述第二电压比较器(21)的第二输出端以及连接到所述标志(LAMP_ON)，所述第一和第二“与”逻辑门(24、26)在它们的输出端处被连接到“或”逻辑门(27)以便重构所述设定信号(COM_DETECT)。
5.根据前述权利要求3和4中的任一项所述的用于控制机动车辆交流发电机的调节器的装置(1、2)，其特征在于，所述检测电路(2)另外包括由所述标志(LAMP_ON)激活的差分电压放大器(9)，所述差分电压放大器放大所述通信线路(6)的所述电压电平(V)和第三预定电压阈值(V3)之间的差，并控制所述开关元件(7)。
6.根据前述权利要求2所述的用于控制机动车辆交流发电机的调节器的装置(1，2)，其特征在于，所述检测电路(2)另外包括电流比较器(29)，所述电流比较器在所述交流发电机故障的情况下由所述用于激活的器件(31)激活，并且比较在所述开关元件(7)流通的电流的值与预定电流阈值。
7.根据前述权利要求6所述的用于控制机动车辆交流发电机的调节器的装置(1，2)，其特征在于，所述用于激活的器件(31)由双向多工器(31)形成，所述双向多工器由所述标志(LAMP_ON)控制，并且在它的输入端处被连接到所述第一电压比较器(20)的第一输出端以及连接到所述电流比较器(29)的第二输出端，以便重构所述设定信号(COM_DETECT)。
8.根据权利要求6或7中的任一项所述的用于控制机动车辆交流发电机的调节器的装置(1、2)，其特征在于，所述电流比较器(29)包括电流镜。
9.根据权利要求8所述的用于控制机动车辆交流发电机的调节器的装置(1、2)，其特征在于，所述高预定参考电压和低预定参考电压、所述故障电压以及所述第一预定电压阈值、第二预定电压阈值和第三预定电压阈值分别地基本上为3.5V、1.5V、1.0V、2.5V、0.65V和0.9V。
10.一种包括集成的调节器的类型的机动车辆交流发电机，其特征在于，所述调节器包括根据前述权利要求1到9中的任一项所述的控制装置(1、2)的检测电路(2)。
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