專利名稱：使用頻譜分析的交流發(fā)電機(jī)速度估計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及用于估計(jì)交流電機(jī)的速度的系統(tǒng)和方法，更特別地，涉及用于通過使用頻譜分析識(shí)別整流式交流發(fā)電機(jī)信號(hào)(例如電流或電流)中的脈動(dòng)頻率并將該脈動(dòng)頻率轉(zhuǎn)換為交流發(fā)電機(jī)速度來估計(jì)車輛交流發(fā)電機(jī)的速度的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
車輛通常包括提供電カ給車輛電池再充電并在車輛行駛時(shí)操作車輛電氣系統(tǒng)的交流發(fā)電機(jī)。交流發(fā)電機(jī)包括接合由車輛發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的柔性皮帶的滑輪，其中所述皮帶還驅(qū)動(dòng)其它車輛部件，例如動(dòng)カ轉(zhuǎn)向泵、空氣壓縮機(jī)等。當(dāng)所述皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)交流發(fā)電機(jī)滑輪時(shí)，滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)交流發(fā)電機(jī)的定子內(nèi)的轉(zhuǎn)子，其中轉(zhuǎn)子通常具有永磁體，定子包括ー個(gè)或多個(gè)繞線線圏。典型的車輛交流發(fā)電機(jī)包括彼此有90°相位差的三個(gè)定子繞阻，產(chǎn)生三個(gè)AC信號(hào)，這三個(gè)AC信號(hào)被發(fā)送至三相ニ極管橋式整流器，以將AC信號(hào)轉(zhuǎn)換為適于給電池重新充 電的DC信號(hào)。交流發(fā)電機(jī)還包括調(diào)節(jié)DC信號(hào)的電壓調(diào)節(jié)器。由于轉(zhuǎn)換的因素，ニ極管橋式整流器在DC信號(hào)上產(chǎn)生AC脈動(dòng)信號(hào)?？蓤?zhí)行各種濾波技術(shù)和其它操作來減少由整流器轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的脈動(dòng)電流，但是在DC信號(hào)上仍有可被檢測(cè)到的一定水平的AC脈動(dòng)。由于各種原因，例如確定驅(qū)動(dòng)交流發(fā)電機(jī)滑輪的皮帶是否打滑，期望在車輛操作期間知道交流發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。如果所述皮帶未打滑，那么交流發(fā)電機(jī)速度為發(fā)動(dòng)機(jī)速度乘以交流發(fā)電機(jī)滑輪的比率。因此，通過知道交流發(fā)電機(jī)速度、滑輪比率和發(fā)動(dòng)機(jī)速度，可確定所述皮帶是否打滑。另外，那么如果該旋轉(zhuǎn)速度不流暢，那么通過知道交流發(fā)電機(jī)速度，可確定對(duì)所述皮帶或甚至交流發(fā)電機(jī)本身的損壞。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，公開了用于確定交流發(fā)電機(jī)(例如車輛交流發(fā)電機(jī))的速度的系統(tǒng)和方法。所述方法包括測(cè)量預(yù)定時(shí)間段的車輛電池的電流或電壓，然后陷波濾波測(cè)量的電流或電壓測(cè)量信號(hào)以去除已知的諧波。執(zhí)行有限數(shù)據(jù)點(diǎn)快速傅立葉變換(FFT)頻譜分析操作，以識(shí)別濾波信號(hào)中的頻率峰值，其中最高峰值表示DC交流發(fā)電機(jī)信號(hào)上的脈動(dòng)電流。識(shí)別FFT信號(hào)中的最高峰值，并在該峰值與數(shù)據(jù)中的相鄰峰值之間執(zhí)行插值處理，以識(shí)別所述脈動(dòng)電流的實(shí)際頻率。然后將所述脈動(dòng)電流轉(zhuǎn)換為所述交流發(fā)電機(jī)的速度。本發(fā)明提供下列技術(shù)方案。技術(shù)方案I :ー種用于確定交流發(fā)電機(jī)的速度的方法，所述方法包括
確定所述交流發(fā)電機(jī)的輸出電流或電壓信號(hào)，其中所述輸出電流或電壓信號(hào)包括因AC-DC轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的脈動(dòng)電流頻率；
濾波所述電流或電壓信號(hào)，以去除已知的諧波頻率；
執(zhí)行快速傅立葉變換(FFT)操作，以識(shí)別濾波的電流或電壓信號(hào)的頻譜信號(hào)；
識(shí)別所述頻譜信號(hào)內(nèi)的峰值檢測(cè)捜索范圍，所述脈動(dòng)電流頻率已知存在于該范圍內(nèi)； 將所述搜索范圍內(nèi)的最高峰值頻率識(shí)別為所述脈動(dòng)電流頻率；以及將所述最高峰值頻率轉(zhuǎn)換為所述交流發(fā)電機(jī)速度。技術(shù)方案2 :根據(jù)技術(shù)方案I的方法，其中濾波所述電流或電壓信號(hào)包括使用數(shù)字陷波濾波器。技術(shù)方案3 :根據(jù)技術(shù)方案2的方法，其中所述數(shù)字陷波濾波器使用下述公式
權(quán)利要求
1.一種用于確定交流發(fā)電機(jī)的速度的方法，所述方法包括 確定所述交流發(fā)電機(jī)的輸出電流或電壓信號(hào)，其中所述輸出電流或電壓信號(hào)包括因AC-DC轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的脈動(dòng)電流頻率； 濾波所述電流或電壓信號(hào)，以去除已知的諧波頻率； 執(zhí)行快速傅立葉變換(FFT)操作，以識(shí)別濾波的電流或電壓信號(hào)的頻譜信號(hào)； 識(shí)別所述頻譜信號(hào)內(nèi)的峰值檢測(cè)搜索范圍，所述脈動(dòng)電流頻率已知存在于該范圍內(nèi)； 將所述搜索范圍內(nèi)的最高峰值頻率識(shí)別為所述脈動(dòng)電流頻率；以及 將所述最高峰值頻率轉(zhuǎn)換為所述交流發(fā)電機(jī)速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中濾波所述電流或電壓信號(hào)包括使用數(shù)字陷波濾波器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述數(shù)字陷波濾波器使用下述公式
4.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中識(shí)別峰值檢測(cè)搜索范圍包括從前一脈動(dòng)電流頻率確定識(shí)別所述脈動(dòng)電流頻率，并對(duì)所述前一脈動(dòng)電流頻率加減預(yù)定頻率值，以識(shí)別所述搜索范圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中執(zhí)行所述FFT操作包括執(zhí)行具有有限數(shù)量的數(shù)據(jù)點(diǎn)的FFT操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述有限數(shù)量的數(shù)據(jù)點(diǎn)為提供約39Hz的頻率分辨率的256個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中識(shí)別所述搜索范圍內(nèi)的最高峰值頻率包括基于所述有限數(shù)量的數(shù)據(jù)點(diǎn)識(shí)別最高峰值頻率，然后在該數(shù)據(jù)點(diǎn)與相鄰數(shù)據(jù)點(diǎn)之間插值，以識(shí)別實(shí)際最高峰值頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，還包括確定是否進(jìn)行了前一脈動(dòng)電流頻率確定，如果是，那么識(shí)別峰值檢測(cè)搜索范圍包括將所述搜索范圍識(shí)別為所述脈動(dòng)電流頻率周圍的預(yù)定有限數(shù)量的數(shù)據(jù)點(diǎn)。
9.一種用于確定車輛交流發(fā)電機(jī)的速度的方法，所述方法包括 測(cè)量車輛電池的電流或電壓，其中所述電流或電壓包括因交流發(fā)電機(jī)中的AC-DC轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的脈動(dòng)電流頻率； 濾波所述電流或電壓測(cè)量信號(hào)，以使用數(shù)字陷波濾波器去除已知的諧波； 執(zhí)行具有有限數(shù)量數(shù)據(jù)點(diǎn)的快速傅立葉變換(FFT)操作，以識(shí)別濾波的電流或電壓測(cè)量信號(hào)的頻譜信號(hào)； 識(shí)別所述頻譜信號(hào)內(nèi)的峰值檢測(cè)搜索范圍，所述脈動(dòng)電流頻率已知存在于該范圍內(nèi)，包括對(duì)前一脈動(dòng)電流頻率加減預(yù)定值，以識(shí)別所述搜索范圍； 識(shí)別所述搜索范圍內(nèi)的最高峰值頻率，并在所述最高峰值頻率與相鄰頻率之間插值，以識(shí)別所述脈動(dòng)電流頻率；以及 將所述脈動(dòng)電流頻率轉(zhuǎn)換為所述交流發(fā)電機(jī)速度。
10.一種用于確定交流發(fā)電機(jī)的速度的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 用于確定所述交流發(fā)電機(jī)的輸出電流或電壓信號(hào)的裝置，其中所述輸出電流或電壓信號(hào)包括因AC-DC轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的脈動(dòng)電流頻率； 用于濾波所述電流或電壓信號(hào)以去除已知的諧波頻率的裝置； 用于執(zhí)行快速傅立葉變換(FFT)操作，以識(shí)別濾波的電流或電壓信號(hào)的頻譜信號(hào)的裝置； 用于識(shí)別所述頻譜信號(hào)內(nèi)的峰值檢測(cè)搜索范圍的裝置，所述脈動(dòng)電流頻率已知存在于該范圍內(nèi)； 用于將所述搜索范圍內(nèi)的最高峰值頻率識(shí)別為所述脈動(dòng)電流頻率的裝置；以及 用于將所述最高峰值頻率轉(zhuǎn)換為所述交流發(fā)電機(jī)速度的裝置?！?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及使用頻譜分析的交流發(fā)電機(jī)速度估計(jì)，提供一種用于確定交流發(fā)電機(jī)如車輛交流發(fā)電機(jī)的速度的系統(tǒng)和方法。所述方法包括測(cè)量預(yù)定時(shí)間段的車輛電池的電流或電壓，然后濾波測(cè)量的電流或電壓測(cè)量信號(hào)以去除已知的諧波。執(zhí)行有限數(shù)量數(shù)據(jù)點(diǎn)的快速傅立葉變換(FFT)操作，以識(shí)別濾波信號(hào)中的頻率峰值，其中最高峰值表示DC交流發(fā)電機(jī)信號(hào)上的脈動(dòng)電流。識(shí)別FFT信號(hào)中的最高峰值，并在該峰值與數(shù)據(jù)中的相鄰峰值之間執(zhí)行插值程序，以識(shí)別所述脈動(dòng)電流的實(shí)際頻率。然后將所述脈動(dòng)電流轉(zhuǎn)換為所述交流發(fā)電機(jī)的速度。
文檔編號(hào)G01R23/16GK102735930SQ20121010401
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月11日
發(fā)明者M.A.薩爾曼, S.程, Y.張 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司