DE102006007877A1

DE102006007877A1 - Stromerzeugungs-Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE102006007877A1
Application number: DE102006007877A
Authority: DE
Inventors: Keiji Kariya Takahashi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-02-22
Filing date: 2006-02-20
Publication date: 2006-10-05
Also published as: GB0602234D0; GB2423380A; JP2006238506A; US20060186862A1; US7253591B2; GB2423380B; JP4265548B2

Abstract

Eine Stromerzeugungs-Steuervorrichtung weist eine Brückenschaltung, eine Spannungserfassungsschaltung, eine Stromerzeugungs-Steuerschaltung und eine Betriebsmodus-Einstellschaltung auf. Die Brückenschaltung weist Leistungstransistoren und Dioden auf, durch die ein Feldstrom zu einem Fahrzeugalternator geliefert wird, der von einem Fahzeugmotor angetrieben wird. Die Spannungserfassungsschaltung gibt ein Befehlssignal hinsichtlich EIN und AUS der Versorgung mit Feldstrom aus, so dass die Ausgangsspannung des Fahrzeugaltenators eine Regulierungsspannung wird. Die Stromerzeugungs-Steuerschaltung steuert die Leistungstransistoren EIN oder AUS, je nach dem Befehlssignal von der Spannungserfassungsschaltung. Die Betriebsmodus-Einstellschaltung wählt aufgrund des AUS-Zustands eines Leistungstransistors entweder den Freilaufmodus oder den regenerativen Modus aus und wählt den regenerativen Modus auch, wenn ein Stromerzeugungs-Unterbrechungsbefehl von einer ECU des Fahrzeugs erfasst wird.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die Anmeldung bezieht sich auf die japanische Patentanmeldung Nr. 2005-044904, eingereicht am 22. Februar 2005, deren Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist, und beansprucht deren Priorität.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromerzeugungs-Steuervorrichtung, die in der Lage ist, die Stromerzeugung eines Fahrzeugalternators, der in einem Fahrzeug, wie einem Personenwagen und einem Lastwagen, eingebaut ist, zu steuern.

In den letzten Jahren geht die Entwicklung dahin, die Menge an elektrischer Leistung bzw. Strom, die bzw. der von einem Fahrzeugalternator, der in einem Fahrzeug eingebaut ist und von einem im Fahrzeug eingebauten Verbrennungsmotor drehend angetrieben wird, besser auszunutzen. Um diese Forderung zu erfüllen, gibt es herkömmliche, bekannte Verfahren, die eine Stromerzeugungs-Steuervorrichtung einschließen, welche die elektrische Leistung, die vom Fahrzeugalternator erzeugt wird, wirksamer ausnutzt. Die Stromerzeugungs-Steuervorrichtung steuert die Regenerierung, um einen Erregerstrom für einen Rotor des Fahrzeugalternators zu einer Batterie zu liefern, wobei eine Leistungstransistor-Zerteilerschaltung verwendet wird. Beispiels weise hat die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 562-203599 eine dieser herkömmlichen Verfahren gezeigt.

In der Stromerzeugungs-Steuervorrichtung ist eine Feldspule mit einer Brückenschaltung verbunden, welche ein Paar Zweige aufweist, die aus Leistungstransistoren bestehen, sowie ein Paar Zweige, die aus Dioden bestehen. Die EIN/AUS-Steuerung der Leistungstransistoren ermöglicht den Fluss des Erregerstrom von einer Batterie zur Brückenschaltung durch die Feldspule und ermöglicht auch die Regenerierung des Erregerstroms, der zur Batterie durch die Brückenschaltung fließt, durch die Feldspule.

Die Technik, die in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 62-203599 offenbart ist, ist in der Lage, die Regenerierung von elektrischer Leistung unabhängig davon durchzuführen, ob eine Generierung bzw. Erzeugung von elektrischer Leistung in einem Fahrzeugalternator durchgeführt wird. Dieses Verfahren beinhaltet dahingehend einen Nachteil, dass an den Stromanschlüssen der Batterie Funken entstehen, da die Batterie die regenerierte elektrische Leistung in einer Situation relativ niedrigen Stromverbrauchs, hoher Stromgenerierungsleistung (hoher Drehzahl des Verbrennungsmotors) und voll geladener Batterie nicht aufnehmen kann.

Dagegen entstehen keine Funken an den Stromanschlüssen der Batterie, wenn die in der herkömmlichen Technik offenbarte Stromerzeugungs-Steuervorrichtung, wie sie z.B. vorstehend offenbart wurde, nicht verwendet wird. Dadurch dauert es jedoch lang, bis ein Freilaufstrom angemessen gesenkt ist, wenn der umlaufende Strom durch eine Freilaufdiode fließt, und es dauert außerdem lang, bis das Drehmoment des Fahrzeugalternators angemessen gesenkt ist, wenn ein elektrischer Verbraucher eingeschaltet wird oder dergleichen. Infolgedessen entsteht das Problem, dass die Drehzahl des Motors gesenkt wird. Insbesondere während des Motorleerlaufs besteht bei starker Senkung der Motordrehzahl eine erhebliche Gefahr, dass ein Absterben des Motors bewirkt wird. Um das Absterben des Motors zu verhindern, ist es erforderlich, die Drehzahl des Motors während des Leerlaufs zu erhöhen. Dieses Erfordernis steht jedoch der in letzter Zeit gestellten Forderung nach Verbesserung der Kraftstoffausnutzung und der Geräuschverringerung entgegen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik durchgeführt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Stromerzeugungs-Steuervorrichtung, die in der Lage ist, die Erzeugung von Geräuschspitzen zu verhindern und eine starke Abnahme der Motordrehzahl zu verhindern.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Stromerzeugungs-Steuervorrichtung eine Brückenschaltung, eine Spannungserfassungsschaltung, eine Stromerzeugungs-Steuerschaltung und eine Betriebsmodus-Einstellschaltung auf. Die Brückenschaltung weist ein Paar Leistungstransistoren auf, die einander gegenüber angeordnet sind, sowie ein Paar Dioden, die einander gegenüber angeordnet sind, die Brückenschaltung liefert einen Feldstrom zum Fahrzeugalternator. Die Spannungserfassungsschaltung erzeugt ein Steuersignal, das den EIN- und AUS-Betrieb für die Lieferung des Feldstroms anzeigt, und gibt dieses aus, um eine Ausgangsspannung, die vom Fahrzeugalternator erzeugt wird, auf eine Regulierungsspannung zu setzen. Die Stromerzeugungs-Steuervorrichtung steuert den EIN- und AUS-Betrieb der Leistungstransistoren gemäß dem Steuersignal, das von der Spannungserfassungsschaltung übertragen wird.

Die Betriebsmodus-Einstellschaltung wählt entweder einen Freilaufmodus oder einen regenerativen Modus aus und wählt den regenerativen Modus, wenn sie eine externe Anweisung erhält, die von einer externen Vorrichtung übertragen wird und die anzeigt, die Erzeugung von elektrischer Leistung anzuhalten. Im Freilaufmodus steuert die Spannungssteuerschaltung einen von einem Paar Leistungstransistoren in den EIN-Zustand und den anderen Leistungstransistor in den AUS-Zustand. Im regenerativen Modus steuert die Spannungssteuerschaltung die beiden Leistungstransistoren gleichzeitig in den AUS-Zustand.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Damit die vorliegende Erfindung besser verstanden wird und um zu zeigen, wie diese wirksam durchgeführt werden kann, werden nun lediglich an Hand von Beispielen bestimmte Ausführungsformen und Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
1 ist eine Skizze, die den Aufbau einer Stromerzeugungs-Steuervorrichtung einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Skizze, die den detaillierten Aufbau einer Außensignal-Empfangsschaltung in der Stromerzeugungs-Steuervorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt;
3 ist eine Skizze, die ein konkretes Beispiel für ein Regulierungsspannung zeigt, die auf einen Wert gesetzt wird, der aufgrund eines Tastverhältnisses des externen Signals bestimmt wird;
4 ist eine Skizze, die die Situation zeigt, dass in der Stromerzeugungs-Steuervorrichtung der ersten Ausführungsform eine Regulierungsspannung als festgesetzter Wert von Punkt „a" in Punkt „b" geändert wird;
5 ist eine Skizze, die die Situation zeigt, dass in der Stromerzeugungs-Steuervorrichtung der ersten Ausführungsform die Regulierungsspannung als festgesetzter Wert von Punkt „b" in Punkt „c" geändert wird;
6 ist eine Skizze, die einen anderen Aufbau der Brückenschaltung zeigt, die in der Stromerzeugungs-Steuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform eingebaut ist; und
7 ist eine Skizze, die einen anderen Aufbau der Stromerzeugungs-Steuervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitende Zeichnung beschrieben. In der folgenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen bezeichnen ähnliche Bezugszeichen oder -zahlen gleiche oder gleichwertige Bauteile in den verschiedenen Darstellungen.
1 ist eine Skizze, die den Aufbau einer Stromerzeugungs-Steuervorrichtung 2 als erster Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. 1 zeigt die Verschaltungssituation zwischen der Stromerzeugungs-Steuervorrichtung 2, einem Fahrzeugalternator 1, einer Batterie 7, einem Motor 10 des Fahrzeugs und anderen Elementen.
In 1 führt die Stromerzeugungs-Steuervorrichtung 2 eine solche Steuerung durch, dass eine Spannung am Anschluss S auf einen bestimmten festgesetzten Regulierungsspannungswert gesetzt wird (beispielsweise 14 Volt), der durch die Spannung an einem Außensignal-Eingangsanschluss CX bestimmt wird. Über den Anschluss S wird die Spannung erfasst, die an die Batterie 7 angelegt wird. Durch einen Zündunterstützungs-Erfassungsanschluss IG (im folgenden als „Erfassungsanschluss IG" bezeichnet), ist die Stromerzeugungs-Steuervorrichtung mit der Batterie 7 verbunden. Die Stromerzeugungs-Steuervorrichtung 2 initiiert die Durchführung der Steuerung der Stromerzeugung im Fahrzeugalternator 1, wenn ein Zündschalter 6 auf EIN gestellt wird.
Der Fahrzeugalternator 1 weist eine Dreiphasen-Statorwicklung 4, eine Gleichrichterschaltung 3, die eine Vollweggleichrichtung eines Dreiphasenstroms, der von der Statorwicklung 4 ausgegeben wird, durchführt, eine Feldwicklung 5 in einem Rotor (in der Zeichnung weggelassen) auf.
Die Stromerzeugungs-Steuervorrichtung 2 steuert die Ausgangsspannung vom Fahrzeugalternator 1 durch eine EIN- und AUS-Steuerung der elektrischen Leistung, die zur Feldspule 5 geliefert wird.
Ein Ausgangsanschluss B des Fahrzeugalternators 1, der mit dem Bezugszeichen „B⦾" bezeichnet ist, ist sowohl mit der Batterie 7 als auch dem elektrischen Verbraucher 8 verbunden. Über den mit „B⦾" bezeichneten Anschluss wird der Ladestrom zur Batterie 7 geliefert.
Nun wird eine ausführliche Beschreibung des Aufbaus und der Betriebsweise der Stromerzeugungs-Steuervorrichtung 2 gegeben.
Wie in 1 dargestellt, weist die Stromerzeugungs-Steuervorrichtung 2 eine Brückenschaltung 30, eine Spannungserfassungsschaltung 31, eine Betriebsmodus-Einstellschaltung 32, eine Vergleichsschaltung 33, eine Stromerzeugungs-Steuerschaltung 15, eine Stromversorgungsschaltung 16 und eine Außensignal-Empfangsschaltung 20 auf.
Die Stromversorgungsschaltung 16 erzeugt eine vorgegebene Betriebsspannung Vcc gemäß dem Anstieg der Spannung am Erfassungsanschluss IG, wenn der Zündschalter 6 des Fahrzeugs auf EIN gesetzt wird. Die Stromversorgungsschaltung 16 liefert dann die erzeugte Betriebsspannung Vcc zu jedem der Schaltungselemente, wie der Betriebsmodus-Einstellschaltung 32 und der Vergleichsschaltung 33, die in der Stromerzeugungs-Steuervorrichtung 2 installiert sind. Wenn es die Betriebsspannung Vcc empfängt, wird jedes Schaltungselement in der Stromerzeugungs-Steuervorrichtung 2 auf EIN gesetzt.
Die Brückenschaltung 30 liefert einen Feldstrom zur Feldwicklung 5. Die Brückenschaltung 30 besteht aus einem Paar MOS-Transistoren 1 und 13 (als Leistungstransistoren), die einander gegenüber angeordnet sind, und einem Paar Dioden 12 und 14, die einander gegenüber angeordnet sind. Die Diode 14 als eine der Dioden wirkt als Freilaufdiode.
Die Spannungserfassungsschaltung 31 befiehlt oder steuert den EIN- und AUS-Betrieb des MOS-Transistors 11 in der Brückenschaltung 30, so dass die Spannung an einem Anschluss S auf eine gegebene Spannung gesetzt wird. Die Spannung am Anschluss S entspricht der Ausgangsspannung des Fahrzeugalternators 1.
Die Stromerzeugungs-Steuerschaltung 15 ist zwischen der Spannungserfassungsschaltung 31 und dem MOS-Transistor 11 in der Brückenschaltung angeordnet und wirkt als Ansteuerschaltung zum Ansteuern des MOS-Transistors 11.
Die Spannungserfassungsschaltung 31 weist einen Spannungskomparator 19 und zwei Widerstände 17 und 18 auf. Eine Spannung, die durch Teilen der Spannung am Anschluss S durch die Widerstände 17 und 18 erhalten wird, wird zu einem Minus-Eingangsanschluss des Spannungskomparators 19 geliefert. Eine Bezugsspannung (wie nachstehend ausführlich erklärt), die von der Außensignal-Empfangsschaltung 20 ausgegeben wird, wird zu einem Plus-Anschluss des Spannungskomparators 19 geliefert.
Der Spannungskomparator 19 gibt ein Niedrigpegel-Signal aus, wenn die Spannung am Anschluss S einen gesetzten Wert für eine Regulierungsspannung überschreitet. Das ausgegebene Niedrigpegel-Signal vom Spannungskomparator 19 wird in einem folgenden Schritt zur Stromerzeugungs-Steuerschaltung 15 geliefert. Das ausgegebene Niedrigpegel-Signal wirkt als Befehlssignal, so dass die Stromerzeugungs-Steuerschaltung 15 den MOS-Transistor 11 auf den AUS-Zustand setzt. Dadurch wird der MOS-Transistor 11 auf AUS gesetzt.
Dagegen gibt der Spannungskomparator 19 eine Hochpegel-Signal aus, wenn die Spannung am Anschluss S nicht über dem gesetzten Wert für die Regulierungsspannung liegt. Das vom Spannungskomparator 19 ausgegebene Hochpegel-Signal wird an die Stromerzeugungs-Steuerschaltung 15 geliefert. Das ausgegebene Hochpegel-Signal wirkt als Befehlssignal, so dass die Stromerzeugungs-Steuerschaltung 15 den MOS-Transistor 11 auf EIN setzt. Dadurch wird der MOS-Transistor 11 auf EIN gesetzt.
Die Außensignal-Empfangsschaltung 20 beurteilt den Inhalt eines externen Signals, das ein Tastverhältnis anzeigt, wenn der Anschluss CX das externe Signal empfängt, das einen Regulierungsspannungspegel anzeigt und von einer Motorsteuereinheit (ECU) als externer Einrichtung übertragen wird. Die Außensignal-Empfangsschaltung 20 erzeugt ein Bezugssignal, das dem Regulierungsspannungswert, der vom Tastverhältnis bestimmt wird, wie beurteilt, und gibt es an den Plus-Anschluss des Spannungskomparators 19 aus.
Die Betriebsmodus-Einstellschaltung 32 weist eine NOR-Schaltung 25, einen Transistor 26 und einen Widerstand 27 auf, um den MOS-Transistor 13 in der Brückenschaltung 30 anzusteuern. Die NOR-Schaltung 25 gibt ein Niedrigpegel-Signal aus, wenn mindestens einer der Eingangsanschlüsse der NOR-Schaltung 25 ein Hochpegel-Signal empfängt. Die NOR-Schaltung 25 gibt ein Hochpegel-Signal aus, wenn ihre beiden Eingangsanschlüsse die Niedrigpegel-Signale empfangen.
Der Gate des Transistors 26 ist mit einem Ausgangsanschluss der NOR-Schaltung 25 verbunden, und ein Drain des Transistors 26 ist über den Widerstand 27 mit der Stromquelle Vcc verbunden. Der Source des Transistors 26 ist geerdet. Der Drain des Transistors 26 ist auch mit dem Gate des anderen MOS-Transistors 13 in der Brückenschaltung 30 verbunden. Wenn die NOR-Schaltung 25 ein Niedrigpegel-Signal ausgibt, wird der Transistor 26 auf AUS gesetzt und der MOS-Transistor 13 wird dadurch auf EIN gesetzt.
Wenn die Betriebsmodus-Einstellschaltung 32 den MOS-Transistor 13 auf EIN setzt und die Stromerzeugungs-Steuerschaltung 15 den Betrieb des MOS-Transistors EIN und AUS steuert, wird dadurch der Freilaufmodus auf EIN gesetzt. Wenn die Stromerzeugungs-Steuerschaltung 15 eine Synchronsteuerung des EIN- und AUS- Betriebs beider MOS-Transistoren 11 und 13 durchführt, wird der Regenerationsmodus auf EIN gesetzt.
Die Vergleichsschaltung 33 weist einen Spannungskomparator 29 und zwei Widerstände 28 und 29 auf, um die Bezugsspannung, die dem gesetzten Regulierungsspannungswert entspricht, der von dem externen Signal bestimmt wird, mit einer vorgegebenen Spannung zu vergleichen.
Die Vergleichsschaltung 33 bestimmt, dass eine bestimmte Spannung eine Bezugsspannung ist, in dem sie die Spannung Vcc durch die Widerstände 28 und 29 teilt. Der Spannungskomparator 21 in der Spannungsschaltung 33 vergleicht den Regulierungsspannungswert, der von dem externen Signal bestimmt wurde, mit der Bezugsspannung.
Ein Eingangsanschluss der NOR-Schaltung 25 in der Betriebsmodus-Einstellschaltung 32 ist mit dem Ausgangsanschluss des Spannungskomparators 21 in der Vergleichsschaltung 33 verbunden, und der andere Eingangsanschluss der NOR-Schaltung 25 ist mit dem Ausgangsanschluss des Spannungskomparators 9 in der Spannungserfassungsschaltung 31 verbunden. Demgemäß gibt die NOR-Schaltung 25 ein Hochpegel-Signal nur aus, wenn der Spannungskomparator 19 ein Niedrigpegel-Signal ausgibt und der Spannungspegel am Anschluss S höher ist als der Regulierungsspannungspegel und wenn der Spannungskomparator 19 ein Niedrigpegel-Signal ausgibt und der Regulierungsspannungswert, der von dem externen Signal bestimmt wird, den Regulierungsspannungspegel übersteigt. Wenn die NOR-Schaltung 25 ein Hochpegel-Signal ausgibt, wird der Transistor 26 auf EIN gesetzt, so dass die Betriebsmodus-Einstellschaltung 32 ein Steuersignal an den MOS-Transistor 13 ausgibt, um den MOS-Transistor 13 auf AUS zu setzen. Wenn der MOS-Transistor 13 dadurch auf AUS gesetzt wird, wird der regenerative Modus, bei dem der Feldstrom von der Feldwicklung 5 zur Batterie 7 fließt, initiiert. Das heißt, wenn der MOS-Transistor 11 in der Brückenschaltung 30 auf AUS gesetzt wird und der Spannungspegel am F-Anschluss der Feldwicklung 5 hoch wird, fließt der Feldstrom von der Feldwicklung 5 zur Batterie 7 durch die Diode 12 und den Anschluss, der mit dem Bezugszeichen „BO" bezeichnet ist, und den Anschluss, der mit dem Bezugszeichen „B⦾" bezeichnet ist. Dadurch wird der Feldstrom regeneriert.
In anderen Fällen, d.h. wenn die folgenden Bedingungen (1), (2) und (3) erfüllt sind, gibt die Betriebsmodus-Einstellschaltung 32 ein Steuersignal an den MOS-Transistor aus, um den MOS-Transistor auf EIN zu setzen, da die NOR-Schaltung 25 ein Niedrigpegel-Signal ausgibt.

(1) Der Spannungskomparator 21 gibt ein Niedrigpegel-Signal aus, wenn der Regulierungsspannungswert, der von dem externen Signal bestimmt wird, unter dem gegebenen Regulierungsspannungswert liegt, und der Spannungskomparator 19 gibt ein Hochpegel-Signal aus, wenn die Spannung am Anschluss S unter dem Regulierungsspannungswert liegt;
(2) der Spannungskomparator 19 gibt ein Niedrigpegel-Signal aus, wenn die Spannung am Anschluss S höher ist als der Regulierungsspannungswert, und der Spannungskomparator 21 gibt ein Hochpegel-Signal aus, wenn der Regulierungsspannungswert, der vom externen Signal bestimmt wird, über dem gegebenen Regulierungsspannungswert liegt; und
(3) der Spannungskomparator 19 gibt ein Hochpegel-Signal aus, wenn der Regulierungsspannungswert, der vom externen Signal bestimmt wird, höher ist als der gegebene Regulierungsspannungswert, und der Spannungskomparator 19 gibt ein Hochpegel-Signal aus, wenn die Spannung am Anschluss S unter dem Regulierungsspannungswert liegt.

Diese Bedingungen (1) bis (3) initiieren den Freilaufmodus, um den Feldstrom von und zu der Feldwicklung 5 durch die Freilaufdiode 14 und den MOS-Transistor 13 laufen zu lassen, da die NOR-Schaltung 25 ein Niedrigpegel-Signal ausgibt und der Transistor 26 dadurch auf EIN gesetzt wird, so dass die Betriebsmodus-Einstellschaltung 32 ein Steuersignal an den MOS-Transistor 13 ausgibt, um den MOS-Transistor 13 auf EIN zu setzen. Das heißt, wenn der MOS-Transistor 11 in der Brückenschaltung 30 auf AUS gesetzt wird und der Spannungspegel am Anschluss F- der Feldwicklung 5 hoch wird, wird der Freilaufmodus durchgeführt, in dem der Feldstrom in einem geschlossenen Kreis fließt, der vom auf EIN gesetzten MOS-Transistor 13, der Feldspule 5 und der Freilaufdiode 14 gebildet wird.
2 ist eine Skizze, die ausführlich zeigt, wie die Außensignal-Empfangsschaltung 20 in der Stromerzeugungs-Steuervorrichtung 2 gemäß der ersten Ausführungsform aufgebaut ist.
Wie in 2 dargestellt, weist die Außensignal-Empfangsschaltung 20 einen Widerstand 201, einen Spannungskomparator 202, einen Hochpegel-Impulszeitnehmer 203, einen Anstiegszeitzähler 204, eine PMW- (Pulsweitenmodulations-) Einschaltdauer-Berechnungsschaltung 205, eine Latch-Schaltung 206 und eine Digital-zu-Analog-Umwandlerschaltung 207 auf.
Die ECU (Motorsteuereinheit) 9 gibt ein externes Signal mit einem gegebenen Tastverhältnis aus. Wenn die Stromerzeugungs-Steuervorrichtung 2 das externe Signal durch den Anschluss CX, der mit dem Bezugszeichen „⦾CX" bezeichnet ist, empfängt, gibt der Spannungskomparator 202 in der Außensignal-Empfangsschaltung 20 ein Steuersignal aus, dessen Pegel gleichzeitig und entsprechend dem Pegel des Außensignals verändert wird. Der Hochpegel-Impulszeitnehmer 203 nimmt die Zeit während des hohen Pegels des externen Signals. Der Anstiegszeitnehmer 204 nimmt die Zeitdauer von einer Anstiegszeit des externen Signals bis zu dessen nächster Anstiegszeit. Die PWM-Einschaltdauer-Berechnungsschaltung 205 berechnet das Tastverhältnis des externen Signals durch Teilen des Zählwerts, der vom Hochpegel-Impulszeitnehmer 203 erhalten wurde, durch den Zählwert, der vom Anstiegszeitnehmer 204 erhalten wurde. Die Latch-Schaltung 206 gibt das Tastverhältnis (als digitale Daten) des externen Signals, das von der PWM-Einschaltdauer-Berechnungsschaltung 205 berechnet wurde, ein und behält es. Die Digital-zu-Analog-Umwandlungsschaltung 207 wandelt das Tastverhältnis (als digitale Daten) des externen Signals, das in der Latch-Schaltung 206 behalten wurde, in die Bezugsspannung um, die dem gesetzten Regulierungsspannungs wert als analoge Daten entspricht, und gibt die umgewandelte aus. Die Außensignal-Empfangsschaltung 20 weist die oben beschriebene Schaltungsanordnung auf.
Die ECU 9 kann den gesetzten Regulierungsspannungswert für den Fahrzeugalternator 1 durch Ändern des Tastverhältnisses des externen Signals, das über den Anschluss CX auf die Stromerzeugungs-Steuervorrichtung 2 übertragen werden soll, ändern.
Nun wird die eigentliche Funktionsweise der Stromerzeugungs-Steuervorrichtung 2 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
3 ist eine Skizze, die ein konkretes Beispiel des gesetzten Regulierungsspannungswerts, der aufgrund des Tastverhältnisses des externen Signals bestimmt wird, zeigt.
In 3 zeigt die horizontale Achse das Tastverhältnis des externen Signals und die vertikale Achse zeigt den gesetzten Regulierungsspannungswert. Die Bezugszeichen „a" und „b" bezeichnen die Bezugsspannung, die von der Außensignal-Empfangsschaltung 20 ausgegeben wird, wenn das Tastverhältnis (beispielsweise 30 Prozent) höher ist als das Tastverhältnis des externen Signals. Das Tastverhältnis (beispielsweise 30 Prozent) entspricht der gegebenen Spannung, die vom Spannungsteiler, der aus den beiden Widerständen 28 und 29 besteht, erzeugt werden soll.
Dagegen entspricht das Bezugszeichen „c" in 3 der Bezugsspannung, die von der Außensignal-Empfangsschaltung 20 ausgegeben wird, wenn das Tastverhältnis des externen Signals niedriger ist als das Tastverhältnis (beispielsweise 30 Prozent), das der gegebenen Spannung als Bezugsspannung entspricht. Dieses externe Signal befiehlt ein Anhalten der Erzeugung von elektrischer Leistung durch den Fahrzeugalternator 1.
4 ist eine Skizze, die die Situation zeigt, dass der gesetzte Regulierungsspannungswert in der Stromerzeugungs-Steuervorrichtung 2 gemäß der ersten Aus führungsform von Punkt „a" zu Punkt „b" geändert wird. Der Punkt „a" zeigt das Tastverhältnis von 80 Prozent und der Punkt „b" bezeichnet das Tastverhältnis von 50 Prozent.
In 4 bezeichnet das Bezugszeichen „Vcx" die Spannung am Anschluss CX, „CX DUTY" bezeichnet das Tastverhältnis des externen Signals, das zum Anschluss CX geliefert werden soll, „F-" bezeichnet die Spannung am Verbindungspunkt der Feldwicklung 5 und des MOS-Transistors 13, und „TORQUE" bezeichnet ein Generierungsmoment oder ein Antriebsmoment des Fahrzeugalternators 1. Der Spannungskomparator 21 in der Vergleichsschaltung 33 gibt ein Hochpegel-Signal aus, da der Fall von 4 eingetreten ist, dass die Änderung des gesetzten Regulierungsspannungswerts nicht unter dem Tastverhältnis (z.B. 30 Prozent) liegt, das dem gegebenen Bezugswert entspricht. Der MOS-Transistor 13 bleibt trotz des Pegels der Ausgangsspannung vom Spannungskomparator 19 auf EIN, und die Stromerzeugungs-Steuervorrichtung 2 initiiert dadurch den Freilaufmodus durch die Freilaufdiode 14. Das Moment des Fahrzeugalternators 1 wird auf eine gedämpfte Geschwindigkeit gedämpft, die von einer Zeitkonstante der Feldwicklung 5 bestimmt wird.
5 ist eine Skizze, die die Situation zeigt, dass der gesetzte Regulierungsspannungswert in der elektrischen Stromerzeugungs-Steuervorrichtung 2 gemäß der ersten Ausführungsform von Punkt „b" zu Punkt „c" verändert wird. Der Punkt „b" zeigt das Tastverhältnis von 50 Prozent, und der Punkt „c" bezeichnet das Tastverhältnis von 10 Prozent.
Der Spannungskomparator 21 in der Vergleichsschaltung 33 gibt ein Niedrigpegel-Signal aus, da die Änderung des in 5 dargestellten gesetzten Regulierungsspannungswerts unter dem Tastverhältnis (z.B. 30 Prozent) liegt, das dem gegebenen Bezugswert entspricht. Der MOS-Transistor 13 wird auf AUS gesetzt, wenn die Spannung am Anschluss S höher ist als der Regulierungsspannungswert, der vom externen Signal gesetzt wird, und der Spannungskomparator 19 gibt dadurch ein Niedrigpegel-Signal aus und die NOR-Schaltung 25 gibt ein Hochpegel-Signal an den Transistor 26 aus. In diesem Fall fließt der Feldstrom zur Batterie 7 durch die Diode 12 und die Anschlüsse, die mit den Bezugszeichen „BO" und „B⦾" bezeichnet sind, da die Stromerzeugungs-Steuervorrichtung 2 dadurch den regenerativen Modus initiiert. Somit wird im Vergleich zum Freilaufmodus, der in 4 dargestellt ist, das Generierungsmoment des Fahrzeugalternators 1 mit einer großen Geschwindigkeit gedämpft, wie in 5 dargestellt.
Aufgrund der oben ausführlich beschriebenen Funktionsweise kann auch dann, wenn die Drehzahl des Fahrzeugmotors verringert wird, wenn ein elektrischer Verbraucher auf EIN gesetzt wird und andere Fälle eintreten, der Feldstrom von der Feldwicklung 5 dadurch in den Regenerierungsmodus gebracht werden, dass das externe Signal durch den Anschluss CX von der ECU 9 des Fahrzeugs zur Stromerzeugungs-Steuervorrichtung 2 geliefert wird. Dadurch kann das Generierungsmoment des Fahrzeugalternators 1 schneller gedämpft werden als mit einer üblichen Dämpfungsgeschwindigkeit, die von der Zeitkonstante der Feldwicklung 5 bestimmt wird.
Wie oben beschrieben kann auch dann, wenn die Drehzahl des Fahrzeugmotors verringert wird, wenn ein elektrischer Verbraucher während des Leerlaufbetriebs auf EIN gesetzt wird, der Fahrzeugalternator 1 im regenerativen Modus betrieben werden, indem von der ECU 9 der Befehl übertragen wird, den Freilaufstrom schnell zu senken. Dies kann eine schnellere Dämpfung des Generierungsmoments des Fahrzeugalternators 1 bewirken als die übliche Dämpfungsgeschwindigkeit.
Dadurch ist es möglich, jedes von einer starken Senkung der Drehzahl des Fahrzeugmotors bewirkte Abwürgen des Motors im Fahrzeug zu verhindern, und es ist auch möglich, die Drehzahl des Motors während des Leerlaufbetriebs zu senken. Genauer überträgt die ECU 9 den gesetzten Regulierungsspannungswert auf einen kleineren Wert, um den Fahrzeugalternator 1 in den Stromerzeugungsunterbrechungszustand zu bringen und es ist auch möglich, die Stromerzeugungssteuerung im regenerativen Modus während des Stromerzeugungs-Unterbrechungsmodus durchzuführen.
Ferner ist es möglich, dass die ECU 9 nur dann einen Wert erzeugt und überträgt, um die Stromerzeugung zu unterbrechen und den Fahrzeugalternator 1 in den regenerativen Modus bringt, wenn ein Notfall, wie eine Senkung der Drehzahl des Motors, eintritt, weil ein Verbraucher auf EIN gesetzt wurde. Dadurch kann der Fahrzeugalternator 1 während des normalen Betriebszustands, bei dem es sich nicht um einen Notfall handelt, im Freilaufmodus betrieben werden, und die Entstehung von Geräuschspitzen kann verhindert werden.
Zweite Ausführungsform
6 zeigt eine Skizze, die einen anderen Aufbau der Brückenschaltung zeigt, die in der Stromerzeugungs-Steuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform eingebaut ist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf den in 1 dargestellten Aufbau der Stromerzeugungs-Steuervorrichtung der ersten Ausführungsform beschränkt, beispielsweise ist ein anderer Aufbau der Brückenschaltung in der Stromerzeugungs-Steuervorrichtung 2 möglich. Somit zeigt 6 nur die Brückenschaltung 30A. Andere Bauteile sind die gleichen wie diejenigen der Stromerzeugungs-Steuervorrichtung 2 als erster Ausführungsform, die Erklärung gleicher Bauteile ist hier weggelassen. 6 zeigt nur die Brückenschaltung 30A. Andere gleiche Bauteile in der Stromerzeugungs-Steuervorrichtung sind in 6 weggelassen.
In der Brückenschaltung 30A in der Stromerzeugungs-Steuervorrichtung der in 6 dargestellten zweiten Ausführungsform wird eine Zenerdiode 50 anstelle der Diode 12 verwendet, die den Feldstrom zur Batterie 7 regeneriert, während der MOS-Transistor 13 im Aufbau, der in 1 dargestellt ist, auf AUS gesetzt ist. Die Zenerdiode 50 weist eine Zenerspannung auf, die der Spannung der Batterie 7 gleich ist. Die Zenerdiode 50 ist ein Freilaufstrom-Absorptionselement. Die Kathode der Zenerdiode 50 ist mit einem Knoten verbunden, an dem der MOS-Transistor 13 mit der Feldwicklung 5 verbunden ist. Die Anode der Zenerdiode ist geerdet. Durch Verwendung der Zenerdiode 50 in der Brückenschaltung anstelle der Diode 12 absorbiert die Zenerdiode 50 den in der Feldwicklung erzeugten Freilaufstrom durch eine umgekehrte elektromotorische Spannung, die über der Spannung der Batterie 7 liegt, und senkt das Moment des Fahrzeugalternators 1 schnell und leicht, statt den Freilaufstrom während des Regenerierungsmodus zu regenerieren.
Somit weist die Stromerzeugungs-Steuervorrichtung der zweiten Ausführungsform die gleiche Wirkung wie die erste Ausführungsform beim schnelleren Senken des Moments des Fahrzeugalternators 1 als bei herkömmlicher Verwendung auf.
Dritte Ausführungsform
7 ist eine Skizze, die einen anderen Aufbau der Stromerzeugungs-Steuervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
Die in 7 dargestellte Stromerzeugungs-Steuervorrichtung 2A initiiert den Betrieb, wenn das externe Signal als Zündsignal erhalten wird, das von der ECU 9 durch den Anschluss IG übertragen wird, wie bei der in 1 dargestellten Stromerzeugungs-Steuervorrichtung 2.
In der Stromerzeugungs-Steuervorrichtung 2A wird der Betrieb der Stromversorgungsschaltung 16, um die Spannung Vcc zu erzeugen, durch Erfassen oder Unterstützen der Spannung (wie der Spannung am Anschluss P), die in der Statorwicklung 4 durch eine Stromerzeugungs-Erfassungsschaltung 103 erfasst wird, während der Generierung des Fahrzeugalternators 1 gehalten oder gestützt.
Wenn die Spannung am Anschluss IG unter der gegebenen Spannung liegt, die vom Spannungsteiler bestimmt wird, der aus den beiden Widerständen 28 und 29 besteht, während der Fahrzeugalternator 1 sich dreht, gibt der Spannungskomparator 21 ein Niedrigpegel-Signal aus. In dieser Situation gibt der Spannungskomparator 19 ein Niedrigpegel-Signal aus, wenn die Spannung am Anschluss S höher ist als der gegebene Regulierungsspannungswert Vref. Die NOR-Schaltung 25 in der Betriebsmodus-Einstellschaltung 32 gibt ein Hochpegel-Signal aus, weil beide Anschlüsse der Betriebsmodus-Einstellschaltung 32 die Niedrigpegel-Signale von den Spannungskomparatoren 19 und 21 eingeben. Die Betriebsmodus-Einstellschaltung 32 gibt dadurch das Signal aus, den Transistor 13 auf AUS zu setzen, so dass der aktuelle Betriebsmodus in den regenerativen Modus gewechselt wird, um den Feldstrom zur Batterie 7 fließen zu lassen.
Da, wie oben beschrieben, der Modus durch Senken der Spannung, die an den Anschluss IG in der Stromerzeugungs-Steuervorrichtung 2A angelegt werden soll, während der Stromerzeugung des Fahrzeugalternators 1 unter der gegebenen Spannung liegt (dieser Zustand entspricht dem Stromerzeugungs-Unterbrechungsbefehl), weist die elektrische Stromerzeugungs-Steuervorrichtung 2A mit dem oben beschriebenen Aufbau die gleiche Wirkung wie die Stromerzeugungs-Steuervorrichtung 2 der ersten Ausführungsform auf.
Obwohl spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben wurden, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen dieser Einzelheiten angesichts der gesamten technischen Lehre dieser Offenbarung entwickelt werden könnte. Somit sollen die speziell offenbarten Anordnungen nur der Erläuterung dienen und den Bereich der vorliegenden Erfindung nicht einschränken, der in ganzer Breite von den folgenden Ansprüchen und sämtlichen Entsprechungen davon angegeben werden soll.

Claims

Stromerzeugungs-Steuervorrichtung, welche folgendes aufweist: eine Brückenschaltung, die ein Paar Leistungstransistoren aufweist, welche einander gegenüber angeordnet sind, sowie ein Paar Dioden, die einander gegenüber angeordnet sind, wobei die Brückenschaltung so aufgebaut ist, dass sie einen Feldstrom zu einem Fahrzeugalternator liefert; eine Spannungserfassungsschaltung, die so aufgebaut ist, dass sie ein Steuersignal, dass die EIN- und AUS-Bereitschaft zum Liefern des Feldstroms anzeigt, erzeugt und ausgibt, um eine Ausgangsspannung, die vom Fahrzeugalternator erzeugt wird, auf eine Regulierungsspannung zu setzen; eine Stromerzeugungs-Steuerschaltung, die so aufgebaut ist, dass sie den EIN- und AUS-Betrieb der Leistungstransistoren gemäß dem von der Spannungserfassungsschaltung übertragenen Steuersignal steuert; und eine Betriebsmodus-Einstellschaltung, die so aufgebaut ist, dass sie entweder einen Freilaufmodus oder einen regenerativen Modus auswählt und dass sie einen regenerativen Modus auswählt, wenn sie einen externen Befehl erhält, der von einer externen Vorrichtung übertragen wird und der anzeigt, die Erzeugung von elektrischer Leistung zu unterbrechen, wobei die Spannungssteuerschaltung im Freilaufmodus einen von zwei Leistungstransistoren auf EIN setzt und den anderen Leistungstransistor auf AUS setzt, und die Spannungssteuerschaltung im regenerativen Modus beide Leistungstransistoren gleichzeitig auf AUS setzt.
Stromerzeugungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, die ferner folgendes aufweist: eine Außensignal-Empfangsschaltung, die so aufgebaut ist, dass sie das externe Signal, das von der externen Vorrichtung übertragen wird, empfängt und den Inhalt des externen Signals beurteilt und dass sie eine gewünschte Regulierungsspannung aufgrund des Inhalts des externen Signals erzeugt; und eine Vergleichsschaltung, die so aufgebaut ist, dass sie die Regulierungsspannung von der Außensignal-Empfangsschaltung mit einem bestimmten Wert vergleicht, wobei die Betriebsmodus-Einstellschaltung den regenerativen Modus auswählt, wenn das Ergebnis der Vergleichsschaltung anzeigt, dass die Regulierungsspannung nicht über dem gegebenen Wert liegt.
Stromerzeugungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine Vergleichsschaltung aufweist, die so aufgebaut ist, dass sie einen gegebenen Wert mit der Spannung eines externen Signals, das von der externen Vorrichtung übertragen wurde, vergleicht, um eine Initiierung der Stromerzeugung durch den Fahrzeugalternator zu ermöglichen, wobei die Betriebsmodus-Einstellschaltung den regenerativen Modus auswählt, wenn das Ergebnis der Vergleichsschaltung anzeigt, dass die Spannung des externen Befehlssignals nicht über dem gegebenen Wert liegt.
Stromerzeugungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die beiden Dioden, die einander in der Brückenschaltung gegenüber liegen, aus einer Freilaufdiode und einem Freilaufstrom absorbierenden Element bestehen.
Stromerzeugungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die beiden Dioden, die einander in der Brückenschaltung gegenüber liegen, aus einer Freilaufdiode und einem Freilaufstrom absorbierenden Element bestehen.
Stromerzeugungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die beiden Dioden, die einander in der Brückenschaltung gegenüber liegen, aus einer Freilaufdiode und einem Freilaufstrom absorbierenden Element bestehen.
Stromerzeugungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Freilaufstrom absorbierende Element eine Zenerdiode mit einer Zenerspannung ist, die dem Pegel der Spannung an einem Anschluss der Batterie, der mit dem Fahrzeugalternator verbunden ist, gleich ist.
Stromerzeugungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Freilaufstrom absorbierende Element eine Zenerdiode mit einer Zenerspannung ist, die dem Pegel der Spannung an einem Anschluss der Batterie, der mit dem Fahrzeugalternator verbunden werden soll, gleich ist.
Stromerzeugungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Freilaufstrom absorbierende Element eine Zenerdiode mit einer Zenerspannung ist, die dem Pegel der Spannung an einem Anschluss der Batterie, der mit dem Fahrzeugalternator verbunden werden soll, gleich ist.
Stromerzeugungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine Stromversorgungsschaltung aufweist, die so aufgebaut ist, dass sie ein Zündsignal empfängt, das von einem Zündschalter des Fahrzeugs übertragen wird, und dass sie eine Betriebsspannung erzeugt, die an die Schaltungen übertragen werden soll, aus denen die Stromerzeugungs-Steuervorrichtung besteht, um diese Schaltungen in Betrieb zu setzen.
Stromerzeugungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 10, die ferner eine Stromerfassungsschaltung aufweist, die so aufgebaut ist, dass sie eine Spannung erfasst, die von einer Statorwicklung im Fahrzeugalternator erzeugt wird, und dass sie ein Erfassungsergebnis an die Stromversorgungsschaltung schickt.