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Die Erfindung betrifft einen Generatorregler für einen Mehrphasenwechselstrom-Generator mit nachgeschaltetem Gleichrichter in einem Kraftfahrzeug.
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Kraftfahrzeuge umfassen zur Versorgung elektrischer Verbraucher mit elektrischer Energie typischerweise einen elektrischen Generator, welcher über den Antrieb des Fahrzeugs mit mechanischer Energie versorgt wird. Mit der überschüssigen elektrischen Leistung des Generators wird die Fahrzeugbatterie geladen.
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Als Generator wird im Allgemeinen ein Mehrphasenwechselstrom-Generator (Drehstrom-Generator) mit drei oder mehr Phasen verwendet. Hierbei ist der Mehrphasenwechselstorm-Generator typischerweise als elektrische Synchronmaschine realisiert, welche einen durch den Antrieb rotierenden Läufer mit einer Erregerwicklung zur Erzeugung eines Erregermagnetfeldes und einen Ständer mit einer mehrphasigen Ständerwicklung umfasst. Da die elektrischen Verbraucher typischerweise als Gleichstromverbraucher ausgelegt sind und die Batterie zum Laden mit Gleichstrom gespeist wird, ist dem Mehrphasenwechselstrom-Generator ein Gleichrichter nachgeschaltet, der die mehrphasige Wechselspannung in eine Gleichspannung wandelt. Um die gleichgerichtete Generatorspannung auch bei variablem Laststrom und variabler Motordrehzahl konstant zu halten, wird ein Generatorregler verwendet, der den Erregerstrom der Erregerwicklung variiert, so dass eine Schwankung der Generatorspannung ausgeregelt wird.
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In 1 ist ein Beispiel für einen konventionellen 14-V-Generator mit einem Gleichrichter 1 für ein Kraftfahrzeug dargestellt. Hier ist beispielhaft ein 3-phasiger Generator dargestellt, der Generator kann aber auch beispielsweise fünf oder sechs Phasen aufweisen. Der 14-V-Generator wandelt einen Teil der mechanischen Leistung des Verbrennungsmotors in elektrische Leistung um und gewährleistet so die elektrische Stromversorgung des die Batterie und die Verbraucher umfassenden Fahrzeug-Bordnetzes 7. Der Riementrieb 2 überträgt die mechanische Leistung des Verbrennungsmotors 3, welche durch die Drehzahl und das Drehmoment bestimmt wird, von der Kurbelwelle auf den Generator. Der durch den Generator erzeugte Generatorstrom IGEN wird über den Anschluss B+ ins Bordnetz 7 abgegeben, um die Batterie zu laden und Verbraucher wie beispielsweise die Zündung, die Scheinwerfer oder das Gebläse mit Strom zu versorgen. In 1 ist der Generator als fremderregte Synchronmaschine 9 mit angebautem Regler 4 und Gleichrichter 1 ausgeführt. Der Rotor der Synchronmaschine 9 trägt eine Erregerwicklung 5 und wird beispielsweise über zwei Schleifringe mit dem Erregerstrom IERR versorgt. Das Magnetfeld der Erregerwicklung 5 wird beispielsweise über Polklauen aus magnetisch permeablem Stahl in den Ständer geleitet und induziert bei Rotation in den Ständer-Phasen eine Wechselspannung. Die Spannungsamplitude hängt von der Generatordrehzahl nGEN und dem Erregerstrom IERR ab. Die Generatordrehzahl nGEN des Generators ist proportional zur Drehzahl des Motors. Bei einer gegebenen Drehzahl des Motors und einer gegebenen Generatorspannung UGEN steigt das Lastmoment an der Kurbelwelle mit Zunahme des abgegebenen Stromes IGEN. Der Gleichrichter 1 wandelt die Wechselspannung der Ständer-Phasen in die für das Bordnetz 7 erforderliche Gleichspannung UGEN. Für den in 1 dargestellten Gleichrichter 1 wird eine Brückenschaltung mit einem an die Bordnetzspannung angeschlossenen High-Side-Halbleiterschalter und einem an die Masse angeschlossenen Low-Side-Halbleiterschalter pro Phase verwendet, so dass jeweils beide Halbschwingungen jeder Phase zur Gleichrichtung verwendet werden. Als Halbleiterschalter können – wie in 1 dargestellt – beispielsweise Dioden oder alternativ auch Transistoren, insbesondere MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor field effect transistor), verwendet werden.
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Der Generatorregler 4 passt den Erregerstrom IERR an, um auch bei sich änderndem Laststrom IGEN und sich ändernder Motordrehzahl die Generatorspannung UGEN zwischen B+ und Masse auf dem Wert der Sollspannungsvorgabe zu halten. Der Erregerstrom IERR wird typischerweise durch Variation des Tastverhältnisses DF der Endstufe 6 variiert, die den Erregerstrom IERR der Erregerwicklung 5 liefert. Mit zunehmendem Tastverhältnis steigt der Erregerstrom IERR und bei konstanter Drehzahl und Aufnahme-Leistung der Last auch die Spannung UGEN am Generatorausgang.
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Unter dem Tastverhältnis der Endstufe 6 wird die Dauer der Einschaltzeit, in der der Schalter der Endstufe 6 eingeschaltet ist, im Verhältnis zu einer Gesamtbetrachtungszeit verstanden. Bei einem Tastverhältnis von 100% ist der Schalter der Endstufe 6 gleichbleibend eingeschaltet, bei einem Tastverhältnis von 50% ist der Schalter der Endstufe 6 die Hälfte der Zeit eingeschaltet (die andere Hälfte der Zeit fließt der Strom über die Freilaufdiode parallel zum Schalttransistor der Endstufe) und bei einem Tastverhältnis von 0% ist der Schalter der Endstufe 6 gleichbleibend ausgeschaltet. Das Tastverhältnis der Endstufe 6 bestimmt so die Größe des (mittleren) Erregerstroms IERR.
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Bei dem Beispiel in 1 verfügt der Generatorregler 4 über eine Kommunikationsschnittstelle für einen Datenbus im Fahrzeug. An den Datenbus sind beispielsweise neben dem Generatorregler 4 ein oder mehrere weitere Kommunikationsteilnehmer 8 angeschlossen, beispielsweise das Motorsteuergerät. Beispielsweise erhält der Regler 4 über die Kommunikationsschnittstelle eine Sollspannungsvorgabe vom Motorsteuergerät und meldet den eigenen Zustand an das Motorsteuergerät. Bei der Kommunikationsschnittstelle handelt es sich beispielsweise um eine Kommunikationsschnittstelle für den LIN-Bus (LIN – Local Interconnect Network). Zum Anschluss des Generatorreglers 4 an den Bus ist in 1 der Anschluss LIN vorgesehen.
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Der Regler ist heutzutage typischerweise in Form eines ASIC (application-specific integrated circuit) implementiert, d. h. als monolithisch-integrierte Halbleiterschaltung. Der in 1 dargestellte über den LIN-Bus kommunizierende Generatorregler-ASIC (LIN-Generatorregler-ASIC) verfügt über fünf Anschlüsse, mit denen er beispielsweise die erforderlichen Generatorgrößen erfassen kann und mit dem Motorsteuergerät kommunizieren kann. Die nach außen sichtbare Funktionalität und die Schnittstellen eines derartigen LIN-Generatorregler-ASIC mit fünf Anschlüssen sind in allgemeiner Form spezifiziert worden; derartige LIN-Generatorregler-ASICs sind von verschiedenen Chiphersteller erhältlich. Zwei Beispiele für einen derartigen LIN-Generatorregler-ASIC mit fünf Anschlüssen sind der TLE8880 der Firma Infineon und der CR665 der Firma Bosch.
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Die Anschlüsse in 1 sind wie folgt definiert:
- – B– (Batterie Minus): Masseanschluss, beispielsweise an den Motorblock über das leitfähige Gehäuse des Generators;
- – B+ (Batterie Plus): Anschluss zur Stromversorgung des Reglers und der Erregerwicklung sowie zur Spannungsmessung; die Verbindung zur Batterie erfolgt via den Kabelbaum im Fahrzeug;
- – LIN: Anschluss der LIN-Bus-Schnittstelle zur Kommunikation beispielsweise mit dem Motorsteuergerät; über den Anschluss UN wird eine Sollspannungsvorgabe empfangen und der Generatorzustand gemeldet;
- – EXC: Anschluss zum Einprägen des Erregerstromes in die Erregerwicklung;
- - PH: Anschluss zum Entgegennehmen eines Phasensignals UPH, welches typischerweise eine Spannung an einer Phase I angibt; das Phasensignal UPH dient zum Bestimmen der Generatordrehzahl durch Messen der Frequenz des Phasensignals (Phasenfrequenz) und zum Aufwecken des Reglers aus dem Standby-Modus, wenn eine definierte Wechselspannungsamplitude am Phasen-Anschluss PH erkannt wird. In 1 wird die Spannung an der Phase direkt abgegriffen; es wäre auch denkbar, dass optional ein Widerstand zwischen der Phase und dem Phaseneingang PH liegt.
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Im LIN-Generatorregler-ASIC 4 werden die Spannung am Anschluss B+, die Spannung am Anschluss B–, die Frequenz des über den Anschluss PH entgegengenommenen Phasensignals UPH und der Erregerstrom IERR erfasst und für die Regelung der Generatorspannung UGEN zwischen B+ und Masse verwendet.
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2 zeigt einen Regelkreis mit dem Generatorregler 4. Bei konstanter Generatordrehzahl nGEN, konstantem Generatorstrom IGEN und konstantem Erregerstrom IERR stellt sich eine bestimmte Generatorspannung UGEN ein. Die Generatordrehzahl nGEN = Ü·nMOT und der Generatorstrom IGEN sind durch die Drehzahl des Antriebsmotors nMOT bzw. die Bordnetzlast vorgegeben. Der Regler 4 stellt als Stellgröße das Tastverhältnis DF der Endstufe 6 zur Erzeugung des Erregerstroms IERR so ein, dass bei vorgegebener Generatordrehzahl nGEN und vorgegebenem Generatorstrom IGEN ein vorgegebener Sollwert USOLL für die Generatorspannung UGEN als Regelgröße erreicht wird. Eine Änderung der Generatordrehzahl nGEN oder des Generatorstroms IGEN werden seitens des Generatorreglers 4 durch Anpassung des Tastverhältnisses DF ausgeglichen. Die Generatordrehzahl nGEN und der Generatorstrom IGEN stellen Störgrößen des Regelkreises in 2 dar.
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Wenn sich eine der beiden Störgrößen nGEN oder IGEN ändert, ergibt sich über die Regelstrecke 11 aus Synchronmaschine 9 und Gleichrichter 1 eine geänderte Generatorspannung UGEN und damit eine Regelabweichung dU, die seitens des Reglerkerns 10, beispielsweise ein Regler mit Proportional- und Integralanteil (PI-Regler), durch Anpassung des Tastverhältnisses DF ausgeregelt wird.
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Während der Regelung besteht am Eingang des Reglerkerns 10 typischerweise eine Regelabweichung dU. Bei Verbrennungsmotoren mit geringer Zylinderzahl (z. B. bei einem 3-Zylindermotor) kann diese Regelabweichung dU bei geringer Motordrehzahl, insbesondere im Leerlaufbetrieb, besonders groß sein. Die Ursachen für die große Regelabweichung sind einerseits die große Drehungleichförmigkeit (Schwankung der Motordrehzahl) des Verbrennungsmotors bei niedriger Drehzahl und andererseits die langsame Regelung bei aktivierter Load-Response-Funktion, die die Änderungsgeschwindigkeit des Tastverhältnisses bei niedrigen Drehzahlen begrenzt. Die Drehungleichförmigkeit resultiert aus den periodisch auftretenden Drehmomenten entsprechend der Zündfolge der Zylinder.
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Die Frequenz der Drehungleichförmigkeit und die Reglercharakteristik können derart ungünstig liegen, dass das Lastmoment des Generators gegenläufig zur Drehzahl schwingt und ein Phasenversatz von 180° zwischen diesen beiden Größen entsteht, so dass das System instabil wird und aufschwingt. Hierdurch wird die Drehungleichförmigkeit des Verbrennungsmotors bei niedriger Drehzahl weiter erhöht. Zur Verringerung der Drehungleichförmigkeit kann ein großes Zwei-Massen-Schwungrad verwendet werden, welches jedoch mit erhöhten Kosten und einer zusätzlichen Gewichtszunahme einhergeht.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, die Drehungleichförmigkeit des Verbrennungsmotors zu verringern.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Generatorregler für einen Mehrphasenwechselstrom-Generator mit nachgeschaltetem Gleichrichter eines Kraftfahrzeugs, wobei der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs den Generator antreibt. Der Generatorregler ist eingerichtet, die gleichgerichtete Generatorspannung zu regeln und zur Regelung der Generatorspannung den Erregerstrom einer Erregerwicklung des Generators einzustellen, insbesondere durch Einstellen des Tastverhältnisses der Endstufe zur Erzeugung des Erregerstroms. Ferner nimmt der Generatorregler ein Phasensignal einer ersten Phase der mehreren Phasen entgegen, beispielsweise über den Pin PH im Fall eines Generatorregler-ASIC mit fünf Anschlüssen wie in 1. Der Generatorregler umfasst eine Messeinrichtung zum Bestimmen der Generatordrehzahl oder einer hierzu proportionalen oder umkehrt proportionalen Größe durch Auswertung des Phasensignals. Die Messeinrichtung kann beispielsweise mittels einer Frequenzmess-Schaltung die Frequenz des Phasensignals ermitteln und hieraus die zur Frequenz des Phasensignals proportionale Drehzahl des Generators bestimmen. Alternativ kann die Messeinrichtung als Ausgangsgröße die Frequenz des Phasensignals oder bei Kenntnis der Übersetzung Ü mit Ü = nGEN/nMOT die Motordrehzahl nMOT liefern. Alternativ kann die Messeinrichtung eine zur Generatordrehzahl umgekehrt proportionale Größe bestimmen, beispielsweise die Periodendauer des Phasensignals, die Periodendauer einer Drehung des Generators oder die Periodendauer einer Drehung der Kurbelwelle. Eine derartige Messeinrichtung ist in konventionellen Generatorreglern typischerweise ohnehin integriert (vgl. die in der Beschreibungseinleitung beschriebene Auswertung des Signals am Eingang PH des konventionellen Generatorreglers).
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Ferner umfasst der erfindungsgemäße Generatorregler eine Einrichtung zur Störgrößenaufschaltung, welche als Störgröße die Generatordrehzahl bzw. die hierzu proportionale oder umgekehrt proportionale Größe entgegennimmt. Die Einrichtung zur Störgrößenaufschaltung ist eingerichtet, durch Störgrößenaufschaltung den Erregerstrom bei einer durch die Drehungleichförmigkeit des Verbrennungsmotors hervorgerufenen Drehzahländerung im Wesentlichen konstant zu halten oder zumindest eine Änderung des Erregerstroms bei einer durch die Drehungleichförmigkeit des Verbrennungsmotors hervorgerufenen Drehzahländerung im Vergleich zu einer Regelung ohne derartige Störgrößenaufschaltung zu reduzieren.
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Eine konventionelle Störgrößenaufschaltung zielt darauf ab, durch die Störgrößenaufschaltung den Einfluss der Störgröße auf die Regelgröße zu verringern und damit die Regelgröße möglichst konstant zu halten. Bei Übertragung auf die Regelung der Generatorspannung bedeutet dies, dass eine konventionelle Störgrößenaufschaltung darauf abzielen würde, die zu regelnde Generatorspannung bei einer Änderung der Generatordrehzahl möglichst konstant zu halten. Die Erfindung geht jedoch ein anderen Weg: Anstelle die Generatorspannung möglichst konstant zu halten, wird der Erregerstrom (und damit beispielsweise das Tastverhältnis) bei einer durch die Drehungleichförmigkeit des Verbrennungsmotors hervorgerufenen Drehzahländerung möglichst konstant gehalten, zumindest aber wird eine Änderung des Erregerstroms (und damit beispielsweise eine Änderung des Tastverhältnisses) durch die Störgrößenaufschaltung im Vergleich zu einer Regelung ohne Störgrößenaufschaltung vom Betrag her reduziert. Durch die Störgrößenaufschaltung kann also ein Eingriff des Reglers bei Änderung der Drehzahl reduziert oder gar im Wesentlichen vermieden werden. Die Einrichtung zur Störgrößenaufschaltung dient vorzugsweise dazu, eine Ausregelung einer Änderung der Generatorspannung aufgrund einer durch die Drehungleichförmigkeit des Verbrennungsmotors hervorgerufenen Änderung der Generatordrehzahl im Wesentlichen zu verhindern. Die Spannungsregelung reagiert also auf die Drehungleichförmigkeit im Wesentlichen nicht oder zumindest weniger als ohne Störgrößenaufschaltung. Da die Spannungsregelung nicht oder nur wenig auf eine Drehungleichförmigkeit reagiert, wird der vorstehend beschriebene negative Einfluss der Generatorregelung auf die Drehungleichförmigkeit des Verbrennungsmotors verringert.
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Wenn der Erregerstrom bei einer durch die Drehungleichförmigkeit des Verbrennungsmotors hervorgerufenen Drehzahländerung durch die Störgrößenaufschaltung im Wesentlichen konstant gehalten wird, erlaubt der Regler quasi die durch die Drehungleichförmigkeit bedingten Spannungsschwankungen; in diesem Fall wird ein durch die Drehungleichförmigkeit bedingte Spannungsschwankung – die ohnehin typischerweise auch bei einer konventionellen Regelung besteht – von vornherein akzeptiert. Vorzugsweise gilt das nicht für sämtliche Drehzahländerungen, beispielsweise sollen Spannungsschwankungen aufgrund langsamer Drehzahländerungen (z. B. durch Betätigung des Fahrpedals hervorgerufen) ausgeregelt werden.
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Um die Störgrößenaufschaltung bei langsamen Drehzahländerungen nicht wirksam werden zu lassen, kann beispielsweise in der Störgrößenaufschaltung ein Hochpassfilter verwendet werden, dessen Grenzfrequenz unterhalb der Frequenz der Drehungleichförmigkeit liegt. Beispielsweise kann bei einer Frequenz von 24 Hz der Drehungleichförmigkeit die Grenzfrequenz des Hochpassfilters 5 oder 10 Hz betragen.
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Es wird darauf hingewiesen, dass der Eingriff des Reglers vorzugsweise nur in Bezug auf die hinreichend schnelle Änderung des Generatordrehzahl reduziert oder aufgehoben ist und nicht in Bezug auf andere Störgrößen: Der Regler versucht vorzugsweise weiterhin eine Regelabweichung aufgrund anderer Störgrößen auszugleichen. Wenn sich also beispielsweise aufgrund einer Lastzuschaltung der Generatorstrom ändert, greift die beschriebene Störgrößenaufschaltung nicht ein und die durch die Änderung des Generatorstroms hervorgerufen Regelabweichung in der Generatorspannung wird durch eine entsprechende Anpassung des Erregerstroms ausgeregelt.
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Die vorstehend beschriebene Störgrößenaufschaltung erlaubt den negativen Einfluss der Generatorregelung auf die Drehungleichförmigkeit des Verbrennungsmotors zu verringern, insbesondere im Leerlaufbetrieb des Motors mit Leerlaufdrehzahl. Darüber hinaus kann durch die Störgrößenaufschaltung eine generelle Beruhigung der Drehungleichförmigkeit erzielt werden: Bei gängigen Generatoren nimmt nämlich bei konstantem Erregerstrom in einem unteren Drehzahlbereich (beispielsweise bei Generatordrehzahlen bis 2000 U/min) das Lastmoment des Generators mit der Drehzahl zu, während es bei höheren Drehzahlen typischerweise hyperbolisch mit zunehmender Drehzahl abnimmt. Wenn der Erregerstrom bei einer Drehzahlschwankung also im Wesentlichen konstant gehalten wird, gilt im unteren Drehzahlbereich, dass das Lastmoment des Generators mit zunehmender Drehzahl zunimmt und das Lastmoment des Generators mit abnehmender Drehzahl abnimmt. Dies wirkt auf Drehungleichförmigkeit beruhigend: Der Verbrennungsmotor wird nämlich mit einem erhöhten Lastmoment seitens des Generators stärker belastet, wenn die Generatordrehzahl und damit die dazu proportionale Motordrehzahl hoch sind, also typischerweise während oder am Ende der Expansion eines Zylinders. Der Zunahme der Motordrehzahl wird hierdurch entgegengewirkt. Umgekehrt bremst sich der Verbrennungsmotor während der Verdichtung kurzzeitig selbst, so dass die Generatordrehzahl und die Motordrehzahl sinken und aufgrund der verringerten Generatordrehzahl auch das Lastmoment des Generators sinkt, so dass die Abnahme der Motordrehzahl während des Verdichtungstaktes weniger stark ausfällt als ohne Störgrößenaufschaltung. Der Drehungleichförmigkeit wird also entgegengewirkt.
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Aber auch bei Drehzahlen im Drehzahlbereich (beispielsweise bei Generatordrehzahlen über 2000 U/min), in dem das Lastmoment hyperbolisch mit zunehmender Drehzahl abnimmt, wird eine Verbesserung erzielt: Wenn bei Zunahme der Drehzahl der Generatorstrom möglichst konstant gehalten wird (oder zumindest der Einfluss des Reglers auf den Generatorstrom reduziert wird) und damit trotz resultierender Erhöhung der Generatorspannung nicht herunter geregelt wird, fällt die Reduktion des Drehmoments bei Zunahme der Drehzahl geringer aus als ohne die erfindungsgemäße Maßnahme.
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Zur Vermeidung oder zumindest zur Reduzierung des Reglereingriffs bei Änderung der Drehzahl können unterschiedliche Angriffspunkte für die Störgrößenaufschaltung verwendet werden: So kann die Störgrößenaufschaltung entweder eingangsseitig des Reglerkerns oder alternativ ausgangsseitig des Reglerkerns erfolgen.
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Eine Störgrößenaufschaltung, die eingangsseitig des Reglerkerns erfolgt, kann beispielsweise in folgender Form ausgestaltet sein. Es wird davon ausgegangen, dass der Generatorregler einen Reglerkern umfasst, dessen Eingang ein Regelabweichungssignal entgegennimmt. Die Einrichtung zur Störgrößenaufschaltung umfasst ein Steuerglied, über welches die Störgröße am oder vor dem Eingang des Reglerkerns in der Weise aufgeschaltet wird, dass das Regelabweichungssignal am Eingang des Reglerkerns bei einer durch die Drehungleichförmigkeit des Verbrennungsmotors hervorgerufenen Drehzahländerung im Wesentlichen konstant gehalten wird. Der Reglerkern sieht also im Wesentlichen keine Signaländerung an dessen Eingang und wird daher trotz Abweichung der Ist-Generatorspannung von der Soll-Generatorspannung nicht reagieren. Statt das Regelabweichungssignal am Eingang des Reglerkerns durch die eingangsseitige Störgrößenaufschaltung konstant zu halten, kann auch lediglich vorgesehen sein, dass durch die Störgrößenaufschaltung zumindest die Änderung des Regelabweichungssignals am Eingang des Reglerkerns bei einer durch die Drehungleichförmigkeit des Verbrennungsmotors hervorgerufenen Drehzahländerung im Vergleich zu einer Regelung ohne derartige Störgrößenaufschaltung reduziert wird, die Änderung des Regelabweichungssignals direkt am Eingang des Reglerkerns ist also vom Betrag her geringer als die Änderung des Regelabweichungssignal vor der Störgrößenaufschaltung.
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Eine Störgrößenaufschaltung, die ausgangsseitig des Reglerkerns erfolgt, kann beispielsweise in folgender Form ausgestaltet sein. Es wird davon ausgegangen, dass der Generatorregler einen Reglerkern umfasst, dessen Ausgang eine Reglerkern-Ausgangsgröße ausgibt. In diesem Fall umfasst die Einrichtung zur Störgrößenaufschaltung ein Steuerglied, über welches die Störgröße am oder nach dem Ausgang des Reglerkerns in der Weise aufgeschaltet wird, dass eine Änderung der Reglerkern-Ausgangsgröße bei einer Drehzahländerung im Wesentlichen vollständig oder zumindest teilweise in Bezug auf den Erregerstrom kompensiert wird. In diesem Fall sieht der Reglerkern zwar eine Änderung an dessen Signaleingang und versucht die Regelabweichung auszuregeln; der Einfluss des Reglerkerns auf den Erregerstrom wird jedoch teilweise oder gar vollständig durch die gegenläufig wirkende Störgrößenaufschaltung kompensiert.
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Die Störgrößenaufschaltung, die eingangsseitig des Reglerkerns erfolgt, bietet aber im Vergleich zu der Störgrößenaufschaltung, die ausgangsseitig des Reglerkerns erfolgt, den Vorteil, dass es bei konstantem Erregerstrom zwischen der Spannungsänderung am Generator, bedingt durch die Drehzahländerung, und der aus der Drehzahl ermittelten Störgrößenaufschaltung typischerweise im Wesentlichen keinen Zeitverzug gibt.
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Vorzugsweise ist die Störgrößenaufschaltung nur unterhalb oder bis zu einer bestimmten Motordrehzahlgrenze des Fahrzeugs wirksam und oberhalb der Motordrehzahlgrenze unwirksam, da mit zunehmender Drehzahl die Amplitude der Drehungleichförmigkeit abnimmt und im Fahrbetrieb Spannungsschwankungen hervorgerufen durch dynamischen Drehzahläderungen, beispielsweise bei Fahrpedaländerung, nicht erwünscht sind. Damit kann beispielsweise gewährleistet werden, dass die Störgrößenaufschaltung nur im Leerlaufbetrieb mit Leerlaufdrehzahl erfolgt. Beispielsweise liegt die Motordrehzahlgrenze bei 1200 U/min oder unter 1200 U/min (beispielsweise bei 1100 U/min bei einem 3-Zylindermotor und bei 800 U/min bei einem Motor mit 4 Zylindern und mehr). Die Motordrehzahlgrenze liegt beispielsweise leicht oberhalb der zu erwartenden Drehzahl im Leerlaufbetrieb. In der Einrichtung zur Störgrößenaufschaltung ist vorzugsweise ein Vergleichsblock integriert, der die aktuelle Generatordrehzahl oder die dazu proportionale Größe oder hierzu umgekehrt proportionale Größe mit einem Schwellwert vergleicht.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Störgrößenaufschaltung in einem Regelkreis zur Regelung einer gleichgerichteten Generatorspannung. Gemäß dem Verfahren wird ein Phasensignals einer ersten Phase der mehreren Phasen entgegengenommen. Durch Auswertung des Phasensignals wird die Generatordrehzahl oder einer hierzu proportionalen oder umgekehrt proportionalen Größe bestimmt. Basierend auf der Generatordrehzahl bzw. der proportionalen oder umgekehrt proportionalen Größe wird eine Störgrößenaufschaltung mit der Generatordrehzahl bzw. der hierzu proportionalen oder umgekehrt proportionalen Größe als Störgröße mit der Maßgabe durchgeführt, dass durch die Störgrößenaufschaltung der Erregerstrom bei einer Drehzahländerung im Wesentlichen konstant gehalten wird. Alterativ erfolgt die Störgrößenaufschaltung in der Weise, dass zumindest eine Änderung des Erregerstroms bei einer Drehzahländerung im Vergleich zu einer Regelung ohne derartige Störgrößenaufschaltung reduziert wird.
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Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Generatorsystem mit einem Mehrphasenwechselstrom-Generator, dem ein Gleichrichter nachgeschaltet ist. Das Generatorsystem umfasst den vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Generatorregler.
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Die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen Generatorregler nach dem ersten Aspekt der Erfindung gelten in entsprechender Weise auch für das erfindungsgemäße Verfahren nach dem zweiten Aspekt der Erfindung und für das Generatorsystem nach dem dritten Aspekt der Erfindung.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Zuhilfenahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand zweier Ausführungsbeispiele beschrieben. In diesen zeigen:
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1 einen beispielhaften 14-V-Generator für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Stand der Technik;
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2 einen Regelkreis mit dem Generatorregler aus 1 gemäß dem Stand der Technik;
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3 ein erstes Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Generatorregler;
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4 ein Ausführungsbeispiel für ein Steuerglied zur Störgrößenaufschaltung;
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5 beispielhafte Verläufe für das Lastmoment des Generators über der Generatordrehzahl bei konstantem Erregerstrom für drei verschiedene Werte des Erregerstroms;
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6 zwei beispielhafte Verläufe der Motordrehzahl bei einem 3-Zylindermotor im Leerlaufbetrieb; und
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7 ein zweites Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Generatorregler.
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1 und 2 wurden bereits in der Beschreibungseinleitung diskutiert.
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3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Generatorregler 40 mit einer Einrichtung 13 zum Bestimmen der Generatordrehzahl nGEN sowie einer zusätzlichen Einrichtung 12 zur Störgrößenaufschaltung. In 1 und 3 mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnete Funktionsblöcke und Signale entsprechen einander. Der Generatorregler 40 ist vorzugsweise also ASIC implementiert und umfasst vorzugsweise die in 1 dargestellten fünf Anschlüsse und kommuniziert vorzugsweise über den LIN-Bus mit einem Motorsteuergerät. Wie bereits vorstehend ausgeführt, weist der konventionelle Generatorregler 4 in 1 und 2 bereits einen Eingang PH zur Entgegennahme des Phasensignals UPH auf. Wie in der Beschreibungseinleitung ausgeführt, dient das Phasensignal UPH in 1 zum Bestimmen der Generatordrehzahl nGEN (alternativ könnte auch eine dazu umgekehrt proportionale Periodendauer oder eine zur Generatordrehzahl proportionale Größe bestimmt werden, wobei dann im folgenden statt mit der Generatordrehzahl mit der Periodendauer oder der proportionalen Größe gearbeitet wird). Eine Einrichtung 13 zur Bestimmung der Generatordrehzahl nGEN ist also ohnehin in dem konventionellen Generatorregler 4 gemäß 1 und 2 enthalten, obwohl diese nicht in 1 und 2 dargestellt ist. Der in 3 dargestellte Generatorregler 40 umfasst in Erweiterung zu dem Generatorregler 4 in 1 die Einrichtung 12 zur Störgrößenaufschaltung.
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Das grundsätzliche Prinzip der Störgrößenaufschaltung ist bereits aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise wird hierzu auf den Absatz 8.6.2 auf den Seiten 341 bis 346 in dem Buch „Regelungstechnik I", Heinz Unbehauen, 8. Auflage, Vieweg, 1994 verwiesen.
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Wenn eine Störgröße, beispielsweise im vorliegenden Fall die Generatordrehzahl nGEN, bekannt ist, kann eine Störgrößenaufschaltung in den Regelkreis eingefügt werden. Dafür sollte jedoch der Einfluss der Störgröße auf die Regelstrecke 11 (hier umfassend die Synchronmaschine 9 und den Gleichrichter 1) möglichst gut bekannt sein.
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In 3 ist eine Störgrößenaufschaltung für die Generatordrehzahl nGEN in den Generatorregler 40 integriert worden, um das Verhalten des Generatorreglers 40 bei niedriger Motordrehzahl, insbesondere bei Betrieb des Verbrennungsmotors mit einer Leerlaufdrehzahl zu optimieren. Um die Komplexität des Reglers möglichst gering zu halten, beschränkt sich die Störgrößenaufschaltung vorzugsweise auf den empfindlichen unteren Drehzahlbereich, beispielsweise bis zu einer Motordrehzahl von 1200 U/min oder weniger. In diesem Motordrehzahlbereich kann die Abhängigkeit zwischen einer Änderung der Generatordrehzahl nGEN und der Änderung der Generatorspannung UGEN bei konstantem Erregerstrom mit ausreichender Genauigkeit durch einen Faktor beschrieben werden.
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Wie vorstehend ausgeführt, wird in dem konventionellen Generatorregler 4 die Drehzahl nGEN durch Auswertung des Phasensignals UPH bestimmt und steht daher ohnehin zur Verfügung.
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So kann die Störgrößenaufschaltung entweder eingangsseitig des Reglerkerns 10 oder alternativ ausgangsseitig des Reglerkerns 10 erfolgen. In dem in 3 dargestellten Beispiel erfolgt die Störgrößenaufschaltung eingangsseitig des Reglerkerns 10.
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Eine konventionelle Störgrößenaufschaltung zielt darauf ab, durch die Störgrößenaufschaltung den Einfluss der Störgröße (hier: die Generatordrehzahl nGEN) auf die Regelgröße (hier: die Generatorspannung UGEN) zu verringern und damit die Regelgröße bei Änderung der Störgröße möglichst konstant zu halten. Ein derartige konventionelle Störgrößenaufschaltung soll die aufgrund der Änderung der Störgröße hervorgerufenen dynamische Abweichung der Regelgröße möglichst gut ausgleichen. Die verbleibende Regelabweichung kann durch den bestehenden Regler ausgeglichen werden. Es könnte also beispielsweise ausgangsseitig des Reglerkerns 10 eine konventionelle Störgrößenaufschaltung (nicht dargestellt) in der Weise vorgenommen werden, dass durch die Störgrößenaufschaltung das Tastverhältnis DF als Stellgröße bei einer schnellen Drehzahländerung unmittelbar so geändert wird, dass eine möglichst kleine Abweichung der Generatorspannung UGEN von der Sollspannung zu Stande kommt. Wenn beispielsweise die Drehzahl nGEN um den Wert dn steigt, wird beispielsweise durch ein Steuerglied zur Störgrößenaufschaltung (und nicht durch den Reglerkern 10) sofort das Tastverhältnis DF um den Wert dI reduziert. Somit bleibt der Ausgang des Reglerkerns 10 bei Drehungleichförmigkeit nahezu konstant, während durch das zusätzliche Steuerglied zur Störgrößenaufschaltung, welches hinter dem Ausgang des Reglerkerns ein Signal einkoppelt, eine Änderung des Tastverhältnisses DF zur Ausregelung der Spannungsabweichung bewirkt wird. Durch eine derartige konventionelle Störgrößenaufschaltung kann der Regler besser auf die restlichen Störgrößen optimiert werden.
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Die in 3 dargestellte Einrichtung 12 zur Störgrößenaufschaltung dient jedoch einem anderen Zweck: Anstelle die Generatorspannung UGEN möglichst konstant zu halten, wird in 3 das Tastverhältnis DF und damit der Erregerstrom IERR bei einer schnellen Änderung der Generatordrehzahl nGEN, die durch eine Änderung der Motordrehzahl nMOT bei einer Drehungleichförmigkeit des Verbrennungsmotors hervorgerufen wird, möglichst konstant gehalten. Alternativ sollte zumindest durch die Einrichtung 12 zur Störgrößenaufschaltung eine Änderung des Tastverhältnisses DF und damit des Errgerstroms IERR bei einer derartigen Drehzahländerung im Vergleich zu einem Regelkreis ohne die Einrichtung 13 vom Betrag her reduziert werden.
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Die Einrichtung 13 zur Störgrößenaufschaltung umfasst ein Steuerglied 14, über welches die Störgröße der Generatordrehzahl nGEN vor dem Eingang des Reglerkerns 10 in der Weise aufgeschaltet wird, dass das Regelabweichungssignal dU* direkt am Eingang des Reglerkerns 10 bei einer Drehzahländerung im Wesentlichen konstant gehalten wird. Der Reglerkern 10 sieht also im Wesentlichen keine Signaländerung an seinem Eingang und wird daher trotz Abweichung der Ist-Generatorspannung UGEN von der Soll-Generatorspannung USOLL nicht reagieren. Statt das Regelabweichungssignal dU* am Eingang des Reglerkerns durch die Störgrößenaufschaltung konstant zu halten, kann auch lediglich vorgesehen sein, dass durch die Störgrößenaufschaltung zumindest die Änderung des Regelabweichungssignals dU* am Eingang des Reglerkerns 10 bei einer Drehzahländerung im Vergleich zu dem Regelabweichungssignal dU vor der Störgrößenaufschaltung reduziert wird.
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Basierend auf der Generatordrehzahl nGEN wird im Steuerglied 14 ein Störgrößenaufschaltungssignal SGA erzeugt, welches mit der Regelabweichung dU = Usoll – UGEN in dem Überlagerungsglied 15 folgendermaßen überlagert wird: dU* = dU – SGA
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Bei Änderung der Generatordrehzahl nGEN wird aufgrund des Übertragungsverhaltens der Regelstrecke 11 eine Änderung der Generatorspannung UGEN und damit ein gewisse Regelabweichung dU bewirkt. Gleichzeitig erzeugt das Steuerglied 14 eine entsprechendes Störgrößenaufschaltungssignal SGA, welches durch Überlagerung mit der Regelabweichung dU in dem Überlagerungsglied 14 die am Eingang des Reglerkerns 10 anliegende Regelabweichung dU* gegenüber der Regelabweichung dU vom Betrag her verringert. Vorzugsweise kompensiert das Störgrößenaufschaltungssignal SGA das Regelabweichungssignal dU im Wesentlichen sogar vollständig, so dass die am Eingang des Reglerkerns 10 anliegende Regelabweichung dU* im Wesentlichen null ist, d. h. SGA ≈ dU, so dass dU* ≈ 0 gilt. Wenn die am Eingang des Reglerkerns 10 anliegende Regelabweichung dU* im Wesentlichen null ist, bleibt das Tastverhältnis DF als Ausgangssignal des Reglerkerns 10 und damit der Erregerstrom IERR unverändert und der Reglerkern 10 reagiert nicht auf die Spannungsschwankung der Generatorspannung UGEN aufgrund einer Drehzahländerung der Generatordrehzahl nGEN, die wiederum durch eine Drehungleichförmigkeit des Verbrennungsmotors hervorgerufen wird. Der Regler erlaubt also quasi die drehungleichförmigkeitsbedingten Schwankungen der Generatorspannung UGEN. Wenn alternativ zwar die Regelabweichung dU* am Eingang des Reglerkerns 10 durch die Störgrößenaufschaltung nicht auf null reduziert wird, sondern nur gegenüber der Regelabweichung dU vom Betrag her verringert wird, fällt die Änderung des Tastverhältnisses DF und damit des Stromes IERR vom Betrag her geringer als ohne Störgrößenaufschaltung aus; der Reglerkern 10 reagiert also in geringerem Maße auf die Drehzahländerung.
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Das Steuerglied 14 zur Störgrößenaufschaltung kann beispielsweise in der in 4 dargestellten Weise realisiert werden. Das Steuerglied 14 umfasst ein Filter 15, welches zur Deaktivierung der Störgrößenaufschaltung oberhalb einer bestimmten Drehzahlgrenze dient. Das Filter 15 lässt das Drehzahlsignal nGEN beispielsweise bis zu einer bestimmten Drehzahlgrenze nGEN,SGA,max das Filter 15 passieren und blockt das Drehzahlsignal nGEN, wenn das Drehzahlsignal nGEN oberhalb der Drehzahlgrenze nGEN,SGA,max liegt. Die Drehzahlgrenze nGEN,SGA,max für die Generatordrehzahl nGEN liegt beispielsweise bei Ü·nMOT,SGA,max, wobei Ü der Übersetzung zwischen Motordrehzahl nMOT und Generatordrehzahl nGEN und nMOT,SGA,max einer Drehzahlgrenze für die Motordrehzahl nMOT entspricht. Für Werte von beispielsweise nMOT,SGA,max = 1200 U/min und Ü = 3 ergibt sich eine Drehzahlgrenze nGEN,SGA,max für die Generatordrehzahl nGEN von 3600 U/min.
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Dem Filter 15 ist ein Hochpassfilter 16 nachgeschaltet, welches eine Grenzfrequenz aufweist, die unterhalb der Frequenz der Drehungleichförmigkeit liegt, beispielsweise bei 5 Hz. Ferner ist ein Multiplizierglied 17 vorhanden, welches das Ausgangssignal des Hochpassfilters 16 mit einem Faktor K multipliziert. Das Störgrößenaufschaltungssignal SGA entspricht K·HP(nGEN) für Generatordrehzahlen bis zu der Drehzahlgrenze nGEN,SGA,max und dem Wert Null für Generatordrehzahlen oberhalb der Drehzahlgrenze nGEN,SGA,max (der Ausdruck „HP(nGEN)” beschreibt die Funktion des Hochpassfilters 16). Der Faktor K ist dabei vorzugsweise so gewählt, dass das Störgrößenaufschaltungssignal SGA bei Drehungleichförmigkeit näherungsweise der Regelabweichung dU entspricht. Der Faktor K ist vorzugsweise von dem Erregerstrom IERR abhängig und lässt sich beispielsweise folgendermaßen bestimmen: K = K1·IERR, wobei K1 eine Konstante der elektrischen Maschine ist. Die Konstante K1 kann beispielsweise folgendermaßen für den jeweilige Typ der elektrischen Maschine ermittelt werden: K1 ≈ UGEN/(IERR·nGEN), wobei ein Betriebspunkt mit konstantem IERR und nGEN eingestellt wird und UGEN gemessen wird. Die Konstante K1 ist im Regler-ASIC abgespeichert oder im Motorsteuergerät abgespeichert und wird dann über den Kommunikationsbus an den Regler-ASIC übertragen.
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Wie vorstehend beschrieben wird durch das Störgrößenaufschaltungssignal SGA das Regelabweichungssignal dU in 3 vorzugsweise im Wesentlichen vollständig kompensiert, so dass die am Eingang des Reglerkerns 10 anliegende Regelabweichung dU* im Wesentlichen null ist, so dass das Tastverhältnis DF und damit der Erregerstrom IERR möglichst konstant bleiben.
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Bei gängigen Generatoren nimmt aber bei konstantem Erregerstrom IERR in einem unteren Drehzahlbereich das Lastmoment MGEN des Generators mit Zunahme der Drehzahl nGEN zu, bei sehr geringen Drehzahlen sogar näherungsweise linear, während es bei höheren Drehzahlen nGEN typischerweise hyperbolisch mit zunehmender Drehzahl nGEN abnimmt. Dieses Verhalten des Lastmoments MGEN des Generators über der Generatordrehzahl nGEN bei konstantem Erregerstrom IERR ist in 5 beispielhaft für drei verschiedene Werte des Erregerstroms IERR schematisch dargestellt. Die Drehzahlgrenze nGEN,SGA,max kann so gewählt werden, dass diese noch im Bereich des Drehmomentverlaufs mit positiver Steigung liegt, die Drehzahlgrenze nGEN,SGA,max kann aber auch in den Bereich mit negativer Steigung gelegt werden.
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Wenn der Erregerstrom IERR bei einer durch eine Drehungleichförmigkeit bedingten Drehzahlschwankung also im Wesentlichen konstant gehalten wird, gilt im unteren Drehzahlbereich, dass das Lastmoment MGEN des Generators mit der Drehzahl nGEN zunimmt und bei einer linearen Zunahme sogar die Schwankung des Lastmoments des Generators in Phase mit der Schwankung der Generatordrehzahl nGEN ist. Wenn das Lastmoment des Generators mit zunehmender Drehzahl nGEN zunimmt und das Lastmoment des Generators mit abnehmender Drehzahl nGEN abnimmt, wirkt dies auf Drehungleichförmigkeit als beruhigend: Der Verbrennungsmotor wird nämlich mit einem erhöhten Lastmoment MGEN seitens des Generators belastet und hierdurch abgebremst, wenn die Generatordrehzahl nGEN und damit die dazu proportionale Motordrehzahl nMOT = nGEN/Ü hoch sind, also typischerweise während oder am Ende der Expansion eines Zylinders. Der Zunahme der Motordrehzahl wird hierdurch entgegengewirkt.
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Umgekehrt bremst sich der Verbrennungsmotor während der Verdichtung kurzzeitig selbst, so dass die Generatordrehzahl nGEN und die Motordrehzahl nMOT sinken und aufgrund der verringerten Generatordrehzahl nGEN auch das Lastmoment MGEN des Generators sinkt, so dass die Abnahme der Motordrehzahl während des Verdichtungstaktes weniger stark ausfällt als ohne Störgrößenaufschaltung.
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Der Drehunförmigkeit des Verbrennungsmotors wird also entgegengewirkt.
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Aber auch bei Drehzahlen nGEN im Drehzahlbereich, in dem das Lastmoment MGEN hyperbolisch mit zunehmender Drehzahl nGEN abnimmt, wird eine Verbesserung erzielt: Wenn bei Zunahme der Drehzahl nGEN der Erregerstrom IERR möglichst konstant gehalten wird (oder zumindest der Einfluss des Reglers auf den Erregerstrom IERR reduziert wird) und damit trotz der resultierenden Erhöhung der Generatorspannung UGEN (aufgrund der Drehzahlzunahme) nicht herunter geregelt wird, fällt die Reduktion des Drehmoments MGEN bei Zunahme der Drehzahl nGEN geringer aus als ohne die erfindungsgemäße Maßnahme.
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6 zeigt zwei beispielhafte Verläufe der Motordrehzahl nMOT bei einem 3-Zylindermotor im Leerlaufbetrieb mit Leerlaufdrehzahl und belastetem Generator: einen mit einer durchgezogenen Linie dargestellten Verlauf der Motordrehzahl nMOT mit hoher Drehungleichförmigkeit, wobei ein konventioneller Generatorregler verwendet wurde, und einen mit einer gestrichelten Linie dargestellten Verlauf der Motordrehzahl nMOT mit reduzierter Drehungleichförmigkeit, bei dem durch die erfindungsgemäße Störgrößenaufschaltung das Generatormoment MGEN der Drehunförmigkeit des Verbrennungsmotors entgegenwirkt.
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Der 3-Zylindermotor hat beispielsweise eine Zündfolge Zylinder 1 – Zylinder 3 – Zylinder 2 mit einem Zündabstand von 240°. Zum Zeitpunkt ZZPZ1 wird der Zylinder 1 gezündet. Kurz darauf beginnt der Expansionstakt des Zylinders 1, der sich über den Zeitraum Δtexp,Z1 erstreckt und bei dem die Motordrehzahl nMOT auf höhere Werte zunimmt. Mit zunehmender Motordrehzahl nMOT und damit zunehmender Generatordrehzahl nGEN während des Expansionstakts des Zylinders 1 nimmt aufgrund der Störgrößenaufschaltung im Bereich des positiven Anstiegs in 5 das Lastmoment MGEN zu (oder das Lastmoment MGEN nimmt durch die Störgrößenaufschaltung überhaupt nicht oder weniger als ohne Störgrößenaufschaltung ab). Durch die Zunahme des Lastmoments oder die im Vergleich zu einem Regler ohne Störgrößenaufschaltung Nichtabnahme oder geringere Abnahme des Lastmoments nimmt die Motordrehzahl nMOT im Fall der Störgrößenaufschaltung weniger stark zu als ohne Störgrößenaufschaltung. Noch während des Expansionstaktes des Zylinders 1 beginnt der Verdichtungstakt des Zylinders 3, der sich über den Zeitraum Δtverd,Z3 erstreckt. Durch die aufgenommene Verdichtungsenergie des Zylinders 3 nimmt die Motordrehzahl nMOT kurzzeitig ab, so dass die Generatordrehzahl nGEN und die Motordrehzahl nMOT sinken und aufgrund der verringerten Generatordrehzahl nGEN auch das Lastmoment MGEN des Generators sinkt, so dass die Abnahme der Motordrehzahl nMOT während des Verdichtungstaktes des Zylinders 3 im Fall der Störgrößenaufschaltung weniger stark ausfällt als ohne Störgrößenaufschaltung.
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7 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für einen Generatorregler 50 mit einer Störgrößenaufschaltung, die ausgangsseitig des Reglerkerns 10 erfolgt. Der Reglerkern 10 gibt als Ausgangsgröße ein Tastverhältnis DF* aus. Die Einrichtung 12 zur Störgrößenaufschaltung in 7 umfasst ein Steuerglied 14, über welches die Generatordrehzahl nGEN hinter dem Ausgang des Reglerkerns 10 in der Weise aufgeschaltet wird, dass eine Änderung des Tastverhältnisses DF* am Ausgang des Reglerkerns 10 bei einer Änderung der Generatordrehzahl nGEN im Wesentlichen vollständig oder zumindest teilweise in Bezug auf das Tastverhältnis DF hinter der Störgrößenaufschaltung und damit in Bezug auf den Erregerstrom IERR kompensiert wird. In diesem Fall sieht der Reglerkern 10 zwar eine Änderung des Signals dU an dessen Signaleingang und versucht die Regelabweichung auszuregeln; der Einfluss des Reglerkerns 10 auf den Erregerstrom IERR wird jedoch teilweise oder gar vollständig durch das gegenläufig wirkende Störgrößenaufschaltungssignal SGA kompensiert.
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Vorstehend wurde ein Konzept für einen verbesserten Generatorregler beschrieben, bei dem mittels der Störgrößenaufschaltung eine Ausregelung einer Spannungsabweichung aufgrund einer Änderung der Generatordrehzahl verhindert wird. Stattdessen bleibt der Erregerstrom konstant, wodurch der Drehungleichförmigkeit entgegengewirkt wird. Durch die geringere Drehungleichförmigkeit des Verbrennungsmotors kann das Zwei-Massen-Schwungrad kleiner ausfallen. Die vorgeschlagene Störgrößenaufschaltung kann direkt im Generatorregler-ASIC integriert werden, so dass bei der Generatorfertigung, abgesehen von etwaigen Kosten für die Modifikation des Regler-ASIC, keine Zusatzkosten verursacht werden. Um etwaige Spannungsschwankungen zu verringern, kann das Bordnetz besonders gut gepuffert werden, beispielsweise durch Doppelschicht-Kondensatoren oder einer Lithium-Ionen-Batterie nahe am Generator.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Absatz 8.6.2 auf den Seiten 341 bis 346 in dem Buch „Regelungstechnik I”, Heinz Unbehauen, 8. Auflage, Vieweg, 1994 [0043]
