WO2010052197A2 - Generatoreinheit für ein kraftfahrzeug-bordnetz - Google Patents

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WO2010052197A2
WO2010052197A2 PCT/EP2009/064484 EP2009064484W WO2010052197A2 WO 2010052197 A2 WO2010052197 A2 WO 2010052197A2 EP 2009064484 W EP2009064484 W EP 2009064484W WO 2010052197 A2 WO2010052197 A2 WO 2010052197A2
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module
control
regulator module
generator unit
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Thomas Peuser
Markus Beck
Roman Lahmeyer
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Robert Bosch Gmbh
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/02—Details of the control
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/48—Arrangements for obtaining a constant output value at varying speed of the generator, e.g. on vehicle
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles

Definitions

  • the invention relates to a generator unit for the power supply of a
  • a generator unit for a motor vehicle electrical system in which two controller modules cooperate to control the operation of a generator.
  • a first of these controller modules is combined with the generator in a generator unit and receives control information from the structurally separate second generator module via a digital interface.
  • the second regulator module is implemented in a controller by software. in the
  • the second regulator module controls a switching transistor to adjust the excitation current of the generator. If the manipulated variable output by the second regulator module is not plausible, for example because its value or its rate of change is outside a permissible range, and indicates a fault in the second regulator module, the first regulator module takes over control of the generator.
  • the implementation of the second controller module in software form enables the implementation of complex, optimized control strategies from many points of view.
  • a problem with this known generator unit is in ensuring smooth communication between the generator unit and the external second regulator module. If adjustments or enhancements are made to the generator unit, it is usually necessary to consider them in the software of the second controller module in order to ensure smooth cooperation. If, in an economically meaningful way, the second control module is incorporated in an engine control is integrated, and engine control unit and generator unit of a vehicle are supplied by different manufacturers, they must coordinate with each further development. This makes the development cumbersome and costly.
  • the invention relates to a generator unit for a motor vehicle electrical system, comprising a generator, a first regulator module for controlling the operation of the generator and a digital interface, which is combined with the first regulator module in a structural unit, and with a program-controlled second regulator module, wherein the second regulator module is integrated into the assembly and receives control information via the digital interface.
  • a generator unit is flexibly adaptable to different operating environments without, in turn, necessitating costly adjustments outside the generator unit, since all changes which may be made in the generator or the first regulator module, for example, may be made e.g. adapting the generator unit to a particular type of vehicle, in which programming of the second controller module can be accommodated such that adjustments in external units providing control information via the digital interface, such as an engine control unit, can be eliminated.
  • the second regulator module can only have the function of a protocol converter, which converts control information supplied by an external unit into a format that can be processed by the first regulator module.
  • the second regulator module is set up to regulate the generator itself in a normal operating state, while the first regulator module assumes control of the generator only in a fault operating state. This allows the implementation of complex control strategies in the second
  • Controller module while the functionalities of the first controller module can be limited to the essential for the power supply of the electrical system essential elementary functions and the first controller module can be constructed accordingly simple and robust.
  • the second regulator module is designed to make the regulation of the generator at least partially based on original measured values of sensors. This relieves an external source of control information, such as an engine control unit, from the need to process these generator control readings. This simplifies the operating software of the
  • Engine control unit If the engine control unit supplies control information for the generator, this can be done in a form independent of the type of the generator. Consequently, depending on the type of generator different versions of the operating software of the controller are required.
  • the regulation of the generator in the fault operating state is preferably carried out without resort to control information received via the digital interface.
  • the regulation by the first controller module may not be optimal, there is no danger that the first controller module will be completely inadequate due to erroneous or missing control information.
  • a control module can decide, inter alia, based on the value of at least one operating state variable of the electrical system.
  • the limit value may be determinable by the second regulator module.
  • the ability to set the threshold may be limited to the time that the generator unit is in normal operating mode.
  • the first controller module is implemented as an ASIC, it is particularly suitable for incorporating standard controller functions which have no changes - A -
  • the first controller module can be used as a constant standard module in generator units according to the invention in combination with the second controller module for many different vehicle types, which is advantageous in terms of the components to be kept.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a detail of an electrical system for a motor vehicle with a generator unit according to the invention.
  • FIG. 1 a section of an electrical system 2 for a motor vehicle is shown schematically.
  • the electrical system 2 comprises a generator controller 1, which causes a generator 5 by the output of a manipulated variable for generating an output voltage, which is fed via a rectifier 51 connected to the generator 5 in the electrical system 2.
  • the electrical system 2 further comprises a battery 21 and a plurality of electrical loads 22.
  • the generator controller 1 is connected via a plug 9 and a digital bus with a
  • Control unit 8 of the electrical system connected wherein the connector 8 connecting lines of a digital interface 81 and analog connection lines DFM (generator utilization), KI15 (terminal 15, drive switch on), S (Sense, battery terminal voltage) and W (generator phase).
  • DFM generator utilization
  • KI15 terminal 15, drive switch on
  • S Sense, battery terminal voltage
  • W generator phase
  • the generator controller 1 comprises an elementary controller module 4 implemented in an ASIC, a higher controller module 3, which is implemented as a programmable digital circuit, in particular as a microcontroller, FPGA or CPLD module, and a control module 6.
  • the elementary controller module 4 and the control module 6 are in a preferred embodiment of the invention in a common
  • the elementary regulator module 4 comprises an output stage which can be controlled by a PWM control signal and outputs an exciter current proportional to the duty cycle of the PWM control signal to an excitation coil 52 of the generator 5.
  • a control input of the output stage 42 is preceded by a change-over switch 41 which allows the PWM control signal to be optionally obtained from an internal control circuit of the elementary regulator module 4 or from the higher regulator module 3.
  • the internal control circuit derives the PWM control signal according to a hard-wired relationship from the terminal voltage of the battery or an output voltage of the generator 5 and possibly other control parameters such as the signals Kl 15, W, detected by a sensor operating temperature of the generator 5 and so on ,
  • the elementary regulator module 4 may obtain the control parameters via the plug 9 and the digital bus.
  • the elementary controller module 4 and the control module 6 use a common bus interface.
  • Control parameters measured at the generator can also be transmitted via direct lines, in particular as analog signals, to the elementary
  • Regulator module 4 are supplied to rule out the possibility that due to a malfunction of the bus, the control parameters do not reach the elementary controller module 4.
  • the control module 6 receives the signals KU 5, S and W via the plug 9.
  • the control unit 6 compares e.g. the level of S or the rate of change of this level with a previously specified by the higher control module 3 limit. A power failure is detected when the level of S is outside of an interval between two such limits, or when the rate of change exceeds a threshold. As long as there is no fault, the control module 6 controls the changeover switch 41 in order to apply the PWM signal of the higher control module 3 to the output stage 42. In case of failure, the PWM signal of the internal control circuit of the elementary regulator module 4 is switched through to the output stage 42. If the
  • Vehicle electrical system voltage is outside the permissible interval, must be a correction take place as quickly as possible in order to minimize the risk of damage or loss of data in the case of consumers connected to the vehicle electrical system.
  • the elementary regulator module 4 is more suitable than the program-controlled higher regulator module 3 due to the faster response times of the ASIC module.
  • control module 6 is connected via a signal line 12 to the higher regulator module 3.
  • the higher control module 3 is programmed to output a manipulated variable to the generator 5 at fixed time intervals, usually every 100 ms, and to display this activity by outputting a deadman signal to the signal line 12.
  • the output of the manipulated variable may e.g. in updating the duty cycle of the PWM signal.
  • the deadman signal may e.g. A level reversal of a voltage on the signal line 12, which takes place after each output of the manipulated variable, or a pulse output after each output of the manipulated variable.
  • the control module 6 actuates the changeover switch 41, so that the generator 5 is actuated by the elementary control module 4.
  • a signal of the control module, with which this controls the switch 41, is also supplied to the higher regulator module 3.
  • the higher regulator module 3 is able to detect when the generator unit is running in fault mode and the generator 5 does not respond to the output manipulated variable.
  • a return to normal operation occurs when the signal levels monitored by the control unit are within the allowable range again.
  • the function of the higher controller module 3 may be limited to encoded in any form, received over the bus and directly a desired nerator intricate representing control commands for the generator 5 in a PWM signal of adapted for the generator 5 and the power amplifier 41 form implemented so that an external control unit such as an on-board computer that provides these control commands, no adaptation to the components of the generator unit more requirement. These adjustments can be easily made on the part of the higher controller module 3 by adapting its software.
  • the higher controller module 3 preferably also assumes tasks associated with determining the desired generator power.
  • the external control unit can be relieved; its operating software becomes simpler and, since it is largely independent of the technical details of the generator unit, is required in only a small number of different versions, and the response times of the external control unit with its remaining control tasks can be shortened.
  • the higher control module 3 receives measured values from sensors directly or via the bus, such as measurements of the battery terminal voltage and / or the generator temperature.
  • the information that the higher controller module receives from the on-board computer e.g.
  • a control of the generator which can satisfy the long-term power requirements and boundary conditions such as the avoidance of too high operating temperature of the generator is determined on the basis of this specification of the higher control module 3, without taking computing power of the on-board computer.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

Eine Generatoreinheit für ein Kraftfahrzeug-Bordnetz umfasst einen Generator (5), ein erstes Reglermodul (4) zum Regeln des Betriebs des Generators und einer digitalen Schnittstelle (9), die mit dem ersten Reglermodul in einer Baueinheit zusammengefasst ist, und ein ebenfalls in die Baueinheit integriertes programmgesteuertes zweites Reglermodul (3), das Steuerinformation über die digitale Schnittstelle (9) empfängt.

Description

Beschreibung
Titel
Generatoreinheit für ein Kraftfahrzeuq-Bordnetz
Die Erfindung betrifft eine Generatoreinheit für die Spannnungsversorgung eines
Bordnetzes in einem Kraftfahrzeug.
Stand der Technik
Aus DE 103 21 872 A1 ist eine Generatoreinheit für ein Kraftfahrzeug-Bordnetz bekannt, bei der zwei Reglermodule zum Regeln des Betriebs eines Generators zusammenwirken. Ein erstes dieser Reglermodule ist mit dem Generator in einer Generatoreinheit zusammengefasst und empfängt Steuerinformation von dem baulich getrennten zweiten Generatormodul über eine digitale Schnittstelle. Das zweite Reglermodul ist in einem Steuergerät durch Software implementiert. Im
Normalbetrieb steuert das zweite Reglermodul einen Schalttransistor zur Einstellung des Erregerstroms des Generators an. Wenn die von dem zweiten Reglermodul ausgegebene Stellgröße nicht plausibel ist, etwa weil ihr Wert oder ihre Änderungsgeschwindigkeit außerhalb eines zulässigen Bereichs liegt, und auf eine Störung des zweiten Reglermoduls hinweist, übernimmt das erste Reglermodul die Regelung des Generators.
Die Implementierung des zweiten Reglermoduls in Softwareform ermöglicht die Umsetzung komplexer, unter vielen Gesichtspunkten optimierter Regelungsgstra- tegien. Ein Problem dieser bekannten Generatoreinheit liegt jedoch in der Sicherstellung reibungsloser Kommunikation zwischen der Generatoreinheit und dem externen zweiten Reglermodul. Wenn an der Generatoreinheit Anpassungen oder Weiterentwicklungen vorgenommen werden, ist es in der Regel erforderlich, dass diese in der Software des zweiten Reglermoduls berücksichtigt wer- den, um eine reibungslose Zusammenarbeit zu gewährleisten. Wenn in wirtschaftlich an sich sinnvoller Weise das zweite Reglermodul in ein Motorsteuerge- rät integriert ist, und Motorsteuergerät und Generatoreinheit eines Fahrzeugs von verschiedenen Herstellern geliefert werden, so müssen diese sich bei jeder Weiterentwicklung koordinieren. Dies macht die Weiterentwicklung beschwerlich und kostspielig.
Offenbarung der Erfindung
Gegenstand der Erfindung ist eine Generatoreinheit für ein Kraftfahrzeug- Bordnetz, mit einem Generator, einem ersten Reglermodul zum Regeln des Betriebs des Generators und einer digitalen Schnittstelle, die mit dem ersten Reglermodul in einer Baueinheit zusammengefasst ist, und mit einem programmgesteuerten zweiten Reglermodul, bei der das zweite Reglermodul in die Baueinheit integriert ist und Steuerinformation über die digitale Schnittstelle empfängt. Eine solche Generatoreinheit ist flexibel an verschiedene Einsatzumgebungen anpassbar, ohne ihrerseits aufwändige Anpassungen außerhalb der Generatoreinheit notwendig zu machen, da allen Änderungen, die ggf. im Generator oder dem ersten Reglermodul vorgenommen werden, um z.B. die Generatoreinheit an einen bestimmten Fahrzeugtyp anzupassen, in der Programmierung des zweiten Reglermoduls so Rechnung getragen werden kann, dass Anpassungen in externen Einheiten, die Steuerinformation über die digitale Schnittstelle liefern, wie etwa einem Motorsteuergerät, unterbleiben können.
Im einfachsten Fall kann das zweite Reglermodul lediglich die Funktion eines Protokollwandlers haben, der von einer externen Einheit gelieferte Steuerinformation in ein von dem ersten Reglermodul verarbeitbares Format umsetzt. Vorzugsweise ist jedoch das zweite Reglermodul eingerichtet, in einem Normalbe- triebszustand selber den Generator zu regeln, während das erste Reglermodul die Regelung des Generators nur in einem Störungsbetriebszustand übernimmt. Dies erlaubt die Implementierung komplexer Regelstrategien in dem zweiten
Reglermodul; während die Funktionalitäten des ersten Reglermoduls auf die für die Spannungsversorgung des Bordnetzes unbedingt notwendigen Elementarfunktionen beschränkt sein können und das erste Reglermodul dementsprechend einfach und robust aufgebaut sein kann. Vorzugsweise ist das zweite Reglermodul ausgelegt, die Regelung des Generators wenigstens zum Teil anhand von originalen Messwerten von Sensoren vorzunehmen. Dies entlastet eine externe Quelle von Steuerinformation wie etwa ein Motorsteuergerät von der Notwendigkeit, diese Messwerte für die Genera- torsteuerung aufzuarbeiten. Dadurch vereinfacht sich die Betriebssoftware des
Motorsteuergeräts. Sofern das Motorsteuergerät Steuerinformation für den Generator liefert, kann dies in einer vom Typ des Generators unabhängigen Form erfolgen. Folglich werden keine je nach Typ des Generators unterschiedlichen Versionen der Betriebssoftware des Steuergeräts benötigt.
Die Regelung des Generators im Störungsbetriebszustand erfolgt vorzugsweise ohne Rückgriff auf über die digitale Schnittstelle empfangene Steuerinformation. Die Regelung durch das erste Reglermodul kann dann zwar nicht optimal sein, doch besteht keine Gefahr, dass das erste Reglermodul aufgrund von fehlerhaf- ter oder fehlender Steuerinformation völlig ungeeignet regelt.
Über das Vorliegen des Normalbetriebszustands oder des Störungsbetriebszustand kann ein Kontrollmodul unter anderem anhand des Werts wenigstens einer Betriebszustandsgröße des Bordnetzes entscheiden.
Wenn das Kontrollmodul eingerichtet ist, die Entscheidung über das Vorliegen des Normalbetriebszustands oder des Störungsbetriebszustand in Abhängigkeit von der Überschreitung oder NichtÜberschreitung eines Grenzwerts der Betriebszustandsgröße zu treffen, kann der Grenzwert durch das zweite Reglermo- dul festlegbar sein. Eine Anpassung des Kontrollmoduls an eine Anwendungsumgebung, in der die Generatoreinheit verwendet wird, ist daher vor dem Einbau der Einheit nicht nötig; sie wird automatisch von dem zweiten Reglermodul vorgenommen. In dem zweiten Reglermodul sind die hierfür erforderlichen Maßnahmen leicht in Form von Programmschritten implementierbar.
Um Fehlfunktionen vorzubeugen, kann die Möglichkeit, den Grenzwert festzulegen, auf die Zeit beschränkt sein, in der die Generatoreinheit sich im Normalbetriebsmodus befindet.
Dadurch, dass das erste Reglermodul als ASIC realisiert ist, ist es insbesondere geeignet, Standard-Reglerfunktionen aufzunehmen, welche keinen Änderungen - A -
in Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendungsumgebung unterliegen. Somit kann das erste Reglermodul als gleichbleibender Standardbaustein in erfindungsgemäßen Generatoreinheiten in Kombination mit dem zweiten Reglermodul für viele verschiedene Fahrzeugtypen eingesetzt werden, was vorteilhaft hin- sichtlich der vorzuhaltenden Bauteile ist.
Insbesondere wenn das erste Reglermodul mit dem Kontrollmodul in einem Halbleiterbaustein zusammengefasst ist, ergeben sich weitere Vorteile hinsichtlich des Raumbedarfs der Generatoreinheit und hinsichtlich der Anzahl der verwen- deten Bauteile.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figur. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts aus einem Bordnetz für ein Kraftfahrzeug mit einer Generatoreinheit gemäß der Erfindung.
In Fig. 1 ist ein Ausschnitt aus einem Bordnetz 2 für ein Kraftfahrzeug schema- tisch dargestellt. Das Bordnetz 2 umfasst einen Generatorregler 1 , der einen Generator 5 durch die Ausgabe einer Stellgröße zur Erzeugung einer Ausgangsspannung veranlasst, welche über einen an den Generator 5 angeschlossenen Gleichrichter 51 in das Bordnetz 2 eingespeist wird. Das Bordnetz 2 umfasst weiter eine Batterie 21 und eine Mehrzahl von elektrischen Verbrauchern 22. Der Generatorregler 1 ist über einen Stecker 9 und einen digitalen Bus mit einem
Steuergerät 8 des Bordnetzes verbunden, wobei der Stecker 8 Verbindungsleitungen einer digitale Schnittstelle 81 und analoge Verbindungsleitungen DFM (Generatorauslastung), KI15 (Klemme 15, Fahrschalter ein), S (Sense, Batterieklemmenspannung) und W (Generatorphase) umfasst.
Der Generatorregler 1 umfasst ein in einem ASIC realisiertes elementares Reglermodul 4, ein höheres Reglermodul 3, das als programmierbare digitale Schaltung, insbesondere als MikroController, FPGA- oder CPLD-Baustein realisiert ist, und ein Kontrollmodul 6. Das elementare Reglermodul 4 und das Kontrollmodul 6 sind in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung in einem gemeinsamen
Halbleiterbaustein 7 zusammengefasst. Das elementare Reglermodul 4 umfasst eine mit einem PWM-Steuersignal ansteuerbare Endstufe, die einen zum Tastverhältnis des PWM-Steuersignals proportionalen Erregerstrom an eine Erregerspule 52 des Generator 5 ausgibt. Ei- nem Steuereingang der Endstufe 42 ist ein Umschalter 41 vorgeschaltet, der es erlaubt, das PWM-Steuersignal wahlweise von einer internen Regelschaltung des elementaren Reglermoduls 4 oder von dem höheren Reglermodul 3 zu beziehen.
Die interne Regelschaltung leitet das PWM-Steuersignal gemäß einem fest verdrahteten Zusammenhang von der Klemmenspannung der Batterie oder einer Ausgangsspannung des Generators 5 und ggf. anderen Steuerparametern wie etwa den Signalen Kl 15, W, einer von einem Sensor erfassten Betriebstemperatur des Generators 5 etc. ab.
Das elementare Reglermodul 4 kann die Steuerparameter über den Stecker 9 und den digitalen Bus beziehen. Zu diesem Zweck nutzen in der Ausgestaltung der Fig. 1 das elementare Reglermodul 4 und das Kontrollmodul 6 eine gemeinsame Busschnittstelle. An dem Generator gemessene Steuerparameter können auch über direkte Leitungen, insbesondere als Analogsignale, dem elementaren
Reglermodul 4 zugeführt werden, um die Möglichkeit auszuschließen, dass aufgrund einer Störung des Busses die Steuerparameter das elementare Reglermodul 4 nicht erreichen.
Das Kontrollmodul 6 empfängt die Signale KU 5, S und W über den Stecker 9.
Um festzustellen, ob eine Störung in der Spannungsversorgung des Bordnetzes vorliegt, vergleicht die Kontrolleinheit 6 z.B. den Pegel von S oder die Geschwindigkeit einer Änderung dieses Pegels mit einem zuvor durch das höhere Steuermodul 3 spezifizierten Grenzwert. Eine Störung der Spannungsversorgung wird festgestellt, wenn der Pegel von S außerhalb eines Intervalls zwischen zwei solchen Grenzwerten liegt, oder wenn die Änderungsgeschwindigkeit einen Grenzwert übersteigt. Solange keine Störung vorliegt, steuert das Kontrollmodul 6 den Umschalter 41 , um das PWM-Signal des höhere Steuermodul 3 an die Endstufe 42 anzulegen. Im Störungsfall wird das PWM-Signal der internen Regelschaltung des elementaren Reglermoduls 4 an die Endstufe 42 durchgeschaltet. Wenn die
Bordnetzspannung außerhalb des zulässigen Intervalls liegt, muss eine Korrektur so schnell wie möglich erfolgen, um die Gefahr einer Schädigung oder des Da- tenverlusts bei an das Bordnetz angeschlossenen Verbrauchern zu minimieren. Für eine solche schnelle Korrektur ist das elementare Reglermodul 4 aufgrund der schnelleren Reaktionszeiten des ASIC-Bausteins besser geeignet als das programmgesteuerte höhere Reglermodul 3.
Zudem ist das Kontrollmodul 6 über eine Signalleitung 12 mit dem höheren Reglermodul 3 verbunden. Das höhere Reglermodul 3 ist programmiert, um im Normalbetrieb in festgelegten Zeitintervallen, normalerweise alle 100 ms, eine Stellgröße an den Generator 5 auszugeben und diese Aktivität durch die Ausgabe eines Totmann-Signals auf die Signalleitung 12 anzuzeigen. Die Ausgabe der Stellgröße kann z.B. in der Aktualisierung des Tastverhältnisses des PWM- Signalas liegen. Das Totmann-Signal kann z.B. eine Pegelumkehr einer Spannung auf der Signalleitung 12 sein, die nach jedem Ausgeben der Stellgröße stattfindet, oder ein nach jeder Ausgabe der Stellgröße ausgegebener Impuls.
Bleibt das Totmann-Signal aus, so deutet dies auf eine Störung des Programmablaufs im höheren Reglermodul 3 hin. Da in einem solchen Fall nicht davon ausgegangen werden kann, dass die an den Generator 5 ausgegebene Stellgröße korrekt ist, betätigt das Kontrollmodul 6 den Umschalter 41 , so dass der Ge- nerator 5 von dem elementaren Steuermodul 4 angesteuert wird.
Ein Signal des Kontrollmoduls, mit dem dieses den Umschalter 41 ansteuert, wird auch dem höheren Reglermodul 3 zugeführt. So ist das höhere Reglermodul 3 in der Lage, zu erkennen, wenn die Generatoreinheit im Störungsbetrieb läuft und der Generator 5 auf die ausgegebene Stellgröße nicht reagiert. In diesem
Fall wird eine Nachführung interner Regelkreise des höheren Reglermodul 3 gestoppt, um zu verhindern, dass gespeicherte Parameter des höheren Reglermoduls 3 in dem vergeblichen Versuch, den Generator 5 zu beeinflussen, auf werte verstellt werden, die, wenn die Kontrolleinheit 6 später zum Normalbetrieb zu- rückkehrt, zu völlig ungeeigneten Ausgabewerten der Stellgröße führen.
Eine Rückkehr zum Normalbetrieb findet statt, wenn die von der Kontrolleinheit überwachten Signalpegel wieder im zulässigen Bereich liegen.
Die Funktion des höheren Reglermoduls 3 kann darauf beschränkt sein, in beliebiger Form kodierte, über den Bus empfangene und direkt eine gewünschte Ge- neratorleistung repräsentierende Steuerbefehle für den Generator 5 in ein PWM- Signal von für den Generator 5 und die Endstufe 41 angepasster Form umzusetzen, so dass eine externe Steuereinheit wie etwa ein Bordcomputer, das diese Steuerbefehle liefert, keinerlei Anpassung an die Komponenten der Generator- einheit mehr bedarf. Diese Anpassungen können auf seiten des höheren Reglermoduls 3 durch eine Anpassung seiner Software leicht vorgenommen werden.
Vorzugsweise übernimmt das höhere Reglermodul 3 darüber hinaus noch mit der Festlegung der gewünschten Generatorleistung zusammenhängende Aufgaben. Dadurch kann die externe Steuereinheit entlastet werden; ihre Betriebssoftware wird einfacher und wird, da sie von den technischen Einzelheiten der Generatoreinheit weitgehend unabhängig ist, nur in einer kleinen Zahl verschiedener Versionen benötigt, und die Reaktionszeiten der externen Steuereinheit bei bei ihr verbleibenden Steueraufgaben können verkürzt werden. Um die zur Festlegung der Stellgröße für den Generator 5 erforderlichen Berechnungen durchzuführen, empfängt das höhere Reglermodul 3 Messwerte von Sensoren direkt oder über den Bus, wie etwa Messwerte der Batterieklemmenspannung und/oder der Generatortemperatur. So können sich die Angaben, die das höhere Reglermodul vom Bordcomputer empfängt, z.B. auf eine Angabe der in Betrieb befindlichen Verbraucher oder ihrer Gesamtleistungsaufnahme beschränken; eine Ansteuerung des Generators, die den Leistungsbedarf langfristig befriedigen kann und Randbedingungen wie etwa die Vermeidung einer zu hohen Betriebstemperatur des Generators erfüllt, wird anhand dieser Vorgabe von dem höheren Reglermodul 3 festgelegt, ohne Rechenleistung des Bordcomputers in Anspruch zu neh- men.
Wenn oben von Normal- und Störungsbetriebsmodus die Rede ist, so ist dies nicht dahingehend zu verstehen, dass jede Umschaltung in den Störungsbetriebsmodus mit einer behebungsbedürftigen technischen Störung zusammen- hängt. Kurze Phasen im Störungsbetriebsmodus können auch bei einer völlig intakten Generatoreinheit, insbesondere aufgrund kurzfristiger Schwankungen der Leistung der angeschlossenen Verbraucher, auftreten. Nur wenn der Störungsbetriebsmodus über eine vorgegebene Maximalzeitspanne anhält oder wiederholt auftritt, wird dem Fahrer eine Meldung angezeigt, die auf die Störung und die Notwendigkeit ihrer Behebung sowie ggf. auf den Grenzwert hinweist, dessen Überschreitung zur Feststellung der Störung durch das Kontrollmodul 6 geführt hat.

Claims

Ansprüche
1 . Generatoreinheit für ein Kraftfahrzeug-Bordnetz, mit einem Generator (5), einem ersten Reglermodul (4) zum Regeln des Betriebs des Generators und einer digitalen Schnittstelle (9), die mit dem ersten Reglermodul in einer Baueinheit zusammengefasst ist, und mit einem programmgesteuerten zweiten Reglermodul (3), dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Reglermodul (3) in die Baueinheit integriert ist und Steuerinformation über die digitale Schnittstelle (9) empfängt.
2. Generatoreinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Reglermodul (3) eingerichtet ist, den Generator (5) in einem Normalbe- triebszustand zu regeln und dass das erste Reglermodul (4) eingerichtet ist, den Generator (5) in einem Störungsbetriebszustand zu regeln.
3. Generatoreinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die über die digitale Schnittstelle (9) empfangene Steuerinformation wenigstens zum Teil originale Messwerte von Sensoren umfasst.
4. Generatoreinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung im Störungsbetriebszustand ohne Rückgriff auf über die digitale
Schnittstelle (9) empfangene Steuerinformation erfolgt.
5. Generatoreinheit nach Anspruch 2, 3 oder 4, gekennzeichnet durch ein Kontrollmodul (6) zum Entscheiden über das Vorliegen des Normalbetriebszu- Stands oder des Störungsbetriebszustand anhand des Werts wenigstens einer Betriebszustandsgröße des Bordnetzes.
6. Generatoreinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrollmodul (6) eingerichtet ist, die Entscheidung über das Vorliegen des Normalbetriebszustands oder des Störungsbetriebszustand in Abhängigkeit von der Überschreitung oder NichtÜberschreitung eines Grenzwerts der Be- triebszustandsgröße zu treffen, und dass der Grenzwert durch das zweite Reglermodul (3) festlegbar ist.
7. Generatoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass das erste Reglermodul (4) als ASIC realisiert ist.
8. Generatoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Reglermodul (4) mit dem Kontrollmodul (6) in einem Halbleiterbaustein zusammengefasst ist.
PCT/EP2009/064484 2008-11-06 2009-11-03 Generatoreinheit für ein kraftfahrzeug-bordnetz WO2010052197A2 (de)

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EP09745044A EP2342814A2 (de) 2008-11-06 2009-11-03 Generatoreinheit für ein kraftfahrzeug-bordnetz
US13/126,312 US20110260698A1 (en) 2008-11-06 2009-11-03 Generator unit for a motor vehicle electrical system

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