[发明专利]电压调节装置和装备有这样的装置的激励旋转电机

说明书

技术领域

本发明大体涉及旋转激励电机的领域，特别是用于机动车辆的旋转电机。更特别地，本发明涉及一种电压调节装置，其可调节旋转激励电机的输出电压，所述电机诸如交流发电机。根据本发明的调节装置设计为用于高于12V(诸如24V或48V)的车载电源电压的调节。

背景技术

通常，用于机动车辆的交流发电机包括感应器和定子，所述感应器以设置有激励线圈的转子的形式旋转，所述定子设置有多个定子线圈。当转子旋转时，定子线圈提供交流电压，所述交流电压被整流以获得直流电压。该直流电压被调节，从而为车辆的车载电源网络提供稳定的直流电压，以为电池充电和供给连接至网络的消耗装置。交流发电机的输出电压的调节通过调整在转子线圈中流通的激励电流而被执行。对于恒定旋转速度和电荷，交流发电机对激励电流变化的响应被其固有通带限制，该固有通带大致取决于其机电特性。输出电压必须被调节为在由车辆制造商限定的操作范围(旋转速度和电荷的范围)内保持稳定性。为此目的，交流发电机的输出电压被控制激励电流的调节装置测量且与设定值持续地比较，以最小化或消除被测量的输出电压和设定值之间的误差。

对于在轻型机动车辆(诸如汽车)中的应用，交流发电机的输出电压通常被调节为大约14V的值，以为车辆的12V电池充电和供给车载网络。机动车辆部件制造商已经开发了大量这些调节器(称为12V调节器)，以满足车辆制造商的需要。这些调节器通常在ASIC电路周围构造，且引起可观的开发成本。

在减少机动车辆的能量消耗和减少CO₂排放的背景下，可期望实施实现可能增加的能源表现的新方案。增加车载网络的标称电压是机动车辆制造商趋于的方向。特别地，车载网络的标称电压的该增加允许电流的减少且因而由焦耳效应产生的损失的减少。

在“轻度混合”、“全混合动力”或“全电动”类型的电气化车辆中，较高车载电压针对再生制动系统和旋转电机实现可能的改进性能。制造商已经引入了具有两个带不同电压的电源网络的架构，具有例如第一12V网络(称为“低电压网络”)和第二48V网络(称为“高电压网络”)。第一12V车载网络为机动车辆中的常规12V消耗装置供电，诸如照明、仪表板、导航电器装置、和音频/视频读取器等。第二48V车载网络为电牵引机供电，并接收来自再生制动的电能。两个车载网络可每一个都并入能量存储装置，诸如电池，例如用于第一网络的12V铅电池和用于第二网络的48V锂离子电池。DC-DC转换器可还设置在车载网络的架构中，以形成用于网络之间的能量传递的桥。取决于架构，能量产生装置分布在两个车载网络上，或集中在网络中的一个或另一个上，其中能量借助DC-DC转换器传递。

在当今技术变化时代，零件制造商必须满足各种需求，并提出用于不同标称电压值的交流发电机。实际上，制造商关于电网的架构和它们的标称电压的方案仍距令人满意相去甚远。关于具有非标准标称电压的电机的某些投资因此遭受不足财政收益的风险，特别地，它们与并入电压调节器中的ASIC相关，其开发成本较高。

另外，还有以下问题，机动车辆零件制造商必须展示反应，以在机动车辆工业的非常有竞争力的背景下以减少的时间标度提出可行方案。

发明内容

根据第一方面，本发明涉及一种电压调节装置，其装备机动车辆中的旋转电机，诸如交流发电机，所述装置包括标准电压调节器，调节器设计为，通过控制供给到所述旋转电机的激励电流而将直流车载电源电压调节至设定值。

根据本发明，电压调节装置还包括调节器适配器件，其连接在车辆的车载电源网络和调节器之间，以与调节器一起允许将所述车载电源网络的直流电压调节至第二设定电压，所述第二设定电压大于所述第一设定电压，所述调节器针对所述第一设定电压设计。

根据另一特征，调节器适配器件包括电压适配电路，所述电压适配电路接收车载电源网络的所述直流电压作为输入，并供应减少的直流电压作为输出，所述减少的直流电压被施加至调节器，并用于通过电压供给调节器，车载网络的直流电压对所述减少的直流电压的比大致等于第二设定电压对第一设定电压的比。

根据特定实施例，电压适配电路包括第一双极晶体管，该第一双极晶体管作为发射极输出器安装，并形成具有低阻抗并供给所述减少的直流电压的电压源。

根据另一特征，电压适配电路包括第二双极晶体管，该第二双极晶体管作为二极管安装在所述第一双极晶体管的基电极的水平处，以补偿第一双极晶体管的温度，且使所述减少的直流电压的温度稳定。