專利名稱：用于避免機動車的車用電路中的過電壓的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于避免機動車的車用電路中的過電壓的方法以及ー種設置用于實施所述方法的計算單元。
背景技術：
作為電機(發(fā)電機、車用發(fā)電機)，在機動車中經(jīng)常使用具有電氣激勵的齒形電極發(fā)電機。流經(jīng)轉(zhuǎn)子繞組的電流用作用于調(diào)節(jié)所期望的輸出電壓的調(diào)節(jié)變量并且由所分配的場調(diào)節(jié)器來預先給定。所述調(diào)節(jié)比如防止這一點，即通過極為不同的電機轉(zhuǎn)速由所述發(fā)電機提供劇烈波動的電壓值，而劇烈波動的電壓值可能會損壞布置在后面的電氣設備。所述場調(diào)節(jié)器現(xiàn)如今通常是所謂的發(fā)電機調(diào)節(jié)器(比如申請人的多功能調(diào)節(jié)器(MFR))的一部分，所述發(fā)電機調(diào)節(jié)器除了電壓調(diào)節(jié)之外也執(zhí)行其它的調(diào)節(jié)功能。調(diào)節(jié)速度受到所述轉(zhuǎn)子繞組的較高的時間常數(shù)的限制。因此，對于快速的轉(zhuǎn)速提升情況來說會出現(xiàn)以下情況，即不能足夠快地降低勵磁電流，以至于在車用電路中出現(xiàn)過電壓，所述過電壓可能導致電氣的機動車組件的損壞或者說失靈。在此尤其會顯示出這種問題，如果在分離的狀態(tài)中輸出氣體脈沖用于使內(nèi)燃機加速，因為在接近于空轉(zhuǎn)的情況下將所述勵磁電流調(diào)節(jié)得很高，用于在轉(zhuǎn)速較小時提供必要的輸出電壓。如果現(xiàn)在較快地提高轉(zhuǎn)速，那就不能相應快地降低所述勵磁電流，以至于所述電壓突然上升。因此值得追求的是，說明一種解決方案，用于避免機動車的車用電路中的過電壓。

發(fā)明內(nèi)容
按本發(fā)明，提出ー種具有權利要求I所述特征的用于避免車用電路中的過電壓的方法。按本發(fā)明的計算單元比如機動車的控制器尤其在程序技術上設置用于實施按本發(fā)明的方法。已經(jīng)認識到，可以降低或者完全防止機動車的車用電路中的過電壓，如果尤其在轉(zhuǎn)速及溫度較低時限制發(fā)電機輸出電壓。也就是說，對于較低的轉(zhuǎn)速來說，相対的轉(zhuǎn)速變化很大，比如在分離的狀態(tài)中從空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速出發(fā)通過氣體脈沖來使內(nèi)燃機加速。如果為此存在著還較低的溫度，那么機動車蓄電池就不能捕集過電壓。從DE 44 40 830 Al中公開了ー種方法，對于該方法來說將勵磁電流限制在轉(zhuǎn)速閾值之下。但是，這種方法不與本發(fā)明有關聯(lián)，因為其用于降低有待由起動機克服的阻カ并且用于避免過電壓。從DE 41 02 335 Al中公開了ー種方法，對于該方法來說如果超過溫度閾值但不是像這里一樣低于溫度閾值，則降低勵磁電流。這種方法也不與本發(fā)明有關聯(lián)，因為這種方法應該避免發(fā)電機的過熱而不是應該避免車用電路中的過電壓。與所述電機的轉(zhuǎn)速相當?shù)霓D(zhuǎn)速尤其是發(fā)電機轉(zhuǎn)速本身，但也是內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速(尤其曲軸轉(zhuǎn)速)。比如在曲軸轉(zhuǎn)速與發(fā)電機轉(zhuǎn)速之間存在著大約2-3的傳動比。比如如果發(fā)電機的轉(zhuǎn)速至多相當于其一半的額定轉(zhuǎn)速，則存在著較低的轉(zhuǎn)速。比如如果內(nèi)燃機處于空轉(zhuǎn)中，則也存在著較低的轉(zhuǎn)速。對于機動車蓄電池來說，蓄電池容量、溫度、充電電壓、蓄電池類型(AGM或者鉛蓄電池)和老化狀態(tài)(活性物質(zhì)的損失)對于進行動態(tài)的電流消耗的能力來說具有決定作用。對于較冷的溫度來說，蓄電池一般只會消耗較少的電流。對于較高的溫度來說，蓄電池的電流消耗能力一般僅僅足以用于避免過電壓。除了溫度之外，也可以注意到其它提到的參數(shù)。
與機動車蓄電池的溫度相當?shù)臏囟扔绕涫切铍姵販囟缺旧?，但也可以是冷卻水溫度、環(huán)境溫度或者發(fā)電機調(diào)節(jié)器溫度(比如在許多發(fā)電機調(diào)節(jié)器中測量IC芯片溫度)。合適的溫度閾值有利地相當于至多5°c的蓄電池溫度。本發(fā)明在許多情況中尤其可以容易地通過發(fā)電機的得到改進的觸發(fā)來實現(xiàn)，而為此不需要設計上的改變。因此，尤其如果輸出電壓的限制由機動車的控制器比如由所謂的發(fā)動機控制器或者充電管理控制器來預先給定，則經(jīng)?？梢栽诤髞碓诩扔械南到y(tǒng)中實現(xiàn)本發(fā)明，之所以如此，尤其是因為在那里通常也存在著轉(zhuǎn)速值和溫度值，比如內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速和冷卻水溫度及外部溫度?！な顾鰣稣{(diào)節(jié)器的功能與內(nèi)燃機的動カ相匹配。由此提高行駛安全性，因為避免了電氣的機動車組件的過電壓損壞及失靈。其它有利的設計方案是從屬權利要求及以下說明的主題。也可以有利地通過讓所述場調(diào)節(jié)器將勵磁電流限制到上面的勵磁電流閾值的方式將由所述電機產(chǎn)生的電壓限制到上面的電壓閾值。在這種情況下完全可以從外面預先給定較高的額定電壓，但是所述場調(diào)節(jié)器沒有轉(zhuǎn)換所述較高的額定電壓。可能的勵磁電流閾值比如至多大約為最大可能的或者允許的勵磁電流的一半。有利地如此限制所述輸出電壓，使得上面的額定電壓值至多相當于臨時的車用電壓的數(shù)值。臨時的車用電路電壓基本上通過機動車蓄電池來確定。以后基本上沒有由發(fā)電機將功率輸送到車用電路中，從而僅僅產(chǎn)生微小的勵磁電流或者根本沒有產(chǎn)生勵磁電流。以軟件的形式實現(xiàn)所述方法也是有利的，因為尤其如果執(zhí)行用的控制器還用于其它的任務并且因此本來就存在，那么這種做法引起的成本就特別少。合適的用于提供計算機程序的數(shù)據(jù)載體尤其是光盤、硬盤、閃存盤、EEPROMs, CD-ROMs、DVDs及其它更多數(shù)據(jù)載體。也可以通過計算機網(wǎng)絡(因特網(wǎng)、局域網(wǎng)等)來下載程序。本發(fā)明的其它優(yōu)點和設計方案從說明書及以下附圖中獲得。不言而喻，前面提到的和下面還要解釋的特征不僅能夠在相應說明的組合中使用，而且也能夠在其它的組合中使用或者単獨地作用，而不離開本發(fā)明的范圍。


本發(fā)明借助于ー種實施例在附圖中示意性地示出并且下面參照附圖進行詳細描述。其中
圖I是電機的一種實施方式，該電機可以是本發(fā)明的基礎。
具體實施例方式圖I以線路圖的方式示出了ー種電機，該電機可以是本發(fā)明的基礎并且在總體上用附圖標記100來表示。該電機具有發(fā)電機組件10和整流器組件20。該電機通常用作用于向機動車的車用電路饋電的發(fā)電機。所述整流器組件在所述電機的發(fā)電機方式的運行中作為整流器(比如作為同步整流器)來運行并且所述電機更準確地說轉(zhuǎn)子繞組12由所述機動車的內(nèi)燃機來驅(qū)動。為此所述轉(zhuǎn)子繞組12通常與所述內(nèi)燃機的曲軸(未示出)-比如通過傳動帶-相連接。曲軸轉(zhuǎn)速用nK來表示，電機轉(zhuǎn)速則用ne來表示。所述發(fā)電機組件10僅僅示意性地以星形連接的定子繞組11和與ニ極管并聯(lián)的勵磁繞組或者說轉(zhuǎn)子繞組12的形式來示出。所述轉(zhuǎn)子繞組通過與所述整流器組件20的接頭24相連接的功率開關13來同步轉(zhuǎn)換。所述功率開關13的觸發(fā)根據(jù)場調(diào)節(jié)器15來進行，其中所述功率開關13就象所述與轉(zhuǎn)子繞組12并聯(lián)的ニ極管一祥通常集成在所述場調(diào)節(jié)器的應用方案所專用的集成的線路(ASIC)中。在本申請的范圍內(nèi)描述了三相發(fā)電機。但是原則上本發(fā)明也能夠用在相位更少或者更多的發(fā)電機上比如用在五相發(fā)電機上。
所述整流器組件20在這里構(gòu)造為B6線路并且具有比如可以構(gòu)造為MOSFET (金屬氧化物半導體場效應晶體管)21的開關元件21。所述MOSFET 21比如通過匯流排與所述發(fā)電機的相應的定子繞組11相連接。此外，所述MOSFET與接頭24、24’相連接并且在所述電機以發(fā)電機的方式運行時在進行相應的觸發(fā)時為所述機動車的車用電路包括蓄電池30提供直流電流。所述開關元件21的觸發(fā)通過觸發(fā)機構(gòu)25經(jīng)由觸發(fā)信道26來進行，出于簡明的原因在所述觸發(fā)信道26中不是所有的觸發(fā)信道都配有附圖標記。所述觸發(fā)機構(gòu)25通過一條或者多條相位通道27相應地得到單個的定子繞組的相電壓。為了提供這些相電壓，可以設置其它的機構(gòu)，但是所述其它的機構(gòu)為簡明起見而未示出。同樣可以考慮具有ニ極管而不是具有開關元件的實施方式，從而可以不進行觸發(fā)。所述觸發(fā)機構(gòu)25在(同歩)整流器運行中對通過所述相位通道27提供的相電壓進行分析并且從中確定單個的MOSFET 21的相應的接通及斷開時刻。通過所述觸發(fā)信道26進行的控制作用于所述MOSFET 21的門接頭(Gate-Anschlilsse)。出于簡明的原因，不是所有的MOSFET都配有附圖標記21并且不是所有的觸發(fā)信道都配有附圖標記26。已知的場調(diào)節(jié)器比如在這種實施方式的范圍內(nèi)設置的場調(diào)節(jié)器15具有所謂的端子-V-接頭19，該端子-V-接頭與所述發(fā)電機的定子繞組的ー個相位相連接。端子-V-信號或者說相位輸入端信號的頻率在調(diào)節(jié)器15中得到分析并且根據(jù)這種信號的特征參量用于激活或者停用所述調(diào)節(jié)器運行并且最后用于通過觸發(fā)線路14來觸發(fā)所述功率開關13。用于所述相位信號輸入端19的相位信號如不出的一樣也可以通過所述觸發(fā)機構(gòu)25來控制。場調(diào)節(jié)器15和觸發(fā)機構(gòu)25也可以是發(fā)電機調(diào)節(jié)器的組成部分。在這里的實施例中，所述電機在當前的實施例中也就是場調(diào)節(jié)器15與所述機動車的控制器200比如所謂的發(fā)動機控制控制器或者充電控制器相連接。所述控制器200為所述接頭24與24’之間的發(fā)電機輸出電壓預先給定額定電壓值UG。對所述控制器來說知道所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速(曲軸轉(zhuǎn)速)nK以及冷卻水溫度Tk。內(nèi)燃機的曲軸(未示出)與轉(zhuǎn)子繞組12之間的常見的傳動比處于2-3的范圍內(nèi)。對于大約SSOmirr1到gOOmirT1的常見的空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速nK來說，而后所述電機的轉(zhuǎn)速Iis處于1，100mirT1與2，TOOmirT1之間。作為轉(zhuǎn)速閾值，比如可以預先給定電機的大約3，OOOmirT1的轉(zhuǎn)速。如栗-像在所示出的實施例中一祥-作為與所述電機100的轉(zhuǎn)速ne相當?shù)霓D(zhuǎn)速對曲軸轉(zhuǎn)速nK進行監(jiān)控，那就通過已知的傳動比來確定用于所述曲軸轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速閾值。在分離的狀態(tài)中比如在機動車停止時，可以通過氣體脈沖通過駕駛員來引起較快且較大的轉(zhuǎn)速提升，所述場調(diào)節(jié)器15由于較大的轉(zhuǎn)子時間常數(shù)而不能對所述轉(zhuǎn)速提升進行調(diào)節(jié)。如果同時存在著較低的冷卻水溫度TK，因而所述蓄電池30是冷的比如低于5°C，那么所述蓄電池的電流消耗能力就大受限制并且不能捕集過電壓。作為與所述機動車蓄電池
30的溫度相當?shù)臏囟?，在當前的實施例中對所述冷卻水溫度Tk進行監(jiān)控。事實已經(jīng)表明，用于冷卻水溫度的比如5°C的溫度閾值的預先設定對本發(fā)明的來說是合適的。因此，在這樣的情況中(也就是說轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)速閾值并且溫度低于溫度閾值)，在本發(fā)明的范圍內(nèi)對端子24與24’之間的發(fā)電機電壓進行限制，這種限制在這里的情況中作為降低了的額定電壓通過所述控制器200來設定上面的電壓閾值這種方式來進行。有利地將所述上面的電壓閾值設定到來自圍繞著臨時的車用電路電壓的范圍的數(shù)值比如設定到臨時的車用電路電壓。重要的僅僅是，如此選擇所述數(shù)值，使得至多較小的(比如至多2A的)
勵磁電流通過所述轉(zhuǎn)子繞組12流動。所述勵磁電流優(yōu)選至多為最大允許的勵磁電流的一半。
權利要求
1.用于避免機動車的車用電路中的過電壓的方法，其中所述車用電路作為電源具有與內(nèi)燃機相耦合的電機(100 )和機動車蓄電池(30 )， 其中所述電機具有定子繞組(11)、轉(zhuǎn)子繞組(12)和分配給所述轉(zhuǎn)子繞組(12)的用于對通過所述轉(zhuǎn)子繞組(12)流動的勵磁電流進行控制的場調(diào)節(jié)器(15)， 其中當與所述電機(100)的轉(zhuǎn)速( )相當?shù)霓D(zhuǎn)速(nK)低于轉(zhuǎn)速閾值并且與所述機動車蓄電池(30)的溫度相當?shù)臏囟?Tk)低于溫度閾值時，將由所述電機(100)產(chǎn)生的電壓限制到上面的電壓閾值。
2.按權利要求I所述的方法，其中通過預先給定至多與所述上面的電壓閾值相當?shù)念~定電壓值( )的方式將由所述電機(100)產(chǎn)生的電壓限制到所述上面的電壓閾值。
3.按權利要求2所述的方法，其中所述額定電壓值( )由控制器(200)優(yōu)選發(fā)動機控制器來預先給定。
4.按前述權利要求中任一項所述的方法，其中通過將所述勵磁電流限制到上面的勵磁電流閾值的方式將由所述電機(100)產(chǎn)生的電壓限制到所述上面的電壓閾值。
5.按權利要求4所述的方法，其中所述勵磁電流由所述場調(diào)節(jié)器(15)來限制。
6.按權利要求4或5所述的方法，其中所述上面的勵磁電流閾值相當于最大允許的勵磁電流的一半。
7.按前述權利要求中任一項所述的方法，其中所述上面的額定電壓值至多相當于臨時的車用電路電壓的數(shù)值。
8.按前述權利要求中任一項所述的方法，其中所述上面的額定電壓值至多相當于當前的蓄電池電壓的數(shù)值。
9.按前述權利要求中任一項所述的方法，其中所述上面的溫度閾值相當于所述機動車蓄電池(30)的至多5°C的溫度。
10.按前述權利要求中任一項所述的方法，其中上面的轉(zhuǎn)速閾值至多相當于所述電機(100)的一半的額定轉(zhuǎn)速。
11.按前述權利要求中任一項所述的方法，其中上面的轉(zhuǎn)速閾值相當于所述內(nèi)燃機的空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。
12.計算單元(200、15、25)，所述計算單元設置用于實施按前述權利要求中任一項所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于避免機動車的車用電路中的過電壓的方法，其中所述車用電路作為電源具有與內(nèi)燃機相耦合的電機(100)和機動車蓄電池(30)，其中所述電機具有定子繞組(11)、轉(zhuǎn)子繞組(12)和分配給所述轉(zhuǎn)子繞組(12)的用于對通過所述轉(zhuǎn)子繞組(12)流動的勵磁電流進行控制的場調(diào)節(jié)器(15)，其中當與所述電機(100)的轉(zhuǎn)速(nG)相當?shù)霓D(zhuǎn)速(nK)低于轉(zhuǎn)速閾值并且與所述機動車蓄電池(30)的溫度相當?shù)臏囟?TK)低于溫度閾值時，將由所述電機(100)產(chǎn)生的電壓限制到上面的電壓閾值。
文檔編號H02P9/48GK102957371SQ20121028363
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月10日 優(yōu)先權日2011年8月12日
發(fā)明者R.赫比希, H.拉比茨克 申請人:羅伯特·博世有限公司