機動車車載電氣網(wǎng)絡(luò)的電源電壓的控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及機動車車載電氣網(wǎng)絡(luò)的電源電壓的控制系統(tǒng)。
[0002 ]本發(fā)明還涉及包括有這樣的系統(tǒng)的機動車的交流發(fā)電機。
【背景技術(shù)】
[0003]存在于所有汽車上的交流發(fā)電機具有調(diào)節(jié)回路，該調(diào)節(jié)回路能使車載電氣網(wǎng)絡(luò)的電壓維持在大約14伏。
[0004]然而，交流發(fā)電機的調(diào)節(jié)器有時包括被所謂保護功能，如車載網(wǎng)絡(luò)的過電壓(>18伏)檢測。
[0005]—些調(diào)節(jié)器切斷交流發(fā)電機的發(fā)電，有的則通過打亮儀表盤上的紅色指示燈提醒駕駛員盡快停止車輛和發(fā)動機。
[0006]當(dāng)過電壓被交流發(fā)電機的調(diào)節(jié)器檢測到時，激勵須被切斷以保護設(shè)備對抗可能同時損壞電池及連接組件的過電壓。
[0007]在大多數(shù)當(dāng)前的調(diào)節(jié)其中，該功能通過處理來自模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(CAN)的輸出信號實現(xiàn)。在較早的被稱為“模擬”的調(diào)節(jié)器上，該功能在調(diào)節(jié)回路的微弱信號上實施，這幾乎等同于上述數(shù)字解決方案。
[0008]然而整條采集鏈及數(shù)字處理元件均有關(guān)于該檢測;這些功能的公用模式繼而被參照。
[0009]在出現(xiàn)問題時，由于該公用模式的缺陷，調(diào)節(jié)器可能不檢測該過電壓并可能有助于電池的過度充電，電池的過度充電能夠損壞電池以及連接至電池端子的設(shè)備。
[0010]圖1示出現(xiàn)有技術(shù)中這些已知的調(diào)節(jié)器的通用示意圖。
[0011]例如，如果檢測器的電阻R1、R2或R3被分流并在生成過電壓的點處增加數(shù)值，如濾波電容器C1被短接，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器CAN輸出錯誤的、比期望數(shù)值更低的數(shù)值，即使計時器Η在命令“ON”下停轉(zhuǎn)，該結(jié)構(gòu)不能檢測其自身的的錯誤，這是由于其在所謂公用模式中。包括切換交流發(fā)電機的激勵電流的功率M0SFET的調(diào)節(jié)器的所有功能都可能受到這種與公用模式相關(guān)的問題的影響.
[0012]總之，在現(xiàn)有技術(shù)中，過電壓的檢測的構(gòu)思原則是基于調(diào)節(jié)器沒有缺陷，
[0013]然而車載網(wǎng)絡(luò)的電壓也依賴于調(diào)節(jié)器的元件，調(diào)節(jié)器的元件可能具有缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明因此旨在減輕這些缺點。
[0015]其確切目標(biāo)是機動車車載電氣網(wǎng)絡(luò)的電源電壓的控制系統(tǒng)。
[0016]該系統(tǒng)本身是已知的類型，其包括電源電壓的數(shù)字型調(diào)節(jié)裝置以及對抗車載電氣網(wǎng)絡(luò)的過電壓的保護裝置。
[0017]在該類型的系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)裝置和保護裝置聯(lián)合控制為車載電氣網(wǎng)絡(luò)供電的交流發(fā)電機的激勵。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，所述保護裝置與所述調(diào)節(jié)裝置是分立的。
[0019]在該系統(tǒng)中，由保護裝置生成的且控制激勵的過電壓信號優(yōu)先于由調(diào)節(jié)裝置生成的激勵信號。
[0020]根據(jù)一種具體的實現(xiàn)方式，保護裝置包括:
[0021]-電源電壓和/或電池端子處的電池電壓的第一采集元件，該電池連接至所述車載電氣網(wǎng)絡(luò)。
[0022]-比較元件，其分別將電源電壓和/或電池電壓與第一基準(zhǔn)電壓和/或第二基準(zhǔn)電壓進行比較；
[0023]-比較元件的輸出信號的的積分元件；
[0024]-基于積分輸出信號生成過電壓信號的接口元件。
[0025]根據(jù)一項具體的特征，比較元件具有滯后。
[0026]根據(jù)另一項具體的特征，第一采集元件包括電源電壓和/或電池電壓的第一捕獲元件，以及第一濾波元件。
[0027]積分元件優(yōu)選地包括由第一計時器控制的移位寄存器。
[0028]根據(jù)另一項具體的特征，保護裝置包括半導(dǎo)體保護開關(guān)，其適用于基于過電壓信號的命令斷開交流發(fā)電機的激勵電路，且該保護裝置另外還包括專用電源。
[0029]根據(jù)一種具體的實現(xiàn)方式，根據(jù)本發(fā)明的機動車車載電氣網(wǎng)絡(luò)的電源電壓的控制系統(tǒng)另外還包括功率電路，該功率電路包括半導(dǎo)體激勵開關(guān)，其適用于切換所述交流發(fā)電機的激勵回路并受由激勵信號的驗證元件產(chǎn)生的控制信號的控制，該激勵信號經(jīng)由過電壓信號產(chǎn)生。
[0030]根據(jù)一種具體的實現(xiàn)方式，調(diào)節(jié)裝置包括:
[0031]-電池電壓的第二采集元件；
[0032]-調(diào)節(jié)回路，例如數(shù)字型的，其根據(jù)電池電壓生成激勵信號。
[0033]根據(jù)一項具體的特征，該第二采集元件包括電池電壓的第二捕獲元件，其包括包括電容器的第二濾波元件以及電阻橋。
[0034]根據(jù)另一項具體的特征，數(shù)字調(diào)節(jié)回路包括在第二濾波元件的輸出端的、受第二計時器所控制的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器及微控制器，該微控制器是在模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出端的有線邏輯電路或類似物。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)的一種具體的實現(xiàn)方式，調(diào)節(jié)裝置和保護裝置以在分立的基板上的兩個分立的電子單元的形式制成。
[0036]本發(fā)明還涉及機動車的交流發(fā)電機，其顯著之處在于其包括上述機動車車載電氣網(wǎng)絡(luò)的電源電壓的控制系統(tǒng)。
[0037]這些根本性說明將使本發(fā)明所具有的相對于現(xiàn)有技術(shù)狀況的優(yōu)點變得清晰明了。
[0038]本發(fā)明的詳細說明將結(jié)合附圖在下文中給出。需要注意的是，這些附圖并無其它目的而僅僅用于描述敘述文本，并不以任何形式構(gòu)成對發(fā)明的范圍的限制。
【附圖說明】
[0039]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中已知的機動車車載電氣網(wǎng)絡(luò)的電源電壓的控制系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)包括與調(diào)節(jié)裝置集成的、對抗過電壓的保護裝置。
[0040]圖2是根據(jù)本發(fā)明的與調(diào)節(jié)裝置分立的、對抗過電壓的保護裝置的框圖。
[0041]圖3是由圖2所示的保護裝置產(chǎn)生的過電壓信號的時序圖。
[0042]圖4是根據(jù)本發(fā)明的機動車車載電氣網(wǎng)絡(luò)的電源電壓的控制系統(tǒng)的實施例的原理圖。
[0043]圖5是由圖2所示的保護裝置的具體實施例的詳細示意圖。
[0044]圖6是圖4所示的機動車車載電氣網(wǎng)絡(luò)的電源電壓的控制系統(tǒng)的功率電路的實施例的詳細示意圖。
[0045]圖7是根據(jù)本發(fā)明的機動車車載電氣網(wǎng)絡(luò)的電源電壓的控制系統(tǒng)的另一種實施例的原理圖。
【具體實施方式】
[0046]如前述所指，圖1示出機動車車載電氣網(wǎng)絡(luò)的電源電壓B+A的控制系統(tǒng)1的通用結(jié)構(gòu)。
[0047]交流發(fā)電機以電源電壓B+A為該網(wǎng)絡(luò)供電，以對連接至該網(wǎng)絡(luò)的電池充電。
[0048]在被降低至和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器3兼容的電平2后，電池電壓B+在由處理單元5處理前被濾波4并采樣。
[0049]該處理單元5(通常由微控制器或微處理器構(gòu)成，或由有線邏輯電路構(gòu)成)產(chǎn)生具有調(diào)制脈寬的激勵信號EXC，該激勵信號EXC在放大6之后控制半導(dǎo)體激勵開關(guān)7，該半導(dǎo)體激勵開關(guān)7形式為M0SFET晶體管，其串聯(lián)在交流發(fā)電機的激勵電路8中，也就是通常所說的轉(zhuǎn)子線圈中。
[0050]激勵信號EXC的占空比由處理單元5確定以例如控制網(wǎng)絡(luò)的、由交流發(fā)電機提供的電源電壓B+A，從而維持電池電壓B+在額定電壓。
[0051]在圖1所示的通用控制系統(tǒng)1中，數(shù)字調(diào)節(jié)回路9包括，在處理單元5以及控制激勵開關(guān)7的驅(qū)動放大器6之間，對抗電池端子處的過電壓的集成保護裝置10，其分析所傳輸?shù)男盘枴?br>[0052]在數(shù)字調(diào)節(jié)回路9故障的情況下，集成保護裝置10不再運行。
[0053]另一方面，圖2示出與調(diào)節(jié)裝置2、4、9、16特別是數(shù)字調(diào)節(jié)回路9分立的、對抗過電壓的保護裝置11。
[0054]該保護裝置11，在本發(fā)明的第一實施例中，包括，
[0055]-第一采集元件12，其捕獲并濾波由為機動車車載電氣網(wǎng)絡(luò)供電的交流發(fā)電機提供的電源電壓B+A;
[0056]-比較元件13，其將該電源電壓B+A與第一基準(zhǔn)電壓Vref1進行比較；
[0057]-比較元件13的輸出信號的S1的積分元件14;
[0058]-接口元件15，其基于積分輸出信號S2生成過電壓信號0VD，該過電壓信號0VD指示電源電壓B+A超出第一基準(zhǔn)電壓Vrefl。
[0059]比較元件13具有滯后，S卩，如圖3中清楚地示出，電源電壓B+A必須明顯超過第一基準(zhǔn)電壓Vrefl直至達到高閾值￥_0￥0_11，以使過電壓信號0VD是激活的。
[0060]相反地，如果電源電壓B+A降至明顯低于第一基準(zhǔn)電壓Vrefl直至低閾值V_0VD_L，過電壓信號OVD被禁用。
[0061]積分元件14還要求電源電壓B+A在比預(yù)定時間段1'_(^更長的期間內(nèi)，維持在高于高閾值V_0VD_H，或維持在低于低閾值V_0VD_L，以使過電壓信號0VD從一個狀態(tài)切換至另一個狀態(tài)。
[0062]圖4清楚地示出了功率電路16上的過電壓信號0VD是如何起作用的，該功率電路16包括激勵開關(guān)7(功率M0SFET)，激勵開關(guān)7根據(jù)控制信號EXC_DR切換根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)中的交流發(fā)電機的激勵。
[0063]過電壓信號0VD優(yōu)先于由數(shù)字調(diào)節(jié)回路9(其因此不包括對抗過電壓的保護裝置)生成的激勵信號EXC，即激勵信號EXC由驗證元件18根據(jù)過電壓信號0VD被驗證或未被驗證。
[0064]當(dāng)過電壓信號0VD沒有激活時(沒有檢測到過電壓)，調(diào)節(jié)回路9正常控制交流發(fā)電機的激勵，且控制信號EXC_DR與激勵信號EXC是相同的。
[0065]當(dāng)過電壓信號是激活時(檢測到過電壓)，激勵信號EXC由該過電壓信號0VD所代替，即控制信號EXC_DR變成與過電壓信號0VD相同，以使交流發(fā)電機的激勵根據(jù)圖3所示的時序圖被停止。
[0066]保護裝置11及功率電路16的運行將結(jié)合圖5和6詳述，圖5和6詳細示出了根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)17的第二具體實施例，其示意圖如圖4所示。
[0067]在該第二實施例中，機動車車載電氣網(wǎng)絡(luò)的電源電壓B+A的控制系統(tǒng)17包括對抗過電壓的保護裝置11，該保護裝置11產(chǎn)生存在于交流發(fā)電機的端子處的電源電壓B+A，也控制電池電壓B+。
[0068]在由第一濾波元件20濾波電源電壓B+A和電池電壓B+之前，第一捕獲元件19能夠?qū)㈦娫措妷築+A和電池電壓B+返回至與保護裝置11的電子組件特別是數(shù)字電子組件兼容的電平。
[0069]具有滯后的比較元件13能夠?qū)㈦娫措妷築+A及電池電壓B+(或更確切地為比例電壓)分別與由基準(zhǔn)電壓生成器21提供的第一基準(zhǔn)電壓Vrefl和第二基準(zhǔn)電壓Vref2進行比較，并能夠生成代表超過一個或另一個該比較信號Vrefl、Vref2的輸出信號S1。
[0070]在本發(fā)明的第二具體實施例中的比較元件13