DE10147616A1 - Spannungsreglersystem für einen Fahrzeugwechselstromgenerator - Google Patents

Abstract

Ein Spannungsreglersystem eines Wechselstromgenerators für ein Aufladen einer Batterie (2) enthält einen Rotor mit Magnetpolkernen, eine Feldspule (5), eine Ankerwicklung (3), eine Vollweggleichrichtereinheit (4), die mit der Ankerwicklung verbunden ist, eine Rotationserfassungseinheit (65) und eine Spannungssteuereinheit (63) zum Steuern eines Stroms, der der Feldspule zugeführt wird. Die Rotationserfassungseinheit enthält einen Komparator (73, 81), der mit der Ankerwicklung verbunden ist, eine erste Schaltung (72, 722) zum Vorsehen einer ersten Schwellwertspannung, die höher als die negativseitige Spannung der Batterie und niedriger als die Hälfte der Batterienennspannung ist, und eine zweite Schaltung (72, 721) zum Vorsehen einer zweiten Schwellwertspannung, die niedriger als die Nennspannung und höher als die Hälfte der Nennspannung ist. Der Komparator vergleicht die Ausgangsspannung mit der ersten Schwellwertspannung und mit der zweiten Schwellwertspannung. Der obige Aufbau stellt eine genaue Rotationserfassung sicher und ist auch für den Fall einfach, falls ein Leckstrom in der Ankerwicklung besteht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spannungsreglersystem für einen Fahr­ zeugwechselstromgenerator (Lichtmaschine).

Es ist seit langem bekannt, daß Fahrzeugwechselstromgeneratoren eine kleine Wechselspannung (im folgenden als Remanenzspannung bezeichnet) aufgrund von Restmagnetismus bzw. Remanenz erzeugen, auch wenn der Feldstrom nicht mehr zu der Feldspule zugeführt wird, solange ein Rotor des Wechselstromgenerators sich dreht. Das U.S. Patent 5,376,876 offenbart eine Vorrichtung zum Erfassen einer Drehung ei­ nes Rotors unter Verwendung einer derartigen Remanenzspannung. Falls jedoch von einer Gleichstromleistungsleitung eines höheren Potentials ein Leckstrom in die Anker- wicklung fließt, kann die Vorrichtung eine derartige Remanenzspannung nicht richtig erfassen.

WO 99/07064 schlägt eine andere Vorrichtung zum Erfassen der Drehung eines Rotors vor. Diese Vorrichtung verwendet einen Fensterkomparator bzw. Fensterdetek­ tor, so daß die Drehung durch eine Veränderung seiner Schwellwertspannung erfaßt werden kann. Jedoch benötigt er eine beträchtliche Zeit zum Erfassen der Drehung. JP-A-3-215200, welche mit dem U.S. Patent 5,182,511 und EP 0484436 korrespondiert, oder die nationale PCT-Anmeldung 8-503308, welche mit dem U.S. Patent 5,602,470 und WO 95/05606 korrespondiert, offenbaren eine Vorrichtung zum Erfassen der Dre­ hung, bei welcher eine Spannungsdifferenz zwischen zwei Phasenwicklungen erfaßt wird, um den Einfluß des Leckstroms zu beseitigen. Dabei ist es jedoch notwendig, eine andere bzw. weitere komplizierte Schaltung zum Eingeben der Spannung der zwei Pha­ senwicklungen zu dem Regler vorzusehen. Da die Vorrichtung, die in JP-A-3-215200 offenbart ist, die Spannungsdifferenz zwischen zwei Phasenwicklungen unter einer Schwebebedingung ("floating" condition) erfaßt, ist es schwierig, das Bezugspotential eines Komparators einzustellen.

Daher besteht eine Hauptaufgabe der Erfindung darin, ein einfaches Spannungs­ reglersystem zu schaffen, das die Remanenzspannung ohne eine Verzögerung genau erfassen kann, so daß die Drehung eines Rotors rechtzeitig und genau erfaßt werden kann.

Gemäß einem Hauptmerkmal der Erfindung, enthält ein Spannungsreglersystem für einen Wechselstromgenerator zum Aufladen einer Batterie einen Rotor mit Magnet­ polen, eine Feldspule, eine Ankerwicklung, eine Vollweggleichrichtereinheit, die mit der Ankerwicklung verbunden ist, eine Rotationserfassungseinheit und eine Spannungs­ steuereinheit zum Steuern eines Stroms, der der Feldspule zugeführt wird. Die Rotati­ onserfassungseinheit enthält einen Komparator, der mit der Ankerwicklung verbunden ist, eine erste Schaltung zum Vorsehen einer ersten Schwellwertspannung, die höher als eine Spannung der Minuspolseite der Batterie und niedriger als die Hälfte der Batterie­ nennspannung ist, und eine zweite Schaltung zum vorsehen einer zweiten Schwellwert­ spannung, die niedriger als die Nennspannung der Batterie und höher als die Hälfte der Batterienennspannung ist. Der Komparator vergleicht die Ausgangsspannung mit der ersten Schwellwertspannung oder zweiten Schwellwertspannung.

Daher kann die Rotationserfassung mittels einem einfachen Schaltungsaufbau unter Verwendung eines Restmagnetismus bzw. einer Remanenz des Rotors ohne eine Verzögerung durchgeführt werden.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung enthält die Rotationserfassungs­ einheit ein Klemmschalter (clamp switch), welcher den Ausgangsanschluß der Anker­ wicklung an bzw. auf einem vorbestimmten Potentialwert festklemmt bzw. hält; und der Komparator vergleicht die Ausgangsspannung mit der ersten Schwellwertspannung, wenn der Klemmschalter einschaltet, und mit der zweiten Schwellwertspannung, wenn der Klemmschalter ausschaltet.

Falls daher ein Leckstrom aus einem Abschnitt mit einem hohen Potential fließt, wie beispielsweise dem positiven Anschluß der Gleichrichtereinheit, wird der Klemm­ schalter eingeschaltet, um den Leckstrom zur Masse abzuleiten, wodurch ein Anstieg oder ein Schweben des Potential des Ausgangsanschlusses der Ankerwicklung unter­ drückt wird. Folglich kann die Remanenzspannung, die in der Ankerwicklung induziert wird, genau erfaßt werden, so daß die Drehung des Rotors genau erfaßt werden kann.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung enthält die Rotationserfassungs­ einheit einen Klemmschalter zum Festklemmen des Ausgangsanschlusses der Anker­ wicklung an einen vorbestimmten Potentialwert, einen ersten Komparator zum Verglei­ chen der ersten Schwellwertspannnung mit der Ausgangsspannung der Ankerwicklung, wenn der Klemmschalter sowohl ein- als auch ausschaltet, und einen zweiten Kompa­ rator zum Vergleichen der zweiten Schwellwertspannung mit der Ausgangsspannung der Ankerwicklung, wenn der Klemmschalter einschaltet und wenn der Klemmschalter ausschaltet.

Daher kann die Drehung des Rotors unabhängig davon erfaßt werden, ob der Klemmschalter einschaltet oder nicht und unabhängig davon, ob ein Leckstrom besteht oder nicht.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung, enthält das Spannungsreglersy­ stem ferner einen ersten Widerstand, der parallel mit dem Klemmschalter verbunden ist. Der Widerstand verbindet den Ausgangsanschluß der Ankerwicklung und einen nieder­ seitigen bzw. niederspannungsseitigen Anschluß der Vollweggleichrichtereinheit.

Daher kann die Drehung unter stabilen Bedingungen erfaßt werden.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung, enthält das Spannungsreglersy- stem ferner einen zweiten Widerstand, der in Serie mit dem Klemmschalter zwischen dem Ausgangsanschluß der Ankerwicklung und einem niederspannungsseitigem An­ schluß der Vollweggleichrichtereinheit verbunden ist.

Daher kann der Widerstand einen Leckstrom unterdrücken, so daß der Klemm­ schalter geschützt werden kann. Vorzugsweise weist der zweite Widerstand einen nied­ rigeren Widerstandswert als der erste Widerstand auf.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung, enthält das Spannungsreglersy­ stem ferner eine Schaltung zum Zuführen eines Hilfsfeldstroms für eine vorbestimmte Hilfszeitdauer, falls die Ausgangsspannung der Ankerwicklung höher als eine Schwell­ wertspannung wird. Vorzugsweise führt die Schaltung zum Zuführen eines Hilfsfeld­ sroms diesen Hilfsfeldstrom intermittierend zu. Überdies stoppt die Schaltung ein Zu­ führen des Hilfsstroms nach der Hilfszeitdauer für eine Zeitdauer, die länger als die Hilfszeitdauer ist.

Daher kann die Drehung auch bei einer sehr niedrigen Drehzahl ohne einen Lei­ stungsverlust erfaßt werden.

Andere Aufgaben, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung als auch die Funktionen der betroffenen Teile der vorliegenden Erfindung werden aus ei­ nem Studium der folgenden detaillierten Beschreibung der beigefügten Ansprüche und der Zeichnung besser ersichtlich.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockdiagramm, das eine Schaltung eines Fahrzeugwechselstromgene­ rators darstellt, der ein Spannungsreglersystem gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung enthält;

Fig. 2 ein Schaltungsdiagramm, das eine Hilfsleistungsquellenschaltung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;

Fig. 3 ein Schaltungsdiagramm, das eine Hilfsleistungsquellenschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 4 ein Zeitablaufdiagramm, das einen Betrieb der Hilfsleistungsquellenschal­ tung gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt;

Fig. 5 ein Schaltungsdiagramm, das eine Hilfsleistungsquellenschaltung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 6 ein Schaltungsdiagramm, das eine Hilfsleistungsquellenschaltung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 7 ein Schaltungsdiagramm, das eine Hilfsleistungsquellenschaltung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung darstellt.

Im Folgenden wird ein Spannungsreglersystem eines Fahrzeugwechselstromgene­ rators gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist ein Fahrzeugwechselstromgenerator bzw. eine Lichtma­ schine 1 mit einer Batterie 2 verbunden. Die Lichtmaschine 2 enthält eine dreiphasige Ankerwicklung 3, die auf Statorkern (nicht gezeigt) montiert ist, eine Vollweggleich­ trichtereinheit 4, eine Feldspule 5, die in einem Rotor (nicht gezeigt) montiert ist, und ein Spannungsreglersystem 6, gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Gleichrichtereinheit 4 ist mit der Ankerwicklung 3 verbunden, um deren Wechselstrom­ ausgangsleistung in eine Gleichstromausgangsleistung umzuwandeln.

Das Spannungsreglersystem 6 enthält einen höherseitigen bzw. hochspannungs­ seitigen Leistungsschalttransistor 61, eine Spannungsbegrenzungsdiode 62, eine Span­ nungssteuerschaltung 63, eine Hauptleistungsversorgungsschaltung 64 und eine Hilfs­ leistungsversorgungsschaltung 65. Die Spannungsbegrenzungsdiode 62 ist zwischen der Feldspule 5 und Masse verbunden, um den Feldstrom abzuleiten, wenn der Lei­ stunestransistor 6 ausgeschaltet ist. Die Spannungssteuerschaltung 63 ist mit dem Ausgangsanschluß der Gleichrichtereinheit 4 verbunden, um die Ausgangsgleichspan­ nulle der Gleichrichtereinheit 4 in einem vorbestimmten Spannungsbereich in bekannter Art und Weise zu steuern. Die Hauptleistungsversorgungsschaltung 64 versorgt die Spannungssteuerschaltung 63 mit elektrischer Leistung. Die Hilfsleistungsversorgungs­ schaltung 65 ist mit einer Y-Phasenwicklung der dreiphasigen Ankerwicklung 3 ver­ hunden, um die Drehung des Rotors durch die Y-Phasenspannung Py zu erfassen und ein Ansteuersignal zum Ansteuern der Hauptleistungsversorgungsschaltung 65 vorzuse­ hen.

Wie in Fig. 2 dargestellt, enthält die Hilfsleistungsversorgungsschaltung 65 einen Eingangsanschluß 71, einen Widerstand 82 mit einem Widerstandswert von einigen kΩ , Komparatoren 73 und 81, eine Exclusive-ODER-Schaltung 84, einen Zähler (COUNTER) 74 und einen Analogschalter 75.

Der Komparator 73 weist einen invertierenden Eingangsanschluß auf, an welchem die erste Schwellwertspannung Vth1 angelegt wird, und der Komparator 81 weist einen invertierenden Eingangsanschluß auf, an welchem die zweite Schwellwertspannung Vth2 angelegt wird. Die anderen nicht invertierenden Anschlüsse der Komparatoren 73 und 81 sind mit der Y-Phasenwicklung der Ankerwicklung 3 verbunden, so daß die Y- Phasenspannung an sie angelegt werden kann. Die erste Schwellwertspannung Vth1 ist höher als das negativseitige (d. h. Minus-)Potential der Batterie 2 und niedriger als die Hälfte einer Batterienennspannung, und die zweite Schwellwertspannung Vth2 ist nied­ riger als die Nennwertspannung der Batterie und höher als die Hälfte der Batterienenn­ spannung.

Die Ausgangssignale der Komparatoren 73 und 81 werden zu dem Zähler 74 über die Exclusive-ODER-Schaltung 84 zugeführt. Der Analogschalter 75 schaltet eine Lei- stungsversorgungsleitung von der Batterie 2 über den Anschluß B zu der Hauptlei­ stungsversorgungsschaltung 64 als Antwort auf das Ausgangssignal des Zählers 74 ein bzw. aus.

Falls kein Leckstrom besteht, sieht der Komparator 73 jedesmal dann ein hoch­ wertiges Signal (High-Level-Signal) vor, wenn das Potential des Eingangsanschluß 71 der Hilfsleistungsquellenschaltung 65 höher als die erste Schwellwertspannung Vth1 wird.

Falls ein Leckstrom mit einer Größe zwischen einigen Milliampere und einigen zehn Milliampere in den Eingangsanschluß 71 fließt, wird durch den Spannungsabfall an den Widerstand 82 das Potential des Eingangsanschlusses 71 so angehoben, daß es gleich dem Potential des Plusanschlusses der Batterie 2 ist. Falls der Rotor sich dreht, . verringert sich das Potential des Eingangsanschlusses 71 zyklisch von dem Potential aus, welches gleich dem Pluspotential der Batterie ist, zyklische verlängert. Demgemäß sieht der Komparator 81 ein niederwertiges Signal (Low-Level-Signal) jedesmal dann vor, wenn das Eingangsanschlußpotential niedriger als die zweite Schwellwertspannung Vth2 wird. Somit sehen die Komparatoren 73 und 81 unabhängig davon, ob ein Leck­ strom besteht oder nicht, Impulssignale vor.

Die Impulssignale werden zu dem Zähler 74 über die Exclusive-ODER-Schaltung zugeführt, um den Analogschalter 75 zum intermittierenden Zuführen von elektrischer Leistung zu der Hauptleistungsversorgungsschaltung 64 anzusteuern.

Der Zähler 74 enthält einen Digitalkomparator (nicht gezeigt). Falls ein digitaler Ausgangswert des Zählers 74 größer als ein voreingestellter Rotationswert des Digital­ komparators ist, sieht der Digitalkomparator für den Analogschalter ein hochwertiges Signal zum Einschalten vor.

Ein Spannungsreglersystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben. Dieses Spannungsreglersystem enthält die gleichen Komponenten wie die erste Ausführungs­ form mit Ausnahme der in Fig. 3 dargestellten Hilfsleistungsversorgungsschaltung 165. Im weiteren Verlauf werden die gleichen Bezugszeichen für die identische oder im we­ sentlichen gleiche Komponenten oder Teile wie bei der ersten Ausführungsform ver­ wendet.

Die Hilfsleistungsversorgungsschaltung 165 enthält den gleichen Eingangsan­ schluß 71, wie bei der ersten Ausführungsform, eine Schwellwertspannungsversor­ gungsschaltung 72, einen ersten Komparator 73, einen Zähler 74, einen Analogschalter 75, einen Klemmschalter 76, einen Spitzenspannungsdetektor 77, einen zweiten Kom­ parator 78, eine Zeitgeberschaltung (TIMER) 79 und eine Nichtschaltung (Inverter) 80.

Der Eingangsanschluß 71 ist mit der Y-Phasenwicklung des Ankers 3 verbunden. Die Schwellwertspannungsversorgungsschaltung 72 ist aus Spannungsteilerwiderstän­ den Ra, Rb und Rc eines Analogschalters 721 und einer Diode 722 aufgebaut. Die Diode 722 verhindert einen Kurzschluß des Widerstands Rb, wenn der Analogschalter 721 einschaltet.

Die Schwellwertspannungsversorgungsschaltung 72 sieht erste und zweite Schwellenwertspannungen vor. Die erste Schwellwertspannung Vth1 ist niedriger als die Hälfte der Batterienennspannung der Batterie 3 und die zweite Schwellwertspan­ nung Vth2 ist höher als die Hälfte der Batterienennspannung. Wenn der Analogschalter 721 einschaltet, sieht er an dem invertierenden Anschluß des ersten Komparators 73 die zweite Schwellwertspannung vor. Wenn der Analogschalter 721 ausschaltet, sieht er an dem gleichen Anschluß des Komparators 73 die erste Schwellwertspannung vor. Die Y- Phasenspannung Py wird an den nicht invertierenden Anschluß des ersten Komparators 73 angelegt.

Der Klemmschalter 76, welcher ein voreingestellten Einschaltwiderstand (d. h. ei­ nen Widerstandswert beim Einschalten des Klemmschalters) aufweist, erdet die Y- Phasenwicklung. Der Spitzenspannungsdetektor 77 erfaßt den Spitzenwert der Y- Phasenspannung Pv. Der zweite Komparator 78 vergleicht die Y-Phasenspannung Py mit einer Referenzspannung Vref. Die Zeitgeberschaltung 79 startet, wenn sich das Ausgangssignal des zweiten Komparators 78 zum Einschalten des Klemmschalters 76 und zum Ausschalten des Analogschalters 721 ändert.

Wenn der Komparator 78 erfaßt, daß der Spitzenwert der Y-Phasenspannungszahl Py höher als die Referenzspannung Vref wird, schaltet die Zeitsteuerschaltung 79 den Klemmschalter 76 für eine voreingestellte Klemmzeitdauer (z. B. einige hundert Milli­ sekunden) ein und schaltet den Analogschalter 721 aus, um die erste Schwellwertspan­ nung (d. h. ein niedrigwertige Spannung) Vth1 an dem invertierenden Anschluß des ersten Komparators 73 vorzusehen.

Nachdem die Festklemmzeitdauer vorüber ist, schaltet die Zeitgeberschaltung 79 den Klemmschalter 76 aus und schaltet den Analogschalter 721 ein, um an den invertie­ renden Anschluß des Komparators 72 die zweite Schwellwertspannung (d. h. eine hoch­ wertige Spannung) Vth2 für eine Zeitdauer ohne Festklemmung vorzusehen.

Falls es keinen Leckstrom gibt, schaltet der Klemmschalter 76 ein, wenn der Ro­ tor sich dreht und die Phasenspannung Py höher als die Referenzspannung Vref wird. Der Analogschalter 721 schaltet während der Festklemmzeitdauer aus und die erste Schwellwertspannung Vth1 wird an den invertierenden Anschluß des ersten Kompara­ tors 73 angelegt, so daß der erste Komparator 73 jedesmal das hochwertige Signal vor­ sieht, wenn die Phasenspannung Py höher als die erste Schwellwertspannung Vth1 wird. Somit wird die Drehung des Rotors erfaßt.

Falls der Leckstrom in den Eingangsanschluß 71 fließt, fließt der Leckstrom über den Klemmschalter 76 zur Masse und der Mittelwert des Potentials des Eingangsan­ schluß 71 wird genau so hoch wie das Produkt aus dem Leckstrombetrag und dem Ein­ schaltwiderstand des Klemmschalters 76. Falls der Leckstrom klein ist und der Ein­ schaltwiderstand des Klemmschalters 76 klein ist, ist der Mittelwert klein oder vor­ zugsweise kleiner als die Hälfte der ersten Schwellwertspannung.

Wenn der Rotor sich nicht dreht, erfaßt der erste Komparator 73 niederwertiges Signal, was bedeutet, daß der Rotor stoppt. Mit anderen Worten, falls der Rotor stoppt und ein kleiner Leckstrom in den Eingangsanschluß 71 fließt, schaltet der Klemm­ schalter 76 ein, um das Potential des Eingangsanschlusses auf einen niedrigen Wert festzuklemmen bzw. zu halten (clamp). Daher ändert der erste Komparator sein Aus­ gangssignal nicht, so daß eine fehlerhafte Erfassung der Drehung verhindert werden kann.

Falls der Rotor sich dreht, liegt die Remanenzspannung als die Y- Phasenausgangsspannung Py an dem Eingangsanschluß 71 an. Falls die Drehzahl sich erhöht, wird die Y-Phasenausgangsspannung Py höher als die erste Schwellwertspan­ nung. Demgemäß sieht der erste Komparator 73 Impulssignale vor, deren Frequenz pro­ portional zur Drehzahl ist. Somit erfaßt der Komparator 73 die Drehung des Rotors un­ abhängig davon, ob ein Leckstrom in die Ankerwicklung fließt.

Der Leckstrom fließt von einem Abschnitt mit einem höheren Potential zur Masse über einen Abschnitt der Ankerwicklung 3 und des Klemmschalters 76, der einschaltet. Da der Widerstand des Leckstromdurchflusses zwischen dem Abschnitt mit dem höhe­ ren Potential und der Ankerwicklung 3 viel größer ist als der Einschaltwiderstand des Klemmschalters 76, der einschaltet, erhöht sich ein Betrag des Leckstroms nicht, wenn der Klemmschalter 76 einschaltet. Demzufolge ist der Spannungsabfall an dem Klemm­ schalter 76 geringer als die erste Schwellwertspannung Vth1, so daß die Drehung des Rotors korrekt erfaßt werden kann.

Nachdem die Zeitgeberschaltung 79 den Klemmschalter 76 für eine bestimmte Zeitdauer (beispielsweise einige hundert Sekunden) einschaltet, schaltet die Hilfslei­ stungsversorgungsschaltung 65 den Klemmschalter aus und gleichzeitig den Analog­ schalter 721 über die Nichtschaltung 80 zum Einstellen der Schwellwertspannung des ersten Komparators auf die zweite Schwellwertspannung (hochwertiges Signal bzw. High-Level-Signal) ein.

Falls der Leckstrom, der durch den Klemmschalter 76 in der Ankerwicklung ge­ flossen ist, unterbrochen wird, werden elektrische Ladungen an dem Eingangsanschluß akkumuliert, so daß das Potential des Eingangsanschlusses 71 auf ungefähr den gleichen Wert wie die Batteriespannung ansteigt.

Falls der Rotor sich dreht und die Remanenzspannung erzeugt wird, oszilliert die Y-Phasenspannung Py ausgehend von der Batteriespannung als dem Mittelpunkt der Y- Phasenspannung nach oben und unten. Daher kreuzt die Remanenzspannung zyklisch die zweite Schwellwertspannung Th2, so daß der erste Komparator 73 die Drehzahl erfassen kann. Wenn der Rotor sich nicht dreht, bleibt das Potential der Y- Phasenspannung Py hoch. Dementsprechend erfaßt der erste Komparator 73 die Dre­ hung des Rotors nicht fehlerhaft.

Die Betriebszeitabläufe von verschiedenen Abschnitten der obigen Hilfsleistungs­ versorgungsschaltung 61 sind in Fig. 4 dargestellt.

Das Spannungsreglersystem gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung benötigt für keine Übertragungsleitung für eine Erfassung der Zündschlüsselschalterbe­ tätigung.

Der Spitzenwertdetektor 77 kann durch eine Schaltung zum Erfassen von Mittel­ werten des Potentials des Eingangsanschlusses 71 ersetzt werden. Falls der Eingangsan­ schluß 71 mit dem nicht invertierenden Anschluß des zweiten Komparators 78 verbun­ den ist, kann der Spitzenwertdetektor 77 weggelassen werden.

Falls für die Zeitsteuerschaltung 79 ein astabiler Multivibrator zum Vorzusehen einer langer Ein-Zeitdauer (einige hundert Sekunden) T verwendet wird, kann die Rota­ tionserfassung alternierend durch die erste Schwellwertspannung Vth1 und durch die zweite Schwellwertspannung Vth2 ausgeführt werden. Daher kann der zweite Kompa­ rator 78 weggelassen werden. Die Ein-Zeitdauer, bei welcher der Klemmschalter 76 eingeschaltet ist, kann in diesem Fall kürzer als die Aus-Zeitdauer eingestellt werden, um so einen Energieverlust der Ausgangsleistung aufgrund des Widerstands des Klemmschalters 76 zu verringern.

Ein Spannungsreglersystem gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 5 beschrieben. Eine Hilfsleistungs­ vorsorgungsschaltung 265 enthält im wesentlichen den gleichen Schaltungsabschnitt, wie die Hilfsleistungsversorgungsschaltung 65 des Spannungsreglersystems gemäß der ersten Ausführungsform und den anderen Schaltungsabschnitt, der ähnlich zu dem ent­ sprechenden Schaltungsabschnitt der zweiten Ausführungsform ist. Daher ist der Be­ trieb des gleichen Schaltungsabschnitts der gleiche, wie der Betrieb der Hilfsleistungs­ versorgungsschaltung 65 des Spannungsreglersystems gemäß der ersten Ausführungs­ form. Der Klemmschalter 76 der zweiten Ausführungsform kann durch eine Serien­ schaltung eines Klemmschalters 76a und eines Widerstands 83 in dem anderen Schal­ tungsabschnitt ersetzt werden. Der Parallelwiderstand 82 leitet den sehr kleinen Leck­ strom zu Masse um, um zu verhindern, daß das Potential des Eingangsanschluß 71 an­ steigt. Mit anderen Worten, der sehr kleine Leckstrom ist durch den Parallelwiderstand 82 vernachlässigbar.

Falls der Leckstrom nicht besteht, sieht der Komparator 73 das hochwertige Si­ gnal jedesmal vor, wenn das Potential des Eingangsanschluß 71 höher als die erste Schwellwertspannung Vht1 wird. Daher kann die Drehung des Rotors erfaßt werden.

Falls der Leckstrom in den Eingangsanschluß 71 fließt, fließt der Leckstrom durch den Klemmschalter 76 zur Erde bzw. zur Masse ab. Dementsprechend wird der Mittel­ wert des Potentials des Eingangsanschlusses 71 so hoch wie das Produkt aus dem Be­ trag des Leckstroms und dem Widerstandswert des Widerstands 83. Falls der Leckstrom klein ist, ist daher das Potential des Eingangsanschlusses klein oder kleiner als die Hälfte der ersten Schwellwertspannung.

Falls der Rotor stoppt, erfaßt der Komparator 73 ein niederwertiges Signal (das bedeutet keine Drehung). Mit anderen Worten, falls der Leckstrom in den Eingangsan­ schluß 71 fließt, während der Rotor sich nicht dreht, schaltet der erste Komparator 73 sein Ausgangssignal nicht um. Dies verhindert eine fehlerhafte Erfassung der Drehung. Auf der anderen Seite, falls der Rotor sich dreht, liegt die Remanenzspannung an dem Eingangsanschluß 71 an. Die Remanenzspannung oder die Y-Phasenspannung kreuzt bzw. übersteigt die erste Schwellwertspannung, falls die Drehzahl sich erhöht. Daher sieht der erste Komparator 73 Impulssignale vor, deren Frequenz proportional zu der Drehzahl ist. Somit erfaßt der Komparator die Drehung unabhängig davon ob ein Leck­ strom besteht oder nicht.

Während der Festklemm- bzw. Haltezeitdauer, sieht der Komparator 81 ein nie­ derwertiges Ausgangssignal vor, da die zweite Schwellwertspannung hoch ist. Daher sieht die Exclusive-ODER-Schaltung 84 ein hochwertiges Signal lediglich dann vor, wenn der Komparator ein hochwertiges Signal vorsieht.

Außerhalb der Festklemm- bzw. Haltezeitdauer, kann der Komparator 73 die Dre­ hung nicht erfassen, falls ein Leckstrom besteht, da das Potential des Eingangsanschlus­ ses hoch wird. Jedoch erfaßt der Komparator 81 die Drehung jedesmal, wenn das Po­ tential des Eingangsanschlusses 71 die zweite Schwellwertspannung Vth kreuzt bzw. übersteigt. Andererseits sieht der Komparator 81 kein Impulssignal vor, falls der Rotor sich nicht dreht. Somit kann der Komparator 81 die Drehung erfassen.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß einer der Komparatoren 73 und 81 Impulssignale vorsieht und der andere das hochwertige Signal vorsieht, unabhängig davon, ob man sich in der Haltezeitdauer befindet oder nicht und unabhängig davon, ob ein Leckstrom fließt oder nicht. Folglich sieht die Exclusive-ODER-Schaltung 84 wäh­ rend der Drehung Impulssignale vor.

Es wird bevorzugt, daß die Festklemmzeitdauer kleiner als die Zeitdauer eines Nichtfestklemmens ist, um dem Leistungsverlust nachdem der Generator 1 mit einer Erzeugung beginnt zu minimieren. Um den Leistungsverlust weiter zu verringern, ist es möglich, dem Klemmschalter 76a auszuschalten, wenn die Ausgangsleistung des Gene­ rators 1 höher als ein vorbestimmter Wert wird.

Als eine Abwandlung der dritten Ausführungsform wird ein Feldstrom zu der Feldspule als Antwort auf das Ausgangssignal des Spitzenwertdetektors 77 zugeführt, während der Klemmschalter 76a für eine bestimmte Zeitdauer eingeschaltet ist, um die Sensitivität der Drehungserfassung zu erhöhen.

In diesem Fall wird es besonders bevorzugt, den Feldstrom für eine längere Zeit­ dauer nach der bestimmten Zeitdauer zu unterbrechen. Ansonsten kann der zweite Komparator 78 sein Ausgangssignal umschalten, um den Feldstrom der Feldspule zuzu­ führen, falls das Potential des Eingangsanschlusses durch einen Leckstrom angehoben wird, während der Rotor sich nicht dreht.

Ein Spannungsreglersystem gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 6 beschrieben. Eine Hilfsleistungs­ versorgungsschaltung 365 unterscheidet sich leicht von der in dem Spannungsreglersy­ stem gemäß der zweiten Ausführungsform.

Die Hilfsleistungsversorgungsschaltung 365 ist annähernd die gleiche wie die Hilfsleistungsversorgungsschaltung 165, die in Fig. 3 gezeigt ist, mit der Ausnahme, daß die erstere zusätzlich eine Impulserzeugungsschaltung (PULSE) 91 und eine ODER-Schaltung 92 aufweist.

Wenn der Komparator 78 vorübergehend die Drehung erfaßt und Zeitgeberschal­ tung 79 den Klemmschalter 76 für eine vorbestimmte Zeitdauer einschaltet, sieht die Impulserzeugungsschaltung 91 Impulsspannungssignale mit einem geeigneten Ab­ tastverhältnis (duty ratio) vor, welche an den Leistungstransistor 61 über die ODER- Schaltung 92 angelegt werden, um den Feldstrom mit einem geeigneten Abtastverhält­ nis zuzuführen. Wenn somit die Drehung vorübergehend erfaßt wird, wird der Feldspule 5 ein Hilfsfeldstrom zugeführt, um die Genauigkeit der Rotationserfassung zu erhöhen.

Im folgenden wird ein Spannungsreglersystem gemäß einer fünften Ausführungs­ arm der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben. Dieses Spannnungsreg­ lersystem weist eine unterschiedliche Hilfsleistungsversorgungsschaltung 465 auf, wel­ che fast die gleiche wie die Hilfsleistungsversorgungsschaltung 265 ist, die in Fig. 5 gezeigt ist, mit Ausnahme einer zusätzlichen Serienschaltung, die eine zweite Zeitgeber­ schaltung 93, eine Impulserzeugungsschaltung 91 und eine ODER-Schaltung 92 enthält.

Wenn der Komparator 78 vorübergehend die Drehung erfaßt, sieht die Impulser­ zeugungs Schaltung 91 Impulsspannungssignale mit einem geeigneten Abtastverhältnis vor, welche an einen Leistungstransistor 61 über die ODER-Schaltung 92 zum Zuführen des Feldstroms mit einem geeigneten Abtastverhältnis anlegt werden. Wenn somit die Drehung vorübergehend erfaßt wird, wird ein Hilfsfeldstrom der Feldspule 5 zugeführt, um eine Genauigkeit der Rotationserfassung für eine Zeitdauer zu erhöhen, die länger als die Zeitdauer ist, während der die erste Zeitgeberschaltung 79 den Klemmschalter 76a eingeschaltet hält.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß der Komparator 73 die Drehung er­ faßt, wenn der Klemmschalter 76a einschaltet und der Hilfsstrom zugeführt wird, und daß der Komparator 81 die Drehung erfaßt, wenn der Klemmschalter 76a ausschaltet und der Hilfsstrom zugeführt wird. Obgleich der Hilfsstrom auch dann zugeführt wird, falls ein Leckstrombetrag nicht klein ist, ist der Leistungsverlust nicht so groß, da die Zuführzeitdauer sehr kurz ist.

Es wird bevorzugt, die Zeitgeberschaltung 93 mit einer Funktion vorzusehen, die nach der Hilfszeitdauer, während welcher Hilfsstrom zugeführt worden ist, den Hilfs­ strom für eine Zeitdauer unterbricht, die länger als die Hilfszeitdauer ist.

Bei der vorhergehenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist die Erfin- dung unter Bezugnahme auf ihre bestimmten Ausführungsformen offenbart worden. Es ist jedoch ersichtlich, daß zahlreiche Modifikationen bei den bestimmten Ausführungs­ formen der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne den Umfang der Erfindung, wie er in den beiliegenden Ansprüchen dargelegt ist, zu verlassen.

Claims (9)

1. Spannungsreglersystem zum Aufladen einer Batterie (2) auf eine Nennspan­ nung umfassend einen Rotor mit Magnetpolen, eine Feldspule (5), eine An­ kerwicklung (3) mit einem Ausgangsanschluß zum vorziehen einer Aus­ gangsspannung, eine Vollweggleichrichtereinheit (4), die mit der Anker­ wicklung verbunden ist, eine Rotationserfassungseinheit (65) und eine Spannungssteuereinheit (63) zum Steuern eines Stroms, der zu der Feldspule zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
die Rotationserfassungseinheit (65) einen Komparator (73, 81), der mit der Ankerwicklung verbunden ist, eine erste Vorrichtung (72, 722) zum Vorse­ hen einer ersten Schwellwertspannung (Vth1), die höher als die negativsei­ tige Spannung der Batterie und niedriger als die Hälfte der Nennspannung ist, und eine zweite Vorrichtung (72, 721) zum Vorsehen einer zweiten Schwellwertspannung (Vth2) aufweist, die niedriger als die Nennspannung und höher als die Hälfte der Nennspannung ist, und
der Komparator die Ausgangsspannung mit der ersten Schwellwertspannung oder der zweiten Schwellwertspannung vergleicht.

2. Spannungsreglersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Rotationserfassungseinheit einen Klemmschalter (76) zum Festklemmen des Ausgangsanschlusses der Ankerwicklung auf einem vorbestimmten Po­ tentialwert aufweist; und
der Komparator die Ausgangsspannung mit der ersten Schwellwertspannung vergleicht, wenn der Klemmschalter einschaltet, und mit der zweiten Schwellwertspannung, wenn der Klemmschalter ausschaltet.

3. Spannungsreglersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Rotationserfassungsschaltung aufweist:
einen Klemmschalter (76) zum Festklemmen des Ausgangsanschlusses der Ankerwicklung an einen vorbestimmten Potentialwert;
einen ersten Komparator (73) zum Vergleichen der ersten Schwellwertspan­ nung mit der Ausgangsspannung der Ankerwicklung, wenn der Klemm­ schalter ein- und ausschaltet; und
einen zweiten Komparator (81) zum Vergleichen der zweiten Schwellwert- Spannung mit der Ausgangsspannung der Ankerwicklung, wenn der Klemmschalter ein- und ausschaltet.

4. Spannungsreglersystem nach Anspruch 2, das ferner einen ersten Wider­ stand (82) aufweist, der parallel mit dem Klemmschalter zum Verbinden des Ausgangsanschlusses der Ankerwicklung und einem niederseitigem An­ schluß der Vollweggleichrichtereinheit verbunden ist.

5. Spannungsreglersystem nach Anspruch 2, das ferner einen zweiten Wider­ stand (82) aufweist, der in Serie mit dem Klemmschalter zwischen dem Ausgangsanschluß der Ankerwicklung und einem niederseitigem Anschluß der Vollweggleichrichtereinheit verbunden ist.

6. Spannungsreglersystem nach Anspruch 5, wobei der zweite Widerstand einen niedrigeren Widerstandswert als der erste Wi­ derstand aufweist.

7. Spannungsreglersystem nach Anspruch 1, das ferner eine Vorrichtung (79, 91, 92, 61) zum Zuführen eines Hilfsfeldstroms für eine vorbestimmte Hilfszeitdauer aufweist, falls die Ausgangsspannung der Ankerwicklung höher als eine Schwellwertspannung wird.

8. Spannungsreglersystem nach Anspruch 7, wobei die Vorrichtung zum Zuführen eines Hilfsfeldstroms den Hilfsfeldstrom in­ termittierend zuführt.

9. Spannungsreglersystem nach Anspruch 7, wobei die Vorrichtung zum Zuführen eines Hilfsfeldstroms nach der Hilfszeitdauer ein Zuführen des Hilfsfeldstroms für eine Zeitdauer stoppt, die länger als die Hilfszeitdauer ist.