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QUERBEZUG
ZU VERWANDTER ANMELDUNG
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Diese
Anmeldung betrifft die am 15. Oktober 2004 eingereichte japanische
Patentanmeldung Nr. 2004-300849, deren Inhalt hierdurch durch Bezug aufgenommen
wird.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinheit für eine Fahrzeugleistungserzeugung,
welche einen Fahrzeuggenerator steuert, sowie ein Steuersystem für eine Fahrzeugleistungserzeugung, welches
die Steuereinheit für
eine Fahrzeugleistungserzeugung enthält.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Ein
Fahrzeuggenerator dient dem Aufladen einer Fahrzeugbatterie und
dem Versorgen von elektrischen Komponenten eines Fahrzeugs, wie
z. B. einer Fahrzeugzündungsvorrichtung
mit elektrischer Leistung. Beleuchtungseinbauten, usw. durch die Fahrzeugbatterie.
Der Fahrzeuggenerator ist mit einer Steuereinheit für eine Fahrzeugleistungserzeugung
zum Steuern der Leistungserzeugung durch den Fahrzeuggenerator versehen,
um die Batteriespannung unabhängig
von einer Lastvariation in einem vorbestimmten Spannungsbereich
zu halten. Eine bekannte Technik zum optimalen Steuern des Fahrzeuggenerators
in Abhängigkeit
von dem Fahrzustand des Fahrzeugs ist es, einen Steuerwert (z. B. Zielspannung
oder Lastverhältnis
eines Erregerstroms) welcher den Fahrzustand des Fahrzeugs wiedergibt,
von einer externen Vorrichtung (z. B. Steuereinheit des Verbrennungsmotors)
an die Steuereinheit für
eine Fahrzeugleistungserzeugung zu senden.
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Eine
Steuereinheit für
eine Fahrzeugleistungserzeugung, welche eine solche Technik verwendet
ist z. B. in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 11-262299 offenbart.
Diese Steuereinheit für
eine Fahrzeugleistungserzeugung ist so konfiguriert, daß die Art
von Steuerwert, welcher in einem von einer ECU (Steuereinheit des
Verbrennungsmotors) gesendeten PWM-Signal enthalten ist, auf der Basis
einer Zeitdauer des PWM-Signals zu detektieren, und eine Steuervariable
entsprechend einem Tastverhältnis
bzw. Lastfaktor des PWM-Signals zu setzten. Da die Steuereinheit
für eine
Fahrzeugleistungserzeugung eine Vielzahl unterschiedlicher Steuerwerte
verwendet, ermöglicht
dies eine komplexe Steuerung durchzuführen.
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Es
ist ebenfalls bekannt, eine solche Steuereinheit zur Leistungserzeugung
mit einer Fähigkeit zum
Schutz gegen Bruch oder Kurzschluß eines Kabels zu versehen,
das zwischen der Steuereinheit zur Leistungserzeugung und der ECU
verläuft,
wie z. B. in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-32680
offenbart ist. Diese Steuereinheit für eine Fahrzeugleistungserzeugung
ist so konfiguriert, ihren Steuerbetrieb zu unterbrechen, falls
der von der ECU gesendete Steuerwert sich über eine vorbestimmte Zeitdauer
nicht ändert,
um zu vermeiden, daß es
zu einer Fehlfunktion des Fahrzeuggenerators aufgrund eines Bruchs
oder eines Kurzschlusses des Kabels kommt.
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Die
gegenwärtigen
ECUs enthalten im übrigen
einen softwarebasierten Prozessor. Da die in diesen ECUs verwendete
Software großtechnisch
ist, ist es nicht leicht Fehler in der Software vollständig zu entfernen.
Falls die Steuereinheit für
eine Fahrzeugleistungserzeugung ihren Steuerbetrieb entsprechend
dem von der ECU gesendeten Steuerwert durchführt, wobei die ECU mit der
Software betrieben wird, welche einen Fehler enthält, besteht
die Möglichkeit,
daß die
Ausgabespannung des Fahrzeuggenerators übermäßig hoch ansteigt, wodurch
die Fahrzeugbatterie überladen
und elektrische Komponenten beschädigt werden, oder die Ausgabespannung des
Fahrzeuggenerators übermäßig gering
wird, wodurch eine Fehlfunktion der elektrischen Komponenten verursacht
wird. Herkömmliche
Steuereinheiten für
eine Fahrzeugleistungserzeugung einschließlich derer, die in den japanischen
Patentoffenlegungsschriften Nr. 11-262299 sowie 2000-32680 offenbart sind,
weisen ein Problem dahingehend auf, indem sie gegen einem Softwarefehler
keinen Schutz bieten.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung sieht eine Steuereinheit für eine Fahrzeugleistungserzeugung
vor, welche folgendes enthält:
eine
Erregerschaltung, welche einen Erregerstrom einem Fahrzeuggenerator
zuführt;
und
eine Steuerschaltung, welche den Erregerstrom steuert;
wobei
die Steuerschaltung folgendes enthält:
eine erste Funktion,
welche aktiviert wird, wenn ein von außerhalb empfangenes Steuersignal
einen ersten Modus zum Steuern des Erregerstroms designiert, so
daß eine
Ausgabeleistung des Fahrzeuggenerators auf einem durch das Steuersignal
angegebenen Wert gehalten wird;
eine zweite Funktion, welche
aktiviert wird, wenn das Steuersignal einen zweiten Modus zum Steuern
des Erregerstroms designiert, so daß eine Erzeugungsspannung des
Fahrzeuggenerators auf einer Zielspannung gehalten wird, welche
durch das Steuersignal angegeben wird; und
eine dritte Funktion,
welche aktiviert wird, wenn das Steuersignal den ersten Modus designiert,
um zu überwachen,
ob die Erzeugungsspannung in einem vorbestimmten Spannungsbereich
ist, und um die erste Funktion zu deaktivieren, um den Erregerstom so
zu steuern, daß die
Erzeugungsspannung nach einem Detektieren, daß die Erzeugungsspannung außerhalb
der vorbestimmten Spannung ist, auf einer voreingestellten Spannung
gehalten wird.
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Bei
der vorliegenden Erfindung ist es möglich, zu vermeiden, daß die Erzeugungsspannung des
Fahrzeuggenerators über
den Normspannungsbereich hinaussteigt oder darunter fällt, auch
wenn das von einer externen Vorrichtung (z. B. Steuereinheit des
Verbrennungsmotors) an die Steuereinheit für eine Fahrzeugleistungserzeugung
gesendete Steuersignal anormal wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigt:
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1 ein
Diagramm, welches eine Konfiguration eines Steuerssystems für eine Fahrzeugleistungserzeugung
entsprechend einer Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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2 eine
Tabelle, welche eine Beziehung zwischen Steuermodi der Steuereinheit
für eine Fahrzeugleistungserzeugung,
welche in dem Steuersystem für
eine Fahrzeugleistungserzeugung enthalten ist und Frequenzen von
einem von der Steuereinheit des Verbrennungsmotors an die Steuereinheit für eine Fahrzeugleistungserzeugung
gesendeten PWM-Signals zeigt;
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3 eine
Grafik , welche eine Beziehung zwischen der Größe einer Zielspannung und dem Lastfaktor
des PWM-Signals in einem Zielspannungs-Angabemodus zeigt;
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4 einen
Schaltplan, welcher eine Steuerschaltung, die in der Steuereinheit
für eine
Fahrzeugleistungserzeugung enthalten ist zeigt;
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5 ein
Wellenformdiagramm zum Beschreiben des Betriebs der Steuereinheit
für eine Fahrzeugleistungserzeugung,
wenn die Frequenz des PWM-Signals
geändert
wird, um den Steuermodus von dem Zielspannungs-Angabemodus in den Lastverhältnis-Angabemodus
zu schalten;
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6 ein
Wellenformdiagramm zum Beschreiben des Betriebs der Steuereinheit
für eine Fahrzeugleistungserzeugung
im Lastverhältnis-Angabemodus,
wenn die Erzeugungsspannung im Normspannungsbereich ist;
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7 ein
Wellenformdiagramm zum Beschreiben des Betriebs eines Schutz-Timers, welcher in
der Steuereinheit für
eine Fahrzeugleistungserzeugung enthalten ist, im Lastverhältnis-Angabemodus, wenn
die Erzeugungsspannung im Normspannungsbereich ist;
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8 ein
Wellenformdiagramm zum Beschreiben des Betriebs der Steuereinheit
für eine Fahrzeugleistungserzeugung
im Lastverhältnis-Angabemodus,
wenn die Erzeugungsspannung über eine
Obergrenze des Normspannungsbereichs hinaus steigt;
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9 ein
Wellenformdiagramm zum Beschreiben des Betriebs der Steuereinheit
für eine Fahrzeugleistungserzeugung
im Lastverhältnis-Angabemodus,
wenn die Erzeugungsspannung unter eine Untergrenze des Normspannungsbereichs
fällt; und
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10 ein
Wellenformdiagramm zum Beschreiben des Betriebs eines Rückstell-Timers, welcher in
der Steuereinheit für
eine Fahrzeugleistungserzeugung enthalten ist, wenn die Steuereinheit
für eine
Fahrzeugleistungserzeugung von einem Schutz-Modus in den Lastverhältnis-Angabemodus zurückkehrt.
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BEVORZUGTE
AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
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1 zeigt
eine Konfiguration eines Steuersystems für eine Fahrzeugleistungserzeugung
entsprechend einer Ausführungsform
der Erfindung. Wie in dieser Figur gezeigt enthält das Steuersystem für eine Fahrzeugleistungserzeugung
eine Steuereinheit 1 für
eine Fahrzeugleistungserzeugung, einen Fahrzeuggenerator 2,
eine ECU (Motorsteuereinheit) 3 und eine Batterie 4.
Eine elektrische Last 5 ist mit der Batterie 45 parallel
verbunden. Der Fahrzeuggenerator 2 wird durch einen Fahrzeugverbrennungsmotor
(nicht gezeigt) angetrieben.
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Der
Fahrzeuggenerator 2 enthält einen Rotor, welcher eine
Erregerwicklung 21 aufweist, einen Stator, welcher eine
Dreiphasenstatorwicklung 22 aufweist, und eine Zweiweggleichrichterschaltung 23,
welche die Dreiphasenausgabe der Statorwicklung 22 gleichrichtet.
Ein Ausgabeanschluß (nicht
gezeigt) des Fahrzeuggenerators 2 ist mit der Steuereinheit 1 für eine Fahrzeugleistungserzeugung,
der ECU 3 und der Batterie 4 durch eine hochseitige
Leitung 50 (englisch: high-side line) verbunden. Die Ausgabeleistung
des Fahrzeuggenerators 2 ist durch Steuern des Erregerstroms,
welcher durch die Erregerwicklung 21 fließt, einstellbar.
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Die
Steuereinheit 1 für
eine Fahrzeugleistungserzeugung, welche dazu dient, den Erregerstrom
zu steuern, welcher durch die Erregerwicklung 21 fließt, enthält ein MOSFET 100,
eine Freilauf-Diode 101 und eine Steuerschaltung 10.
Das MOSFET 100 und die Freilauf-Diode 101 bilden
eine Erregerschaltung für
den Fahrzeuggenerator 2. Das MOSFET 100 und die
Erregerwicklung 21 sind zwischen der hochseitigen Leitung 50 und
der Masse in Reihe verbunden. Das MOSFET 100 wird durch
die Steuerschaltung 10 pulsbreitenmodulations-(pulse width modulation
= PWM) gesteuert, um den Erregerstrom, welcher durch die Erregerwicklung 21 fließt, zu steuern.
Die zu der Erregerwicklung 21 parallel verbundene Freilauf-Diode 101 dient
dazu, einen Strom, welcher durch eine Hochspannung verursacht wird,
die in der Erregerwicklung 21 induziert wird, wenn das MOSFET 100 abgeschaltet
wird, passieren zu lassen.
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Die
ECU 3 enthält
eine PWM-Signalausgabeschaltung 30, eine Modus-/Steuerungs-Wert-Bestimmungsschaltung 31 und
eine Spannungs-Entscheidungsschaltung 32. Die ECU 3 wird
basierend auf Software (Steuerprogramm) betrieben, welche in einem
ROM-Speicher oder RAM-Speicher gespeichert ist und durch einen in
der ECU 3 enthaltenen Prozessor ausgeführt wird. Die Spannungs-Entscheidungsschaltung 32 entscheidet,
ob eine Spannung der hochseitigen Leitung 50 (nachstehend
als eine Erzeugungsspannung bezeichnet) innerhalb eines vorbestimmten
Normspannungsbereichs ist oder nicht. Die Erzeugungsspannung hängt von
der Ausgabespannung des Fahrzeuggenerators 2 und der Spannung
der Batterie 4 (nachstehend als Batteriespannung bezeichnet)
ab. Die Modus-/Steuerungs-Wert-Entscheidungsschaltung 31 bestimmt entweder
vorbestimmte Steuermodi oder einen Steuerwert als Anweisungen, welche
an die Steuereinheit 1 für eine Fahrzeugleistungserzeugung
gegeben werden sollen auf der Basis von Fahrzeugzustandsinformationen
einschließlich
einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Motordrehzahl, einem Öffnungswinkel
eines Gaspedals, etc. Die PWM-Signal-Steuerschaltung 30 gibt ein
PWM-Signal als ein Steuersignal aus, welches eine Frequenz aufweist,
die dem bestimmten Steuermodus entspricht, und einen Lastfaktor
aufweist, der dem bestimmten Steuerwert entspricht, an eine Steuereinheit 1 für eine Fahrzeugleistungserzeugung
aus.
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2 ist
eine Tabelle, welche eine Beziehung zwischen den Steuermodi und
den Frequenzen des PWM-Signals zeigt. In dieser Ausführungsform enthält der Steuermodus
einen Zielspannungs-Angabemodus und einen Lastverhältnis-Angabemodus. Wie
in dieser Tabelle gezeigt, ist die Frequenz des PWM-Signals auf
100 Hz gesetzt, um den Zielspannungs-Angabemodus zu designieren.
In diesem Zielspannungs-Angabemodus wird die Größe der Zielspannung durch den
Lastfaktor des PWM-Signals angegeben. 3 ist eine
Grafik, welche eine Beziehung zwischen der Größe der Zielspannung und dem Lastfaktor
des PWM-Signals zeigt, wenn der Zielspannungs-Eingabemodus designiert
ist. Wie in dieser Grafik gezeigt, erhöht sich in dieser Ausführungsform
die angegebene Größe der Zielspannung
von 12,5 Volt linear auf 15,5 Volt, wenn der Lastfaktor des PWM-Signals
von 0 Prozent auf 100 Prozent erhöht wird.
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Andererseits,
um den Lastfaktor-Angabemodus zu designieren, wird die Frequenz
des PWM-Signals auf 200 Hz gesetzt. In diesem Lastfaktor-Angabemodus
wird der Lastfaktor, bei welchem das MOSFET 100 betrieben
wird, durch den Lastfaktor des PWM-Signals angegeben.
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Es
ist wünschenswert,
dass das Verhältnis der
Frequenz des PWM-Signals um den Zielspannungs-Angabemodus zu der
Frequenz des PWM-Signals zu designieren, um den Lastfaktor-Angabemodus
zu designieren, eine Zweierpotenz ist, um eine digitale Verarbeitung
in dem System zu vereinfachen. Es ist möglich ein Impulsfolgesignal
anstatt des PWM-Signals zu verwenden, welches Codes enthält, die
die Zielspannung und den Steuermodus angeben.
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4 zeigt
eine Schaltungskonfiguration der Steuerschaltung 10. Wie
in dieser Figur gezeigt, enthält
die Steuerschaltung 10 einen Treiber 102, Analogschalter 103, 104, 112, 113,
ODER Schaltungen 105, 106, 118, eine
Lastfaktor-Detektorschaltung 107, eine Modus-Detektorschaltung 108,
einen Spannungskomparator 110, einen Digital-Analog-Wandler
(D/A-Wandler) 111, eine high/low (Hoch/Tief-Pegel)-Detektorschaltung 114,
eine Lastfaktor-Erzeugungsschaltung 115, einen Flanken-Detektor 116,
einen Rückstell-Timer 117,
einen Schutz-Timer 119, sowie eine UND-Schaltung 120.
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Der
Treiber 102 dient zum Ein/Aus-Steuern des MOSFET 100 in Übereinstimmung
mit einem Steuersignal, welches von einem der Analogschalter 103, 104 empfangen
wird, welche einen Selektor bilden. Die Lastfaktor-Detektorschaltung 107 dient
dem Detektieren des Lastfaktors des PWM-Signals, welches von der
ECU 3 geliefert wird, und dem Ausgeben eines digitalen
Signals, welches den detektierten Lastfaktor repräsentiert.
Die Modus-Detektorschaltung 108 dient dem Detektieren auf
der Basis der Frequenz des PWM-Signals, ob der Zielspannungs-Angabemodus
oder der Lastverhältnis-Angabemodus
designiert ist. Die Ausgabe der Modusdetektorschaltung 108 ist
ein High-Signal, wenn diese detektiert, dass der Zielspannungs-Angabemodus designiert
ist, während
sie ein Low-Signal ist, wenn diese detektiert, dass der Lastverhältnis-Angabemodus
designiert ist. Die Low/High-Detektorschaltung 114 dient
dem Detektieren, ob ein Vergleichssignal, welches von dem Spannungskomparator 110 ausgegeben
wird, einen Low-Level-Zustand oder einen High-Level-Zustand aufweist.
Die Lastfaktor-Erzeugungsschaltung 115 gibt ein digitales
Signals aus, welches 100% Lastfaktor repräsentiert, wenn diese detektiert,
dass das Vergleichssignal einen Low-Level-Zustand aufweist, während sie
ein digitales Signal ausgibt, welches 0% Lastfaktor repräsentiert, wenn
diese detektiert, dass das Vergleichssignal einen High-Level-Zustand
aufweist. Die Flanken-Detektorschaltung 116 detektiert
eine Flanke des Vergleichssignals, welche erscheint, wenn sich das
Vergleichssignal von dem Low-Level-Zustand in den High-Level-Zustand und
umgekehrt ändert,
und gibt jedesmal ein Low-Level-Impulssignal aus, wenn diese die
Flanke detektiert. Der Schutz-Timer 119, welcher ein Hoch-Zähler sein
kann, nimmt den Hochzählbetrieb
nach Empfang des Low-Level-Impulssignals auf, und wenn der Zählwert auf
einen vorbestimmten Wert zugenommen hat, ändert dieser dessen Ausgabe
von dem Low-Level-Zustand in den High-Level-Zustand. Der Rückstell-Timer 117,
welcher ein Herunter-Zähler
sein kann, nimmt den Herunterzählbetrieb
nach Empfang eines High-Level-Signals von der UND-Schaltung 120 auf,
und wenn der Zählwert
auf einen vorbestimmten Wert abgenommen hat, ändert dieser seine Ausgabe
von dem High-Level-Zustand in den Low-Level-Zustand.
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Im
folgenden wird der Betrieb der Steuereinheit 1 für eine Fahrzeugleistungserzeugung
beschrieben.
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Zielspannungs-Angabemodus
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In
einem Fall, in welchem die Frequenz des PWM-Signals 100 Hz beträgt, d. h.
wenn der Zielspannungs-Angabemodus designiert ist, liefert die Modus-Detektorschaltung 108 ein
High-Level-Signal an die ODER-Schaltungen 105, 106 und
die Analogschalter 112, 113. In diesem Fall empfängt der
Treiber 102 ein Signal, welches durch den Analogschalter 104 als
Steuersignal passiert, da die ODER-Schaltung 105 ein High-Level-Signal an den Umkehr-Steueranschluss
des Analogschalters 103 anlegt, und die ODER-Schaltung 106 ein
High-Level-Signal an den Nicht-Umkehr-Steueranschluss des Analogschalters 104 anlegt.
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In
diesem Fall empfängt
der Digital/Analog-Wandler 111 ebenfalls das digitale Signal,
welches den Lastfaktor des PWM-Signals repräsentiert, das von der Lastfaktor-Detektorschaltung 107 ausgegeben
wird und durch den Analogschalter 112 passiert, da an den
Analogschalter 112 das High-Level-Signal an dessen Nicht-Umkehr-Steueranschluss angelegt
wird, während
an den Analogschalter 113 das High-Level-Signal an dessen
Umkehr-Steueranschluss angelegt wird. Der Digital/Analog-Wandler 111 wandelt
dieses digitale Signal in die Zielspannung entsprechend der in der
Grafik der 3 gezeigten Umwandlungscharakteristik
um.
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Der
Spannungskomparator 110 vergleicht die von dem Digital/Analog-Wandler 111 ausgegebene
Zielspannung mit der Erzeugungsspannung (die Spannung der hochseitigen
Leitung 50). Das MOSFET 100 wird entsprechend
der Vergleichsergebnisse ein/aus-gesteuert. Wenn die Erzeugungsspannung
insbesondere geringer als die Zielspannung ist, gibt der Spannungskomparator 110 ein
High-Level-Signal aus. Dieses High-Level-Signal wird in den Treiber 102 als
das Ansteuersignal durch den Analogschalter 104 eingegeben,
infolge dessen das MOSFET 100 eingeschaltet wird (d. h.
das MOSFET 100 wird leitend), um zu ermöglichen, dass der Erregerstrom
durch die Erregerwicklung 21 fließt, um dadurch die Ausgabespannung
des Fahrzeuggenerators 2 zu erhöhen. Wenn die Erzeugungsspannung andererseits
höher als
die Zielspannung ist, gibt der Spannungskomparator 110 ein
Low-Level-Signal aus. Dieses Low-Level-Signal wird in den Treiber 102 durch
den Analogschalter 104 als das Ansteuersignal eingegeben,
infolge dessen das MOSFET ausgeschaltet wird, um zu verhindern,
dass der Erregerstrom durch die Erregerwicklung 21 fließt, um dadurch
die Ausgabespannung des Fahrzeuggenerators zu senken. Die Erzeugungsspannung
(Batteriespannung) wird somit an der Zielspannung gesteuert, welche
durch den Lastfaktor des von der ECU 3 gesendeten PWM-Signals
repräsentiert
wird.
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Lastverhältnis-Angabemodus
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In
einem Fall, in welchem die Frequenz des PWM-Signals 200 Hz beträgt, d. h.
wenn der Lastverhältnis-Angabemodus
designiert ist, liefert die Modus-Detektorschaltung 108 ein
Low-Level-Signal an die ODER-Schaltungen 105, 106 und
die Analogschalter 112, 113. In diesem Fall empfängt der
Treiber 102 das PWM-Signal, welches durch den Analogschalter 103 passiert,
als das Steuersignal, da die ODER-Schaltung 105 ein Low-Level-Signal
an den Umkehrsteueranschluss des Analogschalters 103 anlegt,
und die ODER-Schaltung 106 ein Low-Level-Signal an den
Nicht-Umkehrsteueranschluss des Analogschalters 104 anlegt.
Das MOSFET 100 wird entsprechend ein/aus-gesteuert, wobei
das Lastverhältnis
durch den Lastfaktor des PWM-Signals repräsentiert wird, welches von
der ECU 3 gesendet wird, um dadurch die Ausgabeleistung
des Fahrzeuggenerators 2 zu steuern.
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Im
folgenden wird der Betrieb der Steuereinheit 1 für eine Fahrzeugleistungserzeugung
mit Bezug auf 5 erklärt, wenn die Frequenz des PWM-Signals
geschaltet wird. Es wird hierbei angenommen, dass die Modus-Detektorschaltung 108 einen
Zyklus des PWM-Signals zum Detektieren der Frequenz des PWM-Signals
benötigt.
Wie in 5 gezeigt gibt die Modus-Detektorschaltung 108 das High-Level-Signal
aus, während
die Frequenz des PWM-Signals 100 Hz beträgt (während der Zielspannungs-Angabemodus designiert
ist), sodass der Treiber 102 durch den Analogschalter 104 das
von dem Spannungsgenerator 110 als das Steuersignal ausgegebene
Vergleichssignal empfängt.
Wenn die Frequenz des PWM-Signals zum Zeitpunkt t1 auf 200 Hz geschaltet
wird (wenn der Lastverhältnis-Angabemodus
designiert ist), detektiert die Modus-Detektorschaltung 108, dass
die Frequenz des PWM-Signals am Ende des ersten Zyklus des PWM-Signals
(Zeitpunkt t2) nach diesem Frequenzschalten auf 200 Hz geändert wurde,
und gibt das Low-Level-Signal vom nächsten Zyklus an aus, sodass
der Treiber 102 durch den Analogschalter 103 das
PWM-Signal selbst als das Ansteuersignal empfängt.
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In
dieser Ausführungsform
ist die ECU 3 konfiguriert, um den Lastverhältnis-Angabemodus
zu designieren, während
die Erzeugungsspannung (Batteriespannung) durch die Spannungs-Bestimmungsschaltung 32 detektiert
wird, in dem vorbestimmten Norm spannungsbereich (z. B. zwischen
12,5 V und 15,5 V) zu sein, um die Ausgabeleistung des Fahrzeuggenerators 2 in Übereinstimmung
mit dem Fahrzeugzustandsinformationen einschließlich der Fahrzeuggeschwindigkeit,
Motordrehzahl, etc., zu steuern, und den Zielspannungs-Angebemodus
zu designieren, wenn die Erzeugungsspannung den Normspannungsbereich
verlässt,
um durch eine Regelung die Erzeugungsspannung in den Normspannungsbereich
zu versetzen.
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Wie
nachstehend ausführlich
erklärt
ist, kann die Steuereinheit 1 für eine Fahrzeugleistungserzeugung
gegen eine Anormalität
des von der ECU 3 gesendeten PWM-Signals durch Verwendung des Spannungskomparators 110 schützen, welche
durch einen Softwarefehler verursacht werden kann, wenn die Steuereinheit 1 für eine Fahrzeugleistungserzeugung
in dem Lastverhältnis-Angabemodus
betrieben wird.
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Zuerst
wird der Fall mit Bezug auf 6 beschrieben,
in welchem das von der ECU 3 gesendete PWM-Signal normal
ist.
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In
dem Lastverhältnis-Angabemodus
ist der Analogschalter 113 aktiviert, während der Analogschalter 112 deaktiviert
ist, da die Modus-Detektorschaltung 108 das Low-Level-Signal ausgibt.
Wie anhand der nachfolgenden Beschreibung entsprechend ersichtlich
ist, empfängt
der Digital/Analog-Wandler 111 das Digitalsignal, welches
wechselweise 100% Lastfaktor und 0% Lastfaktor repräsentiert,
und der Digital/Analog-Wandler 111 gibt
deshalb als Zielspannung wie in 6 gezeigt
deshalb wechselweise 12,5 V und 15,5 V aus. Es sollte beachtet werden, dass
Digitalsignale, welche andere Werte als 100% und 0% repräsentieren,
wechselweise an den Digital/Analog-Wandler 111 geliefert
werden können. Falls
der Normspannungsbereich zwischen 12,5 V und 15,5 V liegt, ist die
Erzeugungsspannung stets höher
als die Zielspannung, wenn der Analog/Digital-Wandler 111 12,5
V ausgibt, und ist stets geringer als die Zielspannung wenn der
Analog/Digital-Wandler 111 15,5 V ausgibt, solange das
Steuersystem für eine
Fahrzeugleistungserzeugung im Normalzustand befindlich ist. Dies
bedeutet, dass das von dem Spannungskomparator 110 ausgegebene
Vergleichssignal zwischen Low-Level
und High-Level oszilliert, wenn die Steuereinheit 1 für eine Fahrzeugleistungser zeugung
in dem Lastverhältnis-Eingabemodus
betrieben wird. Das Vergleichssignal, welches zwischen dem Low-Level
und High-Level oszilliert, wird in die Low/High Detektorschaltung 114 eingegeben,
und die Detektierungsergebnisse werden an die Lastfaktor-Erzeugungsschaltung 115 geliefert.
Demzufolge gibt die Lastfaktor-Erzeugungsschaltung 115 wechselweise
das Digitalsignal, welches 100% Lastfaktor repräsentiert und das Digitalsignal,
welches 0% Lastfaktor repräsentiert,
aus, welche durch den Digital/Analog-Wandler 111 über den Analogschalter 113 empfangen
werden. Das Vergleichssignal, welches zwischen dem Low-Level und High-Level
oszilliert, wird ebenfalls in den Flanken-Detektor 116 eingegeben.
Die Flanken-Detektorschaltung 116 gibt jedesmal den High-Level-Impuls aus,
wenn das Niveau des Vergleichssignals umgekehrt wird, um dadurch
den Schutz-Treiber 119 rückzustellen.
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7 zeigt
Wellenformen des Vergleichssignals, welche von dem Spannungskomparator 110 ausgegeben
werden und des Impuls-Signals, welche von der Flanken-Detektorschaltung 116 ausgegeben werden,
wenn das von der ECU 3 gesendete PWM-Signal normal ist. Wie oben beschrieben
wird der Schutz-Timer 119 regelmäßig rückgestellt und die Ausgabe
des Schutz-Timers 119 wird bei dem Low-Level unverändert beibehalten,
da das von dem Spannungskomparator 110 ausgegebene Vergleichssignal
zwischen dem High-Level und Low-Level oszilliert, und die Flanken-Detektorschaltung 116 jedesmal
den Low-Level-Impuls ausgibt, wenn das Level des Vergleichssignals
umgekehrt wird.
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In
dieser Ausführungsform
kann der Schaltungsmaßstab
(circuit scale) der Steuereinheit 1 für eine Fahrzeugleistungserzeugung
klein gemacht werden, da der Spannungskomparator 110, welcher zum
Vergleichen der Erzeugungsspannung mit der Zielspannung in dem Zielspannungs-Angabemodus verwendet
wird, ebenso zum Überwachen
der Erzeugungsspannung und Produzieren des oszillierenden Vergleichssignals
in dem Lastverhältnis-Angabemodus
verwendet wird, solange die Erzeugungsspannung im Normspannungsbereich
ist.
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Im
folgenden wird mit Bezug auf 8 der Fall
beschrieben, in welchem der Lastfaktor des von ECU 3 gesendeten
PWM-Signals aufgrund eines Softwarefehlers übermäßig hoch wird, und demzufolge
die Erzeugungsspannung (Batteriespannung) über die Obergrenze des Normspannungsbereichs steigt.
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Wenn
die Erzeugungsspannung höher
als die Obergrenze (z. B. 15,5 V) wird, wird die Ausgabe des Spannungskomparators 110 an
dem Low-Level fixiert. In diesem Fall wird das regelmäßige Rückstellen
des Schutz-Timers 119 nicht durchgeführt, da die Flanken-Detektorschaltung 116 den
Low-Level-Impuls nicht ausgibt. Der Schutz-Timer 119 gibt
demzufolge nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer (wünschenswerterweise
die doppelte Erregerzeitkonstante (Ansprechzeit) des Fahrzeuggenerators 2)
von dem Zeitpunkt, an welchem der Schutz-Timer 119 zuletzt
rückgestellt
wurde, dass High-Level-Signal aus. Demzufolge wird der Analogschalter 104 aktiviert,
während
der Analogschalter 103 deaktiviert wird. Das MOSFET 100 wird
entsprechend der Ausgabe des Spannungskomparators 110 somit ein/aus-gesteuert.
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Im übrigen ergibt
die Lastfaktor-Erzeugungsschaltung 115 das Digitalsignal
entsprechend dem von der Low/High-Detektorschaltung 114 empfangenen-Low/High-Detektierungsergebnis
aus, welches 100% Lastfaktor repräsentiert, während die Ausgabe des Spannungskomparators 110 an
dem Low-Level fixiert ist. Der Digital/Analog-Wandler 111 gibt demzufolge
15,5 V als Zielspannung aus, wenn die Erzeugungsspannung höher als
die Obergrenze wird. Wenn in dieser Ausführungsform die Erzeugungsspannung
daher nahe der Obergrenze (z. B. 15,5 V) gesteuert wird, kann die
Erzeugungsspannung nahe einem erwarteten Wert (nahe der Obergrenze)
gehalten werden, auch falls die ECU 3 fehlerhafterweise nicht
aufgrund eines Softwarfehlers, sondern durch eine Massepotential-Differenz
zwischen der ECU 3 und der Steuereinheit 1 für eine Fahrzeugleistungserzeugung
fehlerhafterweise das PWM-Signal sendet, welches einen Lastfaktor
aufweist, der höher
als ein geeigneter Wert ist, wodurch der Schutz-Timer 119 aktiviert wird.
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Im
folgenden wird mit Bezug auf 9 der Fall
beschrieben, in welchem der Lastfaktor des von der ECU 3 gesendeten
PWM-Signals aufgrund des Softwarefehlers übermäßig hoch wird, und demzufolge
die Erzeugungsspannung (Batteriespannung) unter die Untergrenze
des Normspannungsbereichs fällt.
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Wenn
die Erzeugungsspannung geringer als die Untergrenze (z. B. 12,5
V) wird, wird die Ausgabe des Spannungskomparators 110 an
dem High-Level fixiert. In diesem Fall wird das regelmäßige Rückstellen
des Schutz-Timers 119 nicht durchgeführt, da die Flanken-Detektorschaltung 116 nicht
den Low-Level-Impuls ausgibt. Demzufolge gibt der Schutz-Timer 119 nach
einem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer von dem Zeitpunkt,
an welchem der Schutz-Timer 119 zuletzt rückgestellt
wurde, dass High-Level-Signal
aus. Der Analogschalter 104 wird demzufolge aktiviert,
während
der Analogschalter 103 deaktiviert wird. Das MOSFET 100 wird
somit entsprechend der Ausgabe des Spannungskomparators 110 ein/aus-gesteuert.
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Im übrigen gibt
die Lastfaktor-Erzeugungsschaltung 115 das Digitalsignal
entsprechend dem von der Low/High-Detektorschaltung 114 empfangenen
Low/High-Detektierungsergebnis, welches 0% Lastfaktor repräsentiert,
aus, während
die Ausgabe des Spannungskomparators 110 an dem High-Level fixiert
ist. Der Digital/Analog-Wandler 111 gibt demzufolge eine
Zielspannung von 12,5 Volt aus, wenn die Erzeugungsspannung geringer
als die Untergrenze wird. In dieser Ausführungsform kann die Erzeugungsspannung
nahe einem erwarteten Wert (nahe der Untergrenze) gehalten werden,
auch falls die ECU 3 nicht aufgrund eines Softwarefehlers,
sondern durch eine Leistungsleitungs-Spannungsdifferenz zwischen
der ECU 3 und der Steuereinheit 1 für eine Fahrzeugleistungserzeugung
fehlerhafterweise das PWM-Signal sendet, welches einen Lastfaktor
aufweist, der geringer als ein geeigneter Wert ist, wodurch der
Schutz-Timer 119 aktiviert
wird.
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Der
Rückstell-Timer 117 dient
dem Rückholen
der Steuereinheit 1 für
eine Fahrzeugleistungserzeugung von dem Schutz-Modus (der durch
die Aktivierung des Schutz-Timers 119 initiierte
Spannungs-Angabemodus) in den Lastverhältnis-Angabemodus.
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Der
Betrieb des Rückstell-Timers 117 ist nachstehend
mit Bezug auf 10 beschrieben, welche Wellenformen
der Ausgaben der Flanken-Detektorschaltung 116 des Schutz-Timers 119,
der UND-Schaltung 120 und des Rückstell-Timers 117 zeigt.
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Falls
die Flanken-Detektorschaltung 116 wie oben beschrieben
eine Flanke in dem von dem Spannungskomparator 110 ausgegebenen
Vergleichssignal detektiert, nachdem die Modus-Detektorschaltung 108 detektiert,
daß der
Lastverhältnis-Angabemodus
designiert ist, und demzufolge der Schutz-Timer 119 aktiviert
wird, um das High-Level-Signal
auszugeben, gibt die UND-Schaltung 120 das High-Level-Signal
aus. Der Rückstell-Timer 117 beginnt
demzufolge von einem voreingestellten Wert herunterzuzählen, so
daß die
Ausgabe des Rückstell-Timers 117 sich
von dem High-Level nach Verstreichen einer bestimmten Zeitdauer
von dem Zeitpunkt, an welchem der Schutz-Timer 119 aktiviert
wird, in das Low-Level ändert.
Es ist anzunehmen, daß die
Erzeugungsspannung nachdem der Schutz-Timer 119 infolge
des Schaltens in den Schutz-Modus aktiviert wurde, die Erzeugungsspannung
wieder innerhalb des Normspannungsbereichs ist. Falls sich in diesem Fall
die Ausgabe des Rückstell-Timers 117 von High-Level
in Low-Level geändert hat,
wird der Schutz-Timer 119 rückgestellt, da der Spannungskomparator 110 das
oszillierende Vergleichssignal ausgibt und die Flanken-Detektorschaltung 116 deshalb
dann die Low-Level-Impulse ausgibt. Falls der Schutz-Timer rückgestellt
wird, wird die Ausgabe der UND-Schaltung 120 low, und der
Rückstell-Timer 117 wird
deshalb rückgestellt.
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Wie
oben beschrieben stellt der Rückstell-Timer 117 sicher,
daß die
Steuereinheit 1 für
eine Fahrzeugleistungserzeugung von dem Schutz-Modus in den Lastverhältnis-Angabemodus
zurückkehrt,
wenn das PWM-Signal nur zeitweilig annormal wird, so daß der Fahrzeuggenerator 2 entsprechend
dem Fahrzeugzustand und dem Leistungsverbrauchszustand der elektrischen
Lasten optimal verwendet wird.
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Im
Rahmen der vorliegenden Ausführungsform
ist es möglich
zu verhindern, daß die
Erzeugungsspannung den Normspannungsbereich verläßt, auch falls das von der
ECU 3 gesendete PWM-Signal anormal wird. Es sollte beachtet
werden, daß da
die Steuereinheit 1 für
eine Fahrzeugleistungserzeugung von dem Lastverhältnis-Angabemodus nur dann
in den Schutz-Modus schaltet, wenn die Zeitdauer während welcher
die Erzeugungsspannung außerhalb
des Normspannungsbereichs liegt, eine bestimmte Zeitdauer überschreitet, verhindert
werden kann, daß die
Steuereinheit 1 zur Leistungserzeugung unnötigerweise
in den Schutz-Modus schaltet, wenn sich die Ausgabespannung des
Fahrzeuggenerators 2 zeitweilig ändert. Die Zeitdauer beträgt vorzugsweise
etwa die doppelte Erregerzeitkonstante (Ansprechzeit) des Fahrzeuggenerators 2.
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Es
sollte ebenfalls beachtet werden, daß wenn die Erzeugungsspannung
nahe der Obergrenze (oder Untergrenze) gesteuert wird, daß die Erzeugungsspannung
nahe einem erwarteten Wert gehalten werden kann, auch falls die
ECU 3 fehlerhafterweise das PWM-Signal sendet, welches
einen Lastfaktor aufweist, der höher
(oder geringer) als ein geeigneter Wert ist, und dementsprechend
die Steuereinheit 1 für
eine Fahrzeugleistungserzeugung in den Schutz-Modus schaltet, da
die Zielspannung dann an der Obergrenze (oder Untergrenze) des Normspannungsbereichs
gesetzt ist.
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Obwohl
in der vorliegenden Ausführungsform
der Schutz-Timer 119 und der Rückstell-Timer 117 verwendet
werden, kann ein einzelner Zähler
anstatt dieser beiden Zähler
verwendet werden, in welchem eine Vielzahl unterschiedlicher Zählwerte
getrennt einstellbar sind.
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Die
oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen sind beispielhaft
für die
Erfindung der vorliegenden Anmeldung, welche ausschließlich durch
die nachstehend beigefügten
Ansprüche
beschrieben ist. Es sollte ersichtlich sein, daß Modifikationen der bevorzugten
Ausführungsformen
durchgeführt
werden können,
sofern sie dem Fachmann nahe liegen.