DE10227821A1 - Determining the load torque and output current of a vehicle generator by measuring the excitation current - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Bestimmung des Ausgangsstromes (Igen) eines Fahrzeuggenerators, dessen Ausgangsspannung von einem Generatorregler geregelt wird. Zur Verbesserung der Genauigkeit bei der Bestimmung des Ausgangsstroms (Igen) wird vorgeschlagen, die Generatordrehzahl (n) und den Erregerstrom (Ierr) zu messen und die gemessenen Werte an eine Verarbeitungseinheit auszugeben, die den Generatorstrom (Igen) des Generators auf der Grundlage der gemessenen Werte ermittelt.The invention relates to a device and a method for determining the output current (Igen) of a vehicle generator, the output voltage of which is regulated by a generator regulator. In order to improve the accuracy in determining the output current (Igen), it is proposed to measure the generator speed (n) and the excitation current (Ierr) and to output the measured values to a processing unit which determines the generator current (Igen) of the generator on the basis of the measured Values determined.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bestimmung des Ausgangsstroms eines Fahrzeuggenerators gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 6.The invention relates to a method and a device for determining the output current of a vehicle generator according to the generic term of claim 1 or 6.
Lastmoment und Ausgangsstrom eines Fahrzeuggenerators sind wichtige Kenngrößen für das Aufstellen einer Energiebilanz in einem elektrischen Bordnetz bzw. für das Durchführen eines effektiven Motormanagements in einem Kfz.Load moment and output current of a vehicle generator are important parameters for the installation an energy balance in an electrical system or for carrying out a effective engine management in a motor vehicle.
Der Generatorausgangsstrom wird üblicherweise
aus der Generatordrehzahl n, dem Erregerstrom Ierr und dem Luftspalt
d zwischen Rotor und Stator unter Zuhilfenahme eines für den jeweiligen Generator
bestimmten Kennfeldes berechnet. Dabei wird der Erregerstrom Ierr
aus dem Tastverhältnis
Tein/(Tein + Taus) eines Schalttransistors, mit dem das Erregerfeld
geschaltet wird, der Erregerfeldtemperatur T, die z.B. indirekt über die
Temperatur des Motorraums bestimmt wird, den Erregerfeldwiderstand
R sowie parasitäre
Verlustwiderstände
im Erregerpfad Rpar abgeschätzt.
Für die
Bestimmung des Generatorstroms Igen gilt somit:
The generator output current is usually calculated from the generator speed n, the excitation current Ierr and the air gap d between the rotor and the stator with the aid of a characteristic diagram determined for the respective generator. The excitation current Ierr is estimated from the pulse duty factor Tein / (Tein + Taus) of a switching transistor with which the excitation field is switched, the excitation field temperature T, which is determined indirectly via the temperature of the engine compartment, the excitation field resistance R and parasitic loss resistances in the excitation path Rpar , The following therefore applies to the determination of the generator current Igen:
Dabei kann die Generatordrehzahl n und die Generatorausgangsspannung Ubat gemessen werden. Dagegen bilden insbesondere die Erregerfeldtemperatur T, der Erregerfeldwiderstand R auf Grund seiner Temperaturabhängigkeit und die parasitären Verlustwiderstände Rpar schwer bestimmbare Größen, die das Ergebnis stark beeinflussen können. Abweichungen in der tatsächlichen Temperatur T des Erregerfeldes, bei der Bestimmung des Erregerfeldwiderstandes R und der tatsächlich am Erregerfeld anliegenden Spannung wirken sich unmittelbar auf die Berechnung des Generatorausgangsstroms Igen aus.Thereby the generator speed n and the generator output voltage Ubat are measured. On the other hand in particular form the excitation field temperature T, the excitation field resistance R due to its temperature dependence and the parasitic loss resistances Rpar difficult to determine sizes that can strongly influence the result. Deviations in the actual Temperature T of the excitation field when determining the excitation field resistance R and the actually Voltage applied to the excitation field has a direct effect on the Calculation of the generator output current Igen.
Für
die Berechnung des Generatorlastmomentes Mgen gilt folgender Zusammenhang:
The following relationship applies to the calculation of the generator load torque Mgen:
Wie zu erkennen ist, geht darin auch der relativ ungenau bestimmbare Generatorausgangsstrom Igen mit ein.As can be seen, it also works the relatively imprecise determinable generator output current Igen on.
Die Genauigkeit bei der Berechnung des Generatorausgangsstromes Igen bzw. des Generatorlastmomentes Mgen ist für Ladebilanzrechnungen oder für ein Motormanagement, insbesondere im Motorleerlauf, zu gering. Die Bestimmung der genannten Größen ist ferner relativ rechenaufwendig.The accuracy in the calculation of the generator output current Igen or the generator load torque Mgen is for Loading balance calculations or for engine management, especially when the engine is idling, is too low. The Determination of the sizes mentioned is also relatively computationally expensive.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Genauigkeit bei der Berechnung des Generatorausgangsstromes bzw. des Lastmomentes zu erhöhen und gleichzeitig den Rechenaufwand zu reduzieren.It is therefore the object of the present invention the accuracy in the calculation of the generator output current or to increase the load torque and at the same time reduce the computing effort.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 sowie 6 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.This object is achieved according to the invention by the features specified in claim 1 and 6. Further Embodiments of the invention are the subject of dependent claims.
Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht darin, den Erregerstrom vorzugsweise direkt im Generatorregler zu messen und den gemessenen Wert über eine geeignete Schnittstelle an ein Steuergerät (Verarbeitungseinheit) auszugeben und daraus den Generatorausgangsstrom bzw. das Lastmoment zu berechnen. Durch das direkte Messen des Erregerstroms können die vorstehend beschriebenen Ungenauigkeiten bei der Abschätzung des Erregerstroms vermieden und die Berechnung von Generatorausgangsstrom und Lastmoment wesentlich verbessert werden.The main idea of the invention consists of the excitation current preferably directly in the generator controller to measure and the measured value via a suitable interface to a control unit Output (processing unit) and from it the generator output current or to calculate the load moment. By directly measuring the excitation current can the inaccuracies in the estimation of the Excitation current avoided and the calculation of generator output current and load torque can be significantly improved.
Somit ergibt sich zur Berechnung
des Generatorausgangsstromes Igen und des Lastmoments Mgen im Steuergerät folgender
Zusammenhang:
This results in the following relationship for calculating the generator output current Igen and the load torque Mgen in the control unit:
Generatorausgangsstrom und/oder Lastmoment werden vorzugsweise aus entsprechenden Kennlinien oder Tabellen ermittelt, die beispielsweise im Steuergerät hinterlegt sein können.Generator output current and / or load torque are preferably made from corresponding characteristic curves or tables determined, which can be stored in the control unit, for example.
Ist im System z.B. ein Generatorstrom/Drehzahl-Kennlinienfeld oder ein Lastmoment/Drehzahl-Kennlinienfeld abgespeichert, so kann der Generatorausgangsstrom oder das Generatorlastmoment unter Berücksichtigung der restlichen Größen (n, Ubat, d) direkt ausgegeben werden. Wahlweise können Ausgangsstrom oder Lastmoment auch berechnet werden.Is in the system e.g. a generator current / speed characteristic field or a load torque / speed characteristic field is stored, so can taking into account the generator output current or the generator load torque the remaining sizes (n, Ubat, d) can be output directly. Output current or load torque can be selected can also be calculated.
Durch das direkte Messen des Erregerstroms (mittels eines geeigneten Strommessers) verbleiben zur Bestimmung des Generatorausgangsstroms und des Lastmoments im wesentlichen nur noch genau bestimmbare Größen. Die einzige unbekannte wesentliche Größe ist der Luftspalt d des Generators. Für den Luftspalt d wird üblicherweise ein Mittelwert aus der Fertigung angesetzt. Dies kann je nach tatsächlichem Luftspalt d relativ ungenau sein.By directly measuring the excitation current (using a suitable ammeter), essentially only precisely determinable variables remain for determining the generator output current and the load torque. The only unknown significant quantity is the air gap d of the generator. A is usually used for the air gap d Average from manufacturing. Depending on the actual air gap d, this can be relatively imprecise.
Um eine weitere Verbesserung der Genauigkeit zu erreichen, kann der bei einer Generatorprüfung (Prüfstandmessung) real gemessene Generatorausgangsstrom, der sich bei vorgegebenem Erregerstrom und vorgegebener Drehzahl eingestellt hat, herangezogen werden, um die im System hinterlegten Kennlinien abzugleichen und an den tatsächlichen Luftspalt des Generators anzupassen. Beispielsweise kann ein Korrekturfaktor ermittelt werden, mit dem der im System hinterlegte Generatorausgangsstrom bzw. das Lastmoment korrigiert wird, um den Einfluß des Luftspalts d zu eliminieren. Wahlweise kann auf der Grundlage der Prüfstandmessung auch auf den tatsächlichen Luftspalt d zurück gerechnet werden, der dann für die Bestimmung von Generatorausgangsstrom bzw. Lastmoment herangezogen werden kann.To further improve the Achieving accuracy can be achieved with a generator test (test bench measurement) Really measured generator output current, which is at a given Excitation current and specified speed has been used to compare the characteristics stored in the system and to the actual Adjust the air gap of the generator. For example, a correction factor can be determined with which the generator output current stored in the system or the load torque is corrected for the influence of the air gap to eliminate d. Optionally, based on the test bench measurement even on the actual Air gap d calculated back who then for the determination of generator output current or load torque is used can be.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert.The invention is illustrated below the attached Exemplary drawings closer explained.
Es zeigen:Show it:
An der untersten Stromkennlinie (Ierr3) ist darüber hinaus der Einfluß des Luftspalts d dargestellt, wobei zu erkennen ist, daß der Generatorausgangsstrom Igen mit zunehmendem Luftspalt geringfügig sinkt.At the lowest current characteristic (Ierr3) is about it beyond the influence of Air gap d shown, it can be seen that the generator output current Igen slightly decreases with increasing air gap.
Um bei der Berechnung von Generatorausgangsstrom und Generatorlastmoment die Ungenauigkeit wegen unterschiedlich großer Luftspalte d zu eliminieren, wird der bei einer Prüfstandmessung real gemessene Generatorausgangsstrom heran gezogen. Aus der Prüfstandmessung ergibt sich unter definierten Bedingungen (Erregerstrom Ierr und Drehzahl n) ein Generatorstrom, anhand dessen sich die Kennlinien entsprechend korrigieren lassen.In order to calculate generator output current and generator load torque the inaccuracy due to different greater Eliminating air gaps d becomes the result of a test bench measurement real measured generator output current is used. From the test bench measurement results under defined conditions (excitation current Ierr and Speed n) a generator current, based on which the characteristic curves have it corrected accordingly.
Neben den Stromtrennlinien sind vorzugsweise auch Momentenkennlinien im System hinterlegt (nicht gezeigt), aus denen das aktuelle Lastmoment ausgelesen werden kann.In addition to the current separation lines are preferred also torque characteristics stored in the system (not shown) which the current load torque can be read out.
In dem Verfahren zur Bestimmung des Ausgangsstroms Igen werden in einem ersten Schritt 1 zunächst die Generatordrehzahl n und in einem zweiten Schritt 2 der Erregerstrom Ierr gemessen. In einem dritten Schritt wird dann der Generatorstrom Igen auf der Grundlage der gemessenen Werte ermittelt. Dies erfolgt mittels Kennlinien oder Tabellen, die in einer Verarbeitungseinrichtung (Steuergerät) hinterlegt sind.In the procedure for determining the Output current Igen are first in a first step 1 Generator speed n and in a second step 2 the excitation current Ierr measured. In a third step, the generator current then becomes Igen determined on the basis of the measured values. This is done using Characteristic curves or tables in a processing facility (Control unit) are.
Bei der Auswertung der Kennlinien wird die tatsächliche Größe des Luftspalts d des Generators berücksichtigt, die vorher in Prüfstandmessungen ermittelt wurde.When evaluating the characteristic curves becomes the actual Size of the air gap d of the generator is taken into account, the previously in test bench measurements was determined.
Durch das direkte Messen des Erregerstroms Ierr kann der Generatorausgangsstrom Igen sehr genau bestimmt werden.By directly measuring the excitation current The generator output current Igen can be determined very precisely.
- 1–31-3
- Verfahrensschrittesteps
- 66
- Meßeinrichtungmeasuring device
- 77
- Generatorreglerregulator
- 88th
- DrehzahlmesserRev counter
- 99
- Generatorgenerator
- 1010
- Verarbeitungseinheitprocessing unit
- Igenigen
- Generatorstromgenerator power
- Ierrierr
- Erregerstromexcitation current
- dd
- Luftspaltair gap
- nn
- Drehzahlrotational speed
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