机动车辆交流发电机的调压器在车载网络上的通信方法和设备，以及对应的调压器和交流发电机与流程

本发明涉及用于机动车辆交流发电机的调压器通信的方法和装置，也涉及包括该通信装置的调压器，和包括该调压器的交流发电机。。

背景技术：

在机动车辆工业中，众所周知的是通过被称为“调节器”的调节装置，独立于发动机转速或设备的用电量，将由车辆提供给车载电气网络的电压维持在预定的设定值。

如今，机动车辆零部件制造商已经通过实施电力电子系统开发出非常高性能的交流发电机，所述电力电子系统由运用数字技术的电路控制，特别以微处理器、微控制器和布线逻辑的运用为基础。

与以往在独立于车辆运行模式的固定调节电压附近运行的双金属调节器不同，现代的电子调节器装置利用电子处理能力，以便接收由发动机控制单元传输的可变的设定值，以便优化根据电能生产需要收集的扭矩。

发动机控制单元可以与交流发电机调节器通信，并且指令后者的特定运行模式。

传输返回到发动机控制单元的信息非常经常是涉及交流发电机激励电流的信息。

根据机动车辆制造商，代表该信息的信号不同。

该类型的情况的结果是使零部件制造商任务变得更加艰巨并且增加成本，因为后者必须持续地适配和修改其电路以便于响应不用客户的需求。

为了消除这些劣势，法雷奥电机设备公司在申请FR2938135中提出了包括调节电路和可编程接口的模块化调压器。

所述接口的共同特征由编程指令选择，以便于适应从一组预定特征中应用的规格。

当接口必须根据不同供电电压的应用进行电气性适配时，比如12V或48V，以及根据控制同样不同的激励电流进行电气性适配时，比如对于乘用车的交流发电机或者对于重型多用途车辆的交流发电机，会造成类似的问题。

即使调节电路以对于所有应用成为标准的ASIC(“专用集成电路”的首字母缩略词)形式制成，然而接口电路根据应用变化以另一ASIC形式制成，两个电路之间必需的多个外部互联(被称为键合)会使实施该类型的解决方案变得困难。

本发明体通过设计模块化调压器为这一问题提供了解决方案，在所述模块化调压器中，接口电路和调节电路分别构成不同且由同步双向串行连接连接的第一电子单元和第二电子单元。

然而，虽然调节器和发动机控制单元之间的电气连接已经被简化，并且通过实施LIN类型(“局域互联网”的首字母缩略词)的现场总线被标准化，协议帧的结构、其内容和其译码根据车辆制造商的规格各不相同。

自从1999年的最初版本1.0和一直到2010年的版本2.2A，以及ISO17987，LIN网络的规格经历了多个发展例，其趋向于便利网络集成并且改善实时特征。

这些规格的细节为本领域技术人员所熟知，因而只有那些对于理解本发明有必要的将在下文提供参考。在LIN网络上的信息交换以主站和一个或多个从站的存在为基础。通信总是在主站的发起下进行，所述主站发送包括静默随后是同步字节，以及标识符字节，或者识别符的消息头。

当从站解码了预定的识别符时，作为回应其传输数据帧，包括多个数据字节以及校验和。

消息头和数据帧形成消息帧。

应该注意的是消息识别符是消息内容的代表，而不是其目的地。

识别符IDF[7:0]由标识符ID[0:5]形成，所述标识符在六个比特以及两个奇偶位P0＝ID0+ID1+ID2+ID4(mod.2)和P1＝ID1+ID3+ID4+ID5(mod.2)上编码。

有64个不同的标识符，但只有开始的60个(以十六进制表示为从00到3B)与消息帧相对应。

最后四个标识符是特别标识符，特别是用于命令，配置和诊断的帧。

比如，以下表格建立了标识符和识别符的列表，所述标识符和识别符根据LIN协议规格的2.0修订本是有效的。

表1

该表示出了字段的数量，其大小，其位置和其译码可以是非常多变的，同时仍保持在标准范围内。

在标准的发展过程中，LIN网络的主要特征没有被根本地改变，由于电磁适应性的约束和不使用石英或陶瓷共振器的时钟同步，其输出仍被限制在20Kbit/s。

根据制造商有多个LIN版本。

现在，市面上不同的交流发电机调节器仍然是“定做”产品，一旦LIN协议传输的字段有最轻微的变化，不论是这些字段的位置、其长度、其分辨率或者其译码或者仅总线上地址变化的情况下，所述“定做”产品都需要系统性地改造硬件(新的ASIC掩膜集合)。

这些调节器都用值(分辨率、增益、特殊点等等)的固定译码控制固定的帧格式，只有默认值可以参数化并且储存在存储器中，比如EEPROM类型(“电可擦除可编程只读存储器”的首字母缩略词)。

因此需要带有可配置表示层的LIN接口调节器，所述调节器使有可能寻址现有帧的不同类型的编码，比如类型A和B的德国汽车工业协会(VDA)的LIN，以及比如现在在欧洲和日本被采用的其它LIN，同时具有充足的灵活性来适应新的格式(比如被美国制造商采用的基于VDA但带有附加的字段的格式，)。

技术实现要素：

因此本发明目的在于满足这一需求。

根据第一方面，本发明涉及机动车辆交流发电机的调压器在车辆车载网络上的通信方法，类型包括串行总线上根据一个或多个不同私有协议的交换信息帧，所述私有协议与标准化协议兼容。

根据本发明，信息帧根据带有预定特征的标准调压器的命令和状态编码或解码，并且所述方法包括步骤：

-根据其位置和预定长度读取或写入所述信息帧的字段；

-通过线性插值转换所述字段的值；并且

-根据预定参数寻址所述标准调压器的命令和状态寄存器。

根据特定实施例，所述标准化协议是局域互联网络(LIN)协议。

根据特定特征，前述的插值通过可变数量的区段执行，所述区段每一个通过预定的极限值、增益和偏移来限定。

根据另一方面，本发明涉及机动车辆交流发电机的调压器在车辆车载网络上的通信设备，所述设备可实施以上简述的通信方法，其中信息帧在串行总线上根据一个或多个不同私有协议交换，所述私有协议与标准化协议兼容。根据本发明，通信设备包括：

-用于根据带有预定特征的标准调压器的命令和状态编码或解码所述信息帧的器件；

-根据其位置和预定长度读取或写入所述信息帧的字段的器件；

-通过线性插值转换所述字段的值的器件；以及

-根据预定参数寻址所述标准调压器的命令和状态寄存器的器件。

本发明同样涉及可被电脑读取的记录支持件，并涉及电脑编程产品，以及包括以上简述通信设备的调压器，和包括前述调节器的交流发电机。

对于由根据本发明的用于调压器通信的设备和方法，以及由相应的调压器和交流发电机相较于现有技术提供的优势，这些不多的必要说明将使对于本领域技术人员变得明显。

本发明的详细说明随后在说明书中联合附图给出。应该注意的是这些附图仅仅用作阐明说明书的文本，而不以任何方式构成对本发明范围的限制。

附图说明

图1为现有技术中公知的机动车辆交流发电机调压器的概要图。

图2为现有技术中公知的在LIN网络上由调压器交换的数据帧的示例。

图3a和3b为现有技术中公知的传输到两个不同调压器数据帧的其他示例，其译码在图3c中示出。

图4a为传输的信息帧的附加例，其译码在图4b中示出。

图5和6分别在接收和发射中阐明根据本发明的调压器通信方法和设备。

图7为根据本发明的调压器通信设备的过程图。

图8a是信息帧的另一个示例，图8b示出了根据本发明通过通信设备解码该帧的结果。

图9详细阐明图8a中示出的信息帧的解码。

具体实施方式

本发明涉及类型的调压器1、2的示意图在图1中被表示。

这是电池B+的调压器1、2，所述电池B+被集成到用于机动车辆的带有励磁4的交流发电机3中。

如该概要图所示，调压器大体上包括两部分1、2，即由ASIC构成的控制电路1，以及电力电子2，所述电力电子2包括MOSFET类型的晶体管5(带有隔离栅的场效应晶体管)，用于控制施加到励磁线圈4的励磁电流+EXC、-EXC。

控制ASIC1特别包括：

-控制单元6和包括指令8序列的存储器7，所述指令8特别执行调节功能；

-模拟-数字转换器9，其被设计为获取机器产生的直接电压B+样本；

-用于带有调制宽度的脉冲EXC的发生器10；

-用于这些脉冲EXC控制电力电子2的晶体管5的放大器11。

调节环路的设定值通过电路12设定，该电路12用于LIN(居于互联网)标准车载网络和控制寄存器13的接口。

LIN协议使传送大量数据成为可能，但是如在前序中所陈述的，依赖于制造商，它导致了与使用频率(波特率)、传输的字段数量、其大小、位置和译码相关的分歧。

图2示出了由主设备产生的信息帧14的示例，该信息帧14去往调压器1、2的控制电路1。

该图同样示出了由控制电路1作为响应产生的数据帧15、16、17。

图3a示出了另一信息帧18，包含针对交流发电机3的特定模式的渐进负载控制的数据字段19(参数gLRF表明对车载电气网络上的负载变化在调压器LRC功能环境下的响应时间；LRC是“负载响应控制”的首字母缩略词)。

图3b示出了另一信息帧20，包含传输交流发电机3的另一模式的另一参数LRCRT的数据字段21，其目的与前述数据帧相同。

图3c示出了这些字段的十进制值在需要的LRC时间方面有不同的意义。

相较于那些来自欧洲采用的LRCRT字段(点线23表示的曲线)的解码时间，根据协议的VDA-B变体的字段gLRF的解码(虚线22表示的曲线)导致以秒计的系统性地较短的时间。

实线24表示的曲线示出了这一类型的字段的解码同样在制造商的情况中导致不同时间，在这种情况下是日本制造商。

对应于单一功能的字段也可以根据协议的变体被编码在不同数量的比特上。

图3a示出了对应于设定电压Ub的被编码在8个比特上的字段25。

图3b中对应的字段26RVSET被编码在6个比特上。

图4a示出了包含字段28的附加信息帧，所述字段28传输表明LRC失效速度的附加参数nLRF。

图4b示出了根据VDA协议(虚线29表示的曲线)和在欧洲(点线30表示的曲线)的解码速度值是相同的。

在日本，解码值与前述的解码值(实线31表示的曲线)不同。

因此有多个版本的LIN，因为每个制造商都改变比特字段的分布、其长度以及这些字段的译码。

因此本发明的目的为提供带有可配置表示层32的LIN调节器12接口，使得有可能寻址现有帧的不同类型的编码，比如LIN VDA类型A、VDA类型B、欧洲、日本等等，同时具有充足的灵活性来响应新的格式(基于VDA基础但带有附加的字段的被美国制造商采用的格式)。

原理是在调压器1、2的LIN总线控制器34的输入/输出寄存器33和标准(或通用的)调节器36的控制寄存器35之间插入双向的路由器件37、38，比如复用器，以及双向的格式校正器件，比如内插器39，如图5、6、7所示。

图5概要地示出了三个不同字段40、41、42的解码，分别对应于标准调压器36的三个不同命令RegSetPoint、LRCRiseTime和LRCDeadBand。

由LIN网络43上的主设备传输的所述命令以一种方式被接收，所述方式本身通过带有LIN接口12的物理层44的发射器-接收器已知，并且被加载在LIN总线控制器34的输入/输出寄存器33中。

对于标准调节器的相同命令，三个对应的字段40、41、42可以根据LIN协议采用的变体包含不同的值。

内插器39使有可能将这些不同的值转换成加载在标准调压器36的控制寄存器35的标准命令。

类似地，图6概要地示出了其他三个不同字段45、46、47的编码，分别对应于标准调压器36的三个不同状态ElecDiag、VBat和Tjunc，由标准调压器36产生然后通过LIN总线43去往主设备。

根据采用的协议变种，在被传输之前，同样的状态变量必须被加载进入总线控制器34的输入/输出寄存器33的不同值翻译。内插器39确保这一改编。

如图7中清楚地示出，使得数据帧14、15、16、17、18、20、27的所有字段能够与控制寄存器35的所有字段相对应的双向路由器件37、38被构成为：

-可配置的二进制字段寻址器37，其使得能够根据其位置和其长度抽取或者写入LIN帧中的连续的字段19、21、25、26、28；

-可配置的寄存器寻址器38，其使得能够寻址标准调压器36的控制(命令/状态)寄存器35的所有字段。

这些路由器件的这些元件37、38的程序被保存在数据储存器件中，比如带有小容量(比如大约1Kbit)的EEPROM类型的只读存储器48。

内插器39为可配置线性内插器，其参数同样被储存在只读储存器48中。

实际上，插值通过由限定值X_L、增益A_n和偏离B_n(对于X_n<X≤X_n+1则Y＝A_nX+B_n)定义的可变数量区段n执行。

伴随储存在存储器中的每个区段n的这些各种参数A_n和B_n，继而有可能执行几乎所有类型的转换，然后因此支持大多数当前的LIN协议。

图8a，8b和9阐明了在类型B的VDA帧中的字段gLRF的转换。

该字段19对应于命令LRCRiseTime。

标准调压器36将该命令与带有持续时间的LRC相关联，该持续时间与控制寄存器LRCRiseTime的值成比例，所述值被编码在6个比特上，并且产生0到15秒的LRC。

如图8a所示，从LIN帧18中抽取的字段19就其本身而言被编码在4个比特上。

值得注意的是计算Y＝A*X+B以表达在8个比特位上的固定点被执行，并且，为了使有可能产生不同类型的增益，其通过下述的运算Y＝(24/128)*A*X+B被有效地执行。

图8b示出了四个必要的区段以便于执行线性化。

图9清楚地示出了每个区段上执行的计算。

这些计算来自实施一个或者更多程序，所述程序指令的序列，储存在数据储存器件中，被微处理器、微控制器或者布线逻辑执行。

应理解的是本发明不仅限于上述的优选实施例。

特别地，所描述的插值方法是非限定性的。

描述的数据帧14、15、16、17、18、20的信息帧结构同样是仅以示例的方式来表明。

如果其来自下述权利要求，则其他实施例不会背离本发明的上下文。