专利名称：机动车辆的交流发电机/起动机的运行管理的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及诸如交流发电机/起动机的可逆多相旋转电机(reversiblepolyphase rotary electrical machine)的运行管理。
背景技术：
特别地，本发明应用于机动车辆领域中。更一般地，其应用于任何交流发电机/起动机的控制，或者利用直接驱动或传送带驱动的电动交流发电机或电动交流发电机/起动机。
在传统交流发电机(也就是说非可逆的)中，调节器可以是受控类型的。因此，它通过低吞吐量链路(例如LIN链路(Local Interconnect Network-“LINSpecification Package”，Revision 2.0，23 September 2003(局部互连网络-“LIN规范包”，2.0版，2003年9月23日)))与控制箱(特别是引擎控制箱)连接，以向其发送调节指令。除了调节的控制，这种类型的系统不需要对电机进行任何特别的控制。
在一方面包括可逆电机而另一方面包括一个(或多个)远程控制箱以提供对电机的控制的系统中，功率和控制电子器件被集成到所述的(所述之一的)远程控制箱中。这些电子器件被安放在不如电机环境的热的、震动环境中。
然而，当前寻求使得在一方的功率和控制电子器件和在另一方的电机更近，以特别是缩短其中传送高电功率的电缆的长度(即由逆变器的MOS晶体管传送的、提供给电机的电枢线圈的功率)。这就是为什么提出其中功率和控制电子器件被集成到电机后部的交流发电机/起动机的原因。
在文献WO 04/006423中描述了这样的交流发电机/起动机的体系结构。交流发电机/起动机被描述成以如下方式集成它包括能够被集成到包含电机的机电装置的箱体之内或之上的控制和功率模块。这个模块一方面包含功率单元，该功率单元具有作为电压整流器元件(在交流发电机模式下)和作为相绕组转换元件(在起动机模式下)的MOS功率晶体管的桥结构，另一方面还包含具有控制电路(英文“Driver Circuits”)的控制单元，以驱动晶体管和管理驱动器的电路。该控制和功率模块提供对整流电压的调整的管理(在交流发电机模式下)，和启动管理(在起动机模式下)。换句话说，从外部对交流发电机/起动机的控制本质上被限于向其指示是必须按起动机模式还是交流发电机模式工作。
然而，随着意在节省燃料的“停止和启动”算法的出现(在车辆停止阶段停止热机，由驱动器或依据其他准则在第一动作时重新启动)，当前在起动功能方面有了发展。这种高级交流发电机/起动机的出现，伴随着要考虑一方面由传感器产生的相对大数量的信息项和另一方面使用相对复杂的软件(因此，运行需要相对大的存储容量和相对强的处理能力)。
但是，由于热和震动环境的危害性，在交流发电机/起动机的后部安装用于接收来自传感器的信号的多插头连接器(如带有36个通道的连接器)和在电机中提供相对大量的软件和处理资源，会面临着可靠性和成本的问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种管理交流发电机/起动机运行的可选方案，以解决上述问题。
至此，本发明的第一方面是提供一种方法，其使得机动车辆中可逆多相旋转电机工作，根据该方法，由远程控制单元执行电机的高层管理，该远程控制单元通过给定的协议通信链路，向集成在所述电机或在所述电机紧邻区域中的控制模块传输信息，所述控制模块根据该信息执行所述电机的所述低层管理。
所述信息是低层命令，且当控制模块在电机的紧邻区域中时，适合在如所述电机的后部。
所述模块优选是控制和功率模块。
可逆多相旋转电机的高层管理特别是指对启动(和重新启动)功能有用的传感器的完全管理，还有自动停止/重启算法以及管理电池的电量状态和电池诊断的算法。该高层管理还包括提取和处理在车辆的系统之间的通信总线上传送的信息，以便建立电机经由系统之间的链路或专门的协议链路进行运行的必要的简单指令。该操作被称为“网关”，因为它使得下述操作变得可能在所有通过车辆的系统之间的总线传递的信息中选择对控制电机有用的信息，并处理该信息，然后通过发送低层命令来驱动所述电机。
特别地，该电机的低层管理实际上是指向电机指示是它是否必须以起动机模式工作还是以交流发电机模式工作的指令、交流发电机模式调整指令，和与电机运行相关的诊断(热、电或机械故障的管理)。
最后，电机的硬件管理在电机上执行，包括控制MOS功率晶体管应用相电压(在起动机模式下)或执行同步整流(在交流发电机模式)，和产生的电流的调整。
本发明使得限制到交流发电机/起动机的输入连接的数量和加载到交流发电机/起动机中的软件的尺寸成为可能。以这种方式，就获得了先进但保持可靠的交流发电机/起动机，即使电机被放置在非常恶劣的热和振动环境中也是如此。并且在成本方面也存在优势。
换句话说，将电机运行的管理分解成高成部分和低层部分，使得组合高层管理的偏移控制的优点(与非常恶劣的热和振动环境隔绝，软件和硬件资源更容易得到)和低层管理的集成控制的优点(减少了MOS功率晶体管和电机电枢绕组间链路的长度)成为可能。另外，还提供了如下可能性将高层管理集成在已存在的中央控制单元中，且与先前版本相比不会给电机的结构带来问题。
本发明的第二方面涉及机动车辆的可逆多相旋转电机，包括集成在电机内部的或位于电机紧邻区域的控制模块，所述控制模块意欲执行电机的低层管理，并通过给定的协议通信链路耦合到远程控制单元，该控制单元意欲执行电机的高层管理。
本发明的第三方面涉及机动车辆的控制单元，该控制单元用于对远程可逆多相旋转电机执行高层管理，该电机适合于通过给定的协议通信链路耦合到所述电机的控制模块，该模块执行所述电机的低层管理。
该控制单元可以是引擎控制箱、智能设备箱(IEB)、发送机设备箱(MEB)、电池断开单元、用于管理电池的电量状态和诊断的箱体、或者用于管理几个电池间切换的箱体。在另一种形式，特别是如果上述设备不具有足够的硬件和/或软件资源，或者不是为这个目的设计的，则该控制单元可以采取专用控制单元的形式。该单元能够与至少一个上述设备通过诸如CAN总线或等同物的总线(专用的或者系统之间的)连接。另外，通信协议链路可以是LIN类型的单线链路(专用的或者系统之间的)，也可以是CAN类型的多线链路(专用的或者系统之间的)。
最后，本发明的第四方面提供了一种包含根据上述第二方面的可逆多相旋转电机和根据上述第三方面的控制单元的系统，以执行电机的高层管理，其中所述电机和所述控制单元彼此远离。
控制单元可以单独专用于电机的高层管理功能或者同时执行其他功能。
在电机和远端控制单元之间的通信(高层管理)必须保证使得能够传输电机的正确运行所需的信息，同时要保证操作的鲁棒性和安全性，即使在其处于恶劣的热和震动环境中也是如此。特别地，上述信息涉及电机的操作模式的选择(交流发电机模式或者起动机模式)、启动指令、重启动指令、起动中途的中断、调整指令、累进充电功能、电机的诊断等。
这就是为什么在一个优选实施例中，一个或多个低层操作命令以冗余方式从远程控制单元经由相应附加电缆链路而传输到电机。特别地，这些命令可以包含禁止启动的命令和/或启动命令。
这样，电机正确运行必要的信息(电机操作模式的选择、启动指令、重启动指令、启动中途的中断、调整指令、累进的充电功能、电机的诊断等)在协议通信链路上传输，同时，在恶劣的热和振动环境中系统运行的安全性由硬件冗余来保证，例如允许禁止启动或授权紧急启动，而不管出现故障的软件管理或协议通信链路的中断(或者强干扰，偶然出现协议帧的丢失)。
此外，根据非限制实施例，一个或多个低层操作命令从远端电机经由相应附加电缆链路而传输到控制单元。特别地，这些命令可以包含关于电机旋转速度的信息。
从而，关于电机的旋转速度的硬件信息可以使得控制单元能够知道该电机是否处于旋转中(例如以便检测断裂的传送带)，即使通信总线受到干扰也是如此。在协议通信链路的吞吐量太低以至于不能执行这样的处理的情况下，通过和热机的旋转速度对比，控制单元可以方便地使用该信息来检测传送带的滑动。
通过阅读下面的描述，本发明的其他特点和优点将会显现。这纯粹是图解性的并且必须参照附图来阅读，其中图1是图解根据本发明的电机的运行管理的原理图；图2是图解使用CAN总线的协议通信链路的第一示例实施例的图；
图3是图解使用LIN总线的协议通信链路的第二示例实施例的图；图4是图解在LIN总线上与逻辑1和0数据相关的电压电平的参考值曲线图；图5是图解可能影响LIN总线的使用的接地偏移(earth offset)的问题以及解决该问题的方案的示例的完整系统的简化图；图6和图7示出了电平转换电路的简化图(黑箱)，该电路可以在LIN收发器中使用，借助该LIN收发器，电机的功率和控制模块连接到LIN总线；图8和图9分别是图6和图7的电平转换电路的示例实施例；图10给出根据本发明第三方面的控制单元的功能图。
在整个附图中，相同或相似单元具有相同的参考符号。
具体实施例方式
图1图解了根据本发明的可逆旋转电机的管理的原理图。
控制单元1或者VCU(车辆控制单元)耦合至可逆电机2(如交流发电机/起动机)，更具体而言，耦合至其控制模块20。
优选地，在非限制性实施例中，控制模块20是控制和功率模块。在余下的说明中，将采用该示例。该耦合一方面可以通过协议通信链路31实现，另一方面可以通过一个或多个相关或者附加的电缆链路32-34实现。VCU 1和电机2被描述成彼此分开，其中一个相对于另一个偏移，也就是说，使其处于非零距离。因此链路31和32-34具有非零的长度，例如一米或更长。
需要记住的是，协议通信链路包含一条或多条线路，用于使用定义的协议(信息编码)LIN，CAN，传输几个复用信息项。该信息是数字化的。CAN协议一般使用两条线路，而LIN协议使用单条线路(单线链路)。另外，要记住的是，线缆连接是用于传输单一模拟项或数字信息的线路。
单元1包括输入/输出101，输出102、103和输入104，在运行中，分别耦合连接至链路31，链路32、33和链路34。电机2包括输入/输出201，输入202、203和输出204，在运行中，分别耦合至链路31，链路32、33和链路34。
电机2的运行的高层管理由VCU 1执行，VCU 1通过所述电机的协议通信链路31进行控制。具体地，管理包括对启动(和重启)功能有用的传感器的管理，以及一个或多个自动S&S重启动算法(通常在英语中称作“停止和启动”)，电池的电量状态和/或诊断的管理。最后，VCU 1包括硬件资源(具体地，微处理器、存储器、多通道连接器等)和相对复杂的软件资源，无论如何优于电机2中的。
VCU 1将传感器信息和来自系统之间的双向通信总线18的传感器转换成低层命令；协议通信链路31使得将这些低层命令传送到电子功率和控制模块20变得可能；最后所述模块20通过将这些低层命令翻译成传输到驱动电路22的硬件指令来允许该电机的低层管理。
在实际中，模块20可以位于电机2的机架内，或者它紧邻区域，例如固定在其后部。
这些电子器件实际上包含专用电路，例如用于控制部分的ASIC(“专用集成电路”)，和用于功率部分的MOS晶体管的驱动电路。
特别的，模块20还提供该电机2的硬件管理-通过驱动器22，控制交流发电机/起动机的MOS功率晶体管，所述MOS应用相电压PHU、PHV、PHW(在起动机模式下)，或者执行同步整流(在交流发电机模式下)，和-产生转子的激励电流Iex(在交流发电机模式下)以调整整流电压。
应当指出，在一个非限制的有利实施例中，为了保证操作的安全性，特别是在VCU 1中软件故障或者协议通信链路31被切断(或者其上很强的干扰)的情况下，可以以冗余方式，将一个或多个低层操作命令从控制单元1通过附加电缆链路或者链路32、33传输到系统2。例如，这些命令可以使得可以保证禁止车辆的启动，或者相反紧急启动。
通过附加电缆链路或者链路32、33进行低层操作命令的传输被描述成是冗余的，因为它通过协议通信链路31同时或准同时地传输相应信息而有相同的效果(至少在正常操作状态下)。
需要指出的是，该冗余使得电机2可以检测VCU 1的故障状态或者链路31中的断开(或强干扰)状态。这是因为连续监视通过协议通信链路31接收的(或没有被收到的)信息和通过附加线缆链路接收的低层操作命令之间的一致性，使得检测这样的状态成为可能。
此外，在一个非限制的有利实施例中，通过相应的附加线缆链路或者链路34，一个或多个低层操作命令从远程电机2被传输到控制单元1，例如，这些命令特别可以包含关于电机旋转速度的信息。
优选地，与线缆链路32-34相关联的单元允许如上所述的低层操作命令的硬件传输。在一个非限制的实施例中，这些关联的单元是用于发送的驱动器和用于接收的滤波器和/或放大器。有利地，然而，这些单元完全是硬件单元。这样，即使在软件故障的情况下，链路32-34依然运作。
图2中的解了本发明实施的第一非限制示例。通信协议链路31是CAN总线(Controller Area Network-ISO 11898)。
这里VCU 1包含通过多个电缆线12连接到一组传感器(未示出)的微处理器(μP)11(例如16位微处理器)。微处理器11还通过线路13连接到车辆的起动器开关(未示出)，以接收开始命令信号+DEM。微处理器11执行管理程序，特别地，以便产生电机2的低层管理命令。遵循CAN总线的协议规范，这些命令经过CAN总线的接口14，通过其输入/输出101、链路31被传输到电机2。需要指出的是，反过来，微处理器11经过链路31和接口14接收包含特别是诊断信息的反馈信息，经过链路31和接口104接收关于电机旋转速度的信息Vit。
需要注意，VCU 1还包含操作安全单元(SDF)15，该单元通过多个电缆线16被连接到一组传感器(未示出)。根据这些传感器产生的信号，该单元15产生传输到微处理器11的信息，另外，单元15根据环境(例如指示传动装置在工作的传动箱传感器)产生启动禁止信号Inhib_DEM或启动信号DEM，所述信号分别通过相关的电缆链路32或者链路33而传输到电机2。电机将信号Inhib_DEM或者DEM解释为从协议通信链路31发布的低层操作命令。因此，不管出现故障的软件管理或者协议通信链路31的断开(或者强干扰)，分别允许禁止启动或者强制启动。单元15完全由硬件逻辑实现，以便不受任何软件故障影响。
在另一种形式，链路13能直接耦合到链路33，使得信号DEM与信号+DEM合并。
至于电机2，正如前面所述，包含控制和功率模块20，特别提供电机2的运行的低层管理和硬件管理。所述低层管理和硬件管理由包括电子电路21(如ASIC)的控制部分执行。硬件管理也由功率部分执行，所述功率部分包含一组驱动电路22，其通过产生前述的信号PHU、PHV和PHW来驱动电机的逆变器(未示出)的MOS功率晶体管。
电路21包含逻辑电路(如微控制器(μC)211)，例如8位微控制器。从其经由链路31和CAN总线的接口214在其输入/输出201上接收的来自VCU 1的低层命令信息，微控制器211产生用于电机的驱动器的硬件控制信号。这些信号被传输到驱动电路22。它们包含分别对应电机(这里是三相电机)每一相的控制信号U、V、和W，在交流发电机模式下(当VA＝1)控制驱动电路的运行的信号VA，以及在起动机模式下(当VD＝1)控制驱动电路的运行的信号VD。
微控制器211还通过电机的输入203和链路33接收信号DEM。这是因为信号DEM可以对应电机的快速预通量指令(rapid prefluxing instruction)，或缺省的启动指令。在第一种情况下，信号DEM使得在启动模式下可以对于电机的激励绕组的激励电流给出必要的时间，以便在开始控制相位的转换之前达到最大值。这种预通量在冷的时候持续大约150毫秒，而在热的时候持续大约80毫秒。在第二种情况下，信号DEM使得即使在VCU 1或在链路31上发生故障，也能够启动车辆。这对于用户是一个安全措施。当微控制器211接收到激活信号DEM时，后者控制信号VD的到1的通路。
VCU 1包括下述装置17(如设置于链路32和33之间的npn晶体管)其使得可以强制信号DEM为0(DEM＝0)。出于某些考虑，也提供信号Inhib_DEM作为微处理器11的输入。
电路21还包括运行安全单元215，优选地，完全以硬件实现的逻辑产生。
单元215经过电机的输入202并且经过相关的电缆链路32接收信号Inhib_DEM。当接收到激活的Inhib_DEM信号时，单元215产生一信号Prot。通过例如用作电压逆变器的npn晶体管216，该信号使信号VD强制为0(VD＝0)。结果，电机的启动(并因而车辆的启动)被禁止。这是因为，即使在应用通过协议链路31接收到的低层管理信息中，电路211试图将信号VD设置为高状态(VD＝1)，信号VD将依然保持0值(VD＝0)。
当然，其他的低层命令也可以被电机2以冗余方式，通过相应附加电缆链路接收。
此外，需要指出的是，单元215发送信号给微控制器211通知信号Inhib_DEM的出现。在恶化操作模式(degraded operaion mode)下(其中协议通信链路31受到干扰或者被切断的情况)，这构成传输给微处理器211的警报。这是因为，与经过链路31从VCU 1接收到的低层命令控制信息的不一致，微处理器211能够检测到在VCU 1中的软件故障状态，或链路31中的中断或者高度恶化。在这种情况下，它也可以决定实施一适当的例程。
此外，需要指出的是，单元21通过输出294和经过链路34产生关于电机旋转速度的信息Vit，无论是处于恶化操作模式还是正常操作模式。
在所述的实施例中，链路31(即CAN总线)构成了车辆的系统之间的CAN总线的一部分，即连接诸如发动机控制单元ECU或者电池管理系统的系统的总线。在另一种形式中，它可以是专用CAN总线。
CAN总线的优点是其强鲁棒性，这是由于信息在总线的线路CAN_H和CAN_L之间是以差分模式传递的。另一方面，使用CAN总线在成本方面是不利的，因为连接到所述总线上的每一设备需要高精度的时钟频率(在0.1％左右)，这需要相对昂贵的石英振荡器，还因为需要必要的软件资源和存储器。
这也是为什么在图3中图解的另一个例子中，使用LIN总线作为协议通信链路31。LIN协议是单线串行通信协议。LIN链路是例如以19200波特(比特/秒)工作的SCI(串行通信接口)，并基于主/从原理。LIN协议是由汽车领域的制造商团体开发出来的。它没有CAN协议快和鲁棒，但是它相对便宜且实施起来更加简单。
在根据图3的实施例中，位于VCU 1的微处理器11和LIN总线31之间的接口14是一个标准的LIN接口。另外，与标准的LIN接口相比，位于电机2的微处理器211和LIN总线31之间的接口214是修改过的LIN接口。该修改过的LIN接口214将在后面说明。
在所描述的示例中，LIN总线31是专用链路。VCU 1(更具体而言，它的微处理器11)通过CAN接口114连接到系统之间的总线11(如CAN总线)上。这使得VCU 1可以驱动车辆内的其他系统和设备。在其中协议通信链路31为LIN链路的情况下，现在将给出对接口214(也称为LIN收发器(英文“LINtransceiver”)或者线路驱动器/接收器(英文“Line Driver/Receiver”))的实施例的描述。在这种情况下，由在LIN链路上的电压Vbus的电平来承载信息。
根据图4中图解的LIN协议的规范，如果电压Vbus大于对应最大电压Vsup的60％的高参考值，则电压Vbus的电平对应“隐性(recessive)”状态(逻辑1信息)。类似的，如果电压Vbus低于对应所述最大电压Vsup的40％的低参考值，则电平对应“显性(dominant)”状态(逻辑0信息)。
由于电压Vbus参考值的选择，特别在启动时可能会出现问题。这些问题以及补救它们的方式将在图5中公开。
该图描述了有两个正和负电源接线端的电机2，分别为B+和B-。为方便起见，在下文中，电源接线端和其上的电位被合并。电位B-是电机2的功率电子元件的接地，其与车辆的接地(底盘接地)分离。
电源接线端B-和B+通过用其阻抗L和R表示的电链路(电缆)而连接到车辆的电池4的正和负接线端，分别为+BATT和-BATT。接线端-BATT连接到车辆的底盘。所以电位-BATT因而是车辆电池接地(底盘接地)。电压+BATT(电池电压)、信号DEM和Inhib_DEM以及LIN总线上的电压Vbus都参考-BATT。
除了在启动期间之外，电位B+和B-分别对应+BATT和-BATT的电位。这是因为，假设连接电池4到电机2的电缆部分有一米的长度(这个假设在实际中是合理的)，它有大约1μH的感应阻抗。但是，当交流发电机/起动机正在启动时，在该电缆部分内的电流在大约1μS内从0升到大约600A。
根绝楞次(Lentz)定律(V＝-L.dI/dt)，在电源接线端B+和+BATT间，以及接线端B-和-BATT间的电压差ΔV，会有大约600V的峰值。然而，交流发电机/起动机的逆变器的MOS晶体管借助于其相应的内部二极管，在大约32V对该过电压削波。
在电池上，欧姆定律为ΔV＝Rbat.ΔI，其中ΔV表示电池电压卸载和启动期间的电压之间的电压差，Rbat代表电池的内部电阻(大约0.1Ω)，ΔI代表启动电流(600A)。从而在电池上电压降大约为6V。
因而，一方面在接线端B-和-BATT之间，另一方面在B+和+BATT之间，存在大约±13V的偏移，因为在启动期间，每一次逆变器的MOS晶体管的切换会有大约100μs。这种现象被称为接地偏移。结果就是在启动过程中产生通信干扰。
因此，参考LIN链路上的电压Vbus的高和低参考值在通信的发送方和接收方是同样的，有必要在VCU 1方使用与电机2方同样的高电压Vsup。在实际中，车辆电池的正极接线端(参考对照同一电池的负极接线端)将会被视为最大电压(Vsup＝+BATT)。为了这个目的，LIN收发器214在-BATT和+BATT之间被供电，而不是B-和B+之间。换句话说，收发器214的电源接线端通过下述链路连接到电池4的接线端+BATT和-BATT该链路不同于将电机2的电源接线端B+和B-连接到电池接线端的链路。该解决方案使得需要提供两条额外的附加供电链路，但是它使得能够减轻启动期间的接地偏移问题。
这样，在每一时刻，传输参考值等于接收参考值。优选地，保证在VCU1和电机2处有相同的滤波器，以使在启动期间电压变化具有同样的时间常数。
当电机2的控制电子元件在B-和一固定电压Vdd(例如等于5V(而且由B+产生))之间被供电时，产生了问题。这个问题再一次由LIN链路上的电压Vbus的参考值引起，其中它被在前述的接地偏移干扰。问题就是在以-BATT为参考的收发器214和以B-为参考的微处理器211之间的通信。
为了解决这个问题，LIN收发器可以包括两个电平转换电路(英文“level-shifter”)，每个通信方向一个。
在图6中示意性地示出了第一电平转换电路60。其使得可以将信号Vbus转换成接收信号Rx，其中所述信号Vbus在接地电位-BATT和车辆电池的正电位+BATT之间取值，所述Rx在电机的接地B-和电机的电子元件的固定供电电压Vdd之间取值。
在图7中示意性地描述的第二电平转换电路70使得可以进行相反的转换。实际上其使得能够将发送信号Tx转换成信号Vbus，其中所述Tx在接地B-和供电电压Vdd之间取值，所述Vbus在车辆电池的接地电位-BATT和正电位BATT之间取值。
图8给出了如图6中示意性描述的电平转换电路60的一个非限制实施例的示例。
这里电路60包含比较器U10，其反相输入端接收来自LIN总线的信号Vbus，同相输入端接收一参考电压Vref，参考电压例如可以通过电阻器桥(未示出)产生。信号Vbus在电位-BATT和+BATT之间取值，比较器U10在这些电位之间被供电。通过作为反相器的npn晶体管T10和阻抗R67，比较器U10的输出被连接到一对pnp晶体管T8的输入上，其中所述pnp晶体管T8以电流反射镜形式连接。所述晶体管对T8中的晶体管的发射极耦合到接线端+BATT。晶体管对T8的输出耦合到一对级联npn晶体管T15的输入上(就是说，在所述晶体管对T15中的上游晶体管的集电极连接到所述晶体管对T15的下游晶体管的基极)。所述晶体管对15的上游和下游晶体管的基极分别通过阻抗R82和R81耦合到接线端B-。同样，它们的发射极耦合到接线端B-。此外，它们的集电极分别通过阻抗R76和R75耦合到端子Vdd。电路60的输出从晶体管对T15的下游晶体管的集电极输出，并递送信号Rx，因而，Rx在电位B-(电机的接地)和Vdd之间取值。
在一个实施例中，阻抗R67、R81、R76和R75是10kΩ的电阻器，阻抗R82是4.7kΩ的电阻器。
图9给出了如图7中示意性描述的电平转换电路70的一个非限制实施例的示例。
电路70包括一对级联的npn晶体管T14(也就是说，晶体管对T14的上游晶体管的集电极耦合到所述晶体管对的下游晶体管的基极)。晶体管对T14的上游晶体管的基极经过阻抗R79接收信号Tx。信号Tx在接线端B-和Vdd之间取值。晶体管对T14的上游和下游晶体管的基极分别经过阻抗R83和R80耦合到接线端B-。晶体管对T14的上游晶体管的集电极经过阻抗R77耦合到端子Vdd。晶体管对T14的下游晶体管的集电极经过阻抗R78连接到一对pnp晶体管对T9的输入，所述晶体管对T9以电流反射镜形式连接，它们的发射极被耦合到接线端+BATT。晶体管对T9的输出耦合到一作为反相器连接的npn晶体管T11的输入。晶体管T11的基极通过阻抗R72耦合到接线端-BATT。同样，它的发射极耦合到接线端-BATT。最后，它的集电极经过阻抗R65耦合到接线端+BATT。电路70的输出从晶体管T11的集电极取出并传递电压Vbus，因而，Vbus在电位-BATT和+BATT之间取值。
在一个例子中，如前所述的电路70的阻抗是电阻器，并且R65＝30kΩ，R72＝R78＝10kΩ，R79＝100kΩ，R83＝47kΩ和R77＝R80＝4.7kΩ。
图10示意性地描述了控制单元VCU1的一个实施例，控制单元VCU 1适合于位于一方的电机2和另一方的例如发动机控制箱(ECU)、智能设备箱(BSI)、发动机设备箱(BSM)、电池断开单元、管理电池电荷状态的箱体和/或管理电池诊断的箱体、或者管理几个电池间切换的箱体之间。这个实施方式特别适合于应用在如下场合，其中上述设备没有足够的用于实施电机的高层管理的硬件和/或软件资源，或者不是按照这个目的设计的。这样控制单元1采取专用控制单元的形式。
除了上面相对于图2中的图呈现的元件11到18外，专用控制单元1还包括对于输入的管理单元19，其例如以硬件实现的逻辑来实施。单元19在链路12、16上接收来自传感器的信号，也在链路13上接收控制信号+DEM。它传递一些传感器信号12和信号DEM到微处理器11，传递另一部分传感器信号16到操作安全单元15。另外，单元1包括位于系统之间的CAN总线18和微处理器11之间的滤波器23，滤波器23后紧跟着CAN收发器24。由微处理器11从收发器24接收到的信号和发送到收发器24的信号分别用RX1和TX1标明。同样，从收发器14接收到的信号和发送到收发器14的信号分别用RX2和TX2标明。
微处理器11适于控制电机的高层管理。特别地，它包括BMS(电池管理系统)和S&S(停止和启动)算法。为此，它包括适合于连接到LIN总线31的输入/输出101。输入101经过收发器14连接到微处理器11。另外，单元1包括输出102和103，分别适合于连接至附加链路32和33上。输出102耦合到单元15，以便通过链路32向电机传输信号Inhib_DEM。同样，输出103耦合到微处理器11以便通过链路33向电机传输信号DEM。
权利要求
1.一种在机动车辆中使得可逆多相旋转电机(2)工作的方法，根据该方法，所述电机的高层管理由下述远程控制单元(1)执行所述远程控制单元经过给定的协议通信链路(31)向控制模块(20)传输信息，所述控制模块被集成到该电机(2)内或位于其紧邻区域，并根据所述信息执行所述电机(2)的低层管理。
2.如权利要求1所述的方法，其中，电机的高层管理包括-对启动和重启动功能有用的传感器(12，16)的管理，-和/或至少一种自动启动/重启动算法，-和/或对电池的电量状态和/或诊断的管理。
3.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，所述控制单元(1)包含提取和处理从车辆的系统之间的通信总线(18)发出的信息以通过系统之间或专用协议链路(31)控制所述电机的装置。
4.根据权利要求1至权利要求3的任意一个的方法，其中，一个或多个低层操作命令(Inhib_DEM，DEM)以冗余方式，从远程控制单元(1)经由相应附加电缆链路(32，33)而传输到电机(2)。
5.根据权利要求4的方法，其中以冗余方式传输的低层操作命令包括用于禁止启动的命令(Inhib_DEM)。
6.根据权利要求4或权利要求5的方法，其中以冗余方式传输的低层操作命令包括启动命令(DEM)。
7.根据权利要求1到6的任意一个的方法，其中，一个或多个低层操作命令(Vit)以冗余方式，从电机(2)经由相应附加电缆链路(34)而传输到控制单元(1)。
8.根据权利要求7的方法，其中以冗余方式传输的低层操作命令包括关于电机(2)旋转速度的信息(Vit)。
9.根据权利要求1到8的任意一个的方法，其中协议通信链路是专用链路或系统之间的LIN类型链路。
10.根据权利要求1到8的任意一个的方法，其中协议通信链路是专用链路或系统之间的CAN类型链路。
11.根据权利要求1到10的任意一个的方法，其中在车辆电池的地电位(-BATT)和正电位(+BATT)之间的信号被转换成电机的地电位(-B)和内部电源电压(Vdd)之间的信号，反之亦然。
12.根据权利要求1到11的任意一个的方法，其中控制模块(20)是控制和功率模块。
13.机动车辆的可逆多相旋转电机(2)，包括集成在所述电机内或位于所述电机的紧邻区域的控制模块(20)，其意欲执行电机的低层管理并经由给定的协议通信链路(31)耦合到远程控制单元(1)，所述控制单元(1)意欲执行所述电机的高层管理。
14.根据权利要求13的电机，其中所述电机的高层管理包括-对启动和重启动功能有用的传感器的管理，-和/或至少一种自动启动/重启动算法，-和/或对电池的电量状态和/或诊断的管理。
15.根据权利要求13或权利要求14的电机，还包括一个或多个意欲耦合到附加电缆链路(32、33)的输入(202、203)，用于以冗余方式从所述远程控制单元接收相应的低层操作命令(Inhib_DEM，DEM)。
16.根据权利要求15的电机，其中以冗余方式接收的低层操作命令包括启动禁止命令(Inhib_DEM)。
17.根据权利要求15或权利要求16的电机，其中以冗余方式接收的低层操作命令包括启动命令(DEM)。
18.根据权利要求13到17的任意一个的电机，还包括一个或多个意欲耦合到附加电缆链路(34)的输出(204)，以便以冗余方式向所述远程控制单元发送相应低层操作命令(Vit)。
19.根据权利要求18的电机，其中以冗余方式发送的低层操作命令包含关于所述电机(2)的旋转速度的信息(Vit)。
20.根据权利要求13到19的任意一个的电机，其中所述控制模块经由收发器(LIN)耦合到所述协议通信链路，该收发器的供电端(+BATT，-BATT)通过下述链路而连接到车辆电池(4)的端子(+BATT，-BATT)该些链路不同于连接所述电机的供电端(B+，B-)到所述电池端子的链路。
21.根据权利要求13到20的任意一个的电机，其中所述协议通信链路是LIN总线线路，而所述收发器是LIN收发器。
22.根据权利要求20或21的电机，其中所述收发器包括第一(60)和第二(70)电平转换电路，分别将所述车辆电池的地电位(-BATT)和正电位之间的信号转换成所述电机的地电位(-B)和内部供电电压(Vdd)之间的信号，并且反之依然。
23.机动车辆的控制单元(1)，用于执行远程可逆多相旋转电机(2)的高层管理，适合于通过给定的协议通信链路(31)耦合到该电机的控制模块(20)，该控制模块执行该电机的低层管理。
24.根据权利要求23的控制单元，其中所述电机的高层管理包括-对启动和重启动功能有用的传感器的管理，-和/或至少一种自动停止/重启动算法，-和/或对电池的电量状态和/或诊断的管理。
25.根据权利要求23或权利要求24的控制单元，还包括一个或多个意欲耦合到附加电缆链路(32、33)的输出(102、103)，用于以冗余方式向所述远程电机发送相应低层操作命令(Inhib_DEM，DEM)。
26.根据权利要求25所述的控制单元，其中以冗余方式发送的低层操作命令包含用于禁止启动的命令(Inhib_DEM)。
27.根据权利要求25或26所述的控制单元，其中以冗余方式发送的低层操作命令包含启动命令(DEM)。
28.根据权利要求23至27的任何一个的控制单元，还包括一个或多个意欲耦合到附加电缆链路(34)的输入(104)，用于以冗余方式从所述远程电机接收相应低层操作命令(Vit)。
29.根据权利要求28所述的控制单元，其中以冗余方式接收的低层操作命令包含关于所述电机(2)的旋转速度的信息(Vit)。
30.一种系统，包括根据权利要求13至22的任意一个的可逆多相旋转电机(2)，以及根据权利要求23至29的任意一个的执行电机的高层管理的控制单元(1)，其中所述电机和所述控制单元彼此远离。
31.根据权利要求30所述的系统，其中所述控制单元(1)专用于所述电机的高层管理功能。
全文摘要
本发明涉及一种在机动车辆中操作可逆多相旋转电机(2)的方法，其中所述电机的高层管理由远程控制单元(1)经过特定的协议通信链路(31)来监视，而低层管理由集成到该电机(2)内或位于所述电机紧邻区域的控制模块(20)执行。
文档编号F02N11/04GK101069012SQ200580041641
公开日2007年11月7日 申请日期2005年12月1日 优先权日2004年12月2日
发明者克里斯托夫·路易斯, 让-玛丽·皮埃尔特, 西里尔·格兰齐拉, 盖尔·布朗德尔 申请人:法雷奥电机设备公司