在激活連接到機動車車載電網上的多相交流發電機時提高發電機的勵磁電流的製作方法

2023-10-07 11:25:44 2

在激活連接到機動車車載電網上的多相交流發電機時提高發電機的勵磁電流的製作方法
【專利摘要】本發明的一個方面涉及一種用於提高勵磁電流、尤其是在激活發電機時提高勵磁電流的方法，通過控制器控制經整流的發電機電壓。該控制器調節發電機勵磁繞組的勵磁電流以便控制發電機電壓。另外，控制器接收相信號。在該方法的第一步驟中，迅速將勵磁電流提高到一定值上，同時評估相信號。第一步驟持續直到相信號或由相信號導出的參數滿足有關發電機電壓的一定條件。直到滿足該條件，勵磁電流優選持續提高。在第二步驟中，繼續提高勵磁電流，優選以與之前迅速提高相比減小的勵磁電流變化速度進行。該第二步驟中的繼續提高例如以傳統的負載響應功能中的變化速度進行。
【專利說明】在激活連接到機動車車載電網上的多相交流發電機時提高發電機的勵磁電流
【技術領域】
[0001]本發明涉及在激活連接到機動車車載電網上的多相交流發電機時提高發電機的勵磁電流。
【背景技術】
[0002]機動車包括用於為電負載供應電能的發電機，所述發電機通過車輛驅動裝置被供應機械能。藉助發電機的多餘電功率為車輛電池充電。
[0003]作為發電機通常使用具有三相或更多相的多相交流發電機。在此，多相交流發電機通過實現為同步電機，所述同步電機包括一個通過驅動裝置旋轉的具有用於產生激勵磁場的勵磁繞組的轉子和一個具有多相定子繞組的定子。由於電負載通常構造為直流電負載並且電池被充以直流電，所述在多相交流發電機下遊連接整流器，該整流器將多相交流電壓轉換成直流電壓。為了使經整流的發電機電壓在變化的負載電流和變化的發動機轉速下也保持恆定，使用發電機控制器，其改變勵磁繞組的勵磁電流，從而消除發電機電壓的波動。
[0004]圖1示出一種用於機動車的包括整流器I的傳統14V發電機的示例。在此例如示出三相發電機；但該發電機例如也可具有五相或六相。14V發電機將內燃機的一部分機械功率轉換為電功率並且確保包括電池和電負載的車載電網7的電力供應。皮帶傳動機構2將發動機3的機械功率從曲軸傳遞到發電機，所述機械功率由轉速和扭矩決定。通過發電機產生的發電機電流IB+經由埠 B+輸入到車載電網7中，以便為電池充電並且為電負載、如點火裝置，前照燈或鼓風機供電。在圖1中，發電機構造成安裝有控制器4和整流器I的他勵同步電機9。同步電機9的轉子具有勵磁繞組5並且例如通過兩個滑環被供應勵磁電流IEKK。勵磁繞組5的磁場通常通過由導磁鋼製成的極爪導入定子中並且和在旋轉時在定子相中通過感應產生交流電壓。電壓幅值取決於發電機轉速neEN和勵磁電流IEKK。發電機的發電機轉速neEN正比於發動機轉速。在給定發動機轉速和給定發電機電壓Ugen時，曲軸的負載力矩隨著輸出的發電機電流Ib+的提高而提高。整流器I將定子相的交流電壓轉換為車載電網7所需的直流電壓UeEN。為了圖1中所示的整流器I使用橋式電路，其對於每一相具有連接於車載電網電壓的高側半導體開關和接地的低側半導體開關，因此，每一相的每兩個半波被用於整流。在三相交流發電機中，這種整流器也被稱為六脈衝整流器。如圖1所示，作為半導體開關可使用二極體或作為替換方案也可使用電晶體、尤其是MOSFET (金屬氧化物半導體場效應電晶體)。在實現如圖1的整流器I時，高側二極體的陰極K連接到車載電網正電壓的節點B+上並且低側二極體的陽極A連接到接地節點B-上。在使用N型MOSFET作為半導體開關時，高側MOSFET的漏極端子D連接到車載電網正電壓的節點B+上並且低側MOSFET的源極端子S連接到接地節點B-上(參見二極體旁示出的N型M0SFET)。代替圖1中所示的具有三相電機9的發電機，也可使用具有五相或六相電機9的發電機。
[0005]發電機控制器4調節勵磁電流IEKK，以便在變化的負載電流Ib+和變化的發動機轉速下將B+和接地端之間的發電機電壓UeEN保持在額定電壓規定值上。通常通過改變輸出級6佔空比來改變勵磁電流Iekk，所述輸出級提供勵磁繞組5的勵磁電流1_。隨著佔空比增大勵磁電流Iekk增大並且在轉速和負載消耗功率恆定時發電機輸出端上的電壓也增大。
[0006]輸出級6的佔空比可理解為輸出級6開關接通的接通時間與總觀察時間的比值。在佔空比為100%時，輸出級6的開關持續被接通。在佔空比為50%時，輸出級6的開關接通一半時間並且在佔空比為0%時，輸出級6的開關持續斷開。輸出級6的佔空比決定(平均)勵磁電流Iekk的大小。
[0007]在圖1示例中，發電機控制器4具有用於車輛中數據總線的通信接口。除發電機控制器4外，例如一個或多個其它通信用戶8、尤其是發動機控制器也連接到數據總線上。例如控制器4經由通信接口從發動機控制器獲得額定電壓規定值並且將自身狀態報告給發動機控制器。通信接口例如涉及用於LIN(LIN表示本地網際網路)總線的通信接口。為了將發電機控制器4連接到總線上，在圖1中設置LIN埠。
[0008]控制器4目前通常實現為ASIC (專用集成電路)形式，即單片集成半導體電路。圖1中所示的通過LIN總線通信的發電機控制器ASIC4(LIN發電機控制器ASIC)具有五個埠，該發電機控制器ASIC藉助所述埠例如可檢測所需發電機參數並且與發動機控制器通信。這種具有五個埠的LIN發電機控制器ASIC4的向外可見的功能和接口已經在一般形式中標準化；這種LIN發電機控制器ASIC4可從不同晶片廠商獲得。用於這種具有五個埠的LIN發電機控制器ASIC4的兩個例子是英飛凌公司的TLE8880和博世公司的CR665。
[0009]圖1中的埠被如下定義:
[0010]B-(電池負極):接地埠，例如通過發電機的導電殼體連接到發動機缸體上；
[0011]B+(電池正極):用於向控制器4和勵磁繞組5供電以及用於電壓測量的埠 ；與電池的連接通過車輛中的電纜束進行；
[0012]LIN:用於例如與發動機控制器通信的LIN總線接口的埠 ；通過LIN埠接收額定電壓規定值並且報告發電機狀態；
[0013]EXC:用於將勵磁電流施加到勵磁繞組中的埠 ；
[0014]PH:用於接收相信號Uph的埠，該相信號通常相應於一個相的電壓；相信號用於通過確定相信號的頻率(相頻率)來檢測發電機轉速並且用於在於相埠 PH上識別出定義的交流電壓幅值時從待機模式喚醒控制器4。在圖1中，直接截取相電壓；也可想到，選擇性地在相和相輸入端PH之間設置電阻。
[0015]在LIN發電機控制器ASIC4中，檢測埠 B+上的電壓、埠 B-上的電壓、通過埠 PH接收的相信號的頻率和勵磁電流Iekk並且將它們用於調節B+和接地端之間的發電機電壓UeEN。另外，LIN發電機控制器ASIC4具有集成的溫度傳感器，該溫度傳感器可防止控制器ASIC4過熱。為了降低高溫，溫度傳感器在高溫時減小內部額定電壓規定值。控制器ASIC4中的可編程存儲區可存儲針對發電機或車輛的控制器參數。
[0016]尤其是可區分LIN發電機控制器ASIC4的下述運行狀態:
[0017]待機:在點火裝置關閉時，控制器4消耗儘可能少的電流以避免電池放電。
[0018]激活:發動機控制器通過LIN總線與控制器4通信並且點火裝置接通。如需要，控制器4可反饋其狀態。勵磁電流仍然為零並且發電機不提供電流。
[0019]預激勵:一旦在待機模式中在相上識別出定義的交流電壓幅值或通過LIN輸入有效的額定電壓規定值，控制器4從待機狀態轉換為預激勵狀態。在此時勵磁電流緩慢提高，直到能夠可靠識別相頻率。僅在轉子極爪中尚存足夠剩磁時，以便在旋轉時在相中通過感應產生最小電壓，才能進行該喚醒過程。
[0020]調節:一旦存在有效的額定電壓規定值並且下轉速閾值被超過(這通過評估相頻率進行)並且因此發動機起動時，相應控制埠 B+和接地端之間的發電機電壓。作為控制參數使用勵磁電流輸出級6的佔空比。隨著佔空比增大，勵磁電流Iekk增大，並且在轉速和負載消耗功率恆定時發電機輸出端上的電壓也升高。為了避免突然以負載力矩加載怠速時的內燃機，可通過相應信號經由LIN總線限制控制動態性，所述信號激活所謂的負載響應功能。在負載響應功能被激活時，例如直至一定的轉速界限值，預規定勵磁電流輸出級的佔空比的變化速度，例如為了從0%提高至100%需要3s的持續時間。通常可預規定佔空比的變化速度值和轉速界限值，例如預規定負載響應值LR = 3S，該值說明從0%提高到100%需要3秒的持續時間。
[0021]圖1中所示的具有五個埠的LIN-控制器ASIC4已減少到必要的接口。基於發電機中複雜的連接技術，每個附加的接口都會弓丨起額外費用。
[0022]在激活發電機後、例如在內燃機起動後或在行駛期間發電機起動後，發電機通常例如被發動機控制器激活的時刻後經過I秒或數秒範圍內的滯後時間才開始向車載電網7供電。另外，在劇烈的負載波動後、尤其是在車載電網中的負載突降後，通過控制可將勵磁電流減小為零或較小的值並且在滯後時間後發電機才再次供電。
[0023]這點的原因在於所謂的負載響應功能。負載響應功能例如通過限制佔空比的變化速度來限制勵磁電流Iekk的變化速度。由此通過附加的發電機力矩引起的與勵磁電流Iekk提高有關的傳動系負載變化在時間上被擴展到較長的時間段上，從而使發動機控制裝置尤其是在怠速中具有足夠時間來補償發電機力矩。負載響應功能通常不僅在例如發動機起動後發動機轉速較低的情況下，而且也在行駛期間發動機轉速較低時接入附加電負載的情況下用於激活發電機。
[0024]在激活發電機時出現上面所描述的滯後時間、即觸發發電機的激活(例如通過發動機控制器側的要求信號)和發電機開始向車載電網供電的時刻之間的持續時間，因為發電機控制器4中的負載響應功能使勵磁電流Iekk緩慢提高，發電機相電壓通常在所追求的額定勵磁電流值30?40%的範圍時才達到車載電網電壓並且發電機才開始向車載電網輸出電流。在開始輸出電流時負載響應功能才滿足其本來的任務並且通過限制勵磁電流的變化速度來限制發電機電流和發電機力矩的變化速度，使得發電機側的附加力矩不突然地、而是逐漸增強地加載給內燃機，由此發動機怠速控制裝置具有足夠的時間來補償發電機力矩的增加。
[0025]滯後時間的長短取決於溫度、發動機轉速和當前的車載電網電壓，該車載電網電壓又取決於電池充電狀態和車載電網負載，並且因此難以計算。尤其是在使用發動機起停自動裝置時基於發動機頻繁的起動過程累積許多滯後時間，在滯後時間中發電機不必要地不能供電，由此劣化了充電平衡。
[0026]藉助圖2舉例說明在激活發電機時出現的滯後時間T，其中，下方的圖表示出發電機電流IeEN的示例性曲線並且上方的圖表示出勵磁電流Iekk的示例性曲線。在時刻h，例如發動機控制器側要求激活發電機(例如通過經由LIN總線發送大於10.6V的額定電壓規定值)。發電機控制器4開始使勵磁電流Iekk以有限的變化速度提高，因為基於負載響應功能限制佔空比的變化速度U1和t3之間的持續時間相應於負載響應值LR，其可通過LIN設定)。直到時刻t2，在該時刻勵磁電流Iekk例如為額定勵磁電流值IEKK，nem的約30~40%並且發電機相電壓大於發電機電壓，從而整流器的半導體開關暫時閉合，發電機的電流輸出開始並且發電機電流IeEN緩慢上升。滯後時間T為時刻&和〖2之間的持續時間。額定勵磁電流值ΙΕΚΚ，ηεηη為當輸出級開關持續接通時出現的勵磁電流，該電流基本上僅通過勵磁繞組5的內阻限制。在圖2中示出的目標值ΙΕΚΚ，&i最大等於勵磁電流值IEKK，_。

【發明內容】

[0027]本發明的任務在於，提供一種用於提高勵磁電流、尤其是用於在激活發電機時提高勵磁電流的方法和一種具有相應功能的控制器，在此所述方法或功能具有直至向車載電網輸出電流之前的小滯後時間。
[0028]所述任務通過獨立權利要求的特徵得以解決。有利的實施方式在從屬權利要求中被說明。
[0029]本發明的第一方面涉及一種用於提高勵磁電流、尤其是在激活發電機時提高勵磁電流的方法，通過控制器控制經整流的發電機電壓。為了控制發電機電壓，控制器調節發電機勵磁繞組的勵磁電流。另外，控制器接收相信號，相信號通常說明一個相的電壓。在所述方法的第一步驟中，將勵磁電流迅速提高到一定值，同時評估相信號。所述第一步驟持續到相信號或由相信號導出的參數滿足一定條件，該條件與當前的發電機電壓有關，例如相信號或由相信號導出的參數是否達到或超過當前的發電機電壓，或者例如相信號或由相信號導出的參數是否達到或超過當前的發電機電壓加上正或負的偏差。為此將相信號或由相信號導出的參數與當前的發電機電壓進行比較。勵磁電流優選持續提高直到該條件滿足。但在第一步驟期間勵磁電流 的變化速度減小。在第二步驟中，勵磁電流繼續提高、優選以與之前的迅速提高相比減小的勵磁電流變化速度。優選在勵磁電流繼續提高時變化速度至少相對於在迅速提高開始時的變化速度減小。第二步驟期間的繼續提高例如以傳統負載響應功能下的變化速度進行。
[0030]由於在勵磁電流迅速提高期間評估相電壓所受的影響，通過評估相信號，勵磁電流可受控地在極短的時間內提高至某一點，在該點處發電機僅以極少的附加力矩或完全不以由發電引起的附加力矩加載驅動裝置。例如通過評估相電壓可大致確定向車載電網輸出發電機電流的起點，其方式是，比較相電壓與發電機電壓，並且勵磁電流直至該時刻迅速提高，因為只有通過向車載電網輸出電流發電機才以由發電引起的附加力矩加載發動機(在不發電時發電機以少量的基於摩擦損耗的基本力矩加載發動機)。在觸發發電機的激活後(例如通過規定一定的額定電壓)，儘管負載響應功能被激活，但勵磁電流仍可極快地被調節到例如一個值上，在該值時開始輸出電流；之後，負載響應功能以已知方式確保勵磁電流以減小的變化速度繼續提聞並且因此確保持續的發電機電流提聞和力矩提聞，並且內燃機的怠速控制裝置不會被加載由發電機引起的較大的幹擾力矩。
[0031]發電機特性對於包括發動機、怠速控制器和車載電網的車輛系統而言是可再現的，因為儘管負載響應功能被激活，但電流輸出在理想情況下在要求發電機後幾乎立即開始。發電機所輸出的能量可通過藉助頻繁的發動機起動的行駛循環以及在發動機起動後立即可使用的足夠的電功率提高。用於迅速提高勵磁電流的功能可完全由發電機控制器執行，從而在此情況下除了可能的用於擴展了該功能的發電機控制器的附加費用外對於整個發電機系統而言不產生附加費用。由於利用通常本就存在的相電壓，原則上無需在發電機控制器ASIC上設置用於實現該功能的附加埠。
[0032]在該方法中，可直接檢驗相電壓是否滿足該條件。作為替換方案，也可檢驗與相信號相關的參數、如檢驗半導體開關上的電壓是否滿足條件。例如可檢驗高側半導體開關的陽極和陰極之間的電壓——其例如由相信號減去發電機電壓計算出——和/或低側半導體開關的陽極和陰極之間的電壓——其例如由接地電位減去相信號計算出——是否達到一定閾值、如OV或0.2V。
[0033]在第一方法步驟中，勵磁電流的變化速度無需保持不變，例如在第一方法步驟開始時變化速度可極高(其方式是，佔空比被設置為最大值)並且隨後在第一方法步驟期間減小(其方式是，佔空比例如減小為較低值)。總歸認為，勵磁電流的變化速度在第一方法步驟期間基於繞組的接通特性減小(衰減特性由繞組的電感和內阻決定，在此，內阻決定勵磁電流)。
[0034]所述方法在激活發電機的情況下可用於使勵磁電流從基本上零或從小的勵磁電流值起提高或者在下述情況下用於提高勵磁電流，在其中發電機已經工作較長時間，但發電機電流例如基於負載突降而減小(例如減小為零或低值)並且現在再次上升。
[0035]優選勵磁電流提高直到有關相信號的信號值——尤其是相信號的瞬時值、相信號
的峰峰值或相信號的最大值-達到一定的閾值。所述閾值為發電機電壓，或發電機電壓
加上正或負的偏差。
[0036]例如電流可迅速提高直到相電壓等於發電機電壓。在此可將相信號的瞬時值、最大值或峰峰值與發電機電壓進行比較。在達到發電機電壓時即將開始電流輸出，因為半導體開關在此即將被暫時導通。作為半導體開關的二極體通常在陽極和陰極之間存在約Uf?0.6V的正向電壓時導通。根據控制，在N型MOSFET作為半導體開關時源極和漏極之間的電壓通常遠低於0.6V。例如當相信號的瞬時值、最大值或峰峰值達到一個值時，該值相應於發電機電壓加上半導體開關的正向電壓Uf(在二極體中約為0.6V並且在N型MOSFET中根據控制遠低於0.6V)或發電機電壓加上正向電壓Uf或發電機電壓加上2.Uf,整流器的半導體開關導通。因此，勵磁電流的迅速提高優選應在較小的相信號值時就已經終止，例如在達到發電機電壓時。
[0037]優選這樣選擇用於相信號或由相信號導出的參數以終止勵磁電流迅速提高的第一階段的條件，使得在滿足條件時，發電機電流向車載電網的輸出大致開始，發電機電流向車載電網的輸出即將開始或已經向車載電網輸出少量的發電機電流。為了實現第二種方案，例如可將相信號的電壓達到發電機電壓確定為用於相信號的條件。第三種方案的優點在於，在此用於提高電流所需的時間最短，但在此應考慮到至少一個小的附加力矩的突然出現。
[0038]優選這樣構造控制器，使得所述控制器調節用於產生勵磁電流的輸出級的佔空t匕，以便調節勵磁電流。為了迅速提高電流，本方法規定，佔空比以高(恆定或可變)的變化速度提高，或者將佔空比突然調節到高值上、如最大值上。
[0039]在第一種方案中，佔空比例如提高直到滿足用於相信號或由相信號導出的參數的條件。在此情況下為了隨後繼續提高勵磁電流，佔空比例如繼續提高，但佔空比的變化速度與之前相比減小。
[0040]在第二種方案中，例如保持高的佔空比，直到相信號或由相信號導出的參數滿足所述條件。然後在繼續提聞勵磁電流時，佔空比至少一開始小於之如設定的聞佔空比。
[0041]本發明的第二方面涉及一種具有用於提高勵磁電流的功能的控制器。控制器優選為實現為ASIC的控制器。控制器構造用於控制經整流的發電機電壓並且為此調節發電機勵磁繞組的勵磁電流。此外，控制器接收相信號。控制器還構造用於迅速提高勵磁電流並且在此評估相信號。在此控制器檢驗相信號或由相信號導出的參數是否滿足有關發電機電壓的一定條件，並且勵磁電流提高直到相信號或由相信號導出的參數滿足所述條件。控制器還構造用於隨後繼續提高勵磁電流，尤其是以與迅速提高相比減小的變化速度。
[0042]優選控制器為具有五個埠的LIN發電機控制器ASIC。
[0043]根據本發明第一方面的本發明方法的上述實施方式相應地也適用於根據本發明第二方面的本發明控制器。本發明控制器的有利實施例相應於所描述的本發明方法的有利實施例。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0044]下面參考附圖藉助多個實施例說明本發明。附圖如下:
[0045]圖1為具有傳統LIN發電機控制器ASIC的傳統14V發電機；
[0046]圖2為在傳統LIN發電機控制器ASIC中激活發電機時在負載響應功能被激活的情況下發電機電流IeEN和勵磁電流Iekk的曲線；
[0047]圖3為根據本發明的用於迅速提高勵磁電流Iekk的功能的示例性流程圖；
[0048]圖4為在根據本發明功能的第一種實施方式中在激活發電機時發電機電流IeEN、勵磁電流輸出級的佔空比TV和勵磁電流Iekk的示例性曲線；
[0049]圖5為在根據本發明功能的第二種實施方式中在激活發電機時發電機電流IeEN、勵磁電流輸出級的佔空比TV和勵磁電流Iekk的示例性曲線；
[0050]圖6為用於評估相信號Uph的示例性實現方式；
[0051]圖7為在激活發電機時相信號Uph的示例性曲線。
【具體實施方式】
[0052]圖1中所示的具有傳統LIN發電機控制器ASIC4的14V發電機已在【背景技術】中討論過。在【背景技術】中還藉助圖2說明了在激活發電機時出現的滯後時間。根據本發明，給圖1所示的控制器4擴展一個功能，該功能在激活發電機時通過評估根據勵磁電流Iekk感應產生的相信號Uph允許勵磁電流Iekk迅速提高，所述相信號以電壓形式出現在埠 PH上。為此，可藉助相信號Uph例如確定電流輸出的開始並且勵磁電流Iekk被極快地調節到一個值上，在該值上向車載電網7的電流輸出開始或電流輸出即將開始。具有根據本發明的用於迅速提高勵磁電流的功能的示例性的本發明LIN發電機控制器ASIC4例如包括圖1中所示的LIN發電機控制器ASIC4的所有特徵，從而除了下面要說明的勵磁電流Iekk提高的區別夕卜，圖1中所示的LIN發電機控制器的說明也適用於根據本發明的LIN發電機控制器。
[0053]圖3示出根據本發明的用於迅速提高勵磁電流Iekk的功能的示例性流程圖。在步驟200中，在控制器ASIC4側接收到用於激活發電機的信號、例如通過LIN總線接收到大於
10.6V的額定電壓規定值。
[0054]然後在步驟201中，迅速提高勵磁電流1_。圖4和圖5示出兩種示例性可能性。如圖4中間的圖表所示，在接收到要求信號之後立即使產生勵磁電流Iekk的輸出級6控制的佔空比TV以高的變化速度提高、例如以相應於佔空比從0%提高到100%小於I秒、如100毫秒的變化速度提高。勵磁電流Iekk在此以與佔空比TV相似的方式以高的變化速度、例如以IEKK，nenn/100ms的變化速度提高(該高的變化速度理論上可能直至約IEKK，nem的80%。這在圖4下方的圖表中以簡化方式示出。在迅速提高時勵磁電流並非必須從0%起提高。例如可基於輸出級的控制在預激勵期間就已存在小的佔空比值。這同樣適用於圖5。圖4中佔空比TV的迅速提高例如可通過預規定的用於具有高變化速度的佔空比的斜坡函數或通過相應快的PI控制器實現，所述斜坡函數或PI控制器起作用直到滿足步驟203中的終止條件。
[0055]在圖5下部的變型方案中，在時刻h接收到用於激活發電機的信號後將佔空比TV突然調節到高值、如100%的佔空比。勵磁電流Iekk由此以比圖4中更高的變化速度提高。在此導致勵磁電流Iekk極為迅速地提高到發電機電流I.的OA閾值附近。
[0056]在勵磁電流Iekk —定程度地變化後，測量有關相信號Uph的信號值(參見圖3中的步驟202)、例如通過處理相信號Uph獲得的信號值(如相電壓的峰峰值或最大值)或相信號的瞬時值。
[0057]在步驟203中檢驗是否滿足用於迅速提高勵磁電流Iekk的終止條件(或者換句話說，是否滿足用於繼續迅速提高勵磁電流Iekk的條件)。例如檢驗有關相信號的信號值(如相信號的峰峰值)是否已達到發電機電壓或發電機電壓加上正或負的偏差。圖6簡化示出一種示例性的實現方式，在其中，藉助峰峰值檢測器300評估埠 PH相對於接地端(B-)的相信號的信號值Uph，所述峰峰值檢測器在一定的時間窗內確定相信號Uph的峰峰值UPH，PP。峰峰值檢測器300例如在時間窗內確定相信號Uph的最大值和最小值之間的幅值。該時間窗優選應大於相信號的周期時間，但不能過大。然後，將相信號Uph的峰峰值UPH，PP與通過埠 B+和B-接收到的發電機電壓Ueffl值(或與發電機電壓加上或減去一個偏差的值)進行比較，在此例如以下述形式確定差值D:
[0058]D — UGEN_UpH，pp
[0059]作為用於迅速提高勵磁電流Iekk的終止條件例如可檢驗峰峰值UPH，PP是否已達到或超過發電機電壓UGEN，也就是說，D是否等於零或為負值。
[0060]勵磁電流的迅速提高藉助閉合的控制迴路進行:在迅速提高期間，評估相信號Uph並且例如通過比較峰峰值UPH，pp與發電機電壓檢驗該條件是否存在，並且在終止條件不存在時進一步迅速提聞勵磁電流，由此相/[目號Uph繼續提聞。
[0061]也可放棄使用峰峰值檢測器300並且僅比較瞬時相信號Uph與B+和B-之間的發電機電壓Ugen並且檢驗相信號何時達到或超過發電機電壓UGEN，即D是否等於零或為負值。為了使相信號Uph在勵磁電流I.提高時從接地電位UB_( = 0V)開始，埠 PH應優選通過高阻抗電阻與接地電位UB_ (在ASIC上或外部)連接。
[0062]只要在圖3的步驟203中不滿足終止條件，勵磁電流Iekk就會繼續迅速提高(參見步驟201)。相反，如果滿足終止條件，勵磁電流Lekk就不再繼續迅速提高，取而代之，勵磁電流Iekk以與之前相比減小的變化速度提高到用於勵磁電流Iekk的目標值IEKK，ziel、如額定勵磁電流值IEKK，nenn上(參見步驟204)。在此例如通過使用負載響應功能使勵磁電流Iekk相應緩慢提聞。
[0063]在圖4的示例中，在即將達到時刻t2時——在該時刻向車載電網的電流輸出開始，滿足終止條件並且佔空比TV隨後以減小的變化速度提高。勵磁電流Iekk的變化速度與之前相比也減小。
[0064]在圖5的示例中，即將達到時刻t2時——在該時刻向車載電網的電流輸出開始，滿足終止條件並且之前恆定且高的佔空比TV下降到較小的值上並且由此開始以較小的變化速度提高。由此產生的勵磁電流Iekk曲線與圖4相似。
[0065]圖7示出相信號Uph關於時間t的示例性曲線。在圖7的示例中，相信號Uph在無激勵時處於UB_，因為埠 PH通過高阻抗電阻具有UB_。在時刻h，發電機和控制器的要求觸發預激勵，其方式是，輸出級6短時間接通，從而施加少量勵磁電流IEKK，該勵磁電流Iekk通過續流二極體在輸出級6中繼續輸送並且通過感應產生小的相電壓UPH。勵磁電流Iekk和相信號Uph稍後又略微衰減。在時刻，控制器使勵磁電流Iekk開始迅速提高，由此通過感應產生的相信號Uph也提高(控制器需要時間t0至tl來可靠識別轉速(為此例如需要約40ms)。由於相信號Uph尚小於發電機電壓Ugen並且整流器的半導體開關阻斷，因此沒有發電機電流。
[0066]在時刻t2%滿足用於終止迅速提高的終止條件，例如因為在時刻t/相信號Uph的瞬時值大致達到發電機電壓Ugen (選擇性地可加上一定的偏差)或相信號Uph的峰峰值UPH，pp到達發電機電壓UeEN(選擇性地可加上一定的偏差)。在時刻t2%勵磁電流I.例如在額定勵磁電流值IEKK，n_30?40%的範圍內。之後，勵磁電流Iekk以減小的變化速度繼續提高。在位於時刻t/稍後的時刻t2，開始供應發電機電流。根據終止條件的選擇，時刻t2也可相應於時刻t/或位於時刻t/稍前。
【權利要求】
1.用於提高連接到機動車車載電網上的多相交流發電機的勵磁電流的方法，在所述發電機下遊連接用於產生經整流的電壓(ueEN)的整流器(I)，經整流的發電機電壓(ueEN)通過控制器⑷控制，該控制器調節發電機的勵磁繞組(5)的勵磁電流(Iekk)並且接收相信號(Uph)，該方法包括以下步驟: 迅速提高(201)勵磁電流(Iekk)並且在此時評估(203)相信號(Uph)，提高勵磁電流(Ieee)直到相信號(Uph)或由相信號導出的參數滿足有關當前發電機電壓(UeEN)的條件； 然後，繼續提高(204)勵磁電流(Iekk)。
2.根據權利要求1的方法，其中，勵磁電流(Iekk)提高直到滿足條件:有關相信號(Uph)的信號值——尤其是相信號的瞬時值、相信號的峰峰值(UPH，PP)或相信號的最大值——達到或超過一定的閾值，所述閾值等於發電機電壓(UeEN)或等於發電機電壓(UeEN)加上正或負的偏差。
3.根據上述權利要求之一的方法，其中，在所述繼續提高勵磁電流(Iekk)時，勵磁電流(Ieee)的變化速度與在所述迅速提高時的變化速度、至少與在所述迅速提高的開始時的變化速度相比減小。
4.根據上述權利要求之一的方法，其中，在滿足條件時，發電機電流(I.)向車載電網(7)的輸出大致開始，發電機電流(IeEN)向車載電網(7)的輸出即將開始，或者已經向車載電網(X)輸出小的發電機電流(Icen)。
5.根據上述權利要求之一的方法，其中，所述控制器(4)調節用於產生勵磁電流(Iekk)的級的佔空比(TV)，以便調節勵磁電流(Iekk)。
6.根據權利要求5的方法，其中，為了所述迅速提高勵磁電流(1_)，佔空比(TV)以高的變化速度提高，或者將佔空比(TV)調節到高值上。
7.根據權利要求6的方法，其中，所述迅速提高勵磁電流(Iekk)的步驟包括:迅速提高佔空比(TV)，佔空比提高直到相信號(Uph)或由相信號導出的參數滿足所述條件；並且所述繼續提高勵磁電流(Iekk)的步驟包括:以與迅速提高佔空比相比減小的佔空比變化速度繼續提聞佔空比(TV)。
8.根據權利要求6的方法，其中，所述迅速提高勵磁電流(Iekk)的步驟包括:設定第一佔空比、尤其是最大佔空比，並且第一佔空比保持直到相信號(Uph)或由相信號導出的參數滿足所述條件；在所述繼續提高勵磁電流(Iekk)時，佔空比(TV)至少一開始小於第一佔空比。
9.根據上述權利要求之一的方法，其中，在所述迅速提高勵磁電流(Iekk)時，勵磁電流提高到處於額定勵磁電流20~50%範圍中的、尤其是30~40%範圍中的值上。
10.根據上述權利要求之一的方法，其中，所述方法用於在激活發電機時提高勵磁電流。
11.控制器(4)，其具有用於提高連接到機動車車載電網(7)上的多相交流發電機的勵磁電流(Iekk)的功能，在所述發電機下遊連接用於產生經整流的電壓(Ucen)的整流器(1)，該控制器⑷構造用於:控制經整流的發電機電壓(UeEN)，調節發電機勵磁繞組(5)的勵磁電流(I.)，並且接收相信號(Uph)； 其中，該控制器⑷還構造用於:迅速提高勵磁電流(Iekk)並且在此時評估相信號(Uph)，該控制器(4)構造用於檢驗相信號(Uph)或由相信號導出的參數是否滿足有關當前發電機電壓(UeEN)的條件，並且勵磁電流(Iekk)提高直到相信號(Uph)或由相信號導出的參數滿足所述條件；並且隨後繼續提高勵磁電流(Iekk)。
12.根據權利要求11的控制器，其中，控制器實現為ASIC並且具有正好五個埠，SP:接地埠(B-)、供電埠(B+)、LIN總線接口的埠(LIN)、用於向勵磁繞組(5)中施加勵磁電流 (I.)的埠(EXC)和用於接收相信號(Uph)的埠(PH)。
【文檔編號】H02P9/14GK104011964SQ201280060776
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年12月7日 優先權日:2011年12月12日
【發明者】C·蘇丹, A·卡德裡克, V·維廷 申請人:寶馬股份公司