CN1110027A - 用于控制车辆交流发电机输出的装置 - Google Patents

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Abstract

控制车用交流发电机输出的装置，能只用一条引 线进行外部控制单元到电压调节器的布线，能根据外 部控制单元提供的控制信号的负载比把交流发电机 输出电压调节正常值，且与控制信号的电平相关地把 发电机输出电压直线控制为所需值。装置包括同蓄 电池和装在车辆上各传感器连接的控制单元；及同蓄 电池和控制单元连接的电压调节器，检测蓄电池输出 电压并根据所检测蓄电池电压控制蓄电池提供给交 流发电机励磁线圈的励磁电流通断。

Description

本发明涉及一种用于控制车用交流发电机输出的装置，该装置的类型是适用于根据从外部控制单元所提供的电信号电平来控制交流发电机的输出电压。
图18是表示用于控制车用交流发电机的输出的现有装置结构的示图，该装置是例如日本专利公开第62-107643号所公开的。由发动机（未示出）所驱动的交流发电机1包括电枢线圈101和励磁线圈102。整流器2对从交流发电机的交流输出的全波进行整流以通过正端201和负端202发出整流后的输出。电压调节器3-1控制来自交流发电机1的整流后的输出以达到一预定值。外部控制单元4从所附加的各种传感器SE1至SE4接收以汽车的形式表明车辆运行状态的信号，以发出输出指令信号给电压调节器3-1。
蓄电池5由通过整流器2的来自交流发电机1的输出进行充电。由蓄电池5通过电负载开关7对汽车的电负载6供电。一旦键开关8闭合，来自蓄电池5的电压通过键开关8加到电压调节器3-1中的恒压电路VS上。由恒压电路VS进行了稳压的输出作为一个比较基准电压（下文称为“基准电压”）Vc，以作为下述的蓄电池5的电压。电压调节器3-1包括：由在蓄电池5的正极端和地端之间串联连接的分压电阻R3a和R3b所组成的串联电路;由同分压电阻R3b并联连接的电阻R1和三极管Q4所组成的串联电路，其一端接地;由电阻R2和三极管Q1所组成的串联电路;以及电容器CA。电压调节器3-1进一步包括一比较器，其正输入端接受出现在分压电阻R3a和R3b间的连接点上的发电机输出电压VG的分压VA而其负输入端接受由恒压电路VS所提供的基准电压Vc，以通过连接到输出端上的电阻R4产生高或低电平的比较信号。
应该注意：每个三极管Q1和Q4的基极由外部控制单元4提供一逻辑信号，对应于汽车运行状态的电平。
电压调节器3-1进一步包括：由在整流器2的正端和负端之间通过外部连接点和电容器CA同连在比较器CP的输出电阻上的连接点串联连接的电阻器R5所构成的RC串联电路;由同其基极接受来自RC串联电路的连接点的比较信号的三极管Q2的集电极串联连接的电阻器R6所构成的串联电路;由同三极管Q3的集电极串联连接的二极管D1所构成的串联电路，三极管Q3的基极接受在三极管Q2的集电极电阻器R6和基极之间所产生的电压。
二极管D1通过外部连接端同励磁线圈102并联连接，以便于接收当励磁线圈102切断时所产生的电流冲击。由于外部控制单元4的结构实际上与本发明无关，在此就省略了外部控制单元4的工作的描述。
下面说明上述现有装置的工作。
当汽车的驾驶员接通键开关8以起动发动机时，蓄电池5的电压从蓄电池5通过点火端提供给恒压电路VS以便于产生基准电压Vc。基准电压Vc被加到比较器CP的负输入端上，以用于同由正输入端所接受的发电机输出电压的分压VA进行比较。
当分压VA低于建立在恒压电路Vs中的基准电压Vc时，在低电平信号被加到三极管Q2的基极上之前来自比较器CP的输出电平是低的以使三极管Q2关断。结果，接在后面的三极管Q3导通，具有在连接到三极管Q3的基极上的电阻器R6两侧的电势。
当三极管Q3导通时，通过整流器2的正端、励磁线圈102、三极管Q3和地的环路就形成了。因此，励磁电流从蓄电池5流过交流发电机1的励磁线圈102，由此开始发出电功率。当交流发电机1的转速因发动机运转的起动而升高时，在整流器2的正端上所检测的发电机输出电压VG也升高。
结果，通过用分压电阻器R3a和R3b对发电机输出电压进行分压而获得的分压VA上升到基准电压Vc以上。因而，来自比较器CP的输出电平变为高的，该高电平输出由三极管Q2的基极所接受而使三极管Q2导道。当三极管Q2导通时，三极管Q3关断以断开励磁电流回路，由此而减小励磁电流，从而减小由交流发电机1所产生的电压VG。
当从比较器CP的输出检测到发电机输出电压降低到低于基准电压Vc时，三极管Q2再次关断而三极管Q3再次导道。这样，励磁电流又开始流通。通过上述这样的励磁电流的反复导通和断开，就能把发电机输出电压VG控制为一个预定值。这样，由交流发电机1对蓄电池5进行充电的电压就能被控制为一个实际上恒定的电平上。
然而，当由发动机使交流发电机1运转时，发电机输出功率的输出必须根据汽车的运行或驱动状态来进行控制，以便于降低发动机负载。因此，发电机输出电压根据汽车的发动机负载和车速被转换为三个电平，以便于控制由交流发电机1所产生的输出功率。这三个电平包括：一个低电平，其中发电机输出电压低于第一预定值;一个高电压，其中发电机输出电压高于大于第一预定值的第二预定值;和一个中间的即正常电平，其中发电机输出电压等于或在第一和第二预定电平之间。
如果把发电机输出置于低于正常即中间电平的低电平，外部控制单元4给其基极施加信号以关断三极管Q1和Q4。这样，分压VA仅根据分压电阻器R3a和R3b的电阻值的比例而决定，如下列等式所给出的那样：
VA＝VG（R3a/（R3a+R3b））
这样，交流发电机1的输出功率被设定为低于正常电平的电平。
如果交流发电机1的输出功率1被设定为正常电平，外部控制单元4给三极管Q4的基极提供一个信号以使该三极管Q4导通并给三极管Q1的基极提供一个信号使该三极管Q1截止。结果，电阻器R2同分压电阻器R3b并联连接，而分压VA则由下式给出：
VA＝VG（R2·R3b）/（R2·R3b+R3a））
其中R2·R3b是电阻器R2和电阻器R3b的并联电阻值。这样，发电机输出功率被设定为正常电平。
如果交流发电机1的输出功率被设定为高于正常电平即中间电平的电平，外部控制单元4给三极管Q4的基极提供一个信号以使该三极管Q4导通，并且给三极管Q1的基极提供一个信号以使该三极管Q1的也导通。结果，电阻器R1和R2同分压电阻器R3b并联连接，这样，所产生的分压VA如下：
VA＝VG（（R1·R2·R3b）/（R1·R2·R3b+R3a））
其中R1·R2·R3b是电阻器R1、R2和R3b的并联电阻值。因而，发电机输出功率被设定为高于正常电平即中间电平的电平。
因而，根据分别提供给三极管Q1和Q4的基极的信号的逻辑（电平是否为“高”或“低”），分压VA的电平被设定为三个电平中的一个。这样，发电机输出功率可以被调节为三个电平中的一个。
在现在装置中，控制发电机输出功率而以这种方式调节给蓄电池5充电的电压：把一个电阻器同串联连接的多个电阻器中的一个并联连接，以便于由此把分压变成改变发电机输出电压的电平。
但是，任何一个较简单电路布置的装置都是可以使用的，其中分压电阻器之一是通过使一个相应的三极管导通而被短路以改变分压，由此来调节发电机输出电压。
图19是表示本发明的发明人所知的装置的布置的示意图。参照图19，与图18中相同的标号代表相同的或相应的元件。电压调节器3-2包括：串联连接在蓄电池5的正端和地之间以作为分压电阻器的电阻器301至303;和具有分别连接到其一端接地的电阻器303的两端上的集电极和发射极以及接受来自外部控制单元4的高电平或低电平信号的基极的三极管Q1a。电压调节器3-2进一步包括：齐纳二极管ZD1，负极连接在分压电阻器301和302之间的连接点上并且当分压VA上升到击穿电压电平以上时电导通;和三极管Q2，基极同齐纳二极管ZD1的正极相连接，发射极接地，集电极通过电阻器304同键开关8的输出端相连接。
作为电压调节器3-2的组成部分的三极管Q1a的基极通过电阻器300同键开关8的输出端相连，而三极管Q2的集电极同三极管Q3的基极相连。当键开关8接通以起动发动机时，电流由蓄电池5提供给三极管Q1a和Q3以使三极管Q1a和Q3导通。
现在对该装置的工作进行说明。当键开关8闭合而起动发动机时，电流从蓄电池5通过电压调节器3-2的电阻器304流到三极管Q3的基极。这样，三极管Q3导通，允许励磁电流从蓄电池5流到励磁线圈102中。结果，交流发电机1进入交流发电机可以发出电功率的状态。
当发动机被起动而使交流发电机开始发出电功率时，整流器2的正输出端201上的电压升高。这样，蓄电池5被充电以提高其电压。外部控制单元4的三极管401通常产生一个高电平信号，以使电压调节器3-2的三极管Q1a进入导通状态，而使分压电阻器303短路。
根据由分压电阻器301和302所产生的分压来检测跨在蓄电池5的正和负端上的电压。当蓄电池电压被提高到由分压电阻器301和302所提供的分压高于齐纳二极管ZD1的击穿电压时，齐纳二极管ZD1变为电导通状态，而使电流流到三极管Q2的基极，这样使其导通。
当蓄电池5的电压变为低于预定电平而使分压降低到击穿电压以下时，齐纳二极管ZD1变为不导通状态而使三极管Q2a截止。这样，三极管Q3的导通或截止是根据三极管Q2是导通还是截止。结果，通过励磁线圈102的励磁电流被反复接通和断开以使交流发电机1的输出功率被控制在正常电平上。因而，给蓄电池5充电的电压就能被设定在正常电平上。
当带有导通的三极管Q1a的三极管401随着来自用于检测汽车驱动或行驶状态的各种传感器中任一个的信号输入而产生低电平信号时，电压调节器3-2的三极管Q1a被关断，这样，分压电阻器303变为同分压电阻器302串联连接。结果，由分压电阻器302、303和304来检测蓄电池5的电压。由于蓄电池5的电压被设定为低于正常电平的电平上，给蓄电池5充电的电压就被设在低于正常电平的电平上。
图19所示的装置这样构成：蓄电池5的电压从其正端通过一引线提供给串联连接的分压电阻器以便于检测蓄电池的充电电压。但是，如果该引线因故障或类似情况断开，蓄电池5的充电有时就会不能控制，而导致过充电。
装有用于防止因引线的偶然断开而导致蓄电池过充电的电路的装置也是本申请的发明人已知的。
图20是表示这种装置的结构的示图。在该图中，附加到图19所示的部分上，该装置的电压调节器3-3包括用于防止蓄电池过充电的电路，该电路包括：通过串联连接的键开关8和指示灯9而串联连接在蓄电池5的正端和地之间的分压电阻器305和306;以及具有连接在分压电阻器305和306之间连接点上的正极和连接到齐纳二极管ZD1和负极上的负极的二极管D3。分压电阻器305和306的电阻值被设定为：当给蓄电池5充电的电压升到大约15.6V时，通过二极管D3在分压电阻305和306之间的连接点上产生齐纳二极管ZD1的击穿电压。整流器2A具有一个整流器的辅助端203，用于在交流发电机1的初始功率产生阶段时给励磁线圈102提供励磁电流。
现在对图20所示装置的工作进行说明。当键开关8接通时，电流从蓄电池5通过电阻器304流到三极管Q3的基极而使三极管Q3导通。结果，励磁电流被提供给励磁线圈102，并由此接通指示灯9。
当发动机已经起动而交流发电机1开始发出电功率时，在辅助端203上的电压就上升到与蓄电池5的电压相同的电平，这样就关闭了指示灯9。在此时，充电电流从整流器201的正端201流到蓄电池5中以给蓄电池5充电。进而，电功率也从整流器201通过负载开关7提供给负载6。
由于外部控制单元4的三极管401处于不导通状态，三极管Q1则处于导通状态，这是因为电流从辅助端203通过电阻器300提供给三极管Q1的基极。因而，根据电阻器301和302的电阻比例来决定作为蓄电池电压的分压VA。
当分压VA已经如上述那样被决定了时，根据分压VA所决定的偏置电压通过二极管D3加到齐纳二极管ZD1的负极上。当交流发电机开始发出功率时，充电电压即交流发电机1的输出电压升到蓄电池5的电压检测端（例如，正端）的电位到达如图21所示的14.4V左右。同时，分压VA也升到齐纳二极管ZD1的击穿电压。
结果，齐纳二极管ZD1变成电导通，而使三极管Q2导通，随后三极管Q3截止。这样，提供给励磁线圈102的励磁电流被中断。励磁电流的中断使交流发电机1停止发出功率，以防止蓄电池5的过充电。之后，当蓄电池5的电压降到预定电平例如14.4V以下时，三极管Q2导通而三极管Q3导通，由此交流发电机再次恢复发出功率以开始给蓄电池5充电。
在蓄电池5没有电负载而使交流发电机1的电压变成被调节为大约12.8V的情况下，外部控制单元4的三极管401变为导通以关断三极管Q1。结果，分压电阻器303同分压电阻器302串联连接，而使蓄电池电压的分压率提高。因而，相对于齐纳二极管ZD1的偏置电压升高了，从而提高了交流发电机1的输出功率。当给蓄电池5充电的电压升到大约12.8V时，齐纳二极管ZD1变为电导通。结果，三极管Q2导通，因而其后的三极管Q3截止以中断励磁电流，这样，交流发电机1中止发电，从而把发电机输出功率调节到12.8V。通过上述这样反复地接通和断开外部控制单元4的三极管401的输出，给蓄电池5充电的电压就能如图21所示被调节为12.8V或14.4。
上述这样构成的装置存在下列缺点。
首先，在图18所示的首先涉及的装置中，由于必须消除在用于交流发电机1的调节电压上的接地电路中的电压降的影响，电压调节器3-1和整流器201两者都同交流发电机1相结合或整体形成。因而，需要两条引线，分别从电压调节器3-1中的三极管Q1和Q4的基极引出用于同外部控制单元4连接，以便于把来自外部控制单元4的控制信号提供给电压调节器3-1。因而，也需要两个端子用于两条引线的连接。这样，就要保证两条引线同端子相连接的可靠性，从而使布线工作变复杂而提高了装置的制造成本。
在图19所示的另一所述装置中所出现的另一个问题是：发电机输出电压只能根据由外部控制单元4提供给电压调节器3-2的控制信号的电平是高还是低而被调节为由正常电平和低于正常电平的低电平所构成的两个电平，因而，交流发电机1的输出电压不能进行精细的调节。以正确地对应于汽车的驱动或运行状态。
而且，在图20所示的最后涉及的装置中，当没有电负载被需要或连接时，用于交流发电机1的调节即目标电压可以从14.4V的正常电平转换到12.8V的低电平，以使作用在发动机上的交流发电机1的负载被减小，来改善燃料消耗。但是，在这种情况下，把调节即目标电压从14.4V的正常电平迅速转换到12.8V的低电平就会突然减小交流发电机1的输出电压。由于作用在发动机上的交流发电机的负荷突然减小，这就引起了一个进一步的问题：发动机的转速突然上升。
在另一方面，当调节即目标电压从12.8V恢复到14.4V以满足提高功率输出的需要时，该调节即目标电压也被迅速转换，而使为驱动交流发电机1所需的发动机转矩也迅速上升。这样，作用在发动机上的交流发电机1的负载因而也突然增加，而引起发动机的转速突然降低的问题。这就导致发动机的工作不稳定。
本发明就是为了克服上述装置中所碰到的上述问题。
本发明的一个目的是提供一种用于控制车辆中的车用交流发电机的输出的装置，其中从控制单元到电压调节器的布线能够只用一条引线以一种简单而容易的方式进行，以提高布线效率并降低制造成本。
本发明的另一个目的是提供一种用于控制车辆中的车用交流发电机的输出的装置，其能够根据从控制单元提供给电压调节器的控制信号（负载信号或类似信号）的电平（负载比）而把交流发电机的输出电压从正常电平平滑地调节成另一个电平或反之，而不会对发动机的工作产生不利影响。
本发明的一个进一步的目的是提供一种用于控制车辆中的车用交流发电机的输出的装置，其能够根据来自控制单元的控制信号电平直线控制交流发电机的输出功率，以便于把发电机输出功率精细地调节到所需值上。
根据本发明，提供一种用于控制车载交流发电机的输出的装置，该交流发电机具有励磁线圈并被连接到蓄电池上以对其充电，该装置包括：传感器装置，用于检测交流发电机安装在其上的车辆的工作条件并发出相应的输出信号;连接到蓄电池和传感器装置上的控制单元，用于发出具有对应于车辆的所检测工作条件的负载比的控制信号;以及连接到蓄电池和控制单元上的电压调节器，用于检测蓄电池的输出电压并根据所检测的蓄电池电压控制由蓄电池提供给励磁线圈的励磁电流的通/断以便于把交流发电机的输出电压调节为根据由控制单元提供给电压调节器的控制信号的负载比所决定的电平。
由于根据对应于车辆驱动状态的由控制单元所提供的控制信号负载比来设定交流发电机的调节电压，可以通过一条单独的信号线来从控制单元提供用于调节电压的各种信息。因而，可以简化布线和改善装置的可靠性。
在本发明的优选构型中，电压调节器包括负载比决定电路，以决定控制信号的负载比并根据决定的结果把交流发电机的输出电压设定为调节值。
在本发明的另一个优选构型中，控制单元发出优化了交流发电机输出电压的控制信号以便于适合于车辆的所检测工作条件，并且，电压调节器包括设定电路，用于把交流发电机的输出电压设定为对应于控制信号的值。
通过把确定用于调节电压的信息建立在决定来自控制单元的控制信号电平的基础上，以把调节电压设定为预定值，就能在大范围中调节交流发电机的输出电压。
在本发明的一个进一步构型中，负载决定电路把控制信号的负载比变换为对应的电压，由电压调节器使该电压同基准电压进行比较。
通过把控制信号的负载比变换为对应的电压并通过根据变换电压与将被设定的基准电压的偏差转换交流发电机的调节电压，就能通过设定基准电压随意地把调节电压变成所需值。因而，能够容易地实现调节电压的转换和设定。
本发明的一个进一步构型中，设定电路包括：具有电源和地之间互相串联连接的多个电阻器的分压电路，以便于调节电压的分压比，来自控制单元的控制信号同其进行比较，由此改变交流发电机的输出电压。
这样，仅通过变换分压电路的串联连接的电阻器的电阻值，就能容易地变换调节值。
在本发明的一个进一步的优选构型中，电压调节器包括：信号电平决定装置，用于决定由控制单元提供给电压调节器的控制信号电平是低于第一预定电平的第一电平，还是高于第二预定电平的第二电平，还是在第一和第二预定电平之间的第三电平;和转换装置，用于在至少两个电平之间根据信号电平决定装置的决定转换交流发电机的输出电压。这样，就能从外部通过控制单元容易地控制调节电压。
在本发明的一个进一步优选构型中，信号电平决定装置在控制电压是第一电平或第二电平时把交流发电机的输出电压控制为正常预定电平，而当控制信号是第三电平时把交流发电机的输出电压控制为根据控制信号电平的变化而变化的可变电平。这样，就能精确设定交流发电机的调节电压。
在本发明的一个进一步优选构型中，信号电平决定装置在控制信号是第一电平时把交流发电机的输出电压控制为第一正常预定电平;在控制信号是第二电平时把交流发电机的输出电压控制为第二正常预定电平;而在控制信号是第三电平时把交流发电机的输出电压控制为根据控制信号电平的变化而变化的可变电平。具有该布置，就能正确设定调节电压。
在本发明的一个进一步优选构型中，由控制单元所提供的控制信号是以可变频率的频率信号的形式，电压调节器进一步包括用于把频率信号变换为对应电压的变换装置。具有该布置，就能通过提高控制信号的频率来降低在控制信号上的噪声影响。
在本发明的一个进一步优选构型中，电压调节器根据由控制单元提供给电压调节器的控制信号电平把交流发电机的调节电压转换为至少四级。
在本发明的一个进一步优选构型中，决定控制信号的电平，以便于把用于电平调节器的基准电平转换为在数量上对应于交流发电机输出电压等级的多级。
通过把控制信号的负载比变换为对应的电压并通过根据所变换的电压和将被设定的基准电压之间的偏差转换调节电压，就能通过设定基准电压任意设定调节电压。因而，能够容易地实现调节电压的转换和设定。
在本发明的一个进一步优选构型中，所述装置进一步包括：多个检测装置，用于检测控制信号的电平;和逻辑决定装置，用于决定由检测装置所检测的控制信号的逻辑以便于根据决定的结果改变基准信号的电平。
在本发明的一个进一步的优选构型中，电压调节器进一步包括：决定装置，用于决定交流发电机输出电压的上限值和下限值;转换装置，用于在由决定装置所决定的上限值和下限值之间转换交流发电机的输出电压;以及平滑装置，用于使在所转换的上限值和下限值之间的转换平滑，其中，用于交流发电机的调节电压随来自控制单元的控制信号被直线地控制。这样，可以通过控制控制信号的频率来直线地改变调节电压。这可以仅用简单的结构来完成。
在本发明的一个进一步优选构型中，控制单元发出控制信号，根据下列情况决定负载比：车辆是在空转驱动方式下被驱动，其中车辆的发动机同未连接电负载的交流发电机一起空转;还是在恒定电负载驱动方式下被驱动，其中交流发电机同一恒定电负载电连接;还是在高电负载驱动方式下被驱动，其中交流发电机同高电负载电连接。
通过与附图相结合而对本发明的最佳实施例进行说明就会更清楚地了解本发明的上述目的、特征和优点。
图1是表示根据本发明第一实施例的用于控制车辆中的交流发电机输出的装置结构的示图;
图2是表示根据本发明第二实施例的用于控制车辆中的交流发电机输出的装置结构的示图;
图3是表示根据第一和第二实施例的交流发电机的调节电压的特性图;
图4是表示根据本发明的第三实施例的用于控制车辆中的交流发电机输出的装置结构的示图;
图5是表示根据第三实施例的交流发电机的调节电压的特性图;
图6是表示根据本发明第四实施例的用于控制车辆中的交流发电机输出的装置结构的示图;
图7是表示根据本发明第五实施例的用于控制车辆中交流发电机输出的装置结构的示图;
图8是表示根据第五实施例用于控制交流发电机输出的装置的调节电压的特性图;
图9是表示根据本发明第六实施例的用于控制车辆中交流发电机输出的装置结构的示图;
图10是表示根据第六实施例的用于控制交流发电机输出的装置的工作的逻辑（正确值）表;
图11是表示根据第六实施例的交流发电机的调节电压的特性图;
图12是表示根据本发明第七实施例的用于控制车辆中交流发电机输出的装置结构的示图;
图13是表示根据第七实施例的交流发电机的调节电压的特性图;
图14是表示根据第七实施例的交流发电机的调节电压的另一个特性图;
图15是表示根据本发明第八实施例的用于控制车辆中交流发电机输出的装置结构的示图;
图16是表示根据第八实施例的交流发电机的调节电压的特性图;
图17是表示根据第八实施例的交流发电机的调节电压的另一个特性图;
图18是表示用于控制车用交流发电机输出的现有装置的结构的示图;
图19是表示本发明的发明人所已知的用于控制车用发电机输出的装置的结构的示图;
图20是表示本发明的发明人所已知的用于控制车用发电机输出的装置的结构的示图;
图21是表示本发明的发明人所已知的交流发电机的调节电压的特性图。
下面通过参照附图来说明本发明的最佳实施例。参见附图，与图18至20相同的标号代表相同或相应的元件。
第一实施例
图1表示根据本发明第一实施例的用于控制车用交流发电机的输出的装置。参见图1，电压调节器3A包括作为负载决定电路的三极管Q1，用于随着从控制单元4的三极管401所发出的负载信号而反复地接通和断开交流发电机的发电，以由此而从0%至100%调节负载比。电压调节器3A进一步包括：齐纳二极管ZD2的工作电阻器306，该工作电阻器306的一端同其正极接地的齐纳二极管ZD2的负极相连接，而该工作电阻器306的另一端通过键开关8同蓄电池5的正端相连接;充电电阻器307，其一端被连接到齐纳二极管ZD2与工作电阻器306之间的连接点上，而其另一端通过放电电阻器308同三极管Q1的集电极相连;以及电容器CA，其一端被连接到充电电阻器307和放电电阻器308之间的连接点上而其另一端与三极管Q1的发射极一同接地。在此，应该注意：控制单元4由各种传感器（未示出）检测车辆如汽车的内燃机的空转工作、恒定电负载工作、高电负载工作，并发出代表对应于车辆的所检测驱动即工作状态的负载比的负载信号。
当三极管Q1导通时，电容器CA通过放电电阻器308释放电功率。当三极管Q1截止时，通过充电电阻器307给电容器充电。充电和放电电压出现在点A。应该注意：齐纳二极管ZD2是稳压装置，用于使蓄电池5的电压保持为一恒定值上，如7V。
电压调节器3A进一步包括一调节电压设定电路，其把作为基准电压的电容器CA的点A处的电压（充电电压）同交流发电机的输出电压进行比较，以便于设定交流发电机1的调节电压即目标电压。调节电压设定电路包括许多分压电阻器310至312，用于对由齐纳二极管ZD2所获得的恒定电压进行分压以在点B和点C产生所分电压的两个电平。
进而，电压调节器3A进一步包括：调节电压转换电路，该电路由其正输入端在点C接收分压而其负输入端在点A接收电压的比较器CP1所构成;比较器CP2，其正输入端在点A接收分压而其负输入端在点B接收分压;以及串联连接在辅助端202和地之间的多个分压电阻器313至316。
齐纳二极管ZD1的负极被连接在分压电阻器313和314之间的连接点上，比较器CP1的输出端被连接到分压电阻器315和316之间的连接点上。根据代表由比较器CP1和CP2所完成的比较结果的输出，每个分压电阻器314和315被控制为短路以改变齐纳二极管ZD1的分压。
现在对其工作进行说明。当键开关8被闭合时，发动机起动以使交流发电机1开始发电，与图18的上述装置相类似，而使辅助端203上的输出电压上升。当指示灯9的相对端上的电压相等时，指示灯关闭而显示正常的发电。当交流发电机1的输出电压进一步上升时，在辅助端203上的输出电压也上升。从而，齐纳二极管同由分压电阻器313至316在点D所形成的分压电导通，以使三极管Q2导通。
结果，其后的三极管Q3截止而使励磁线圈回路中断，就减小了提供给交流发电机1的励磁线圈102的励磁电流。励磁电流的减小就降低了交流发电机1的输出电压以使给蓄电池5充电的电压被调节到由分压的设定值所决定的值上。即，交流发电机1的输出电压，在正常状态下，被调节到由分压电阻器313至316的分压比所决定的值上。
在上述那样根据由分压电阻器313至316所决定的分压来控制交流发电机1的调节即目标电压期间，控制单元4通过各种传感器来检测车辆的驱动或工作状态，并使三极管401导通以供给电压调节器3A一个信号（以下称为“负载信号”），用于从0%到100%改变负载比，以便于确定对应于车辆的所检测驱动或工作状态的发电机调节即目标电压。
接收负载信号的三极管Q1以对应于负载比的周期反复地导通和截止，以便于在三极管Q1截止时产生充电电流通过充电电阻器307流入电容器CA。当三极管Q1导通时，蓄电池5的充电电压通过放电电阻器308和正导通的三极管Q1而放电。如上述这样，电容器CA反复进行充电和放电以使点A的电压成为与来自控制单元4的控制信号的负载比成比例的电平。
分压电阻器310、311和312对由齐纳二极管ZD2所稳压的发电机输出电压进行分压以使分压电阻器310与311之间连接点上的分压和分压电阻器311与312之间的连接点上的分压分别成为用于比较器CP1和CP2的基准电压。比较器CP1在根据负载比而变化的点C上的电压和点A上的电压之间进行比较，而比较器CP2在点A上的电压和点B上的电压之间进行比较。
当根据来自控制单元4的负载信号并依照来自比较器CP1和CP2的输出来将交流发电机1的输出电压调整到正常电平（例如，14.4V）时，使负载比约为27.3%，并使三极管Q1导通和截止用以使电容器CA充电，如此来保持A点处电压低于B点处电压的关系，使得比较器CP1的输出升高到一高电平，使比较器CP2的输出降低到一低电平。由此，使分压电阻316被短路。因此，利用当使发电机输出电压达到正常电平（例如，14.4V）时齐纳二极管ZD1的导通，来将根据分压电阻313至315电阻阻值所确定的D点处电压调整到一定数值。
当将发电机输出电压调整到低于正常电平的电平（例如，12.8V）时，使负载比约为100%，由此，使三极管Q1截止，以通过交电电阻307使电容器CA充电。由此，使这样的关系被确定，即B点处电压低于A点处电压，A点处电压低于C点处电压，使比较器CP1的输出电平变为一高电平，并使比较器CP2的输出电平也变为一高电平。因此，可以利用分压电阻313至316在所产生的电压变为低于正常电平的电平（如，12.8V）时，来将根据分压电阻313和316的阻值确定的D点的分压设定为齐纳二极管ZD1导通时的值。
当将发电机输出电压调整到高于正常电平的电平（例如，15.0V）时，使负载比约为0%，由此，使三极管Q1导通，并使电容器CA通过放电电阻308放电。因此，确立了这样的关系，即C点处电压低于A点处电压，使比较器CP1的输出电平变为一低电平，并使比较器CP2的输出电平变为一高电平。因而，分压电阻313至316被短路，使得利用在发电机输出电压变为一高于通常电平的电平（如，15.0V）时齐纳二极管ZD1的导通，来将根据分压电阻313至314阻值所确定的D点处分压设定为一定数值。因此，通过只使用一条传输线就能够将可把交流发电机1的调节或目标电压设置为三级的信号由控制单元4传送给电压调节器3A。
这里，需要注意的是，控制单元4通常是被安装在车辆乘客室的内部，同时装入电压调节器3A的交流发电机1被安装在发动机室内。因此，控制单元4，交流发电机1和电压调节器3A具有不同的地电位，由此会影响通过控制单元4对电压调节器3A的控制。由于本实施例的构成使得由控制单元4传送给电压调节器3A的负载信号被直接地提供给三极管Q1的基极，从而消除了上述影响的危险。
第二实施例
虽然第一实施例的构成使得交流发电机1的调节或目标电压被设置为三种电平，其包括低于正常电平的第一或低电平，对应于正常电平的第二或中间电平，和高于正常电平的第三或高电平，而为了精细地控制交流发电机1的输出电压可将发电机输出电压以线性方式由第一或低电平调整到第三或高电平。
图2表示具有上述作用的本发明第二实施例。在该图中，与图1所示相同的参考数字表示相同或相应元件。在图2中，本实施例的电压调节器3B包括一操作电阻318，一齐纳二极管ZD3，基极电阻327，充电电阻321和放电电阻322，其所有的均分别地对应于图1所示电压调节器3A的操作电阻306，齐纳二极管ZD2，基极电阻300，充电电阻307和放电电阻308。
除了对应于电压调节器3A的上述元件以外，电压调节器3B进一步包括：位于电池5电压检测端与地之间串联连接的多个分压电阻319和320;与分压电阻310至312串联连接用以为比较器CP1和CP2设置基准电压的分压电阻317;和一比较器CP3，其用以将依照发电机输出电压改变的F点处电压与根据分压电阻310和312和317阻值而确定的E点处基准电压进行比较，由此来控制交流发电机1的调节或目标电压，比较器CP3适用于在F点处电压高于E点处电压时通过二极管D5给三极管Q3提供一低电平信号以使三极管Q3截止。电压调节器3B还包括一比较器CP4，用以根据来自控制单元4的外部控制信号来控制调节或目标电压，比较器CP4可用以进行根据负载信号的负载比调节和修正的F点处电压和A点处电压之间的比较。如果F点处电压高于A点处电压，则比较器CP4会通过二极管D6给三极管Q3提供一低电平信号以使三极管Q3截止。
电压调节器3B还包括一三极管Q4，它可以在比较器CP1和CP2的输出电平较高时通过基极电阻器326接收一高电平信号，以便通过其发射极及与其集电极相连的比较器CP3的输出而与地导通;一二极管D4，其阴极与比较器CP1和CP2的输出端相连接，其阳极可与被拉起于正方向的比较器CP1和CP2的输出端相连接，二极管D4可在比较器CP1或CP2的输出电平较高时导通以使比较器CP4的输出无效;和多个电源拉起电阻323至325，用以将各比较器CP1至CP4输出端电平拉起于正向。现将描述本实施例的操作。类似于第一实施例，将按键开关8闭合，以便将通过齐纳二极管ZD3所产生的恒定电源电压提供给每个电源端A。因此，可以将在C、E和B点处所产生的分压，其中在各点处的分压电阻310，311，317和312是相互串联连接的，用作为参考电压，它可被提供给各比较器CP1至CP3。
在对本实施例进行详细描述以前，现将描述比较器CP1和CP2的操作。比较器CP1和CP2分别地将A点处电压与C和B点处基准电压进行比较，也就是说，当A点处电压小于B点处电压时，比较器CP2的输出会变为低电平，并且比较器CP1的输出会变为高电平;当B点处的电压低于A点处电压也低于C点处电压时，比较器CP1和CP2的输出电平会变高;当B点处电压低于A点处电压时，由比较器CP1输出的电平会变低，而且比较器CP2的输出电平会变高。
如果由比较器CP1输出的电平和/或由比较器CP2输出的电平较低时，可使比较器CP4的输出无效或截止，其比较器CP4的基准电压是用控制单元4所提供的控制信号电平校准或对应的电压。另一方面，使得用以控制正常电压的比较器CP3的输出无效或截止，其比较器CP3的基准电压是通过分压电阻310至312和317来进行分压的。如果由比较器CP1和CP2输出的两个电平较高时，使三极管Q4变为导通，使得比较器CP3的输出截止并使得比较器CP4能够输出。
在前述的操作状态下，如果将由控制单元4提供电压调节器3B的负载信号的负载比调整到0%至一定数值范围内，使A点处电压电平上升到B点处电压时，其B点处电压为第一预定值，确立了这样的关系，即在放电电阻处于可调范围以内的过程中A点处电压低于B点处电压。因此，由此较器CP2输出的电平变低，而由比较器CP1输出的电平变高。
在将负载信号的负载比由一定数值调整到100%的范围情况下，随着其调整使A点处电压达到C点处电压，其C点处电压是第二预定值，确立了这样的关系，即在负载比处于可调范围内的过程中C点处电压低于A点处电压。由此，由比较器CP2输出的电平变高，而由比较器CP1的输出电平变低。
因此，由比较器CP4的输出被截止，同时由比较器CP3的输出通过二极管D5提供给三极管Q3。在发电机输出电压未达到14.4V的通常电平而E点处电压大于F点处电压的关系被确立过程中，三极管Q3导通，使得励磁电流被提供给励磁线圈102，从而由此使交流发电机1运行产生的电力连续地给电池5充电。当交流发电机1的输出电压已增加到14.4V时，由比较器CP3输出的电平变低，并且三极管Q3截止。由此，励磁电流降低，使发电机输出电力也降低。
在B点处在低于A点处电压也低于C点处电压的情况下，由比较器CP1和CP2输出的两电平变高。由此，使三极管Q4导通，由比较器CP3的输出被截止，并且由比较器CP4的输出通过二极管D6被提供给三极管Q3。因此，当改变负载信号的负载比使C点处电压电平由高于B点处的电压电平变为C点处电压电平时，对应于负载比的A点处电压会被提供给比较器CP4的正输入端。因此，与交流发电机1的输出电压成正比的F点处电压被提供给比较器CP4的负输入端。
当与发电机输出电压成正比的F点处电压电平已达到相应其负载比的A点处电压电平时，比较器CP3将提供给三极管Q3一低电平信号，使其截止。如果改变负载比，并由此改变A点处的电压电平，比较器CP3会产生一低电平信号给三极管Q3，此时F点处电压已达到对应于改变的负载比的A点处电压电平。因此，交流发电机1的调整电压可被调到一任意值。
第三实施例
上述第二实施例的构成使得由交流发电机1的输出电压被控制在与A点处电压情况相同的正常电平下，其A点处电压是根据负载信号的负载比来确定的，其低于第一预定值或高于第二预定值。然而，可以使用图5所示的有用以发电机输出的调整电压的特性曲线的另一种设置，其中当发电机输出电压低于第一预定值时实现了第一正常电平（约14.4V），当发电机输出电压高于第二预定值时实现了第二正常电平（约14.2V），而当发电机输出电压处于第一预定值和第二预定值之间时，调整电压可根据负载比任意地进行调整。因此，交流发电机1的输出电压可以进一步精细地进行调整。
图4表示具有该功能的本发明第三实施例。在图4中，与图2所示相同的参考数字表示相同的或相应的元件。在本实施例中，电压调节器3C除了包括图2电压调节器3B相同的元件以外，其还包括一比较器CP3a，用以控制第一正常调节电压电平;一比较器CP3b，用以控制第二正常调节电压电平;和二极管D5a和D5b，用以防止反向电流，其阳极分别与比较器CP3a和CP3b的输出端相连接，而其阴极共同地与三极管Q3的基极相连接。电压调节器3C进一步包括：一三极管Q4b，其集电极与比较器CP3a的输出端相连接，其发射极接地，而其基极通过电阻326b而与比较器CP2的输出端相连接，以便在三极管Q4b导通时使比较器CP3a的输出端接地;和一三极管Q4a，其集电极与比较器CP3b的输出端相连接，其发射极接地，并且其基极通过电阻326a而与比较器CP1的输出端相连接，以便在三极管Q46导通时使比较器CP3b的输出端接地。
电压调节器3C包括：二极管D4a和D4b，其阳极共同地与比较器CP4的输出端相连接，而其阴极与比较器CP1和CP2的输出端相连接;分压电阻311a和311b，其以串联形式连接在分压电阻310和317之间，以便根据其阻值来调整用于第一和第二正常调节电压的基准值;和电源拉起电阻325a，325b，323a和323b，其与比较器CP1，CP2，CP3a和CP3b的输出端和每个恒定电压电源端A相连接。
将比较器CP3a和CP3b的负输入端连接到分压电阻317和320之间的连接点F，以检测交流发电机1所产生或输出的电压。另一方面，将比较器CP3a和CP3b的正输入端分别地连接于分压电阻311a和317之间的连接点E以确定对于第一正常电压电平的基准值，并连接于分压电阻311a和311b之间的连接点G以调整对于第二正常电压电平的基准值。
在对本实施例进行详细描述以前，现将描述比较器CP1和CP2的操作。通过比较器CP1和CP2，将A点处电压与通过分压电阻310，311a，311b，317和312所产生的C和B点处基准电压进行比较，也就是说，当A点处电压低于B点处电压时，使比较器CP1的输出变为低电平，使比较器CP2的输出变为高电平。这里，要注意的是分压电阻311a和311b的调节阻值可分别用以计算分压以确定对于G点的第一预定值和对于E点的第二预定值。
当B点处电压低于A点处电压也低于C点处电压时，比较器CP1和CP2的输出两者会变为高电平。当B点处电压低于A点处电压时，比较器CP1的输出会变为低电平，而比较器CP2的输出会变为高电平。当由比较器CP1输出的电平和/或由比较器CP2输出的电平处于低电平时，由比较器CP4的输出被截止，其基准电平就是校准或对应于由控制单元4所提供信号的电平的A点处电压。
如果在这时由比较器CP1输出的电平处于高电平，并且由比较器CP2输出的电平处于低电平时，三极管Q4a导通。由此，使比较器CP3b的输出截止，而使比较器CP3a能够输出。如果由比较器CP1输出的电平处于低电平，并且由比较器CP2输出的电平处于高电平时，三极管Q4b导通。因此，由比较器CP3a的输出被截止，并使由比较器CP3b的输出无效。如果由比较器CP1和CP2的输出电平处于高电平时，三极管Q4a和Q4b两者会导通，使得比较器CP3a和CP3b的输出端通过三极管Q4a和Q4b而接地，由此使这些比较器不能输出。
在上述操作状态下，如果将由控制单元4提供给电压调节器3C的负载信号的负载比调整到0%到一定数值的范围，随着调整使A点处电压电平上升到B点处电平，其中B点处电压是第一预定值，确立了这样的关系，即在负载比处于可调范围内的过程中A点处电压低于B点处电压。因此，由比较器CP2输出的电平变低，而由比较器CP1输出的电平的变高。
由于由比较器CP3b和CP4的输出被截止，从而可将由比较器CP3a的输出通过二极管D5a提供给三极管Q3。在交流发电机1所产生或输出的电压未达到14.4V通常电平并且确立了E点处电压高于F点处电压关系期间，三极管Q3导通，使得励磁电流被提供给励磁线圈102。由此，使交流发电机1持续地进行产生电力的操作由此给电池5充电。当交流发电机1的输出电压已增加到14.4V并且已确立了F点处电压高于E点处电压的关系时，由比较器CP3a输出的电平变低，使得三极管Q3截止，励磁电流降低，并且发电机输出电力降低。
在将负载信号的负载比由一定数值调整到100%的范围情况下，随其调整使A点处电压等于C点处电压，其C点处电压是第二预定值，在负载比处于可调范围内的过程中确立了C点处电压低于A点处电压的关系。由此，由比较器CP2输出的电平变高，而由比较器CP1输出的电平变低。
由于由比较器CP3b和CP4的输出被截止，使由比较器CP3b的输出通过二极管D5b被提供给三极管Q3。在发电机输出电压设有增加到14.2V通常电平并且确立了G点处电压高于F点处电压的关系期间，三极管Q3导通，使得励磁电流可允许流入励磁线圈102。由此，使交流发电机1运行产生的电力持续地给电池5充电。当发电机输出电压已增加到14.2V并且确立了F点处电压高于G点处电压时，由比较器CP3a的输出会变为低电平，由此使三极管Q3截止。因此，使励磁电流降低用以减小交流发电机1的电力输出。
在B点处电压低于A点处电压也低于C点处电压情况下，由比较器CP1和CP2输出的电平变低，使三极管Q4a和Q4b截止。由此，使比较器CP3a和CP3b的输出被截止，从而由比较器CP4的输出通过二极管D6而被提供给三极管Q3。因此，当改变负载信号的负载比使A点处电压电平由高于B点处电压变为C点处电压电平时，相应于负载比的A点处电压被提供给比较器CP4的正输入端，并且与发电机输出电压成正比的F点处电压被提供给比较器CP4的负输入端。
当与发电机输出电压成正比的F点处电压电平已增加到相应于本负载比的A点处电压电平时，比较器CP3会给三极管Q3提供一低电平信号，而使其截止。当改变负载比以改变A点处电压电平时，在F点处电压已增加到相应于改变的负载比的A点处电压电平以后，比较器CP3产生一低电平信号给三极管Q3。采用这种方式，可将交流发电机1的调节电压调整到任意数值。
在第一至第三实施例中，由控制单元4提供给电压调节器的控制信号是以脉冲信号的形式，它能够改变其负载比。然而，控制信号还可是以按需要变化的可变频率重复信号的形式，重复的信号频率在将其由控制单元4发给电压调节器以前适合于借助频率一电压变换器而变为相应电压。
第四实施例
在第一至第三实施例中，用以控制正常电压电平的基准电压是通过分压电阻310，311（311a，311b），312和317将恒定电压电源的电压进行简单地划分所给出的分压而得到的。由此，在这些实施例中所使用的基准电压没有温度特性，也就是说，在上述实施例中，对于交流发电机的正常调节电压不用根据环境温度的变化进行校正或改变。
图6表示本发明的第四实施例，其中电压调节器3D包括一基准电压电路，用以控制正常调节电压，并提供一具有温度特性的基准电压。基准电压电路包括一电阻分割电路，它包括电阻327和328，二极管D7和串联连接的分压电阻328，电阻分割电路可用以借助于二极管D7来提供具有温度特性的基准电压。因此，即使由于环境温度的上升而使基准电压升高，而二极管D7两端电压也会根据环境温度的上升而降低。因而，正常调整电压可根据环境温度的上升而降低到具有预定温度系数的预定值。
本实施例提供下列优点。在控制正常调整电压的过程中可以获得发电机最佳调整电压以使电池充电;可以根据由控制单元提供给与环境温度变化关系的电压调节器的控制信号而精确地控制交流发电机的调整电压;和根据控制信号而将交流发电机的输出电压控制在一任意调整电压下。
第五实施例
在第一至第四实施例中，用以控制在比较器CP3和比较器CP4之间转换的信号是一电压信号，采用该信号使电容器充电，并且该信号具有根据负载信号的负载比而确定的可变电压，其中比较器CP3可控制正常调整电压使得调整电压成为正常电平，其中比较器CP4可根据控制信号任意地控制调整电压。作为对这种形式的一种改型，控制单元可提供给电压调整器一恒定电压信号，其具有对应于充电电压的恒定电压，和通过电阻的一恒定电流信号，用以产生对应于充电电压的恒定电压。
图7表示完成了这种控制的本发明第五实施例。该实施例实质上类似于图2的第二实施例，而就下列的特性有所不同。亦即，本实施例的控制单元4A是这样构成的使得它产生一恒定电压信号或一恒定电流信号，其是一控制信号，用以控制比较器CP3和CP4之间的转换。还有，本实施例的电压调节器3E实质上类似于图2的电压调节器3B，而其所不同就在于电压调节器3E不包括由充电电阻321，放电电阻322，电容器CA和三极管Q1组成的图2负载确定电路。然而，电压调节器3E包括：一输入信号检测电路，其包括一输入保护电阻330，其一端与控制单元4A的输出端连接，其另一端共同地与比较器CP1负输入端，比较器CP2正输入端和比较器CP4正输入端之间的接点A相连接，以便保持比较器CP1，CP2和CP4的输入;一冲击保护齐纳二极管ZD4，其阴极共同地与比较器CP1，CP2和CP4之间的接点A相连接，其阳极接地，以便保护比较器CP1，CP2和CP4免受冲击;和一输入信号保护电阻331，其与冲击保护齐纳二极管ZD4并联连接。
现将参照图8所示的特性曲线来描述实施例的操作。
例如，在将零伏的恒定电压信号由控制单元4A提供给电压调整器3E的情况下，A点处电压当然为OV，比较器CP1的输出变为高电平，而比较器CP2的输出变为低电平。因此，三极管Q4截止，使比较器CP3能够输出，同时使比较器CP4不能输出。
例如，如果由控制单元4A输入电压其最高电压为4V，当然，A点处电压为4V，比较器CP1的输出变为低电平，而比较器CP2的输出变为高电平。因此，三极管Q4截止，使比较器CP3能够输出，而使比较器CP4不能输出。
可将交流发电机1的输出电压调整到进入第一正常调节电压控制范围（A），在这种情况下，输入给电压调节器3E的电压（即，控制信号的电压）为OV，由此，可将其调整到进入第二正常调节电压控制范围（C），在这种情况下，输入电压为4V，在提供给比较器CP3负输入端的F点处电压低于E点处电压期间，由比较器CP3输出的电平处于低电平。因此，三极管Q3导通，使得励磁电流被提供给励磁线圈102，使得交流发电机1持续地发电。当发电机输出电力电压已增加到14.4V时，F点处电压会高于E点处电压，这样比较器CP3的输出由低电平变为高电平，由此使三极管Q3截止，以降低提供给励磁线圈102的励磁电流。因此，可将交流电机1的输出电压调整到14.4V。
在将由控制单元4A输入的电压调整到0V到4V的范围，使A点处电压等于或大于B点处电压而小于C点处电压的情况下，由比较器CP1和CP2输出的两电平处于高电平，这样使三极管Q4导通。由此，使比较器CP3不能输出，而使比较器CP4能够输出。因此，可以根据控制单元4A的控制信号，将交流发电机1的调整电压或输出电压控制于第三调整电压控制范围（B）内，而其处于第一和第二调整电压控制范围（A）和（C）之间。
因此，在将A点处电压调整到一定值使输入电压可由0+n（V）到4-n（V）变化的情况下，比较器CP4的输出变低，在F点处电压根据交流发电机1输出电压的增加而增加达到A点处电压时，使三极管Q3截止。因此，可将交流发电机1的输出电压调整到一定数值，而该值可通过控制单元4A任意地进行调整。
在上面的描述中，控制单元4A直接地由控制单元4A传送恒定电压信号，其对应于调整或目标电压，可将发电机输出电压调整到该电压，提供给电压调节器3E，以便产生一等于A点处恒定电压信号的电压。然而，可以将恒定电流信号代替恒定电压信号而由控制单元4A传送给电压调节器3E，以便产生一通过电阻331的电压降，由此产生对应于A点处的电压。
第六实施例
虽然第一至第五实施例的构成使得发电机输出电压与由控制单元提供给电压调节器的恒定电压信号或恒定电流信号或负载信号的电平变化成正比而线性地变化，但交流发电机1的调整电压可以根据负载信号的可变负载比而变为多个电平。
图9表示完成这种控制的本发明的第六实施例。在该图中，与在图7中所使用的相同参考数字代表图7的相同或对应元件。按照本实施例，电压调节器3F包括：一恒定电压电源327，用以控制发电机输出电压使其由整流器2的近乎末端202传送一恒定电压;多个分压电阻310，311，317和312，其串联地连接在恒定电压电源327的输出端与地之间;和多个比较器CP2，CP5和CP1，其负输入端分别地与各分压电阻310，311，317和312的相应接点或连接点H，I和J相连接，以便接收相应的基准电压，而其正输入端共同地与电容器CA的一端相连接，以便将给电容器CA充电的电压与各基准电压相比较。
电压调节器3F还包括：一缓冲器BF，其输入端与比较器CP1的输出端相连接;一专用或非门电路（下面称作“EX-NOR”）EX1，其输入端与比较器CP1和CP5的每个输出端相连接;-EX-NOR（EX2），其输入端与比较器CP5和CP2的输出端相连接;一变换器INV，其输入端与比较器CP2的输出端相连接;和多个分压电阻328至331，它们的一端分别地与相应的逻辑器件BF，EX-NORs1，2和INV的输出端相连接，它们的另一端共同地与分压电阻332相连接。每个逻辑器件BF，EX-NORs1，2和INV的输出构成了一开式集电器结构，使得当这些输出端中的至少一个的电平变低时，分压电阻328-331中相应的一个会接地，并由此与分压电阻332串联连接。
电压调节器3F一进一步包括：分压电阻333，334，其串联地连接于末端202与地之间;和一比较器CP6，其负输入端与分压电阻333和334之间的连接点相连接，而其正输入端与分压电阻328至332的共同连接点相连接，其输出端与一三极管Q3相连接。
图10是一真值表，其表示对应于各负载范围由比较器CP1，CP5和CP2的输出a，b和c的状态，以及由各逻辑器件BF，EX1，EX2和INV输出d，e，f和g的状态，而其是在来自控制单元4的负载信号的负载比被调到0%-10%，10%-50%和50%-100%的情况下得到的。图11是一曲线图，其表示对应于控制单元4负载信号的负载比使调整电压改变的状态。
现参照图10和11来描述本实施例的操作。
当启动了车辆的发动机并由此使交流发电机1开始产生电力时，电压调节器3F的比较器CP6将提供给其正输入端的K点处基准电压与提供给其负入端的L点处电压进行比较，而L点处电压是由末端202输出的交流发电机1输出电压的分压。如果L点处电压高于K点处基准电压时，比较器CP6会把其输出由高电平变为低电平。
如果相反L点处电压变低的话，比较器CP6的输出将被由低电平变为高电平。由此，三极管Q3将根据比较器CP6输出的变化而重复导通和截止状态。当三极管Q3处于导通状态时，它持续地给励磁线圈102提供励磁电流。当三极管Q3处于截止状态时，它将中断提供励磁电流。如上所述，比较器CP6将交流发电机1的输出电压控制到对应于提供给比较器CP6基准电压的一预定值。
现将描述对于比较器CP6的基准电压。通过电压调节器3F的三极管Q1来检测控制单元4的负载信号，将其作为由三极管401输出的开/关信号。
当三极管401的开/关信号的负载比为0%时，三极管Q1处于导通状态，当负载比为100%时，三极管Q1处于截止状态。给电容器CA充电的电压大小将根据三极管Q1的开/关操作而变化，也就是说，当三极管Q1截止时，通过电阻307给电容器CA充电，而当三极管Q1处于导通状态时通过电阻308和三极管Q1而使其放电。
因此，当负载比为100%时，三极管Q1的基极电压通过电阻401而接地，使得三极管Q1截止。电容器CA通过电阻307而充电达到与恒定电压电源327输出电压相等的电平，充电电平处于最高电平。如果负载比为0%，三极管Q1将维持导通，使得电容器CA通过电阻307和308的阻值而充电达到与恒定电压电源327输出电压的分压相等的电平，此时的充电电平处于最低电平。在0%-100%负载比范围内，电容器CA由一定电压充电，该电压实质上与在最高电平和最低电平范围内的负载比成正比，使得控制信号的负载比变为相应电压。
将给电容器CA充电的电压提供给每个比较器CP1，CP5和CP2的正输入端，将由分压电阻310，311，317和312所产生的分压提供给比较器的负输入端，由此来与充电电压进行比较。根据比较的结果，每个比较器CP1，CP5和CP2产生一高电平或低电平信号，使得确定用的给电容器CA充电的电压，即负载信号的状态。
现将参照图10的真值表来描述每个比较器的操作。
当负载信号的负载比处于0%和10%（0%-10%）之间时，充电电压低于分别提供给比较器CP2，CP5和CP1负输入端的H，I和J点处分压。因此，比较器CP2，CP5和CP1产生低电平信号。
当负载信号的负载比处于10%和50%（10%-50%）之间时，充电电压低于分别提供给比较器CP2和CP5负输入端的H和I点处分压，因此，比较器CP5和CP2产生低电平信号。由于充电电压高于J点处的分压，使比较器CP1产生一高电平信号。
当负载信号的负载比处于50%和90%（50%-90%）之间时，充电电压低于提供给比较器CP2负输入端的H点处分压，而其高于I和J点处的分压，因此，比较器CP1产生一高电平信号，而比较器CP2产生一低电平信号。
当负载信号的负载比处于90%和100%（90%-100%）之间时，充电电压高于分别提供给比较器CP2，CP5和CP1负输入端的H，I和J点处的分压，因此，比较器a（即比较器CP2），比较器b（即比较器CP5）和比较器C（即比较器CP1）产生高电平信号。
将由三个比较器CP1，CP5和CP2的输出提供给四个门电路（即缓冲器BF，EX-NORs  EX1，EX2，和变换器INV）用的信号的处理。亦即，当负载比为0%-10%时，缓冲器BF（即d门），其接收由比较器CP1所提供的低电平信号，只产生低电平信号。当负载比为10%-50%时，EX-NOR    EX1（即e门）其变换比较器CP1和CP5输出信号高和低电平的EX-NOR结果，只产生低电平信号。
当负载比为50%-90%时，EX-NOR    EX2（即f门），其变换比较器CP5和CP2输出信号高和低电平的EX-NOR结果，只产生一低电平信号。
当负载比为90%-100%时，变换器INV（即g门），其变换比较器CP2的输出信号，只产生一低电平信号。
就是说，这种设置使得四个门d，e，f和g的任何一个根据通过将0%-100%整个负载比范围分为四部分所获得的负载比而产生一低电平信号。
四个门d，e，f和g的输出端分别与电阻器328，329，330和331相连接，其为比较器CP6提供一基准电压。当来自门d，e，f和g任何一个的输出信号依照负载信号而变为低电平时，与现低电平门输出端相连接的分压电阻328，329，330或331接地。因此，分压电阻328，329，330或331与分压电阻332一起串联地连接在恒压电源327的输出端与地之间。由此，分压电阻332和分压电阻328，329，329，330或331可用的将恒压电源228的输出电压进行适当的分割，以提供用于比较器CP6正输入端的基准电压。
就是说，当负载比为0%-10%时，分压电阻328接地并与分压电阻332串联连接。然后，将基准电压由K点提供给比较器CP6的正输入端，用以同提供给比较器CP6的负输入端的发电机输出电力的分压进行比较。如果发电机输出电压低于14.4V，其为正常调节电压，并且如果它的分压低于基准电压，比较器CP6将持续地产生一高电平信号给三极管Q3，使得三极管Q3保持导通，从而可将励磁电流提供给励磁线圈102。当发电机输出电压增加到该电平以上使其分压高于基准电压时，比较器CP6产生一低电平信号，由此使三极管Q3截止。因此，可将发电机输出电压调整到14.4V，如图11所示。
当负载比为10%-50%时，分压电阻329接地;当负载比为50%-90%时，分压电阻330接地;和当负载比为90%-100%时，分压电阻331接地。由于将无效或有效分压电阻根据控制单元控制信号的负载地进行如此转换以改变基准电压，使得比较器CP6在提供其对应于基准电压的分压时产生一低电平信号。
因此，在负载比10%-50%的情况下，使励磁电流在发电机输出电压为低于正常调节电压的12.8V时被断开以调整发电机输出电压。在负载比为50%-90%的情况下，励磁电流在发电机输出电压为高于正常调节电压的15.0V时被断开。在负载比为90%-100%的情况下，励磁电流在发电机输出电压为略高于正常调节电压的14.7V时被断开。
第七实施例
在第一至第五实施例中，使用用以改变发电机调节或目标电压的调整数值的比较器，而与用以调整通常发电机调整电压的比较器分开，在这种情况下发电机调整电压的调整数值在最低到最高的数值范围内线性地改变。然而，为了以低成本来制造用以控制交流发电机输出的装置，可以使用一种电压调节器，它能够线性地调整调整电压不必考虑图20所示通常电压调节器3-3的改变。
图12表示使用这样的电压调节器的第七实施例。参见图12，与图20所示相同的参考数字代表相同的或相应的元件。在该图中，本实施例的电压调节器包括一负载电压变换电路，它包括一滤波电容器CA，其与分压电阻303并联连接，和一分压电阻336，其以这样的方式连接在三极管Q1集电极和滤波电容器CA正输入端之间使得分压电阻336在三极管Q1导通时与滤波电容器CA并联连接。
现将描述本实施例的操作。本实施例的操作实质上与前述实施例相同，通过将按键开关瞬间接通，使励磁电流通过指示灯9和三极管Q3由电池与流到励磁线圈102，使交流发电机1操作产生的电力起始到一瞬时正常调节电压，其在末端202处产生以断开指示灯9。
当通过控制单元4三极管401所产生的负载信号的负载比为0%时，三极管Q1处于导通状态，因此，分压电阻336通过三极管Q1接地，使得它与分压电阻303并联连接。由此，使B点处的电阻分压比降低，致使对应于分压比的分压通过二极管D2而被提供给齐纳二极管ZD1的阴极。
就是说，将预定的补偿电压提供给齐纳二极管ZD1。例如，当所产生的电力电压增加到前述状态中的14.4V时，B点处电压会同时升高到齐纳二极管ZD1的击穿电压，从而使三极管Q2导通，使三极管Q3截止。
如果负载信号的负载比为100%并且三极管Q1截止时，使与分压电阻303并联连接的分压电阻336被分离。因此，使B点处电阻分压比升高，并使对应于分压比的分压通过二极管D2而被提供给齐纳二极管ZD1的阴极。
由此，与电阻分压比处于低的情况相比，使提供给齐纳二极管ZD1的补偿电压升高。例如，如果发电机输出电力电压已增加到12.8V时，B点处电压会同时升高到齐纳二极管ZD1的击穿电压，致使三极管Q2导通，而三极管Q3截止。因此，通过控制负载比为0%或100%，可将发电机输出电压调整为14.4V或12.8V。
如图13所示，在将发电机输出电力调整或目标电压在14.4V至12.8V范围内线性地调整情况下，三极管Q1在相应于所调整的调整或目标电压的负载比下导通和截止，由此根据负载比重复地改变分压。同时，分压借助于滤波电容器CA进行滤波。
因此，对应于负载比的分压的平均电压可以被获得，使得B点处的补偿电压被改变。由于平均电压会随着负载比接近100%而增加，使补偿电压也增加，致使调整电压被改变，如图13所示。虽然在本实施例中，在负载比为0%时，可使调整电压调为14.4V，当负载比为0%，可使调整电压调为15.0V，当负载比为27.3%时，可将其调为14.4V，和当负载比为100%时，可将其调为12.8V，以上可通过适当地调整分压电阻301至303和336的阻值来完成，如图14的曲线图所示。
第八实施例
虽然第七实施例的构成使得调整电压对应于负载比的升高而降低，致使调整电压在负载比为0%时为14.4V，而在负载比为100%时为12.8V，调整电压与负载比的这种特性或关系可以被倒置，以改进在使用电压调节器中的适用性。
图15表示具有这种特性或关系的第八实施例。在该图中，与图12中使用数字相同的参考数字代表相同的或相应的元件。
除了与图12电压调节器的相同元件以外，本实施例的电压调节器3H包括一三极管Q1a，用以变换控制单元4A中的三极管401输出，三极管Q1a的基极与三极管401的集电极相连接，其集电极与后面的三极管Q1基极相连接，其发射极与三极管Q1的发射极相连接。电压调节器3H还包括一基极电阻337，其连接在三极管Q1a基极与电源线之间，电源线通过指示灯9和按键开关8而与电池5的正端相连接。
现将描述本实施例的操作。在来自控制单元4的负载信号的负载比为0%情况下，基极电流通过基极电阻337流入三极管Q1a，使三极管Q1a变为导通，而使三极管Q1截止。由于没有电阻与分压电阻303并联连接，使B点处电阻分压比增加，使得对应于分压比的分压通过二极管D2而被提供给齐纳二极管ZD1的阴极。
与电阻分压比处于低的情况相比，提供给齐纳二极管ZD1的补偿电压会增加。例如，如果发电机输出电力电压已增至12.8V时，B点处电压会同时上升到齐纳二极管ZD1的击穿电压，从而使三极管Q2导通，并使三极管Q3截止。
在来自控制单元4的负载信号的负载比为100%时，流入三极管Q1a的基极电流被中断，使三极管Q1a变为截止，从而使三极管Q1导通。由此，分压电阻336通过三极管Q1接地，并与分压电阻303并联连接，使得B点处电阻分压比降低。由此，使对应于分压比的分压通过二极管D2而被提供给齐纳二极管ZD1的阴极。
就是说，将预定的补偿电压提供给了齐纳二极管ZD1。例如，如果发电机输出电力电压增于14.4V时，使B点处电压同时上升到齐纳二极管ZD1的击穿电压，致使三极管Q2导通，而三极管Q3截止。
在将调整或目标电压在12.8V至14.4V范围内线性地调整到一定数值的情况下，如图13所示，三极管Q1会在对应于所调整电压的负载下导通和截止，从而根据负载比反复地改变分压，并且分压通过滤波电容器CA进行滤波。
因此，可以获得对应于负载比的分压的平均电压，使得B点处的补偿电压改变。由于平均电压会随负载比接近100%而降低，使补偿电压也随之降低，使得调整电压上升，如图16所示。虽然在负载比为0%时可将调整电压调为12.8V，在负载比为0%时可将调整电压调为12.8V，在负载比为72.7%时可将其调为14.4V和在负载比为100%时可将其调为15.5V，如图17的特性曲线所示，而这些均可通过适当地调整分压电阻301至303和306的阻值来完成。

Claims (14)

1、一种用于控制车用交流发电机的输出的装置，所述交流发电机具有励磁线圈并同蓄电池相连接以进行充电，所述装置包括：
传感器装置，用于检测所述交流发电机安装在其上的车辆的工作状况并发出对应的输出信号；
同所述蓄电池和所述传感器装置相连接的控制单元，用于发生具有对应于车辆的所检测工作状况的负载比的控制信号；以及
同所述蓄电池和所述控制单元相连接的电压调节器，用于检测所述蓄电池的输出电压并根据所述的所检测的蓄电池电压来控制由所述蓄电池提供给所述励磁线圈的励磁电流的通/断，以便于把交流发电机的输出电压调节为根据由所述控制单元提供给所述电压调节器的控制信号的负载比所决定的电平。
2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压调节器包括负载比决定电路，该电路决定控制信号的负载比并根据决定的结果把所述交流发电机的输出电压设定为一个被调节的值。
3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制单元发出优化了所述交流发电机的输出电压的控制信号，以便于适应于车辆的所检测工作状况，并且所述电压调节器包括设定电路，用于把所述交流发电机的输出电压设定为对应于控制信号的值。
4、根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的负载比决定电路把控制信号的负载比变换为由所述电压调节器同基准电压进行比较的对应电压。
5、根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述设定电路包括具有在电源和地之间相互串联连接的多个电阻器的分压电路，以便于随着电压与来自所述控制单元的控制信号比较而调节电压的分压比而由此改变所述交流发电机的输出电压。
6、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压调节器包括：
信号电平决定装置，用于决定由所述控制单元提供给所述电压调节器的控制信号电平是低于第一预定电平的第一电平，还是高于第二预定电平的第二电平，还是在第一和第二预定电平之间的第三电平;和
转换装置，用于根据所述信号电平决定装置的决定在至少两个电平之间转换所述交流发电机的输出电压。
7、根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述信号电平决定装置在所述控制信号是第一电平或第二电平时把所述交流发电机的输出电压控制为正常预定电平，而在所述控制信号是第三电平时把所述交流发电机的输出电压控制为根据所述控制信号的电平变化而变化的可变电平。
8、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号电平决定装置在所述控制信号是第一电平时把所述交流发电机的输出电压控制为第一正常预定电平，在所述控制信号是第二电平时把所述交流发电机的输出电压控制为第二正常预定电平，在所述控制信号是第三电平时把所述交流发电机的输出电压控制为根据所述控制信号电平的变化而变化的可变电平。
9、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，由所述控制单元所提供的所述控制信号是呈可变频率的频率信号的形式，所述电压调节器进一步包括变换装置，用于把所述频率信号变换为对应电压。
10、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压调节器根据由所述控制单元提供给所述电压调节器的控制信号电平把所述交流发电机的输出电压转换为至少四级。
11、根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述控制信号的电平被决定为把用于所述电压调节器的基准电压转换成数量上对应于所述交流发电机输出电压等级的多级。
12、根据权利要求11所述的装置，其特征在于，进一步包括多个用于检测控制信号电平的检测装置和用于决定由所述检测装置所检测的控制信号逻辑的逻辑决定装置，以便于根据决定的结果改变所述基准信号的电平。
13、根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述电压调节器进一步包括：决定装置，用于决定所述交流发电机输出电压的上限值和下限值;转换装置，用于在由所述决定装置所决定的上限值和下限值之间转换所述交流发电机的输出电压;以及平滑装置，用于在所转换的上限值和下限值之间使转换平滑，
其中，所述交流发电机的调节电压响应来自所述控制单元的控制信号被直线地控制。
14、根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述控制单元发出一控制信号，根据车辆是以空转驱动方式被驱动，其中车辆的发动机同未连接电负载的所述交流发电机一起空转;还是以恒定电负载驱动方式被驱动，其中所述交流发电机同恒定电负载电连接;还是以高电负载驱动方式被驱动，其中所述交流发电机同高电负载电连接，来决定负载比。
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