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    • 专利摘要:
    Ein System und ein Verfahren für den thermischen Schutz eines Generators (10) mit hoher Ausgangsleistung für ein Fahrzeug haben ein Steuerungssystem für den Arbeitszyklus; einen Generator (10) mit einem Grenzwert für die Temperatur und mindestens einem Grenzwert für die Rotor-Geschwindigkeit, wobei der Generator (10) operativ mit dem Steuerungssystem für den Arbeitszyklus verbunden ist; ein Versorgungssystem für den Feldstrom zu dem Generator (10); einen ersten Signalgenerator in Kommunikation mit dem Steuerungs-System für den Arbeitszyklus zur Darstellung einer Rotor-Geschwindigkeit des Generators (10); und einen zweiten Signalgenerator in Kommunikation mit dem Steuerungs-System für den Arbeitszyklus zur Darstellung einer Temperatur des Generators (10), wobei das Steuerungs-System für den Arbeitszyklus das Versorgungssystem für den Feldstrom für den Generator (10) auf Basis der Information von den Signalgeneratoren regelt.A system and method for thermal protection of a high output generator (10) for a vehicle have a duty cycle control system; a generator (10) with a limit for the temperature and at least one limit for the rotor speed, the generator (10) being operatively connected to the control system for the duty cycle; a supply system for the field current to the generator (10); a first signal generator in communication with the control system for the work cycle for displaying a rotor speed of the generator (10); and a second signal generator in communication with the control system for the duty cycle for displaying a temperature of the generator (10), the control system for the duty cycle the supply system for the field current for the generator (10) based on the information from the signal generators regulates.
    公开号:DE102004020730A1
    申请号:DE200410020730
    申请日:2004-04-27
    公开日:2004-11-25
    发明作者:Scott Richard Novi Wilson
    申请人:Visteon Global Technologies Inc；
    IPC主号:H02H7-06
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Generatorenbzw. Lichtmaschinen fürFahrzeuge. Im Besonderen bezieht sich die vorliegende Erfindungauf den thermischen Schutz von Generatoren mit hoher Ausgangsleistungfür Fahrzeuge.TheThe present invention relates generally to generatorsor alternators forVehicles. In particular, the present invention relateson the thermal protection of generators with high output powerfor vehicles.
    [0002] Einwichtiges Entwicklungsziel fürden Generator eines Fahrzeugs ist es, maximale Ausgangsleistungbei der geringst möglichenUmdrehungszahlen bereitzustellen. Zusätzlich erfordert das geringe Platzangebotfür dieAntriebsmaschine in gegenwärtigenFahrzeugen kleine Baugrößen desGenerators in Kombination mit hoher Effizienz. Die hoch effizientenGeneratoren erzeugen eine hohe Ausgangsleistung bei geringer Umdrehungsgeschwindigkeit,aber sie erzeugen auf der anderen Seite mehr Energie als verbrauchtwerden kann, wenn der Generator des Fahrzeugs bei einer höheren Umdrehungsgeschwindigkeitarbeitet. Zusätzlichzur Erzeugung von elektrischer Leistung erzeugt der Generator auchWärme. Indem Maßewie die Rotationsgeschwindigkeit des Generators ansteigt, wächst auchdie Menge der erzeugten Wärme,was wegen der erhöhtenTemperaturen ein möglichesFehlverhalten des Generators zur Folge haben kann.Onimportant development goal forthe generator of a vehicle is maximum output powerat the least possibleTo provide revolutions. In addition, the limited space requiredfor thePrime mover in currentVehicles of small sizesGenerator in combination with high efficiency. The highly efficientGenerators generate high output power at low speed of rotation,but on the other hand, they generate more energy than they consumecan be when the generator of the vehicle at a higher speed of rotationis working. additionallythe generator also generates to generate electrical powerWarmth. Inthe measureas the rotational speed of the generator increases, so does itthe amount of heat generated,what because of the elevatedTemperatures a possibleMalfunction of the generator.
    [0003] Umdie Wärmeabzuleiten ist der Generator mit einem Kühl-System ausgestattet. EinKühl-Systemmit Flüssigkeitwird verwendet, um die überflüssige Wärme abzuleiten.Die Flüssigkeits-Kühlung leitetdie Wärmeab und bietet Möglichkeiten,um die Komponenten des Generators nach außen hin abzuschließen, waseine erhöhteRobustheit bezogen auf Umgebungseinflüsse zur Folge hat. Allerdingsist es möglich,dass die Flüssigkeits-Kühlung nichtausreicht, um bei hoher Abgabe-Leistung die Wärme des Generators abzuleiten.Ein Generator, der dafürentwickelt ist, um maximale Ausgangsleistung bei geringer Geschwindigkeitbereitzustellen, kann deswegen seine thermischen Grenzwerte beihoher Umdrehungsgeschwindigkeit überschreiten.Aroundthe heatthe generator is equipped with a cooling system. OnCooling systemwith liquidis used to dissipate the excess heat.The liquid cooling conductsthe heatand offers opportunitiesto complete the components of the generator, whatan increasedRobustness related to environmental influences. IndeedIs it possible,that liquid cooling is notis sufficient to dissipate the heat of the generator at a high output.A generator that does itis designed to deliver maximum output power at low speedcan therefore provide its thermal limitsexceed the high rotational speed.
    [0004] Esgibt auch Luftkühlungs-Systeme,die es erlauben, die vom Generator erzeugte Wärme abzuleiten. In ähnlicherWeise wie bei den Kühl-Systemen mittelsFlüssigkeitkönnendie Luftkühlungs-Systeme denGenerator nicht ausreichend kühlen,wenn er bei hohen Ausgangsleistungen arbeitet, und damit die Möglichkeitnicht ausschließen,dass der Generator wegen der bei hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten desGenerators erzeugten überschüssigem Wärme einFehlverhalten zeigt.Itare also air cooling systems,which allow the heat generated by the generator to be dissipated. More like thatWay as with the cooling systems by means ofliquidcanthe air cooling systemsDo not cool the generator sufficiently,if he works with high output power, and thus the possibilitydo not exclude,that the generator because of the high speed of rotation of theGenerators generated excess heatShows misconduct.
    [0005] EinzusätzlichesProblem besteht bei der Temperaturregelung eines Generators. DerGenerator selber hat eine hohe thermische Kapazität, so dassein Temperatur-Sensor möglicherweiseden Anstieg der Temperatur des Generators noch nicht geeignet anzeigt,wenn der Anstieg tatsächlichschon stattfindet. Zu der Zeit, wo ein Temperatur-Sensor anzeigt,dass der Generator seinen thermischen Grenzwert erreicht hat, istes möglich,dass die Antwortzeit, die erforderlich ist, um eine Verringerungder Temperatur zu bewirken, größer istals die Zeit, die verfügbarist füreine ausreichende Kühlung,um Schaden am Generator zu verhindern. Die Temperaturmessung alleineist nicht ausreichend, um den Generator bei einer thermische sicherenBetriebstemperatur zu halten und ein Fehlverhalten des Generatorszu verhin dern, weil der Generator während des Betriebs mit hoherUmdrehungsgeschwindigkeit sich übermäßig aufheizt.OnadditionalThere is a problem with the temperature control of a generator. TheGenerator itself has a high thermal capacity, so thata temperature sensor possiblydoes not yet adequately indicate the increase in the temperature of the generator,if the increase actuallyalready taking place. At the time a temperature sensor indicatesthat the generator has reached its thermal limitit possiblethat the response time that is required to decreasethe temperature to cause is greaterthan the time that is availableis foradequate cooling,to prevent damage to the generator. The temperature measurement aloneis not sufficient to secure the generator at a thermalMaintain operating temperature and malfunction of the generatorto prevent because the generator with highRotation speed heats up excessively.
    [0006] Deswegenbesteht ein Bedürfnisdafür,Einrichtungen zum Schutz eines Generators mit hoher Ausgangsleistungfür einFahrzeug bereitzustellen, die dafür sorgen, dass dieser nichtdurch übermäßige Wärmeentwicklunggeschädigtwird.thereforethere is a needfor this,Devices for protecting a generator with high output powerfor aProvide vehicle that ensure that this is notdue to excessive heatdamagedbecomes.
    [0007] EinSystem zum thermischen Schutz und eine Methode dazu sind in dervorliegenden Patentannmeldung beschrieben. Sie sind vorgesehen,um eine oder mehrere Mängelder Konstruktionen nach dem Stand der Kunst zu beheben. Entsprechendder vorliegenden Erfindung werden ein System zum thermischen Schutzund eine Methode dazu veröffentlicht,die geeignet sind fürden thermischen Schutz eines Generators mit hoher Ausgangsleistungin einem Fahrzeug.OnSystem for thermal protection and a method for this are in thepresent patent application described. They are intendedto one or more shortcomingsto fix the constructions according to the state of the art. CorrespondingThe present invention provides a thermal protection systemand published a methodthat are suitable forthermal protection of a generator with high output powerin a vehicle.
    [0008] Dementsprechendist es Aufgabe der Erfindung,Accordinglyit is the object of the invention
    [0009] DieseAufgabe wird gelöstdurch die Merkmale des Anspruchs 1.ThisTask is solvedby the features of claim 1.
    [0010] Ineinem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System für den thermischenSchutz eines Generators mit hoher Ausgangsleistung in einem Fahrzeugbeschrieben. Das System weist einen Generator auf mit einem Grenzwertder Temperatur und einem Grenzwert für die Rotordrehzahl, eine Stromversorgungfür denFeldstrom des Generators, einem Signalgenerator für die Drehzahldes Generators, einem Signalgenerator für die Temperatur des Generatorsund ein Steuerungssystem fürden Arbeitszyklus, das operativ verbunden ist mit dem Generatorund den Signalgeneratoren. Das Steuerungssystem für den Arbeitszyklussteuert den Feldstrom, mit dem der Generator versorgt wird, aufBasis der Information von den Signalgeneratoren.InOne aspect of the present invention provides a thermal systemProtection of a generator with high output power in a vehicledescribed. The system has a generator with a limit valuethe temperature and a limit value for the rotor speed, a power supplyfor theField current of the generator, a signal generator for the speedof the generator, a signal generator for the temperature of the generatorand a control system forthe duty cycle that is operationally linked to the generatorand the signal generators. The control system for the work cyclecontrols the field current with which the generator is suppliedBasis of the information from the signal generators.
    [0011] Ineinem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Methodezum thermischen Schutz eines Generators mit hoher Ausgangsleistungfür einFahrzeug beschrieben. Die Methode umfasst die Schritte zur Bestimmungder Betriebs-Temperatur fürden Generator, zum Vergleich der Betriebstemperatur mit einem vorgegebenenGrenzwerte für dieTemperatur des Generators und zur Erzeugung eines Temperatur-Vergleichssignalsfür dasArbeitszyklus Steuerungs-System, das dem Temperatur-Vergleich entspricht,zur Bestimmung der im augenblicklichen Betriebszustand vorliegendenRotor-Geschwindigkeit des Generators, zum Vergleich der Rotor-Geschwindigkeitmit einem vorgegebenen Grenzwert für die Rotor-Geschwindigkeit,und zur Erzeugung eines Rotor-Geschwindigkeit-Vergleichsignals für das Arbeitszyklus-Steuerungssystem,das dem Vergleich der Rotor-Geschwindigkeiten entspricht, und zurErzeugung eines Arbeitszyklus-Steuerungssignals, das die Stromversorgungfür den Feldstromzum Generator auf Basis des Temperatur-Vergleichssignals und desRotor-Geschwindigkeit-Vergleichssignalsregelt.In another aspect of the present invention, a method for thermally protecting a high output generator for a vehicle is described. The method includes the steps to determine the operating tem temperature for the generator, for comparing the operating temperature with a predetermined limit values for the temperature of the generator and for generating a temperature comparison signal for the operating cycle control system, which corresponds to the temperature comparison, for determining the current rotor speed of the current operating state Generator, for comparing the rotor speed with a predetermined limit value for the rotor speed, and for generating a rotor speed comparison signal for the duty cycle control system, which corresponds to the comparison of the rotor speeds, and for generating a duty cycle control signal, that regulates the power supply for the field current to the generator based on the temperature comparison signal and the rotor-speed comparison signal.
    [0012] DieVorteile der vorliegenden Erfindung werden den Fachleuten noch bessereinsichtig aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungender Erfindung, die dargestellt und beschrieben sind in illustrativerForm. Es ist festzustellen, dass auch andere und andersartige Ausführungender Erfindung möglichsind, und dass ihre Details auch in verschiedener Art modifiziertwerden können. Dementsprechendsind die Zeichnungen und die Beschreibung in ihrer Natur als illustrativund nicht als restriktiv zu sehen. In der Zeichnung zeigen:TheAdvantages of the present invention will become even better to those skilled in the artclear from the following description of the preferred embodimentsof the invention illustrated and described in illustrativeShape. It should be noted that other and different typesthe invention possibleare, and that their details are also modified in various wayscan be. Accordinglythe drawings and description are illustrative in natureand not to be seen as restrictive. The drawing shows:
    [0013] 1 eine schematische Darstellungeines elektrischen Schaltkreises für eine bevorzugte Ausführung dervorliegende Erfindung; und 1 is a schematic representation of an electrical circuit for a preferred embodiment of the present invention; and
    [0014] 2 ein logisches Flussdiagramm,das eine bevorzugte Ausführungeines Verfahrens zum thermischen Schutz beschreibt, entsprechendeiner weiteren Ausführungder vorliegenden Erfindung. 2 a logic flow diagram describing a preferred embodiment of a method for thermal protection, according to another embodiment of the present invention.
    [0015] Einexemplarisches System zum thermischen Schutz für einen Generator mit hoherAusgangsleistung in einem Fahrzeug, das in der vorliegenden Ausführung derErfindung implementiert werden kann, ist in dem schematischen Diagrammder 1 dargestellt. Einexemplarischer Generator mit hoher Ausgangsleistung für ein Fahrzeug 10 istschematisch in dieser Ausführungdargestellt. Der Generator 10 kann ein Generator vom Typvon Lundell sein, es kann aber auch jeder andere Typ des Generators,wie er nach dem Stand der Technik bekannt ist, in Verbindung mitdem vorliegenden System zum thermischen Schutz verwendet werden.Wie dargestellt hat der Generator 10 einen Rotor 12,der induktiv mit dem Stator 13 gekoppelt ist, welcher Stator-Wicklungen 14 besitzt.Der Rotor 12 wird durch den Antriebsmotor des Fahrzeugs 15 angetrieben. DerRotor 12 dreht sich innerhalb der Wicklungen des Stators 14,wodurch er drei Wechselströmeerzeugt. Die dreiphasigen Wechselströme aus den Wicklungen des Stators 14 werdendann mit Hilfe des Gleichrichters 16 gleichgerichtet, deraus sechs Dioden 18a bis 18f besteht, wodurchein Gleichstrom entsteht. Der Gleichstrom und wird dann zum positivenPol 20 der Batterie 22 geführt. Die Batterie 22 istbevorzugt eine 12 V Batterie.An exemplary thermal protection system for a high output generator in a vehicle that can be implemented in the present embodiment of the invention is in the schematic diagram of FIG 1 shown. An exemplary high output generator for a vehicle 10 is shown schematically in this version. The generator 10 can be a Lundell-type generator, but any other type of generator known in the art can be used in connection with the present thermal protection system. As shown the generator 10 a rotor 12 , which is inductive with the stator 13 which stator windings is coupled 14 has. The rotor 12 is driven by the vehicle's engine 15 driven. The rotor 12 rotates within the stator windings 14 which creates three alternating currents. The three-phase alternating currents from the windings of the stator 14 are then using the rectifier 16 rectified, that of six diodes 18a to 18f exists, which creates a direct current. The direct current and then becomes the positive pole 20 the battery 22 guided. The battery 22 is preferably a 12 V battery.
    [0016] EinFeldstrom wird von der Batterie 22 oder den Dioden 18a bis 18f über denSpannungsregler 24 an den Rotor 12 geführt. Wiein 1 gezeigt ist, steuertein MOSFET-Schalter 26 die Spannung über dem Spannungsregler 24.Hier kann jeder beliebige Typ von Schalter verwendet werden, zumBeispiel ein Darlington-Schalter oder ein Relais Schalter, wie nachdem Stand der Technik bekannt, um die Spannung über dem Spannungsregler 24 anden Rotor 12 zu steuern. Der Spannungsregler 24,der in dieser Ausführungder vorliegenden Erfindung gezeigt ist, illustriert das Verfahrenzum thermischen Schutz, in dem der Arbeitszyklus begrenzt wird durchdie Begrenzung des Feldstroms zum Generator 10, wenn einerder Grenzwerte fürdie Temperatur oder die Rotor-Geschwindigkeit (unten beschrieben)erreicht ist.A field current is from the battery 22 or the diodes 18a to 18f via the voltage regulator 24 to the rotor 12 guided. As in 1 controls a MOSFET switch 26 the voltage across the voltage regulator 24 , Any type of switch can be used here, for example a Darlington switch or a relay switch, as known in the art, to control the voltage across the voltage regulator 24 to the rotor 12 to control. The voltage regulator 24 , shown in this embodiment of the present invention, illustrates the thermal protection method in which the duty cycle is limited by limiting the field current to the generator 10 when one of the temperature or rotor speed limits (described below) is reached.
    [0017] EinUND Gatter 30 und ein ODER Gatter 32 bauen einenlogischen Schaltkreis auf, der das Signal zur Steuerung des MOSFET 26 erzeugt.Der Schaltkreis des UND Gatters 30, der die Referenz-Spannungerzeugt, enthälteine Batterie-Referenzspannung 34, einen Fehlersignal-Verstärker 38, einenVergleicher 40 und einen Rampen-Signal-Generator 42.Die Batterie-Referenzspannung 34 stellt einenReferenzspannungs-Standard fürdie Batterie 22 dar, bevorzugt im Bereich von 13 bis 15Volt, noch weiter bevorzugt im Bereich von 14,1 bis 14,2 Volt. DieBatterie-Referenzspannung 34 wird im Fehlersignal-Verstärker 38 verglichenmit dem aktuellen Spannungs-Wert der Batterie 22. Der Fehlersignal-Verstärker 38 istverbunden mit dem Vergleicher bzw. Komparator 40, in demein Pulsweiten-Modulator (PWM) enthalten ist. Der Rampensignal-Generator 42 erzeugtein Rampen-Signal fürden Vergleicher 40, so dass dieser ein Rampen-Signal vonkonstanter Frequenz und Signalform herstellt. In der vorliegendenAusführungkann das Rampen-Signal digital erzeugt werden mit Hilfe eines 7Bit Teilers 44, der mit einem Oszillator 46 verbundenist. Die Frequenz des Oszillators 46 ist in der bevorzugtenAusführungungefähr16 Kilohertz. Der Rampen-Generator 42 stellt einReferenzsignal fürden Vergleicher 40 zur Verfügung. Das Referenzsignal desRampen-Generators 42 wird am Vergleicher 40 verglichenmit dem Signal des Fehlersignal-Verstärkers 38. Ein pulsweitenmoduliertesSteuerungssignal vom Vergleicher 40, das den Arbeitszyklusdes Feldstroms bestimmt, der durch den Spannungsregler 24 anden Rotor 12 angelegt wird, wird zum UND Gatter 30 geleitetund ist dort Eingangs Signal ebenso wie das Signal vom ODER Gatter 32.Von UND Gatter 30 wird ein Ausgangssignal zum MOSFET 26 geführt, sodass der MOSFET 26 ein- oder ausgeschaltet wird.An AND gate 30 and an OR gate 32 build a logic circuit, which is the signal to control the MOSFET 26 generated. The circuit of the AND gate 30 that generates the reference voltage contains a battery reference voltage 34 , an error signal amplifier 38 , a comparator 40 and a ramp signal generator 42 , The battery reference voltage 34 provides a reference voltage standard for the battery 22 represents, preferably in the range of 13 to 15 volts, still more preferably in the range of 14.1 to 14.2 volts. The battery reference voltage 34 is in the error signal amplifier 38 compared to the current voltage value of the battery 22 , The error signal amplifier 38 is connected to the comparator or comparator 40 , which contains a pulse width modulator (PWM). The ramp signal generator 42 generates a ramp signal for the comparator 40 so that it produces a ramp signal of constant frequency and waveform. In the present embodiment, the ramp signal can be generated digitally using a 7 bit divider 44 with an oscillator 46 connected is. The frequency of the oscillator 46 is about 16 kilohertz in the preferred embodiment. The ramp generator 42 provides a reference signal for the comparator 40 to disposal. The reference signal of the ramp generator 42 is on the comparator 40 compared to the signal of the error signal amplifier 38 , A pulse width modulated control signal from the comparator 40 which determines the duty cycle of the field current generated by the voltage regulator 24 to the rotor 12 is created, becomes an AND gate 30 passed and is there input signal as well as the signal from the OR gate 32 , From AND gate 30 becomes an output signal to the MOSFET 26 led so the MOSFET 26 is switched on or off.
    [0018] Wieoben beschrieben empfängtdas UND Gatter 30 Signale vom Vergleicher 40 alsReferenz und vom ODER Gatter 32 als Beschreibung des aktuellenBetriebszustandes des Generators. Eine Vielzahl von UND Gattern 52 bis 58 übergibtSignale an das ODER Gatter 32. Ein Satz von kontinuierlichen Signalenwird von den Zeitgebern 60 an jedes der UND Gatter 52 bis 58 übergeben,wie unten beschrieben wird. Die Zeitgeber 60 erzeugen einSignal, das die erforderliche Grenze für den Arbeitszyklus darstellt,wie sie aus der Temperatur des Generators 10 oder der Umdrehungsgeschwindigkeitdes Rotors 12 und der Temperatur des Generators 10 abgeleitetwird. Der Ausgang von dem acht Bit Teiler Schaltkreis 44 wirdan die Zeitgeber 60 übergeben. AufBasis des Signals, das zum ODER Gatter 32 geführt ist,und zusammen mit dem Pulsweiten-modulierten Referenz Signal vomVergleicher 40 steuert der Spannungsregler 24,ob es erforderlich ist, die Referenz vom Vergleicher 40,die 100% Arbeits-Zyklus erlaubt, zu überschreiben, oder ob es erforderlichist, den Arbeitszyklus zu verringern. Die Steuerung erfolgt aufBasis eines Algorithmus, der unten beschrieben ist, und zwar inder Situation, wenn die Signale für Temperatur oder Rotor-Geschwindigkeit anzeigen,dass ein Grenzwert erreicht ist, bei dem der Generator thermischenSchutz benötigt.As described above, the AND gate receives 30 Signals from the comparator 40 for reference and from the OR gate 32 as a description of the current operating state of the generator. A variety of AND gates 52 to 58 passes signals to the OR gate 32 , A set of continuous signals is used by the timers 60 to each of the AND gates 52 to 58 as described below. The timers 60 generate a signal that represents the required limit for the duty cycle as derived from the temperature of the generator 10 or the speed of rotation of the rotor 12 and the temperature of the generator 10 is derived. The output from the eight bit divider circuit 44 is sent to the timers 60 to hand over. Based on the signal going to the OR gate 32 is performed, and together with the pulse width modulated reference signal from the comparator 40 controls the voltage regulator 24 whether it is necessary to get the reference from the comparator 40 that allows 100% duty cycle to overwrite or whether it is necessary to decrease the duty cycle. Control is based on an algorithm, described below, in the situation when the signals for temperature or rotor speed indicate that a limit has been reached at which the generator needs thermal protection.
    [0019] DieReferenz-Temperatur 62 wird für einen spezifischen Generator 10 ermittelt.Für jedenTyp von Generator, der verwendet wird, kann die Grenze für die maximaleBetriebs-Temperatur des Generators 10 experimentell ermitteltwerden, so dass ein Grenzwert der Temperatur zur Verfügung steht,oberhalb dessen der Generator wegen übermäßiger Hitze Fehlverhalten zeigenkann oder geschädigtwerden kann. Zum Beispiel kann bei einem mit Flüssigkeit gekühlten Generatorder Grenzwert der maximalen Betriebs-Temperatur des Generators ermitteltwerden, indem der Generator bei einer Geschwindigkeit betriebenwird, in der übermäßige Wärme erzeugt wird,und indem er solange betrieben wird , bis der Generator wegen der übermäßigen Hitzeentwicklung während desBetriebes geschädigtwird. Die maximale sichere Betriebstemperatur kann in einem Bereich festgelegtwerden, der gerade unterhalb des Temperatur-Bereiches liegt, indem der Generator auf Grund der übermäßigen Hitzeentwicklungwährenddes Betriebes geschädigt wird.Die maximale Grenze fürdie Betriebstemperatur liegt typischerweise im Bereich von ungefähr 140°C bis 170Grad Celsius, weiter bevorzugt bei ungefähr 145 Grad Celsius bis ungefähr 155°C, noch weiterbevorzugt bei ungefähr150°C. Natürlich hängt derGrenzwert fürdie maximale Betriebs-Temperaturfür einenGenerator vom spezifischen Typ des verwendeten Generators ab. Die Grenzefür diemaximale Betriebstemperatur kann jede beliebige Grenze für die Temperatursein, die den Generator vor Schaden oder Fehlverhalten schützt.The reference temperature 62 is for a specific generator 10 determined. For each type of generator that is used, there can be a limit on the maximum operating temperature of the generator 10 can be determined experimentally, so that a limit value for the temperature is available above which the generator can malfunction or be damaged due to excessive heat. For example, for a liquid-cooled generator, the maximum operating temperature limit of the generator can be determined by operating the generator at a speed at which excessive heat is being generated and by operating it until the generator due to the excessive Heat development is damaged during operation. The maximum safe operating temperature can be set in a range that is just below the temperature range in which the generator is damaged due to the excessive heat development during operation. The maximum limit for the operating temperature is typically in the range of about 140 ° C to 170 degrees Celsius, more preferably about 145 degrees Celsius to about 155 ° C, even more preferably about 150 ° C. Of course, the maximum operating temperature limit for a generator depends on the specific type of generator used. The maximum operating temperature limit can be any temperature limit that protects the generator from damage or misconduct.
    [0020] DasTemperatur-Signal 64 des Generators wird erzeugt mit Hilfeeines Temperatur-Sensors auf dem Generator 10. Die Temperatur 64 desGenerators kann ermittelt werden mit Hilfe eines Temperatur-Sensors,der an verschiedenen Punkten des Generators angebracht ist, unddas Signal 64 wird erzeugt, während der Generator in Betriebist. In einer bevorzugten Ausführungkann der Temperatur-Sensor innerhalb des Spannungsreglers 24 platziertsein, alternativ kann der Temperatur-Sensor innerhalb des Generatorsauf dem Rotor 12 oder auf den Stator-Wicklungen 14 platziertsein. Der Temperatur-Sensor kann auch auf der Außenseite des Generators platziertsein, um die Platzierung ohne großen Aufwand zu ermöglichen.Obwohl die Platzierung des Temperatur-Sensors im Inneren die Messungder höchstenTemperatur im Generator möglichmacht, ist die Platzierung des Temperatur-Sensors im Inneren nichtkritisch. Zum Beispiel kann ein Thermistor, der auf der Außenseitedes Generators platziert ist, verwendet werden, um die Temperaturdes Generators zu ermitteln. Jeder beliebige Temperatur-Sensor, jede Kombinationvon Sensoren, und jede Platzierung von Sensoren zur Erfassung derTemperatur des Generators, wie unter Fachleuten bekannt, kann verwendetwerden, um die Temperatur des Generators zu ermitteln. Die Temperaturdes Generators 10 wird in eine Spannung umgewandelt, diedann das Temperatur-Signal 64 des Generators darstellt.Das Temperatur-Signal 64 des Generators wird zusammen mitder Referenz Temperatur 62 des Generators als Eingang ineinen Vergleicher 66 geführt. Das Sig nal vom Vergleicher 66 istEingangs-Signal zu den UND Gattern 52 bis 58.The temperature signal 64 of the generator is generated using a temperature sensor on the generator 10 , The temperature 64 of the generator can be determined with the help of a temperature sensor, which is attached to different points of the generator, and the signal 64 is generated while the generator is in operation. In a preferred embodiment, the temperature sensor can be inside the voltage regulator 24 placed, alternatively the temperature sensor inside the generator on the rotor 12 or on the stator windings 14 be placed. The temperature sensor can also be placed on the outside of the generator in order to enable placement without great effort. Although the placement of the temperature sensor inside makes it possible to measure the highest temperature in the generator, the placement of the temperature sensor inside is not critical. For example, a thermistor placed on the outside of the generator can be used to determine the temperature of the generator. Any temperature sensor, combination of sensors, and placement of sensors for sensing the temperature of the generator, as known to those skilled in the art, can be used to determine the temperature of the generator. The temperature of the generator 10 is converted into a voltage, which is then the temperature signal 64 of the generator. The temperature signal 64 of the generator is set together with the reference temperature 62 of the generator as an input to a comparator 66 guided. The signal from the comparator 66 is input signal to the AND gates 52 to 58 ,
    [0021] DasSignal fürdie Rotor-Geschwindigkeit 70 wird aus der Umwandlung derFrequenz der Stator-Wicklungen 13 in eine Spannung erzeugt,so dass die Geschwindigkeit des Rotors 12 dargestellt wird. DasSignal fürdie Rotor-Geschwindigkeit 70 wirdzu einem Vergleicher 72 und einem Vergleicher 74 geführt. DerVergleicher 72 vergleicht das Signal für die Rotor-Geschwindigkeit 70 miteinem ersten Geschwindigkeitslimit des Rotors 76. Das Signalvom Vergleicher 72 geht als Eingangssignal zu den UND Gattern 52 und 56.Der Vergleicher 74 vergleicht das Signal für die Rotor-Geschwindigkeit 70 miteinem zweiten Geschwindigkeitslimit des Rotors 78. DasSignal vom Vergleicher 74 geht als Eingangssignal zu denUND Gattern 52, 56 und 58. Die Geschwindigkeitslimitsder Rotor-Geschwindigkeit sind im Detail in der Beschreibung desAlgorithmus weiter unten beschrieben.The signal for the rotor speed 70 is from converting the frequency of the stator windings 13 generated in a tension so the speed of the rotor 12 is pictured. The signal for the rotor speed 70 becomes a comparator 72 and a comparator 74 guided. The comparator 72 compares the signal for the rotor speed 70 with a first speed limit of the rotor 76 , The signal from the comparator 72 goes to the AND gates as an input signal 52 and 56 , The comparator 74 compares the signal for the rotor speed 70 with a second speed limit of the rotor 78 , The signal from the comparator 74 goes to the AND gates as an input signal 52 . 56 and 58 , The speed limits of the rotor speed are described in detail in the description of the algorithm below.
    [0022] DieSignale werden in den UND Gattern 52 bis 58 folgendermaßen erzeugt:die Eingangs-Signale des UND Gatters 52 sind das Zeitgeber-Signal 60, daseinen 100-prozentigen Arbeitszyklus 80 darstellt, und dieinvertierten Signale von den Vergleichern 66,72 und 74.Der 100% Arbeitszyklus 110 (und gleichbedeutend mit 80)stellt den maximalen erlaubten Arbeitszyklus für einen spezifischen Generator dar,den der Regler einstellen darf. Deswegen übergibt das UND Gatter 52 einSignal an das ODER Gatter 32 für einen 100% Arbeitszyklus,wenn a) das Temperatur-Signal 64 nicht größer istals die Referenz-Temperatur 62 und b) das Signal für die Rotor-Geschwindigkeit 70 nichtgrößer istals das erste Geschwindigkeitslimit des Rotors 76 und c)das Signal fürdie Rotor-Geschwindigkeit 70 nicht größer ist als das zweite Geschwindigkeitslimitdes Rotors 78.The signals are in the AND gates 52 to 58 generated as follows: the input signals of the AND gate 52 are the timer signal 60 . that's a 100 percent duty cycle 80 represents, and the inverted signals from the comparators 66 . 72 and 74 , The 100% duty cycle 110 (and synonymous with 80) represents the maximum allowed duty cycle for a specific generator that the controller is allowed to set. That is why the AND passes gate 52 a signal to the OR gate 32 for a 100% duty cycle if a) the temperature signal 64 is not greater than the reference temperature 62 and b) the signal for the rotor speed 70 is not greater than the first speed limit of the rotor 76 and c) the signal for the rotor speed 70 is not greater than the second speed limit of the rotor 78 ,
    [0023] DieEingangs-Signale des UND Gatters 54 sind das ZeitgeberSignal 60, das einen Standard-Wert für den Grenzwert des maximalenArbeitszyklus 82 darstellt, und das Temperatur-Vergleicher-Signal 66.Der Standardwert für denGrenzwert des maximalen Arbeitszyklus ist jeder Wert für den Arbeitszyklus,der niedrig genug ist, so dass der Generator keine übermäßige Temperaturerzeugt. Zum Beispiel kann der Arbeitszyklus auf 20 Prozent reduziertwerden, so dass immer noch Ausgangsleistung von Generator erzeugtwird, aber keine überschüssige Wärme erzeugtwird. Alternativ kann der Arbeitszyklus auf null reduziert werden,um die Spannungsregelung auszuschalten und die Erzeugung von überschüssiger Wärme zu verhindern.Natürlichkönnenauch andere Reduktionen der Grenze des Arbeitzyklus verwendet werden,wenn die Betriebstemperatur des Generators die Grenze der maximalen erlaubtenTemperatur überschreitet.Deswegen übergibtdas UND Gatter 54 ein Signal an das ODER Gatter 32 für einenStandardwert fürden Grenzwert des maximalen Arbeitszyklus 82, wenn dasTemperatur-Signal 64 größer istals die Referenz-Temperatur 62.The input signals of the AND gate 54 are the timer signal 60 , which is a standard value for the limit of the maximum duty cycle 82 represents, and the temperature comparator signal 66 , The default value for the maximum duty cycle limit is any duty cycle value that is low enough so that the generator does not generate excessive temperature. For example, the duty cycle can be reduced to 20 percent so that generator output power is still being generated but no excess heat is being generated. Alternatively, the duty cycle can be reduced to zero to turn off voltage regulation and prevent excess heat from being generated. Of course, other reductions in the duty cycle limit can also be used if the operating temperature of the generator exceeds the limit of the maximum allowed temperature. That is why the AND passes gate 54 a signal to the OR gate 32 for a default value for the maximum duty cycle limit 82 when the temperature signal 64 is greater than the reference temperature 62 ,
    [0024] DieEingangs-Signale des UND Gatters 56 sind das ZeitgeberSignal 60, das einen ersten Grenzwerte für den maximalenArbeitszyklus 84 darstellt, das Signal vom Vergleicher 72 unddie invertierten Signale von den Vergleichern 66 und 74.Der Grenzwert fürden maximalen Arbeitszyklus stellt einen Grenzwert für die Versorgungdes Feldstroms zum Generator dar, der gesetzt ist, wenn die Geschwindigkeitdes Rotors des Generators einen bestimmten Wert erreicht. Die Geschwindigkeitdes Rotors und die Grenzwerte fürden Arbeitszyklus sind weiter unten im Detail im Zuge der Beschreibungdes Algorithmus fürdie bevorzugte Ausführungder vorliegenden Erfindung beschrieben. Deswegen übergibtdas UND Gatter 56 ein Signal an das ODER Gatter 32 für den erstenGrenzwert des maximalen Arbeitszyklus 84 , wenn a) dasTemperatur-Signal 64 nicht größer ist als die Referenz Temperatur 62 und b)das Signal fürdie Rotor-Geschwindigkeit 70 größer ist als das erste Geschwindigkeitslimitdes Rotors 76 und c) das Signal für die Rotor-Geschwindigkeit 70 nichtgrößer istals das zweite Geschwindigkeitslimit des Rotors 78.The input signals of the AND gate 56 are the timer signal 60 that set a first limit for the maximum duty cycle 84 represents the signal from the comparator 72 and the inverted signals from the comparators 66 and 74 , The limit value for the maximum duty cycle represents a limit value for the supply of the field current to the generator, which is set when the speed of the rotor of the generator reaches a certain value. The rotor speed and duty cycle limits are described in detail below as the algorithm for the preferred embodiment of the present invention is described. That is why the AND passes gate 56 a signal to the OR gate 32 for the first limit of the maximum duty cycle 84 if a) the temperature signal 64 is not greater than the reference temperature 62 and b) the signal for the rotor speed 70 is greater than the first speed limit of the rotor 76 and c) the signal for the rotor speed 70 is not greater than the second speed limit of the rotor 78 ,
    [0025] DieEingangs-Signale des UND Gatters 58 sind das ZeitgeberSignal 60, das einen zweiten Grenzwert für den maximalenArbeitszyklus 86 darstellt, das invertierte Signal vomVergleicher 66 und das Signal vom Vergleicher 74.Deswegen übergibt dasUND Gatter 58 ein Signal an das ODER Gatter 32 für den zweitenGrenzwert des maximalen Arbeitszyklus 86 , wenn a) dasTemperatur-Signal 64 nicht größer ist als die Referenz Temperatur 62 und b)das Signal fürdie Rotor-Geschwindigkeit 70 größer ist als das zweite Geschwindigkeitslimitdes Rotors 78.The input signals of the AND gate 58 are the timer signal 60 , which is a second limit for the maximum duty cycle 86 represents the inverted signal from the comparator 66 and the signal from the comparator 74 , That is why the AND passes gate 58 a signal to the OR gate 32 for the second limit of the maximum duty cycle 86 if a) the temperature signal 64 is not greater than the reference temperature 62 and b) the signal for the rotor speed 70 is greater than the second speed limit of the rotor 78 ,
    [0026] Daslogische Fluss-Diagramm in 2 zeigt einebevorzugte Implementierung der Steuerungsschritte des Reglers in 1, wie sie vom Algorithmus 100 für das Steuerungssystemdes Arbeitszyklus zum Zweck des thermischen Schutzes ausgeführt werden.The logical flow diagram in 2 shows a preferred implementation of the control steps of the controller in 1 how from the algorithm 100 for the control system of the working cycle for the purpose of thermal protection.
    [0027] DerAlgorithmus fürden thermischen Schutz 100 wird initiiert bei 102,nachdem die Antriebsmaschine des Fahrzeugs eingeschaltet ist. DerAlgorithmus 100 läuftkontinuierlich durch eine logische Schleife und überwacht dabei Änderungender Temperatur und Änderungender Grenzwerte des Arbeitszyklus, wie nachfolgend beschrieben. Aufdiese Weise kann der Algorithmus Änderungen an die Steuerungfür denArbeitszyklus signalisieren, um sofort den Arbeitszyklus zu verändern alsAntwort auf Überschreitungder Generator-Temperatur oder Überschreitungder Geschwindigkeit des Rotors.The algorithm for thermal protection 100 is initiated at 102 after the vehicle engine is turned on. The algorithm 100 runs continuously through a logical loop and monitors changes in temperature and changes in the limit values of the working cycle, as described below. In this way, the algorithm can signal changes to the controller for the duty cycle to immediately change the duty cycle in response to the generator temperature being exceeded or the rotor speed being exceeded.
    [0028] ImAlgorithmus 100 startet das Fahrzeug bei 102 undder Arbeitszyklus von 100% beginnt bei 110. Der 100% Arbeitszyklus 110 stelltden maximalen erlaubten Arbeitszyklus für die Feldanregung durch die Steuerungbei einem spezifischen Generator dar. Ausgehend von dem anfänglichenArbeitszyklus-Grenzwert 110 mit100% wird eine Temperatur-Bestimmung 112 für den Generatordurchgeführt. Wieoben beschrieben könnenbeliebige Temperatur-Sensoren, wie sie unter Fachleuten bekanntsind, verwendet werden, um die Temperatur des Generators zu bestimmen,währendder Generator in Betrieb ist. Ausgehend von der Temperatur-Ermittlung 112 läuft derAlgorithmus weiter zu einer Abfrage, ob ein Arbeitszyklus-Grenzwert 114 eingestelltist. Der Grenzwert 114 des Arbeitszyklus besagt, dass der Arbeitszykluskleiner ist als der 100% Arbeitszyklus 110.In the algorithm 100 starts the vehicle 102 and the 100% duty cycle starts at 110 , The 100% duty cycle 110 represents the maximum allowed work cycle for field excitation by the controller for a specific generator. Starting from the initial work cycle limit 110 with 100% is a temperature determination 112 performed for the generator. As described above, any temperature sensors known to those skilled in the art can be used to determine the temperature of the generator while the generator is operating. Based on the temperature determination 112 the algorithm continues to query whether a duty cycle limit 114 is set. The limit 114 the duty cycle means that the duty cycle is less than the 100% duty cycle 110 ,
    [0029] DerAlgorithmus fürden thermischen Schutz 110 verringert den maximalen erlaubtenArbeitszyklus vom 100% Arbeitszyklus 110 zu einem Standard-Wert für den maximalenerlaubten Arbeitszyklus, wenn die Temperatur Ermittlung 112 besagt, dassdie Betriebstemperatur den Grenzwert der maximalen Betriebs-Temperatur überschreitet,der für einenspezifischen Generator vorgegeben ist, was in Schritt 116 beschriebenist. Der Standard-Wert für denmaximalen erlaubten Arbeitszyklus ist jeder beliebige Wert für den Arbeitszyklus,der klein genug ist, so dass der Generator keine überschüssige Temperaturerzeugt, wie oben beschrieben. Wenn der Grenzwert des Arbeitszyklus 114 nichtkleiner ist als der 100% Arbeitszyklus-Grenzwert 110, wasanzeigt dass der Arbeitszyklus beim maximalen erlaubten Arbeitszyklusliegt, ermittelt der Algorithmus in Schritt 116, ob dieermittelte Temperatur 112 kleiner ist als der Grenzwertfür diemaximale Temperatur, der für denspezifischen Generator eingestellt ist. In einer bevorzugten Ausführung kannbei einem Generator vom Lundell-Typ die Grenze der maximalen Temperaturim Bereich von 145 bis 155°Cliegen, weiter bevorzugt bei ungefähr 150°C.The algorithm for thermal protection 110 reduces the maximum allowed work cycle from 100% work cycle 110 to a standard value for the maximum allowed working cycle lus when determining the temperature 112 states that the operating temperature exceeds the limit value of the maximum operating temperature, which is specified for a specific generator, which in step 116 is described. The default value for the maximum allowed duty cycle is any value for the duty cycle that is small enough so that the generator does not generate excess temperature as described above. If the limit of the duty cycle 114 is not less than the 100% duty cycle limit 110 In step, the algorithm determines what indicates that the work cycle is at the maximum permitted work cycle 116 whether the determined temperature 112 is less than the maximum temperature limit set for the specific generator. In a preferred embodiment, the maximum temperature limit for a Lundell-type generator can be in the range from 145 to 155 ° C., more preferably around 150 ° C.
    [0030] Wenndie Temperatur 112 größer istals der Grenzwert der maximalen Temperatur 116, geht der Algorithmusweiter, um eine Reduktion 118 des Arbeitszyklus vorzunehmen.Der Arbeitszyklus-Grenzwert 118 wird auf den Standard-Wertdes maximalen erlaubten Arbeitszyklus gesetzt, wie oben in Schritt 114 beschrieben,und der Algorithmus geht zurück zurTemperatur Bestimmung in 112.If the temperature 112 is greater than the maximum temperature limit 116 , the algorithm goes on to a reduction 118 of the work cycle. The duty cycle limit 118 is set to the standard value of the maximum allowed work cycle, as in step above 114 described, and the algorithm goes back to temperature determination in 112 ,
    [0031] Wenndie Temperatur 116 kleiner ist als die maximale Temperatur,wird die Rotor-Geschwindigkeit des Generators 122 ermittelt.Die Rotor-Geschwindigkeit 122 wird verglichen mit einemersten Grenzwert der Geschwindigkeit 124. In einer bevorzugtenAusführungkann ein erster Grenzwert fürdie Rotor-Geschwindigkeit verwendet werden, so dass die Erzeugungvon überschüssiger Wärme durchden Generator einschränktwird, bevor die Temperatur des Generators den Grenzwert der maximalenTemperatur 116 überschreitet.In der vorliegenden Ausführungkann ein erster Grenzwert fürdie Rotor-Geschwindigkeit bei ungefähr 2500 Umdrehungen pro Minutegesetzt werden. Natürlichsind auch andere Grenzwerte fürdie Rotor-Geschwindigkeit möglich, wenndadurch genauso der thermischen Schutz des Generators sichergestelltist. Wenn die Rotor-Geschwindigkeit 122 niedriger ist alsder erste Grenzwert fürdie Geschwindigkeit 124, geht der Algorithmus zurück zu Schritt 110 undder Grenzwert fürden Arbeitszyklus wird auf 100 Prozent zurück gesetzt.If the temperature 116 is less than the maximum temperature, the rotor speed of the generator 122 determined. The rotor speed 122 is compared to a first speed limit 124 , In a preferred embodiment, a first limit value for the rotor speed can be used, so that the generation of excess heat by the generator is restricted before the temperature of the generator exceeds the limit value of the maximum temperature 116 exceeds. In the present embodiment, a first limit value for the rotor speed can be set at approximately 2500 revolutions per minute. Of course, other limit values for the rotor speed are also possible, if this also ensures the thermal protection of the generator. If the rotor speed 122 is lower than the first speed limit 124 , the algorithm goes back to step 110 and the duty cycle limit is reset to 100 percent.
    [0032] Wenndie Rotor-Geschwindigkeit 122 den ersten Grenzwert für die Rotor-Geschwindigkeit 124 überschreitet,wird die Rotor-Geschwindigkeit 122 mit einem zweiten Grenzwertfür dieRotor-Geschwindigkeit 126 verglichen. In einer bevorzugten Ausführung kannder zweite Grenzwert fürdie Rotor-Geschwindigkeit 126 für einen spezifischen Generatorbestimmt werden und auf ungefähr5000 Umdrehungen pro Minute gesetzt werden. Wenn die Geschwindigkeitdes Rotors 122 unterhalb des zweiten Grenzwerts für die Rotor-Geschwindigkeit 126 liegt, wirdein erster Grenzwert fürden Arbeitszyklus 128 gesetzt. Der erste Grenzwert für den Arbeitszyklus 128 kannexperimentell bestimmt werden, indem die Temperatur des Generatorsmit der Rotor-Geschwindigkeit verglichen wird und die Verringerungdes Arbeitszyklus beim ersten Grenzwert für die Rotor-Geschwindigkeit 124 bestimmtwird, die notwendig ist, damit der spezifische Generator den Grenzwertfür diemaximale Temperatur nicht überschreitet.In einer bevorzugten Ausführung,wie oben beschrieben und mit der Einstellung für die maximale Tem peratur für den spezifischenGenerator auf 150 Grad, den ersten Grenzwert für die Geschwindigkeit 124 bei2500 Umdrehungen pro Minute, kann der erste Grenzwert für den Arbeitszyklus 128 für Arbeitszyklusder Feld-Erregung auf ungefähr90 Prozent gesetzt werden. Der Algorithmus geht zurück zu Schritt 112 unddie Temperatur des Generators 112 wird ermittelt.If the rotor speed 122 the first limit for rotor speed 124 exceeds the rotor speed 122 with a second limit for rotor speed 126 compared. In a preferred embodiment, the second limit value for the rotor speed 126 be determined for a specific generator and set to approximately 5000 revolutions per minute. If the speed of the rotor 122 below the second limit for rotor speed 126 is a first limit for the work cycle 128 set. The first threshold for the duty cycle 128 can be determined experimentally by comparing the temperature of the generator with the rotor speed and reducing the duty cycle at the first limit for the rotor speed 124 is determined, which is necessary so that the specific generator does not exceed the limit value for the maximum temperature. In a preferred embodiment, as described above and with the setting for the maximum temperature for the specific generator at 150 degrees, the first limit value for the speed 124 at 2500 revolutions per minute, may be the first limit for the duty cycle 128 for field excitation duty cycle can be set to approximately 90 percent. The algorithm goes back to step 112 and the temperature of the generator 112 is determined.
    [0033] Wenndie Geschwindigkeit 122 den zweiten Grenzwert für die Rotor-Geschwindigkeit 126 überschreitet,wird ein zweiter Grenzwert fürden Arbeitszyklus 130 gesetzt. Wie für den ersten Grenzwert des Arbeitszyklus 128 beschrieben,ist jeder Grenzwert fürden Arbeitszyklus spezifisch fürden jeweiligen Generator. In dieser bevorzugten Ausführung istder zweite Grenzwert fürden Arbeitszyklus 130 fürden Arbeitszyklus der Feld Anregung auf ungefähr 80 Prozent gesetzt. DerAlgorithmus läuftzurückzu Schritt 112 und die Temperatur des Generators 112 wirddort bestimmt.If the speed 122 the second limit for rotor speed 126 exceeds a second limit for the duty cycle 130 set. As for the first limit of the duty cycle 128 described, each limit value for the duty cycle is specific to the respective generator. In this preferred embodiment, the second limit is for the duty cycle 130 set to approximately 80 percent for the field excitation duty cycle. The algorithm runs back to step 112 and the temperature of the generator 112 is determined there.
    [0034] Wennder Grenzwert des Arbeitszyklus 114 auf den maximal erlaubtenArbeitszyklus eingestellt ist und wenn die Betriebstemperatur denSchwellenwert der Temperatur überschreitet,wird die Temperatur 112 mit der maximalen Temperatur verglichen, wasin Schritt 116 beschrieben wird, abzüglich einer Hysterese-Temperatur 120,die den Versatz in den Werten der Temperatur 112 darstellt,der von der thermischen Kapazitätdes Generators herrührt.In der bevorzugten Ausführung,die hier beschrieben ist, mit einer maximalen Temperatur für den spezifischenGenerator von ungefähr150°C, istdie Hysterese-Temperatur bevorzugt gesetzt auf ungefähr 15°C. Wenn dieTemperatur 112 unterhalb der festgelegten maximalen Temperaturminus der Hysterese-Temperatur 120 liegt, wird die Geschwindigkeit desRotors 122 ermittelt und der Algorithmus läuft weiterwie oben beschrieben. Wenn die Temperatur 112 oberhalbder festgelegten maximalen Temperatur minus der Hysterese-Temperaturliegt, läuftder Algorithmus zurück,um die Temperatur in Schritt 112 zu ermitteln.If the limit of the duty cycle 114 is set to the maximum allowable duty cycle and if the operating temperature exceeds the temperature threshold, the temperature 112 compared with the maximum temperature what in step 116 is described, minus a hysteresis temperature 120 which the offset in the values of temperature 112 represents, which comes from the thermal capacity of the generator. In the preferred embodiment described here, with a maximum temperature for the specific generator of approximately 150 ° C, the hysteresis temperature is preferably set to approximately 15 ° C. If the temperature 112 below the specified maximum temperature minus the hysteresis temperature 120 is the speed of the rotor 122 determined and the algorithm continues as described above. If the temperature 112 above the specified maximum temperature minus the hysteresis temperature, the algorithm runs back to the temperature in step 112 to investigate.
    [0035] Natürlich kannein Steuerungssystem fürden Arbeitszyklus implementiert werden unter Verwendung einer anderenAnzahl von Grenzwerten der Temperatur, Grenzwerten für die Rotor-Geschwindigkeit,und Grenzwerten fürden Arbeitszyklus. Alternativ kann das Steuerungssystem für den Arbeitszyklus implementiertwerden mit Hilfe einer Bestimmung von Temperatur und Rotor-Geschwindigkeitvon Punkt zu Punkt mit Hilfe eines Mikroprozessors.Of course, a control system for the duty cycle can be implemented using a different number of temperature limits, rotor speed limits, and duty cycle limits. Alternatively, the control system for the duty cycle can be implemented using a temperature and rotor speed determination from point to point using a microprocessor.
    [0036] Obwohldie hier beschriebenen Erfindung in Verbindung mit einer ihrer bevorzugtenAusführungenbeschrieben ist, ist es Fachleuten einsichtig, dass Zusätze, Modifikationen,Ersetzungen und Streichungen, die hier nicht spezifisch beschrieben sind,möglichsind, ohne vom Geist und Geltungsumfang der Erfindung abzugehen,wie sie in den nachfolgenden Patentansprüchen definiert ist. Der Geltungsumfangder Erfindung wird definiert überdie nachfolgenden Patentansprüche,und alle Geräte undEinrichtungen, die innerhalb der Beschreibung in den Patentansprüchen erstelltsind, sowohl dem Wort gemäß als auchim Sinne von Äquivalenz,sind darin enthalten.Even thoughthe invention described herein in connection with one of its preferredversionsit is understood by experts that additions, modifications,Replacements and deletions that are not specifically described here,possiblewithout departing from the spirit and scope of the invention,as defined in the following claims. The scopethe invention is defined viathe following claims,and all devices andMeans created within the description in the claimsare both according to the word andin terms of equivalence,are included.
    权利要求:
    Claims (17)
    [1]
    Ein System fürden thermischen Schutz eines Generators (10) mit hoherAusgangsleistung fürein Fahrzeug, wobei das besagte System aufweist: – ein Steuerungssystemfür denArbeitszyklus; – einenGenerator (10) mit einem Grenzwert für die Temperatur und mindestenseinem Grenzwert fürdie Rotor-Geschwindigkeit, wobei der Generator (10) operativist mit dem Steuerungssystem fürden Arbeitszyklus verbunden; – ein Versorgungssystem für den Feldstromzu dem Generator (10); – einen ersten Signalgeneratorin Kommunikation mit dem Steuerungs-System für den Arbeitszyklus zur Darstellungeiner Rotor-Geschwindigkeitdes Generators (10); und – einen zweiten Signalgeneratorin Kommunikation mit dem Steuerungs-System für den Arbeitszyklus zur Darstellungeiner Temperatur des Generators (10), – wobeidas Steuerungs-System fürden Arbeitszyklus das Versorgungssystem für den Feldstrom für den Generator(10) auf Basis der Information von den Signalgeneratorenregelt.A system for thermal protection of a generator ( 10 ) with high output power for a vehicle, said system comprising: - a control system for the working cycle; - a generator ( 10 ) with a limit value for the temperature and at least one limit value for the rotor speed, the generator ( 10 ) operationally linked to the control system for the work cycle; - a supply system for the field current to the generator ( 10 ); A first signal generator in communication with the control system for the work cycle to represent a rotor speed of the generator ( 10 ); and - a second signal generator in communication with the control system for the work cycle for displaying a temperature of the generator ( 10 ), - whereby the control system for the work cycle, the supply system for the field current for the generator ( 10 ) based on the information from the signal generators.
    [2]
    Das System fürden thermischen Schutz entsprechend Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das Steuerungssystem fürden Arbeitszyklus mindestens einen Algorithmus zur Regelung des Versorgungssystemsfür denFeldstrom zu dem Generator (10) speichert und ablaufenlässt.The system for thermal protection according to claim 1, characterized in that the control system for the working cycle at least one algorithm for regulating the supply system for the field current to the generator ( 10 ) saves and runs.
    [3]
    Das System fürden thermischen Schutz entsprechend Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass mindestens ein Algorithmus weiterhin das Versorgungssystemfür denFeldstrom regelt, indem es mindestens einen Grenzwert für den Arbeitszyklus verwendet.The system forthe thermal protection according to claim 2, characterized inthat at least one algorithm continues the supply systemfor theField current regulates by using at least one limit for the duty cycle.
    [4]
    Das System fürden thermischen Schutz entsprechend Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet,dass der mindestens eine Grenzwert des Arbeitszyklus darauf basiert,dass der Signalgenerator fürdie Temperatur des Generators (10) ein Temperatur-Signalbereit stellt, das größer istals der Grenzwert der Temperatur.The system for thermal protection according to claim 3, characterized in that the at least one limit value of the working cycle is based on the fact that the signal generator for the temperature of the generator ( 10 ) provides a temperature signal that is greater than the temperature limit.
    [5]
    Das System fürden thermischen Schutz entsprechend Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet,dass der mindestens eine Grenzwert des Arbeitszyklus darauf basiert,dass der Signalgenerator fürdie Geschwindigkeit des Rotors ein Geschwindigkeits-Signal für den Rotorbereit stellt, das größer ist alsder mindestens eine Grenzwert der Rotor-Geschwindigkeit.The system forthe thermal protection according to claim 3, characterized inthat the at least one limit of the work cycle is based onthat the signal generator forthe speed of the rotor is a speed signal for the rotorthat is larger thanthe at least one limit value of the rotor speed.
    [6]
    Das System fürden thermischen Schutz entsprechend Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der Grenzwert der Temperatur im Bereich von ungefähr 140°C bis ungefähr 160°C liegt.The system forthe thermal protection according to claim 1, characterized inthat the temperature limit is in the range of about 140 ° C to about 160 ° C.
    [7]
    Das System fürden thermischen Schutz entsprechend Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet,dass der Grenzwert des Arbeitszyklus im Bereich von ungefähr 0 Prozentbis ungefähr90 Prozent liegt.The system forthe thermal protection according to claim 3, characterized inthat the duty cycle limit is in the range of approximately 0 percentuntil about90 percent lies.
    [8]
    Das System fürden thermischen Schutz entsprechend Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der Generator (10) zusätzlich einen mit FlüssigkeitgekühltenGenerator (10) aufweist.The thermal protection system according to claim 1, characterized in that the generator ( 10 ) additionally a liquid-cooled generator ( 10 ) having.
    [9]
    Das System fürden thermischen Schutz entsprechend Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der Signalgenerator fürdie Temperatur zusätzlicheinen Thermistor aufweist.The system forthe thermal protection according to claim 1, characterized inthat the signal generator forthe temperature additionallyhas a thermistor.
    [10]
    Verfahren zum thermischen Schutz eines Generators(10) mit hoher Ausgangsleistung in einem Fahrzeug, wobeider Generator (10) operativ verbunden ist mit einem Steuerungssystemfür denArbeitszyklus, und wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: – Bestimmeneiner Betriebstemperatur fürden Generator (10); – Vergleichen der Betriebs-Temperaturmit einem vorgegebenen Grenzwert der Temperatur für den Generator(10) und Bereitstellung eines Temperatur-Vergleichs-Signals,das mit dem erhaltenen Ergebnis des Vergleichs korrespondiert; andas Steuerungs-System fürden Arbeitszyklus, – Bestimmender Rotor-Geschwindigkeit, mit der der Generator (10) arbeitet; – Vergleichender Rotor-Geschwindigkeit mit einem vorgegebenen Grenzwert der Rotor-Geschwindigkeit (76)für denGenerator (10) und Bereitstellung eines Rotor-Geschwindigkeit-Vergleichs-Signals,das mit dem erhaltenen Ergebnis des Vergleichs korrespondiert, andas Steuerungs-System fürden Arbeitszyklus; – Erzeugeneines Steuerungssignals fürden Arbeitszyklus, das die Versorgung des Feldstroms für den Generator(10) auf Basis des Temperatur Vergleichs-Signals und desRotor-Geschwindigkeits- Vergleichs-Signalsregelt.Process for thermal protection of a generator ( 10 ) with high output power in a vehicle, the generator ( 10 ) is operatively connected to a control system for the work cycle, and the method comprises the following steps: - determining an operating temperature for the generator ( 10 ); - Comparison of the operating temperature with a predetermined limit value of the temperature for the generator ( 10 ) and providing a temperature comparison signal corresponding to the result of the comparison obtained; to the control system for the work cycle, - determining the rotor speed at which the generator ( 10 ) is working; - comparing the rotor speed with a predetermined limit value of the rotor speed ( 76 ) for the generator ( 10 ) and provision of a rotor speed comparison signal that with corresponds to the result of the comparison obtained, to the control system for the work cycle; - Generation of a control signal for the duty cycle, which supplies the field current for the generator ( 10 ) on the basis of the temperature comparison signal and the rotor speed comparison signal.
    [11]
    Das Verfahren nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet,dass die Erzeugung des Steuerungssignals für den Arbeitszyklus zusätzlich denSchritt aufweist, dass mindestens ein Algorithmus zur Bestimmungder Regelung der Versorgung des Feldstroms zu dem Generator (10)verwendet wird.The method according to claim 10, characterized in that the generation of the control signal for the working cycle additionally comprises the step that at least one algorithm for determining the regulation of the supply of the field current to the generator ( 10 ) is used.
    [12]
    Das Verfahren nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet,dass der mindestens eine Algorithmus zusätzlich den Schritt aufweist,dass mindestens ein Grenzwert fürden Arbeitszyklus (84, 86) verwendet wird.The method according to claim 11, characterized in that the at least one algorithm additionally comprises the step that at least one limit value for the work cycle ( 84 . 86 ) is used.
    [13]
    Das Verfahren nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet,dass es zusätzlichden Schritt aufweist, dass mindestens ein Grenzwert für den Arbeitszyklus(84, 86) verwendet wird, der darauf basiert, dassder Signalgenerator fürdie Temperatur des Generators (10) ein Temperatur-Signal abgibt, dasgrößer istals der Grenzwert der Temperatur.The method according to claim 12, characterized in that it additionally comprises the step that at least one limit value for the work cycle ( 84 . 86 ) is used, which is based on the fact that the signal generator for the temperature of the generator ( 10 ) emits a temperature signal that is greater than the temperature limit.
    [14]
    Das Verfahren nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet,dass es zusätzlichden Schritt aufweist, dass mindestens ein Grenzwert für die Rotor-Geschwindigkeitverwendet wird, der darauf basiert, dass der Signalgenerator für die Rotor-Geschwindigkeitdes Generators (10) ein Signal für die Rotor-Geschwindigkeitabgibt, das größer istals der mindestens eine Grenzwert für die Rotor-Geschwindigkeit.The method according to claim 12, characterized in that it additionally comprises the step of using at least one limit value for the rotor speed which is based on the signal generator for the rotor speed of the generator ( 10 ) emits a signal for the rotor speed that is greater than the at least one limit value for the rotor speed.
    [15]
    Das Verfahren nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet,dass der Schritt der Bestimmung des Grenzwerts für die Temperatur zusätzlich aufweist,dass ein Grenzwert fürdie Temperatur im Bereich von ungefähr 140°C bis ungefähr 160°C verwendet wird.The method according to claim 10, characterized inthat the step of determining the temperature limit additionally includesthat a limit forthe temperature is used in the range of about 140 ° C to about 160 ° C.
    [16]
    Das Verfahren nach Patentanspruch 12 dadurch gekennzeichnet,dass der Schritt der Verwendung mindestens eines Grenzwert für den Arbeitszykluszusätzlichaufweist, dass ein Grenzwert im Bereich von ungefähr 0 Prozentbis ungefähr90 Prozent verwendet wird.The method according to claim 12, characterized inthat the step of using at least one threshold for the duty cycleadditionallyhas a limit in the range of approximately 0 percentuntil about90 percent is used.
    [17]
    Ein System zum thermischen Schutz für einenGenerator (10) mit hoher Ausgangsleistung und in einemFahrzeug, wobei der Generator (10) operativ verbunden istmit einem Steuerungssystem für denArbeitszyklus, wobei das System zum thermischen Schutz aufweist: – Einrichtungenzur Bestimmung einer Betriebs-Temperatur für den Generator (10); – Einrichtungenzum Vergleich der Betriebs-Temperatur mit einem vorgegebenen Grenzwertfür die Temperaturdes Generators (10) und Erzeugung eines Temperatur-Signals,das mit dem Ergebnis des Vergleichs korrespondiert; – Einrichtungenzur Bestimmung einer Geschwindigkeit des Rotors, mit der der Generator(10) arbeitet; – Einrichtungenzum Vergleichen der Rotor-Geschwindigkeit mit einem vorgegebenenGrenzwert für dieRotor-Geschwindigkeit und Herstellung eines Signals für die Rotor-Geschwindigkeit,das mit dem Ergebnis des Vergleichs korrespondiert; – Einrichtungen,die in Kommunikation stehen mit den Einrichtungen zum Vergleichdes Temperatur-Signals und den Einrichtungen zum Vergleich der Rotor-Geschwindigkeiten,und die ein Steuerungssignal fürden Arbeitszyklus generieren auf Basis des Temperatur-Vergleichs-Signalsund des Vergleichs-Signals fürdie Rotor-Geschwindigkeit, und die dieses Steuerungssignal für den Arbeitszyklusan das Steuerungs-System fürden Arbeitszyklus übergeben,um die Versorgung des Feldstroms für den Generator (10)zu steuern.A thermal protection system for a generator ( 10 ) with high output power and in a vehicle, the generator ( 10 ) is operatively connected to a control system for the working cycle, the system for thermal protection having: - Devices for determining an operating temperature for the generator ( 10 ); - Devices for comparing the operating temperature with a predetermined limit value for the temperature of the generator ( 10 ) and generating a temperature signal which corresponds to the result of the comparison; - means for determining a speed of the rotor at which the generator ( 10 ) is working; Means for comparing the rotor speed with a predetermined limit value for the rotor speed and producing a signal for the rotor speed which corresponds to the result of the comparison; - Devices which are in communication with the devices for comparing the temperature signal and the devices for comparing the rotor speeds, and which generate a control signal for the operating cycle on the basis of the temperature comparison signal and the comparison signal for the rotor -Speed, and which pass this control signal for the duty cycle to the control system for the duty cycle in order to supply the field current for the generator ( 10 ) to control.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US20040217740A1|2004-11-04|
    GB0409281D0|2004-06-02|
    GB2401203A|2004-11-03|
    US7116081B2|2006-10-03|
    GB2401203B|2005-06-08|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-11-25| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2005-05-12| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: VISTEON GLOBAL TECHNOLOGIES, INC., VAN BUREN TOWNS |
    2005-05-12| 8128| New person/name/address of the agent|Representative=s name: BAUER-VORBERG-KAYSER, 50968 KöLN |
    2007-02-15| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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