[發明專利]利用自適應變量補償交流發電機調節以控制遠程電池電壓的方法

有效

• 申請號: 201580051578.2
• 申請日: 2015-09-24
• 公開（公告）號: CN107078359B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: T·J·阿爾弗曼
• 申請（專利權）人: 瑞美技術有限責任公司
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44;H01M10/48;H02J7/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 申發振

一種用于在缺乏外部遠程感測能力并且利用串行通信的充電系統中補償交流發電機到電池的電壓降的方法。控制器利用自適應變量來確定補償電池線纜電壓損耗的交流發電機輸出電壓設置點，以及調整設置點以實現交流發電機負載的整個范圍的基本恒定的電池電壓。

技術領域

本公開一般而言涉及用于生成和分配電功率的系統和方法，并且更具體地涉及在遠程電氣負載處的電壓經由串行通信網絡被傳送到發電機的系統和方法。

背景技術

通常，發電機是眾所周知的類型的旋轉電機，其具有圍繞轉子的定子，其中轉子由原動機(例如，引擎)通過帶或軸驅動以在定子的導電繞組中電磁感應出電流，由此將機械功率轉換成電功率。定子包括以三角形或Y形配置耦接的相線圈。發電機可以是產生直流電的DC類型或產生交流電的AC類型，后一種類型也稱為交流發電機。

在被用于向為電氣系統供電的電池(或多個電池)充電的情況下，交流發電機的輸出是經整流的DC電壓。定子電耦接到整流器，整流器將交流發電機輸出輸送到交流發電機的B+端子。交流發電機B+端子處的電壓是交流發電機的受控電壓設置點或內部控制點電壓，并且在本文中也被稱為V_CONTROL。B+端子經由線纜電連接到電池，電池是交流發電機負載的主要部件。B+端子處的交流發電機內部控制點電壓(即V_CONTROL)與實際電池電壓V_BAT之間的電壓降可以隨著電池線纜電阻而改變，并且因此隨著交流發電機輸出電流而改變。

并聯交流發電機系統(其中多個交流發電機彼此并聯電連接)可以適于在移動裝置中使用，并且可以是用于向為各種類型的車輛(諸如長途運輸的牽引車或大型公共汽車)提供電力的電池充電的主要電源。并聯交流發電機系統(特別是在車輛中使用的那些系統)通常采用單個引擎來驅動多個交流發電機。例如，長途運輸的牽引車或大型公共汽車的單個引擎驅動多個并聯連接的交流發電機中的每一個，其中交流發電機安裝到引擎并由引擎曲軸通過一個或多個帶驅動。多個交流發電機可以彼此相同，并且可以以共同的速度被驅動，該速度是引擎曲軸速度的比率。在并聯交流發電機系統中，整個負載由在系統中運行的所有并聯連接的交流發電機單元共享，并且通常在這些交流發電機單元之間進行負載共享以確保它們都向系統負載貢獻相同的功率，或者使得它們都共享相同的電壓設置點。在并聯系統中運行的各個交流發電機單元通常具有較小的容量，并且可以具有相對于彼此相同的或可變的輸出。

不管電池充電系統使用一個交流發電機單元還是多個并聯連接的交流發電機單元，向系統提供電力的每個交流發電機單元的定子繞組的輸出通常由系統中所有交流發電機單元共用的單個電壓調節器或者那個相應的交流發電機單元專用的電壓調節器控制。相對于每個交流發電機單元，交流發電機調節器(無論是對于系統中的所有交流發電機單元共用，還是專用于那個交流發電機單元)被配置為控制到由交流發電機單元的轉子承載的場線圈的勵磁電流。調節器包括場驅動器電路，其被配置為以開關頻率將電勵磁電流信號輸送到轉子場線圈。雖然一些交流發電機利用以變化的頻率向其轉子場線圈提供電流脈沖的可變頻率場驅動器，但是車輛交流發電機傳統上使用固定頻率場驅動器。在這些交流發電機中，場驅動器電路以固定頻率向轉子場線圈提供電流脈沖。轉子場線圈從調節器接收指示預定占空比的信號。交流發電機轉子的移動磁場的強度由一個或多個電壓調節器控制，該移動磁場在周圍定子的定子繞組中感應交流電流。交流的定子輸出電流被整流以生成DC交流發電機輸出電壓，它是交流發電機電壓設置點V_CONTROL。

一般而言，當由調節器向轉子場線圈提供較多的勵磁電流時，交流發電機在其B+端子處的輸出電壓設置點增大，并且當向轉子場線圈提供較少的勵磁電流時，交流發電機的輸出電壓設置點減小。交流發電機在B+端子處的DC電壓設置點與轉子場線圈勵磁電流或轉子場占空比直接相關，其響應于交流發電機上的電負載而被調節。相關的轉子勵磁電流或占空比以及交流發電機負載通常表示為0％和100％之間的百分比。因此，交流發電機生成輸出電壓V_CONTROL，其幅值基于施加到轉子場線圈的經調節的勵磁電流信號的占空比。