使用脈沖寬度調(diào)制的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開設(shè)及一種用于向發(fā)電機(jī)提供經(jīng)調(diào)節(jié)的、受限的發(fā)電機(jī)場(chǎng)電流W獲得發(fā)電機(jī) 的經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓的構(gòu)思，如可W采用的，特別地用于在機(jī)動(dòng)車輛內(nèi)的電壓發(fā)生器處提 供經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了對(duì)機(jī)動(dòng)車輛內(nèi)電子部件供電，諸如交流發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)通常與車輛電池結(jié)合 使用。由作為輔助單元的運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)或交流發(fā)電機(jī)。驅(qū)動(dòng)可W例如借由皮帶驅(qū) 動(dòng)或者直接地經(jīng)由機(jī)軸而實(shí)現(xiàn)。采用受驅(qū)動(dòng)的交流發(fā)電機(jī)，電流由該受驅(qū)動(dòng)的交流發(fā)電機(jī) 提供，例如用于對(duì)車輛電池充電并且用于連接至車載網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載。交流發(fā)電機(jī)將由發(fā)動(dòng)機(jī) 提供的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，所需的機(jī)械功率近似地正比于電功率輸出。由交流發(fā)電機(jī)提供 的未經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓強(qiáng)烈地隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和連接的負(fù)載而變化。因?yàn)榻涣靼l(fā)電機(jī)應(yīng)該能 夠已經(jīng)W低發(fā)動(dòng)機(jī)速度建立機(jī)動(dòng)車輛車載網(wǎng)絡(luò)的額定電壓，其通常超大。因此，為了防止其 超出在高轉(zhuǎn)速事件中車輛電池的可容許最終充電電壓，電壓通常由調(diào)節(jié)器限制于最大值。
[0003] 采用=相電流交流發(fā)電機(jī)，受驅(qū)動(dòng)的交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的電產(chǎn)生的激勵(lì)場(chǎng)受電子充 電調(diào)節(jié)器影響。調(diào)節(jié)器通常使用調(diào)節(jié)器內(nèi)部的穩(wěn)定參考電壓來測(cè)量在發(fā)電機(jī)的輸出端處的 經(jīng)整流的實(shí)際電壓，將測(cè)得的電壓與設(shè)定點(diǎn)電壓值比較，W及借由流過轉(zhuǎn)子的發(fā)電機(jī)場(chǎng)電 流的較高或較低水平而調(diào)節(jié)激勵(lì)場(chǎng)的強(qiáng)度，W使得發(fā)電機(jī)的實(shí)際電壓獨(dú)立于負(fù)載和速度而 保持至少近似地恒定。通常，由調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出電壓并且可W由調(diào)節(jié)器限制發(fā)電機(jī) 場(chǎng)電流。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 一種示例性系統(tǒng)被配置用于向發(fā)電機(jī)提供經(jīng)調(diào)節(jié)的發(fā)電機(jī)場(chǎng)電流W獲取發(fā)電機(jī) 的經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓。系統(tǒng)包括被配置用于基于誤差信號(hào)提供致動(dòng)器控制信號(hào)的控制器， W及被配置用于基于致動(dòng)器控制信號(hào)提供脈沖寬度調(diào)制輸出電壓的致動(dòng)器，脈沖寬度調(diào)制 輸出電壓被配置用于將經(jīng)調(diào)節(jié)的發(fā)電機(jī)場(chǎng)電流驅(qū)動(dòng)至發(fā)電機(jī)中，脈沖寬度調(diào)制輸出信號(hào)具 有由致動(dòng)器控制信號(hào)控制的占空比。系統(tǒng)進(jìn)一步包括被配置用于基于第一偏差信號(hào)和第二 偏差信號(hào)的組合提供誤差信號(hào)的誤差評(píng)估器，其中第一偏差信號(hào)表示電壓設(shè)定點(diǎn)數(shù)值與發(fā) 電機(jī)輸出電壓之間的差值，W及第二偏差信號(hào)表示占空比限制數(shù)值與表示經(jīng)低通濾波的致 動(dòng)器控制信號(hào)的信號(hào)之間的差值。
[0005] 一種示例性的方法被配置用于向發(fā)電機(jī)提供經(jīng)調(diào)節(jié)的發(fā)電機(jī)場(chǎng)電流W獲取發(fā)電 機(jī)的經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓。方法包括基于誤差信號(hào)提供致動(dòng)器控制信號(hào)，W及基于致動(dòng)器控 制信號(hào)提供脈沖寬度調(diào)制輸出電壓，脈沖寬度調(diào)制輸出電壓被配置用于將經(jīng)調(diào)節(jié)的發(fā)電機(jī) 場(chǎng)電流驅(qū)動(dòng)至發(fā)電機(jī)中；脈沖寬度調(diào)制輸出信號(hào)具有由致動(dòng)器控制信號(hào)控制的占空比。方 法進(jìn)一步包括基于第一偏差信號(hào)和第二偏差信號(hào)的組合提供誤差信號(hào)，其中第一偏差信號(hào) 表不電壓參考信號(hào)與發(fā)電機(jī)輸出電壓之間的差值，W及第二偏差信號(hào)表不占空比參考信號(hào) 與表示經(jīng)低通濾波的致動(dòng)器控制信號(hào)的信號(hào)之間的差值。
[0006] 另一示例性系統(tǒng)被配置用于向發(fā)電機(jī)提供經(jīng)調(diào)節(jié)的發(fā)電機(jī)場(chǎng)電流W獲取發(fā)電機(jī) 的經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓。系統(tǒng)包括被配置用于基于誤差信號(hào)提供致動(dòng)器控制信號(hào)的控制器， W及被配置用于基于致動(dòng)器控制信號(hào)提供脈沖寬度調(diào)制輸出電壓，脈沖寬度調(diào)制輸出電壓 被配置用于將經(jīng)調(diào)節(jié)的發(fā)電機(jī)場(chǎng)電流驅(qū)動(dòng)至發(fā)電機(jī)中，脈沖寬度輸出信號(hào)具有由致動(dòng)器控 制信號(hào)控制的占空比。系統(tǒng)進(jìn)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 比限制數(shù)值與表示經(jīng)低通濾波的致動(dòng)器控制信號(hào)的信號(hào)之間差值限制脈沖寬度調(diào)制輸出 信號(hào)的占空比。
[0007] 另一示例性方法被配置用于向發(fā)電機(jī)提供經(jīng)調(diào)節(jié)的發(fā)電機(jī)場(chǎng)電流W獲取發(fā)電機(jī) 的經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓。方法包括基于誤差信號(hào)提供致動(dòng)器控制信號(hào)，W及基于致動(dòng)器控制 信號(hào)提供脈沖寬度調(diào)制輸出電壓，脈沖寬度調(diào)制輸出電壓被配置用于將經(jīng)調(diào)節(jié)的發(fā)電機(jī)場(chǎng) 電流驅(qū)動(dòng)至發(fā)電機(jī)中；脈沖寬度調(diào)制輸出信號(hào)具有由致動(dòng)器控制信號(hào)控制的占空比。方法 進(jìn)一步包括基于占空比參考信號(hào)與表示經(jīng)低通濾波的致動(dòng)器控制信號(hào)的信號(hào)之間的差值 限制脈沖寬度調(diào)制輸出信號(hào)的占空比。
[0008] 一旦審閱W下附圖和詳細(xì)說明書其他系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點(diǎn)將是或者將變得對(duì) 于本領(lǐng)域技術(shù)人員是明顯的。有意設(shè)計(jì)使得所有運(yùn)些額外的系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點(diǎn)包括在 本說明書內(nèi)、在本發(fā)明的范圍內(nèi)、并且由W下權(quán)利要求所保護(hù)。
【附圖說明】
[0009] 參照W下描述和附圖將更好地理解系統(tǒng)。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記在不同附圖 之中指示對(duì)應(yīng)的部件。
[0010] 圖1是示例性機(jī)動(dòng)車輛電壓發(fā)生器調(diào)節(jié)器系統(tǒng)的框圖。
[0011] 圖2是在圖1的系統(tǒng)中可應(yīng)用的具有占空比限制的示例性電壓調(diào)節(jié)器的框圖。
[0012] 圖3是在圖1的系統(tǒng)中可應(yīng)用的具有占空比限制的另一示例性電壓調(diào)節(jié)器的框 圖。 陽013] 圖4是示出了采用電流限制的動(dòng)態(tài)電流調(diào)節(jié)的示圖。
[0014] 圖5是示出了采用占空比限制的動(dòng)態(tài)電流調(diào)節(jié)的示圖。
[0015] 圖6是示出了在圖1的系統(tǒng)中可應(yīng)用的具有占空比限制的另一示例性電壓調(diào)節(jié)器 的框圖。
[0016] 圖7是示出了在圖6系統(tǒng)中可應(yīng)用的示例性動(dòng)態(tài)限制器的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 具有內(nèi)燃機(jī)的車輛通常使用倫德爾（Lundell)機(jī)器作為主要電源。倫德爾機(jī)器為 車輛中的電源提供了穩(wěn)固和經(jīng)濟(jì)的解決方案。
[0018] 圖1中示出了具有場(chǎng)調(diào)節(jié)器101的車輛發(fā)電機(jī)100。發(fā)電機(jī)100也包括倫德 爾交流發(fā)電機(jī)1〇2(也已知作為爪極式（claw pole)交流發(fā)電機(jī)），其是繞線磁極式 (wound-field) 3相同步機(jī)器。倫德爾交流發(fā)電機(jī)102的輸出端與3相橋式整流器103通信 W產(chǎn)生直流值C)功率。
[0019] 場(chǎng)調(diào)節(jié)器101至少基于在端子電壓（跨在3相橋式整流器103的輸出端處的電池 端子B+和B-)與電壓設(shè)定點(diǎn)（數(shù)值）104之間的差值而內(nèi)部地產(chǎn)生誤差信號(hào)。場(chǎng)調(diào)節(jié)器 101包括控制功率晶體管106的脈沖寬度調(diào)制（PWM)控制器105,其受控路徑與場(chǎng)繞組107 串聯(lián)。也已知為脈沖持續(xù)時(shí)間調(diào)制（PDM)的脈沖寬度調(diào)制（PWM)是基于調(diào)制器信號(hào)信息而 控制電脈沖的寬度（時(shí)間上）、形式上為脈沖持續(xù)時(shí)間的調(diào)制技術(shù)。如在本文中使用的術(shù)語 PWM也包括控制兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間距離。晶體管106的通/斷占空比取決于對(duì)于給定速 度和負(fù)載條件而將輸出電壓維持在所需電平所需的場(chǎng)電流（也已知為勵(lì)磁電流）?？蛇x的 電阻器108串聯(lián)連接至二極管111，并且電阻器108和二極管111的串聯(lián)連接并聯(lián)連接至場(chǎng) 繞組107開關(guān)W當(dāng)晶體管106關(guān)斷時(shí)為場(chǎng)電流提供續(xù)流路徑?？蒞借由經(jīng)由諸如本地互連 網(wǎng)絡(luò)化IN)總線或控制器局域網(wǎng)（CAN)總線的車輛總線系統(tǒng)109發(fā)送的信號(hào)來控制電壓設(shè) 定點(diǎn)104。
[0020] 參照?qǐng)D2,可應(yīng)用為圖1中所示的系統(tǒng)中的場(chǎng)調(diào)節(jié)器101的、用于向發(fā)電機(jī)100提 供經(jīng)調(diào)節(jié)的場(chǎng)電流W獲得發(fā)電機(jī)100的經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓的、示例性的場(chǎng)調(diào)節(jié)器200包括 誤差評(píng)估器201、連接在誤差評(píng)估器201下游的比例積分（PI)控制器202、連接在PI控制 器202下游的致動(dòng)器203、連接在PI控制器202下游的低通濾波器204、W及連接至電池端 子B+并且提供表示端子電壓的信號(hào)206的電壓測(cè)量模塊205。誤差評(píng)估