DE102006013201A1

DE102006013201A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Energieerzeugung unter Verwendung einer allmählichen Erregungstechnik

Info

Publication number: DE102006013201A1
Application number: DE102006013201A
Authority: DE
Inventors: Tadashi Kariya Uematsu; Toshiyo Kariya Teramoto
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2006-03-22
Publication date: 2006-09-28
Also published as: JP2006271096A; KR100737955B1; JP4124209B2; US7368892B2; CN100399671C; CN1838504A; US20060238143A1; KR20060103179A

Abstract

Es wird ein Generator-Steuergerät für Fahrzeuge geschaffen, bei dem eine drastische Änderung in dem Antriebsdrehmoment eines Generators, die innerhalb der Aufhebung der allmählichen Erregung unmittelbar nach dem Starten einer Brennkraftmaschine auftritt, unterdrückt werden kann, um ein Anhalten der Brennkraftmaschine zu verhindern. Das Generator-Steuergerät enthält eine Maschinenstart-Detektorschaltung, eine Allmählich-Erregung-Schaltung, einen Komparator für die Allmählich-Erregung-Aufhebung und eine Maskierungsschaltung für die Allmählich-Erregung-Aufhebung. Nach dem Detektieren eines Maschinenstarts durch die Maschinenstart-Detektorschaltung wird ein Befehl für die Allmählich-Erregung-Aufhebung während einer anfänglichen allmählichen Erregung aufgehoben oder freigegeben, die durch die Allmählich-Erregung-Schaltung durchgeführt wird, basierend auf einer Ausgangsgröße aus der Maskierungsschaltung für die Allmählich-Erregung-Aufhebung. Die drastische Änderung in dem Antriebsdrehmoment während der Aufhebung der allmählichen Erregung unmittelbar nach dem Start der Maschine kann somit unterdrückt werden, wodurch ein Anhalten der Maschine verhindert wird.

Description

QUERVERWEIS AUF EINE VERWANDTE ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität aus der früheren japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-084893, die am 23. März 2005 eingereicht wurde, deren Beschreibung hier unter Bezugnahme miteinbezogen wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
[Technisches Gebiet der Erfindung]
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gerät zum Steuern der Energie, die durch einen Generator für Fahrzeuge erzeugt wird, und betrifft spezieller ein Verfahren und ein Gerät zur Steuerung der Energieerzeugung basierend auf einer allmählichen Erregungstechnik, welche es erforderlich macht, dass bei dem zu steuernden Generator die Erregerströme nach dem Start desselben allmählich geändert werden.
Bei Fahrzeugen, die mit einer Antriebskraft fahren, sind die Bedingungen oder Zustände einer Fahrzeugmaschine unmittelbar nach dem Start unstabil. Andererseits ermöglicht eine Energieerzeugungs-Steuereinheit am Fahrzeug unmittelbar nach dem Start eine Erhöhung des Erregerstromes des von der Maschine angetriebenen Generators und erlaubt auch den Beginn der Energieerzeugung, um die Spannung der Batterie auf einen vorbestimmten Pegel anzuheben. Nach dem Beginn der Energieerzeugung wird das Drehmoment des Generators erhöht mit der Tendenz einen Fehler oder Ausfall beim Starten der Maschine zu verursachen und zwar bei niedrigen Temperaturen beispielsweise speziell bei einem kalten Morgen.

Allgemein enthalten bekannte Energieerzeugungs-Steuereinheiten für Fahrzeuge eine solche Einheit, bei der eine allmähliche Erregung durch allmähliches Erhöhen des Erregerstromes durchgeführt wird (das heißt eine allmähliche Erregertechnik) und zwar zum Zeitpunkt des Startens, um eine drastische Zunahme des Antriebsdrehmoments des Generators zu unterdrücken und um die Startstabilität zu verbessern. Bei solch einer Generator-Steuereinheit wird die allmähliche Erregung in der erforderlichen Weise durchgeführt und zwar nicht nur zum Zeitpunkt des Startens der Maschine sondern auch dann, wenn die elektrische Last oder die elektrischen Lasten (das heißt der Stromverbraucher) zugenommen hat. Die ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 6-311798 offenbart eine Generator-Steuereinheit für ein Fahrzeug, bei der verglichen mit der allmählichen Erregungssteuerung, die für eine Zunahme bei dem Betrag der Last während der normalen Generatorsteuerung durchgeführt wird (das heißt einer Steuerung ausgenommen für den Maschinenstart) eine Zunahmerate des Erregerstromes reduziert wird, und zwar während der allmählichen Erregung, wenn eine Brennkraftmaschine gestartet wird.

In Fällen, bei denen der Energieverbrauch der Stromverbraucher weiter zunimmt, und zwar während solch einer allmählichen Erregungsoperation, bei der die Größe der Energieerzeugung unterdrückt wird, wird die Spannung der Batterie in beträchtlichem Maße reduziert mit der Wahrscheinlichkeit, dass das Betreiben der Stromverbraucher nicht mehr möglich ist. Wenn eine Maschinensteuereinheit außer Betrieb gesetzt wird, wird die Maschine angehalten.

Im Gegensatz dazu offenbart die ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 9-107640 beispielsweise eine Energieerzeugungs-Steuereinheit für ein Fahrzeug, bei der die allmähliche Erregung dann aufgehoben wird, wenn die Spannung der Batterie auf nicht mehr als eine vorbestimmte Spannung reduziert wird, um den Er regerstrom drastisch zu erhöhen, so dass die Batterie vor einer reduzierten Spannung bewahrt wird.

Da der Energieverbrauch eines Maschinenanlassersystems sehr hoch ist, wird die Batteriespannung bei einem Maschinenstart drastisch abgesenkt. Bei der Energieerzeugungs-Steuereinheit, die in der oben erwähnten ungeprüften japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 9-107640 offenbart ist, wird während der allmählichen Erregung bei einem Maschinenstart die allmähliche Erregung aufgehoben und zwar entsprechend solch einer Batteriespannungsabsenkung, um dadurch drastisch den Erregerstrom zu erhöhen. Es wird daher auch das Antriebsdrehmoment des Generators drastisch erhöht, was dazu führen kann, dass die Maschine in einem unstabilen Zustand anhält.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben erläuterten Umstände entwickelt und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Energieerzeugungseinheit für Fahrzeuge zu schaffen, die eine Unterdrückung einer abrupten Änderung in dem Antriebsdrehmoment zu unterdrücken vermag, die unmittelbar nach dem Ankurbeln einer Brennkraftmaschine auftritt, und welche durch das Aufheben der allmählichen Erregung induziert wird, um dadurch ein Anhalten der Brennkraftmaschine zu verhindern.

Als ein Ergebnis der Durchführung einer Untersuchung eines Versuchs- und Fehlerprozesses zur Lösung der genannten Aufgabe hatten die Erfinder eine Idee, um eine abrupte Änderung in dem Antriebsdrehmoment eines Generators zum Zeitpunkt des Startens der Brennkraftmaschine zu unterdrücken und zwar durch eine Verhinderung der Aufhebung der allmählichen Erregung während einer anfänglichen allmählichen Erregung, die unmittelbar nach dem Maschinenstart durchgeführt wird und gemäß der Erfindung dann vervollständigt wird.

Um die oben genannte Aufgabe zu lösen schafft die vorliegende Erfindung gemäß einem Aspekt ein Gerät zur Steuerung der Energie, die von einem Generator erzeugt werden soll, der durch eine Brennkraftmaschine angetrieben wird. Das Gerät umfasst folgendes: eine Erregerstrom-Steuereinrichtung zum Steuern eines Erregerstromes, welcher dem Generator zuzuführen ist, so dass der Generator die Energie erzeugt, deren Spannung auf einen ersten vorbestimmten Spannungswert eingestellt wird; eine Allmählich-Erregungseinrichtung, um die Möglichkeit zu schaffen, dass der Erregerstrom allmählich erhöht wird, wenn der Erregerstrom durch die Erregerstrom-Steuereinrichtung gesteuert wird; eine Allmählich-Aufhebeeinrichtung zum Aufheben der allmählichen Erregung in Fällen, bei denen die Spannung der Energie, die durch den Generator erzeugt wird, kleiner wird als ein zweiter vorbestimmter Spannungswert, der niedriger liegt als der erste vorbestimmte Spannungswert und zwar während der allmählichen Erregung, die Allmählich-Erregung-Einrichtung durchgeführt wird; eine Start-Detektoreinrichtung zum Detektieren, dass die Brennkraftmaschine gestartet worden ist; und eine Allmählich-Erregung-Aufhebe-Verhinderungseinrichtung, um zu verhindern, dass die Allmählich-Erregung-Aufhebung durch die Allmählich-Erregung-Aufhebeeinrichtung durchgeführt und zwar während der allmählichen Erregung, die zuerst durch die Allmählich-Erregungseinrichtung durchgeführt wird, die nach dem Start der Brennkraftmaschine erfolgt, der durch die Startdetektoreinrichtung zu detektieren ist.

Somit kann während der anfänglichen allmählichen Erregung, die unmittelbar nach dem Detektieren des Starts der Brennkraftmaschine durchgeführt wird, ein Aufheben der allmählichen Erregung verhindert werden. Spezifischer ausgedrückt kann eine abrupte Änderung in dem Antriebsdrehmoment des Generators, welches durch die Aufhebung der allmählichen Erregung induziert wird, während der anfänglichen allmählichen Erregung unterdrückt werden, die unmittelbar nach dem Starten der Brennkraftmaschine durchgeführt wird. Demzufolge kann bei einem unstabilen Zustand, der auf den Maschinenstart folgt, ein Anhalten der Brennkraftmaschine, welches durch die abrupte Änderung in dem Antriebsdrehmoment des Generators verursacht wird, verhindert werden.

Es ist zu bevorzugen, dass die Allmählich-Erregung-Aufhebe-Verhinderungseinrichtung eine Verhinderungs-Freigabeeinrichtung aufweist, um die Verhinderung der Allmählich-Erregungs-Aufhebung auf der Basis von entweder der Spannung der Energie, die erzeugt werden soll, oder auf der Basis des Erregerstromes freizugeben.

Die Verhinderung der Aufhebung der allmählichen Erregung kann somit in effizienter Weise freigegeben werden, ohne dass dabei die Verhinderung mehr als nötig fortgesetzt wird. Spezifischer ausgedrückt wird bei einem Umlaufen der Brennkraftmaschine, welches unmittelbar nach dem Starten unstabil ist, dieses Umlaufen mit Verstreichen der Zeit stabilisiert. In der Zwischenzeit steigen die Generierungsspannung und der Erregerstrom allmählich an und zwar unmittelbar nach dem Starten dank der allmählichen Erregung. Indem demzufolge die Verhinderung der Allmählich-Erregung-Aufhebung freigegeben wird und zwar auf der Grundlage der Generierungsspannung und des Erregerstromes, kann die Verhinderung der Allmählich-Erregung-Aufhebung effizient freigegeben oder aufgehoben werden ohne dass dabei die Verhinderung länger als erforderlich fortgesetzt wird.

In bevorzugter Weise ist die Verhinderungs-Freigabeeinrichtung so konfiguriert, um die Verhinderung der Allmählich-Erregung-Aufhebung in Fällen freizugeben oder aufzuheben, bei denen die Spannung der Energie, die erzeugt werden soll, den ersten vorbestimmten Spannungswert überschreitet.

Somit kann die Zeitlage der Freigabe der Verhinderung der Allmählich-Erregung-Aufhebung in einer überzeugenden Weise basierend auf der Generierungsspannung bestimmt werden. Spezifischer ausgedrückt wird dann, wenn die Generierungsspannung des Generators größer wird als der erste vorbestimmte Spannungswert, die anfängliche allmähliche Erregung beendet. Zu diesem Zeitpunkt sollte das Umlaufen der Brennkraftmaschine in ausreichender Weise stabilisiert worden sein, wobei sichergestellt wird, dass die Bestimmung auf der Zeitlage zum Freigeben der Verhinderung der Allmählich-Erregung-Aufhebung erfolgt.

Ferner ist in bevorzugter Weise die Verhinderungs-Freigabeeinrichtung so konfiguriert, um die Verhinderung der Allmählich-Erregung-Aufhebung in Fällen freizugeben oder aufzuheben, bei denen der Erregerstrom einen vorbestimmten Stromwert überschreitet.

Somit kann die Zeitlage oder Zeitsteuerung für die Freigabe der Verhinderung der Allmählich-Erregung-Aufhebung in einer überzeugenden Weise basierend auf dem Erregerstrom bestimmt werden. Spezifischer ausgedrückt sollte zur Zeit des Erregerstromes des Generators, der ausreichend größer als der vorbestimmte Stromwert geworden ist, das Umlaufen der Brennkraftmaschine in ausreichender Weise stabilisiert worden sein. Die Zeitsteuerung für die Freigabe der Verhinderung der Allmählich-Erregung-Aufhebung kann somit in zuverlässiger Weise bestimmt werden.

Es ist auch zu bevorzugen, dass die Erregerstrom-Steuereinrichtung so konfiguriert ist, um den Erregerstrom durch Einstellen einer Aktivperiode-Rate zu steuern, in der der Erregerstrom aktiv wird und dass die Verhinderungs-Freigabeeinrichtung Mittel enthält, um eine Amplitude des Erregerstromes basierend auf der Aktivperiode-Rate des Erregerstromes festzulegen.

Somit kann die Amplitude des Erregerstromes in zuverlässiger Weise bestimmt werden. Da spezifischer ausgedrückt der Erregerstrom des Generators sich mit der Aktivperiode-Rate des Erregerstromes ändert, kann die Amplitude des Erregerstromes auf der Grundlage der Aktivperiode-Rate des Erregerstromes bestimmt werden.

Beispielsweise ist eine Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug montiert. Somit kann in dem Fahrzeug die Brennkraftmaschine daran gehindert werden unmittelbar nach dem Maschinenstart angehalten zu werden, welches Anhalten durch eine abrupte Änderung in dem Antriebsdrehmoment des Generators induziert wird, wodurch die Startstabilität der Brennkraftmaschine verbessert wird.

Gemäß einem anderen Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Steuerung der Energie, die durch einen Generator erzeugt werden soll, der durch eine Brennkraftmaschine angetrieben wird, mit den folgenden Schritten: Steuern des Erregerstromes, der dem Generator zugeführt werden soll, so dass der Generator die Energie erzeugt, deren Spannung auf einen ersten vorbestimmten Spannungswert eingestellt wird; es wird der Erregerstrom dazu gebracht allmählich anzusteigen, wenn der Erregerstrom gesteuert wird; Aufheben der allmählichen Erregung in Fällen, bei denen die Spannung der Energie, die durch den Generator erzeugt wird, kleiner wird als ein zweiter vorbestimmter Spannungswert, der niedriger liegt als der erste vorbestimmte Spannungswert und zwar während der allmählichen Erregung; Detektieren, dass die Brennkraftmaschine gestartet worden ist; und Verhindern der Allmählich-Erregung-Aufhebung, dass diese also durchgeführt wird und zwar während der allmählichen Erregung, die zuerst bei einem Allmählich-Erregungsschritt durchgeführt wird, der nach dem Starten der Brennkraftmaschine folgt, welches beim Start-Detektionsschritt detektiert wird.

In bevorzugter Weise umfasst der Allmählich-Erregung-Aufhebung-Verhinderungsschritt einen Schritt gemäß Freigeben der Verhinderung der Allmählich-Erregung-Aufhebung auf der Grundlage von entweder der Spannung der Energie, die erzeugt werden soll, oder dem Erregerstrom.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen zeigen:
1 ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Energieerzeugungs-Steuereinheit für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Maschinenstart-Detektorschaltung, die in 1 gezeigt ist;
3 ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Maskierungsschaltung für die Allmählich-Erregung-Aufhebung, die in 1 gezeigt ist; und
4 ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Maschinenstart-Detektorschaltung, die in 1 gezeigt ist, welche in einer anderen Ausführungsform implementiert ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird eine Ausführungsform einer Energieerzeugungs-Steuereinheit für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung in Einzelheiten unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Bei einer Ausführungsform der Energieerzeugungs-Steuereinheit nach der vorliegenden Erfindung ist ein Beispiel realisiert und dargestellt, welches in einer Anwendung bei einer Energieerzeugungs-Steuereinheit für ein Fahrzeug implementiert ist, welche einen Generator steuert, der in dem Fahrzeug montiert ist und durch eine Maschine (eine Brennkraftmaschine) angetrieben wird. 1 zeigt schematisch ein Schaltungsdiagramm einer Energieerzeugungs-Steuereinheit für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 2 zeigt schematisch ein Schaltungsdiagramm einer Maschinenstart-Detektorschaltung. 3 zeigt schematisch ein Schaltungsdiagramm einer Maskierschaltung für eine Allmählich-Erregung-Aufhebung. Gemäß den 1 bis 3 erfolgt nun eine detaillierte Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform in der Reihenfolge von deren Konfiguration, Betriebsweise und Wirkungen.
Zuerst wird die Konfiguration der Ausführungsform in Einzelheiten unter Hinweis auf die 1 bis 3 beschrieben. Wie in 1 gezeigt ist, ist eine Energieerzeugungs-Steuereinheit 1 für ein Fahrzeug (im Folgenden als eine "Generierungs-Steuereinheit" bezeichnet) mit einem Generator 2 für ein Fahrzeug verbunden (im Folgenden als "Ge nerator" bezeichnet), der mit einer Batterie 5 verbunden ist. Die Generierungs-Steuereinheit 1 ist mit Batterie 5 über eine Warnlampe 3 und einem Schlüsselschalter (Ein-Aus-Schalter) 4 verbunden. Die Generierungs-Steuereinheit 1 ist mit der Batterie 5 lediglich über den Schlüsselschalter 4 verbunden.
Als nächstes folgt eine detaillierte Beschreibung zunächst hinsichtlich der Konfiguration des Generators 2, der mit der Generierungs-Steuereinheit 1 verbunden ist. Der Generator 2 besteht aus einer Maschine, die durch eine Antriebskraft einer Maschine oder Motor (nicht gezeigt) angetrieben wird und eine Wechselstromspannung ausgibt, indem deren Erregerstrom durch die Generierungs-Steuereinheit 1 gesteuert wird. Der Generator 2 enthält eine Erregerwicklung 20, eine Ankerwicklung 21 und eine Gleichrichterschaltung 22.
Die Erregerwicklung 20 ist um einen Rotor (nicht gezeigt) gewickelt, der sich nicht der Antriebskraft der Maschine dreht, und der einen magnetischen Fluss bei Fließen eines Erregerstromes durch die Wicklung hindurch erzeugt. Die Erregerwicklung 20 ist mit der Generierungs-Steuereinheit 1 verbunden.
Die Ankerwicklung 21 besteht aus einer Dreiphasen-Wicklung, die dadurch erhalten wird indem Phasenwicklungen 21a bis 21c verbunden werden, von denen jede um einen Anker-Eisenkern (nicht gezeigt) in der Gestalt eines „Y" gewickelt ist. Die Ankerwicklung 21 erzeugt eine Dreiphasen-Wechselstromspannung, indem sie mit dem magnetischen Fluss verkettet wird, der durch die Erregerwicklung 20 erzeugt wird. Jeder der offenen Anschlüsse der Phasenwicklungen 21a–21c ist mit der Gleichrichterschaltung 22 verbunden. Der offene Anschluss der Phasenwicklung 21a ist auch mit der Generierungs-Steuereinheit 1 verbunden.
Die Gleichrichterschaltung 22 wandelt die Dreiphasen-Wechselstromspannung, die durch die Ankerwicklung 21 erzeugt wird, in eine Gleichspannung um und zwar vermittels einer Dreiphasen-Vollweggleichrichtung. Die Gleichrichterschaltung 22 besteht aus sechs verbundenen Dioden 22a–22f, um eine Dreiphasen-Brücke zu bilden.
Die Kathoden der oberen drei Dioden 22a–22c der Dreiphasen-Brücke sind mit der Generierungs-Steuereinheit 1 verbunden und auch mit einem positiven Anschluss oder positiven Klemme der Batterie 5. Die negative Klemme der Batterie 5 ist über einen Fahrzeugkörper geerdet. Die Anoden der unteren drei Dioden 22d–22f der Dreiphasen-Brücke sind über den Fahrzeugkörper geerdet. Ferner sind ein Kontakt zwischen den zwei Dioden 22a und 22d, ein Kontakt zwischen den zwei Dioden 22b und 22e und ein Kontakt zwischen den zwei Dioden 22c und 22f mit den offenen Anschlüssen der Phasenwicklungen 21a–21c jeweils verbunden.
Im Folgenden wird nun in Einzelheiten die Konfiguration der Generierungs-Steuereinheit 1 beschrieben. Die Generierungs-Steuereinheit 1 besteht aus einer Vorrichtung zum Steuern des Erregerstromes des Generators 2, so dass die Generatorspannung des Generators 2 zu einer voreingestellten regulierten Spannung wird (erste vorbestimmte Spannung).
Die Generierungs-Steuereinheit enthält eine Leistungsschaltung 100, eine Maschinenstart-Detektorschaltung 101, einen Transistor 102 zum Treiben einer Warnlampe, Spannungsteiler-Widerstände 103, 104, einen Komparator 105 zum Generieren der Spannungsdetektion, eine Allmählich-Erregung-Schaltung 106, einen Komparator 107 für eine Allmählich-Erregung-Aufhebung (cancellation), eine Maskierungsschaltung 108 für die Allmählich-Erregung-Aufhebung, UND-Schaltungen 109, 1k11 und eine ODER-Schaltung 110, eine Ladungspump-Schaltung 112, einen Transistor 113 für eine Erregerstromsteuerung oder -regelung und eine Rückflussdiode 114.
Die Spannungsteilerwiderstände 103, 104, der Komparator 105 für die Generierungsspannung-Detektion, die UND-Schaltung 111, die Ladungspump-Schaltung 112 und der Transistor 113 für die Erregerstromsteuerung bilden eine Erregerstrom-Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Allmählich-Erregung-Schaltung 106, die ODER-Schaltung 110 und die UND-Schaltung 111 bilden die Allmählich-Erregung-Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Spannungsteilerwiderstände 103, 104, der Komparator 107 für eine Allmählich-Erregung-Aufhebung, die UND- Schaltung 109, die ODER-Schaltung 110 und die UND-Schaltung 111 bilden die Allmählich-Erregung-Aufhebeeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Maschinenstart-Detektorschaltung 101 bildet die Brennkraftmaschinenstarteinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Maskierungsschaltung 108 für die Allmählich-Erregung-Aufhebung und die UND-Schaltung 109 bilden die Allmählich-Erregung-Aufhebung-Verhinderungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Stromversorgungsschaltung 100 besteht aus einer Schaltung zum Zuführen einer Ausgangsspannung von der Batterie 5 durch Umsetzen derselben in eine Spannung, die für den Betrieb der Generierungs-Steuereinheit 1 geeignet ist. Ein Eingangsanschluss der Stromversorgungsschaltung 100 ist mit der positiven Klemme der Batterie 5 über den Schlüsselschalter 4 verbunden, und ein Ausgangsanschluss (nicht gezeigt) der Stromversorgungsschaltung 100 ist mit jeder der Schaltungen verbunden.
Die Maschinenstart-Detektorschaltung 101 detektiert den Maschinenstart basierend auf einer Spannung, die von der Phasenwicklung 21a erzeugt wird. Wie in 2 gezeigt ist, enthält die Maschinenstart-Detektorschaltung 101 zwei Spannungsteilerwiderstände 101a, 101b, einen Glättungskondensator 101c und einen Komparator 101d für die Maschinenstart-Detektion.
Die zwei Spannungsteilerwiderstände 101a, 101b sind miteinander in Reihe geschaltet und teilen die Generierungsspannung des Generators 2. Jeder der in Reihe geschalteten zwei Spannungsteilerwiderstände 101a, 101b ist an seinem Ende mit dem offenen Anschluss der Phasenwicklung 21a verbunden, die in 1 gezeigt ist, wobei das andere Ende über dem Fahrzeugkörper geerdet oder mit Masse verbunden ist.
Der Glättungskondensator 101c besteht aus einem Element zum Glätten der Genierungsspannung des Generators 2, die durch die zwei Spannungsteilerwiderstände 101a, 101b geteilt wurde. Der Glättungskondensator 101c ist an seinem Ende mit einem Kontakt zwischen den zwei Spannungsteilerwiderständen 101a, 101b verbunden und mit dem anderen Ende über den Fahrzeugkörper geerdet oder mit Masse verbunden.
Der Komparator 101d für die Maschinenstart-Detektion besteht aus einem Element zum Vergleichen der Generierungsspannung der Phasenwicklung 21a, die mit Hilfe der zwei Spannungsteilerwiderstände 101a, 101b geteilt wurde, mit einer voreingestellten dritten Bezugsspannung Vref3. Die dritte Bezugsspannung Vref3 entspricht einer Maschinenstart-Detektionsspannung (dritte vorbestimmte Spannung). Die Maschinenstart-Detektionsspannung dient als ein Schwellenwert zum Detektieren eines Maschinenstarts.
Wenn die Maschine gestartet hat, erzeugt die Phasenwicklung 21a eine Spannung entsprechend der Zahl der Umdrehungen der Maschine. Die Maschinenstart-Detektionsspannung ist niedriger als die Spannung, die durch die Phasenwicklung 21a erzeugt wird, wenn die Maschine gestartet wird. Wenn die Generierungsspannung der Phasenwicklung 21a die Maschinenstart-Detektionsspannung überschreitet, so wird bestimmt, dass die Maschine gestartet worden ist. Die dritte Bezugsspannung Vref3 wird auf einen Wert eingestellt, der dadurch erhalten wird, indem man die Maschinenstart-Detektionsspannung auf der Grundlage eines Spannungsteilungsverhältnisses der zwei Spannungsteilerwiderstände 101a, 101b umwandelt.
Ein Umkehr-Eingangsanschluss (–) des Komparators 101 für die Maschinenstart-Detektion ist mit einem Kontakt zwischen den zwei Spannungsteilerwiderständen 101a, 101b verbunden, an den auch der Glättungskondensator 101c angeschlossen ist, und ein Nicht-Invertierungs-Eingangsanschluss (+) des Komparators 101d ist mit einer Stromversorgungsquelle für die dritte Bezugsspannung Vref3 verbunden. Ein Ausgangsanschluss des Komparators 101d für die Maschinenstart-Detektion ist mit dem Transistor 102 verbunden, um die Warnlampe anzutreiben, ebenso die Allmählich-Erregung-Sschaltung 106 und die Maskierungsschaltung 108 für eine Allmählich-Erregung-Aufhebung, die in 1 gezeigt sind.
Wenn sich die Maschine in einem angehaltenen Zustand befindet, erzeugt die Phasenwicklung 21a keine Spannung. Demzufolge wird die Spannung des Umkehr-Ein gangsanschlusses des Komparators 101d niedriger als die dritte Bezugsspannung Vref3, die an den Nicht-Umkehr-Eingangsanschluss des Komparators 101d angelegt ist, was dazu führt, dass der Komparator 101d Signale mit hohem Pegel ausgibt. Wenn im Gegensatz dazu die Maschine gestartet hat, erzeugt die Phasenwicklung 21a eine Spannung. Demzufolge wird die Spannung des Umkehr-Eingangsanschlusses des Komparators 101d höher als die dritte Bezugsspannung Vref3, die an den Nicht-Umkehr-Eingangsanschluss des Komparators 101d angelegt ist, und somit gibt dann der Komparator 101d Signale mit niedrigem Pegel aus.
Es wird erneut auf 1 Bezug genommen. Der Transistor 102 zum Treiben der Warnlampe besteht aus einem Schaltelement, der die Warnlampe 3 einschaltet oder ausschaltet, indem er einen Schaltvorgang durchführt und zwar basierend auf der Ausgangsgröße von der Maschinenstart-Detektorschaltung 101. Die Warnlampe 3 bildet eine Anzeigelampe, um ein Warnsignal hinsichtlich eines Maschinenanhaltezustandes zu liefern und zwar nach dem Einschieben des Schlüsselschalters. Ein Gateanschluss und ein Drainanschluss des Transistors 102 ist mit dem Ausgangsanschluss bzw. mit der Warnlampe 3 verbunden und ein Sourceanschluss desselben ist über den Fahrzeugkörper geerdet oder mit Masse verbunden.
Die zwei Spannungsteilerwiderstände 103, 104, die miteinander in Reihe geschaltet sind, spielen eine Rolle bei der Teilung der Generierungsspannung des Generators 2. Ein Ende von jedem der in Reihe geschalteten Widerstände 103, 104 ist mit den Kathoden der drei Dioden 22a–22c verbunden, wobei das andere Ende über den Fahrzeugkörper geerdet ist oder mit Masse verbunden ist.
Der Komparator 105 für die Generierungsspannung-Detektion besteht aus einem Element zum Vergleichen der Generierungsspannung des Generators 2, welche mit Hilfe der zwei Widerstände 103, 104 geteilt wurde, mit einer voreingestellten ersten Bezugsspannung Vref1 entsprechend der geregelten Spannung. Die geregelte Spannung ist eine Sollspannung der Generierungsspannung des Generators 2. Die erste Bezugsspannung Vref1 wird auf einen Wert eingestellt, der dadurch erhalten wird, indem man die geregelte Spannung auf der Grundlage eines Spannungsteilungsverhältnisses der zwei Spannungsteilerwiderstände 103, 104 umsetzt.
Ein Umkehr-Eingangsanschluss (–) des Komparators 105 für die Generierungsspannung-Detektion ist mit dem Kontakt zwischen den zwei Spannungsteilerwiderständen 103, 104 verbunden, und ein Nicht-Umkehr-Eingangsanschluss (+) des Komparators 105 ist mit der ersten Bezugsspannung Vref1 verbunden. Ein Eingangsanschluss des Komparators 105 ist mit der Allmählich-Erregung-Schaltung 106, der Maskierungsschaltung 108 und der UND-Schaltung 111 verbunden. Wenn die Generierungsspannung des Generators 2 größer ist als die geregelte Spannung, wird die Spannung an dem Umkehr-Eingangsanschluss des Komparators 105 niedriger als die erste Bezugsspannung Vref1, die an den Nicht-Umkehr-Eingangsanschluss des Komparators 105 angelegt ist, was dazu führt, dass der Komparator 105 Signale mit hohem Pegel ausgibt. Wenn im Gegensatz dazu die Generierungsspannung des Generators 2 höher wird als die geregelte Spannung wird die Spannung des Umkehr-Eingangsanschlusses des Komparators 105 höher als die erste Bezugsspannung Vref1, die an den Nicht-Umkehr-Eingangsanschluss des Komparators 105 angelegt ist, und der Komparator 105 erzeugt somit Signale mit niedrigem Pegel.
Die Allmählich-Erregung-Schaltung 106 gibt impulsförmige Signale mit einer vorbestimmten Folgefrequenz zum Zwecke der Erregung aus, basierend auf den Ausgangsgrößen der Maschinenstart-Detektorschaltung 101 und des Komparators 105. Ein Eingangsanschluss der Allmählich-Erregung-Schaltung 106 ist mit dem Ausgangsanschluss der Maschinenstart-Detektorschaltung 101 verbunden, und der andere Eingangsanschluss ist mit dem Ausgangsanschluss des Komparators 105 verbunden, während ein Ausgangsanschluss der Allmählich-Erregung-Schaltung 106 mit der Maskierungsschaltung 108 und der ODER-Schaltung 110 verbunden ist.
Wenn die Signale mit dem hohen Pegel aus der Maschinenstart-Detektorschaltung 101 ausgegeben werden, gibt die Allmählich-Erregung-Schaltung 106 impulsförmige Signale mit einem Hochpegel-Signalverhältnis aus (im Folgenden als „Ein-Tastverhält nis" bezeichnet) von circa 20 %, um ein Beispiel zu nennen. Wenn andererseits die Signale mit niedrigem Pegel von der Maschinenstart-Detektorschaltung 101 ausgegeben werden, werden die Signale mit dem hohen Pegel von dem Komparator 105 ausgegeben, die Allmählich-Erregung-Schaltung 106 erhöht das Ein-Tastverhältnis der impulsförmigen Signale.
Der Komparator 107 für eine Allmählich-Erregung-Aufhebung ist ein Element zum Vergleichen der Generierungsspannung des Generators 2, die durch die zwei Widerstände 103, 104 geteilt worden ist, mit einer zweiten Rückstell-Bezugsspannung Vref2 entsprechend einer Allmählich-Erregung-Aufhebungsspannung (zweite vorbestimmte Spannung), die einen Schwellenwert für die Bestimmung der Aufhebung der Erregung bildet. Die Allmählich-Erregung-Aufhebungsspannung ist niedriger als die geregelte Spannung und ist höher als eine minimale Spannung, bei der die Stromverbraucher (nicht gezeigt), welche an die Batterie 5 angeschlossen sind, arbeiten können. Wenn die Generierungsspannung des Generators 2 auf weniger als die Allmählich-Erregung-Aufhebungsspannung während der allmählichen Erregung reduziert wird, wird die Allmählich-Erregung aufgehoben. Die zweite Bezugsspannung Vref2 wird auf einen Wert eingestellt, der dadurch erhalten wird, indem die Allmählich-Erregung-Aufhebungsspannung auf der Grundlage eines Spannungsteilungsverhältnisses der zwei Widerstände 103, 104 umgewandelt wird.
Ein Umkehr-Eingangsanschluss (–) des Komparators 107 ist mit dem Kontakt zwischen den Widerständen 103, 104 verbunden, und ein Nicht-Umkehr-Eingangsanschluss (+) des Komparators 107 ist mit der zweiten Bezugsspannung Vref2 verbunden, und ein Ausgang des Komparators 107 ist mit der UND-Schaltung 109 verbunden.
Wenn die Generierungsspannung des Generators 2 niedriger ist als die Allmählich-Erregung-Aufhebungsspannung, wird die Spannung an dem Umkehr-Eingangsanschluss des Komparators 107 niedriger als die zweite Bezugsspannung Vref2, die an den Nicht-Umkehr-Eingangsanschluss des Komparators 107 angelegt ist. Der Komparator 107 gibt dann Signale mit hohem Pegel aus, um die Aufhebung der allmählichen Erregung zu befehligen.
Wenn andererseits die Generierungsspannung des Generators 2 höher wird als die Allmählich-Erregung-Aufhebungsspannung, steigt die Spannung an dem Umkehr-Eingangsanschluss des Komparators 107 auf mehr als die zweite Bezugsspannung Vref2 an, die an den Nicht-Umkehr-Eingangsanschluss angelegt ist. Als ein Ergebnis gibt der Komparator 107 Signale mit niedrigem Pegel aus.
Die Maskierungsschaltung 108 gibt Signale zum Maskieren der Allmählich-Erregung-Aufhebung aus und zwar basierend auf der Ausgangsgröße von der Maschinenstart-Detektorschaltung. Wie in 3 gezeigt ist, enthält die Maskierungsschaltung 108 eine Aktivperiode-Rate-Bestimmungsschaltung 108a, eine NICHT-Schaltung 108b, eine ODER-Schaltung 108c und eine RS Flip-Flop-Schaltung 108d.
Die Aktivperiode-Rate-Bestimmungsschaltung 108a bestimmt das Ein-Tastverhältnis (oder die „Ein-Pegel-Periodenrate") der impulsförmigen Signale, die von der Allmählich-Erregung-Schaltung 106 ausgegeben werden. Wenn das Ein-Tastverhältnis der Impulssignale, die von der Allmählich-Erregung-Schaltung 106 ausgegeben werden, größer ist als ein voreingestelltes Bezugs-Ein-Tastverhältnis, gibt die Aktivperiode-Rate-Bestimmungsschaltung 108a ein Signal mit hohem Pegel aus, und ansonsten gibt sie ein Signal mit niedrigem Pegel aus. Das Bezugs-Ein-Tastverhältnis ist eine Aktivperiode-Rate (das heißt „Ein-Periode"), auf die in Verbindung mit dem Erregerstrom Bezug genommen wird, die äquivalent der Amplitude des Erregerstromes des Generators 2 ist.
Unmittelbar nach dem Starten einer Maschine, befindet sich die Batterie aufgrund der Stromzufuhr zu dem Anlassersystem oder ähnlichem in einem schlechten Ladezustand und somit ist die Anzahl der Umdrehungen der Maschine niedrig. Aus diesem Grund kann die Generierungsspannung selbst dann, wenn der Generator eine maximale Generierung vorsieht, nicht die geregelte Spannung erreichen. Bei solchen Umständen kann die Verhinderung der Allmählich-Erregung-Aufhebung in zuverlässiger Weise freigegeben werden und zwar durch die Bestimmung des Ein-Tastverhältnisses.
Ein Eingangsanschluss der Aktivperiode-Rate-Bestimmungsschaltung 108a ist mit dem Ausgangsanschluss der Allmählich-Erregung-Schaltung 106 verbunden, die in 1 gezeigt ist, und ein Ausgangsanschluss derselben ist mit einem Eingangsanschluss der ODER-Schaltung 108c verbunden. Ein Eingangsanschluss der NICHT-Schaltung (NOT circuit) 108b ist mit dem Ausgangsanschluss des Komparators 105 verbunden, der in 1 gezeigt ist, und ein Ausgangsanschluss derselben ist mit dem anderen Eingangsanschluss der ODER-Schaltung 108c verbunden. Ein Ausgangsanschluss der ODER-Schaltung 108c ist mit einem Set-Anschluss S der RS Flip-Flop-Schaltung 108d verbunden. Ein Rückstell-Anschluss R der RS Flip-Flop-Schaltung 108d ist mit dem Ausgangsanschluss der Maschinenstart-Detektorschaltung 101 verbunden, die in 1 gezeigt ist, und ein Ausgangsanschluss Q der Schaltung 108d ist mit dem Eingangsanschluss der UND-Schaltung 109 verbunden, die in 1 gezeigt ist.
Wenn die Signale mit dem hohen Pegel von der Maschinenstart-Detektorschaltung 101 ausgegeben werden, wird die RS Flip-Flop-Schaltung 108d zurückgesetzt, um Signale mit niedrigem Pegel auszugeben. Wenn im Gegensatz dazu Signale mit niedrigem Pegel von dem Komparator 105 ausgegeben werden oder wenn Signale mit hohem Pegel von der Aktiverpiode-Rate-Bestimmungsschaltung 108a entsprechend den impulsförmigen Signalen ausgegeben werden, die von der Allmählich-Erregung-Schaltung 106 ausgegeben werden, wird die RS Flip-Flop-Schaltung 108d gesetzt, um Signale mit hohem Pegel auszugeben.
Die UND-Schaltung 109 gibt selektiv die Ausgangsgröße aus dem Komparator 107 basierend auf der Ausgangsgröße von der Maskierungsschaltung 108 aus. Ein Eingangsanschluss der UND-Schaltung 109 ist mit dem Ausgangsanschluss der Flip-Flop-Schaltung 108d verbunden, die in 3 gezeigt ist, und der andere Eingangsanschluss der UND-Schaltung 109 ist mit dem Ausgangsanschluss des Komparators 107 verbunden, wobei dessen Ausgangsanschluss mit der ODER-Schaltung 110 verbunden ist.
Wenn die Signale mit hohem Pegel von der Maskierungsschaltung 108 ausgegeben werden, gibt die UND-Schaltung 109 die Ausgangsgröße gerade von dem Komparator 107 aus. Wenn im Gegensatz dazu Signale mit niedrigem Pegel von der Maskierungsschaltung 108 ausgegeben werden, gibt die UND-Schaltung 109 Signale mit niedrigem Pegel aus und zwar ungeachtet der Ausgangsgröße von dem Komparator 107.
Die ODER-Schaltung 110 gibt selektiv eine Ausgangsgröße von der Allmählich-Erregung-Schaltung 106 basierend auf der Ausgangsgröße von der UND-Schaltung 109 aus. Ein Eingangsanschluss der ODER-Schaltung 110 ist mit dem Ausgangsanschluss der Allmählich-Erregung-Schaltung 106 verbunden, und der andere Eingangsanschluss der ODER-Schaltung 110 ist mit dem Ausgangsanschluss der UND-Schaltung 109 verbunden, wobei deren Ausgangsanschluss mit der UND-Schaltung 111 verbunden ist.
Wenn Signale mit hohem Pegel von der UND-Schaltung 109 ausgegeben werden, gibt die ODER-Schaltung 110 Signale mit hohem Pegel aus, ungeachtet der Ausgangsgröße von der Allmählich-Erregung-Schaltung 106. Wenn im Gegensatz dazu Signale mit niedrigem Pegel von der UND-Schaltung 109 ausgegeben werden, gibt die ODER-Schaltung 110 impulsförmige Signale aus, so wie sie von der Allmählich-Erregung-Schaltung 106 ausgegeben werden.
Die UND-Schaltung 111 gibt selektiv die Ausgangsgröße von der ODER-Schaltung 110 basierend auf der Ausgangsgröße von dem Komparator 105 aus. Ein Eingangsanschluss der UND-Schaltung 111 ist mit dem Ausgangsanschluss des Komparators 105 verbunden, und der andere Eingangsanschluss der UND-Schaltung 111 ist mit dem Ausgangsanschluss der ODER-Schaltung 110 verbunden, wobei deren Ausgangsanschluss mit einer Ladungspump-Schaltung 112 verbunden ist.
Wenn Signale mit hohem Pegel von dem Komparator 105 ausgegeben werden, gibt die UND-Schaltung 111 eine Ausgangsgröße gerade von der ODER-Schaltung 110 aus. Wenn im Gegensatz dazu Signale mit niedrigem Pegel von dem Komparator 105 ausgegeben werden, gibt die UND-Schaltung 111 Signale mit niedrigem Pegel aus und zwar ungeachtet der Ausgangsgröße von der ODER-Schaltung 110.
Die Ladungspump-Schaltung 112 spielt eine Rolle beim Umsetzen der Ausgangsgröße von der UND-Schaltung 110 in eine hohe Spannung, die es dem Transistor 113 ermöglicht zum Zwecke der Erregerstromsteuerung einen Schaltvorgang durchzuführen. Ein Eingangsanschluss der Ladungspump-Schaltung 112 ist mit dem Ausgangsanschluss der UND-Schaltung 110 verbunden, und ein Ausgangsanschluss derselben ist mit dem Transistor 113 verbunden.
Der Transistor 113 für die Erregerstromsteuerung besteht aus einem schaltenden Element zur Steuerung des Erregerstromes, der durch die Erregerwicklung 20 fließt, indem ein Schaltvorgang basierend auf einer hohen Spannung durchgeführt wird, die von der Ladungspump-Schaltung 112 ausgegeben wird. Der Schaltvorgang, welcher von dem Transistor 113 ausgeführt wird, steuert eine aktive (oder „ein") Rate, mit welcher der Erregerstrom aktiv wird (das heißt fließt), wodurch dann der Erregerstrom gesteuert wird.
Ein Gateanschluss des Transistors 113 ist mit dem Ausgangsanschluss der Ladungspump-Schaltung 112 verbunden, und dessen Drainanschluss ist mit den Kathoden der Dioden 22a–22c verbunden, und dessen Sourceanschluss ist mit einem Ende der Erregerwicklung 20 verbunden. Das andere Ende der Erregerwicklung 20 ist über den Fahrzeugkörper geerdet oder mit Masse verbunden.
Eine Rückflussdiode 114 bildet ein Element, welches einen Rückflussstrom durchlässt, der an der Erregerwicklung 20 generiert wird, wenn der Transistor 113 ausgestaltet wird. Eine Kathode der Rückflussdiode 114 ist mit dem einen Ende der Erregerwicklung 20 verbunden, und eine Anode derselben ist mit dem anderen Ende der Erregerwicklung 20 verbunden.
Es wird nun die Betriebsweise des Gerätes weiter unten in Einzelheiten unter Hinweis auf die 1 bis 3 beschrieben. Wenn gemäß 1 der Schlüsselschalter 4 eingeschoben wird, wird die Batterie 5 mit der Stromversorgungsschaltung 100 verbunden. Die Stromversorgungsschaltung 100 wandelt die Ausgangsspannung der Batterie 5 in eine Spannung um, die für einen Betrieb geeignet ist und führt die resultierende Spannung den einzelnen Schaltkreisen zu. Nach dem Zuführen der Spannung beginnen die einzelnen Schaltkreise mit ihrem Betrieb.
Kurz vor einem Maschinenstart hat die Phasenwicklung 21a noch keine Spannung generiert. Somit gibt die Maschinenstart-Detektorschaltung 101 Signale mit hohem Pegel aus. Wenn die Ausgangsgröße der Maschinenstart-Detektorschaltung 101 einen hohen Wert erreicht, wird der Transistor 102 zum Treiben der Warnlampe eingeschaltet, um die Warnlampe 3 zum Leuchten zu bringen. Zu diesem Zeitpunkt hat der Generator 2 noch keine Spannung erzeugt.
Der Komparator 105 gibt dann Signale mit hohem Pegel aus. Wenn die Ausgangsgröße des Komparators 105 einen hohen Wert erreicht, gibt die Allmählich-Erregung-Schaltung 6 impulsförmige Signale mit einem Einschalt-Tastverhältnis von circa 20 %, um ein Beispiel zu nennen, aus, während die Maskierungsschaltung 108 für die Allmählich-Erregung-Aufhebung, Signale mit niedrigem Pegel ausgibt.
Wenn die Ausgangsgröße der Maskierungsschaltung 108 auf einen niedrigen Wert fällt, gibt die UND-Schaltung 109 Signale mit niedrigem Pegel aus und zwar ungeachtet der Ausgangsgröße von dem Komparator 107. Als ein Ergebnis wird die Allmählich-Erregung-Aufhebung verhindert.
Andererseits gibt die ODER-Schaltung 110 impulsförmige Signale mit circa 20 % Ein-Tastverhältnis aus und zwar so wie sie von der Allmählich-Erregung-Schaltung 106 ausgegeben werden, da der Ausgangspegel der UND-Schaltung 109 niedrig ist.
Da der Ausgangspegel des Komparators 105 hoch ist, gibt die UND-Schaltung 111 die impulsförmigen Signale mit etwa 20 % Ein-Tastverhältnis aus und zwar so wie sie von der ODER-Schaltung 110 ausgegeben werden.
Die Ladungspump-Schaltung 112 führt dann einen Schaltvorgang des Transistors 113 durch und zwar entsprechend den impulsförmigen Signalen von circa 20 % Ein-Tastverhältnis, die von der UND-Schaltung 111 ausgegeben werden. Als ein Ergebnis fließt ein Erregerstrom in Übereinstimmung mit den impulsförmigen Signalen und im Wesentlichen mit einem konstanten Wert durch die Erregerwicklung 20.
Wenn die Maschine anfängt umzulaufen, indem sie von dem Anlassersystem betätigt wird, beginnt die Spannungserzeugung in der Phasenwicklung 21a. Wenn die Generierungsspannung stärker als die Maschinenstart-Detektionsspannung angestiegen ist, gibt die Maschinenstart-Detektorschaltung 101 Signale mit niedrigem Pegel aus.
Wenn der Ausgangspegel der Maschinenstart-Detektorschaltung 101 auf Niedrig fällt, wird der Transistor 102 zum Antreiben der Warnlampe ausgeschaltet, um dadurch die Warnlampe 3 auszuschalten. In diesem Moment ist die Generierungsspannung des Generators 2 ausreichend hoch, jedoch niedriger als die geregelte Spannung. Der Ausgangspegel des Komparators 105 verbleibt somit hoch.
Wenn der Ausgangspegel der Maschinenstart-Detektorschaltung 101 auf Niedrig fällt und der Ausgangspegel des Komparators 105 hoch wird, erhöht die Allmählich-Erregung-Schaltung 106 allmählich das Ein-Tastverhältnis der impulsförmigen Signale, welches jedoch immer noch kleiner ist als das Bezugs-Ein-Tastverhältnis (on-duty ratio).
Demzufolge wird für den Fall, dass die Ausgangsgröße der Maschinenstart-Detektorschaltung 101 auf einen niedrigen Pegel reduziert wird, die RS Flip-Flop-Schaltung 108d in der Maskierungsschaltung 108 nicht gesetzt und die Ausgangsgröße bleibt auf einem niedrigen Pegel. Da der Ausgangspegel der Maskierungsschaltung 108 nied rig ist, bleibt die Ausgangsgröße der UND-Schaltung 109 auf einem niedrigen Pegel und zwar ungeachtet der Ausgangsgröße aus dem Komparator 107. Als ein Ergebnis wird die Allmählich-Erregung-Aufhebung weiterhin verhindert.
Da der Ausgangspegel der UND-Schaltung 109 niedrig ist, gibt die ODER-Schaltung 110 Impulssignale mit einem sich allmählich vergrößernden Ein-Tastverhältnis aus und zwar so wie sie von der Allmählich-Erregung-Schaltung 106 ausgegeben werden.
Da der Ausgangspegel des Komparators 105 hoch ist, gibt die UND-Schaltung 111 Impulssignale mit einem sich allmählich vergrößernden Ein-Tastverhältnis aus und zwar so wie sie von der ODER-Schaltung 110 ausgegeben werden.
Die Ladungspump-Schaltung 112 führt dann einen Schaltvorgang des Transistors 113 durch und zwar entsprechend den impulsförmigen Signalen mit einem allmählich anwachsenden Ein-Tastverhältnis. Als ein Ergebnis fließt der Erregerstrom durch die Erregerwicklung 20 und wird allmählich mit dem Ein-Tastverhältnis der impulsförmigen Signale erhöht, wodurch eine allmähliche Erregung durchgeführt wird. Demzufolge steigt die Generierungsspannung allmählich an. Danach steigt die Zahl der Umdrehungen der Maschine an und auch die Generierungsspannung des Generators 2 steigt an und überschreitet die geregelte Spannung. Im Ansprechen darauf gibt der Komparator 105 Signale mit niedrigem Pegel aus.
Wenn der Ausgangspegel der Maschinenstart-Detektorschaltung 101 und der Ausgangspegel des Komparators 105 beide auf einen niedrigen Wert abgefallen sind, gibt die Maskierungsschaltung 108 Signale mit hohem Pegel aus.
Die Maskierungsschaltung 108 gibt auch Signale mit hohem Pegel aus, wenn das Ein-Tastverhältnis der impulsförmigen Signale, die aus der Allmählich-Erregung-Schaltung 106 ausgegeben werden, das Bezugs-Ein-Tastverhältnis überschreitet und zwar vor dem Anstieg der Generierungsspannung des Generators 2 über die geregelte Spannung hinaus.
Wenn die Ausgangsgröße aus der Maskierungsschaltung 108 einen hohen Wert erreicht hat, gibt die UND-Schaltung 109 eine Ausgangsgröße exakt von dem Komparator 107 aus. Als ein Ergebnis wird die Verhinderung der Allmählich-Erregung-Aufhebung freigegeben.
Nach der Beseitigung oder Aufhebung der Verhinderung der Allmählich-Erregung-Beseitigung, wenn die Generierungsspannung des Generators 2 niedriger wird als die Allmählich-Erregung-Aufhebungsspannung entsprechend der Zunahme des Energieverbrauchs durch die Stromverbraucher (nicht gezeigt), gibt der Komparator 107 Signale mit hohem Pegel aus. Da die Ausgangsgröße der Maskierungsschaltung 108 einen hohen Wert hat, gibt die UND-Schaltung 109 Signale mit hohem Pegel aus und zwar so wie sie aus dem Komparator 107 ausgegeben werden.
Da die Ausgangsgröße aus der UND-Schaltung 109 einen hohen Wert oder Pegel besitzt, gibt die ODER-Schaltung 110 Signale mit einem hohen Pegel aus und zwar so wie sie aus der UND-Schaltung 109 ausgegeben werden und auch ungeachtet der Ausgangsgröße der Allmählich-Erregung-Schaltung 106.
Da die Ausgangsgröße der ODER-Schaltung 110 einen hohen Pegel besitzt, gibt die UND-Schaltung 111 eine Ausgangsgröße exakt vom Komparator 105 aus. Als ein Ergebnis wird die allmähliche Erregung aufgehoben oder beseitigt.
Die Ladungspump-Schaltung 112 schaltet dann den Transistor 113 ein und zwar entsprechend der Ausgangsgröße von dem Komparator 105 ohne eine allmähliche Erregung durchzuführen, so dass der Erregerstrom durch die Erregerwicklung 20 fließt und drastisch erhöht ist, um die Generierungsspannung anzuheben.
Solange bis die Maschine angehalten ist und zwar nachfolgend und der Ausgangspegel der Maschinenstart-Detektorschaltung 101 auf Niedrig bleibt, bleibt die Ausgangsgröße aus der Maskierungsschaltung 108 auf einem hohen Pegel und somit wird die Allmählich-Erregung-Aufhebung nicht verhindert.
Zuletzt werden die Wirkungen der vorliegenden Ausführungsform in Einzelheiten beschrieben.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Allmählich-Erregung-Aufhebung verhindert werden und zwar während der anfänglichen allmählichen Erregungsoperation nachdem der Maschinenstart detektiert worden ist. Dies schafft die Möglichkeit eine drastische Änderung in dem Antriebsdrehmoment des Generators 2 zu unterdrücken, die bei Aufhebung der allmählichen Erregung während der anfänglichen Allmählich-Erregungs-Operation auftritt und zwar unmittelbar nachdem die Maschine gestartet hat. Demzufolge kann bei den unstabilen Bedingungen, die unmittelbar nach dem Starten auftreten, ein Maschinenstopp aufgrund der drastischen Änderung in dem Antriebsdrehmoment des Generators 2 verhindert werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Maschine so betrachtet werden, dass sie gestartet hat, wenn die Generierungsspannung des Generators 2 die Maschinenstart-Detektionsspannung überschreitet. Spezifischer ausgedrückt, da die Generierungsspannung des Generators 2 sich mit der Zahl der Umdrehungen der Maschine ändert, kann der Maschinenstart in zuverlässiger Weise detektiert werden und zwar durch Vergleichen der Generierungsspannung mit der Maschinenstart-Detektionsspannung.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Zeitsteuerung für die Freigabe der Verhinderung der Allmählich-Erregung-Aufhebung basierend auf einer Aktivperioden-Rate bestimmt werden, die äquivalent zur Generierungsspannung und zu dem Erregerstrom ist. Daher kann die Verhinderung der Allmählich-Erregung-Aufhebung effizient freigegeben werden ohne dass dabei die Verhinderung für mehr als nötig fort gesetzt wird. Die Zahl der Umdrehungen der Maschine unmittelbar nach dem Starten ist unstabil, die jedoch danach im Verlaufe der Zeit stabilisiert wird. Da die Generierungsspannung allmählich erhöht wird und zwar unmittelbar nach dem Maschinenstart dank der Allmählich-Erregungs-Operation, kann die Verhinderung der Allmählich-Erregung-Aufhebung effizient freigegeben werden oder aufgehoben werden und zwar basierend auf der Aktivperiode-Rate, die äquivalent zu der Generierungsspannung und dem Erregerstrom ist.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann ein Maschinenstopp in einem Fahrzeug unmittelbar nach dem Starten der Maschine, der durch eine drastische Änderung in dem Antriebsdrehmoment des Generators 2 induziert wird, verhindert werden. Demzufolge wird die Startfähigkeit einer Maschine in einem Fahrzeug erhöht.
(Abgewandelte Ausführungsformen)
Es sei darauf hingewiesen, dass, obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform ein Beispiel dargestellt wurde, bei dem der Maschinenstart basierend auf der Amplitude einer Generierungsspannung der Phasenwicklung 21a detektiert wird, dieses Beispiel nicht als einschränkend zu interpretieren ist. Da beispielsweise die Generierungsspannung der Phasenwicklung aus einer Wechselspannung besteht, kann auch ein Maschinenstart basierend auf deren Frequenz detektiert werden. In solch einem Fall kann die Maschinenstart-Detektorschaltung, die in 1 gezeigt ist, dadurch realisiert werden, indem man die Schaltungskonfiguration, die in 2 gezeigt ist, durch eine Schaltungskonfiguration ersetzt, die in 4 gezeigt ist.
Die Maschinenstart-Detektorschaltung, die in 4 gezeigt ist, enthält zwei Spannungsteilerwiderstände 101e, 101f, einen Komparator 101g und eine Frequenzbestimmungsschaltung 101h.
Die zwei Widerstände 101e, 101f teilen die Generierungsspannung des Generators 2, da sie zueinander in Reihe geschaltet sind. Ein Ende von jedem der zwei in Reihe geschalteten Widerstände 101e, 101f ist mit dem offenen Anschluss der Phasenwicklung 21a verbunden und das andere Ende ist über den Fahrzeugkörper geerdet oder mit Masse verbunden.
Ein Umkehr-Eingangsanschluss (–) des Komparators 101g ist mit einem Kontakt zwischen den Spannungsteilerwiderständen 101e, 101f verbunden, und ein Nicht-Umkehr-Eingangsanschluss (+) des Komparators 101g ist mit der voreingestellten dritten Bezugsspannung Vref3 verbunden. Der Komparator 101g dient als ein Element zum Vergleichen der Generierungsspannung an Phasenwicklung 21a, die durch die zwei Widerstände 101e, 101f geteilt worden ist, mit der dritten Bezugsspannung Vref3. Die dritte Bezugsspannung Vref3 dient als ein Schwellenwert, der eine Bezugsgröße zum Umsetzen der Generierungsspannung an der Phasenwicklung 21a in impulsförmige Signale dient, die für deren Wechselstromfrequenz geeignet sind. Der Komparator 101g gibt Signale mit hohem Pegel aus, wenn die Generierungsspannung an der Phasenwicklung 21a niedriger ist als die dritte Bezugsspannung Vref3, und gibt Signale mit niedrigem Pegel aus, wenn diese höher ist.
Ein Eingangsanschluss der Frequenz-Bestimmungsschaltung 101h ist mit einem Ausgangsanschluss des Komparators 101g verbunden, wobei dessen Ausgangsanschluss mit dem Transistor 102 verbunden ist, um eine Warnlampe, die Allmählich-Erregung-Schaltung 106 und die Maskierungsschaltung 108 für die Allmählich-Erregung-Aufhebung anzutreiben. Die Frequenz-Bestimmungsschaltung 101h bestimmt, ob eine Maschine gestartet worden ist oder nicht und zwar basierend auf der Wechselstromfrequenz der Generierungsspannung, die mit der Ausgangsgröße aus dem Komparator 101g erhalten wird, und gibt Signale entsprechend den Ergebnissen der Bestimmung aus. Ein Maschinenstart kann somit wie bei der Schaltungskonfiguration gemäß 2 detektiert werden.
Die vorliegende Erfindung kann in mehreren anderen Ausführungsformen implementiert werden, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die Ausführungsformen und abgewandelten Ausführungsformen, die hier beschrieben worden sind, sol len lediglich der Veranschaulichung dienen und sind nicht einschränkend, da der Rahmen der vorliegenden Erfindung durch die anhängenden Ansprüche und nicht durch die vorangegangene Beschreibung definiert ist. Alle Änderungen, die in den Rahmen und Umfang der Ansprüche fallen oder Äquivalente, die in diesen Rahmen oder Umfang fallen, werden somit von den Ansprüchen mit umfasst.

Claims

Gerät zum Steuern der Energie, die von einem Generator erzeugt werden soll, der von einer Brennkraftmaschine angetrieben wird, welches Gerät folgendes aufweist: eine Erregerstrom-Steuereinrichtung zum Steuern eines Erregerstromes, welcher dem Generator zuzuführen ist, so dass der Generator Energie erzeugt, deren Spannung auf einen ersten vorbestimmten Spannungswert eingestellt ist, eine Allmählich-Erregung-Einrichtung, um es dem Erregerstrom zu ermöglichen allmählich anzuwachsen, wenn der Erregerstrom durch die Erregerstrom-Steuereinrichtung gesteuert wird; eine Allmählich-Erregung-Aufhebungseinrichtung, um die allmähliche Erregung in Fällen aufzuheben, bei denen die Spannung der Energie, die durch den Generator erzeugt wird, kleiner wird als ein zweiter vorbestimmter Spannungswert, der niedriger liegt als der erste vorbestimmte Spannungswert und zwar während der allmählichen Erregung, die durch die Allmählich-Erregung-Einrichtung durchgeführt wird; eine Startdetektoreinrichtung zum Detektieren, dass die Brennkraftmaschine gestartet worden ist; und eine Allmählich-Erregung-Aufhebung-Verhinderungseinrichtung, um zu Verhindern, dass die Allmählich-Erregung-Aufhebung durch die Allmählich-Erregung-Aufhebungseinrichtung durchgeführt wird und zwar während der allmählichen Erregung, die zuerst durch die Allmählich-Erregung-Einrichtung ausgeführt wird, die stattfindet nachdem der Start der Brennkraftmaschine durch die Startdetektoreinrichtung detektiert worden ist.
Gerät nach Anspruch 1, bei dem die Allmählich-Erregung-Aufhebung-Verhinderungseinrichtung eine Verhinderungs-Freigabeeinrichtung umfasst, um die Verhinderung der Allmählich-Erregung-Aufhebung auf der Grundlage von entweder der Spannung der erzeugten Energie oder dem Erregerstrom freizugeben.
Gerät nach Anspruch 2, bei dem die Verhinderungs-Freigabeeinrichtung so konfiguriert ist, um die Verhinderung der Allmählich-Erregung-Aufhebung in Fällen freizugeben, bei denen die Spannung der erzeugten Energie den ersten vorbestimmten Spannungswert überschreitet.
Gerät nach Anspruch 2, bei dem die Verhinderungs-Freigabeeinrichtung so konfiguriert ist, um die Verhinderung der Allmählich-Erregung-Aufhebung in Fällen freizugeben oder aufzuheben, bei denen der Erregerstrom einen vorbestimmten Stromwert überschreitet.
Gerät nach Anspruch 4, bei dem die Erregerstrom-Steuereinrichtung so konfiguriert ist, um den Erregerstrom durch Einstellen einer Aktivperiode-Rate zu steuern, mit der der Erregerstrom aktiv wird, und die Verhinderungs-Freigabeeinrichtung Mittel enthält, um eine Amplitude des Erregerstromes basierend auf der Aktivperiode-Rate des Erregerstromes zu entscheiden oder zu bestimmen.
Gerät nach Anspruch 1, bei dem der Generator in einem Fahrzeug montiert ist.
Gerät zum Steuern der Energie, die durch einen Generator erzeugt wird, der durch eine Brennkraftmaschine angetrieben wird, welches Gerät folgendes aufweist: eine Erregerstrom-Steuereinheit, die einen Erregerstrom steuert, welcher dem Generator zugeführt wird, so dass der Generator Energie erzeugt, deren Spannung auf einen ersten vorbestimmten Spannungswert eingestellt ist; eine Allmählich-Erregung-Einheit, die es dem Erregerstrom ermöglicht allmählich anzuwachsen, wenn der Erregerstrom durch die Erregerstrom-Steuereinheit gesteuert wird; eine Allmählich-Erregung-Aufhebungseinheit, welche die allmähliche Erregung in Fällen aufhebt, bei denen die Spannung der von dem Generator erzeugten Energie kleiner wird als ein zweiter vorbestimmter Spannungswert, der niedriger ist als der erste vorbestimmte Spannungswert und zwar während der allmählichen Generierung, die durch die Allmählich-Erregungseinheit durchgeführt wird; eine Start-Detektoreinheit, die detektiert, dass die Brennkraftmaschine gestartet worden ist; und eine Allmählich-Erregung-Aufhebung-Verhinderungseinheit, welche die Allmählich-Erregung-Aufhebung verhindert, die durch die Allmählich-Erregung-Aufhebungseinheit durchgeführt wird und zwar während der allmählichen Erregung, die zuerst durch die Allmählich-Erregungseinheit durchgeführt wird, welche stattfindet nachdem der Start der Brennkraftmaschine durch die Start-Detektoreinheit detektiert worden ist.
Gerät nach Anspruch 7, bei dem die Allmählich-Erregung-Aufhebung-Verhinderungseinheit eine Verhinderungs-Freigabeeinheit enthält, welche die Verhinderung der Allmählich-Erregung-Aufhebung auf der Grundlage von entweder der Spannung der erzeugten Energie oder dem Erregerstrom freigibt oder aufhebt.
Gerät nach Anspruch 8, bei dem die Verhinderungs-Freigabeeinheit so konfiguriert ist, um die Verhinderung der Allmählich-Erregung-Aufhebung in Fällen freizugeben, bei denen die Spannung der erzeugten Energie den ersten vorbestimmten Spannungswert überschreitet.
Gerät nach Anspruch 8, bei dem die Verhinderungs-Freigabeeinheit so konfiguriert ist, um die Verhinderung der Allmählich-Erregung-Aufhebung in Fällen freizugeben, bei denen der Erregerstrom einen vorbestimmten Stromwert überschreitet.
Gerät nach Anspruch 10, bei dem die Erregerstrom-Steuereinheit so konfiguriert ist, um den Erregerstrom durch Einstellen einer Aktivperiode-Rate zu steuern, mit der der Eregerstrom aktiv wird, und die Verhinderungs-Freigabeeinheit Mittel enthält, um eine Amplitude des Erregerstromes basierend auf der Aktivperiode-Rate des Erregerstroms zu entscheiden oder zu bestimmen.
Gerät nach Anspruch 7, bei dem der Generator in einem Fahrzeug montiert ist.
Gerät nach Anspruch 11, bei dem die Allmählich-Erregung-Aufhebung-Verhinderungseinheit folgendes enthält: eine Maskierungsschaltung, die ein Signal zum Maskieren einer Ausgangsgröße der Allmählich-Erregung-Aufhebungseinheit liefert und zwar auf der Grundlage einer Ausgangsgröße der Start-Detektoreinheit; und eine Selektiv-Ausgabeschaltung, welche selektiv die Ausgangsgröße der Allmählich-Erregung-Aufhebungseinheit auf der Grundlage des Maskierungssignals von der Maskierungsschaltung ausgibt.
Gerät nach Anspruch 13, bei dem die Maskierungsschaltung folgendes aufweist: eine Bestimmungsschaltung, die dafür konfiguriert ist, um einen Vergleich zwischen einem Ein-Tastverhältnis einer Ausgangsgröße der Allmählich-Erregungsseinheit und einem voreingestellten Bezugs-Ein-Tastverhältnis durchzuführen, wobei die Bestimmungsschaltung ein Signal mit einem ersten logischen Pegel im Ansprechen auf eine Bestimmung ausgibt, dass das Ein-Tastverhältnis der Ausgangsgröße der Allmählich-Erregungseinheit größer ist als das Bezugs-Ein-Tastverhältnis und ein Signal mit einem zweiten logischen Pegel im Ansprechen auf eine Bestimmung ausgibt, dass das Ein-Tastverhältnis der Ausgangsgröße der Allmählich-Erregungseinheit gleich ist mit oder kleiner ist als das Bezugs-Ein-Tastverhältnis; und eine Sequenzschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie nicht nur auf die Ausgangsgröße der Start-Detektoreinheit anspricht, der Art, dass die Sequenzschaltung zurückgestellt wird, um ein Signal mit dem zweiten logischen Pegel auszugeben, sondern auch entweder auf die Spannung der erzeugten Energie oder basierend auf der Ausgangsgröße der Allmählich-Erregungseinheit einer Ausgangsgröße der Bestimmungsschaltung, derart, dass die Sequenzschaltung eingestellt oder gesetzt wird und zwar im Ansprechen auf eine Situation, bei der die Spannung der erzeugten Energie den ersten vorbestimmten Spannungswert überschreitet oder die Ausgangsgröße der Bestimmungsschaltung auf dem ersten logischen Pegel liegt, um ein Signal mit dem ersten logischen Pegel an die Selektiv-Ausgabeschaltung auszugeben.
Gerät nach Anspruch 7, bei dem die Start-Detektoreinheit so konfiguriert ist, um den Start der Brennkraftmaschine basierend auf einer Amplitude der Spannung der von dem Generator erzeugten Energie zu detektieren.
Gerät nach Anspruch 7, bei dem die Start-Detektoreinheit so konfiguriert ist, um den Start der Brennkraftmaschine basierend auf einer Frequenz der Spannung der von dem Generator erzeugten Energie zu detektieren.
Verfahren zum Steuern der Energie, die von einem Generator erzeugt werden soll, der von einer Brennkraftmaschine angetrieben wird, mit den folgenden Schritten: Steuern eines Erregerstromes, der dem Generator zuzuführen ist, so dass der Generator eine Energie erzeugt, deren Spannung auf einen ersten vorbestimmten Spannungswert eingestellt wird; Veranlassen, dass der Erregerstrom allmählich ansteigt, wenn der Erregerstrom gesteuert wird; Aufheben der allmählichen Erregung in Fällen, bei denen die Spannung der von dem Generator erzeugten Energie kleiner wird als ein zweiter vorbestimmter Spannungswert, der niedriger ist als der erste vorbestimmte Spannungswert und zwar während der allmählichen Erregung; Detektieren, dass die Brennkraftmaschine gestartet hat; und Verhindern der Allmählich-Erregung-Aufhebung, dass diese ausgeführt wird, und zwar während der allmählichen Erregung, die zuerst bei dem Allmählich-Erregungsschritt durchgeführt wird, der dann folgt, nachdem der Start der Brennkraftmaschine bei dem Start-Detektionsschritt detektiert worden ist.
Verfahren nach Anspruch 17, wonach der Allmählich-Erregung-Aufhebung-Verhinderungsschritt einen Schritt umfasst, bei dem die Verhinderung der Allmählich-Erregung-Aufhebung freigegeben oder aufgehoben wird und zwar auf der Grundlage von entweder der Spannung der erzeugten Energie oder dem Erregerstrom.