DE102009002115A1

DE102009002115A1 - Verfahren zur Regelung eines Kraftfahrzeuggenerators

Info

Publication number: DE102009002115A1
Application number: DE200910002115
Authority: DE
Inventors: Miriam Scherer; Helmut Suelzle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2009-04-02
Filing date: 2009-04-02
Publication date: 2010-10-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Kraftfahrzeuggenerators mittels eines von einem Generatorregler bereitgestellten Wertes einer Regelgröße. Der Generatorregler nimmt die Regelung des Generators unter Verwendung von im Generatorregler abgespeicherten Daten vor. Dabei wird ein Messwert einer Messgröße in einer Recheneinheit des Generatorreglers mit einem dem Kraftfahrzeuggenerator zugehörigen Abgleichwert beaufschlagt. Der mit dem Abgleichwert beaufschlagte Messwert wird zur Ermittlung der Regelgröße verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Kraftfahrzeuggenerators.
Stand der Technik
Es gibt verschiedene Typen von Kraftfahrzeuggeneratoren, wobei für jeden Typ unterschiedliche Baugrößen existieren können. Generatoren desselben Typs und derselben Baugröße können Fertigungstoleranzen aufweisen, so dass beim Anlegen ein und desselben Erregerstromes mittels eines Generatorreglers an verschiedene Generatoren desselben Typs und derselben Baugröße unterschiedliche Generatorströme fließen können. Auch die verschiedenen Generatoren zugeordneten Generatorregler selbst stellen aufgrund von Fertigungstoleranzen im Falle übereinstimmender Messwerte dem nachgeschalteten Generator unterschiedliche Erregerströme zur Verfügung.
Um diese Toleranzen auszugleichen, bedarf es eines Abgleiches, um sicherzustellen, dass trotz der Fertigungstoleranzen des Generators und des Generatorreglers eine möglichst genaue und mit nur geringen Verlusten behaftete Generatorregelung erfolgen kann.
Dieser Abgleich kann Abgleichmessungen erfordern, die für jedes einzelne Generator-/Generatorregler-Paar separat durchgeführt werden müssen. Messungen dieser Art sind für den jeweiligen Hersteller zeitintensiv und damit nicht wirtschaftlich.
Sollen beispielsweise die Bauteile eines Kraftfahrzeuggenerators vor zu hohen Temperaturen geschützt werden, dann kann durch den Generatorregler eine Erregerstrombegrenzung bzw. Erregerstromabsenkung vorgegeben werden. Durch diese Begrenzung bzw. Absenkung des Erregerstromes wird auch der Generatorstrom begrenzt. Dies hat eine Abkühlung der Bauteile des Generators zur Folge.
Eine derartige Erregerstromabsenkung ist beispielsweise in der EP 0 407 485 B1 beschrieben. Diese Druckschrift beschreibt ein Verfahren zur Regelung eines Fahrzeug-Drehstrom-Generators, der eine Gleichrichteranordnung umfasst. Des Weiteren ist ein Spannungsregler zur Regelung der Generatorausgangsspannung vorgesehen. Dieser weist Mittel zur Temperaturerfassung auf, die mit einem Generatorbauteil oder der Gleichrichteranordnung thermisch gekoppelt sind. Der Fahrzeug-Drehstrom-Generator ist in einem übererregten Zustand mit einem über den Nennerregerstrom des Generators erhöhten Erregerstrom betreibbar. Ab dem Erreichen einer ersten vorgebbaren Schwelle, die eine vorgebbare Temperatur oder ein erste vorgebbare Drehzahl ist, wird der Erregerstrom abgesenkt und nach Erreichen einer zweiten vorgebbaren Schwelle, die die vorgegebene Temperatur oder eine zweite vorgebbare Drehzahl ist, wird der Erregerstrom wieder angehoben. Dabei umfasst der Drehzahlbereich zwischen der ersten und der zweiten vorgebbaren Drehzahlschwelle Drehzahlen, bei denen die Temperatur bei einem über den Nennerregerstrom des Generators erhöhten Erregerstrom oder hoher Umgebungstemperatur unzulässig hohe Werte erreicht.
Die vorstehend beschriebene Begrenzung bzw. Absenkung des Erregerstromes kann aus Daten abgeleitet werden, die aus Kennfeldern des Generatorstromes und/oder Kennlinien des Generatorstromes und/oder Rechenoperationen oder Kombinationen davon abgeleitet werden. Diese Daten werden generatorindividuell im Rahmen der Fertigung im Werk im Generatorregler hinterlegt.
Dazu gehören beispielsweise Daten, die folgende Beziehungen beschreiben: Ierr = f(n, T, UReg) IG = f(n, Ierr, TReg, UReg) TKomponente = f(n, Ierr, T, UReg).
Für jeden Drehzahlwert n gibt es einen bestimmten Erregerstrom I_err (T), auf den begrenzt werden muss, um den Generatorstrom und damit die Temperatur der Bauteile des Generators zu begrenzen.
Die durch die abgespeicherten Daten vorgegebenen Strombegrenzungskennlinien können sich für jeden Generatortyp und für jede Generatorbaugröße unterscheiden. Um eine möglichst genaue Begrenzung bzw. Absenkung des Erregerstromes mit geringen Toleranzen zu ermöglichen, bedarf es einer Anpassung der werkseitig abgespeicherten Daten an den jeweiligen Generator. Zu dieser Anpassung werden für jeden einzelnen Generator Abgleichmessungen durchgeführt und die abgespeicherten Daten in Abhängigkeit von den Ergebnissen der Abgleichmessungen korrigiert. Dies ist – wie bereits oben ausgeführt wurde – zeitaufwendig und damit kostenintensiv.
Offenbarung der Erfindung
Ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine Anpassung der im Generatorregler abgespeicherten Daten an einen Kraftfahrzeuggenerator auf einfache Weise durchgeführt werden kann. Dies geschieht im Wesentlichen dadurch, dass zu einem Generatorabgleich nicht zeitaufwendige und kostenintensive Abgleichmessungen durchgeführt werden müssen, die zu einer Anpassung der im Generatorregler abgespeicherten Daten führen, sondern dass ein Abgleich durchgeführt wird, indem unter Verwendung eines abgespeicherten Datensatzes ein Abgleichwert ermittelt wird, mit welchem im Rahmen der Generatorregelung ermittelte Messwerte im Generatorregler beaufschlagt werden, um einen Generatorabgleich zu bewirken. Mittels des mit dem Abgleichwert beaufschlagten Messwertes wird die jeweils notwendige Regelgröße ermittelt und dem Kraftfahrzeuggenerator zur Verfügung gestellt.
Vorzugsweise wird der Abgleichwert dadurch ermittelt, dass der Generator mittels eines einem abgespeicherten Kennfeld entnommenen Werts der Regelgröße betrieben wird, der Wert der Regelgröße so lange verändert wird, bis eine Zielgröße einen gewünschten Zielwert aufweist, nach dem Erreichen des gewünschten Zielwertes ein Messwert der Regelgröße ermittelt wird und der Abgleichwert in Abhängigkeit vom ermittelten Messwert und dem im Kennfeld enthaltenen, dem entnommenen Wert der Regelgröße entsprechenden Wert berechnet wird. Diese Berechnung kann in einfacher Weise durch eine Quotientenbildung erfolgen.
In vorteilhafter Weise wird der berechnete Abgleichwert in einem Speicher des Generatorsystems nichtflüchtig abgespeichert, so dass er für nachfolgende Regelvorgänge des Generators zur Verfügung steht, bei denen der jeweils erhaltene Messwert mit dem Abgleichwert zu beaufschlagen ist, um eine korrekte Adressierung des Kennfeldes vornehmen zu können.
Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender beispielhafter Erläuterung anhand der 1. Diese zeigt eine Blockdarstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zur Regelung eines Kraftfahrzeuggenerators.
Die dargestellte Vorrichtung weist einen Generatorregler 1, einen Kraftfahrzeuggenerator 2, Bordnetzverbraucher 3 und ein Steuergerät 4 auf. Der Generatorregler 1 enthält eine Recheneinheit 1a, einen Kennfeldspeicher 1b und einen Abgleichwertspeicher 1c. Der Generator 2, bei dem es sich beispielsweise um einen Klauenpolgenerator handelt, weist eine Erregerspule 2a auf, die von einem Erregerstrom I_err durchflossen wird. Der Erregerstrom I_err wird vom Generatorregler 1 zur Verfügung gestellt. Der Generator 2 stellt zur Versorgung der Bordnetzverbraucher 3 den Generatorstrom I_G zur Verfügung. Im Generator 2 erfolgt eine Messung einer Messgröße. Der dabei erhaltene Messwert M wird dem Generatorregler 1 zugeführt, der in Abhängigkeit von diesem Messwert den Erregerstrom I_err zur Verfügung stellt. Das Steuergerät 4 steht mit dem Generatorregler 1 zwecks Austausch von Daten in bidirektionaler Verbindung.
Im Kennfeldspeicher 1b des Generatorreglers 1 sind ein oder mehrere Kennfelder abgespeichert, deren Daten am Ende der Fertigung im Kennfeldspeicher 1b hinterlegt werden und für einen bestimmen Generatortyp und eine bestimmte Generatorgröße messtechnisch erfasste Zusammenhänge zwischen dem Erregerstrom I_err, der Generatordrehzahl n, der Regelspannung U_Reg und der Reglerchiptemperatur T beschreiben: IErr = f(n, T, UReg).
Der Abgleichwertspeicher 1c ist zur Abspeicherung eines Abgleichwertes vorgesehen, der im Rahmen des Generatorabgleiches ermittelt wird. Ist dieser Abgleichwert errechnet, dann wird er nichtflüchtig im Abgleichwertspeicher 1c hin terlegt, so dass er der Recheneinheit 1a für nachfolgende Regelvorgänge des Generators 2 zur Verfügung steht.
Zur Berechnung des Abgleichwertes kann folgende Vorgehensweise gewählt werden: die Recheneinheit 1a liest aus dem Kennfeldspeicher 1b die einem gewünschten Generatorstrom I_G zugehörigen weiteren Parameter aus, zu denen der Erregerstrom I_err, die Generatordrehzahl n und die Reglerchiptemperatur T gehören. Mittels dieser Parameter wird der Generator 2 betrieben. Dabei wird darauf geachtet, dass der Erregerstrom I_err, die Generatordrehzahl n und die Reglerchiptemperatur T den aus dem Kennfeld entnommenen Werten entsprechen. Sind diese Werte eingestellt, dann wird der vom Generator 2 ausgegebene Generatorstrom gemessen und der erhaltene Messwert I_G,ist mit dem gewünschten Generatorstrom I_G verglichen.
Ergibt dieser Vergleich, dass der erhaltene Messwert I_G,ist mit dem gewünschten Generatorstrom I_G übereinstimmt, dann wird der Faktor „1” als Abgleichwert ermittelt und im Abgleichwertspeicher 1c nichtflüchtig hinterlegt.
Ergibt der genannte Vergleich hingegen, dass der erhaltene Messwert I_G,ist mit dem gewünschten Generatorstrom I_G nicht übereinstimmt, dann wird der Erregerstrom I_err solange verändert, bis der erhaltene Messwert I_G,ist mit dem gewünschten Generatorstrom I_G übereinstimmt. Dann wird der zugehörige Erregerstrom I_err,ist gemessen und der Recheneinheit 1a zugeführt. Diese berechnet aus dem erhaltenen Messwert I_err,ist und dem im Kennfeld abgespeicherten Erregerstrom I_err einen Abgleichwert durch Bildung des Quotienten aus dem dem Kennfeld entnommenen Wert des Erregerstromes und dem Messwert I_err,ist. Der erhaltene Quotient wird als Abgleichwert im Abgleichwertspeicher 1c nichtflüchtig hinterlegt.
Im nachfolgenden Regelbetrieb des Kraftfahrzeuggenerators 2 werden die jeweils erhaltenen Messwerte M in der Recheneinheit 1a mit dem Abgleichwert beaufschlagt. Der mit dem Abgleichwert beaufschlagte Messwert wird zur Adressierung des Kennfeldes verwendet, um aus dem Kennfeld den zum Erreichen des gewünschten Generatorstromes benötigten Erregerstromwert auszulesen und dem Generator 2 als Erregerstrom zur Verfügung zu stellen.
Nach alledem werden zum Abgleich des Kraftfahrzeuggenerators nicht generatorindividuell eine Vielzahl von Abgleichmessungen durchgeführt, um die Daten des oder der abgespeicherten Kennfelder an den jeweils vorliegenden Generator geräteindividuell anzupassen, sondern es erfolgt lediglich die Ermittlung eines geräteindividuellen Abgleichwertes, der in einem Speicher des Generatorreglers nichtflüchtig abgespeichert wird und im späteren Gerätebetrieb zusammen mit dem jeweils ermittelten Messwert zur Adressierung des jeweiligen Kennfeldes verwendet wird. Dieses Kennfeld selbst muss bei der Fertigung nicht geräteindividuell, sondern lediglich für jeden Generatortyp und für jede Generatorbaugröße einmal ermittelt werden.
Als Messgröße im späteren Gerätebetrieb wird – wie oben beschrieben – vorzugsweise der Erregerstrom bzw. ein dem Erregerstrom zugehöriges Tastverhältnis verwendet, wobei mittels dieses Tastverhältnisses ein nicht gezeichneter Schalttransistor des Generatorreglers angesteuert wird, um dem Generator den gewünschten Erregerstrom bereitzustellen.
Zusätzlich oder alternativ dazu können als Messgröße aber auch die Generatordrehzahl n oder die Reglerchiptemperatur T verwendet werden.
Vorzugsweise wird als Messgröße ein Parameter verwendet, der am Anfang der Toleranz- bzw. Messkette steht und möglichst unbelastet von Toleranzen ist.
Des Weiteren erfolgt die Ermittlung des Abgleichwertes vorzugsweise am Ende der Fertigung am fertigen Produkt.
Bei der vorliegenden Erfindung erfolgt nach alledem ein generatorreglerinternes Mapping eines Messwertes, indem dieser Messwert unter Verwendung eines Abgleichwertes modifiziert wird. Der modifizierte Messwert wird verwendet, um die für die Regelung des Generators benötigten Werte zu ermitteln.
Die vorstehend beschriebene Strategie ermöglicht in vorteilhafter Weise auch eine simultane Anpassung von mehreren verschiedenen Kennfeldern bzw. Erregerstrom-Begrenzungskennlinien wie beispielsweise einer Kaltstrombegrenzung, einer Begrenzung im Heißpunkt und einer Begrenzung bei hohen Drehzahlen.
Die beschriebene Adaption der Erregerstrommessung passt indirekt alle Kennlinien gleichzeitig an, so dass eine Einzelanpassung jeder Kennlinie unnötig ist.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass im Betrieb des Generators der jeweilige Messwert M vom Generatorregler 1 an das Steuergerät 4 ausgegeben wird, bei dem es sich um ein übergeordnetes Steuergerät handelt. Dort erfolgt eine Weiterverarbeitung des genannten Messwertes. Beispielsweise zieht das Steuergerät aus einem übermittelten Erregerstrom-Messwert Rückschlüsse auf den Generatorstrom und berechnet daraus einen Wert für das Schlupfmoment. Würden nicht mit dem Abgleichwert beaufschlagte, d. h. ungemappte, Erregerstromwerte an das Steuergerät übermittelt, dann würde das Steuergerät auf einen falschen Generatorstrom schließen und eine fehlerhafte Berechnung des Schlupfmomentes durchführen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 0407485 B1 [0006]

Claims

Verfahren zur Regelung eines Kraftfahrzeuggenerators mittels eines von einem Generatorregler bereitgestellten Wertes einer Regelgröße, wobei der Generatorregler die Regelung des Generators unter Verwendung von im Generatorregler abgespeicherten Daten vornimmt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messwert (M) einer Messgröße in einer Recheneinheit (1a) des Generatorreglers (1) mit einem dem Kraftfahrzeuggenerator (2) zugehörigen Abgleichwert beaufschlagt wird und der mit dem Abgleichwert beaufschlagte Messwert zur Ermittlung der Regelgröße verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im Generator abgespeicherten Daten Kennfelder und/oder Kennlinien und/oder Rechenoperationen oder Kombinationen davon sind.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die im Generatorregler abgespeicherten Daten Kennfelder sind und der Generatorregler ein Kennfeld mittels eines Messwertes einer Messgröße adressiert und dem Kennfeld einen dem Messwert zugeordneten Wert der Regelgröße entnimmt und der Messwert in der Recheneinheit (1a) des Generatorreglers (1) mit einem dem Kraftfahrzeuggenerator (2) zugehörigen Abgleichwert beaufschlagt und der mit dem Abgleichwert beaufschlagte Messwert zur Adressierung des Kennfeldes (1b) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgleichwert ermittelt wird, indem der Generator (2) mittels eines einem abgespeicherten Kennfeld entnommenen Werts der Regelgröße betrieben wird, der Wert der Regelgröße solange verändert wird, bis eine Zielgröße einen gewünschten Zielwert aufweist, nach dem Erreichen des gewünschten Zielwertes ein Messwert der Regelgröße ermittelt wird und der Abgleichwert in Abhängigkeit vom ermittelten Messwert und dem im Kennfeld enthaltenen, dem entnommenen Wert der Regelgröße entsprechenden Wert berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgleichwert durch eine Quotientenbildung aus dem im Kennfeld enthaltenen, dem Wert der Regelgröße entsprechenden Wert und dem ermittelten Messwert berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgleichwert im Generatorregler gespeichert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelgröße der Erregerstrom (I_err) des Generators ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Erregerstrom über das Tastverhältnis einer Endstufe eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messgröße der Erregerstrom des Generators, die Generatordrehzahl oder die Reglerchiptemperatur ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4–9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielgröße der Generatorstrom (I_G) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4–9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielgröße eine Komponententemperatur ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennfeld die Abhängigkeit des Erregerstroms von der Generatordrehzahl, der Regelspannung und der Reglerchiptemperatur beschreibt. Ierr = f(n, T, UReg).