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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem eines Wechselstromgenerators zum Batterieladen, um die Ausgangsspannung des Generators so zu steuern, dass die Spannung zu einem vorgegebenen Wert wird.
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Beschreibung des Standes der Technik
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4 zeigt eine Schaltung eines Steuersystems eines bekannten Wechselstromgenerators in einem Fall, in der diese als ein Wechselstromgenerator für ein Fahrzeug verwendet wird. Ein Steuersystem mit Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus
WO 98/25 337 A1 bekannt.
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1 bezeichnet einen Wechselstromgenerator, umfassend drei Generatorspulen 101 und eine Magnetfeldspule 102. 2 bezeichnet einen Vollwellengleichrichter zum Gleichrichten einer Ausgabe der Generatorspulen 101 und besteht aus sechs Dioden und weist einen Ausgangsanschluss 201 auf der positiven Elektrodenseite und einen geerdeten Ausgangsanschluss 202 auf der negativen Elektrodenseite auf.
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3 zeigt eine Spannungssteuerschaltung, die in Serie mit der negativen Elektrodenseite der Magnetfeldspule 102 verbunden ist, und diese Steuerschaltung besteht aus einer Konstantspannungsquelle A mit einem Widerstand 301 zum Begrenzen eines elektrischen Stroms und einer Zenerdiode 302 zum Festlegen einer Spannung, Potential-Teilungswiderständen 303 und 304 zum Erfassen der Ausgangsspannung des Generators 1, ein Vergleicher 305, um die Erfassungsspannungen zu vergleichen, die durch die Potential-Teilungswiderstände 303 und 304 mit der vorgegebenen Spannung Ref1 auftreten, einen Leistungstransistor 308, der als ein erster Leistungstransistor dient, einen Widerstand 306, um einen Basisstrom bereitzustellen, und eine Unterdrückungsdiode 307, um Spannungsanstiege der magnetischen Feldspule zu absorbieren.
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4 bezeichnet eine Batterie, deren negative Seite geerdet ist, und deren positive Seite verbunden ist mit einem Ende eines Schlüsselschalters 5, einem Ende des Widerstands 303, der Kathode der Diode 307, der positiven Elektrodenseite der Magnetfeldspule 102 und dem Ausgangsanschluss 201 auf der positiven Elektrodenseite des Vollwellengleichrichters 2.
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Die vorgegebene Spannung Ref1 dient als ein erster vorgegebener Wert und wird bereitgestellt, indem die Ausgangsspannung der Konstantspannungsversorgung A mittels nicht gezeigter Widerstände geteilt wird, und in diesem Fall wird diese geteilte Spannung auf ungefähr 14,5 V eingestellt, als eine Schwellwertspannung, um die Ausgangsspannung des Vergleichers 305 auf ”Hoch” oder ”Niedrig” zu schalten.
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Im folgenden wird der Aufbau der Spannungssteuerschaltung 3 detailliert beschrieben. Ein Anschluss des Widerstands 301 ist mit einem weiteren Anschluss des Schlüsselschalters 5 und einem Anschluss des Widerstands 306 verbunden, und ein weiterer Anschluss des Widerstands 301 ist mit der Kathode der Zenerdiode 302 verbunden, und wird zu einem Zuführanschluss der Konstantspannungsversorgung A. Die Anode der Zenerdiode 302 ist geerdet. Ein Anschluss des Widerstands 303 ist mit der positiven Elektrodenseite der Batterie 4 und der andere Anschluss ist mit einem Anschluss des Widerstands 304 verbunden, dessen anderer Anschluss geerdet ist. Ein Abschnitt zwischen den Widerständen 303 und 304 ist mit der negativen Eingangselektrode des Vergleichers 305 verbunden. Die vorgegebene Spannung Ref1 wird an die positive Elektrodenseite des Vergleichers 305 angelegt. Der Ausgangsanschluss des Vergleicheers 305 ist mit einem weiteren Anschluss des Widerstands 306 und mit der Basis des Leistungstransistors 308 verbunden. Ein Kollektor des Leistungstransistors 308 ist mit der Anode der Unterdrückungsdiode 307 verbunden und mit dem Abschnitt mit der negativen Elektrode der Magnetfeldspule 102, und der Emitter ist geerdet.
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Nachfolgend wird der Betrieb der Steuerschaltung erläutert. Wenn ein Fahrer den Schlüsselschalter 5 betätigt, wird eine vorgegebene Spannung an der Konstantspannungsquelle A erzeugt, durch den elektrischen Strom, der durch den Widerstand 301 und die Zenerdiode 302 fließt, was zur Folge hat, dass eine vorgegebene Spannung an der Konstantspannungsquelle A erzeugt wird, und die so gelieferte vorgegebene Spannung Ref1 wird an den Vergleicher 305 angelegt. Da der Generator 1 bisher noch keine Elektrizität erzeugt hat, ist zu diesem Zeitpunkt die Ausgangsspannung der Batterie 4, die durch die Widerstände 303 und 304 erfasst wird, geringer als die vorgegebene Konstantspannung Ref1. Demzufolge wird die Ausgabe des Vergleichers 305 ”hoch” und als Folge wird der Transistor 308 angeschaltet, und somit fließt der Magnetfeldstrom durch die Magnetfeldspule 102, bewirkt durch das Anschalten des Transistors 308.
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Indem der Startschalter (nicht gezeigt) danach betätigt wird, wird der Motor gestartet, und der Wechselstromgenerator 1 beginnt mit der Erzeugung des Wechselstroms. Eine Ausgabe des Wechselstromgenerators 1 wird durch den Vollwellengleichrichter 2 gleichgerichtet, und die Batterie wird geladen.
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Zu diesem Zeitpunkt, wenn die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 1 geringer als die vorgegebene Spannung Ref1 ist, wird diese niedrigere Spannung durch die Potential-Teilungsiderstände 303 und 304 erfasst, und die Ausgabe des Vergleichers 305 wird ”hoch”, und der Leistungstransistor 308 wird leitend, und somit wird der Strom, der durch die Magnetfeldspule 102 fließt, erhöht, was eine Erhöhung der Ausgangsspannung des Generators 1 zur Folge hat. Wenn diese Ausgangsspannung die vorgegebene Spannung Ref1 überschreitet, wird ein zum vorhergehend erwähnten Betrieb entgegengesetzter Betrieb begonnen. Mit anderen Worten wird die Ausgabe des Vergleichers 305 ”niedrig”, und der Leistungstransistor 308 wird abgeschaltet, und dies bewirkt eine Verringerung des Magnetfeldstroms der Magnetfeldspule 102, und als eine Folge erniedrigt sich die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 1.
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Durch eine Wiederholung der oben erwähnten Betriebsvorgänge steuert danach die Steuerschaltung die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 1, so dass sie auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird. In diesem Fall wird der Magnetfeldstrom durch die Magnetfeldspule 102 durch Ein- und Ausschalten gesteuert, so dass bewirkt wird, dass die Batterie 4 ihre Spannung auf der vorgegebenen Spannung Ref1 von 14,5 V hält.
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Sollte jedoch im vorhergehend erwähnten bekannten System ein Problem dadurch auftreten, dass beispielsweise der Leistungstransistor 308 kurzgeschlossen wird oder die negative Seite der Magnetfeldspule 102 durch ein externes Metallstück oder ähnliches geerdet wird, wird die Spannungssteuerschaltung 3 umgangen, und dies bewirkt, dass der Magnetfeldstrom der Magnetfeldspule 102 unkontrollierbar wird, und als eine Folge davon fließt ein maximaler magnetischer Feldstrom durch die Magnetfeldspule 102, und dadurch wird die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 1 ungewöhnlich zu einer Überspannung erhöht, und diese Überspannung zerstört unvermeidlicherweise elektrische Lasten (nicht gezeigt) an Bord des Fahrzeugs. Weiter besteht aufgrund dieser Überspannung die Möglichkeit, dass Vorrichtungen zerstört werden, die für einen Betrieb des Fahrzeugs notwendig sind, und somit ist das Fahrzeug nicht länger einsatzbereit.
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Ein Steuersystem mit einer Funktion, die eine Überspannung einer Batterie
4 anzeigt, ist in der japanischen Patentveröffentlichung
JP 2 579 812 B2 bekannt. Jedoch bietet dieses System keine Möglichkeit, sich von der Überspannung zu erholen, wenn die Batterie
4 in Überspannung ist, und weiter bietet dieses System keine Möglichkeit, ein Batterieladen und eine elektrische Versorgung zu den elektrischen Lasten fortzusetzen, da die Erzeugung einer Elektrizität gestoppt wird.
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Stand der Technik
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Aus
WO 98/25 337 A1 ist eine Vorrichtung zur Regelung der Ausgangsspannung eines Drehstromgenerators bekannt. In dieser Vorrichtung steuern ein auf der positiven Elektrodenseite der Erregerspule angeordnete Transistor und ein auf der negativen Elektrodenseite der Erregerspule angeordneter Transistor den Erregerstrom. Bei einem Kurzschluss zwischen der negativen Elektrodenseite der Erregerspule und Masse wird eine auftretende Überspannung von einem integrierten Schaltkreis detektiert, und der auf der positiven Elektrodenseite angeordnete Transistor wird abgeschaltet. Trotz dieses abgeschalteten Transistors erfolgt über eine Verbindung über eine Ladekontrolllampe mit der Erregerspule nach Masse eine Resterregung.
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Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, die vorhergehenden Probleme zu lösen, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators zu steuern, auch wenn eine Fehlfunktion auf der negativen Elektrodenseite der Magnetfeldspule entsteht, so dass der Batterieladebetrieb und eine Elektrizitätsbereitstellung für elektrische Lasten fortgeführt werden kann.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Steuersystem für einen Wechselstromgenerator mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 und auch durch einen Wechselstromgenerator mit dem erfindungsgemäßen Steuersystem gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Es wird eine Überspannungsschutzschaltung zum Steuern einer Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators an der positiven Elektrodenseite der Magnetfeldspule bereitgestellt.
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Die Spannungssteuerschaltung umfasst einen ersten Leistungstransistor, der mit der Magnetfeldspule an der negativen Elektrodenseite der Magnetfeldspule in Serie geschaltet ist, und den Magnetfeldstrom der Magnetfeldspule steuert, indem er diesen an- und ausschaltet, und die Spannungssteuerschaltung steuert den ersten Leistungstransistor durch Erfassen der Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators, und damit wird die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators auf einen ersten vorgegebenen Wert geregelt wird, der der Normalwert der Ausgangsspannung ist.
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Die Überspannungsschutzschaltung umfasst einen zweiten Leistungstransistor, der mit der Magnetfeldspule auf deren positiver Elektrodenseite in Serie geschaltet ist, um den Magnetfeldstrom der Magnetfeldspule durch An- und Ausschalten des Stroms zu steuern, einen ersten Spannungssteuerabschnitt, der so betrieben wird, dass er die Ausgangsspannung auf einen zweiten vorgegebenen Wert einstellt, indem der zweite Leistungstransistor durch eine Erfassung der Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators gesteuert wird, und einen zweiten Spannungssteuerabschnitt, der so betrieben wird, dass er den zweiten Leistungstransistor abschaltet, wenn die Ausgangsspannung einen dritten Wert überschreitet, der höher als der erste und zweite Wert eingestellt ist.
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In Übereinstimmung mit der in Anspruch 2 ausgeführten Erfindung schaltet die Überspannungsschutzschaltung eine Überspannungswarnlampe an, wenn der zweite Spannungssteuersabschnitt betrieben wird, bewirkt dadurch, dass die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators den dritten vorgegebenen Wert überschreitet.
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In Übereinstimmung mit der in Anspruch 3 ausgeführten Erfindung ist die Spannungssteuerschaltung innerhalb eines Gehäuses des Wechselstromgenerators angeordnet.
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In Übereinstimmung mit der in Anspruch 4 ausgeführten Erfindung ist die Überspannungsschutzschaltung innerhalb des Gehäuses des Wechselstromgenerators angeordnet.
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In Übereinstimmung mit der in Anspruch 5 ausgeführten Erfindung ist die Spannungssteuerschaltung in einem vom Wechselstromgenerator getrennt angeordneten Gehäuse ausgebildet.
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In Übereinstimmung mit der in Anspruch 7 ausgeführten Erfindung ist der zweite vorgegebene Wert der gleiche wie der erste vorgegebene Wert.
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In Übereinstimmung mit der in Anspruch 8 ausgeführten Erfindung ist für eine Batterie vom 12 V Typ der dritte vorgegebene Wert mit Bezug auf den ersten vorgegebenen Wert um 1,8 V höher eingestellt, und ist um 4,5 V höher eingestellt für eine Batterie eines 24 V Typs mit Bezug auf diesen.
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Kurze Beschreibung der begleitenden Zeichnungen
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1 zeigt ein Schaltdiagramm für das Steuersystem des Wechselstromgenerators gemäß der Erfindung nach Ausführungsbeispiel 1.
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2 veranschaulicht in einem schematischen Diagramm die Spannungssteuerschaltung (30) und die Überspannungsschutzschaltung (70) nach Ausführungsbeispiel 1.
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3 zeigt ein Schaltdiagramm des Steuersystems des Wechselstromgenerators nach Ausführungsbeispiel 2.
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4 zeigt ein Schaltdiagramm eines bekannten Steuersystems eines Wechselstromgenerators.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Im Folgenden werden die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Ausführungsbeispiel 1
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1 zeigt eine Schaltung in einem Fall, in dem das Steuersystem gemaß Ausführungsbeispiel 1 für den in einem Fahrzeug verwendeten Wechselstromgenerator verwendet wird. 2 zeigt eine Konstruktionsausführung für eine Anordnung der Spannungssteuerschaltung und der Überspannungsschutzschaltung und verwendet die gleichen Symbole wie in 4, soweit sie entsprechen.
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In 1 bezeichnet 6 eine Überspannungswarnanzeigelampe, deren einer Anschluß mit einem weiteren Anschluß des Schlusselschalters 5 verbunden ist; 7 bezeichnet eine Überspannungsschutzschaltung und besteht aus einem Vergleicher 701, der als ein erster Spannungssteuerabschnit zum Einstellen eines zweiten Bezugswertes (Ref2) dient, einem Vergleicher 702, der als ein zweiter Spannungssteuerabschnitt zum Einstellen eines dritten Bezugswertes (Ref3) dient, einem Leistungstransistor 704, der als ein zweiter Leistungstransistor dient, einem Widerstand 703, der mit der Basis des zweiten Leistungstransistors verbunden ist, Dioden 705, 707, 709, 710 zum Blockieren eines Rückstroms, einem Transistor 708, um die Überspannungswarnanzeigelampe 6 anzuschalten, und einem Basiswiderstand 706.
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Die Überspannungsschutzschaltung 7 ist auf der positiven Elektrodenseite der Magnetfeldspule 102 bereitgestellt: der Leistungstransistor 704 ist zwischen der positiven Elektrode der Magnetfeldspule 102 und der der Batterie 4 angeordnet.
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Mittels der obigen Anordnung wird die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 1 durch die Überspannungsschutzschaltung 7 gesteuert, auch wenn eine Fehlfunktion auf der negativen Elektrodenseite der Magnetfeldspule 102 auftritt, und daher wird es möglich, mit einem Laden der Batterie 4 und einer Lieferung von Elektrizität an elektrische Lasten fortzufahren.
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Nachfolgend wird die Überspannungsschutzschaltung 7 detailliert beschrieben. Der Emitter des Leistungstransistors 704 der Uberspannungsschutzschaltung 7 ist mit dem Ausgangsanschluss 201 des Vollwellengleichrichters 2 auf der positiven Elektrodenseite verbunden. Der Kollektor des Leistungstransistors 704 ist mit der positiven Elektrodenseite der Magnetfeldspule 102 und der Kathode der Unterdrückungsdiode 307 verbunden, und die Basis des Leistungstransistors 704 ist mit einem Anschluss des Widerstands 703 verbunden. Ein anderer Anschluss des Widerstands 703 ist mit dem Ausgangsanschluss des Vergleichers 701 und der Anode der Diode 710 verbunden. An den invertierten Eingangsanschluss des Vergleichers 701 wird die vorgegebene Spannung Ref2 geliefert, und die nicht invertierten Eingangsanschlüsse der Vergleicher 701 und 702 und der invertierte Eingangsanschluss des Vergleichers 305 sind mit einem Abschnitt zwischen dem Widerstand 303 und 304 verbunden. Der Ausgangsanschluss des Vergleichers 702 und die Kathode der Diode 705 sind mit der Kathode der Diode 710 verbunden. Der invertierte Eingangsanschluss des Vergleichers 702 ist mit der Anode der Diode 709 verbunden, und die vorgegebene Spannung Ref3 wird dorthin geliefert. Die Anode der Diode 705 ist mit einem Ende des Widerstands 706 und der Anode der Diode 707 verbunden. Ein anderes Ende des Widerstands 706 ist mit einem Abschnitt zwischen dem Widerstand 301 und der Zenerdiode 302 (Verbindung ist nicht gezeigt) verbunden, und die Spannung von der Konstantspannungsquelle A wird an diesen Abschnitt angelegt, um so den elektrischen Strom zu begrenzen, der zur Basis fließt (im folgenden erwähnt). Die Kathode der Diode 707 ist mit der Basis des Transistors 708 verbunden, dessen Emitter geerdet ist und dessen Kollektor mit der Kathode der Diode 709 und dem anderen Ende der Überspannungswarnanzeigelampe 6 verbunden ist.
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Die vorgegebenen Spannungen Ref1–Ref3, die als erster bis dritter vorgegebener Wert dienen, werden durch einen Teil der Ausgangsspannung der Konstantspannungsquelle A mittels nicht gezeigter Widerstände geteilt, und wenn die so gelieferten Spannungen jeweilige vorgegebene Spannungen Ref1–Ref3 werden, werden diese Spannungen als Schwellwertspannungen gesetzt, um die Ausgangsspannung der jeweiligen Vergleicher 305, 701, 702 auf ”Hoch” oder ”Niedrig” zu schalten.
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In diesem Fall sind, da die Batterie 4 ein 12 V Typ ist, die erste und zweite vorgegebene Spannung Ref1, 2 die gleichen, sie sind auf 14,5 V eingestellt. Die vorgegebene Spannung Ref3 ist etwas höher als die vorgegebenen Spannungen Ref1, 2, um 1,8 V. Wenn die 24 V Typ Batterie verwendet wird, ist die vorgegebene Spannung Ref3 um 4,5 V höher eingestellt. Weiter weist die vorgegebene Spannung Ref3, wie später erwähnt, eine charakteristische Eigenschaft auf, indem sie auf eine niedrigere Spannung abfällt, wenn eine Überspannung erfasst wird.
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Die Konstantspannungsquelle A wird auch als Leistungsquelle zum Betrieb der ICs der Vergleicher 305, 701 und 702 verwendet.
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Im folgenden wird der Betrieb der Spannungssteuerschaltung mit Bezug auf 1 beschrieben. Obwohl der Betrieb der Spannungssteuerschaltung 3 der gleiche wie der der bekannten Spannungssteuerschaltung ist, arbeitet die Uberspannungsschutzschaltung 7 dann, wenn die Ausgangsspannung ungewöhnlich ansteigt, weil der Leistungstransistor 308 kurzgeschlossen wird oder weil die negative Seite der Magnetfeldspule 102 aufgrund eines indringens eines externen Metalls oder ähnlichem geerdet wird.
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Das heißt, wenn die Ausgangsspannung des Generators 1 zu einer Überspannung wird, wird diese Überspannung durch Widerstände 303 und 304 geteilt, und diese geteilte Spannung wird verglichen und erfasst durch den Vergleicher 702, auf den dritten vorgegebenen Wert (Ref3) eingestellt. Dann gibt der Vergleicher 702 ”Hoch” aus; weiter wird die durch die Widerstände 303 und 304 geteilte Spannung in den Vergleicher 701 eingegeben und mit dem zweiten vorgegebenen Wert (Ref2) verglichen, und dieser Vergleicher 701 gibt ”Hoch” aus, und somit wird der zweite Leistungstransistor 704 abgeschaltet, und der Magnetfeldstrom der Magnetfeldspule 102 sinkt ab. Gleichzeitig damit setzt die ”Hoch”-Ausgabe des Vergleichers 702 die Diode 705 in einen nichtleitenden Zustand. Dann wird der elektrische Strom von der Konstantspannungsquelle A durch den Widerstand 706 und Diode 707 an die Basis des Transistors 708 geliefert, und somit wird der Transistor 708 in einen angeschalteten Zustand versetzt und bewirkt, dass die Überspannungswarnanzeigelampe 6 angeschaltet wird.
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Dann, da der Transistor 708 leitend wurde, wird die Diode 709 angeschaltet, und somit, wie oben erwähnt, wird bewirkt, dass der dritte vorgegebene Wert (vorgegebene Spannung Ref3) abfällt auf eine niedrige Spannung, und dieses bewirkt, dass der ”Hoch”-Betrieb des Vergleichers 702 gehalten wird und die Überspannungswarnlampe 6 angeschaltet bleibt. Danach fällt die Ausgangsspannung des Generators 1 ab, und, wenn die Ausgangsspannung niedriger als der zweite vorgegebene Wert (vorgegebene Spannung Ref2) wird, gibt der Vergleicher 701 ”Niedrig” aus, die Basis des Leistungstransistors 704 folgt diesem Potential, und somit wird der Leistungstransistor 704 leitend.
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Danach werden auf ähnliche Weise die Betriebsvorgänge des Vergleichers 305 und des Leistungstransistors 308 mittels des Transistors (Vergleichers) 701, des Leistungstransistors 704 durch An- und Ausschalten gesteuert. Demzufolge wird die Ausgangsspannung des Generators 1 so gesteuert, dass der zweite vorgegebene Wert (zweite vorgegebene Spannung Ref2) behalten wird.
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Die Spannungssteuerschaltung 3, oben erwähnt, ist innerhalb des Wechselstromgenerators 1 untergebracht, und die Überspannungsschutzschaltung 7 kann in einem vom Wechselstromgenerator 1 getrennten Gehäuse angeordnet sein. Gewöhnlich ist der Wechselstromgenerator 1, wie in 2 gezeigt, durch einen hinteren Träger 1A und einen vorderen Träger 1B abgedeckt, und die jeweiligen Träger 1A und 1B sind durch einen Bolzen 11 verbunden. Wenn der Generator 1 eingebaut wird, indem die Armabschnitte 1u der jeweiligen Klammern 1A und 1B mit den Fahrzeugrahmen F1 und F2 ausgerichtet werden, wird der Generator 1 in einem Fahrzeug eingebaut.
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In diesem Fall ist die Spannungssteuerschaltung 3 auf einem Schaltungs-Board ausgebildet, und der Spannungssteuerabschnitt 30, der die so gebildete Schaltung 3 innerhalb aufnimmt, ist innerhalb des hinteren Trägers 1A angeordnet. Die Überspannungsschutzschaltung 7 ist auf einem Schaltungs-Board ausgebildet, und der Uberspannungsschutzschaltungsabschnitt 70, der die so ausgebildete Schaltung 7 aufnimmt, ist am Fahrzeugrahmen F2 mittels eines Bolzens befestigt, und der Überspannungsschutzabschnitt 70 ist mit dem Spannungssteuerabschnitt 30, oben erwähnt, mittels eines Verbindungskabelbaums verbunden.
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Die Vorteile der wie oben hergestellten Anordnung werden beschrieben. Die Überspannungsschutzschaltung 7 arbeitet dann, wenn eine unnatürliche Bedingung im Wechselstromgenerator 1 oder in der Spannungssteuerschaltung 3 auftritt. In diesem Fall, falls die Uberspannungsschutzschaltung 7 innerhalb des Wechselstromgenerator 1 untergebracht ist, wird davon ausgegangen, dass eine Fehlfunktion in der Überspannungsschutzschaltung 7 ebenfalls entsteht, aus dem gleichen Grund wie dem, der die Spannungssteuerschaltung 3 funktionsunfähig macht; dies ist der Fall, wenn die Seite des positiven Anschlusses der Magnetfeldspule 102 beispielsweise durch ein externes Metall oder ähnliches kurzgeschlossen wird.
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Weiter, in dem Fall, in dem sowohl die Spannungssteuerschaltung 3 und die Überspannungsschutzschaltung 7 auf dem gleichen Schaltungs-Board ausgebildet sind, und in dem Fall, in dem beide Boards, wobei auf einem die Spannungssteuerschaltung 3 ausgebildet ist und auf dem anderen die Überspannungsschutzschaltung 7 ausgebildet ist, in einem einzigen Gehäuse untergebracht sind, wird davon ausgegangen, dass eine Fehlfunktion auch in der Überspannungsschutzschaltung 7 aufgrund der gleichen Ursache auftritt, aufgrund dessen die Spannungssteuerschaltung 3 funktionsunfähig wurde. Die Fehlfunktion soll beispielsweise aufgrund von verwendeten fehlerhaften Elementen oder Fehlern während des Montagevorgangs auftreten.
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In diesem Fall, falls die Uberspannungsschutzschaltung 7 in einem getrennten Gehäuse untergebracht ist, funktioniert die obige Anordnung in solchen Fehlersituationen vorteilhaft. Auch kann die Überspannungsschutzschaltung 7 optional hinten vorgesehen werden.
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Weiter ist es auch möglich, die Überspannungsschutzschaltung 7 innerhalb des Gehäuses des Wechselstromgenerators 1 unterzubringen und die Spannungssteuerschaltung 3 in einem vom Wechselstromgenerator 1 getrennten Gehäuse anzuordnen. Auch können sowohl die Spannungssteuerschaltung 3 und die Überspannungsschutzschaltung 7 in einem vom Wechselstromgenerator 1 getrennten Gehäuse angeordnet sein.
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Weiter kann eine Vorrichtung, die gebildet ist, indem ein Board mit entweder der Spannungssteuerschaltung oder der Überspannungsschutzschaltung ausgebildet in einem Gehäuse angeordnet ist, im Raum innerhalb des Wechselstromgenerators 1 installiert und verdrahtet sein.
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Weiter kann sowohl eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, indem ein Board mit einer darauf ausgebildeten Spannungssteuerschaltung 3 in einem Gehäuse untergebracht ist, und eine weitere Vorrichtung, die ausgebildet ist, indem ein weiteres Board mit der darauf ausgebildeten Überspannungsschutzschaltung 7 in einem weiteren Gehäuse untergebracht ist, in einem Raum innerhalb des Gehäuses des Wechselstromgenerators 1 angeordnet und verdrahtet werden.
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Weiter kann die Vorrichtung, die gebildet wird, indem beide Boards, mit der darauf ausgebildeten Spannungssteuerschaltung 3 und das andere mit der darauf ausgebildeten Überspannungsschutzschaltung 7 in einem einzigen Gehäuse untergebracht sind, in einem Raum innerhalb des Wechselstromgenerators 1 installiert und verdrahtet werden.
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Weiter kann die Vorrichtung, die gebildet ist, indem ein einziges Board, auf dem sowohl die Spannungssteuerschaltung 3 als auch die Überspannungsschutzschaltung 7 ausgebildet ist, in einem einzelnen Gehäuse untergebracht ist, in einem Raum innerhalb des Gehäuses des Wechselstromgenerators 1 installiert und verdrahtet werden. Es ist auch möglich, Teile, die möglicherweise defekt werden, beispielsweise Leistungstransistoren 308 und 704, in einem getrennten Gehäuse unterzubringen.
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Ausführungsbeispiel 2
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In dem Ausführungsbeispiel 2 ist der Aufbau der Überspannungsschutzschaltung 7, wie in 3 gezeigt, vom vorhergehenden etwas unterschiedlich.
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Das heißt, der nicht invertierte Eingangsanschluss des Vergleichers 701 zum Einstellen des zweiten vorgegebenen Wertes (Ref2) ist mit einem Abschnitt zwischen dem Widerstand 721 und 722 und dem Kollektor des Transistors 723 verbunden, der andere Anschluss des Widerstands 721 ist mit der Batterie 4 verbunden, der andere Anschluss des Widerstands 722 ist geerdet, der Emitter des Transistors 723 ist geerdet und seine Basis ist mit einem Anschluss des Widerstands 724 und mit der Anode der Diode 725 verbunden, ein weiterer Anschluss des Widerstands 724 ist mit einem weiteren Anschluss des Schlüsselschalters 5 verbunden, und die Kathode der Diode 725 ist mit der Kathode der Diode 726 verbunden, mit dem Ausgangsanschluss des Vergleichers 702 und dem anderen Anschluss der Überspannungswarnanzeigelampe 6.
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Wenn der Vergleicher 702 eine Überspannung erfasst, die den dritten vorgegebenen Schwellwert (Ref3) überschreitet, wird der Leistungstransistor 704 abgeschaltet, wobei die Warnlampe 6 angeschaltet ist, und danach wird die Ausgangsspannung auf den zweiten vorgegebenen Wert (Ref2) eingestellt.
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Nachfolgend wird der Betrieb der Überspannungsschutzschaltung 7 in dem Fall beschrieben, in dem eine Überspannung entsteht.
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In diesem Fall wird die Überspannung des Generators 1 durch die Widerstände 303 und 304 geteilt, und der Wert der geteilten Spannung wird durch den Vergleicher 702 mit dem dritten vorgegebenen Wert (Ref3) verglichen, und dann gibt er ”Niedrig” aus. Dies bewirkt, dass die Diode 726 leitend wird, dass der dritte vorgegebene Wert (Ref3) veranlasst wird, auf einen niedrigeren Wert abzusinken, und somit wird die Ausgabe des Vergleichers 702 in dem Zustand ”Niedrig” gehalten. Gleichzeitig damit, mittels der Ausgabe ”Niedrig” des Vergleichers 702, wird die Anzeigelampe 6 angeschaltet und zudem wird die Diode 725 leitend, und der Transistor 723 wird ausgeschaltet. Durch diesen Vorgang wird die Ausgabespannung des Wechselstromgenerators 1 durch die Widerstände 721 und 722 geteilt. Die so geteilte Spannung wird durch den Vergleicher 701 mit dem zweiten vorgegebenen Wert (Ref2) verglichen, dieser gibt ”Hoch” aus, und der Leistungstransistor 704 wird abgeschaltet. Dann wird der Magnetfeldstrom der Magnetfeldspule 102 vermindert, was bewirkt, dass die Ausgabespannung des Generators 1 niedriger wird.
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Wenn die Ausgabespannung des Generators 1 unterhalb des zweiten vorgegebenen Wertes (Ref2) sinkt, gibt der Vergleicher 701 ”Niedrig” aus, und der Leistungstransistor 704 wird leitend. Durch diesen Betrieb wird die Ausgabespannung des Vergleichers 1 auf den zweiten vorgegebenen Wert (Ref2) eingestellt.
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Danach, ähnlich dem Betrieb im Ausführungsbeispiel 1, wird eine Anschalt-/Ausschaltsteuerung des Leistungstransistors 704 durch den Vergleicher 701 durchgeführt. Somit wird die Ausgabespannung des Generators 1 so gesteuert, dass sie auf dem zweiten vorgegebenen Wert (Ref2) gehalten wird.
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Unter der Annahme, dass die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 1 durch ein ungewöhnliches Ansteigen zu einer Überspannung wird, aufgrund eines Kurzschließens des Leistungstransistors 308 für eine Spannungssteuerung, aufgrund eines Defekts oder aufgrund einer Erdung der negativen Elektrodenseite der Magnetfeldspule 102, wird eine ansteigende Ausgangsspannung verhindert, und somit wird verhindert, dass elektrische Verbraucher des Fahrzeugs zerstört werden.
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Weiter kann ein Fahrer hinsichtlich einer Ausnahmesituation mittels der Überspannungswarnanzeigelampe 6 benachrichtigt werden. Danach, da die Ausgangsspannung weiter so gesteuert wird, dass sie zum zweiten vorgegebenen Wert wird, kann ein Batterieladen und eine elektrische Versorgung zu den elektrischen Verbrauchern auf normale Weise durchgeführt werden, und als ein Ergebnis hat diese Überspannungsschutzschaltung den Vorteil, dass ein Fahrer aufgrund einer Ausnahmesituation nicht gestört wird.
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Wie vorhergehend erwähnt, ist gemäß der Erfindung da die Überspannungsschutzschaltung zum Steuern der Ausgabespannung des Wechselstromgenerators auf der positiven Elektrodenseite der Magnetfeldspule bereitgestellt ist, die Schutzschaltung auch dann, wenn eine Fehlfunktion auf der positiven oder negativen Elektrodenseite der Magnetfeldspule entsteht, in der Lage, die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators zu steuern, und somit kann ein Batterieladebetrieb und eine Versorgung von elektrischen Lasten mit Elektrizität fortgeführt werden.
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Gemäß der Erfindung umfasst die Spannungssteuerschaltung einen ersten Leistungstransistor, der in Serie mit der Magnetfeldspule auf deren negativer Elektrodenseite verbunden ist, und den Magnetfeldstrom der Magnetfeldspule steuert, indem er diesen an- und ausschaltet, und die Spannungssteuerschaltung steuert den ersten Leistungstransistor, indem die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators erfasst wird, und dadurch die Ausgabespannung des Wechselstromgenerators auf einen ersten vorgegebenen Wert gesteuert wird, der einen Normalwert der Ausgangsspannung darstellt. Daher ist es möglich, auch wenn eine Fehlfunktion auf der positiven Elektrodenseite der Magnetfeldspule auftritt, die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators auf den ersten vorgegebenen Wert einzustellen.
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Gemäß der Erfindung umfasst die Überspannungsschutzschaltung einen zweiten Leistungstransistor, der in Serie mit der Magnetfeldspule auf der positiven Elektrodenseite verbunden ist, um den Magnetfeldstrom der Magnetfeldspule durch Anschalten und Ausschalten des Stroms zu steuern, einen ersten Spannungssteuerabschnitt, der dazu dient, die Ausgangsspannung auf einen zweiten vorgegebenen Wert einzustellen, indem der zweite Leistungstransistor durch eine Erfassung der Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators gesteuert wird, und einen zweiten Spannungssteuerabschnitt, der dazu dient, den zweiten Leistungstransistor abzuschalten, wenn die Ausgangsspannung einen dritten Wert überschreitet, der höher als der erste und zweite Wert eingestellt ist.
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Daher kann, auch wenn eine Fehlfunktion auf der negativen Elektrodenseite der Magnetfeldspule entsteht, die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators auf den zweiten vorgegebenen Wert eingestellt werden.
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In Übereinstimmung mit der Erfindung nach Anspruch 2 schaltet die Überspannungsschutzschaltung eine Überspannungswarnlampe an, wenn der zweite Spannungssteuerabschnitt betrieben wird, bewirkt dadurch, dass die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators den dritten vorgegebenen Wert überschreitet.
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Daher kann ein Fahrer sicher eine Überspannung der Batterie und eine Fehlfunktion des Steuersystems erkennen.
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Gemäß der Erfindung nach Anspruch 3 wird, da die Spannungssteuerschaltung innerhalb eines Gehäuses des Wechselstromgenerators angeordnet ist, kein Kabelbaum zur Verbindung benötigt, und weiter wird kein Installationsraum im Fahrzeug benötigt.
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Gemäß der Erfindung nach Anspruch 4 ist, da die Überspannungsschutzschaltung innerhalb des Gehäuses des Wechselstromgenerators untergebracht ist, kein Kabelbaum für eine Verbindung benötigt, und ebenso wird kein Raum für eine Installation benötigt.
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Gemäß der Erfindung nach Anspruch 5 kann, da die Spannungssteuerschaltung in einem vom Wechselstromgenerator getrennten Gehäuse angeordnet ist, eine Reparatur und ein Austauschen von Teilen bei einer Fehlfunktion einfach durchgeführt werden.
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Gemäß der Erfindung nach Anspruch 6 ist die Überspannungsschutzschaltung so angeordnet, dass sie in einem vom Wechselstromgenerator getrennten Gehäuse ausgebildet ist. Daher ist die Überspannungsschutzschaltung hinsichtlich Anordnung und Herstellungsprozess von einer Quelle einer Überspannung, wie beispielsweise dem Eintritt eines externen Metalls und einem fehlerhaften Herstellen, getrennt, und somit kann eine Zuverlässigkeit verbessert werden.
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Gemäß der Erfindung nach Anspruch 7 kann, da der zweite vorgegebene Wert der gleiche wie der erste vorgegebene Wert ist, die reguläre Elektrizitätsversorgung durchgeführt werden, ohne von einer Veränderung der Ladespannung der Batterie begleitet zu sein.
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Gemäß der Erfindung nach Anspruch 8 kann, da der dritte vorgegebene Wert für eine 12 V Typ Batterie bezüglich des ersten vorgegebenen Wertes um 1,8 V höher eingestellt ist, und für eine Batterie eines 24 V Typs bezüglich dieser um 4,5 V höher eingestellt ist, eine Überspannung sicher erfasst werden.
