JP4157380B2 - ジェネレータシステムおよびスタータジェネレータシステムでスリップを識別する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
技術の領域
自動車内に組み込まれるオルタネータは、車両のエンジンによって直接的に駆動される。この駆動は通常、ベルト駆動装置によって行われる。ベルト駆動装置においてVベルトまたはリブ付きＶベルトに力の伝達に関して高度な要求が課せられる。さらに経年劣化するうちに縦方向の伸張度が可能な限り小さくなるこのベルト材料は、ベルトでの過度の加熱およびベルトの摩擦に結びつくスリップ（Schlupf)を防止するために、広範囲に及ぶ曲げ強さを有していなければならない。
【０００２】
従来技術
標準Ｖベルトを介して内燃機関から駆動されるオルタネータは、主に旋回アームによって固定される。旋回アームが旋回軸受けを中心に回転可能に配置される場合、ジェネレータを旋回させることによってベルトが伸びた場合にＶベルトの張力を追従調整し、相応に張り直すことができる。Ｖベルトの追従調整は通常、ある一定の検査の間隔で行われるかまたはＶベルトのプーリーでのスリップが音響的に表面化した場合に行われる。
【０００３】
自動車内のオルタネータの駆動をリブ付きＶベルト（ポリ・Ｖ・ベルト）を介して行うこともできる。このような駆動形態でオルタネータはエンジンブロックに固定される。駆動に必要な、ベルトに加えられるべき張力は、例えばベルト裏面に設けることができるベルトテンショナーとして構成されたロール型テンショナーによって加えられる。
【０００４】
駆動されるオルタネータの大きさに応じて、駆動装置には１つまたは２つのベルトが使用されるので、ベルトの必要な初張力を調整するのにベルトの裏面に設けられる２つのロール型テンショナーを使用しなければならない。これらのベルトテンショナーは、伸びに応じて別個に追従調整されなければならないであろう。トルク（Drehmoment)を伝達するのに必要なベルト張力を下回った場合に、ベルトとプーリーとのあいだにスリップ状態が生じる。
【０００５】
今日自動車に使用されているオルタネータ（例えばクロポール型オルタネータ）では、電子的なジェネレータ制御コンポーネントを使用することで得られる高いジェネレータ出力が原因で、伝達可能な高い駆動トルクが生じる。この伝達される高い駆動トルクによって、許容できない程高いスリップがベルト駆動装置で生じる。このスリップ状態は絶対的に回避されなければならず、また少なくとも制限されなければならない。なぜならこのような状態ではベルトの摩擦が最大であるからである。上述したような従来の解決手段では、オルタネータの旋回軸受けでの追従調整によってのみ、またはベルトの裏面に初張力をかけている各ロール型テンショナーの追従調整を行うことで発生したスリップに対応することができる。これは工場に持ち込んだときか、または前提条件として適した作業場を有するドライバが自力で行う。
【０００６】
発明の説明
本発明の提案された方法によってベルト駆動装置の寿命を決定的に長くし、スリップ時にベルトとオルタネータを駆動するベルトプーリーとのあいだに生じる大きいノイズの発生を確実に回避することができる。これは高い回転数ダイナミック特性（Drehzahldynamik)等によって特徴付けられる自動車の駆動フェーズのあいだジェネレータの出力を低下させ、これによってオルタネータの駆動側に生じる駆動トルクを低下させることによって実現される。スリップの目下の値Ｓが最大許容スリップ値Ｓ_ｍａｘを上回る場合には、これと並んでオルタネータ制御部を介してジェネレータの出力が低減される。
【０００７】
最大許容スリップ値Ｓ_ｍａｘを上回る目下のスリップＳが識別された場合、オルタネータの最大許容駆動トルクが、ジェネレータ出力を制限することで弱化（Reduktion)される。このような駆動フェーズのあいだに付加的に内燃機関の加速フェーズがある場合にその回転数は激しく増大し、オルタネータに対する、第１の制限段で検出された低減された最大許容駆動トルクを別の制限段によって再度低減することができる。これはベルトが完全に滑っている場合に、とりわけ加速フェーズで生じる非常に不快に感じられるノイズ発生に作用する。
【０００８】
スリップによって車両のオルタネータの駆動ベルトの完全な滑りが引き起こされたという出来事をエラーメモリに書き込むことで文書化する（dokumentieren)ことができる。さらにこの出来事を自動車のドライバに計器パネルのディスプレイによって表示することができる。
【０００９】
ジェネレータ出力を高い回転数ダイナミック特性を有するフェーズにおいて自動車内の全ての負荷にちょうど給電できる出力まで弱化することと並んで、状態ビットを介してジェネレータ出力を完全な走行サイクル（例えば長距離走行）にわたって、除去が行われるまでベルトの残りの寿命が長くなるように制限することができる。
【００１０】
本発明の提案された方法によって、定期的に作成される故障統計に頻繁に生じる故障の原因、すなわちＶベルトの破れを防止することができる。なぜならベルト駆動装置によって通常は、ファン、ウォーターポンプ、パワーステアリングポンプ等の複数の補機類が駆動されるからである。
【００１１】
図面
図面に基づいて本発明を以下でより詳細に説明する。
【００１２】
図１には、スリップの発生を示してさらに処理される状態ビット（Zustandsbit）の生成が示されている。
【００１３】
図２には、オルタネータの駆動トルクを制限するための、スリップを示す生成された状態ビットを入力量とするさらなる処理が示されている。
【００１４】
実施形態
図１には、スリップの発生を示してさらに処理される状態ビットの発生が示されている。
【００１５】
図１からわかるように、比較段３には２つの入力量１、２が供給される。入力量１はオルタネータの回転数ｎ_Ｇｅｎである。入力量２はオルタネータを駆動する内燃機関の目下のクランクシャフトの回転数ｎ_ＫＷである。入力量２は車両電子回路の通信インターフェイスから取り出され、周期的に回転数発生器によって取り出される。これによって比較段３に加わる、内燃機関の回転数の目下の値は常に最新の状態である。ここで図１に図で示されただけの比較段において実際の目下のスリップ値４Ｓが以下の式に基づいて計算される。
【００１６】
【数３】

【００１７】
比較段３で求められた、上述の式によって求められた目下のスリップ４Ｓに対する出力値は閾値段５に供給される。閾値段５内には自由に設定可能な最大スリップ値Ｓ_ｍａｘがファイルされる。閾値段５内では、比較段３によって連続的に検出された目下のスリップ４Ｓに対する値が、閾値段５にファイルされている最大許容スリップ値Ｓ_ｍａｘを上回っているか否かを検出することができる。
【００１８】
スリップ４Ｓの目下の検出された値が閾値段５にファイルされている最大スリップ値Ｓ_ｍａｘを上回っている場合、この値は妥当性検査段（Plausibilisierungsstufe)およびフィルタ段７、８においてその妥当性について検査されて時間的にフィルタされる。妥当性検査段およびフィルタ段７、８を通過した後、その出力量は状態ビットをあらわす。この状態ビットは「最大許容スリップ値Ｓ_ｍａｘを上回った目下のスリップ値４Ｓが生じた」という出来事を記録する。このような状態ビット９をエラーメモリに書き込むことができる。
【００１９】
図２には、目下発生しているスリップに対する生成された状態ビットのさらなる処理が示されている。この状態ビットはオルタネータの駆動トルクの制限に対するトリガ信号として用いられる。
【００２０】
状態ビット９は、オルタネータの駆動トルクに対する第１の制限段に伝達される前に分岐部１１で取り出され、エラーエントリ(Fehlereintrag)１３としてエラーメモリ１２内に読み取られる。エラーメモリ１２は自身の側で診断装置を介して工場で読み出される。ここでベルト駆動装置における許容できないほど高い、発生しているスリップを除去するのに必要な措置が講じられる。これと並んで、許容できない程高いスリップの発生を状態ビット９を使用して、車両の計器パネル内のディスプレイにおいてドライバに表示することもできる。これによって事情によってはドライバが自身で（スリップの）除去に配慮することもできる。
【００２１】
オルタネータの駆動トルクを制限する第１の制限段１８で、最大トルク１５から低減されたトルク１６へのトルク制限１４が行われる。最大トルク１５から低減されたトルク１６への移行は図２でモーメントの跳躍ΔＭによって示される。このようなモーメントの跳躍は状態ビット９によってトリガされ、オルタネータの駆動トルクに対する第１の制限段階１８を通じて、トルク制限部１４の後に設けられた加算点１９に、オルタネータの駆動装置に対する低減されたトルク１６を示す量が加わる。
【００２２】
制限段１８の後方にある加算点１９に加わる出力量は、最大スリップ値６Ｓ_ｍａｘを越えた場合にオルタネータが駆動される低減されたトルク１６に対する値を表し、目下のスリップ値４Ｓは最大スリップ値６Ｓ_ｍａｘより下に下降する。参照番号２０によって制限段が示される。この制限段の出力量２２は符号が付けられて上述の加算点１９に加えられる。第２の制限段２０によって、第１の制限段１８の出力側の加算点１９に供給される、オルタネータの低減された駆動トルク１６に相当する量が再び低減される。第２の制限段２０の入力側には、内燃機関の目下の回転数２である入力量２ｎ_ＫＷが印加される。この第２の制限段２０では内燃機関の目下の回転数２がそれぞれ、オルタネータでのＶベルトの完全な滑りが大きなきしみノイズによって明らかになる加速フェーズが検出されるかについて評価される。このために内燃機関の目下の回転数である入力量２は時間的に異なっており、マイナス符号が付与されて上述の加算点１９にそう入される入力量２２が生成される。第２の制限段２０の入力量は、オルタネータの駆動トルクがさらに低減されなければならない量をあらわし、ここで不利な駆動状態とスリップを含むオルタネータのベルトの完全なスリップとが回避される。第２の制限段２０によって不利な駆動状態との遭遇（Zusammentreffen)が次のように考慮される。すなわち目下のスリップ４Ｓ自体の発生も、加速フェーズのあいだの内燃機関の回転数特性も、オルタネータに対する最大許容駆動トルクの検出時に加算点１９で相応の割り当て(Anteile)で考慮されるというようにである。
【００２３】
従って加算点１９には第１の制限段１８と第２の制限段２０を介して、オルタネータの駆動トルクに対する低減された量が加わる。この駆動トルクは入力量としてオルタネータの制御部２３に供給される。１度ないしは２度低減された駆動トルク量をあらわすこのような入力値に基づいて、オルタネータの出力量は制限され、ベルト駆動装置によって伝達される伝達可能な駆動トルクに整合される。これによって一方では伝達されるべき駆動トルクがスリップを有するベルトの寿命に合わせられ、ベルトの寿命が延ばされる。他方で本発明の提案された方法によって、ベルト駆動装置で完全に滑るベルト（被覆のないベルトまたはリブによって溝が付けられたベルト）が原因で生じるノイズ発生が回避される。オルタネータの出力の制限はアクティブにされるが、これは必ずしも必要ではない。なぜなら車両内の必要な電気的な構成要素は、短時間、自動車内にある車両用バッテリから給電されるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 スリップの発生を示してさらに処理される状態ビットの生成が示されている。
【図２】 オルタネータの駆動トルクを制限するための、スリップを示す生成された状態ビットを入力量とするさらなる処理が示されている。
【符号の説明】
１ 入力量：ジェネレータの回転数ｎ_Ｇｅｎ
２ 入力量：クランクシャフトの回転数ｎ_ＫＷ
３ 比較段
４ 出力量：スリップＳ
５ 閾値段
６ 最大スリップ値Ｓ_ｍａｘ
７ 妥当性検査段
８ フィルタ段
９ 出力量：状態ビット
１０ 信号のさらなる処理部
１１ 分岐部
１２ エラーメモリ
１３ エラーエントリ
１４ 回転数制限部
１５ 最大トルク
１６ 低減されたトルク
１７ モーメント跳躍ΔＭ
１８ 第１の制限段
１９ 加算点
２０ 第２の制限段
２１ 加速度ｄｎ_ｋｗ／ｄｔの評価段
２２ 出力量
２３ オルタネータを低減された駆動トルクにする制御部
２４ 低減された出力

Claims (7)

1. オルタネータの駆動部においてスリップ（４）を識別する方法であって、
   当該オルタネータはパルスインバータまたは整流器である電子的機械制御部によって制御され、ここで駆動トルクは内燃機関からオルタネータに向けてベルト駆動装置を介して伝達され、回転数に依存する入力量（１ , ２）が比較段（３）に供給される形式の方法において、
   スリップ（４）を識別した場合に信号（９）を生成し、当該信号に基づいてトルク制限段（１８ , ２０）において伝達可能な最大駆動トルクが定められ、
   第１のトルク制限段（１８）において最大許容トルク（１５）が低減されたトルク（１６）に設定され、
   内燃機関の加速フェーズの場合には当該低減されたトルク（１６）が第２のトルク制限段（２０）において付加的に低減され、
   前記複数のトルク制限段（１８、２０）の出力量（１６、２２）が加算点（１９）で結びつけられ、
   当該加算点（１９）で結果として生じた信号がジェネレータ出力を制限する制御部（２３）に供給される、
   ことを特徴とする、オルタネータの駆動部においてスリップを識別する方法。
2. 入力量はジェネレータの回転数（１）ｎ_Ｇｅｎと、内燃機関のクランクシャフトの回転数（２）ｎ_ＫＷである、請求項１記載の方法。
3. 前記スリップ（４）Ｓを比較段（３）において次式：
   

   

   請求項２記載の方法。
4. 目下のスリップ値（４）Ｓを、設定可能な最大許容スリップ値（６）Ｓ_ｍａｘを上回っているかについて検査する、請求項１記載の方法。
5. 前記信号（９）をエラーエントリ（１３）としてエラーメモリ（１２）に書き込み、当該エラーメモリは診断ユニットを介して読み出し可能である、請求項１から４のいずれか１項記載の方法。
6. 前記出力量（１６）と前記出力量（２２）とを加算点（１９）で符号を付与して加算する、請求項１から５のいずれか１項記載の方法。
7. 前記加算点（１９）で結果として生じる量はオルタネータの低減された最大許容駆動トルクをあらわし、制御部（２３）を介して当該駆動トルクにジェネレータの出力を整合させる、請求項１から６のいずれか１項記載の方法。

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