WO2009013141A2 - Verfahren und vorrichtung zur regelung eines fahrzeuggenerators - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for controlling a vehicle generator.
  • the temperature detected by means of the temperature sensor is used, for example, to monitor limit temperatures, for example the maximum operating temperature of the ASIC. If the specified limit temperature is exceeded, then the controller responds in a predetermined manner. For example, it reduces or limits the excitation current to reduce the output power of the generator. This procedure provides protection against thermal overloading of the ASIC.
  • controllers or of the generator can be monitored in a corresponding manner with regard to overheating, provided that a correlation exists with the temperature measured in the region of the ASIC. This influence of the regulator on the generator can go so far that the complete supply of the On-board network is disabled, so the generator no longer delivers power.
  • a device for controlling a vehicle-three-phase generator has a rectifier arrangement and a voltage regulator which is provided for regulating the output voltage of the generator.
  • the voltage regulator includes a circuit having temperature sensing means thermally coupled to a generator component or the rectifier assembly.
  • the vehicle three-phase generator is operable in an over-excited state. From reaching a first predetermined threshold, which is a predetermined temperature or a first predetermined speed, the excitation current or the generator current is lowered. After reaching a second predefinable threshold, which is the predeterminable temperature or a second predetermined speed, the excitation current or the generator current is raised again. Due to the temperature measurement described above, the generator can be operated in the over-excited range until the temperature reaches a critical value. The subsequent reduction of the excitation current ensures that the temperature of the generator or of the regulator drops again.
  • a method with the features specified in claim 1 and a device having the features specified in claim 2 have the advantage that already at a time before the controller applied to the generator with the output power of the generator reducing drive signals, an external control device defined by Actions, in particular a shutdown of non-safety consumers, can provide for a reduction of the output power of the generator.
  • an external control device defined by Actions in particular a shutdown of non-safety consumers, can provide for a reduction of the output power of the generator.
  • the controller Only when the measured temperature exceeds the second predetermined temperature threshold, from which must be expected with a heat-related damage or destruction of components of the controller and / or the generator, the controller responds with a supply of the output power of the generator reducing drive signals for the generator.
  • Increased temperature is understood to mean a temperature which is higher than the first predefined temperature threshold value, but lower than the second temperature threshold value, above which damage to components of the controller and / or the generator must be expected.
  • overtemperature is meant a temperature which is higher than the second predetermined temperature threshold.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a device for controlling a vehicle generator, from which the essential features of the invention can be seen.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a device for controlling a vehicle generator.
  • the device shown has an alternator 1, which includes an excitation coil, three phase windings and a rectifier. This alternator is provided to supply the electrical system 15 of a vehicle.
  • the regulation of the output voltage of the generator 1 is performed by a generator controller 2, which is connected via a brush holder 3 to the generator 1.
  • the generator 1 has in the usual way terminals D +, B +, DF and D- on.
  • the vehicle electrical system 15 includes a vehicle battery 4, switchable loads 6 and an ignition coil 5.
  • the brush holder 3 is constructed in the usual way.
  • the generator controller 2 has an ASIC 8, which contains a computing and control unit in the form of a microcomputer. Furthermore, a temperature sensor 9 is provided on the ASIC 8. Furthermore, the ASIC 8 is provided with a data interface 13. Furthermore, the generator controller 2 includes a switching transistor 10, a freewheeling diode 11, a switched between the emitter and the collector of the switching transistor 10 diode 12 and output terminals D +, DF and D-.
  • the main task of the generator controller 2 is to provide control signals for the generator 1 during operation of the device, so that the generator 1 supplies a respectively required output power for the consumers of the electrical system 15. According to the present invention, during the operation of the apparatus, the control of the generator 1 is as follows:
  • the generator temperature provided by the temperature sensor 9 is compared in the ASIC 8 with a first predetermined temperature threshold and a second predetermined temperature threshold.
  • the second temperature threshold value is chosen to be greater than the first temperature threshold value and corresponds to a temperature value, at which, if exceeded, damage to components of the generator controller 2 and / or the generator 1 must be expected.
  • generator temperature is understood to mean a temperature which has been detected at a component of the generator device, for example at the generator regulator, at the rectifier, at the end shield of the generator or at another suitable point of the generator device.
  • the generator controller 2 If it is detected during the comparison that the generator temperature is lower than the first predetermined temperature threshold, then normal operation is present and the generator controller 2 provides the generator 1 in a conventional manner drive signals available to adjust the output power of the generator to the power supply present in the electrical system.
  • the generator controller 2 continues to supply the generator 1 with drive signals in the usual way in order to adapt the output power of the generator to the energy requirement present in the electrical system.
  • the ASIC 8 provides at its data interface 13 a message signal which contains information that the measured generator temperature is increased.
  • This message signal is transmitted via a data connection 14 to an external control unit 7.
  • the control unit 7 is provided to provide one or more control signals sl, s2, s3, s4 in response to this message signal.
  • non-safety-relevant consumers 6 are turned off.
  • the output power required by the generator 1 is reduced. This in turn causes the generator temperature to drop until normal operation is restored.
  • control unit 7 can also provide control signals in response to the message signal, by means of which other measures reducing the generator temperature are initiated.
  • control signals in response to the message signal, by means of which other measures reducing the generator temperature are initiated.
  • An example of this is the connection of a fan 16, as indicated in the figure 1 with a dashed line.
  • the generator controller 2 If it is detected during the comparison that the generator temperature is greater than the second predetermined temperature threshold, then there is an operation at excess temperature, in which damage or even destruction of components of the generator controller 2 and also of the generator 1 must be expected. As soon as this overtemperature operation is detected, the generator controller 2 provides a drive signal for the generator which reduces the output power of the generator 1. As a result, the output power of the generator 1 is reduced without it being important whether non-safety-relevant consumers are switched on or not. In the present invention, after all, even when the measured generator temperature exceeds a predetermined first temperature threshold, this not yet critical temperature rise responds by this temperature increase is signaled to an external control device.
  • the generator controller 2 Only when these countermeasures do not lead to success and the generator temperature exceeds the predetermined second temperature threshold does the generator controller 2 provide drive signals to the generator 1, on the basis of which the output power of the generator 1 is reduced. Only then can the case occur that the energy required to supply safety-relevant consumers can no longer be provided by the generator alone.
  • a three-phase generator is shown.
  • other types of generators can be used, for example, five-phase generators, generators with a controller with high-side output stage, etc.

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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung eines Fahrzeuggenerators. Dabei wird die mittels eines Temperatursensors erfasste Generatortemperatur mit einem ersten Temperaturschwellenwert und einem zweiten Temperaturschwellenwert verglichen. Ist die erfasste Generatortemperatur größer als der erste Temperaturschwellenwert, aber kleiner als der zweite Temperaturschwellenwert, dann wird ein Meldesignal an ein externes Steuergerät ausgegeben, welches als Reaktion auf das Meldesignal die Generatortemperatur reduzierende Maßnahmen einleitet. Ist die erfasste Generatortemperatur größer als der zweite Temperaturschwellenwert, dann stellt der Generatorregler ein die Abgabeleistung des Fahrzeuggenerators reduzierendes Ansteuersignal für den Fahrzeuggenerator zur Verfügung.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Regelung eines Fahrzeuggenerators
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung eines Fahrzeuggenerators.
Stand der Technik
Es ist bereits bekannt, Regler für Kraftfahrzeuggeneratoren mit einem Temperatursensor zu versehen. Dieser Tempe- ratursensor ist beispielsweise auf einem ASIC des Reglers positioniert. Die gemessene Temperatur ist abhängig von den dort herrschenden Umgebungsbedingungen, beispielsweise der Umgebungstemperatur, und dem Arbeitspunkt des Generators bzw. Reglers, beispielsweise des Auslastungsgra- des des Generators.
Die mittels des Temperatursensors erfasste Temperatur wird beispielsweise dazu verwendet, Grenztemperaturen zu überwachen, beispielsweise die maximale Betriebstempera- tur des ASICs. Wird die vorgegebene Grenztemperatur überschritten, dann reagiert der Regler in vorgegebener Weise. Beispielsweise verringert bzw. begrenzt er den Erregerstrom, um die Abgabeleistung des Generators zu reduzieren. Dieses Vorgehen bietet einen Schutz vor einer thermischen Überlastung des ASICs.
Des Weiteren können auf entsprechende Weise weitere Komponenten des Reglers bzw. des Generators im Hinblick auf eine Überhitzung überwacht werden, sofern eine Korrelati- on zu der im Bereich des ASICs gemessenen Temperatur besteht. Diese Einflussnahme des Reglers auf den Generator kann so weit gehen, dass die komplette Versorgung des Bordnetzes deaktiviert wird, der Generator also keine Leistung mehr abgibt.
Aus der DE 38 43 163 C2 ist eine Vorrichtung zur Regelung eines Fahrzeug-Drehstrom-Generators bekannt. Diese bekannte Vorrichtung weist eine Gleichrichteranordnung und einen Spannungsregler auf, welcher zur Regelung der Ausgangsspannung des Generators vorgesehen ist. Der Spannungsregler enthält eine Schaltung, welche Mittel zur Temperaturerfassung aufweist, die mit einem Generatorbauteil oder der Gleichrichteranordnung thermisch gekoppelt sind. Der Fahrzeug-Drehstrom-Generator ist in einem übererregten Zustand betreibbar. Ab dem Erreichen einer ersten vorgegebenen Schwelle, die eine vorgebbare Temperatur oder eine erste vorgebbare Drehzahl ist, wird der Erregerstrom oder der Generatorstrom abgesenkt. Nach Erreichen einer zweiten vorgebbaren Schwelle, die die vorgebbare Temperatur oder eine zweite vorgebbare Drehzahl ist, wird der Erregerstrom oder der Generatorstrom wieder an- gehoben. Aufgrund der vorstehend beschriebenen Temperaturmessung kann der Generator solange im übererregten Bereich betrieben werden, bis die Temperatur einen kritischen Wert erreicht. Durch das anschließende Reduzieren des Erregerstroms ist sichergestellt, dass die Temperatur des Generators bzw. des Reglers wieder absinkt.
Vorteile der Erfindung
Ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und eine Vorrichtung mit den im Anspruch 2 angegebenen Merkmalen weisen demgegenüber den Vorteil auf, dass bereits zu einem Zeitpunkt, bevor der Regler den Generator mit die Ausgangsleistung des Generators reduzierenden Ansteuersignalen beaufschlagt, ein externes Steuergerät durch definierte Aktionen, insbesondere eine Abschaltung von nicht sicherheitsrelevanten Verbrauchern, für eine Reduzierung der Ausgangsleistung des Generators sorgen kann. Auf diese Weise kann definiert auf eine detektierte erhöhte Temperatur reagiert werden in dem Sinne, dass die Energieversorgung der sicherheitsrelevanten Verbraucher des Bordnetzes länger aufrechterhalten werden kann als beim Stand der Technik. Erst dann, wenn die gemessene Temperatur den zweiten vorgegebenen Temperaturschwellenwert überschreitet, ab welchem mit einer hitzebedingten Beschädigung oder Zerstörung von Bauteilen des Reglers und/oder des Generators gerechnet werden muss, reagiert der Regler mit einer Bereitstellung von die Ausgangsleis- tung des Generators reduzierenden Ansteuersignalen für den Generator.
Des Weiteren bietet sich eine Möglichkeit, applikationsabhängige Temperaturprofile einfach auszumessen, und zwar über die vom Temperatursensor bzw. Regler zur Verfügung gestellten Informationen eingeteilt in die folgenden drei Temperaturbereiche :
- Normaltemperatur,
- erhöhte Temperatur, - Übertemperatur.
Unter erhöhter Temperatur wird dabei eine Temperatur verstanden, die höher ist als der erste vorgegebene Temperaturschwellenwert, aber niedriger als der zweite Tempera- turschwellenwert, bei dessen Überschreiten mit einer Beschädigung von Bestandteilen des Reglers und/oder des Generators gerechnet werden muss. Unter Übertemperatur wird eine Temperatur verstanden, die höher ist als der zweite vorgegebene Temperaturschwellenwert .
Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren beispielhafter Erläuterung anhand der Zeichnung. Ze i chnung
Die Figur 1 zeigt eine Blockdarstellung einer Vorrichtung zur Regelung eines Fahrzeuggenerators, aus welcher die wesentlichen Merkmale der Erfindung ersichtlich sind.
Beschreibung
Die Figur 1 zeigt eine Blockdarstellung einer Vorrichtung zur Regelung eines Fahrzeuggenerators.
Die gezeigte Vorrichtung weist einen Drehstromgenerator 1 auf, welcher eine Erregerspule, drei Phasenwicklungen und einen Gleichrichter enthält. Dieser Drehstromgenerator ist zur Versorgung des Bordnetzes 15 eines Fahrzeugs vorgesehen. Die Regelung der Ausgangsspannung des Generators 1 wird von einem Generatorregler 2 vorgenommen, welcher über einen Bürstenhalter 3 mit dem Generator 1 verbunden ist .
Der Generator 1 weist in üblicher Weise Klemmen D+, B+, DF und D- auf. Zum Bordnetz 15 gehören eine Fahrzeugbatterie 4, schaltbare Verbraucher 6 und eine Zündspule 5. Der Bürstenhalter 3 ist in üblicher Weise aufgebaut.
Der Generatorregler 2 weist einen ASIC 8 auf, welcher eine Rechen- und Steuereinheit in Form eines Mikrocomputers enthält. Des Weiteren ist auf dem ASIC 8 ein Temperatursensor 9 vorgesehen. Ferner ist der ASIC 8 mit einer Da- tenschnittstelle 13 versehen. Des Weiteren enthält der Generatorregler 2 einen Schalttransistor 10, eine Freilaufdiode 11, eine zwischen den Emitter und den Kollektor des Schalttransistors 10 geschaltete Diode 12 sowie Ausgangsanschlüsse D+, DF und D-. Die Hauptaufgabe des Gene- ratorreglers 2 besteht darin, im Betrieb der Vorrichtung Ansteuersignale für den Generator 1 bereitzustellen, so dass der Generator 1 eine jeweils geforderte Ausgangsleistung für die Verbraucher des Bordnetzes 15 liefert. Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt während des Betriebes der Vorrichtung die Regelung des Generators 1 wie folgt:
Die vom Temperatursensor 9 bereitgestellte Generatortemperatur wird im ASIC 8 mit einem ersten vorgegebenen Temperaturschwellenwert und einem zweiten vorgegebenen Temperaturschwellenwert verglichen. Der zweite Temperatur- Schwellenwert ist dabei größer gewählt als der erste Temperaturschwellenwert und entspricht einem Temperaturwert, bei dessen Überschreiten mit einer Beschädigung von Komponenten des Generatorreglers 2 und/oder des Generators 1 gerechnet werden muss.
Unter Generatortemperatur wird dabei eine Temperatur verstanden, die an einer Komponente der Generatorvorrichtung erfasst wurde, beispielsweise am Generatorregler, am Gleichrichter, am Lagerschild des Generators oder an ei- ner anderen geeigneten Stelle der Generatorvorrichtung.
Wird beim durchgeführten Vergleich erkannt, dass die Generatortemperatur kleiner ist als der erste vorgegebene Temperaturschwellenwert, dann liegt Normalbetrieb vor und der Generatorregler 2 stellt dem Generator 1 in üblicher Weise Ansteuersignale zur Verfügung, um die Ausgangsleistung des Generators an den im Bordnetz vorliegenden Energiebedarf anzupassen.
Wird beim durchgeführten Vergleich hingegen erkannt, dass die Generatortemperatur größer ist als der erste vorgegebene Temperaturschwellenwert und kleiner als der zweite vorgegebene Temperaturschwellenwert, dann liegt ein Betrieb mit erhöhter Temperatur vor. In diesem Betrieb mit erhöhter Temperatur stellt der Generatorregler 2 dem Generator 1 weiterhin in üblicher Weise Ansteuersignale zur Verfügung, um die Ausgangsleistung des Generators an den im Bordnetz vorliegenden Energiebedarf anzupassen. Dar- über hinaus stellt der ASIC 8 an seiner Datenschnittstelle 13 ein Meldesignal zu Verfügung, welches eine Information darüber enthält, dass die gemessene Generatortemperatur erhöht ist.
Dieses Meldesignal wird über eine Datenverbindung 14 an ein externes Steuergerät 7 übertragen. Das Steuergerät 7 ist dazu vorgesehen, als Reaktion auf dieses Meldesignal eines oder mehrere Steuersignale sl, s2, s3, s4 bereitzu- stellen. Mittels dieser Steuersignale werden nicht sicherheitsrelevante Verbraucher 6 abgeschaltet. Durch dieses Abschalten nicht sicherheitsrelevanter Verbraucher wird die vom Generator 1 geforderte Ausgangsleistung reduziert. Dies wiederum führt dazu, dass die Generatortem- peratur absinkt, bis wieder der Normalbetrieb herbeigeführt ist.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Abschaltung von nicht sicherheitsrelevanten Verbrauchern kann das Steuergerät 7 als Reaktion auf das Meldesignal auch Steuersignale bereitstellen, mittels welcher andere die Generatortemperatur reduzierende Maßnahmen eingeleitet werden. Ein Beispiel dafür ist die Zuschaltung eines Lüfters 16, wie es in der Figur 1 mit einer gestrichelten Linie angedeutet ist.
Wird beim durchgeführten Vergleich erkannt, dass die Generatortemperatur größer ist als der zweite vorgegebene Temperaturschwellenwert, dann liegt ein Betrieb bei Über- temperatur vor, in welchem mit einer Beschädigung oder gar einer Zerstörung von Komponenten des Generatorreglers 2 und auch des Generators 1 gerechnet werden muss. Sobald dieser Übertemperaturbetrieb detektiert wird, stellt der Generatorregler 2 ein die Abgabeleistung des Generators 1 reduzierendes Ansteuersignal für den Generator zur Verfügung. Dadurch wird die Abgabeleistung des Generators 1 reduziert, ohne dass es darauf ankommt, ob nicht sicherheitsrelevante Verbraucher zugeschaltet sind oder nicht. Bei der vorliegenden Erfindung wird nach alledem bereits dann, wenn die gemessene Generatortemperatur einen vorgegebenen ersten Temperaturschwellenwert überschreitet, auf diesen noch nicht kritischen Temperaturanstieg reagiert, indem dieser Temperaturanstieg einem externen Steuergerät signalisiert wird. Dieses überprüft dann lange bevor unzulässig hohe Temperaturen auftreten, ob durch geeignete Gegenmaßnahmen, insbesondere durch eine Abschaltung nicht sicherheitsrelevanter Verbraucher und/oder die Zuschal- tung eines Lüfters, einem weiteren Temperaturanstieg entgegengewirkt werden kann. In diesem Fall können alle sicherheitsrelevanten Verbraucher weiterhin mit der von ihnen benötigten Energie versorgt werden.
Erst dann, wenn diese Gegenmaßnahmen nicht zum Erfolg führen und die Generatortemperatur den vorgegebenen zweiten Temperaturschwellenwert überschreitet, stellt der Generatorregler 2 dem Generator 1 Ansteuersignale zu Verfü- gung, aufgrund welcher die Ausgangsleistung des Generators 1 reduziert wird. Erst dann kann der Fall eintreten, dass die zur Versorgung sicherheitsrelevanter Verbraucher benötigte Energie nicht mehr vom Generator allein bereitgestellt werden kann.
Bei dieser Vorgehensweise kann die Energieversorgung der sicherheitsrelevanten Verbraucher eines Fahrzeugbordnetzes länger aufrechterhalten werden als bei bekannten Vorrichtungen .
Bei dem oben anhand der Figur 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein dreiphasiger Generator gezeigt. Beim erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung können aber auch andere Generatortypen verwendet werden, beispielsweise fünfphasige Generatoren, Generatoren mit einem Regler mit Highside-Endstufe, usw.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Regelung eines Fahrzeuggenerators mit folgenden Schritten:
- Erfassen der Generatortemperatur mittels eines Tempera- tursensors,
- Vergleich der erfassten Generatortemperatur mit einem ersten vorgegebenen Temperaturschwellenwert und einem zweiten vorgegebenen Temperaturschwellenwert, welcher größer ist als der erste vorgegebene Temperaturschwel- lenwert,
- ist die erfasste Generatortemperatur größer als der erste Temperaturschwellenwert, aber kleiner als der zweite Temperaturschwellenwert, dann Ausgabe eines Meldesignals an ein Steuergerät, welches als Reaktion auf das Meldesignal die Generatortemperatur reduzierende Maßnahmen einleitet,
- ist die erfasste Generatortemperatur größer als der zweite Temperaturschwellenwert, dann Bereitstellung eines die Abgabeleistung des Fahrzeuggenerators reduzie- renden Ansteuersignals an den Fahrzeuggenerator.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät als Reaktion auf das Meldesignal einen oder mehrere Bordnetzverbraucher ab- schaltet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät als Reaktion auf das Meldesignal einen Lüfter zuschaltet.
4. Vorrichtung zur Regelung eines Fahrzeuggenerators mit einem Generator (1), einem Generatorregler (2), einem Temperatursensor (9), einem Steuergerät (7) und schaltbaren Verbrauchern (6), dadurch gekennzeichnet, dass
- der Generatorregler (2) dazu vorgesehen ist, die vom Temperatursensor (9) bereitgestellte Temperatur mit einem ersten vorgegebenen Temperaturschwellenwert und einem zweiten vorgegebenen Temperaturschwellenwert, welcher größer ist als der erste Temperaturschwellenwert, zu vergleichen, - der Generatorregler (2) dazu vorgesehen ist, dann, wenn die Generatortemperatur größer als der erste Temperaturschwellenwert und kleiner als der zweite Temperaturschwellenwert ist, ein Meldesignal für das Steuergerät auszugeben, - das Steuergerät (7) dazu vorgesehen ist, als Reaktion auf das Meldesignal eines oder mehrere Steuersignale (sl, s2, s3, s4) bereitzustellen, mittels welcher die Generatortemperatur reduzierende Maßnahmen einleitbar sind, und - der Generatorregler (2) dazu vorgesehen ist, dann, wenn die Generatortemperatur größer ist als der zweite Temperaturschwellenwert, ein die Abgabeleistung des Generators (1) reduzierendes Steuersignal an den Fahrzeuggenerator (1) auszugeben.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (7) dazu vorgesehen ist, als Reaktion auf das Meldesignal eines oder mehrere Steuersignale (sl, s2, s3, s4) bereitzustellen, mittels wel- eher einer oder mehrere der Verbraucher (6) abschaltbar sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (7) dazu vorgese- hen ist, als Reaktion auf das Meldesignal ein Steuersignal bereitzustellen, mittels welchem ein Lüfter (16) zuschaltbar ist.
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