用于监视汽车交流发电机的渐进充电的方法和系统，以及包括这样的系统的汽车交流发电的制造方法
【专利摘要】根据本发明的方法包括通过仅授权交流发电机的激励信号（7）的当前占空比（DC）从初始占空比渐进增加至由交流发电机的控制回路（1、5、6）计算的期望占空比（EpsU）而限制车辆的充电。根据本发明，交流发电机的充电的补充限制包括根据热机的包括热机旋转速度（Nmot）和/或角加速度（mot）构成的热机的至少一个参数限制当前占空比（DC）的增加。特别地，该补充限制可还包括根据角加速度（mot）的负值而限制当前占空比（DC）的增加。
【专利说明】用于监视汽车交流发电机的渐进充电的方法和系统，以及包括这样的系统的汽车交流发电机
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于控制交流发电机的渐进充电的方法，其被设计为联接至机动车辆的热机。本发明还涉及可实施该方法的系统，以及包括该系统的交流发电机。
【背景技术】
[0002]在机动车辆工业中，已知的是通过称为“调节器”的调节装置将通过车辆交流发电机供给到车载电网的电压保持在预定设定值，独立于发动机的旋转速度或设备的电消耗。
[0003]该调节器，通常并入在交流发电机中，控制激励电流，其通过电池提供且在交流发电机的激励绕组中循环。
[0004]当前，机动车辆零件制造商已经开发了通过实施电子功率系统的非常高性能的交流发电机，该系统通过使用数字技术的电路被控制，特别是基于微处理器或微控制器的使用。
[0005]这些技术使得可以响应车辆中充分的电荷的激励明显比现有双金属更好地稳定车载网络的电压。
[0006]但是，可以设想，激励电流由于调节系统而增加的需求必须不能导致交流发电机从热机采集的扭矩的快速增加，这容易使车辆起动时发动机熄火，特别是当空转或冷时。
[0007]由此已知的是通过渐进充电功能(称为“LRC”，是负载响应控制的首字母)限制由交流发电机收集的负载扭矩。
[0008]激励电流的强度的控制大体通过PWM (“脉宽调制”)类型的激励信号的占空比的变化获得，其控制激励电流的功率开关。
[0009]以已知的方式，且在充电需求检测之后，LRC功能通过利用所谓的“渐进充电返回”中间信号增加初始值而仅授权激励信号占空比从初始值渐进增加到由控制回路确定的值。
[0010]还以已知的方式，实际控制激励电路的激励信号在LRC功能的控制下由控制回路产生的激励需求信号和LRC功能产生的激励信号的多路传输(multiplexing)获得。
[0011]但是，LRC功能的上述类型仅仅是系统的开路动作，其并不真的与车载电压或发动机旋转速度的改变相互作用。
[0012]在这些条件下，发动机的电子控制单元可具有在空转期间稳定发动机速度的问题。
【发明内容】
[0013]本发明的目的因此是消除该缺点。
[0014]其主体特别是用于控制车辆交流发电机的渐进充电的方法，其被设计为联接至机动车辆的热机。
[0015]以已知的方式，该类型的交流发电机可产生车辆的车载网络供电电压，其通过控制回路强制到设定值，该控制回路控制可变脉宽类型的激励信号，其控制在交流发电机的激励绕组中循环的激励电流。
[0016]更具体地，所关注的方法包括，通过仅授权激励信号的当前占空比从初始占空比渐进增加至由控制回路计算的期望占空比而限制热机上的交流发电机的充电。
[0017]根据本发明的方法的不同之处在于，充电的补充限制包括根据以下限制该当前占空比的增加:
[0018]-由热机的旋转速度和/或角加速度构成的热机的至少一个参数；和
[0019]-还根据热机的温度和/或旋转速度的变化的频率。
[0020]根据按照本发明方法的另一特征，发动机的角加速度是具有负值的加速度。
[0021]根据按照本发明方法的又一特征，补充限制优选地仅在供电电压和设定值之间的电压差变得大于预定值时应用。
[0022]本发明还涉及一种用于控制机动车辆交流发电机的渐进充电的系统，其可执行上述方法。
[0023]根据已知的构造，该交流发电机被设计为联接至车辆的热机，且包括控制回路，通过控制可变脉宽类型的激励信号、通过控制在交流发电机的激励绕组中循环的激励电流，其强制设定车辆的车载网络的供电电压为设定值。
[0024]所关注的系统包括主控制块，其提供渐进充电控制占空比作为输出，其从初始占空比渐进增加到控制回路提供的作为输入的期望占空比。
[0025]根据本发明的用于控制机动车辆交流发电机的渐进充电的系统不同之处在于，其包括至少一个副矫正块，其根据以下作为输出提供副占空比，该副占空比改变渐进充电控制占空比:
[0026]-由热机的旋转速度和/或角加速度构成的热机的至少一个参数；和
[0027]-还根据热机的温度和/或旋转速度的变化的频率。
[0028]非常有利地，副矫正块包括至少一个模块用于限制发动机的参数和/或该参数的变化。
[0029]副矫正块优选地包括从以下组中选择的类型的控制模块:PID、非线性、具有可变增益、具有模糊逻辑。
[0030]根据本发明的用于控制机动车辆交流发电机的渐进充电的系统还优选地包括具有滞后现象的触发模块，其在所述供电电压和所述设定值之间的电压差变得大于预定值时激活。
[0031]本发明还涉及一种机动车辆交流发电机，其包括具有上述特征的用于控制渐进充电的系统。
[0032]这几个主要说明将使通过根据本发明用于控制机动车辆交流发电机的渐进充电的方法以及通过控制系统和相应交流发电机提供的相对于现有技术的优势对本领域的技术人员变得明显。
[0033]本发明的详细说明在以下描述中给出，该描述与附图相关联。应注意到，这些图的目的仅是示出说明的文字，它们并不以任何方式构成对本发明范围的限制。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1是现有技术中已知类型的机动车辆交流发电机的控制回路的摘要图。[0035]图2是用于控制现有技术中已知类型的机动车辆交流发电机的渐进充电的摘要图。
[0036]图3是用于控制根据本发明第一优选实施例的机动车辆交流发电机的渐进充电的摘要图。
[0037]图4是用于控制根据本发明第二优选实施例的机动车辆交流发电机的渐进充电的摘要图。
【具体实施方式】
[0038]如前序中已经陈述，用于控制根据本发明类型的机动车辆发动机的渐进充电的方法和系统在现有技术中很好地已知，其目的是改善在空转期间的运行。
[0039]通常的机动车辆的车载网络2的交流发电机I的供电结构在图1中示出，存在连接至其的电池3和电荷装置4。
[0040]供电电压Ub+趋于保持恒定，同时通过返回供电6与设定值Uref连续地比较5。
[0041]根据供电电压Ub+和设定值Uref之间的差异，控制在交流发电机I的激励绕组中循环的激励电流的可变脉宽类型DC_U的激励信号7被控制回路1、5、6控制。
[0042]在名义操作中，激励信号7对应于激励需求信号8，其通过控制回路1、5、6提供，SP由供电电压Ub+和设定值Uref之间的比较器5获得。
[0043]在瞬时操作中，诸如在电荷装置4连接到车载网络2之后，激励信号7的当前占空比DC_U的增加由渐进充电控制系统9控制，且仅渐进地达到控制回路1、5、6计算的激励需求信号8的期望占空比EpsU。
[0044]图2显示现有技术中已知类型的渐进充电控制系统9的设置。
[0045]该系统9包括数字处理块10，其包括第一模块11，用于检测来自期望占空比EpsU的充电需求，其作为输入被控制回路1、5、6提供；第二模块12，用于确定期望占空比EpsU的初始占空比；和第三模块13，用于控制渐进充电，其作为输出提供渐进充电控制占空比DC_LRC，其从初始占空比渐进增加到期望占空比EpsU。
[0046]系统9还包括多路器14，其通过第三渐进充电控制模块13控制，其作为输出提供具有当前占空比DC-U的激励信号7，该占空比在充电需求检测的事件中等于第三模块LRC13提供的渐进充电控制占空比DC-LRC或期望占空比EpsU。
[0047]用于控制在现有技术中已知的渐进充电的该系统9的上述详细描述显示出，该系统不考虑热机的任何参数，诸如其旋转速度。
[0048]本发明的目的是通过考虑至少一个该类型参数改善现有渐进充电控制系统9的运行，特别是在空转期间。
[0049]为此，根据发动机参数，将称为“前馈”的由副回路15执行的补充限制添加到以已知方式通过传统LRC功能执行的主充电限制，该补充限制限制从控制回路1、5、6和从传统LRC功能9获得的激励控制DC_U。
[0050]在根据本发明的渐进充电控制系统的第一优选实施例中，如图3示意性地展示，考虑热机的角加速度rmot。
[0051]假定发动机的减速度rmot没有太突兀，则系统将其车载网络Ub+的电压保持在其设定值Uref。[0052]包括控制模块16的副矫正块15产生副占空比DC_N，其添加17到由主矫正块9产生的渐进充电控制占空比DC_U，该主矫正块提供传统LRC功能。
[0053]根据激励电路的电子功率电路的特征(简单的斩波器，组合桥或“H”形式的桥)，使得产生的占空比DC饱和18，以便提供最终的占空比DCsat用于控制交流发电机I的激励。
[0054]在该图(图3)中，副回路15使用负角加速度rmot (减速度；发动机熄火的倾向)，其是主要目标，但其可替代地使用正角加速度rmot(“超调”)，以便辅助发动机控制的速度调节。
[0055]在本发明的其他实施例中，充电的补充限制包括根据其他发动机参数限制当前占空比DC，替换地或同时地:
[0056]-热机的旋转速度Nmot(发动机速度越接近空转,作用越大)；
[0057]-发动机温度(发动机越冷，作用越大)；
[0058]-速度变化的重复效应，以便适应脉冲电荷(闪烁(flashing))或发动机的非周期性(acyclism)。 [0059]例如，在根据本发明的渐进充电控制系统的第二优选实施例中，如图4示意性地展示，考虑热机的旋转速度Nmot，而不是角加速度rmot。
[0060]根据本发明的在该第二实施例中实施的方法还不同在于，副回路15仅在存在显著充电需求4 (通过仔细检查压降和调节发动机旋转速度Nmot至在扰动之前的值而检测到)时工作。
[0061]为此，根据本发明的渐进充电控制系统包括具有滞后现象的触发系统19，其从控制回路1、5、6的误差EpsU产生触发信号Trig。
[0062]当电荷装置4连接到车载网络2时，供电电压Ub+和设定值Uref之间的电压差超过预定值，触发信号Trig变为活动的。
[0063]旋转速度Nmot被捕获，且变为参考旋转速度Nref。
[0064]如果速度回路EpsN的误差是正的,这意味着,发动机速度被负载扭矩增加影响，该扭矩增加因响应充电增加而被矫正块9导致的渐进充电控制占空比DC_U的增加而引起。
[0065]副矫正块15的控制模块16则产生负占空比DC_N，其从渐进充电控制占空比DC_U减去17，以便限制交流发电机I收集负载扭矩，且释放热机。
[0066]类似于第一实施例，根据激励电路的电子功率电路的特点，使得产生的占空比DC饱和18。
[0067]当供电电压Ub+和设定值Uref之间的电压差变得低于预定值(在滞后阈值内)，触发信号Trig再次变为不活动的，副占空比DC_N被取消。
[0068]在根据本发明的渐进充电控制系统的所有实施例中，控制模块16优选地为单纯线性的，是PID (比例积分差分)类型，但替换地，其是非线性的、或具有可变增益类型或具有模糊逻辑的类型。
[0069]捕获的发动机参数Nmot、gamma mot或它们的变化的动力学优选地由在控制模块16的输入处的限制模块20限制。
[0070]应意识到，本发明不简单地限于之前描述的优选实施例。
[0071]这些其他实施例将不超过本发明的范围，只要它们可从权利要求获得。
【权利要求】
1.一种用于控制机动车辆的交流发电机(I)的渐进充电的方法，交流发电机被设计为联接至所述车辆的热机，且可产生所述车辆的车载网络(2)的供电电压(Ub+)，该供电电压通过控制回路(1、5、6)强制到设定值(Uref)，该控制回路控制可变脉宽类型(DC)的激励信号(7)，该激励信号控制在所述交流发电机(I)的激励绕组中循环的激励电流，通过仅授权所述激励信号(7)的当前占空比(DC)从初始占空比渐进增加至由所述控制回路(1、5、6)计算的期望占空比(EpsU)而限制所述充电，其特征在于，所述充电的补充限制包括根据以下限制所述当前占空比(DC)的增加: -由所述热机的旋转速度(Nmot)和/或角加速度0-mot)构成的所述热机的至少一个参数；和 -还根据所述热机的温度和/或所述旋转速度(Nmot)的变化的频率。
2.如权利要求1所述的用于控制机动车辆交流发电机(I)的渐进充电的方法，其特征在于，所述角加速度(rmot)是具有负值的加速度。
3.如权利要求1或2所述的用于控制机动车辆交流发电机(I)的渐进充电的方法，其特征在于，所述补充限制仅在所述供电电压(Ub+)和所述设定值(Uref)之间的电压差变得大于预定值时应用。
4.一种用于控制机动车辆交流发电机(I)的渐进充电的系统，可用于实施如权利要求1至3的任一项所述的方法，所述交流发电机(I)被设计为联接至所述车辆的热机，且包括控制回路(1、5、6)，该控制回路通过控制可变脉宽(DC)类型的激励信号、通过控制在所述交流发电机(I)的激励绕组中循环的激励电流，而强制设定所述车辆的车载网络(2)的供电电压(Ub+)为设定值(Uref)，所述系统包括主矫正块(9)，该主矫正块提供渐进充电控制占空比(DC_U)作为 输出，该渐进充电控制占空比从初始占空比渐进增加到由所述控制回路(1、5、6)提供的作为输入的期望占空比(EpsU)，其特征在于，所述系统包括至少一个副矫正块(15)，所述副矫正块根据以下提供副占空比(DC_N)作为输出，该副占空比改变所述渐进充电控制占空比(DC_U): -由所述热机的旋转速度(Nmot)和/或角加速度0- mot)构成的所述热机的至少一个参数0- mot、Nmot);和 -还根据所述热机的温度和/或所述旋转速度(Nmot)的变化的频率。
5.如权利要求4所述的用于控制机动车辆交流发电机(I)的渐进充电的系统，其特征在于，所述副矫正块(15)包括至少一个模块(20)，用于限制所述参数(rmot、NmotWP/*该参数的变化。
6.如权利要求4或5所述的用于控制机动车辆交流发电机(I)的渐进充电的系统，其特征在于，所述副矫正块(15)包括从以下组中选择的类型的控制模块(16):PID、非线性、具有可变增益、具有模糊逻辑。
7.如权利要求4至6的任一项所述的用于控制机动车辆交流发电机(I)的渐进充电的系统，其特征在于，其包括具有滞后现象的触发模块(19)，其在所述供电电压和所述设定值之间的电压差变得大于预定值时激活所述副矫正块(20 )。
8.一种机动车辆交流发电机(1)，其特征在于，其包括根据权利要求4至7中的任一项所述的用于控制渐进充电的系统。
【文档编号】H02P9/10GK103814518SQ201280045796
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年9月11日 优先权日:2011年9月20日
【发明者】F-X.伯纳德, J-C.马特 申请人:法雷奥电机设备公司