使用脉冲宽度调制的发电机励磁调节的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开设及一种用于向发电机提供经调节的、受限的发电机场电流W获得发电机 的经调节的输出电压的构思，如可W采用的，特别地用于在机动车辆内的电压发生器处提 供经调节的电压。
【背景技术】
[0002] 为了对机动车辆内电子部件供电，诸如交流发电机的发电机通常与车辆电池结合 使用。由作为辅助单元的运转发动机驱动发电机或交流发电机。驱动可W例如借由皮带驱 动或者直接地经由机轴而实现。采用受驱动的交流发电机，电流由该受驱动的交流发电机 提供，例如用于对车辆电池充电并且用于连接至车载网络的负载。交流发电机将由发动机 提供的机械能转换为电能，所需的机械功率近似地正比于电功率输出。由交流发电机提供 的未经调节的电压强烈地随着发动机的转速和连接的负载而变化。因为交流发电机应该能 够已经W低发动机速度建立机动车辆车载网络的额定电压，其通常超大。因此，为了防止其 超出在高转速事件中车辆电池的可容许最终充电电压，电压通常由调节器限制于最大值。
[0003] 采用=相电流交流发电机，受驱动的交流发电机转子的电产生的激励场受电子充 电调节器影响。调节器通常使用调节器内部的稳定参考电压来测量在发电机的输出端处的 经整流的实际电压，将测得的电压与设定点电压值比较，W及借由流过转子的发电机场电 流的较高或较低水平而调节激励场的强度，W使得发电机的实际电压独立于负载和速度而 保持至少近似地恒定。通常，由调节器调节发电机输出电压并且可W由调节器限制发电机 场电流。
【发明内容】
[0004] 一种示例性系统被配置用于向发电机提供经调节的发电机场电流W获取发电机 的经调节的输出电压。系统包括被配置用于基于误差信号提供致动器控制信号的控制器， W及被配置用于基于致动器控制信号提供脉冲宽度调制输出电压的致动器，脉冲宽度调制 输出电压被配置用于将经调节的发电机场电流驱动至发电机中，脉冲宽度调制输出信号具 有由致动器控制信号控制的占空比。系统进一步包括被配置用于基于第一偏差信号和第二 偏差信号的组合提供误差信号的误差评估器，其中第一偏差信号表示电压设定点数值与发 电机输出电压之间的差值，W及第二偏差信号表示占空比限制数值与表示经低通滤波的致 动器控制信号的信号之间的差值。
[0005] 一种示例性的方法被配置用于向发电机提供经调节的发电机场电流W获取发电 机的经调节的输出电压。方法包括基于误差信号提供致动器控制信号，W及基于致动器控 制信号提供脉冲宽度调制输出电压，脉冲宽度调制输出电压被配置用于将经调节的发电机 场电流驱动至发电机中；脉冲宽度调制输出信号具有由致动器控制信号控制的占空比。方 法进一步包括基于第一偏差信号和第二偏差信号的组合提供误差信号，其中第一偏差信号 表不电压参考信号与发电机输出电压之间的差值，W及第二偏差信号表不占空比参考信号 与表示经低通滤波的致动器控制信号的信号之间的差值。
[0006] 另一示例性系统被配置用于向发电机提供经调节的发电机场电流W获取发电机 的经调节的输出电压。系统包括被配置用于基于误差信号提供致动器控制信号的控制器， W及被配置用于基于致动器控制信号提供脉冲宽度调制输出电压，脉冲宽度调制输出电压 被配置用于将经调节的发电机场电流驱动至发电机中，脉冲宽度输出信号具有由致动器控 制信号控制的占空比。系统进一步包括占空比限制器，占空比限制器被配置用于基于占空 比限制数值与表示经低通滤波的致动器控制信号的信号之间差值限制脉冲宽度调制输出 信号的占空比。
[0007] 另一示例性方法被配置用于向发电机提供经调节的发电机场电流W获取发电机 的经调节的输出电压。方法包括基于误差信号提供致动器控制信号，W及基于致动器控制 信号提供脉冲宽度调制输出电压，脉冲宽度调制输出电压被配置用于将经调节的发电机场 电流驱动至发电机中；脉冲宽度调制输出信号具有由致动器控制信号控制的占空比。方法 进一步包括基于占空比参考信号与表示经低通滤波的致动器控制信号的信号之间的差值 限制脉冲宽度调制输出信号的占空比。
[0008] 一旦审阅W下附图和详细说明书其他系统、方法、特征和优点将是或者将变得对 于本领域技术人员是明显的。有意设计使得所有运些额外的系统、方法、特征和优点包括在 本说明书内、在本发明的范围内、并且由W下权利要求所保护。
【附图说明】
[0009] 参照W下描述和附图将更好地理解系统。在附图中，相同的附图标记在不同附图 之中指示对应的部件。
[0010] 图1是示例性机动车辆电压发生器调节器系统的框图。
[0011] 图2是在图1的系统中可应用的具有占空比限制的示例性电压调节器的框图。
[0012] 图3是在图1的系统中可应用的具有占空比限制的另一示例性电压调节器的框 图。 阳013] 图4是示出了采用电流限制的动态电流调节的示图。
[0014] 图5是示出了采用占空比限制的动态电流调节的示图。
[0015] 图6是示出了在图1的系统中可应用的具有占空比限制的另一示例性电压调节器 的框图。
[0016] 图7是示出了在图6系统中可应用的示例性动态限制器的框图。
【具体实施方式】
[0017] 具有内燃机的车辆通常使用伦德尔（Lundell)机器作为主要电源。伦德尔机器为 车辆中的电源提供了稳固和经济的解决方案。
[0018] 图1中示出了具有场调节器101的车辆发电机100。发电机100也包括伦德 尔交流发电机1〇2(也已知作为爪极式（claw pole)交流发电机），其是绕线磁极式 (wound-field) 3相同步机器。伦德尔交流发电机102的输出端与3相桥式整流器103通信 W产生直流值C)功率。
[0019] 场调节器101至少基于在端子电压（跨在3相桥式整流器103的输出端处的电池 端子B+和B-)与电压设定点（数值）104之间的差值而内部地产生误差信号。场调节器 101包括控制功率晶体管106的脉冲宽度调制（PWM)控制器105,其受控路径与场绕组107 串联。也已知为脉冲持续时间调制（PDM)的脉冲宽度调制（PWM)是基于调制器信号信息而 控制电脉冲的宽度（时间上）、形式上为脉冲持续时间的调制技术。如在本文中使用的术语 PWM也包括控制两个脉冲之间的时间距离。晶体管106的通/断占空比取决于对于给定速 度和负载条件而将输出电压维持在所需电平所需的场电流（也已知为励磁电流）。可选的 电阻器108串联连接至二极管111，并且电阻器108和二极管111的串联连接并联连接至场 绕组107开关W当晶体管106关断时为场电流提供续流路径。可W借由经由诸如本地互连 网络化IN)总线或控制器局域网（CAN)总线的车辆总线系统109发送的信号来控制电压设 定点104。
[0020] 参照图2,可应用为图1中所示的系统中的场调节器101的、用于向发电机100提 供经调节的场电流W获得发电机100的经调节的输出电压的、示例性的场调节器200包括 误差评估器201、连接在误差评估器201下游的比例积分（PI)控制器202、连接在PI控制 器202下游的致动器203、连接在PI控制器202下游的低通滤波器204、W及连接至电池端 子B+并且提供表示端子电压的信号206的电压测量模块205。误差评估