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CN1099745C - 用调整器管理机动车交流电机的激励的方法 - Google Patents

用调整器管理机动车交流电机的激励的方法 Download PDF

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Abstract

一个用本身的调整器管理一个机动车交流电机的方法，调整器向交流电机的电感线圈输送一个脉冲宽度调制激励信号，调整器从一个内部管理部件接收一个频率低于激励信号的脉冲宽度调制激励控制信号，在触发阶段，调整器送出一个具有预编程循环比率的预激励信号，触发阶段有足够的持续期允许调整器决定由管理部件发送的信号所携带的控制信息，在起动阶段末，调整器继续这样的预激励直至它从管理部件收到调节电池电压的指令为止。

Description

用调整器管理机动车交流电机的激励的方法
本发明涉及用调整器管理机动车交流电机的激励，向上述交流电机输送一个脉冲宽度调制激励信号的方法。
从车辆引擎控制计算机类的管理部件发送的信号，其频率(在5到10Hz附近)通常低于调整器发送的信号的频率(50Hz附近)。
因此在开动调整器之后，该调整器决定计算机发送的信号携带的控制信息之前，有一定的时间消耗。
本发明的一个目的是提供一个管理方法，适用于一个调整器从内部管理部件接受一个以脉冲宽度调制形式向它传送控制指令的情况，作为内部管理部件的例子是车辆引擎控制计算机。
根据本发明，提供一个用机动车交流电机的调整器管理一个机动车交流电机的激励的方法，上述调整器向交流电机的电感线圈输送一个脉冲宽度调制激励信号，这个方法中，上述调整器从外部管理部件接受一个频率低于激励信号的脉冲宽度调制激励控制信号，并且，在触发阶段，上述调整器输送一个有预先已编程的循环比率的预激励信号，这个触发阶段有足够的持续期允许上述调整器决定管理部件发送的信号携带的控制信息，并且在这个方法中，在上述这个初始阶段的末尾，上述调整器继续预激励直至它从管理部件收到调节电池电压的指令为止。
在本发明提供的方法中，调整器在一个起动阶段发送一个有预先已编程的循环比率的预激励信号，这个触发阶段有足够的持续期使上述调整器可以决定管理部件发送的信号携带的控制信息，并且在这个起动阶段的末尾，上述调整器继续预激励直至它从管理部件收到调节电池电压的指令为止。
按照这样的操作顺序，调整器在开动时就立刻动作，甚至早于它决定管理部件发送的信号携带的控制信息。
本方法可以用下列不同的特点，在技术上可能的情况单独地或全部地组成有益的补充：
—已编程的循环比率在12.5％附近；
—在预激励持续阶段时，调整器测量电池的充电电压，当测出的电压大于一个给定的阈值，就降低激励信号的循环比率；
—当测出的电压大于上述阈值，调整器给出一个最小循环比率为4.5％附近的激励信号；
—发送的信号的循环比率低于一个给定阈值，这个比率和调整器必须把电池的充电电压调节的电压值相对应，调整器继续预激励直至循环比率低于上述阈值为止；
—理部件发送的信号的频率是可变的，并且当调整器有连续充电功能时，信号的频率决定该调整器的充电速度；
—当管理部件发送的信号的循环比率和/或频率超过一个给定范围，调整器调节电池的充电电压到一个已编程的数值；
—调整器反过来向管理部件发送显然关于激励信号和/或出现操作错误的信息。
—调整器发送的信号与激励信号和管理部件发送的信号的脉冲的叠加相应；
—调整器发送的信号与管理部件发送的信号相应，信号的脉冲按照一个激励信号的循环比率的函数调幅；
—调整器发送的信号是一个三电平信号，相应于管理部件发送的信号和激励信号的混合。
从以下的叙述还将呈现本发明其他的特点和优点。叙述是纯说明性的而且非限制性的。它应当和附图相联系来阅读：
—图1是一个交流电机调整器件的图解说明，该调整器件带一个受内部管理部件控制的调整器；
—图2是一个流程图，上面有根据一个可能的实施例的控制顺序的各步骤；
—图3a、3b和3c说明调整器为了向内部管理部件传送在激励信号上的信息而发送的不同类型的信号。
图1描述一个调整器件的可能结构，这些结构——不仅是专指向一个交流电机14的电感线圈14a发送激励信号的调整器11——有一个管理部件15在上述调整器11和交流电机14内，管理部件控制上述调整器11。
调整器11的一侧是一个控制电路12接收一个相位信号，这个信号对应交流电机14的电枢的两个相位(输入1和2)之间的一个电压，另一侧是一个电源电路13，它向交流电机14的电感线圈14a发送激励电流。
管理部件15既接到控制电路12也接到电源电路13(连接线16)。
该管理部件15最好是引擎控制计算机。它向控制电路12和电源电路13传送一个脉宽调制(PWM)信号。
电源电路13直接连接管理部件15，当接到从管理部件15发送的信号时，电源电路自己产生一个激励信号使交流电机磁化。
至于控制电路12，它是在输入1和2之间的相位信号出现时，也就是说交流电机14转动时被激励——所以就可以给电池充电。
更详细地说，控制电路12包含一个计算机，它包括一个微控制器17，一个相位检测电路18，其输出连接微控制器17的一个RS输入，一个电压滤波电路19(R1、R2、R3和C1分压电桥)通过一个供电端子B+把交流电机的输出电压接到微控制器17的CAN输入，和一个调节相位信号的电路20。
相位信号检测电路18包含一个鉴相器21，它接收一个在输入1和2之间的输入电压。当这个电压大于0.6伏特时，检测电路产生一个高电平信号。从这个鉴相器21输出的RAZ1信号送到一个定时器件TEMP1，后者和一个逻辑反相器Inv1串联，Inv1的输出自己引到微控制器17的RS输入。
相位信号调节电路20也由一个接到定时器件TEMP2的鉴相器22组成，定时器件TEMP2和一个逻辑反相器Inv2串联。鉴相器22产生一个RAZ2信号，当输入1和2之间的电压大于7伏特时，RAZ2信号为高电平。
电源电路13的一部分中有一个电路23(逻辑反相器Inv3和异或门(NOR1))使管理部件15发送的信号有效，一个电路24(异或门NOR2)使阶段调节有效，一个各激励信号的收集器25(或门)，和一个电源放大器26向电感线圈供应激励电流Iex。
当交流电机不转时，鉴相器21不启动定时器TEMP1，其输出电平仍然保持是1。反相器Inv1的输出保持为零，并且微控制器17也不激励。这样，当使管理部件15发送一个PWM信号，微控制器17对此置之不理。另一方面，这个PWM信号在NOR1门的输出端(Ext)重组，同时，微控制器17的输出端(Exc)因为未激励，也保持为零。同样的道理，输出OUT1在电平1，强使NOR2门的输出端(Exph)在电平0。因此唯一能用到放大器26的激励信号是在NOR1门输出端(Ext)重组的PWM信号。结果，当交流电机不转时，激励信号对应唯一的PWM信号。
当交流电机开始转时，鉴相器21检测到一个在输入1和2处的相位信号，就把定时器TEMP1复位到零。反相器Inv1的输出以及微控制器17的RS输入端变为1，因而微控制器17被激励。
然后微控制器17根据相应于图2的流程图的操作顺序管理电枢14a的激励。
这个顺序包括三部分：
—启动调整器(方框1)，
—保持预激励(方框2)，
—正常调节(方框3)。调整器触发(方框1)
一旦相位信号的幅度大于0.6伏特，就发生触发阶段，就是说微控制器17的输入端(RS)从电平0变到电平1，而信号Ext变到电平0。
将各种变量初始化之后(步骤30)，就禁止调节相位信号(输出端OUT1从电平0变到电平1)(步骤31)。
然后微控制器17把它自己的预激励信号送到输出端Exc。这个信号最好是比方频率为50Hz，循环比率等于12.5％(步骤32)。
这种预激励至少维持一段时间，足够让微控制器17计算循环比率的值和由控制部件15经过接线16传送控制信号PWM的周期的值(步骤33)。
注意到控制信号PWM的频率在5Hz到10Hz附近，因此这个计算持续时间至少在一秒附近。维持预激励(方框2)
在来自管理部件15的指令中，制定了可以维持预激励状态的规则，因此不向电池充电，以及在引擎加速时降低交流电机的转矩。
为此目的，管理部件15发送一个控制信号PWM，其循环比率小于15％。
紧接在决定上述信号的循环比率的周期的步骤33之后，控制信号PWM的循环比率的值和这个阈值15％比较(试验34)。
如果控制信号PWM的循环比率真的小于这个阈值15％，管理部件15执行方框2的各项步骤。
首先，微控制器17在它的输入端CAN，在这里接连滤波电路19处，取样测量电压B+，直到测量完成：完成一次测量，一个取样标志就转为数值1，然后再下降到0(35、36、37)。
然后把电池电压B+的值与一个编程的内部参考值比较，例如在14伏特附近。(试验38)：
—如果电池电压B+的值小于内部参考值，保持循环比率为12.5％的预激励信号(决定步骤39)。
—如果电池电压B+的值等于或大于内部参考值，预激励信号的循环比率下降到一个最小值，例如4.5％附近，以免电池过分充电(决定步骤40)。
然后微控制器17恢复步骤33的过程，再测量控制信号PWM的循环比率，以便把它和阈值15％比较。正常调节(方框3)
在来自管理部件15的指令中，制定了退出预激励状态的规则，以执行对电池电压正常调节。
当管理部件15识别到引擎已经不是在起动阶段，和识别到引擎可以抵抗交流电机14正在向电池充电的转矩时，管理部件就发出这条指令。
在这种情况下，管理部件15发出一个信号PWM，其循环比率：
—等于或大于阈值15％，
—表示管理部件15提供的调整电压。
如果试验34的结果是no(否)，微控制器17执行方框3中的各步骤。
它首先再次允许把相位信号调节到7伏特，它的输出端(OUT1)从电平1改变到电平0(步骤41)。
这样，如果1和2之间的电压低于7伏特，鉴相器22不会把定时器件TEMP2复位到零，它的输出转到电平1使反相器Inv2的输出设置在0。输出端OUT1也是零，NOR1门的输出端发送一个电平1的激励信号Exph，它通过OR门25和放大器26使激励电流Iex增加。
这样把输出端OUT1复位为零之后，微控制器17等待，在它的输入端CAN，接连滤波电路19处测量电压B+，直到测量完成：每当可以进行一次测量，一个取样标志就转为数值1，然后再下降到0(步骤42、43、44)。
然后在步骤45，微控制器计算激励信号Exc的脉冲长度，Exc脉冲的长度是按照管理部件15提供的参考电压(控制电压PWM的循环比率)的函数，以及在取样时测出电池电压的实际值的函数计算的。
在步骤46，再次决定信号PWM的循环比率，并恢复到步骤42，或最好到步骤41的过程，以决定对电压B+作新的测量。
在一个变化实例中，没有步骤46，在步骤45的计算末尾就直接回到步骤33，当然，这样可以随时按照管理部件15的指令回到预激励步骤。
只有当阶段电压消失(输入RS为电平0)，相当于引擎停转，才终止这个过程。
如果信号PWM消失或不是与某些特性(频率和/或循环比率)相对应，激励信号持续期的计算就从调整器内部的参考电压建立。例如，如果激励信号PWM的频率不是在3到15Hz之间而且它的循环比率也不是在5％到95％之间，就不予考虑。
为了决定激励信号的周期，可以引入除了参考电压以外的其他参数。具体地说，这个信号的脉冲长度可以连续地变化。这种渐变的程度取决于：
—调整器内部的参数，
—作为相位信号的频率的函数，
—通过控制信号PWM由管理部件15决定。例如，信号PWM的脉冲长度是在5到10Hz之间，它的数值决定连续充电的速度，也就是充电直线的斜率，使它可以在1到10秒之间的时间从零充电到完全激励。
作为一个逐渐充电函数控制的例子，最好可以参考专利FR 2 701 609。
微控制器17还可以包含专利申请FR 96 04855和FR 96 04856着重说明的一类定时电路，其中的技术，为了用相位信号和控制信号产生内部中断，以及时钟信号中断触发激励信号的上升和下降沿和取样测量电池电压B+，被包含在这里作为参考。
此外，最好规定在调整器11和管理部件15之间的连接是双向的，调整器11向管理部件15传送信息主要在微控制器17发送的激励信号的循环比率和出现任何错误的时候。
为此目的，规定调整器11在向管理部件15向发送一个信号，此信号相应于激励信号和管理部件15传送的脉冲信号的叠加。
一个这一类的信号已图示于图3a中。激励信号在高于电池电压UB+的一半的幅度上和管理部件15的的信号叠加。
为了通告出现一个操作错误，调整器11强使上述调整器11和管理部件15之间的连接处的电位为地电位。上述管理部件15把这个地电位认为在调整器11中出现一个错误或连接16中有一个断点。
在图示于图3b的一个变化实例中，调整器11发送的信号可以是一个相应于管理部件15发送的信号PWM，这个信号是按照激励信号的循环比率的函数调幅的。因此在这个幅度是激励速度的模拟表示，可以被包含在管理部件15中的模拟到数字转换器所用。
在图示于图3c的另一个变化实例中，返回管理部件15的信号iii可以是一个三电平信号，相应于激励信号ii和上述管理部件15发送的信号i的混合。
虽然叙述了本发明的一些推荐实施例，应当明白本发明并不受所叙述例子的限制。而是本发明延伸到附加的权利要求的全部领域。

Claims (11)

1.一个用机动车交流电机的调整器(11)管理该机动车交流电机的方法，上述调整器(11)向交流电机(14)的电感线圈输送一个脉冲宽度调制激励信号，其特征在于，上述调整器(11)从一个外部管理部件(15)接收一个频率低于激励信号的脉冲宽度调制激励控制信号，在触发阶段，调整器送出一个具有预编程循环比率的预激励信号，触发阶段有足够的持续期允许上述调整器决定由管理部件(15)发送的信号所携带的控制信息，并且，在如上所述的这个初始阶段的末尾，上述调整器(11)继续这样的预激励直至它从管理部件收到调节电池电压的指令为止。
2.一个权利要求1所述的用机动车交流电机的调整器(11)管理该机动车交流电机的方法，其特征在于：预编程的循环比率的数值是12.5％或近似地为12.5％。
3.一个权利要求1或2所述的用机动车交流电机的调整器(11)管理该机动车交流电机的方法，其特征在于：在继续预激励阶段时，调整器(11)测量电池的充电电压，当测出的电压变到大于一个给定阈值时就降低激励信号的循环比率。
4.一个权利要求3所述的用机动车交流电机的调整器(11)管理该机动车交流电机的方法，其特征在于：当测出的电压变到大于上述阈值时，调整器(11)给激励信号一个数值是4.5％或近似地为45％的最小的循环比率。
5.一个权利要求1所述的用机动车交流电机的调整器(11)管理该机动车交流电机的方法，其特征在于：内部管理部件(15)发送的信号的循环比率低于一个给定阈值，该循环比率相应于调整器必需调节的电池充电的电压值，调整器(11)继续预激励直至循环比率低于上述阈值为止。
6.一个权利要求5所述的用机动车交流电机的调整器(11)管理该机动车交流电机的方法，其特征在于：管理部件发送的信号的频率是可变的，并且当调整器(11)具有逐渐充电功能时，频率由该调整器(11)的充电速度决定。
7.一个权利要求5或6所述的用机动车交流电机的调整器(11)管理该机动车交流电机的方法，其特征在于：当内部管理部件发送的信号的循环比率和/或频率在一个给定范围之外时，调整器(11)调节电池的充电到一个预编程的数值。
8.一个权利要求1所述的用机动车交流电机的调整器(11)管理该机动车交流电机的方法，其特征在于：调整器(11)反过来向管理部件(15)发送明显地与激励信号和/或出现操作错误有关的信息。
9.一个权利要求8所述的用机动车交流电机的调整器(11)管理该机动车交流电机的方法，其特征在于：调整器(11)发送的信号相应于激励信号和管理部件(15)发送的信号的脉冲的叠加。
10.一个权利要求8所述的用机动车交流电机的调整器(11)管理该机动车交流电机的方法，其特征在于：调整器(11)发送的信号与管理部件(15)发送的信号相应，管理部件(15)发送的信号的脉冲按照一个激励信号的循环比率的函数调幅。
11.一个权利要求8所述的用机动车交流电机的调整器(11)管理该机动车交流电机的方法，其特征在于：调整器(11)发送的信号是一个三电压电平信号，相应于管理部件发送的信号和激励信号的混合。
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