CN102957371B - 用于避免机动车的车用电路中的过电压的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于避免机动车的车用电路中的过电压的方法，其中所述车用电路作为电源具有与内燃机相耦合的电机（100）和机动车蓄电池（30），其中所述电机具有定子绕组（11）、转子绕组（12）和分配给所述转子绕组（12）的用于对通过所述转子绕组（12）流动的励磁电流进行控制的场调节器（15），其中当与所述电机（100）的转速（n_G）相当的转速（n_K）低于转速阈值并且与所述机动车蓄电池（30）的温度相当的温度（T_K）低于温度阈值时，将由所述电机（100）产生的电压限制到上面的电压阈值。

Description

用于避免机动车的车用电路中的过电压的方法

技术领域

本发明涉及一种用于避免机动车的车用电路中的过电压的方法以及一种设置用于实施所述方法的计算单元。

背景技术

作为电机（发电机、车用发电机），在机动车中经常使用具有电气激励的齿形电极发电机。流经转子绕组的电流用作用于调节所期望的输出电压的调节变量并且由所分配的场调节器来预先给定。所述调节比如防止这一点，即通过极为不同的电机转速由所述发电机提供剧烈波动的电压值，而剧烈波动的电压值可能会损坏布置在后面的电气设备。所述场调节器现如今通常是所谓的发电机调节器（比如申请人的多功能调节器（MFR））的一部分，所述发电机调节器除了电压调节之外也执行其它的调节功能。

调节速度受到所述转子绕组的较高的时间常数的限制。因此，对于快速的转速提升情况来说会出现以下情况，即不能足够快地降低励磁电流，以至于在车用电路中出现过电压，所述过电压可能导致电气的机动车组件的损坏或者说失灵。在此尤其会显示出这种问题，如果在分离的状态中输出气体脉冲用于使内燃机加速，因为在接近于空转的情况下将所述励磁电流调节得很高，用于在转速较小时提供必要的输出电压。如果现在较快地提高转速，那就不能相应快地降低所述励磁电流，以至于所述电压突然上升。

因此值得追求的是，说明一种解决方案，用于避免机动车的车用电路中的过电压。

发明内容

按本发明，提出一种具有权利要求1所述特征的用于避免车用电路中的过电压的方法。按本发明的计算单元比如机动车的控制器尤其在程序技术上设置用于实施按本发明的方法。

已经认识到，可以降低或者完全防止机动车的车用电路中的过电压，如果尤其在转速及温度较低时限制发电机输出电压。也就是说，对于较低的转速来说，相对的转速变化很大，比如在分离的状态中从空转转速出发通过气体脉冲来使内燃机加速。如果为此存在着还较低的温度，那么机动车蓄电池就不能捕集过电压。

从DE 44 40 830 A1中公开了一种方法，对于该方法来说将励磁电流限制在转速阈值之下。但是，这种方法不与本发明有关联，因为其用于降低有待由起动机克服的阻力并且用于避免过电压。

从DE 41 02 335 A1中公开了一种方法，对于该方法来说如果超过温度阈值但不是像这里一样低于温度阈值，则降低励磁电流。这种方法也不与本发明有关联，因为这种方法应该避免发电机的过热而不是应该避免车用电路中的过电压。

与所述电机的转速相当的转速尤其是发电机转速本身，但也是内燃机的转速（尤其曲轴转速）。比如在曲轴转速与发电机转速之间存在着大约2-3的传动比。比如如果发电机的转速至多相当于其一半的额定转速，则存在着较低的转速。比如如果内燃机处于空转中，则也存在着较低的转速。

对于机动车蓄电池来说，蓄电池容量、温度、充电电压、蓄电池类型（AGM或者铅蓄电池）和老化状态（活性物质的损失）对于进行动态的电流消耗的能力来说具有决定作用。对于较冷的温度来说，蓄电池一般只会消耗较少的电流。对于较高的温度来说，蓄电池的电流消耗能力一般仅仅足以用于避免过电压。除了温度之外，也可以注意到其它提到的参数。

与机动车蓄电池的温度相当的温度尤其是蓄电池温度本身，但也可以是冷却水温度、环境温度或者发电机调节器温度（比如在许多发电机调节器中测量IC芯片温度）。合适的温度阈值有利地相当于至多5℃的蓄电池温度。

本发明在许多情况中尤其可以容易地通过发电机的得到改进的触发来实现，而为此不需要设计上的改变。因此，尤其如果输出电压的限制由机动车的控制器比如由所谓的发动机控制器或者充电管理控制器来预先给定，则经常可以在后来在既有的***中实现本发明，之所以如此，尤其是因为在那里通常也存在着转速值和温度值，比如内燃机的转速和冷却水温度及外部温度。

使所述场调节器的功能与内燃机的动力相匹配。由此提高行驶安全性，因为避免了电气的机动车组件的过电压损坏及失灵。

其它有利的设计方案是从属权利要求及以下说明的主题。

也可以有利地通过让所述场调节器将励磁电流限制到上面的励磁电流阈值的方式将由所述电机产生的电压限制到上面的电压阈值。在这种情况下完全可以从外面预先给定较高的额定电压，但是所述场调节器没有转换所述较高的额定电压。可能的励磁电流阈值比如至多大约为最大可能的或者允许的励磁电流的一半。

有利地如此限制所述输出电压，使得上面的额定电压值至多相当于临时的车用电压的数值。临时的车用电路电压基本上通过机动车蓄电池来确定。以后基本上没有由发电机将功率输送到车用电路中，从而仅仅产生微小的励磁电流或者根本没有产生励磁电流。

以软件的形式实现所述方法也是有利的，因为尤其如果执行用的控制器还用于其它的任务并且因此本来就存在，那么这种做法引起的成本就特别少。合适的用于提供计算机程序的数据载体尤其是光盘、硬盘、闪存盘、EEPROMs、CD-ROMs、DVDs及其它更多数据载体。也可以通过计算机网络（因特网、局域网等）来下载程序。

本发明的其它优点和设计方案从说明书及以下附图中获得。

不言而喻，前面提到的和下面还要解释的特征不仅能够在相应说明的组合中使用，而且也能够在其它的组合中使用或者单独地作用，而不离开本发明的范围。

附图说明

本发明借助于一种实施例在附图中示意性地示出并且下面参照附图进行详细描述。其中：

图1是电机的一种实施方式，该电机可以是本发明的基础。

具体实施方式

图1以线路图的方式示出了一种电机，该电机可以是本发明的基础并且在总体上用附图标记100来表示。该电机具有发电机组件10和整流器组件20。该电机通常用作用于向机动车的车用电路馈电的发电机。所述整流器组件在所述电机的发电机方式的运行中作为整流器（比如作为同步整流器）来运行并且所述电机更准确地说转子绕组12由所述机动车的内燃机来驱动。为此所述转子绕组12通常与所述内燃机的曲轴（未示出）-比如通过传动带-相连接。曲轴转速用n_K来表示，电机转速则用n_G来表示。

所述发电机组件10仅仅示意性地以星形连接的定子绕组11和与二极管并联的励磁绕组或者说转子绕组12的形式来示出。所述转子绕组通过与所述整流器组件20的接头24相连接的功率开关13来同步转换。所述功率开关13的触发根据场调节器15来进行，其中所述功率开关13就象所述与转子绕组12并联的二极管一样通常集成在所述场调节器的应用方案所专用的集成的线路（ASIC）中。在本申请的范围内描述了三相发电机。但是原则上本发明也能够用在相位更少或者更多的发电机上比如用在五相发电机上。

所述整流器组件20在这里构造为B6线路并且具有比如可以构造为MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）21的开关元件21。所述MOSFET 21比如通过汇流排与所述发电机的相应的定子绕组11相连接。此外，所述MOSFET与接头24、24’相连接并且在所述电机以发电机的方式运行时在进行相应的触发时为所述机动车的车用电路包括蓄电池30提供直流电流。所述开关元件21的触发通过触发机构25经由触发信道26来进行，出于简明的原因在所述触发信道26中不是所有的触发信道都配有附图标记。所述触发机构25通过一条或者多条相位通道27相应地得到单个的定子绕组的相电压。为了提供这些相电压，可以设置其它的机构，但是所述其它的机构为简明起见而未示出。同样可以考虑具有二极管而不是具有开关元件的实施方式，从而可以不进行触发。

所述触发机构25在（同步）整流器运行中对通过所述相位通道27提供的相电压进行分析并且从中确定单个的MOSFET 21的相应的接通及断开时刻。通过所述触发信道26进行的控制作用于所述MOSFET 21的门接头（Gate-Anschlüsse）。出于简明的原因，不是所有的MOSFET都配有附图标记21并且不是所有的触发信道都配有附图标记26。

已知的场调节器比如在这种实施方式的范围内设置的场调节器15具有所谓的端子-V-接头19，该端子-V-接头与所述发电机的定子绕组的一个相位相连接。端子-V-信号或者说相位输入端信号的频率在调节器15中得到分析并且根据这种信号的特征参量用于激活或者停用所述调节器运行并且最后用于通过触发线路14来触发所述功率开关13。用于所述相位信号输入端19的相位信号如示出的一样也可以通过所述触发机构25来控制。场调节器15和触发机构25也可以是发电机调节器的组成部分。

在这里的实施例中，所述电机在当前的实施例中也就是场调节器15与所述机动车的控制器200比如所谓的发动机控制控制器或者充电控制器相连接。所述控制器200为所述接头24与24’之间的发电机输出电压预先给定额定电压值U_G。对所述控制器来说知道所述内燃机的转速（曲轴转速）n_K以及冷却水温度T_K。

内燃机的曲轴（未示出）与转子绕组12之间的常见的传动比处于2-3的范围内。对于大约550min^-1到900min^-1的常见的空转转速n_K来说，而后所述电机的转速n_G处于1,100min^-1与2,700min^-1之间。作为转速阈值，比如可以预先给定电机的大约3,000min^-1的转速。如果-像在所示出的实施例中一样-作为与所述电机100的转速n_G相当的转速对曲轴转速n_K进行监控，那就通过已知的传动比来确定用于所述曲轴转速的转速阈值。

在分离的状态中比如在机动车停止时，可以通过气体脉冲通过驾驶员来引起较快且较大的转速提升，所述场调节器15由于较大的转子时间常数而不能对所述转速提升进行调节。如果同时存在着较低的冷却水温度T_K，因而所述蓄电池30是冷的比如低于5℃，那么所述蓄电池的电流消耗能力就大受限制并且不能捕集过电压。作为与所述机动车蓄电池30的温度相当的温度，在当前的实施例中对所述冷却水温度T_K进行监控。事实已经表明，用于冷却水温度的比如5℃的温度阈值的预先设定对本发明的来说是合适的。

因此，在这样的情况中（也就是说转速低于转速阈值并且温度低于温度阈值），在本发明的范围内对端子24与24’之间的发电机电压进行限制，这种限制在这里的情况中作为降低了的额定电压通过所述控制器200来设定上面的电压阈值这种方式来进行。有利地将所述上面的电压阈值设定到来自围绕着临时的车用电路电压的范围的数值比如设定到临时的车用电路电压。重要的仅仅是，如此选择所述数值，使得至多较小的（比如至多2A的）励磁电流通过所述转子绕组12流动。所述励磁电流优选至多为最大允许的励磁电流的一半。

Claims (13)

1.用于避免机动车的车用电路中的过电压的方法，其中所述车用电路作为电源具有与内燃机相耦合的电机（100）和机动车蓄电池（30），

其中所述电机具有定子绕组（11）、转子绕组（12）和分配给所述转子绕组（12）的用于对通过所述转子绕组（12）流动的励磁电流进行控制的场调节器（15），

其中当与所述电机（100）的转速（n_G）相当的转速（n_K）低于转速阈值并且与所述机动车蓄电池（30）的温度相当的温度（T_K）低于温度阈值时，将由所述电机（100）产生的电压限制到上面的电压阈值。

2.按权利要求1所述的方法，其中通过预先给定至多与所述上面的电压阈值相当的额定电压值（U_G）的方式将由所述电机（100）产生的电压限制到所述上面的电压阈值。

3.按权利要求2所述的方法，其中所述额定电压值（U_G）由控制器（200）来预先给定。

4.按权利要求1所述的方法，其中通过将所述励磁电流限制到上面的励磁电流阈值的方式将由所述电机（100）产生的电压限制到所述上面的电压阈值。

5.按权利要求4所述的方法，其中所述励磁电流由所述场调节器（15）来限制。

6.按权利要求4或5所述的方法，其中所述上面的励磁电流阈值相当于最大允许的励磁电流的一半。

7.按权利要求1所述的方法，其中所述上面的电压阈值至多相当于临时的车用电路电压的数值。

8.按权利要求1所述的方法，其中所述上面的电压阈值至多相当于当前的蓄电池电压的数值。

9.按权利要求1所述的方法，其中所述温度阈值相当于所述机动车蓄电池（30）的至多5℃的温度。

10.按权利要求1所述的方法，其中所述转速阈值至多相当于所述电机（100）的一半的额定转速。

11.按权利要求1所述的方法，其中所述转速阈值相当于所述内燃机的空转转速。

12.按权利要求3所述的方法，其中所述额定电压值（U_G）由发动机控制器来预先给定。

13.计算单元（200、15、25），所述计算单元设置用于实施按前述权利要求中任一项所述的方法。