使用頻譜分析的交流發電機速度估計的製作方法
2023-12-02 04:52:21 3
專利名稱：使用頻譜分析的交流發電機速度估計的製作方法
技術領域：
本發明總地涉及用於估計交流電機的速度的系統和方法，更特別地，涉及用於通過使用頻譜分析識別整流式交流發電機信號(例如電流或電流)中的脈動頻率並將該脈動頻率轉換為交流發電機速度來估計車輛交流發電機的速度的系統和方法。
背景技術：
車輛通常包括提供電カ給車輛電池再充電並在車輛行駛時操作車輛電氣系統的交流發電機。交流發電機包括接合由車輛發動機驅動的柔性皮帶的滑輪，其中所述皮帶還驅動其它車輛部件，例如動カ轉向泵、空氣壓縮機等。當所述皮帶轉動交流發電機滑輪時，滑輪轉動交流發電機的定子內的轉子，其中轉子通常具有永磁體，定子包括ー個或多個繞線線圏。典型的車輛交流發電機包括彼此有90°相位差的三個定子繞阻，產生三個AC信號，這三個AC信號被發送至三相ニ極管橋式整流器，以將AC信號轉換為適於給電池重新充 電的DC信號。交流發電機還包括調節DC信號的電壓調節器。由於轉換的因素，ニ極管橋式整流器在DC信號上產生AC脈動信號。可執行各種濾波技術和其它操作來減少由整流器轉換產生的脈動電流，但是在DC信號上仍有可被檢測到的一定水平的AC脈動。由於各種原因，例如確定驅動交流發電機滑輪的皮帶是否打滑，期望在車輛操作期間知道交流發電機的旋轉速度。如果所述皮帶未打滑，那麼交流發電機速度為發動機速度乘以交流發電機滑輪的比率。因此，通過知道交流發電機速度、滑輪比率和發動機速度，可確定所述皮帶是否打滑。另外，那麼如果該旋轉速度不流暢，那麼通過知道交流發電機速度，可確定對所述皮帶或甚至交流發電機本身的損壞。
發明內容
根據本發明的教導，公開了用於確定交流發電機(例如車輛交流發電機)的速度的系統和方法。所述方法包括測量預定時間段的車輛電池的電流或電壓，然後陷波濾波測量的電流或電壓測量信號以去除已知的諧波。執行有限數據點快速傅立葉變換(FFT)頻譜分析操作，以識別濾波信號中的頻率峰值，其中最高峰值表示DC交流發電機信號上的脈動電流。識別FFT信號中的最高峰值，並在該峰值與數據中的相鄰峰值之間執行插值處理，以識別所述脈動電流的實際頻率。然後將所述脈動電流轉換為所述交流發電機的速度。本發明提供下列技術方案。技術方案I :ー種用於確定交流發電機的速度的方法，所述方法包括
確定所述交流發電機的輸出電流或電壓信號，其中所述輸出電流或電壓信號包括因AC-DC轉換產生的脈動電流頻率；
濾波所述電流或電壓信號，以去除已知的諧波頻率；
執行快速傅立葉變換(FFT)操作，以識別濾波的電流或電壓信號的頻譜信號；
識別所述頻譜信號內的峰值檢測捜索範圍，所述脈動電流頻率已知存在於該範圍內； 將所述搜索範圍內的最高峰值頻率識別為所述脈動電流頻率；以及將所述最高峰值頻率轉換為所述交流發電機速度。技術方案2 :根據技術方案I的方法，其中濾波所述電流或電壓信號包括使用數字陷波濾波器。技術方案3 :根據技術方案2的方法，其中所述數字陷波濾波器使用下述公式
權利要求
1.一種用於確定交流發電機的速度的方法，所述方法包括 確定所述交流發電機的輸出電流或電壓信號，其中所述輸出電流或電壓信號包括因AC-DC轉換產生的脈動電流頻率； 濾波所述電流或電壓信號，以去除已知的諧波頻率； 執行快速傅立葉變換(FFT)操作，以識別濾波的電流或電壓信號的頻譜信號； 識別所述頻譜信號內的峰值檢測搜索範圍，所述脈動電流頻率已知存在於該範圍內； 將所述搜索範圍內的最高峰值頻率識別為所述脈動電流頻率；以及 將所述最高峰值頻率轉換為所述交流發電機速度。
2.根據權利要求I的方法，其中濾波所述電流或電壓信號包括使用數字陷波濾波器。
3.根據權利要求2的方法，其中所述數字陷波濾波器使用下述公式
4.根據權利要求I的方法，其中識別峰值檢測搜索範圍包括從前一脈動電流頻率確定識別所述脈動電流頻率，並對所述前一脈動電流頻率加減預定頻率值，以識別所述搜索範圍。
5.根據權利要求I的方法，其中執行所述FFT操作包括執行具有有限數量的數據點的FFT操作。
6.根據權利要求5的方法，其中所述有限數量的數據點為提供約39Hz的頻率解析度的256個數據點。
7.根據權利要求5的方法，其中識別所述搜索範圍內的最高峰值頻率包括基於所述有限數量的數據點識別最高峰值頻率，然後在該數據點與相鄰數據點之間插值，以識別實際最高峰值頻率。
8.根據權利要求5的方法，還包括確定是否進行了前一脈動電流頻率確定，如果是，那麼識別峰值檢測搜索範圍包括將所述搜索範圍識別為所述脈動電流頻率周圍的預定有限數量的數據點。
9.一種用於確定車輛交流發電機的速度的方法，所述方法包括 測量車輛電池的電流或電壓，其中所述電流或電壓包括因交流發電機中的AC-DC轉換產生的脈動電流頻率； 濾波所述電流或電壓測量信號，以使用數字陷波濾波器去除已知的諧波； 執行具有有限數量數據點的快速傅立葉變換(FFT)操作，以識別濾波的電流或電壓測量信號的頻譜信號； 識別所述頻譜信號內的峰值檢測搜索範圍，所述脈動電流頻率已知存在於該範圍內，包括對前一脈動電流頻率加減預定值，以識別所述搜索範圍； 識別所述搜索範圍內的最高峰值頻率，並在所述最高峰值頻率與相鄰頻率之間插值，以識別所述脈動電流頻率；以及 將所述脈動電流頻率轉換為所述交流發電機速度。
10.一種用於確定交流發電機的速度的系統，所述系統包括 用於確定所述交流發電機的輸出電流或電壓信號的裝置，其中所述輸出電流或電壓信號包括因AC-DC轉換產生的脈動電流頻率； 用於濾波所述電流或電壓信號以去除已知的諧波頻率的裝置； 用於執行快速傅立葉變換(FFT)操作，以識別濾波的電流或電壓信號的頻譜信號的裝置； 用於識別所述頻譜信號內的峰值檢測搜索範圍的裝置，所述脈動電流頻率已知存在於該範圍內； 用於將所述搜索範圍內的最高峰值頻率識別為所述脈動電流頻率的裝置；以及 用於將所述最高峰值頻率轉換為所述交流發電機速度的裝置。·
全文摘要
本發明涉及使用頻譜分析的交流發電機速度估計，提供一種用於確定交流發電機如車輛交流發電機的速度的系統和方法。所述方法包括測量預定時間段的車輛電池的電流或電壓，然後濾波測量的電流或電壓測量信號以去除已知的諧波。執行有限數量數據點的快速傅立葉變換(FFT)操作，以識別濾波信號中的頻率峰值，其中最高峰值表示DC交流發電機信號上的脈動電流。識別FFT信號中的最高峰值，並在該峰值與數據中的相鄰峰值之間執行插值程序，以識別所述脈動電流的實際頻率。然後將所述脈動電流轉換為所述交流發電機的速度。
文檔編號G01R23/16GK102735930SQ20121010401
公開日2012年10月17日 申請日期2012年4月11日 優先權日2011年4月11日
發明者M.A.薩爾曼, S.程, Y.張 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司