ES2235711T3 - Procedimiento y dispositivo para el control de un generador. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para el control de un generador.Info
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Abstract
Procedimiento para el control de un generador que de forma mecánica y a través de una transmisión por correa está acoplado a un motor de combustión interna, que puede funcionar con una variación en su carga; procedimiento éste en el cual es determinada la variación temporal en el número de revoluciones del motor de combustión interna y, en función de la misma, es ajustada la excitación del generador; este procedimiento está caracterizado porque el momento de giro que, por medio de la transmisión por correa, es transmitido desde el motor de combustión interna sobre el generador (1) es limitado, a a través de una correspondiente limitación de la excitación del generador, a un valor límite, que impide el resbalamiento de la correa y el cual está en función de la determinada velocidad de variación en el número de revoluciones, y este valor límite anti-resbalamiento es tomado de un campo característico.
Description
Procedimiento y dispositivo para el control de un
generador.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para el control de un generador que, de forma
mecánica y por medio de una transmisión por correa, está acoplado a
un motor de combustión interna, que puede funcionar con una carga
alterna; en este procedimiento, la variación temporal en el número
de revoluciones del motor de combustión interna es determinada y,
en función de la misma, es ajustada a la excitación del generador;
la invención se refiere, asimismo, a un dispositivo para la
realización del procedimiento.
Un procedimiento y un dispositivo,
respectivamente, según lo indicado en las reivindicaciones de
patente 1) y 3), son conocidos a través de la Patente Británica
Núm. GB 2 039 172.
A través de la Patente Alemana Núm. DE 28 48 556
C2 es conocido un procedimiento de la clase mencionada al
principio, previsto para el control de un generador, que está
acoplado al motor de un vehículo automóvil; procedimiento éste
según el cual el generador queda desconectado al solicitar el
conductor -por ejemplo, por medio de una correspondiente pisada
fuerte del acelerador- una repentina aceleración del vehículo, con
el objeto de poder aprovechar la potencia completa del motor en
esta situación, que puede ser detectada a través de una medida y
relativamente elevada variación en el número de revoluciones del
motor.
En la Patente Alemana Núm. DE 43 07 907 A1 está
descrito un procedimiento para la regulación de la tensión de
salida de un generador, que está acoplado el motor principal dentro
de un vehículo automóvil, la cual es ajustada en función de la
variable de conducción del vehículo; a este efecto, la regulación
de tensión es llevada a cabo mediante un correspondiente ajuste en
la corriente de excitación. Con el fin de sustraer, en los procesos
de la aceleración, al motor la menor potencia posible para la
impulsión del generador, está previsto bajar entretanto, y durante
breve tiempo, la excitación del generador y reducir, de esta
manera, la tensión del generador a un valor mínimo. A la inversa,
durante la frenada del vehículo, la tensión del generador es
incrementada para, de este modo, poder aportar a una batería del
vehículo automóvil la potencia eléctrica, que es recuperada de la
energía de la frenada.
La Patente Alemana Núm. DE 40 42 347 A1 revela un
dispositivo con un generador para la generación de la energía
eléctrica dentro de un vehículo automóvil, el cual comprende un
sensor de temperatura para registrar la temperatura momentánea del
motor. En este caso, está previsto retardar la excitación del
generador -al término del arranque del motor- en función de la
registrada temperatura del motor con el objeto de que el motor no
tenga que soportar, durante la fase del calentamiento, la carga del
generador. Parece que esto conduce, sobre todo a una marcha del
motor al ralentí, a una considerable mejora de las propiedades de
marcha concéntrica del motor dentro de la fase del
calentamiento.
En la Patente Núm. 4 739 244 de los Estados
Unidos está descrito un generador para un vehículo automóvil, al
cual está asignado un sensor de aceleración. Al detectar este sensor
de aceleración una aceleración del vehículo automóvil, la excitación
del generador es reducida a una corriente mínima. Esto tiene por
efecto, que en las fases del funcionamiento, en las cuales el
vehículo es acelerado, el motor del vehículo no pierde
prácticamente ninguna significativa potencia de impulsión al
generador. Con la corriente mínima -que, no obstante, excita al
generador ligeramente dentro de estas fases del funcionamiento- se
pretende asegurar que el número de revoluciones del generador por
unidad de tiempo pueda ser determinado por medio de la tensión, que
es inducida en los arrollamientos de fase.
En la Patente Núm. 4 659 977 de los Estados
Unidos está descrito un generador de corriente alterna para un
vehículo automóvil para el cual está previsto, a efectos del
control del mismo, un microprocesador. Este microprocesador evalúa
la temperatura de una batería así como las distintas variables de
conducción -como son el número de revoluciones del motor y el
tiempo de retardo del encendido- y efectúa, teniendo en cuenta
estas magnitudes, una activación de los arrollamientos de
excitación del generador de corriente alterna, y esto de tal manera
que la batería sea cargada al desviarse la efectiva tensión de la
borna, en más de un valor de umbral, de la deseada tensión de la
borna.
La presente invención tiene el objeto de
proporcionar un procedimiento y un dispositivo para el control de
un generador que, por medio de una transmisión por correa, está
acoplado a un motor de combustión interna, sobre todo para un
vehículo automóvil; procedimiento y dispositivos éstos, que han de
facilitar un funcionamiento del generador con un reducido desgaste
en la correa, que impulsa el generador.
De acuerdo con la presente invención, este objeto
se consigue por medio de un procedimiento con las características de
la reivindicación de patente 1) así como a través de un dispositivo
con las características de la reivindicación de patente 3). En este
caso, el momento de giro -que, a través de la transmisión por
correa, es transmitido desde el motor de combustión interna hacia el
generador- está limitado, mediante una correspondiente limitación de
la excitación del generador, a un valor límite que impide el
resbalamiento de la correa. De esta manera, resulta que -asimismo
con un funcionamiento de un vehículo automóvil de una constante
variación en la carga del motor- queda impedida una excesiva
abrasión de la correa, que impulsa el generador, a causa de un
resbalamiento de la misma. También se impiden, de este modo, los
molestos ruidos de silbido, que se pueden presentar por el
resbalamiento de una correa, que impulsa el generador. Dentro del
marco de esta limitación, el generador, no obstante, sigue estando
en condiciones de proporcionar una considerable potencia eléctrica
de salida.
Según una ampliación de la forma de realización
del procedimiento conforme a la reivindicación de patente 2) y del
dispositivo conforme a la reivindicación de patente 3) es así, que
la limitación de la excitación del generador es llevada a efecto por
limitarse la corriente de excitación a un valor máximo de la
corriente de excitación, el cual es determinado en función de la
detectada variación en el número de revoluciones del motor de
combustión interna. De este modo, resulta que puede ser efectuada,
de una manera sencilla, una limitación exacta del momento de giro,
que es transmitido sobre el generador.
Otras características y las demás ventajas de la
presente invención se describen a continuación, y las mismas pueden
ser apreciadas en los planos adjuntos, en los cuales:
La Figura 1 muestra el esquema de conexión de un
generador, con un regulador del mismo, y de la conectada red de a
bordeo de un vehículo automóvil; mientras que
La Figura 2 indica el diagrama de bloques de un
dispositivo para el control del generador de la Figura 1, con una
limitación de la corriente de excitación del generador, la cual
impide un resbalamiento de la correa del mismo.
En la Figura 1 está indicada una dinamo para un
vehículo automóvil, la cual está realizada en forma de un generador
de corriente alterna 1. Este generador de corriente alterna 1
comprende un circuito de excitación 7, con un sistema de bobinas 2
del campo de excitación, y el mismo posee unas bornas de salida que
-a través de un circuito de puente de rectificador 3- alimentan la
red de a bordo 4 del vehículo automóvil con la corriente
eléctrica. Esta red de a bordeo 4 abastece con la energía eléctrica
unos consumidores como, por ejemplo, las fuentes de luz y los
motores eléctricos, así como una batería 6 del vehículo automóvil.
Para el control del flujo de la corriente a través del sistema de
bobinas 2 del campo de excitación está previsto un regulador de
generador 8, que asimismo está alimentado con una rectificada
tensión de corriente alterna, procedente del generador de corriente
alterna 1, y este regulador está provisto de un escalonamiento de
potencia, que aquí no está indicado con más detalles y el que
proporciona la corriente para el sistema de bobinas 2 del campo de
excitación.
Por medio de una transmisión por correa -con una
correa trapezoidal o en la forma de V, la que aquí no ha sido
representada- el generador de corriente alterna 1 se encuentra
acoplado, de una manera convencional y a efectos de su
accionamiento, directamente con el eje de cigüeñal de un motor de
combustión interna, que aquí tampoco está indicado y que sirve como
el grupo de impulsión para el vehículo automóvil. Con un control de
la corriente de excitación -que pasa a través del sistema de
bobinas 2 del campo de excitación- por medio del regulador 8 del
generador existe la posibilidad de efectuar un ajuste exacto del
momento de giro, que ha de se absorbido por el generador y el cual
puede ser transformado en la energía eléctrica. Para esta
finalidad, al regulador 8 del generador es aportado el momentáneo
número de revoluciones del motor de combustión interna, el cual es
medido mediante un sensor 10 del número de revoluciones, y este
regulador se encuentra en comunicación con un sensor de corriente
9, que registra la corriente de excitación, que fluye dentro del
circuito de corriente de excitación 7. Como alternativa, este
momentáneo número de revoluciones del motor de combustión interna
también puede ser proporcionado -por medio de una línea de bus de
datos- por el sistema de control del motor. Además, el sensor de
corriente 9 puede estar integrado -como una alternativa- en el
regulador 8 del generador.
Al producirse unas variaciones en el número de
revoluciones del motor de combustión interna -sobre todo durante
una aceleración del vehículo automóvil- existe el peligro de que
pueda resbalar la correa, que impulsa el generador de corriente
alterna 1 habida cuenta de que, adicionalmente al momento de giro,
que es transformado en la energía eléctrica, tiene que ser aportado
asimismo un momento de giro, que corresponde a una aceleración
angular del rotor giratorio del generador 1, en base a la inercia
del mismo. Al conducir el momento de giro, que de ello se produce,
a que la fuerza, que ha de ser transmitida, sea mayor que la fuerza
de adherencia por rozamiento para la correa dentro de las guías de
correa -que impulsan la misma- se presenta, como consecuencia, un
resbalamiento de la correa.
Con el fin de evitar este fenómeno, el regulador
8 del generador controla la corriente, que por el escalonamiento
de potencia del mismo es proporcionada para el circuito de
corriente de excitación 7, de tal modo que -también por un
funcionamiento del motor de combustión interna con una variación en
la carga y con las fases de aceleración, que con ello están
relacionadas- quede impedido un resbalamiento de la correa, que
impulsa el generador de corriente alterna 1, es decir, este
regulador 8 del generador lleva a efecto una función protectora
para la correa. Para esta finalidad, al regulador 8 del generador
está asignado un dispositivo de control de generador, que en la
Figura 2 está representado en forma de un diagrama de bloques.
Tal como indicado en la Figura 2, el dispositivo
de control comprende un elemento diferenciador 20, en el cual el
número de revoluciones del motor -el que es medido por el sensor 10
del número de revoluciones o el cual es puesto a disposición a
través de un bus de datos- es diferenciado con respecto al tiempo,
es decir, que queda determinada la velocidad de la variación en el
número de revoluciones. A continuación, en base a la determinada
velocidad en la variación del número de revoluciones y en base a la
corriente de excitación, registrada por el sensor de corriente 9,
es determinada -por medio de un escalonamiento 22 de un campo
característico, que está memorizado de forma correspondiente- una
corriente de excitación máxima para el sistema de bobinas 2 del
campo de excitación dentro del circuito de corriente de excitación
7.
En cualquier caso, la máxima corriente de
excitación está determinada según los criterios de que, por un lado,
sea impedido, de una manera fiable, un resbalamiento de la corriente
y de que, por el otro lado, con el cumplimiento de esta condición,
pueda ser generada todavía tanta potencia del generador como sea
posible o sea deseada. Esto significa, que el valor de la máxima
corriente de excitación es determinado en función de la detectada
velocidad en la variación del número de revoluciones y de tal manera
que el momento de giro que, a través de la transmisión por correa,
es transmitido desde el motor de combustión interna sobre el
generador 1, sea limitado por un valor límite, que impide un
resbalamiento de la correa y el cual está fijado, en función de las
variables del funcionamiento, de tal modo que no se pueda producir
ningún resbalamiento de la correa. Para el respectivo sistema,
existente entre el motor y el generador, la fuerza máxima
correspondiente -que, a través de la correa, puede ser transmitida
durante la respectiva fase de la aceleración y sin los fenómenos de
un resbalamiento de la correa- puede ser calculada con antelación o
puede ser determinada mediante unos ensayos. En este caso, los
correspondientes valores de la permitida máxima corriente de
excitación del generador pueden ser memorizados, como un campo
característico, en el escalonamiento de campo característico
22.
A continuación, dentro de un elemento de
limitación 23, la determinada corriente de excitación máxima es
comparada con la corriente de excitación, que fluye momentáneamente
dentro del circuito de corriente de excitación 7. En este momento
de limitación 23 está prevista, de forma opcional, una salida 23a,
por la cual es proporcionada la información si la corriente de
excitación, que fluye momentáneamente dentro del circuito de
corriente de excitación, sobrepasa o no la determinada máxima
corriente de excitación, para el caso de que esta información
pudiera ser útil para cualquier finalidad de carácter interno. Al
ser la determinada máxima corriente de excitación inferior a la
corriente de excitación, que fluye momentáneamente dentro del
circuito de corriente de excitación, el elemento de limitación 23
activa el escalonamiento de potencia 24 del regulador 8 del
generador de tal modo, que la corriente de excitación, que fluye
momentáneamente dentro del circuito de corriente de excitación 7,
sea reducida a esta máxima corriente de excitación y sea, por
consiguiente, limitada. Esto puede conducir a que, durante una
aceleración del motor de combustión interna y en el caso de unas
puntas de carga dentro de la red de a bordo 4 del vehículo
automóvil, la potencia eléctrica proporcionada por el generador de
corriente alterna 1, no sea, en ciertas circunstancias, suficiente
por si sola para efectuar un abastecimiento con la energía. En este
supuesto, la diferencia queda compensada por la batería 6 del
vehículo automóvil.
Al ser detectado en el elemento de limitación 23,
a la inversa, que la determinada máxima corriente de excitación es
mayor que la corriente de excitación, que fluye efectivamente
dentro del circuito de corriente de excitación 7, no tiene lugar
ninguna intervención en el escalonamiento de potencia 24 por parte
de este elemento de limitación 23.
Con el objeto de impedir que, al término de un
proceso de aceleración del motor de combustión interna, se pueda
incrementar de golpe el momento de giro que es transmitido sobre el
generador de corriente alterna 1, al tener en cuenta que la
corriente de excitación máxima ahora ya no está limitada en función
de un momento de giro, está previsto elevar la corriente de
excitación, en este caso, de una manera controlada -por ejemplo, en
la forma de rampa- para así nivelarla paulatinamente a su valor
primitivo para un funcionamiento estacionario del generador de
corriente alterna 1.
De forma preferente, el elemento diferenciador
20, el escalonamiento de campo característico 22 y el elemento de
limitación se encuentran integrados en el regulador 8 del
generador. Como una alternativa, los mismos también pueden estar
alojados dentro de un grupo funcional, que está separado del
regulador 8 del generador y al cual son aportadas entonces, de
forma correspondiente, las señales procedentes del sensor de
corriente 8 y del sensor de número de revoluciones
9.
9.
Es evidente que, en lugar de la aquí descrita
limitación de la corriente de excitación del generador según la
presente invención, también pueda ser adoptada cualquier otra
medida convencional para una limitación de la excitación del
generador y de tal manera, que el momento de giro, que es
transmitido hacia el generador, no pueda sobrepasar el valor
límite, que impide un resbalamiento de la correa y el que está en
función de las variables del funcionamiento del
vehículo.
vehículo.
Claims (4)
1. Procedimiento para el control de un generador
que -de forma mecánica y a través de una transmisión por correa-
está acoplado a un motor de combustión interna, que puede
funcionar con una variación en su carga; procedimiento éste en el
cual es determinada la variación temporal en el número de
revoluciones del motor de combustión interna y, en función de la
misma, es ajustada la excitación del generador; este procedimiento
está caracterizado porque el momento de giro -que, por medio
de la transmisión por correa, es transmitido desde el motor de
combustión interna sobre el generador (1)- es limitado, a través de
una correspondiente limitación de la excitación del generador, a
un valor límite, que impide el resbalamiento de la correa y el cual
está en función de la determinada velocidad de variación en el
número de revoluciones, y este valor límite
anti-resbalamiento es tomado de un campo
característico.
2. Procedimiento conforme a la reivindicación 1)
y caracterizado porque la limitación de la excitación del
generador es llevada a efecto mediante una limitación de la
corriente de excitación a un valor máximo de la corriente de
excitación, el cual es determinado en función de la detectada
variación temporal en el número de revoluciones del motor de
combustión interna.
3. Dispositivo para el control de un generador
que, de forma mecánica y a través de una transmisión por correa,
está acoplado a un motor de combustión interna, que puede funcionar
con una variación en su carga; con
- Unos medios para la determinación de la
variación temporal en el número de revoluciones del motor de
combustión interna; así como con
- Unos medios para el ajuste de la excitación del
generador en función de la determinada variación temporal en el
número de revoluciones;
Dispositivo éste que está caracterizado
porque los medios (8, 20, 22, 23, 24) para el ajuste de la
excitación del generador comprenden un escalonamiento de campo
característico (22), que limita el momento de giro -que, por medio
de la transmisión por correa, es transmitido desde el motor de
combustión interna hacia el generador- mediante una correspondiente
limitación de la excitación del generador a un valor límite, que
impide un resbalamiento de la
correa.
correa.
4. Dispositivo conforme a la reivindicación 3) y
caracterizado porque los medios para la limitación de la
excitación del generador comprenden unos medios (20, 22, 23) para
la limitación de la corriente de excitación, los cuales limitan la
corriente de excitación a una corriente de excitación máxima, que
es determinada en función de la detectada variación temporal en el
número de revoluciones del motor de combustión interna.
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