与机动车的热力发动机耦接的交流发电机 - 起动机组装部 件的故障保护控制的方法和设备、 以及交流发电机 - 起动 机组装部件和相应的布线连接 技术领域 本发明涉及用于耦接到机动车的热力发动机的交流发电机 - 起动机的故障保护 控制的方法和设备。
本发明还涉及可以实现该方法和包括此设备的交流发电机 - 起动机系统。
背景技术 对节约能源和减少污染的考虑 ( 特别是在城市环境中 ) 正使得机动车辆制造商为 他们的机型装备有用于停止 / 重新起动热力发动机的自动系统 ( 在该说明书中的以下部分 中称为 “自动发动机停止 / 重新起动系统” )， 诸如由术语 “即停即走 (stop and go)” 所称 的系统。
回想在 VALEO EQUIPEMENTS ELECTRIQUES MOTEUR 公司的专利申请 FR2875549 中， 机动车可以根据 “即停即走” 模式通过可逆电机或耦接到热力发动机并且由 “起动机” 模式 下的逆变器供电的交流发电机 - 起动机而运行。
在 “即停即走” 运行模式下交流发电机 - 起动机系统的使用在某些条件下包括 ： 当 机动车本身处于静态时引起热力发动机的完全停止， 然后作为例如驾驶员的动作被解释为 重新起动热力发动机的请求的结果， 重新起动热力发动机。
典型的 “即停即走” 情况是在红灯处于停止的情况。当机动车在交通灯处停止时， 热力发动机自动停止， 然后当灯变成绿色时， 作为该系统做出的驾驶员压下离合器踏板或 表示驾驶员希望引起他的机动车移动的任何其它动作的诊断结果， 通过交流发电机 - 起动 机系统重新起动发动机。
为此， 如 VALEO EQUIPEMENTS ELECTRIQUES MOTEUR 公司还在专利申请 FR2875551 中所指出的， “即停即走” 系统使用从机动车的传感器 ( 诸如乘客空间中的温度传感器 ) 中 获得的表示机动车的运行状态的信息、 或离合器踏板的位置的检测结果、 或在数据通信总 线上读出的信息 ( 诸如， 机动车的速度或发动机的旋转速度 )。
将理解， 由交流发电机 - 起动机系统执行的自动重新起动功能是必须保证特定级 别的运行安全性的功能。
如 VALEO EQUIPEMENTS ELECTRIQUES MOTEUR 公司在专利申请 FR287557 中所述， 用 于控制起动机模式下的交流发电机 - 起动机系统的方法的基本特征在于， 它必须包括在重 新起动阶段发生之前检验用于重新起动发动机的所谓的先决条件的步骤， 并且所谓的 “安 全” 条件贯穿发动机的重新起动的阶段。
用于重新起动发动机的先决条件具体地由驾驶员的至少一个有意的动作确定， 例 如按下离合器踏板大于 90％。
附加条件是， 例如必须提供机动车的车载网络， 即机动车的接触钥匙 “在接触之 后” 必须处于位置 +APC， 并且牵引链必须断开。
事实上， 当机动车处于静态 ( 即， 具有零速度 ) 并且热力发动机由自动功能停止 时， 除非确信牵引链断开， 否则就重新启动发动机， 这是毫无疑问的。
如果该链闭合， 则重新起动发动机可以推动机动车， 因此使其前进 ( 或倒退 )， 从 而危害财产或人的安全。
因而， 为了避免这类情况， 现在实现了一种解决方案， 其使用特定的控制线 Auth. Ond.， 以便许可逆变器的控制。此特定的控制线 Auth.Ond. 源自于机动车的控制系统， 其在 自动停止 / 重新起动功能以外， 从而实现大部分安全要求。
此外， 为了检测电机的激活状态， 引入辅助的安全设备。此安全设备由线 Diag.1 Ond. 构成， 其传达指示电机的旋转并且从来自于转子的位置传感器的信号中获得的信息。
此信息然后由微处理器翻译成用于控制电机的形式， 并且在状态和故障信号当中 被发送到机动车的电子控制单元的微处理器。
这种解决方案实现了该功能固有的大部分安全要求， 但是也暴露了某些缺点。
事实上， 只有当用于控制电机的微处理器运行时， 信息 Diag 1.Ond. 才可用于机 动车的电子控制单元。这涉及特定的软件延迟， 以便在信息不存在时变为无效 ( 检测信息 的不存在的延迟 )。 另一个缺点是该解决方案需要使用具有大的处理能力的微处理器， 因为控制电机 的微处理器必须控制并监视该电机， 以及支持所有或部分系统策略， 同时向外部提供接口。
这种解决方案也不适合于电机既用于重新起动热力发动机又用于转矩辅助的情 况。
简单的控制线 Auth.Ond. 不能既用于防止重新起动又用于防止转矩辅助操作。事 实上， 只有当牵引链断开时才可以激活重新起动功能， 而只有当牵引链闭合时才可以激活 转矩辅助功能。这两个条件是对立的。
因此， 需要一种使得可以消除所有这些问题同时提高全局功能的安全级别的新结 构。
发明内容 本发明的目的是满足此需要， 并且它的目的具体地是用于与机动车的热力发动机 耦接的交流发电机 - 起动机系统的故障保护控制方法。
所讨论的机动车本身是已知的， 并且包括至少一个电子控制单元、 机动车传感器、 数据通信总线和车载电力网。
具有交流发电机 - 起动机的系统传统地包括具有用于检测旋转的装置的至少一 个旋转电机、 包括至少一个逆变器和为旋转电机供电的激励电路的电源电路、 和用于控制 电源电路的电路。
以已知的方式， 此类交流发电机 - 起动机系统的故障保护控制方法包括 ：
- 基于从机动车传感器中获得的、 表示机动车的运行状态的第一信息信号 Capt. Véh.， 通过该电子控制单元产生用于控制交流发电机 - 起动机系统的信号 ； 以及
- 基于表示该交流发电机 - 起动机系统的运行状态的诊断信号， 通过此控制电路 产生用于控制该电源电路的信号。
根据本发明的此交流发电机 - 起动机系统的故障保护控制方法区别特征在于， 它
另外包括 ：
- 另外基于表示交流发电机 - 起动机系统的运行状态的诊断信号当中的至少一个 第一诊断信号 Diag1.Ond.， 通过该电子控制单元产生该控制信号 ； 以及
- 另外基于从该数据通信总线中获得的第二信息信号， 通过该控制电路产生该控 制信号。
优选地， 该控制信号当中的至少一个第一控制信号 Cd.Exc. 构成表示该交流发电 机 - 起动机系统的运行状态的诊断信号当中的至少一个第二诊断信号 Diag1.Exc.。
非常有利地， 根据本发明的交流发电机 - 起动机的故障保护控制的方法另外包 括：
- 通过该电子控制单元中提供的第一微处理器产生该控制信号当中的至少一个 第一控制信号 Dd.Ond. 和 / 或 Dd.Exc.， 并且处理该至少第一和第二诊断信号 Diag.Ond.、 Diag1.Exc. ；
- 通过该控制单元中提供的第一布线逻辑决策电路产生该控制信号当中的至少一 个第二控制信号 Auth.Ond. ； 以及
- 通过该控制电路中提供的第二布线逻辑决策电路来专门产生控制信号 Cd.Ond. 和 Cd.Exc.。 优点源自于此用于交流发电机 - 起动机系统的控制的故障保护方法还包括如下 特征的事实 ：
- 根据由第一微处理器产生的激活和 / 或禁止信号当中的至少一个第一激活信号 Act.Exc. 和表示车载电力网的接通的接触信号产生至少第二控制信号 Auth.Exc. ； 以及
- 根据该第二控制信号 Auth.Exc. 和由该控制电路中提供的第二微处理器产生的 控制信号当中的至少一个第一控制信号 Pil.Exc. 产生至少第一控制信号 Cd.Exc.。
另外， 有利地通过第二微处理器将状态 / 故障信号发送到第一微处理器。
在根据本发明的故障保护控制方法中， 激励电路由第一控制信号 Cd.Exc. 控制， 该第一控制信号是为了可靠性的原因由第二布线逻辑电路获得的， 其中它已被第二控制信 号 Auth.Exc 确认 (validate)。
第一诊断信号 Diag.1.Ond. 优选地由用于检测旋转的装置提供。
本发明还涉及与机动车的热力发动机耦接的交流发电机 - 起动机系统的故障保 护控制设备， 其被设计成实现上述方法。
此设备是这种类型的， 其中 ：
- 该机动车的电子控制单元接收从机动车传感器中获得的表示该机动车的运行状 态的第一信息信号， 并产生用于控制交流发电机 - 起动机系统的信号 ；
- 用于控制该电源电路的电路 ( 即， 至少一个逆变器和一个激励电路 ) 接收表示该 交流发电机 - 起动机系统的运行状态的诊断信号， 并产生用于控制该电源电路的信号。
根据本发明的故障保护控制设备的区别特征在于 ：
- 该机动车的电子控制单元另外接收该诊断信号当中的至少一个第一诊断信号 Diag.1.Ond. ； 以及
- 该控制电路另外从该数据通信总线接收第二信息信号。
在该设备中， 优点源自于该电源电路的控制信号当中的至少一个第一控制信号
Cd.Exc. 构成该诊断信号当中的至少一个第二诊断信号 Diag1.Exc. 的事实。
非常有利地， 根据本发明的设备另外包括 ：
- 第一微处理器， 提供于该机动车的电子控制单元中， 其处理至少第一诊断信号 Diag1.Ond. 和第二诊断信号 Diag1.Exc.， 并产生该交流发电机 - 起动机系统的控制信号当 中的至少一个第一控制信号 Dd.Ond. 和 / 或 Dd.Exc. ；
- 第一布线逻辑决策电路， 提供于该机动车的控制单元中， 并产生该控制信号当中 的至少一个第二控制信号 Auth.Exc. ； 以及
- 第二布线逻辑决策电路， 提供于该控制电路中， 并产生该电源电路的控制信号 Cd.Ond. 和 Cd.Exc.。
根据本发明的设备另外包括 ：
- 第一逻辑门， 根据由第一微处理器产生的激活信号 Act.Exc. 和 / 或禁止信号 Inh.Ond. 当中的至少一个第一激活信号 Act.Exc. 和表示车载电力网的接通的接触信号 +APC/Vbat 产生第二控制信号 Auth.Exc. 或多个信号 ；
- 第二微处理器， 提供于该电源电路的控制电路中， 并产生控制信号 Pil.Ond. 和 Pil.Exc. ； 以及 - 第二逻辑门， 根据第二控制信号 Auth.Exc. 和控制信号 Pil.Ond. 和 Pil.Exc 当 中的至少一个第一控制信号 Pil.Exc. 产生第一控制信号 Cd.Exc. 或多个信号。
优选地， 第二微处理器向第一微处理器发送状态 / 故障信号， 并且有利地， 第一控 制信号 Cd.Exc. 控制该激励电路。
第一诊断信号 Diag1.Ond. 优选地由用于检测旋转的装置提供。
本发明还涉及包括前述故障保护控制设备的、 被设计用于机动车的热力发动机的 交流发电机 - 起动机系统， 具体地， 涉及包括微混合型的恢复制动功能的交流发电机 - 起动 机系统。
这几个基本说明将使得本发明与现有技术相比较提供的优点对本领域技术人员 而言明显。
下面结合附图给出本发明的详细描述。应当注意， 这些附图的唯一目的是示出说 明书的正文， 并且它们不以任何方式构成对本发明的范围的限制。
附图说明
图 1 是与机动车的热力发动机耦接的已知的交流发电机 - 起动机系统的略图。
图 2 是与机动车的热力发动机耦接的具有恢复制动和 / 或交流发电机 - 起动机转 矩辅助的已知微混合系统的略图。
图 3 是对于图 1 所示的类型的交流发电机 - 起动机系统情况的已知故障保护控制 设备的流程图。
图 4 示出对于图 1 所示的类型的自动交流发电机 - 起动机停止 / 重新起动系统的 情况的根据本发明的布线连接和故障保护控制设备的流程图。
图 5 是示出对于图 2 所示的类型的具有恢复制动和 / 或转矩辅助的微混合系统的 情况的根据本发明的布线连接和故障保护控制设备的流程图。
图 6a 是示出在变形实施例中图 2 所示的类型的具有恢复制动和 / 或转矩辅助的微混合系统的故障保护控制设备的第一优选实施例的根据本发明的布线连接的流程图。
图 6b 是示出在变形实施例中图 2 所示的类型的具有恢复制动和 / 或转矩辅助的 微混合系统的故障保护控制设备的第二优选实施例的根据本发明的布线连接的流程图。
图 7 是示出根据本发明的与具有恢复制动和 / 或转矩辅助的微混合系统的故障保 护控制方法有关的专用信号的发送的图。 具体实施方式
本发明的优选实施例涉及具有交流发电机 - 起动机系统的机动车， 分别如图 1 和 2 所示有或者没有在制动期间的能量恢复设备。
图 1 显示为与机动车的热力马达 2 耦接的交流发电机 - 起动机系统 1。
交流发电机 - 起动机系统 1 包括可逆电机 3， 其由皮带和滑轮的传动装置 4 耦接到 发动机 2。
电机 3 包括转子 5， 其在轴 7 的末端与输出滑轮 6 集成。转子 5 具有通过集电器 (collector)9 供电的感应器 (inductor)8， 集电器 9 由激励电路 10 旋转。
电机 3 还包括由逆变器 12 供电的相或电枢绕组 11。
控制电路 13 根据由转子 5 的位置传感器 15 提供的信息和由机动车的电子控制单 元 17、 17a 产生的控制信号 16 控制电机 3 的由逆变器 12 和激励电路 10 构成的电源电路 14。
电子控制单元 17、 17a 通过专用的布线连接 18 或经由 CAN 型的车载数据通信总线 19 接收发动机 2 的运行的参数和其它上下文信息。
逆变器 12 优选地由对于产生脉冲的车载电源电压 Vbat 的斩波电路 20 构成， 其频 率和宽度由控制电路 13 控制。
斩波电路 20 是可逆交流 - 直流转换器， 其在交流发电机 - 起动机系统 1 用作交流 发电机时用作同步整流器 21。
如前面已经说明的， 由交流发电机 - 起动机系统 1 执行的自动重新起动功能是必 须保证特定级别的运行安全的功能。事实上， 当机动车处于静态 ( 即， 具有零速度 ) 并且发 动机 2 由该功能停止时， 除非确信牵引链断开， 否则重新启动发动机， 这是毫无疑问的。
为了避免这类情况而已经实现的已知解决方案如图 3 所示。
图 3 更详细地示出了图 1 中的控制电路 13 和电子控制单元 17、 17a。
由电池电压 Vbat 或者在接触 +APC 之后供电的机动车的电子控制单元 17、 17a 包 括第一微处理器 22 和第一布线逻辑决策电路 23， 它们接收从机动车传感器中获得的第一 信息信号 Capt.Véh.， 并产生控制电路 13 的控制信号 Dd.Exc.、 Dd.Ond.、 Auth.Ond.， 即闭合 激励电路的请求 Dd.Exc.、 起动逆变器的运行的请求 Dd.Ond.、 和对于起动逆变器的运行的 许可 Auth.Ond.。
也由电池电压 Vbat 或在接触 +APC 之后供电的控制电路 13 包括第二微处理器 24 和 AND 门 25， 它们从电子控制单元 17、 17a 接收控制信号 Dd.Exc.、 Dd.Ond.、 Auth.Ond.， 并 产生用于命令闭合激励电路的信号 Cd.Exc. 和用于起动逆变器的运行的信号 Cd.Ond.， 它 们分别控制电源电路 14 的激励电路 10 和逆变器 12。
第二微处理器 24 另外接收分别关于激励电路 10 的闭合的状态和逆变器 12 的运行的起动的诊断信号 Diag2.Exc.、 Diag2.Ond.。
同时， 第二微处理器 24 通过连接到电机 3 的位置传感器 15 的专用线 Diag1.Ond. 诊断旋转电机 3 的速度。
通过发送从控制电路 13 中获得的状态 / 故障信号 States/Faults， 将交流发电 机 - 起动机系统 1 的运行状态和故障指示给电子控制单元 17、 17a 的第一微处理器 22。
使用从第一微处理器 22 中获得的专用禁止线 Inh.Ond， 其确认或不确认由第一布 线逻辑决策电路 23 产生的、 用于起动逆变器 12 的运行的许可 Auth.Ond.， 以便实现与重新 起动功能有关的运行安全的大部分要求 SdF， 如前所述。
施加于控制电路 13 的 AND 门 25( 其输出 Cd.Ond. 控制逆变器 12) 的输入端的用 于许可逆变器 12 的运行的起动的信号 Auth.Ond. 确认由第二微处理器 24 产生的、 施加于 另一个输入端的逆变器 Pil.Ond. 的控制信号。
逆变器 12 的运行的起动的控制由该功能外部的第一微处理器 22 以及由布线逻辑 决策电路执行的事实有助于加强安全性。
但是， 图 3 所示的用于交流发电机 - 起动机系统 1 的故障保护控制的设备存在一 些弱点， 即： - 首先， 仅仅向逆变器 12 的控制电路 13 的第二微控制器 24 发送可逆 AC/DC 变换 器 20 的发动机模式的激活的诊断 Diag1.Ond.。 因此， 只有当第二微处理器 24 运行时， 该信 息才可用于机动车 17、 17a 的电子控制单元。这涉及特定的软件延迟， 以便在信息不可用时 变为无效 (reactive)( 检测缺少信息的时间 )。
- 第二， 逆变器 12 由该系统外的单元激活， 并且在微混合型或所谓的 “14+X” 型的 结构的情况下， 如图 2 示意地所示 ( 即， 当存在中间能量存储单元 26 和提供发动机转矩辅 助的功能的能力时 )， 必须 ：
- 在该功能存在的情况下， 修改机动车结构和 / 或电源外的单元 ；
- 或者当使用自动功能 ( 即， 对电源外的部件具有最小可能的影响 ( 甚至一点也没 有 ) 的功能 ) 时， 使用不遭受该问题的另一个结构。以下与图 6a 和 6b 结合来描述后一种 解决方案， 其原理包括使用在系统 27 之内实现的两个控制电路 17a、 13 ； 每一个都包含微处 理器 22、 24 的这些电路被布置以使得它们彼此监视 ( 例如， 第二控制电路 13 监视第一控制 电路 17a， 以便在已经检测到它的微处理器 22 有故障或者正在触发未到期的 (premature) 动作 ( 即， 不希望的动作 ) 的情况下禁止它的要求 )， 这使得可以致使发动机模式的激活安 全 ( 转矩辅助或起动 / 重新起动 )， 同时避免使用较昂贵的安全解决方案， 例如在旋转电机 3 的控制电子装置之内。
- 第三， 在所谓的 “14+X” 型的微混合系统的情况下， 反而第二微处理器 24 的许多 资源用于电机 3 的监视与控制， 在图 1 所示的交流发电机 - 起动机系统 1 的情况下， 第二微 处理器 24 同时是用于与该系统的外部进行接口的单元， 这需要非常大的处理能力 ( 以便既 向外部提供接口又提供电机控制 )。另外， 它也必须支持所有或部分系统策略。
- 第四， 在 “14+X” 型的结构的情况下不能实现某些安全解决方案。
“14+X” 或微混合型的结构如图 2 所示。
与图 1 所示的传统交流发电机 - 起动机系统类似， 微混合系统 27 包括旋转电机 3， 旋转电机 3 具有由激励电路 10 供电的逆变器 8、 由用作逆变器 12 的可逆 AC/DC 变换器 20
供电的相绕组 11、 和用于感测转子 8 的位置的传感器 15。
但是， 与传统的交流发电机 - 起动机系统不同， 逆变器 12 由超级电容器 26 供电， 而不是直接连接到车载电池。
当用作发电机时， 电机 3 通过用作整流器的可逆 AC/DC 变换器 20 为超级电容器 26 充电， 并且为车载电力网提供高于电池电压 Vbat 的电压 Vbat+X。
由 DC/DC 变换器构成的能量转换电路 29 进行以电压 Vbat 为第一车载网络供电的 车载电池 28 和以电压 Vbat+X 为第二车载网络供电的超级电容器 26 之间的电能的可能交 换。
控制电路 13 利用可逆 AC/DC 变换器 20 和能量转换电路 29 控制激励电路 10， 可逆 AC/DC 变换器 20 包括逆变器 12， 构成交流发电机 - 起动机系统 1 的电源电路 14。
控制电路 13 由与 CAN 总线 19 接口的电子控制单元 17、 17a 控制。
图 2 所示的微混合系统 27 使得可以实现恢复和 / 或转矩辅助制动功能 ： 来自于制 动的部分机械能由用作发电机的电机 3 变换成电能并且存储在超级电容器 26 中， 该部分能 量通过使得电机 3 用作电动机而用于为热力发动机 2 提供附加转矩。
但是， 如前所述， 在微混合系统 27 中， 不能够如传统的交流发电机 - 起动机系统 1 那样， 通过简单的禁止线 Auth.Ond 来提供对于重新起动和 / 或转矩辅助的未到期功能的保 护。 事实上， 只有当牵引链断开时才可以激活重新起动功能， 而只有当牵引链闭合时 才可以激活转矩辅助功能。因此， 这两个条件是对立的。
图 4 示出了施加于图 1 所示的传统交流发电机 - 起动机系统 1 的安全解决方案， 其也应用于图 2 所示的微混合系统 27， 如图 5 和 6 所示。
根据本发明的总原理， 在执行自动重新起动功能和 / 或发动机转矩辅助功能的系 统的背景内， 提出使用如下配置的结构 ：
- 第一， 所谓的决策单元 ( 其中实现高级策略 )， 诸如机动车的电子控制单元 17、 17a， 或另一个可用的处理单元 ； 和
- 第二， 由上述决策单元控制的执行单元 ( 可逆电机 3 和它的相关电子装置 13、 14)。
因而， 以两个独立单元的结构的配置避免将附加的安全设备 ( 诸如附加的微控制 器 ) 引入到图 1 所示的传统交流发电机 - 起动机系统 1 中。
此外， 在该功能不存在的情况下， 单独的、 但是在如图 2 和 6 所示的微混合型的结 构的背景内可选地属于微混合系统 27 的两个微处理器 22、 24 的使用也避免了修改机动车 的结构。
在图 6a 和 6b 所示的结构中， 第一微处理器 22 是已经存在于能量转换电路 29 的 第二控制电路 17a 中的那个， 因此具有如图 4 所示的电子控制单元 17 的第一微处理器 22 的功能。第二控制电路 17a 则在图 6a 和 6b 所示的结构中充当图 4 所示的电子控制单元 17 的部分。
此外， 为了解决与发动机模式的未到期激活 ( 重新起动和 / 或转矩辅助功能的未 到期激活 ) 有关的问题， 两个微处理器 22、 24 之间的结构受到约束， 特别是为了避免在两个 微处理器 22、 24 中的一个的简单故障的情况下提前触发这些模式中的一个 ( 提高了全局功
能的安全级别 )。 为了避免电子控制单元 17、 17a 的第一微处理器 22 的简单故障的问题， 必 须在控制电路 13 的第二微处理器 24 内实现用于对由电子控制单元 17、 17a 发出的命令进 行评估或诊断的策略的电源电路 14。
这些策略的目的是， 当认为不合适时， 不允许实现电子控制单元 17、 17a 的请求， 例如用于闭合激励电路的请求 Dd.Exc.、 或用于使用逆变器的请求 Dd.Ond.。
为此， 电源电路 14 的控制电路 13 必须例如 ( 和优选地 ) 通过机动车车载的 CAN 网络从系统的外部接收某些背景信息 ( 例如 ： 机动车的速度、 发动机的状态、 或牵引链的状 态 )， 以便避免因许多附加的输入和输出而影响功能的成本。
在这些条件下， 交流发电机 - 起动机系统 1 变为智能致动器， 因为它然后能够拒绝 电子控制单元 17、 17a 的请求 Dd.Exc. 或 Dc.Ond. 之一。
为了消除执行单元 ( 电源电路 14 的控制电路 13， 包括逆变器 12) 中提供的第二微 处理器 24 的简单故障的问题， 有必要 ：
- 例如通过从第二微处理器 24 中获得的逆变器的控制信号 Pil.Ond. 和不是由该 第二微处理器 24 产生的信号 Auth.Ond. 之间的逻辑 AND 25( 已经根据现有技术参考图 3 描述的解决方案 )， 使得用于激活从第二微处理器 24 开始的下游侧的请求安全 ； - 或者通过电子控制单元 17、 17a 的第一微处理器 22 诊断电源电路 14 的激活 ( 例 如通过诊断线 Diag1.Exc.) 并且因此使得后者动作。
( 注意， 用这种方法， 并不与原因有关地采取动作， 因为电源电路 14 的激活是被命 令的， 但是风险却降低了， 因为该模式不会持续长时间， 即不会持续该回路的时间。)
也可以通过使用例如用于 “重新起动” 功能的第一类型的安全设备并使用用于 “转 矩辅助” 功能的第二类型的安全设备 ( 或反之亦然 ) 来组合这两个类型的安全设备 ； 这使 得可以消除与 “牵引链” 条件有关的前述问题。
此外， 可以从电子控制单元 17、 17a 开始或朝向电子控制单元 17、 17a 制造这两个 安全设备， 在执行单元 13 的第二微处理器 24 发生故障时， 电子控制单元 17、 17a 使得这两 个安全设备同等可用。在 “14+X” 型的微混合系统的背景内， 这种解决方案具有不影响机动 车的其余电结构的优点 ( 特别是在可选功能的背景内 )。
图 4 示出了在图 1 所示的类型的传统交流发电机 - 起动机系统 1 的情况下上述原 理的实施方式。
在该结构中， 由机动车的电子控制单元 17、 17a 构成的决策单元获得从该系统外 部中获得的第一信息信号 Capt.Véh.， 并使用这些第一信息信号来产生用于许可电机 1 的 激励的信号 Auth.Excit.。
该激励许可信号 Auth.Exc. 优选地由第一专用布线连接传递到激励电路 10， 以便 允许电机 3 的激励。
如图 4 所示， 该激励可以仅仅通过第一控制信号 Cd.Exc. 而发生， 第一控制信号 Cd.Exc. 通过由电子控制单元 17、 17a 的激励许可信号 Auth.Exc. 确认第一控制信号 Pil. Exc. 而产生。
第一控制信号 Pil.Exc. 由第二微处理器 24 响应于从电子控制单元 17、 17a 中获 得的用于闭合激励电路的请求 Dd.Exc. 而产生。
在该请求 Dd.Exc.( 第二微处理器 24 的输入 ) 和指令 ( 从第二微处理器 24 输出 )
之间， 可以实现用于确认命令的过程以便防止由于电子控制单元 17、 17a 的第一微处理器 22 的简单错误引起的激励的激活。 该确认过程通过从机动车的数据通信总线 CAN 中获得的 信息信号来执行。
该确认过程可以采用不同的形式， 具体地例如 ：
·确认用于激活发电机或发动机模式 ( 起动机或转矩辅助 ) 的请求和关于接触之 后的信息的存在的信息之间的兼容性。
该确认过程补充了许可信号 Auth.Exc.， 该许可信号 Auth.Exc. 确认第一 AND 逻辑 门 31 中的第一控制信号 Pil.Exc.， 如图 4 和 6 所示。
作为变形， 实施接触的激活的预期应用于用于许可激励的信号 Auth.Exc.， 以便预 磁化 (pre-flux) 电机 3。
在这种情况下， 该预期信号可以采用几个值， 诸如 ( 例如 ) ：
·机动车的远程开锁 ；
·许可的用户的接近的检测 ；
·门的打开 ；
·门的关闭 ；
·接触钥匙的插入 ；
·压下离合器踏板 ；
·压下刹车踏板以及变速杆在空档位置。
如图 4 和 6 所示， Auth.Exc. 的切换优选地在电子控制单元 17、 17a 中通过由机动 车的数据通信总线 CAN 提供给第一微处理器 22 的信息来执行。这通过用于激活激励的信 号 Act.Exc. 的确认来执行。该信号仅仅在第二 AND 逻辑门 30 中由表示车载电力网的接通 的接触信号 +APC/Vbat 确认之后， 被变换成用于许可闭合激励电路的信号 Auth.Exc.。
这在如图 5 或 6 所示的、 其中的能量存储器 26 可用的微混合系统 27 的情况下特 别有益， 因为在这种情况下， 可以通过信号 Act.Exc. 对许可信号 Auth.Exc. 进行动作， 因而 防止在检测到存储器 26 故障时 ( 通过在先前引用的彼此相关的申请中所述的设备中的附 加诊断信号所识别 ) 的激励， 这使得可以通过降低电机 3 的级别的短路的总风险来提高全 局功能的安全级别。
用于使得逆变器 12 进行动作的故障保护控制基于与激励电路 10 相同的原理。
结合图 3 已经可以看出， 机动车的电子控制单元 17、 17a 获得从系统外部 ( 以导线 形式或通过 CAN 数据总线 ) 获得的信息信号 Capt.Véh.， 并且使用这些信号来产生对于激活 电机 3 的发动机模式的许可 auth.Ond.。
该许可被发送到包括逆变器 12 的电源电路 14 的控制电路 13， 以便确认第二控制 信号 Pil.Ond。
以与先前同样的方法， 控制电路 13 的第二微处理器 24 从电子控制单元 17、 17a 获 得请求 Dd.Ond.， 以便产生到逆变器 12 的发动机模式的第二控制信号 Cd.Ond.。以与激励 相同的方式， 可以实现命令的确认的过程， 以便避免由于在电子控制单元 17、 17a 中提供的 第一微处理器 22 的简单错误引起的逆变器的激活。
如前所述， 该类型的确认过程具体地通过由第二微处理器 24 获得从机动车的数 据通信总线 CAN 中获得的第二信息信号来实现。该确认过程可以采用不同的形式， 具体地例如 ：
·确认用于激活发动机模式 ( 起动机或转矩辅助 ) 的请求 Dd.Ond. 与机动车和 / 或发动机速度之间的兼容性。( 仅仅在机动车和 / 或发动机的特定速度范围内可以指令这 些功能中的每一个。)
或：
·确认用于激活发动机模式 ( 起动机或转矩辅助 ) 的请求 Dd.Ond. 和牵引链的状 态之间的兼容性 ( 仅仅在牵引链的给定状态内可以指令这些功能中的每一个 )。
作为补充， 在激励电路的第一控制信号 Cd.Exc. 的情况下和在逆变器 12 的第二控 制信号 Cd.Ond. 的情况下， 执行电源电路 14 的激活的诊断。
因而， 这些诊断信号 Diag2.Ond. 和 Diag2.Exc. 允许在控制电路 13 内实现反测量 ( 即， 以该指令的逆向意义的立即动作 )。
但是， 这类过程不足以覆盖电源电路 14 中的一个 ( 激励电路 10 的传动装置、 电机 3 的相绕组 11 的传动装置 12) 的未到期动作的所有情况。
事实上， 在未到期的激活源自于第二微处理器 24 的情况下， 不能认为该反测量是 有效的 ： 不能认为已经产生该未到期命令的第二微处理器 24 能够令人满意地执行该反测 量。
为此， 产生诊断信号 Diag1.Ond. 和 Diag1.Exc.， 其被发送到电子控制单元 17、 17a。
为了保持安全网络， 分别通过第二和第三专用布线连接将这些诊断信号 Diag1. Ond. 和 Diag1.Exc. 发送到电子控制单元 17、 17a， 而不依靠控制电路 13 的第二微处理器 24 的任何转换形式。
使用这类专用连接的目的是允许电子控制单元 17、 17a 的第一微处理器 22 可以译 码出任何缺陷 ； 它们使得可以克服第二微处理器 24 的缺陷并毫不迟延地向电子控制单元 17、 17a 发送该信息。
这类设备使得可以诊断未到期的发动机模式 ( 起动 - 重新起动和 / 或转矩辅助 )， 并克服禁止线 Auth.Ond 上的条件的二重性的情况。
如下实现通过第一诊断信号 Diag1.Ond. 的故障保护配置 ：
在检测之后， 决策单元的第一微处理器 22 通过禁止它对于发动机模式的请求 Dd.Ond. 和 / 或通过利用布线逻辑对第一决策电路 23 进行内部动作来禁止发动机模式， 从 而通过内部信号 Inh.Ond 产生用于许可实施发动机模式的信号 Auth.Ond.。
应当注意， 如上所述， 该机制不阻止未到期的指令， 但是大大减少了经历风险的时 间。
作为对该整个过程的补充， 电子控制单元 17、 17a 的第一微处理器 22 将能够向机 动车的其余部分 ( 因此向客户 ) 通知或请求通知系统中的缺陷， 并且通知风险的存在。基 于信号 Diag1.Ond 中未预期的值的检测来提供该信息。
类似地， 第二诊断信号 Diag1.Exc. 使得可以根据逆变器图来检测激励电路的闭 合。
图 4、 5、 6a 和 6b 表示在激励电路 10 的功率驱动器之前获得第二诊断信号 Diag1. Exc. 时的情况。作为变形， 该第二诊断信号 Diag1.Exc. 有利地在功率驱动器 10 之后获得。
这两个结构具有优点和缺点 ：
在第一结构中， 用于该检测所必需的组件的成本较低， 因为涉及的是低功率信号， 但是不存在驱动器的状态的直接图像。
在第二结构中， 检测的成本较高， 因为它涉及必须被传递到决策单元的功率信号， 但是可以在与功率驱动器 10 的投入使用的检测的同时进行激励电流的冗余测量。
图 4、 5、 6a 和 6b 所示的第一结构组合了成本的约束和风险的检测， 因为该诊断使 得可以检测激励的未到期的激活， 其相关于未到期的起动和 / 或转矩辅助， 等效于单个保 护装置的损耗。
概括起来， 注意， 与图 3 所示的根据现有技术单独已知的屏障 Auth.Ond. 相比， 根 据本发明的用于交流发电机 - 起动机系统 1 的故障保护控制的方法和设备提供了新的、 附 加的安全屏障， 即：
- 在电源电路 14 的控制电路 13 的微处理器 24 内实现用于评估或诊断第一微处理 器 22 给出的命令的策略 ；
- 在电子控制单元 17、 17a 内实现对与控制电路 13 的微处理器 24 的状态独立的电 机的激活状态的诊断 ； 以及 - 许可并确认激励 Auth.Exc。
在第一和第二微处理器 22、 24、 数据通信总线 19 和本发明实现的用于检测旋转 15 的装置之间交换的不同的控制和诊断信号如图 7 所示。
本发明实现的不同的控制和诊断信号优选地产生如下 ：
Dd.Ond 和 Dd.Exc.
这些第一控制信号由电子控制单元 17、 17a 形成并通过 ( 专用或公共 ) 网络发送 到电源电路 14( 逆变器 12 和激励电路 10) 的控制电路 13。
这些第一控制信号还由不同的机动车传感器 ( 变速箱、 制动器、 速度、 电池和 / 或 存储单元电压、 门的状态等等 ) 的采集而形成， 并且反映请求的系统状态 ： 交流发电机或再 生器模式 ( 激励＝激活状态， 逆变器＝去激活状态 ) ； Idle_Stop 或 Cut-off_Alternator 模 式 ( 激励＝激活状态， 逆变器＝去激活状态 ) ； 发动机模式 ( 激励＝激活状态， 逆变器＝去 激活状态 )。
另一方面， 控制电路 13 将状态信号 ( 交流发电机， 再生器模式等等 ) 以及关于它 的内部故障和模式的信息和 / 或被拒绝的转变 ( 状态和故障信号 (States/Faults， 即， 状态 / 故障 ))( 通过相同的网络 ) 返回到电子控制单元 17、 17a。
所指出的被拒绝的转变具体地是 ：
- 作为由控制电路 13 接收到的信息 +APC 和由电子控制单元 17、 17a 所发出的请求 之间存在不兼容性的结果， 拒绝转变到发电机或发动机模式 ； 以及
- 作为由电子控制单元 17、 17a 所发出的请求和机动车和 / 或发动机速度 ( 允许的 范围外的速度 ) 之间存在不兼容性的结果， 拒绝转变到发动机模式。
Auth.Exc.
如前所述， 该第二控制信号优选地通过由电子控制单元 17、 17a( 根据该单元中实 现的策略 ) 的第一微处理器 22 切换 SMART MOS 型 30 的电路而根据接触信号 +APC 或 Vbat
产生。 Diag.1 Ond.
该第一诊断信号优选地根据从电机 3 的位置传感器 15 中获得的信号产生。该信 号由电子控制单元 17、 17a 的第一微处理器 22 按照与图 3、 5 和 6a 所示的实施例中用于包 括逆变器 12 的电源电路 14 的控制电路 13 的第二微处理器 24 相同的方式来译码。
在这种情况下， 电子控制单元 17、 17a 接收并使用从机动车中获得的第二信息信 号 CAN， 以便仅仅在特定背景下不考虑该第一诊断。
例如， 可以参考下文 ：
- 附加的起动机的激活 ( 以便避免由该装置执行的起动的 “未到期的” 检测 ) ；
- 机动车速度的存在 ( 以便避免由客户有意执行的推车起动的 “未到期的”检 测)；
- 由机动车的其余部件产生的转矩的估计 ( 以便避免通常在该 ( 发动机 ) 系统外 部产生的转矩辅助变化的 “未到期的” 检测 )。
作为变形， 另一个这类诊断信号根据可以是电机 3 级别的发动机模式的激活的图 像的任何信号来产生， 并且它然后能够替换由第一和第二微处理器 22、 24 处理的第一诊断 信号 Diag1.Ond.。
图 6b 应用了此变形， 构成了第二实施例 ：
因此， 由电子控制单元 17、 17a 对微混合型结构的能量存储器 26 的电压的差动测 量还适用于这类诊断信号， 特别是为了使得 “转矩辅助” 模式得到故障保护， 因为转矩辅助 的激活涉及存储的电压的使用， 因此涉及后者的减小。
在这样的假设中并且按照如前就关于电机 3 的旋转所述的相同的方式， 电子控制 单元 17、 17a 必须接收由网络电荷 Vbat+X( 如果此功率存在 ) 收集的功率的估计， 以便在诊 断时不考虑在其它地方使用该功率。
应当注意， 此变形实施例在组合能量存储器 26 和单个电源单元的 DC/DC 变换器 29 的情况下特别有益。事实上， 在这种情况下， 所有引用的信号都是内部信号， 并且不必要具 有附加的线路。
Diag1.Exc.
该第二诊断信号 Diag1.Exc. 优选地通过二极管电路 ( 二极管和适配电阻器 ) 产 生。
Diag2.Ond. 和 Diag2.Exc.
这些诊断信号在电源电路 14( 逆变器 12 和激励电路 10) 的电子设备的级别被连 接。这些是信号的简单适配， 以便被 “重新注入” 到电源电路 14 的控制电路 13 的第二微处 理器 24 中 ( 可选地在数字输入端处 )。
Auth.Ond.
晶体管电路 23( 逻辑门 ) 考虑从机动车传感器之一 ( 例如变速箱传感器 ) 中获得 的输入信号 Capt.Véh. 到无效值的转变， 并且考虑从电子控制单元 17、 17a 的第一微处理器 22 中获得的禁止信号 Inh_Ondul， 以便产生该控制信号。
Inh.Ond.
如前所示， 该控制信号由电子控制单元 17、 17a 的第一微处理器 22 在检测到第一
诊断信号 Diag1.Ond 时产生。
与图 4、 5、 6a 和 6b 有关的上述结构的优点是 ：
- 最小化了控制电路 13 和电源电路 14 的故障保护功能所必需的输入 / 输出数目 ；
- 控制电路 13 不单独支持与系统的外部的全部接口 ； 以及
- 避免了附加的微处理器的实施。
也应注意， 在具有恢复制动和 / 或转矩辅助的微混合系统的背景内， 系统的输入 / 输出不特定于这些功能之一。
根据其它方面， 本发明还涉及如下所述的故障保护控制方法和布线连接 ：
A) 通过与机动车的热力发动机 2 耦接的交流发电机 - 起动机系统 1、 27 的专用信 号的故障保护控制方法， 该机动车包括至少一个电子控制单元 17、 机动车传感器、 数据通信 总线 19 和车载电力网， 该交流发电机 - 起动机系统 1、 27 包括具有用于检测旋转的装置 15 的至少一个旋转电机 3、 为所述旋转电机 3 供电且包括至少一个逆变器 12 和激励电路 10 的 电源电路 14、 和用于所述电源电路 14 的第一控制电路 13， 其中该方法包括 ： 向第一控制电 路 13 发送许可激励电路 10 的闭合的第一控制信号 Auth.Exc.。
B) 根据上述点 A) 的通过与机动车的热力发动机 2 耦接的交流发电机 - 起动机系 统 1 的专用信号的故障保护控制方法， 其中该方法另外包括 ： 向第一控制电路 13 和电子控 制单元 17 发送由用于检测旋转的装置 15 提供的第一诊断信号 Diag1.Ond. 和 / 或从为逆 变器 12 供电且指示旋转电机 3 的旋转的电压 Vbat+X 中获得的第三诊断信号 Diag3.Ond.。
C) 根据上述点 A) 的通过与机动车的热力发动机 2 耦接的交流发电机 - 起动机系 统 27 的专用信号的故障保护控制方法， 其中该方法另外包括 ： 向第一控制电路 13 和 / 或包 含在交流发电机 - 起动机系统 27 中的能量转换电路的第二控制电路 17a 发送由用于检测 旋转的装置 15 提供的第一诊断信号 Diag1.Ond. 和 / 或从为逆变器 12 供电并指示旋转电 机 3 的旋转的电压 Vbat+X 中获得的第三诊断信号 Diag3.Ond.。
D) 根据上述点 C 的通过与机动车的热力发动机 2 耦接的交流发电机 - 起动机系统 1、 27 的专用信号的故障保护控制方法， 其中该方法另外包括 ： 经由第一控制电路 13 向电子 控制单元 17 或第二控制电路 17a 发送表示第一控制信号 Cd.Exc. 的状态的第二诊断信号 Diag1.Exc.， 该第一控制信号 Cd.Exc. 指令激励电路 10 的闭合。
E) 根据上述点 C 或 D) 的通过与机动车的热力发动机 2 耦接的交流发电机 - 起动 机系统 1、 27 的专用信号的故障保护控制方法， 其中该方法另外包括 ： 经由第一控制电路 13 向电子控制单元 17 或第二控制电路 17a 发送状态 / 故障信号 States/Faults。
F) 根据上述点 A) 到 E) 中的任何一个的通过与机动车的热力发动机 2 耦接的交流 发电机 - 起动机系统 1、 27 的专用信号的故障保护控制方法， 其中该方法另外包括 ： 向第一 控制电路 13 发送从数据通信总线 19 中获得的信息信号 CAN。
G) 根据上述点 C) 到 E) 中的任何一个的通过与机动车的热力发动机 2 耦接的交 流发电机 - 起动机系统 1、 27 的专用信号的故障保护控制方法， 其中该方法另外包括 ： 向电 子控制单元 17、 或第二控制电路 17a 发送表示车载电力网的电压的接通的接触信号 +APC/ Vbat。
H) 根据点 G) 的通过与机动车的热力发动机 2 耦接的交流发电机 - 起动机系统 1、 27 的专用信号的故障保护控制方法， 其中第一控制信号 Auth.Exc. 通过接触信号 +APC/Vbat 确认。
I) 被适配为实施根据上述点 A) 到 H) 中的任何一个的方法的与机动车的热力发动 机 2 耦接的交流发电机 - 起动机系统 1、 27 的布线连接， 其中该连接发送从包括以下项的组 中选择出的专用信号 ：
- 第一控制信号 Auth.Exc. ；
- 第一诊断信号 Diag1.Ond. ；
- 第二诊断信号 Diag1.Exc. ；
- 第三诊断信号 Diag3.Ond. ；
- 状态 / 故障信号 States/Faults ； 以及
- 接触信号 +APC/Vbat。
J) 根据点 I) 的与机动车的热力发动机耦接的交流发电机 - 起动机系统 1、 27 的布 线连接， 其中该布线连接中的至少一个是专用的布线连接。
将理解， 本发明不简单地局限于先前描述的优选实施例。
相反， 本发明合并将处于由以下权利要求书定义的范围内的所有可能的变形实施 例。