技术领域
[0001] 本
发明涉及机动车车载电气网络的
电源电压的控制系统。
[0002] 本发明还涉及包括有这样的系统的机动车的交流发
电机。
背景技术
[0003] 存在于所有
汽车上的
交流发电机具有调节回路，该调节回路能使车载电气网络的电压维持在大约14伏。
[0004] 然而，交流发电机的调节器有时包括被所谓保护功能，如车载网络的过电压(>18伏)检测。
[0005] 一些调节器切断交流发电机的发电，有的则通过打亮仪
表盘上的红色指示灯提醒驾驶员尽快停止车辆和
发动机。
[0006] 当过电压被交流发电机的调节器检测到时，激励须被切断以保护设备对抗可能同时损坏
电池及连接组件的过电压。
[0007] 在大多数当前的调节其中，该功能通过处理来自模拟数字转换器(CAN)的输出
信号实现。在较早的被称为“模拟”的调节器上，该功能在调节回路的微弱信号上实施，这几乎等同于上述数字解决方案。
[0008] 然而整条采集链及数字处理元件均有关于该检测；这些功能的公用模式继而被参照。
[0009] 在出现问题时，由于该公用模式的
缺陷，调节器可能不检测该过电压并可能有助于电池的过度充电，电池的过度充
电能够损坏电池以及连接至电池
端子的设备。
[0010] 图1示出
现有技术中这些已知的调节器的通用示意图。
[0011] 例如，如果检测器的
电阻R1、R2或R3被分流并在生成过电压的点处增加数值，如滤波电容器C1被短接，模拟数字转换器CAN输出错误的、比期望数值更低的数值，即使计时器H在命令“ON”下停转，该结构不能检测其自身的的错误，这是由于其在所谓公用模式中。包括切换交流发电机的激励
电流的功率MOSFET的调节器的所有功能都可能受到这种与公用模式相关的问题的影响.
[0012] 总之,在现有技术中,过电压的检测的构思原则是基于调节器没有缺陷,[0013] 然而车载网络的电压也依赖于调节器的元件,调节器的元件可能具有缺陷。
发明内容
[0014] 本发明因此旨在减轻这些缺点。
[0015] 其确切目标是机动车车载电气网络的电源电压的控制系统。
[0016] 该系统本身是已知的类型，其包括电源电压的数字型调节装置以及对抗车载电气网络的过电压的保护装置。
[0017] 在该类型的系统中，调节装置和保护装置联合控制为车载电气网络供电的交流发电机的激励。
[0018] 根据本发明，所述保护装置与所述调节装置是分立的。
[0019] 在该系统中，由保护装置生成的且控制激励的过电压信号优先于由调节装置生成的
激励信号。
[0020] 根据一种具体的实现方式，保护装置包括：
[0021] -电源电压和/或电池端子处的电池电压的第一采集元件，该电池连接至所述车载电气网络。
[0022] -比较元件，其分别将电源电压和/或电池电压与第一基准电压和/或第二基准电压进行比较；
[0024] -基于积分输出信号生成过电压信号的
接口元件。
[0025] 根据一项具体的特征，比较元件具有滞后。
[0026] 根据另一项具体的特征，第一采集元件包括电源电压和/或电池电压的第一捕获元件，以及第一滤波元件。
[0027] 积分元件优选地包括由第一计时器控制的移位寄存器。
[0028] 根据另一项具体的特征，保护装置包括
半导体保护
开关，其适用于基于过电压信号的命令断开交流发电机的激励
电路，且该保护装置另外还包括专用电源。
[0029] 根据一种具体的实现方式，根据本发明的机动车车载电气网络的电源电压的控制系统另外还包括功率电路，该功率电路包括半导体激励开关,其适用于切换所述交流发电机的激励回路并受由激励信号的验证元件产生的
控制信号的控制，该激励信号经由过电压信号产生。
[0030] 根据一种具体的实现方式，调节装置包括：
[0031] -电池电压的第二采集元件；
[0032] -调节回路，例如数字型的，其根据电池电压生成激励信号。
[0033] 根据一项具体的特征，该第二采集元件包括电池电压的第二捕获元件，其包括包括电容器的第二滤波元件以及电阻桥。
[0034] 根据另一项具体的特征，数字调节回路包括在第二滤波元件的输出端的、受第二计时器所控制的模拟数字转换器及微
控制器，该
微控制器是在模拟数字转换器的输出端的有线
逻辑电路或类似物。
[0035] 根据本发明的控制系统的一种具体的实现方式，调节装置和保护装置以在分立的
基板上的两个分立的
电子单元的形式制成。
[0036] 本发明还涉及机动车的交流发电机，其显著之处在于其包括上述机动车车载电气网络的电源电压的控制系统。
[0037] 这些根本性说明将使本发明所具有的相对于现有技术状况的优点变得清晰明了。
[0038] 本发明的详细说明将结合
附图在下文中给出。需要注意的是，这些附图并无其它目的而仅仅用于描述叙述文本，并不以任何形式构成对发明的范围的限制。
附图说明
[0039] 图1是现有技术中已知的机动车车载电气网络的电源电压的控制系统的示意图，该系统包括与调节装置集成的、对抗过电压的保护装置。
[0040] 图2是根据本发明的与调节装置分立的、对抗过电压的保护装置的
框图。
[0041] 图3是由图2所示的保护装置产生的过电压信号的时序图。
[0042] 图4是根据本发明的机动车车载电气网络的电源电压的控制系统的
实施例的原理图。
[0043] 图5是由图2所示的保护装置的具体实施例的详细示意图。
[0044] 图6是图4所示的机动车车载电气网络的电源电压的控制系统的功率电路的实施例的详细示意图。
[0045] 图7是根据本发明的机动车车载电气网络的电源电压的控制系统的另一种实施例的原理图。
具体实施方式
[0046] 如前述所指，图1示出机动车车载电气网络的电源电压B+A的控制系统1的通用结构。
[0047] 交流发电机以电源电压B+A为该网络供电，以对连接至该网络的电池充电。
[0048] 在被降低至和模拟数字转换器3兼容的电平2后，电池电压B+在由处理单元5处理前被滤波4并
采样。
[0049] 该处理单元5(通常由微控制器或
微处理器构成，或由有线逻辑电路构成)产生具有调制脉宽的激励信号EXC，该激励信号EXC在放大6之后控制半导体激励开关7，该半导体激励开关7形式为MOSFET晶体管，其
串联在交流发电机的激励电路8中，也就是通常所说的
转子线圈中。
[0050] 激励信号EXC的占空比由处理单元5确定以例如控制网络的、由交流发电机提供的电源电压B+A，从而维持电池电压B+在额定电压。
[0051] 在图1所示的通用控制系统1中，数字调节回路9包括，在处理单元5以及控制激励开关7的驱动
放大器6之间，对抗电池端子处的过电压的集成保护装置10，其分析所传输的信号。
[0052] 在数字调节回路9故障的情况下，集成保护装置10不再运行。
[0053] 另一方面，图2示出与调节装置2、4、9、16特别是数字调节回路9分立的、对抗过电压的保护装置11。
[0054] 该保护装置11，在本发明的第一实施例中，包括，
[0055] -第一采集元件12，其捕获并滤波由为机动车车载电气网络供电的交流发电机提供的电源电压B+A；
[0056] -比较元件13，其将该电源电压B+A与第一基准电压Vref1进行比较；
[0057] -比较元件13的输出信号的S1的积分元件14；
[0058] -接口元件15，其基于积分输出信号S2生成过电压信号OVD，该过电压信号OVD指示电源电压B+A超出第一基准电压Vref1。
[0059] 比较元件13具有滞后，即，如图3中清楚地示出，电源电压B+A必须明显超过第一基准电压Vref1直至达到高
阈值V_OVD_H，以使过电压信号OVD是激活的。
[0060] 相反地，如果电源电压B+A降至明显低于第一基准电压Vref1直至低阈值V_OVD_L，过电压信号OVD被禁用。
[0061] 积分元件14还要求电源电压B+A在比预定时间段T_OVD更长的期间内，维持在高于高阈值V_OVD_H，或维持在低于低阈值V_OVD_L，以使过电压信号OVD从一个状态切换至另一个状态。
[0062] 图4清楚地示出了功率电路16上的过电压信号OVD是如何起作用的，该功率电路16包括激励开关7(功率MOSFET)，激励开关7根据控制信号EXC_DR切换根据本发明的控制系统中的交流发电机的激励。
[0063] 过电压信号OVD优先于由数字调节回路9(其因此不包括对抗过电压的保护装置)生成的激励信号EXC，即激励信号EXC由验证元件18根据过电压信号OVD被验证或未被验证。
[0064] 当过电压信号OVD没有激活时(没有检测到过电压)，调节回路9正常控制交流发电机的激励，且控制信号EXC_DR与激励信号EXC是相同的。
[0065] 当过电压信号是激活时(检测到过电压)，激励信号EXC由该过电压信号OVD所代替，即控制信号EXC_DR变成与过电压信号OVD相同，以使交流发电机的激励根据图3所示的时序图被停止。
[0066] 保护装置11及功率电路16的运行将结合图5和6详述，图5和6详细示出了根据本发明的控制系统17的第二具体实施例，其示意图如图4所示。
[0067] 在该第二实施例中，机动车车载电气网络的电源电压B+A的控制系统17包括对抗过电压的保护装置11，该保护装置11产生存在于交流发电机的端子处的电源电压B+A，也控制电池电压B+。
[0068] 在由第一滤波元件20滤波电源电压B+A和电池电压B+之前，第一捕获元件19能够将电源电压B+A和电池电压B+返回至与保护装置11的电子组件特别是数字电子组件兼容的电平。
[0069] 具有滞后的比较元件13能够将电源电压B+A及电池电压B+(或更确切地为比例电压)分别与由基准电压生成器21提供的第一基准电压Vref1和第二基准电压Vref2进行比较，并能够生成代表超过一个或另一个该比较信号Vref1、Vref2的输出信号S1。
[0070] 在本发明的第二具体实施例中的比较元件13由图5清楚地示出。
[0071] 它们由两个比较器22、23构成，比较器22、23在其同相输入端接收与由第一采集元件12提供的电源电压B+A及电池电压B+成正比的电压，第一采集元件12由第一捕获元件12以及第一滤波元件20构成，且在其
反相输入端接收第一和第二基准电压Vref1、Vref2。
[0072] 该比较器22、23的输出端经“或”逻辑24相结合以在积分元件14的输入端提供输出信号S1。
[0073] 如图5中清楚地示出，这些积分元件14由移位寄存器构成，该移位寄存器由多个触发器D25形成，该多个触发器D25在第一计时器26的每个周期采样并存储输出信号S1。
[0074] 只有在多个连续的周期内保持激活的输出信号S1生成积分输出信号S2，形式为向量且其所有分向量都是激活的，其能够制造为输出接口元件15，接口元件15特别地包括具有多个输入端的“与”逻辑，以及激活的过电压信号OVD。
[0075] 根据本发明的保护装置11包括专用电源28，以不依赖于调节装置2、4、9、16。
[0076] 该电源28特别地为基准电压生成器21供电。
[0077] 机动车车载电气网络的电源电压B+A的控制系统17的第二实施例的功率电路16(其也是第一实施例的功率电路16)由图6详细示出。
[0078] 验证元件18包括具有多个输入端的“不-或”逻辑29，其由保护装置11所生成的过电压信号OVD及其它服务信号所驱动。
[0079]
门29的输出端与另一个门30中的激励信号EXC相结合，该门30实现“与”功能以产生激励开关7的控制信号EXC_DR。
[0080] 因此，当过电压信号OVD非激活的且同时其它服务信号也是非激活的时，该另一个门30的输出EXC_DR与激励信号EXC是相同的。
[0081] 当过电压信号OVD激活时，而不管其它服务信号的状态，门29的输出端是非激活的且另一个门30的输出端的控制信号EXC_DR是非激活的，而不管由数字调节回路9提供的激励信号EXC，这中断了交流发电机的激励EXC_DR。
[0082] 需要注意的是，根据本发明的机动车车载电气网络的电源电压B+A的控制系统17的功率电路16与如图1所示的通用的控制系统1中的功率电路16的不同仅在于两个
逻辑门29、30。
[0083] 激励电流的切换通过MOSFET型的激励开关7实现，且接地包括
飞轮二极管31。
[0084] 激励电流IROT的测量通过分流器32实现，在分流器32的端子处由
运算放大器33测量电位差。
[0085] 根据本发明的机动车车载电气网络的电源电压的控制系统17的调节装置2、4、9、16也包括与如图4所示的已知通用系统1的调节装置2、4、9、16的元件相同的元件：
[0086] -电池电压B+的第二采集元件2、4，其包括由至少一个电阻桥34构成的第二捕获元件(2)和由至少一个电容器35构成的第二滤波元件4；
[0087] -数字调节回路9包括模拟数字转换器3及处理单元5，该处理单元5由微控制器或微处理器构成；
[0088] -第二计时器36；
[0089] 根本区别在于根据本发明的系统17的调节回路9不包括集成保护装置10，以避免功能的公用模式。
[0090] 出于同样的原因，保护装置11的第一计时器26与调节回路9的第二计时器36是分立的。
[0091] 根据本发明的机动车车载电气网络的电源电压B+A的控制系统17以ASIC的形式被制成。
[0092] 由于这种模
块化，且由于调节装置2、4、9、16与现有调节装置2、4、9、16几乎没有差别，甚至是简化的，新型ASIC的开发仅需要减少的投资。
[0093] 图7示出根据本发明的机动车车载电气网络的电源电压的控制系统的另一种实施例。在该实施例中，标识为11'的保护装置，包括它自己的半导体功率开关(MOSFET晶体管)7'。该开关7’是保护开关，其适用于基于控制信号OVD的命令断开交流发电机的激励电路，并串联插置在电源电压B+A和电路16的激励开关7之间。
[0094] 根据图7的实施例使得保护装置11'与调节器其余部分更加分立，且为保护装置11'提供了独立于激励开关7而切断交流发电机的激励电流的可能性，这具有很大的利益，例如在激励开关7故障的情况下，此时开关7处于
短路，在交流发电机的激励线圈中有最大激励电流。这种实施例非常适合于在分立的基板上实现保护装置11'，该基板与设置有调节器的其余部分的基板不同，这通过允许对例如由交流发电机随激励开关7的热损坏而引发的可能的过加热的改善的抵抗增强了保护装置11'的保护功能。专用电源28也增强了该在保护装置11'与调节器其余部分之间的分立。
[0095] 包括根据本发明的控制系统17的交流发电机因此相对于以前的型号具有竞争性的优势，因为以可比较的成本，使其对抗过电压的保护作用是绝对的。
[0096] 不言而喻，本发明并不限制于上述几个优选实施例。
[0097] 所引用的电子组件的类型也仅为用于实现本发明的例子。它们可根据需要被实现同样功能或同样功能团的其它组件可选地替换。
[0098] 本发明因此包括所有的保留在
权利要求所定义的范围内的、实施例的变型。
