DE102005051199A1

DE102005051199A1 - Steuereinrichtung für einen Automobilgenerator

Info

Publication number: DE102005051199A1
Application number: DE102005051199A
Authority: DE
Inventors: Junya Sasaki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-04-21
Filing date: 2005-10-26
Publication date: 2006-11-02
Also published as: FR2884981A1; US7038428B1; JP2006304503A; FR2884981B1; JP4080493B2

Abstract

Eine DF Signal Mittelungs-Schaltung enthält einen Zähler (14) zum Zählen eines von einem Taktsignal-Generator (13) zugeführten Taktsignals, eine ODER-Schaltung (15), welche den Zähler (14) dazu bewirkt, einen Heraufzähl-Betrieb nur dann durchzuführen, wenn ein Transistor (7) in einem EIN-Zustand ist, und zwar mit dem Taktsignal und einem Potentialsignal, welche jeweils vom Taktsignal-Generator (13) und einer positiven Elektrode des Transistors (7) zugeführt werden, eine Speicherschaltung (16) zur Berechnung eines gemittelten DF Signals aus Ausgangswerten des Zählers (14) mit einer spezifischen Zeitnehmung, und eine Voreinstell-Steuerschaltung (17) zur Berechnung eines voreingestellten Wertes für den Zähler (14) aus dem gemittelten DF Signal, welches von der Speicherschaltung (16) zugeführt wird, und zum Einstellen des voreingestellten Wertes im Zähler (14) mit einer spezifischen Zeitnehmung. Das gemittelte DF Signal, welches aus der Speicherschaltung (16) ausgegeben wird, wird an eine externe Steuereinheit (19), welche eine ECU eines Fahrzeugs ist, über eine Kommunikationsschnittstelle übertragen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung zum Steuern eines in einem Fahrzeug eingebauten Automobilgenerators gemäß einer Feld-Umschaltrate einer Feldschaltung des Generators, und genauer gesagt, bezieht sich die Erfindung auf eine Automobilgenerator-Steuereinrichtung, welche einen Betrieb zum Mitteln von Änderungswerten einer Feld-Umschaltrate durch einen einfachen Aufbau durchführen kann.
2. Beschreibung zum Stand der Technik
Herkömmlicherweise überwacht eine elektronische Steuereinheit (ECU) zum Steuern eines Fahrzeugmotors eine Feld-Umschaltrate (oder ein Feldspulen-Verhältnis) eines Automobilgenerators. Die ECU steuert Feldstrom EIN/AUS-Zustände um die Energiegröße, welche durch den Automobilgenerator erzeugt wird, auf einen korrekten Pegel aufrecht zu erhalten, und zwar basierend auf einem Feldspulen-Verhältnis Signal (im folgenden als DF Signal bezeichnet), welches durch einen Regler des Generators erzeugt wird.
Im Allgemeinen zeigt das DF Signal EIN/AUS (leitende oder nicht leitende) Zustände einer Feldstrom-Umschaltvorrichtung oder eines Umschalttransistors direkt an. Ein Umschalten eines EIN/AUS-Betriebes des Umschalttransistors, welcher als die Feldstrom-Umschaltvorrichtung dient, wird durch ein Pulsbreitenmodulation (PWM) Steuerverfahren, welches bei einer Frequenz von ungefähr 50 Hz bis 200 Hz durchgeführt wird, durch den Regler gesteuert, wobei das Feldspulen-Verhältnis normalerweise von einem Zyklus zum nächsten des PWM Steuerbetriebes schwankt. In den meisten Fällen nimmt das DF Signal unregelmäßige Änderungswerte, wie beispielsweise 50%, 70%, 10% usw., über aufeinanderfolgende PWM Steuerbetriebszyklen ein, während der Generator in Betrieb ist.
Da das DF Signal, welches ein Eingangsparameter zum Steuern des Generators ist, solch unregelmäßige Änderungswerte sogar dann einnimmt, wenn das DF-Signal bei Intervallen einer spezifischen Anzahl an PWM Steuerbetriebszyklen überwacht wird, neigt ein Betrieb zum Steuern des Generators dazu, unbeständig und unzuverlässig zu werden.
Daher, wenn das DF Signal, dessen Wert so wesentlich schwankt, zum Steuern des Generators zu verwenden ist, ist es notwendig, eine bestimmte Form eines Mittelungs-Betriebes durchzuführen.

Beispielsweise offenbart die Japanische Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift No. 1985-181200 eine Anordnung zur Lösung des zuvor genannten Problems, bei welcher ein DF Signal an eine ECU übertragen wird, und Werte des DF Signals durch einen mathematischen Betrieb verarbeitet werden, welcher durch die ECU durchgeführt wird, um einen Steuerparameter zu erzeugen, welcher zur Steuerung eines Generators verwendet wird.

Andererseits offenbart die Japanische Patentanmeldung Offenlegungsschrift No. 2001-258295 eine Anordnung zur Lösung des zuvor genannten Problems, bei welcher ein Generator-Regler ein Mittel zum Lesen eines DF Signals auf der Reglerseite einer Mittelungs-Schaltung enthält, welche eine Mittelwert-Latch-Schaltung enthält, so dass Wirkungen eines Eingangssignals, dessen wiederkehrende Zyklen durch externes Rauschen verschlechtert wurden, gemäßigt werden.

Bei Anwendung an einer Steuereinrichtung zum Steuern eines Automobilgenerators durch Verwendung des DF Signals, hat die zuvor genannte Anordnung der Japanischen Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift No. 1985-181200 dahingehend ein Problem, dass die ECU beispielsweise eine große Arbeitslast beim Ausführen des mathematischen Betriebes, welcher zum Erzeugen eines einfach zu verwendenden Steuerparameters vom DF Signal benötigt wird, aufnehmen muss.

Die zuvor genannte Anordnung der Japanischen Patentanmeldung Offenlegungsschrift No. 2001-258295 erfordert, wenn sie bei einer Automobilgenerator-Steuereinrichtung angewendet wird, die Bereitstellung einer Mittelungs-Schaltung, welche eine Mittelwert-Latch-Schaltung enthält. Obwohl die herkömmliche Mittelungs-Schaltung wirksam Änderungswerte des DF Signals ausglätten kann, ist es notwendig, einen Speicher einzubauen, welcher eine große Speicherkapazität hat. Zusätzlich muss die Mittelungs-Schaltung eine Addier-Schaltung und eine Subtrahier-Schaltung haben, und somit führt diese Annäherung zu einer Zunahme bei einem Schaltungs-Ausmaß und zu einem eventuellen Kostenzuwachs.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Um die zuvor genannten Probleme aus dem Stand der Technik zu lösen, hat die Erfindung eine Aufgabe, eine Automobilgenerator-Steuereinrichtung bereitzustellen, welche in der Lage ist, Änderungswerte eines DF Signals zu mitteln, und somit eine Arbeitslast, welche bei einer ECU angelegt wird, durch einen einfachen Schaltungsaufbau zu entlasten.

Gemäss der Erfindung enthält eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Automobilgenerators eine Feldspule, welcher eine DC Ausgangsspannung des Automobilgenerators zugeführt wird, eine Umschaltvorrichtung, welche in Serie mit der Feldspule verbunden ist, wobei ein Umschalten einer Ein/Aus-Funktion der Umschaltvorrichtung einen Feldstrom steuert, welcher durch die Feldspule fließt, eine Diode, welche parallel mit der Feldspule verbunden ist, um den durch die Feldspule fließenden Feldstrom rückzuführen, wenn die Umschaltvorrichtung in einem AUS-Zustand ist, eine Spannungssteuerschaltung zum Ausgeben eines EIN/AUS-Antriebssignals an die Umschaltvorrichtung, so dass die DC Ausgangsspannung des Automobilgenerators durch einen PWM Steuerbetrieb, welcher bei spezifischen wiederkehrenden Zyklen durchgeführt wird, einer spezifischen Referenzspannung folgt, und ein DF Signal Mittelungs-Mittel zum Mitteln von Werten eines DF Signals, welches sich durch das Umschalten einer EIN/AUS-Funktion der Umschaltvorrichtung ändert, und zum Ausgeben eines gemittelten DF Signals. Das DF Signal Mittelungs-Mittel enthält einen Zähler, eine Zähler-Steuerschaltung, welche den Zähler dazu bewirkt, einen Hochzähl-Betrieb durchzuführen, wenn die Umschaltvorrichtung in einem EIN-Zustand ist, eine Speicherschaltung, welche bei einer spezifischen Anzahl 2ⁿ von Mittelungs-Zyklen des PWM Steuerbetriebes arbeitet, wobei n eine positive Ganzzahl ist, um einen Wert des gemittelten DF Signals durch Verschieben von Bits von jeder aufeinanderfolgenden digitalen Ausgabe des Zählers zu berechnen, und somit einen digitalen Ausgangswert des Zählers mit 1/2ⁿ⁺¹ zu multiplizieren, den Wert des somit berechneten gemittelten DF Signals zu speichern, einen zuvor gespeicherten gemittelten DF Signalwert zu überschreiben, und den neu berechneten gemittelten DF Signalwert auszugeben, und eine Voreinstell-Steuerschaltung, welche bei der zuvor genannten spezifischen Anzahl 2ⁿ an PWM Steuerbetriebs-Zyklen arbeitet, um einen voreingestellten Wert für den Zähler durch Verschieben von Bits der gemittelten DF Signalwert-Ausgabe von der Speicherschaltung, und somit durch Multiplizieren des gemittelten DF Signalwerts mit 2ⁿ, zu berechnen, und den voreingestellten Wert im Zähler einzustellen.

Bei der zuvor genannten Automobilgenerator-Steuereinrichtung der Erfindung ist das DF Signal Mittelungs-Mittel derart aufgebaut, dass eine Addition durch einen Zählbetrieb des Zählers, und eine Division und Multiplikation durch den zuvor genannten Bit-Verschiebebetrieb durchgeführt werden, so dass die Steuereinrichtung der Erfindung keinerlei zugewiesene Addier-, Dividier- oder Multiplizier-Mittel benötigt. Daher kann die Automobilgenerator-Steuereinrichtung der Erfindung einen Betrieb zum Mitteln von Änderungswerten des DF Signals durch einen einfachen Schaltungsaufbau bei geringen Kosten durchführen.

Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch Studium der folgenden detaillierten Beschreibung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen deutlicher.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung zum Steuern eines in einem Fahrzeug eingebauten Automobilgenerators gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2A-2C sind Diagramme, welche einen Betrieb einer DF Signal Mittelungs-Schaltung von der Steuereinrichtung von 1 zeigen;
3 ist ein Ablaufdiagramm, welches den Betrieb der DF Signal Mittelungs-Schaltung von der Steuereinrichtung von 1 zeigt;
4 ist ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung zum Steuern eines in einem Fahrzeug eingebauten Automobilgenerators gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf spezifische Ausführungsformen derer beschrieben, welche in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind.
ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
1 ist ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung zum Steuern eines in einem Fahrzeug eingebauten Automobilgenerators gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
Der Automobilgenerator der Ausführungsform enthält Drei-Phasen Ankerspulen 1, einen Gleichrichter 2 zum Gleichrichten von AC Spannungen, welche aus den Ankerspulen 1 ausgegeben werden, um eine DC Spannung zu erzeugen, eine Feldspule 3, welche eine Feldschaltung bildet, welcher die DC Spannung, welche vom Gleichrichter 2 ausgegeben wird, zugeführt wird, und einen Spannungsregler 4, welcher später detailliert beschrieben wird. Die DC Ausgangsspannung, welche durch den Spannungsregler 4 auf einen konstanten Spannungspegel geregelt ist, wird verschiedenen elektrischen Lasten 5 und einer Batterie 6 zum Laden derselben zugeführt.
Als nächstes wird ein innerer Schaltungsaufbau des Spannungsreglers 4, welcher durch abwechselnd lange und kurze gestrichelte Linien umschlossen ist, beschrieben. Bezugnehmend auf 1 enthält der Spannungsregler 4 einen Transistor 7, welcher in Serie mit der Feldspule 3 verbunden ist, eine Diode 8, welche parallel mit der Feldspule 3 verbunden ist, eine Spannungssteuerschaltung 9, welche durch unterbrochene Linien umschlossen ist, und eine DF Signal Mittelungs-Schaltung 12, welche ebenfalls durch unterbrochene Linien umschlossen ist.
Der Transistor 7 dient als eine Umschaltvorrichtung, dessen Umschalten eines EIN/AUS-Betriebes einen Feldstrom steuert, welcher durch die Feldspule 3 fließt. Die Diode 8 dient als eine Freilauf-Diode zum Rückführen des durch die Feldspule 3 geführten Stromes, wenn der Transistor 7 in einem AUS-Zustand ist.
Die Spannungssteuerschaltung 9 enthält einen Widerstandstyp-Spannungsteiler 10 zum Teilen der DC Spannung, welche vom Spannungsregler 4 ausgegeben wird, und einen Vergleicher 11 zum Vergleichen einer geteilten Spannung, welche vom Widerstandstyp-Spannungsteiler 10 zugeführt wird, und einer Referenzspannung Vr, und zum Ausgeben eines Vergleichsergebnisses. Obwohl nicht detailliert dargestellt, wird ein EIN/AUS-Antriebssignal (DF Signal), welches aus einem vom Vergleicher 11 zugeführten Signal durch einen PWM Steuerbetrieb, welcher bei spezifischen Puls Wiederholungs-Intervallen (oder wiederkehrenden Zyklen) durchgeführt wird, erzeugt wird, an den Transistor 7 ausgegeben, so dass die zuvor genannte DC Spannung, welche vom Spannungsregler 4 ausgegeben wird, einer spezifischen Referenzspannung folgen wird.
Nun wird ein innerer Schaltungsaufbau der DF Signal Mittelungs-Schaltung 12, welche ein DF Signal Mittelungs-Mittel ist, welches einen Hauptteil der Erfindung bildet, beschrieben. Die DF Signal Mittelungs-Schaltung 12 mittelt größtenteils Änderungswerte des DF Signals und gibt ein gemitteltes DF Signal aus. Genauer gesagt, enthält die DF Signal Mittelungs-Schaltung 12 einen Zähler 14 zum Zählen eines vom Taktsignal-Generator 13 zugeführten Taktsignals, eine ODER-Schaltung 15, welche als eine Zählersteuerschaltung dient, welche den Zähler 14 dazu bewirkt, einen Heraufzähl-Betrieb nur dann, wenn der Transistor 7 in einem EIN-Zustand ist, durchzuführen, und zwar jeweils mit dem Taktsignal und einem vom Taktsignal-Generator 13 zugeführten Potenzialsignal und einer positiven Elektrode des Transistors 7, eine Speicherschaltung 16 zum Berechnen des gemittelten DF Signals aus Ausgangswerten des Zählers 14 mit einer spezifischen Zeitnehmung, und eine Voreinstell-Steuerschaltung 17 zum Berechnen eines voreingestellten Wertes für den Zähler 14 aus dem gemittelten DF Signal, welches aus der Speicherschaltung 16 zugeführt wird, und zum Einstellen des voreingestellten Wertes im Zähler 14 mit einer spezifischen Zeitnehmung.
Das gemittelte DF Signal, welches aus der Speicherschaltung 16 ausgegeben wird, wird an eine externe Steuereinheit 19, welche eine ECU des Fahrzeugs ist, über eine Kommunikationsschnittstelle 18 übertragen.
Ein Betrieb der Steuereinrichtung der Ausführungsform wird nun erläutert. Die Spannungssteuerschaltung 9 gibt das DF Signal, welches das EIN/AUS-Antriebssignal ist, an den Transistor 7 aus, in welchem die EIN-Zeit Dauer von aufeinanderfolgenden Impulsen des EIN/AUS-Antriebssignals durch den PWM Steuerbetrieb gemäß der Signalausgabe vom Vergleicher 11 auf eine solche Weise gesteuert wird, dass die DC Spannung, welche vom Spannungsregler 4 ausgegeben wird, der zuvor genannten spezifischen Referenzspannung folgen wird. 2A zeigt ein Beispiel einer Wellenform des DF Signals.
Als nächstes wird ein Betrieb der DF Signal Mittelungs-Schaltung 12 erläutert. 2A-2C sind Diagramme, welche ein Beispiel von Wellenformen an Signalen zeigen, welche bei verschiedenen Punkten im Spannungsregler 4 beobachtet werden. Genauer gesagt, zeigt 2A die Wellenform des dem Transistor 7 wie oben erläutert zugeführten DF Signals, 2B zeigt die Ausgangswerte des Zählers 14, welche erlangt werden, wenn das in 2A gezeigte DF Signal in die DF Signal Mittelungs-Schaltung 12 eingegeben wird, und 2C zeigt die Wellenform des Ausgangssignals der DF Signal Mittelungs-Schaltung 12, d.h., dass gemittelte DF Signal, welches durch Mittelung der Änderungswerte des in 2A gezeigten DF Signals erlangt wird.
Bezugnehmend auf ein Ablaufdiagramm von 3 und die Wellenformen von 2A-2C wird der Betrieb der Steuereinrichtung der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben. Bei der folgenden Diskussion beträgt ein Intervall eines Mittelungs-Betriebes, welcher durch die DF Signal Mittelungs-Schaltung 12 durchgeführt wird, gleich 2ⁿ. Im Beispiel von 2A-2C beträgt n = 2, so dass das Mittelungs-Intervall auf 2² = 4 angenommen wird.
Zu Beginn des Mittelungs-Betriebes wird in Schritt S1 eine akkumulierte Anzahl k an Zyklen des PWM Steuerbetriebes (im folgenden als PWM Zyklen bezeichnet) initialisiert, oder auf Null eingestellt (k = 0). Im Beispiel von 2A-2C schwankt die Anzahl k wie folgt: 0, 1, 2, 3, 4, 0, 1, 2, ..., usw.
Wenn der Transistor 7 in Schritt S2 derzeit in einer EIN-Periode ist, zählt der Zähler 14 in Schritt S3 das Taktsignal. Wenn der Transistor 7 derzeit in einer AUS-Periode ist, führt der Zähler 14 im Gegensatz dazu diesen Heraufzähl-Betrieb nicht durch, und die DF Signal Mittelungs-Schaltung 12 fährt mit Schritt S4 fort, in welchem eine Beurteilung getroffen wird um zu bestimmen ob ein PWM Zyklus verstrichen ist. Schritte S2 und S3 werden wiederholt ausgeführt, bis ein PWM Zyklus verstreicht.
Die zuvor genannte Sequenz entspricht einer Periode von Zeit t0 bis t1 in 2A-2C. Dies bedeutet, dass ein Ausgangswert C des Zählers 14 bei einem konstanten Gradienten ansteigt, und zwar während jeder EIN-Periode des EIN/AUS-Antriebssignals, und während jeder AUS-Periode, sobald der Zähler 14 mit einem Zählen des Taktsignals beendet, unverändert bleibt. Ein voreingestellter Wert PR wird zur Zeit t0 im Zähler 14 eingestellt, wie später diskutiert.
Wenn in Schritt S4 beurteilt wird, dass ein PWM Zyklus verstrichen ist, wird die Anzahl k in Schritt S5 um Eins erhöht, und die DF Signal Mittelungs-Schaltung 12 fährt mit Schritt S6 fort, und Schritte S2 bis S3 werden wiederholt ausgeführt, bis die akkumulierte Anzahl k gleich 2ⁿ wird (k = 4 im Beispiel von 2A-2C).
Die vorherige Sequenz entspricht einer Periode von Zeit t0 bis t4 in 2A-2C. Die Ausgabe des Zählers 14 erhöht sich, da das DF Signal bei jedem nachfolgenden PWM Zyklus während dieser Sequenz von Zeit t0 bis Zeit t4 integriert wird.
Wenn in Schritt S6 beurteilt wird, dass die Anzahl k gleich oder größer als 2ⁿ (k ≥ 2ⁿ) ist, fährt die DF Signal Mittelungs-Schaltung 12 mit Schritt S7 fort, in welchem die Speicherschaltung 16 einen Ausgangswert CT des Zählers 14 zur Zeit t4, wie in 2A-2C gezeigt, ausliest. CT = PR + C1 + C2 + C3 + C4wobei C1 bis C4 Inkremente des Ausgangswerts des Zählers 14 über vier aufeinanderfolgende PWM Zyklen von Zeit t0 bis Zeit t4, wie in 2A-2C gezeigt, sind.
Dann berechnet die Speicherschaltung 16 in Schritt S8 einen Wert DF des gemittelten DF Signals durch die folgende Gleichung, und dieser Wert DF wird in der Speicherschaltung 16 gespeichert, welcher einen zuvor gespeicherten gemittelten DF Signalwert überschreibt: DF = CT (1/2n+1)
Während die zuvor genannte mathematische Operation im wesentlichen eine Division ist, enthält die Gleichung den (n + 1)ten Exponenten von 2 als Nenner. Daher ist es lediglich notwendig, den digitalen Ausgangswert CT des Zählers 14 durch soviel wie (n + 1) Bits (3 Bits im Beispiel von 2A-2C) herunter zu verschieben, und es gibt keine Notwendigkeit für eine durch Hardware realisierte Funktion einer Division.
Bei einem darauffolgenden Schritt S9 berechnet die vorliegende Steuerschaltung 17 den voreingestellten Wert PR durch die folgende Gleichung, und der somit berechnete voreingestellte Wert PR wird in der Voreinstell-Steuerschaltung 17 eingestellt, welcher einen zuvor eingestellten, voreingestellten Wert PR überschreibt: PR = DF × 2n
Diese mathematische Operation (im wesentlichen Multiplikation) kann durch einfaches Herauf verschieben des Wertes DF des gemittelten DF Signals durch so viele wie n Bits (zwei Bits im Beispiel von 2A-2C) durchgeführt werden, so dass es keine Notwendigkeit für eine durch Hardware realisierte Funktion einer Multiplikation gibt.
An diesem Punkt wird ein Betrieb zum Aktualisieren des auszugebenden Wertes DF des gemittelten DF Signals durch die DF Signal Mittelungs-Schaltung 12 beendet, und die DF Signal Mittelungs-Schaltung 12 kehrt zu Schritt S1 zurück, und führt den Betrieb für eine weitere Aktualisierung neu aus. 2C zeigt die Wellenform des Wertes DF des gemittelten DF Signals.
Anhand der vorhergehenden Diskussion wird anerkannt, dass die Automobilgenerator-Steuereinrichtung der ersten Ausführungsform ein gleichmäßig schwankendes DF Signal durch Mittelung der DF Signalwerte, welche sich unregelmäßig über aufeinanderfolgende PWM Zyklen ändern, durch einen einfachen Schaltungsaufbau erzeugen kann, und somit eine auf die ECU des Fahrzeugs angelegte Arbeitslast mäßigen kann. Genauer gesagt, wird ein Addier-Betrieb, welcher im allgemeinen zur Durchführung des Mittelungs-Betriebes notwendig ist, durch den Zähler 14 durchgeführt, da der Zähler 14 kontinuierlich das Taktsignal während der aufeinanderfolgenden PWM Zyklen zählt, und daher benötigt die Steuereinrichtung der vorliegenden Ausführungsform keinerlei zugewiesene Addier-Mittel. Zusätzlich werden Operationen einer Division und Multiplikation durch die zuvor genannte Bit-Verschiebe-Operation durchgeführt, so dass die Steuereinrichtung der Ausführungsform keinerlei zugewiesene Dividier- oder Multiplikations-Mittel benötigt. Daraus folgende kann die Automobilgenerator-Steuereinrichtung der Ausführungsform den Mittelungs-Betrieb durch einen sehr einfachen Schaltungsaufbau bei geringen Kosten durchführen.
Während der zuvor genannte Exponent n auf jegliche willkürliche Nummer eingestellt werden kann, muss der Exponent n auf eine optimale Nummer eingestellt werden, und zwar hinsichtlich von Eigenschaften von Schwankungen im EIN/AUS-Antriebssignal, welches dem Transistor 7 zugeführt wird, von welchem das DF Signal hergeleitet wird, einer Durchführzeit-Konstante der Feldschaltung, welche die Feldspule 3 enthält, und darauf wie das DF Signal durch die externe Steuereinheit 19 (ECU) verwendet wird.
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
4 ist ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung zum Steuern eines in einem Fahrzeug eingebauten Automobilgenerators gemäss einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. In 4 sind Elemente, welche identisch oder äquivalent zu jenen sind, welche in 1 gezeigt sind, durch dieselben Bezugsziffern gekennzeichnet. Der einzige Unterschied der Automobilgenerator-Steuereinrichtung der zweiten Ausführungsform (4) zu der von der ersten Ausführungsform (1) liegt in der Zähler-Steuerschaltung zum Steuern des Zählers 14.
Genauer gesagt, während in der ersten Ausführungsform ein Ausgangspotential des Transistors 7 der Zähler-Steuerschaltung zugeführt wird, wird in der zweiten Ausführungsform das EIN/AUS-Antriebssignal, welches von der Spannungssteuerschaltung 9 ausgegeben wird, der Zähler-Steuerschaltung zugeführt, um ein Taktsignal zu erzeugen, welches dem Zähler 14 zugeführt wird. Das Ausgangspotential des Transistors 7 und das daran zugeführte EIN/AUS-Antriebssignal zeigen entgegengesetzte Polaritäten, wenn der Transistor 7 ein- und ausgeschaltet wird. Aus diesem Grund wird in der zweiten Ausführungsform eine Polaritäts-Umkehrschaltung 20 in eine Leitung zum Zuführen des EIN/AUS-Antriebssignal an die Zähler-Steuerschaltung eingesetzt, wobei ein Taktsignal, welches vom Taktsignal-Generators 13 ausgegeben wird, nur dann dem Zähler 14 zugeführt wird, wenn der Transistor 7 in einem EIN-Zustand ist.
Daraus folgend kann in der zweiten Ausführungsform, wie in 4 dargestellt, die Zähler-Steuerschaltung aufgebaut werden, ohne dass eine direkte Verbindung zu einer Hauptschaltung aufgebaut wird, durch welche der Feldstrom tatsachlich fließt, so dass der Aufbau der Automobilgenerator-Steuereinrichtung stärker vereinfacht ist. Die Automobilgenerator-Steuereinrichtung der so aufgebauten zweiten Ausführungsform erzeugt komplett dieselben Vorteile, wie jene der ersten Ausführungsform, indem es ermöglicht wird, einen Betrieb zum Mitteln von Änderungswerten des DF Signals durch einen einfachen Schaltungsaufbau bei geringen Kosten durchzuführen.
Zusammengefasst, enthält eine Steuereinrichtung der Erfindung zum Steuern eines Automobilgenerators eine Feldspule, welcher eine DC Ausgangsspannung des Automobilgenerators zugeführt wird, eine Umschaltvorrichtung, welche in Serie mit der Feldspule verbunden ist, wobei ein Umschalten einer Ein/Aus-Funktion der Umschaltvorrichtung einen Feldstrom steuert, welcher durch die Feldspule fließt, eine Diode, welche parallel mit der Feldspule verbunden ist, um den durch die Feldspule fließenden Feldstrom rückzuführen, wenn die Umschaltvorrichtung in einem AUS-Zustand ist, eine Spannungssteuerschaltung zum Ausgeben eines EIN/AUS-Antriebssignals an die Umschaltvorrichtung, so dass die DC Ausgangsspannung des Automobilgenerators durch einen PWM Steuerbetrieb, welcher bei spezifischen wiederkehrenden Zyklen durchgeführt wird, einer spezifischen Referenzspannung folgt, und ein DF Signal Mittelungs-Mittel zum Mitteln von Werten eines DF Signals, welches sich durch das Umschalten einer EIN/AUS-Funktion der Umschaltvorrichtung ändert, und zum Ausgeben eines gemittelten DF Signals. Das DF Signal Mittelungs-Mittel enthält einen Zähler, eine Zähler-Steuerschaltung, welche den Zähler dazu bewirkt, einen Heraufzähl-Betrieb durchzuführen, wenn die Umschaltvorrichtung in einem EIN-Zustand ist, eine Speicherschaltung, welche bei einer spezifischen Anzahl 2ⁿ von Mittelungs-Zyklen des PWM Steuerbetriebes arbeitet, wobei n eine positive Ganzzahl ist, um einen Wert des gemittelten DF Signals durch Verschieben von Bits von jeder aufeinanderfolgenden digitalen Ausgabe des Zählers zu berechnen, und somit einen digitalen Ausgangswert des Zählers mit 1/2ⁿ⁺¹ zu multiplizieren, den Wert des somit berechneten gemittelten DF Signals zu speichern, einen zuvor gespeicherten gemittelten DF Signalwert zu überschreiben, und den neu berechneten gemittelten DF Signalwert auszugeben, und eine Voreinstell-Steuerschaltung, welche bei der zuvor genannten spezifischen Anzahl 2ⁿ an PWM Steuerbetriebs-Zyklen arbeitet, um einen voreingestellten Wert für den Zähler durch Verschieben von Bits der gemittelten DF Signalwert-Ausgabe von der Speicherschaltung, und somit durch Multiplizieren des gemittelten DF Signalwerts mit 2ⁿ, zu berechnen, und den voreingestellten Wert im Zähler einzustellen.
Bei einem Merkmal der Erfindung ist eine Elektrode der Umschaltvorrichtung geerdet, werden ein Signal, welches ein Potential von einer weiteren Elektrode der Umschaltvorrichtung darstellt, und ein Taktsignal von einer spezifischen Frequenz in die Zähler-Steuerschaltung eingegeben, und gibt die Zähler-Steuerschaltung das Taktsignal an den Zähler nur dann aus, wenn die Umschaltvorrichtung im EIN-Zustand ist.
Dieses Merkmal der Erfindung stellt sicher, dass der Zähler das Taktsignal nur dann zählt, wenn die Umschaltvorrichtung im EIN-Zustand ist.
Bei einem weiteren Merkmal der Erfindung werden das EIN/AUS-Antriebssignal, welches der Umschaltvorrichtung zugeführt wird, und ein Taktsignal von einer spezifischen Frequenz der Zähler-Steuerschaltung eingegeben, und gibt die Zähler-Steuerschaltung das Taktsignal an den Zähler nur dann aus, wenn die Umschaltvorrichtung im EIN-Zustand ist.
Gemäss diesem Merkmal der Erfindung kann die Zähler-Steuerschaltung aufgebaut werden, ohne dass eine direkte Verbindung zu einer Hauptschaltung, durch welche der Feldstrom eigentlich fließt, hergestellt wird, so dass der Aufbau der Automobilgenerator-Steuereinrichtung stärker vereinfacht ist.
Während die Erfindung mit Bezug auf die spezifischen Ausführungsformen davon beschrieben wurde, bei welchen die Erfindung bei der Feldschaltung des Automobilgenerators angewendet wird, ist die Erfindung ebenfalls bei weiteren Typen an Generatoren anwendbar, wie beispielsweise jene, bei welchen eine DC Ausgangsspannung des Generators der Feldspule zugeführt wird. Zusätzlich braucht die Umschaltvorrichtung nicht notwendigerweise ein Transistor zu sein, welcher in den vorhergehenden Ausführungsformen gezeigt ist. Sogar wenn ein anderer Typ an Umschaltvorrichtung als der Transistor im Generator verwendet wird, ist die Erfindung auf dieselbe Weise wie zuvor diskutiert anwendbar, wobei sie immer noch dieselben Vorteile wie in den vorhergehenden Ausführungsformen anbietet.

Claims

Steuereinrichtung zum Steuern eines Automobilgenerators, wobei die Steuereinrichtung enthält: eine Feldspule (3), welcher eine DC Ausgangsspannung des Automobilgenerators zugeführt wird; eine Umschaltvorrichtung (7), welche in Serie mit der Feldspule (3) verbunden ist, wobei ein Umschalten einer Ein/Aus-Funktion der Umschaltvorrichtung (7) einen Feldstrom steuert, welcher durch die Feldspule (3) fließt; eine Diode (8), welche parallel mit der Feldspule (3) verbunden ist, um den durch die Feldspule (3) fließenden Feldstrom rückzuführen, wenn die Umschaltvorrichtung (7) in einem AUS-Zustand ist; eine Spannungssteuerschaltung (9) zum Ausgeben eines EIN/AUS-Antriebssignals an die Umschaltvorrichtung (7), so dass die DC Ausgangsspannung des Automobilgenerators durch einen PWM Steuerbetrieb, welcher bei spezifischen wiederkehrenden Zyklen durchgeführt wird, einer spezifischen Referenzspannung folgt; und ein DF Signal Mittelungs-Mittel (12) zum Mitteln von Werten eines DF Signals, welches sich durch das Umschalten einer EIN/AUS-Funktion der Umschaltvorrichtung (7) ändert, und zum Ausgeben eines gemittelten DF Signals; wobei das DF Signal Mittelungs-Mittel (12) enthält: einen Zähler (14); eine Zähler-Steuerschaltung, welche den Zähler (14) dazu bewirkt, einen Heraufzähl-Betrieb durchzuführen, wenn die Umschaltvorrichtung (7) in einem EIN-Zustand ist; eine Speicherschaltung (16), welche bei einer spezifischen Anzahl 2ⁿ von Mittelungs-Zyklen des PWM Steuerbetriebes arbeitet, wobei n eine positive Ganzzahl ist, um einen Wert des gemittelten DF Signals durch Verschieben von Bits von jeder aufeinanderfolgenden digitalen Ausgabe des Zählers (14) zu berechnen, und somit einen digitalen Ausgangswert des Zählers (14) mit 1/2ⁿ⁺¹ zu multiplizieren, den Wert des somit berechneten gemittelten DF Signals zu speichern, einen zuvor gespeicherten gemittelten DF Signalwert zu überschreiben, und den neu berechneten gemittelten DF Signalwert auszugeben; und eine Voreinstell-Steuerschaltung (17), welche bei der spezifischen Anzahl von 2ⁿ an PWM Steuerbetriebs-Zyklen arbeitet, um einen voreingestellten Wert für den Zähler (14) durch Verschieben von Bits des gemittelten DF Signalwerts, welcher aus der Speicherschaltung (16) ausgegeben wird, und somit durch Multiplizieren des gemittelten DF Signalwerts mit 2ⁿ, zu berechnen, und den voreingestellten Wert im Zähler (14) einzustellen.
Steuereinrichtung nach Anspruch 1, bei welcher eine Elektrode der Umschaltvorrichtung (7) geerdet ist, ein Signal, welches ein Potential von einer weiteren Elektrode der Umschaltvorrichtung (7) darstellt, und ein Taktsignal von einer spezifischen Frequenz in die Zähler-Steuerschaltung eingegeben werden, und die Zähler-Steuerschaltung das Taktsignal an den Zähler (14) nur dann ausgibt, wenn die Umschaltvorrichtung (7) im EIN-Zustand ist.
Steuereinrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das EIN/AUS-Antriebssignal, welches der Umschaltvorrichtung (7) zugeführt wird, und ein Taktsignal von einer spezifischen Frequenz der Zähler-Steuerschaltung eingegeben werden, und die Zähler-Steuerschaltung das Taktsignal an den Zähler (14) nur dann ausgibt, wenn die Umschaltvorrichtung (7) im EIN-Zustand ist.