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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuergerät für die Erzeugung von elektrischer Energie nach dem Anspruch 1.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Aus der
EP 0 783 994 A1 ist ein Steuerungssystem für einen Generator eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei dem ein Generator-Regler zur Anwendung gelangt, der über eine bidirektionale Schnittstelle mit einer elektronischen Steuereinheit der einen Generator antreibenden Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine verbunden ist. Die Signalübertragung kann dabei in einer Richtung durch Pulsweitenmodulation und in der anderen Richtung durch Amplitudenmodulation erfolgen. Insbesondere übermittelt dabei die Steuereinheit eine Sollwertvorgabe für die Generatorspannung unter Berücksichtigung verschiedenster Randbedingungen. Hierbei ist auch ein Rückgriff auf das Datenbussystem des Kraftfahrzeuges möglich.
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Aus der
DE 101 08 540 A1 ist ein Fahrzeug-Steuergerät für einen fahrzeugeigenen elektrischen Generator bekannt. Bei diesem bekannten Fahrzeug-Steuergerät sind die Verdrahtungen einschließlich einem Verbinder bei dem Motorfahrzeug erheblich vereinfacht, damit sich die Herstellungskosten reduzieren lassen, während ein Triggersignal fortlaufend ohne Schwierigkeiten selbst bei Auftreten einer Anormalität ihn Zuordnung zu einer Ladungslampe verfügbar ist. Das Spannungssteuergerät enthält eine Spannungssteuerschaltung zum Steuern einer erzeugten Spannung eines fahrzeugeigenen elektrischen Generators, eine externe Steuereinheit zum Zuführen eines Triggersignals zu der Spannungssteuerschaltung, eine einzige Signalleitung für das elektrische Verbinden eines ersten Anschlusses der Spannungssteuerschaltung und eines ersten Ports der externen Steuereinheit. Die externe Steuereinheit ist so ausgelegt, daß sie das Triggersignal an die Spannungssteuerschaltung über die einzige Signalleitung ausgibt. Die Spannungssteuerschaltung ist so ausgelegt, daß bei Auftreten einer Anormalität in dem fahrzeugeigenen elektrischen Generator die Spannungssteuerschaltung die externe Steuereinheit über das Auftreten des Anormalitäts-Status über die einzige Signalleitung informiert.
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Es ist ferner ein herkömmliches Steuergerät für die Erzeugung elektrischer Energie bekannt, welches dafür ausgebildet ist, über einen externen Signal-Empfangsanschluß ein Energie-Einschaltsignal zu empfangen, welches von einem externen Controller aus übertragen wird, der an das Steuergerät für die Erzeugung von elektrischer Energie angeschlossen ist und der dadurch die Steuerung der Erzeugung von elektrischer Energie eines Fahrzeug-Wechselstromgenerators initialisiert, der in einem Fahrzeug montiert ist. Beispielsweise ist eine solche Steuertechnik zur Erzeugung von elektrischer Energie in einem Fahrzeug-Wechselstromgenerator in der offengelegten japanischen Druckschrift
JP 2003- 88 191 A offenbart (siehe die Seiten 5 bis 14 und die
1 bis
8).
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Darüber hinaus offenbart die
DE 696 31 450 T2 einen Spannungsregler eines Fahrzeuggenerators zur Regelung einer Vielzahl von Ausgangsspannungen des Generators für eine Vielzahl von eine Batterie umfassenden elektrischen Verbrauchern in Abhängigkeit von einem externen Steuersignal, mit einem Eingangsanschluss zur Aufnahme des externen Steuersignals, einer mit dem Eingangsanschluss verbundenen Einrichtung zur Einstellung der Spannung am Eingangsanschluss auf eine feste Steuerspannung, wenn kein externes Steuersignal ansteht, einer mit dem Eingangsanschluss verbundenen Einrichtung zur Diskriminierung des externen Steuersignals oder der festen Steuerspannung und Bildung einer Vielzahl von Diskriminierungssignalen, und einer mit der Spannungsdiskriminierungseinrichtung verbundenen Erregerstrom-Steuereinrichtung zur Aufnahme der Vielzahl von Diskriminierungssignalen und Steuerung des Erregerstroms des Generators zur Erzeugung einer Batterie-Ladespannung, wenn die feste Steuerspannung am Eingangsanschluss ansteht, und einer spezifischen Ausgangsspannung, wenn das externe Steuersignal am Eingangsanschluss ansteht, wobei die spezifische Ausgangsspannung mit einem Pegel erzeugt wird, der von der Vielzahl von Diskriminierungssignalen bestimmt ist.
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Wenn ein Anwender oder ein Fahrer eines Fahrzeugs einen Fahrzeug-Wechselstromgenerator ersetzt und auch das Steuergerät für die Erzeugung von elektrischer Energie ersetzt, welches in einem Fahrzeug montiert ist, und zwar durch neue Geräte aufgrund vielfältiger Gründe, können die neuen Einbau-Einheiten nicht mit der Fahrzeug-Interface-Schaltung übereinstimmen. Es kann dabei vorkommen, daß der Fehler seine Ursache in dem Steuergerät für die Erzeugung von elektrischer Energie hat, daß nämlich dieses nicht an den Schaltungstyp einer Fahrzeug-Interface-Schaltung angepaßt ist, die in einem externen Controller inkorporiert ist. Dieser unabgeglichene Zusammenbau bewirkt, daß ein Steuersignal nicht in korrekter Weise von dem externen Controller zu dem Steuergerät für die Erzeugung von elektrischer Energie übertragen werden kann.
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Es gibt beispielsweise vielfältige unabgeglichene Zusammenbau-Situationen, bei denen der externe Controller nicht aus einer Fahrzeug-Interface-Schaltung in Form einer Hochzieh-Schaltung (pull-up circuit) bestehen muß, bei denen das Steuergerät für die Erzeugung von elektrischer Energie mit einem neuen Steuergerät für die Erzeugung von elektrischer Energie ersetzt wird, welches eine Empfangsschaltung besitzt, die an eine Hochzieh-Schaltung angepaßt ist, oder in denen der externe Controller eine Fahrzeug-Interface-Schaltung aufweist, die aus einer Hochzieh-Schaltung gebildet ist, und wobei das Steuergerät für die Erzeugung von elektrischer Energie durch ein neues Steuergerät für die Erzeugung von elektrischer Energie ersetzt wird, welches eine Empfangsschaltung besitzt, welche an die Hochzieh-Schaltung angepaßt ist. Bei derartigen unabgeglichenen Zusammenbau-Situation kann die Empfangsschaltung in dem Steuergerät für die Erzeugung von elektrischer Energie, da das Steuergerät für die Erzeugung von elektrischer Energie lediglich ein Steuersignal mit einem hohen Pegel oder lediglich ein Steuersignal mit einem niedrigen Pegel einspeist, das Steuersignal wie beispielsweise ein elektrisches Leistungs-Einschaltsignal nicht empfangen, welches von dem externen Controller aus übertragen wird, so daß dadurch keine Steuerung der Erzeugung der elektrischen Energie des Fahrzeug-Wechselstromgenerators initialisiert werden kann. Bei Umständen gemäß einer schlechten Wartung oder bei Bedingungen für ein Fahrzeug oder in Notsituationen kann ein solcher unabgeglichener Zusammenbau auftreten, bei denen ein Anwender oder ein Fahrer eines Fahrzeugs einen Fahrzeug-Wechselstromgenerator und das Steuergerät für die Erzeugung von elektrischer Energie, die in dem Fahrzeug montiert sind, durch neue ersetzt, die nicht an die Schaltungskonfiguration der Fahrzeug-Interface-Schaltung des externen Controllers angepaßt sind, und, wenn das Fahrzeug lange Strecken fährt, kann sich eine im Fahrzeug montierte Batterie entladen und ist schließlich leer, da das Steuergerät für die Erzeugung von elektrischer Energie nicht in korrekter Weise die Steuersignale empfangen kann, die von dem externen Controller aus übertragen werden.
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Um einen solchen Nachteil zu vermeiden, und zwar ohne Berücksichtigung des Auftretens eines unabgeglichenen Zusammenbaus, nämlich ungeachtet jeglichen Auftretens eines unabgeglichenen Zusammenbaus zwischen dem Steuergerät für die Erzeugung von elektrischer Energie und dem externen Controller, ist es erforderlich, eine Vielzahl von Empfangsschaltungen in dem Steuergerät für die Energieerzeugung entsprechend den vielfältigen Typen der Fahrzeug-Interface-Schaltungen zur Verfügung zu haben. Dies vergrößert erhöht jedoch die Designarbeit, die Herstellungskosten und auch die Vertriebskosten des Steuergeräts für die Energieerzeugung.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Steuergerät für die Erzeugung von elektrischer Energie zu schaffen, welches dazu befähigt ist, die Erzeugung von elektrischer Energie eines Fahrzeug-Wechselstromgenerators, der in einem Fahrzeug montiert ist, zu steuern, und zwar für die Verwendung während der Ersatz-Arbeit, ohne dabei die Möglichkeit eines unabgeglichenen Zusammenbaus oder irgendeines Schaltungstyps einer Fahrzeug-Interface-Schaltung, die an einem externen Controller inkorporiert ist, berücksichtigen zu müssen, und zwar ohne Erhöhung der Designarbeit, der Herstellungskosten und der Vertriebskosten.
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Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe durch die in Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
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Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Steuergerätes ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Somit schafft die vorliegende Erfindung gemäß einem Aspekt ein Steuergerät für die Erzeugung von elektrischer Energie, welches mit einem externen Controller zu verbinden ist, der mit einer Fahrzeug-Interface-Schaltung ausgerüstet ist, die dafür konfiguriert ist, um ein Steuersignal auszugeben. Das Steuergerät für die Erzeugung von elektrischer Energie nach der vorliegenden Erfindung besitzt eine ein Steuersignal empfangende Schaltung, eine elektrische Energie-Versorgungsschaltung und eine Steuerschaltung für die Erzeugung von elektrischer Energie. Die das Steuersignal empfangende Schaltung ist so ausgelegt, daß sie das Steuersignal entsprechend dem Schaltungstyp der Fahrzeug-Interface-Schaltung empfängt, die in dem externen Controller inkorporiert ist, und zwar über einen Empfangsanschluß. Die elektrische Energie-Versorgungsschaltung ist so konfiguriert, um ihren Betrieb zu initialisieren, wenn das Steuersignal empfangen wird, welches von der das Steuersignal empfangenden Schaltung übertragen wird. Die Steuerschaltung für die Erzeugung von elektrischer Energie ist so konfiguriert, um die Steuerung der Erzeugung der elektrischen Energie vermittels des Fahrzeug-Wechselstromgenerators durchzuführen, basierend auf der elektrischen Energie, die von der elektrischen Energie-Zuführschaltung zugeführt wird.
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Da gemäß der vorliegenden Erfindung selbst dann, wenn der externe Controller mit irgendeiner der Vielzahl der Typen der Fahrzeug-Interface-Schaltungen ausgerüstet ist, mit der Steuerschaltung für die Erzeugung von elektrischer Energie verbunden ist, kann die das Steuersignal empfangende Schaltung in korrekter Weise das Steuersignal empfangen, wie beispielsweise das Energie-Einschaltsignal, und es wird dadurch möglich, den üblichen Betrieb des Fahrzeug-Wechselstromgenerators, der in einem Fahrzeug montiert ist, fortzusetzen und auch zu verhindern, daß die Zuverlässigkeit des Betriebes des Steuergerätes für die Erzeugung von elektrischer Energie gemindert wird, und zwar verursacht durch einen unabgeglichenen Zusammenbau mit dem externen Controller, der einen abweichenden Typ einer Fahrzeug-Interface-Schaltung in bezug auf den Schaltungstyp der das Steuersignal empfangenden Schaltung aufweist, und zwar in dem Steuergerät für die Erzeugung von elektrischer Energie.
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Es ist zu bevorzugen, daß die Fahrzeug-Interface-Schaltung, die in dem externen Controller inkorporiert ist, aus entweder einer Hochzieh-Schaltung oder Nach-unten-zieh-Schaltung (pull-down circuit) gebildet ist, die ein Energie-Einschaltsignal als Steuersignal generiert, und die das generierte Energie-Einschaltsignal zu dem Steuergerät für die Erzeugung von elektrischer Energie überträgt. Die Hochzieh-Schaltung und die Nach-unten-zieh-Schaltung sind als typische Fahrzeug-Interface-Schaltungen bekannt. Selbst wenn der externe Controller aus entweder einer Hochzieh-Schaltung oder einer Nach-unten-zieh-Schaltung gebildet wird, kann das Steuergerät für die Erzeugung von elektrischer Energie in korrekter Weise das Energie-Einschaltsignal empfangen, welches von dem externen Controller übertragen wird. Da es dadurch ferner nicht erforderlich ist, das Steuergerät für die Erzeugung von elektrischer Energie speziell auszulegen und herzustellen, und zwar unter Berücksichtigung des Schaltungstyps der Fahrzeug-Interface-Schaltung, kann die Designarbeit und auch die Designzeit für das Steuergerät für die Erzeugung von elektrischer Energie drastisch reduziert werden und die Gesamtzahl an Schaltungstypen des Steuergerätes für die Erzeugung von elektrischer Energie kann an die verschiedenen Schaltungstypen der Fahrzeug-Interface-Schaltungen angepaßt werden und damit reduziert werden. Dies verhindert auch eine Erhöhung der Herstellungskosten und der Vertriebskosten des Steuergerätes für die Erzeugung von elektrischer Energie.
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Ferner ist es gemäß der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit der das Steuersignal empfangenden Schaltung wünschenswert, das Energie-Einschaltsignal zu detektieren, welches von entweder der Hochzieh-Schaltung oder der Nach-unten-zieh-Schaltung aus übertragen wird, die in dem externen Controller inkorporiert ist, basierend auf einem Spannungspotential an dem Empfangsanschluß. Da das Spannungspotential an dem Empfangsanschluß entsprechend dem Schaltungstyp der Fahrzeug-Interface-Schaltung geändert wird, wie beispielsweise entsprechend einer Hochzieh-Schaltung und einer Nach-unten-zieh-Schaltung, ist es möglich, in zuverlässiger Weise die Übertragung des Energie-Einschaltsignals von dem externen Controller zu detektieren, indem nämlich die Änderung des Spannungspotentials an dem Empfangsanschluß detektiert wird.
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Ferner ist es auch gemäß der vorliegenden Erfindung wünschenswert, daß der Empfangsanschluß mit einem Verbindungsknotenpunkt zwischen einer KonstantstromSchaltung und einer Vielzahl an Dioden verbunden ist, die in Reihe geschaltet sind, und daß die das Steuersignal empfangende Schaltung das Energie-Einschaltsignal detektiert, welches von entweder der Hochzieh-Schaltung oder der Nach-unten-zieh-Schaltung übertragen wird, die in dem externen Controller inkorporiert ist, basierend auf einer Richtung des Stromflusses an dem Empfangsanschluß. Im allgemeinen besitzt eine Diode eine hohe Empfindlichkeit hinsichtlich eines Spannungs-Ansprechverhaltens beim Empfang eines Energie-Einschaltsignals und kann daher in zuverlässiger Weise das Vorhandensein des Energie-Einschaltsignals detektieren, da eine solche Diode eine nichtlineare Ansprechcharakteristik aufweist, und zwar in bezug auf eine Stromänderung, im Vergleich zu einer linearen Ansprechcharakteristik eines Widerstandes.
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Es ist darüber hinaus gemäß der vorliegenden Erfindung für die das Steuersignal empfangende Schaltung wünschenswert, daß sie ferner eine erste Leckage-Schutzschaltung und eine zweite Leckage-Schutzschaltung aufweist, die selektiv an den Empfangsanschluß angeschlossen werden, und zwar entsprechend dem Empfang des elektrischen Energie-Einschaltsignals, welches von den verschiedenen Typen der Fahrzeug-Interface-Schaltungen aus übertragen wird, die in dem externen Controller inkorporiert sind, und zwar über den Empfangsanschluß. Es wird dadurch möglich, das Auftreten eines fehlerhaften Betriebes in dem Steuergerät für die Erzeugung von elektrischer Energie zu verhindern, der durch einen Leckstrom verursacht wird, welcher in der Fahrzeug-Interface-Schaltung in dem externen Controller fließt.
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Es ist ferner für die das Steuersignal empfangende Schaltung wünschenswert, eine Fahrzeug-Interface-Beurteilungsschaltung und eine Funktions-Wählschaltung zu enthalten. Die Fahrzeug-Interface-Beurteilungsschaltung ist so konfiguriert, um einen Schaltungstyp der Fahrzeug-Interface-Schaltung zu beurteilen, die in dem externen Controller inkorporiert ist. Die Funktions-Wählschaltung ist so konfiguriert, um eine Funktion von Funktionen der Steuerschaltung für die Erzeugung von elektrischer Energie auszuwählen, und zwar basierend auf dem Beurteilungsergebnis, welches von der Fahrzeug-Interface-Beurteilungsschaltung erhalten wird. Es ist möglich, eine optimale Steueroperation des Steuergerätes für die Steuerung der elektrischen Energie durchzuführen, die im voraus auf die Fahrzeugspezifikation abgestimmt oder eingestellt wurde, und zwar selbst dann, wenn ein unabgeglichener Zusammenbau zwischen einem externen Controller und dem Steuergerät für die Steuerung der elektrischen Energie stattfindet.
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Es ist darüber hinaus für das Steuergerät für die Steuerung der elektrischen Energie wünschenswert, eine elektrische Energie-Erzeugungs-Steuerfunktion zu besitzen, die durch die Funktions-Wählschaltung auswählbar ist, welche den Generierungszustand der elektrischen Energie des Fahrzeug-Wechselstromgenerators steuert, der in dem Fahrzeug montiert ist. Speziell umfaßt die elektrische Energie-Generierungs-Steuerfunktion die Funktion der Steuerung des Generierungszustandes der elektrischen Energie des Fahrzeug-Wechselstromgenerators, basierend auf einer Ausgangsspannung des Fahrzeug-Wechselstromgenerators, und eine Funktion hinsichtlich des Generierungszustandes der elektrischen Energie des Fahrzeug-Wechselstromgenerators basierend auf einer Klemmenspannung einer Batterie, die an den Fahrzeug-Wechselstromgenerator angeschlossen ist.
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Es wird dadurch möglich, das Auftreten eines Überladungszustandes der Batterie zu verhindern, wenn die Steuerung auf der Grundlage einer Überwachungsart des Wechselstromgenerators mit einer Anfrage von der Fahrzeugseite her durchgeführt wird, und es wird im Gegensatz dazu möglich, einen Über-Entladungszustand der Batterie zu verhindern, der verursacht wird, wenn die Steuerung basierend auf der Überwachungsart der Batterie unter der Anfrage von der Fahrzeugseite her durchgeführt wird.
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Darüber hinaus ist es wünschenswert, eine Funktion zur Verfügung zu haben, wie beispielsweise eine der auswählbaren Funktionen, um die Geschwindigkeitserhöhung eines Erregerstromes zu begrenzen, der durch den Fahrzeug-Wechselstromgenerator fließt, oder eine Funktion zur Verfügung zu haben, wie beispielsweise eine andere auswählbare Funktion, um die anfängliche Drehzahl des Fahrzeug-Wechselstromgenerators bei einem Start einer Brennkraftmaschine, die in dem Fahrzeug montiert ist, zu begrenzen.
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Es wird dadurch möglich, das Auftreten eines Maschinenstopps und eines Spannungsabfalls an den Anschlüssen von Lampen zu verhindern und auch das Auftreten von schlechten Einflüssen auf andere elektrische Vorrichtungen, verursacht durch einen Spannungsabfall der Batterie. Der Maschinenstopp der Brennkraftmaschine, die in dem Fahrzeug montiert ist, tritt auf, wenn eine unabgeglichene Steuerung durchgeführt wird, und zwar aufgrund von Anfragen von der Seite des Fahrzeugs her, basierend auf der Steuerfunktion, um die Erhöhungsgeschwindigkeit des Erregerstromes zu begrenzen, und der aufgrund der Steuerfunktion auftritt, um die anfängliche Drehgeschwindigkeit des Fahrzeug-Wechselstromgenerators beim Maschinenstart zu begrenzen, und wenn eine unabgeglichene Steuerung anhand oder auf der Grundlage einer Anfrage von dem Fahrzeug her durchgeführt wird, die nicht auf der Steuerfunktion basiert, um die Erhöhungsgeschwindigkeit des Erregerstromes zu begrenzen.
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Ferner ist es zu bevorzugen, daß das Steuergerät für die Erzeugung von elektrischer Energie einen Eingangs-/Ausgangs-Anschluß, eine Beurteilungsschaltung und eine Anschluß-Schalter-Schaltung besitzt. In dem Steuergerät für die Erzeugung von elektrischer Energie ist der Eingangs-/Ausgangs-Anschluß mit dem externen Controller verbunden. Die Beurteilungsschaltung ist auf den Schaltungstyp der Fahrzeug-Interface-Schaltung abgestimmt, die in dem externen Controller inkorporiert ist, und die Anschluß-Schalter-Schaltung ist so konfiguriert, um den Eingangs-/Ausgangs-Anschluß auf einen der Anschlüsse gemäß dem Eingangsanschluß und dem Ausgangsanschluß entsprechend dem Schaltungstyp der Fahrzeug-Interface-Schaltung des externen Controllers zu schalten, die mit Hilfe der Beurteilungsschaltung beurteilt wurde. Es ist daher möglich, die Funktion des Eingangs-/Ausgangs-Anschlusses in Einklang mit der Fahrzeugspezifikation einzustellen, und es wird auch ferner möglich, die Zahl der Anschlüsse und der Verdrahtungen zu reduzieren, und zwar verglichen mit dem Fall, bei dem beide Anschlüsse gemäß dem Ausgangsanschluß und dem Eingangsanschluß vorgesehen oder ausgebildet sind.
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Figurenliste
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Es wird im Folgenden anhand eines Beispiels und unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen eine bevorzugte, nicht einschränkende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei in den Zeichnungen zeigen:
- 1 ein Diagramm, welches eine Gesamtkonfiguration eines Steuergerätes für die Erzeugung von elektrischer Energie darstellt, mit einem Steuergerät für die Erzeugung von elektrischer Energie entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 ein Diagramm, welches eine detaillierte Konfiguration einer ein Steuersignal empfangenden Schaltung in dem Steuergerät zum Erzeugen von elektrischer Energie zeigt, welches in 1 dargestellt ist;
- 3 ein Diagramm, welches die detaillierte Konfiguration der ein Steuersignal empfangenden Schaltung in dem Steuergerät zum Erzeugen von elektrischer Energie wiedergibt, welches in 1 dargestellt ist;
- 4 ein Diagramm, welches eine modifizierte Konfiguration der ein Steuersignal empfangenden Schaltung in dem Steuergerät für die Erzeugung von elektrischer Energie, welches in 1 dargestellt ist, wiedergibt;
- 5 ein Diagramm, welches eine modifizierte Konfiguration einer ein Steuersignal empfangenden Schaltung in dem Steuergerät zum Erzeugen von elektrischer Energie, welches in 1 dargestellt ist, veranschaulicht;
- 6 ein Diagramm, welches eine andere modifizierte Konfiguration der ein Steuersignal empfangenden Schaltung in dem Steuergerät zum Erzeugen von elektrischer Energie, welches in 1 dargestellt ist, wiedergibt;
- 7 ein Diagramm, welches eine andere modifizierte Konfiguration der ein Steuersignal empfangenden Schaltung in dem Steuergerät zum Erzeugen von elektrischer Energie, welches in 1 gezeigt ist, darstellt;
- 8 ein Diagramm, welches eine Gesamtkonfiguration eines Steuersystems für die Erzeugung von elektrischer Energie mit einem Steuergerät für die Erzeugung von elektrischer Energie gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 9 ein Diagramm, welches eine detaillierte Konfiguration einer Funktions-Wählschaltung in dem Steuergerät zum Erzeugen von elektrischer Energie gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt, welches in 8 gezeigt ist;
- 10 ein Diagramm, welches eine Gesamtkonfiguration eines Steuersystems zum Erzeugen von elektrischer Energie mit einem Steuergerät zum Erzeugen von elektrischer Energie gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
- 11 ein Diagramm, welches eine detaillierte Konfiguration einer Anschluß-Schalter-Schaltung in dem Steuergerät zum Erzeugen von elektrischer Energie zeigt, und zwar entsprechend der in 10 gezeigten dritten Ausführungsform.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen oder Bezugsnummern gleiche oder äquivalente Komponententeile, und zwar bei allen den verschiedenen oder mehreren Ansichten.
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Erste Ausführungsform
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Es folgt nun eine Beschreibung eines Steuergerätes zum Erzeugen von elektrischer Energie gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf die 1 bis 7.
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1 zeigt ein Diagramm einer Gesamtkonfiguration eines Steuersystems für die Erzeugung von elektrischer Energie mit einem Steuergerät 1 zum Erzeugen von elektrischer Energie entsprechend der ersten Ausführungsform. Wie in 1 gezeigt ist, besitzt das Steuergerät für die Erzeugung von elektrischer Energie das Steuergerät 1 zum Erzeugen von elektrischer Energie, einen Fahrzeug-Wechselstromgenerator oder Fahrzeug-Wechselstrommaschine 2, eine Batterie 3 und einen externen Controller 4. Es sind auch vielfältige elektronische Vorrichtungen (in Form von elektrischen, nicht näher dargestellten Lasten) in dem Fahrzeug montiert und sind mit der Batterie 3 verbunden. Die Fahrzeug-Wechselstrommaschine 2 wird durch eine Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) angetrieben, die in dem Fahrzeug montiert ist.
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Die Fahrzeug-Wechselstrommaschine oder Fahrzeug-Wechselstromgenerator 2 besitzt eine Erregerwicklung 21, die auf einen Rotor gewickelt ist, eine Dreiphasen-Statorwicklung 22, die auf einen Stator gewickelt ist, und einen Gleichrichter 23, der dafür ausgelegt ist, um eine Dreiphasen-Wechselstromenergie gleichzurichten, die von den Dreiphasen-Statorwicklungen 22 ausgegeben wird. Ein Ausgangsanschluß (eine Batterieklemme, nämlich die Klemme B) der Fahrzeug-Wechselstrommaschine 2 ist mit der Batterie 3 und den elektrischen Lasten (nicht gezeigt) verbunden. Die Bedingung für die Erzeugung von elektrischer Energie mit Hilfe der Fahrzeug-Wechselstrommaschine 2 wird durch Steuern des Betrages des Erregerstromes eingestellt, der durch die Erregerwicklung 21 fließt.
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Das Steuergerät 1 zum Erzeugen von elektrischer Energie gemäß der ersten Ausführungsform steuert den Zustand der Generierung von elektrischer Energie der Fahrzeug-Wechselstrommaschine 2. Das Steuergerät 1 zum Erzeugen von elektrischer Energie umfaßt eine elektrische Energie-Zuführschaltung 13, einen elektrische Energie-Generierungs-Steuerschaltung 14, einen Erreger-Treiber-Transistor 15, eine Rückfluß-Diode 16, eine ein Steuersignal empfangende Schaltung 17. Die Erregerschaltung zum Zuführen eines magnetischen Flusses zu dem Rotor der Fahrzeug-Wechselstrommaschine 2 besteht aus einem Erreger-Treiber-Transistor 15 und der Rückfluß-Diode 16. Der Erreger-Treiber-Transistor 15 ist mit der Erregerwicklung 21 in Reihe geschaltet und liefert den Erregerstrom für die Erregerwicklung 21 entsprechend einer PWM (Impulsbreite-Modulation)-Steuerung, die mit Hilfe der Steuerschaltung 14 zum Erzeugen von elektrischer Energie durchgeführt wird. Die Rückfluß-Diode 16 ist parallel zu der Erregerwicklung 21 geschaltet und leitet den Erregerstrom zurück, der durch die Erregerwicklung 21 fließt, und zwar während des AUS-Zustandes des Erreger-Treiber-Transistors 15.
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Wenn ein Start-Befehlssignal empfangen wird (oder ein elektrisches Energie-Einschaltsignal), welches von dem externen Controller 4 (4A und 4B) über die Steuersignal-Empfangsschaltung 17 übertragen wird, initiiert die elektrische Energie-Versorgungsschaltung 13 ihren Betrieb, um die Betriebsspannung zu der Steuerschaltung 14 für die Erzeugung von elektrischer Energie zu liefern. Die das Steuersignal empfangende Schaltung 17 empfängt verschiedene Steuersignale, wie beispielsweise ein elektrisches Energie-Einschaltsignal, und zwar über den Empfangsanschluß 11. Wenn das elektrische Energie-Einschaltsignal empfangen wird, erzeugt die das Steuersignal empfangende Schaltung 17 das Startbefehls-Signal und überträgt dieses zu der elektrische Energie-Zuführschaltung 13. Bei der ersten Ausführungsform ist der externe Controller 4 mit einer Fahrzeug-Interface-Schaltung ausgestattet, die verschiedene Steuersignale überträgt, wie beispielsweise das elektrische Energie-Einschaltsignal, und zwar zu dem Empfangsanschluß 11 des die elektrische Energie erzeugenden Gerätes 1. Die das Steuersignal empfangende Schaltung 17 ist dafür ausgelegt, das Steuersignal zu empfangen, welches in korrekter Weise von der Fahrzeug-Interface-Schaltung des externen Controllers 4 über den Empfangsanschluß 11 übertragen wird, selbst wenn die Fahrzeug-Interface-Schaltung des externen Controllers 4 aus einem unterschiedlichen Typ einer Fahrzeug-Interface-Schaltung besteht. Es sind zwei Typen 4A und 4B (siehe 2 bis 7) an Fahrzeug-Interface-Schaltungen vorhanden. Die Fahrzeug-Interface-Schaltung 4A besteht aus einer Hochzieh-Schaltung (pull-up circuit), um das Steuersignal zu generieren und zu übertragen, und die Fahrzeug-Interface-Schaltung 4B enthält eine Nach-unten-zieh-Schaltung (pull-down circuit), um das Steuersignal zu generieren und zu übertragen. Die das Steuersignal empfangende Schaltung 17, die in dem Steuergerät 1 zum Erzeugen von elektrischer Energie der ersten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung inkorporiert ist, empfängt das Steuersignal, welches in korrekter Weise von sowohl dem Typ 4A als auch dem Typ 4B der Fahrzeug-Interface-Schaltungen übertragen wird, die in dem externen Controller inkorporiert sind.
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2 zeigt ein Diagramm, welches eine detaillierte Konfiguration der das Steuersignal empfangenden Schaltung 17 in dem Steuergerät 1 zum Erzeugen von elektrischer Energie zeigt, welches in 1 dargestellt ist. 3 zeigt ein Diagramm, welches die detaillierte Konfiguration der das Steuersignal empfangenden Schaltung 17 in dem Steuergerät 1 zum Erzeugen von elektrischer Energie veranschaulicht, welches in 1 dargestellt ist.
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2 zeigt einen Verbindungszustand, bei welchem die das Steuersignal empfangende Schaltung 17 in dem Steuergerät 1 zum Erzeugen von elektrischer Energie mit dem externen Controller 4A verbunden ist, der mit der Fahrzeug-Interface (I/F)-Schaltung in Form der Hochzieh-Schaltung ausgerüstet ist. 3 zeigt einen Verbindungszustand, bei dem die das Steuersignal empfangende Schaltung 17 des Steuergerätes 1 zum Erzeugen von elektrischer Energie mit dem externen Controller 4B verbunden ist, der mit der Fahrzeug-I/F-Schaltung ausgerüstet ist, die aus der Nach-unten-zieh-Schaltung besteht.
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Wie sowohl in 2 als auch in 3 gezeigt ist, besteht die das Steuersignal empfangende Schaltung 17 aus Widerständen 170, 171, 172 und 173, aus SpannungsKomparatoren 174 und 175, und aus einer ODER-Schaltung 176. Diese vier Widerstände 170 bis 173 sind in Reihe geschaltet, und ein Ende der Reihenschaltung aus den vier Widerständen 170 bis 173 ist mit dem Anschluß B verbunden, während das andere Ende der Reihenschaltung geerdet ist.
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Der Empfangsanschluß 11 ist mit einem Verbindungsknotenpunkt N1 zwischen den mittleren zwei Widerständen 171 und 172 verbunden, und zwar in Reihe mit den Widerständen 170 bis 173. Ein Verbindungsknotenpunkt N2 zwischen den zwei Widerständen 170 und 171 ist mit einem Eingangsanschluß des Spannungskomparators 174 verbunden. Der Verbindungsknotenpunkt N2 besitzt ein Spannungspotential V1. Der Verbindungsknotenpunkt N3 zwischen den zwei Widerständen 172 und 173 ist mit einem Eingangsanschluß des Spannungskomparators 175 verbunden. Ein Verbindungsknotenpunkt N3 besitzt ein Spannungspotential V2.
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Es wird eine erste Bezugsspannung Vref1 einem positiven Eingangsanschluß (+) des Spannungskomparators 174 zugeführt. Eine zweite Bezugsspannung Vref2 wird einem negativen Eingangsanschluß (-) des Spannungskomparators 175 zugeführt. Beide Ausgangsanschlüsse der Spannungskomparatoren 174 und 175 sind an Eingangsanschlüsse der ODER-Schaltung 176 jeweils angeschlossen. Der Ausgangsanschluß der ODER-Schaltung 176 ist mit der elektrischen Stromversorgungsschaltung 13 verbunden.
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Wie in 2 gezeigt ist, besteht die Hochzieh-Schaltung, welche den externen Controller 4A bildet, aus einem Transistor 41 und einem Widerstand 42. Bei der ersten Ausführungsform sind die erste Bezugsspannung Vref1 und die zweite Bezugsspannung Vref2 so eingestellt, daß die Beziehung V2 < Vref2 < Vref1 < V1 befriedigt wird (erster Detektionszustand), wenn der Transistor 41 in der Hochzieh-Schaltung AUS ist, und die Beziehung Vref2 < V2 < Vref1 < V1 befriedigt wird (zweiter Detektionszustand), wenn der Transistor 41 der Hochzieh-Schaltung EIN geschaltet ist.
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Wenn demzufolge der externe Controller eine Fahrzeug-I/F-Schaltung aufweist, die aus einer Hochzieh-Schaltung besteht, gibt der Spannungskomparator 175 ein Niedrigpegel-Signal aus, wenn der Transistor 41 AUS geschaltet ist und die erste Detektionsbedingung (V2 < Vref2 < Vref1 < V1) befriedigt wird, und im Gegensatz dazu gibt der Spannungskomparator 175 ein Hochpegel-Signal aus, wenn der Transistor 41 EIN geschaltet ist und die zweite Detektionsbedingung oder Zustand (Vref2 < V2 < Vref1 < V1) befriedigt wird.
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Wie in 3 gezeigt ist, besteht die Nach-unten-zieh-Schaltung oder pull-down-Schaltung in dem externen Controller 4B aus einem Transistor 43 und einem Widerstand 44. Die erste Bezugsspannung Vref1 und die zweite Bezugsspannung Vref2 sind so eingestellt, daß die Beziehung V2 < Vref2 < Vref1 < V1 (erster Detektionszustand oder Bedingung) befriedigt wird, wenn der Transistor 43 der Nach-unten-zieh- oder pull-down-Schaltung AUS geschaltet ist (wie in dem Fall des AUS-Zustands des Transistors 41 in der pull-up-Schaltung, die in 2 gezeigt ist), und eine Beziehung V2 < Vref2 < V1 < Vref1 (dritter Detektionszustand oder Bedingung) befriedigt wird, wenn der Transistor 43 in der pull-down-Schaltung EIN geschaltet ist.
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Wenn demzufolge der externe Controller eine Fahrzeug-I/F-Schaltung aufweist, die aus einer pull-down-Schaltung besteht, gibt der Spannungskomparator 174 ein Niedrigpegelsignal aus, wenn der Transistor 43 AUS geschaltet ist und der erste Detektionszustand oder Bedingung (V2 < Vref2 < Vref1 < V1) befriedigt wird. Im Gegensatz dazu gibt der Spannungskomparator 174 ein Hochpegelsignal aus, wenn der Transistor 43 EIN geschaltet ist und der dritte Detektionszustand oder Bedingung (V2 < Vref2 < V1 < Vrefl) befriedigt wird.
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Da die ODER-Schaltung 176 eine logische Summe zwischen den Ausgangssignalen von den zwei Spannungskomparatoren 174 und 175 ausgibt, wenn der Transistor 41 in der pull-up-Schaltung in dem externen Controller 4B EIN geschaltet ist, gibt die ODER-Schaltung 176 das Hochpegelsignal aus. Die ODER-Schaltung 176 gibt das Niedrigpegelsignal aus, wenn die anderen Bedingungen vorhanden sind, wenn nämlich der Transistor 41 der pull-up-Schaltung AUS geschaltet ist oder wenn der Transistor 43 in der pull-down-Schaltung AUS geschaltet ist. Selbst wenn somit der externe Controller eine Fahrzeug I/F-Schaltung aufweist, die aus entweder der pull-up-Schaltung oder der pull-down-Schaltung besteht, kann die das Steuersignal empfangende Schaltung in dem Steuergerät 1 zum Erzeugen von elektrischer Energie der ersten Ausführungsform in korrekter Weise das Steuersignal empfangen (das elektrische Energie-Einschaltsignal), welches von dem externen Controller 4 (4A und 4B) übertragen wird.
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Wie oben in Einzelheiten beschrieben ist, besitzt das Steuergerät 1 zum Erzeugen von elektrischer Energie der ersten Ausführungsform die Fähigkeit, in korrekter Weise das elektrische Energie-Einschaltsignal zu empfangen, und zwar ungeachtet des Schaltungstyps der Fahrzeug-Interface-Schaltung, die in dem externen Controller inkorporiert ist, die beispielsweise aus einer pull-up-Schaltung oder einer pull-down-Schaltung bestehen kann. Es wird somit möglich, das Energie-Einschaltsignal als Steuersignal zu empfangen, und zwar ungeachtet und ohne Berücksichtigung des Schaltungstyps des externen Controllers und selbst wenn ein unabgeglichener Zusammenbau vorgenommen wird, so daß es möglich wird, die Zuverlässigkeit des Steuersystems für die Erzeugung von elektrischer Energie, welches in dem Fahrzeug montiert ist, zu erhöhen, und zwar während des Zusammenbaus oder Ersatzes der Fahrzeug-Wechselstrommaschine oder des externen Controllers.
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Die pull-up-Schaltung und die pull-down-Schaltung sind weit bekannt, und zwar als Fahrzeug-I/F-Schaltung, die aus einer analogen Schaltung besteht. Das Steuergerät 1 zum Erzeugen von elektrischer Energie der ersten Ausführungsform besitzt die Fähigkeit, in korrekter Weise das Steuersignal, wie beispielsweise ein elektrisches Energie-Einschaltsignal, zu empfangen, welches von dem externen Controller 4 aus übertragen wird, und zwar ungeachtet des Schaltungstyps des externen Controllers, der entweder aus einer pull-up-Schaltung (siehe 4A in 2) oder einer pull-down-Schaltung (siehe 4B in 2) bestehen kann. Zusätzlich ist es nicht erforderlich, die das Steuersignal empfangende Schaltung 17 in dem Steuergerät 1 zum Erzeugen von elektrischer Energie so auszulegen und herzustellen, daß die Verwendung von entweder der pull-up-Schaltung oder der pull-down-Schaltung berücksichtigt wird. Dies reduziert die Schwierigkeit der Designarbeit und reduziert auch die Designdauer, und ferner wird auch die Gesamtzahl der Schaltungstypen des Steuergerätes 1 zum Erzeugen von elektrischer Energie reduziert, da das Steuergerät zum Erzeugen von elektrischer Energie nach der vorliegenden Erfindung sowohl bei der pull-up-Schaltung als auch der pull-down-Schaltung angewendet werden kann, welche den externen Controller bilden. Dies reduziert auch die Herstellungskosten und die Vertriebskosten auf dem Markt.
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Da speziell das Spannungspotential an dem Empfangsanschluß 11 entsprechend dem Verbindungszustand von entweder der pull-up-Schaltung oder der pull-down-Schaltung geändert wird, ist es möglich, die Genauigkeit der Übertragung des elektrischen Energie-Einschaltsignals von dem externen Controller her zu detektieren, indem das Spannungspotential an dem Empfangsanschluß 11 überwacht wird.
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(Modifiziertes Ausführungsbeispiel)
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4 zeigt ein Diagramm gemäß einer modifizierten Konfiguration der das Steuersignal empfangenden Schaltung, die in dem Steuergerät zum Erzeugen von elektrischer Energie gemäß der ersten Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, inkorporiert ist. 5 ist ein Diagramm, welches eine modifizierte Konfiguration der das Steuersignal empfangenden Schaltung in dem Steuergerät zum Erzeugen von elektrischer Energie, welches in 1 gezeigt ist, wiedergibt.
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Speziell zeigt 4 die das Steuersignal empfangende Schaltung 17A als ein modifiziertes Beispiel, die mit dem externen Controller 4A verbunden ist, der aus der pull-up-Schaltung besteht, und zwar über den Empfangsanschluß 11. Die das Steuersignal empfangende Schaltung 17A ist in dem Steuergerät 1 zum Erzeugen von elektrischer Energie der ersten Ausführungsform inkorporiert, und zwar anstelle der das Steuersignal empfangenden Schaltung 17, die in 1 gezeigt ist.
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5 zeigt die das Steuersignal empfangende Schaltung 17A in Form eines modifizierten Ausführungsbeispiels, die mit dem externen Controller 4B verbunden ist, der aus der pull-down-Schaltung besteht.
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Die das Steuersignal empfangende Schaltung 17A besitzt als das modifizierte Ausführungsbeispiel, welches in 4 und in 5 gezeigt ist, eine Konstantstromschaltung 180, vier Dioden 181, 182, 183 und 184, und einen Widerstand 185 anstelle der Widerstände 170 bis 173 in der das Steuersignal empfangenden Schaltung 17, die in 2 und in 3 gezeigt ist.
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Bei der Konfiguration der das Steuersignal empfangenden Schaltung 17A, die in 4 und in 5 gezeigt ist, sind die Konstantstromschaltung 180, die vier Dioden 181, 182, 183 und 184 und der Widerstand 185 in Reihe geschaltet. Ein Ende der Reihenschaltung der Dioden 181 bis 184 und des Widerstandes 185 ist mit dem Anschluß B der Fahrzeug-Wechselstrommaschine 2 über die Konstantstromschaltung 180 verbunden, und das andere Ende der Reihenschaltung (nämlich die Seite des Widerstandes 185) ist geerdet oder mit Masse verbunden.
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Der Verbindungsknotenpunkt N5 zwischen den Dioden 182 und 183 ist mit dem Empfangsanschluß 11 verbunden. Der Verbindungsknotenpunkt N4 zwischen der Konstantstromschaltung 180 und der Diode 181 ist mit dem negativen Eingangsanschluß (-) des Spannungskomparators 174 verbunden. Der Verbindungsknotenpunkt N4 besitzt ein Spannungspotential V1.
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Der Verbindungsknotenpunkt N6 zwischen den Dioden 184 und dem Widerstand 185 ist mit dem positiven Anschluß (+) des Spannungskomparators 175 verbunden. Der Verbindungsknotenpunkt N6 hat ein Spannungspotential von V2. Die das Steuersignal empfangende Schaltung 17A in Form des modifizierten Ausführungsbeispiels detektiert das Vorhandensein des elektrischen Energie-Einschaltsignals, welches von dem externen Controller 4A oder 4B übertragen wird, der entweder aus der pull-up-Schaltung oder der pull-down-Schaltung besteht, durch Überwachen der Stromflußrichtung des Stromes, der durch den Empfangsanschluß 11 fließt. Die Pfeile, die in 4 und 5 gezeigt sind, geben die Richtung des Stromflusses an, und zwar an dem Empfangsanschluß 11.
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Wie in 4 gezeigt ist, sind unter der Bedingung, bei der der externe Controller 4A aus der pull-up-Schaltung gebildet ist und mit der das Steuersignal empfangenden Schaltung 17A in dem Steuergerät 1 zur Erzeugung von elektrischer Energie verbunden ist, die erste Bezugsspannung Vref1 und die zweite Bezugsspannung Vref2 so eingestellt, daß die Beziehung V2 < Vref2 < Vref1 < V1 gilt (der ersten Detektionsbedingung oder Zustand), wenn der Transistor 41 in der pull-up-Schaltung AUS geschaltet ist, und die Beziehung Vref2 < V2 < Vref1 < V1 gilt (zweite Detektionsbedingung oder Zustand), wenn der Transistor 41 in der pull-up-Schaltung EIN geschaltet ist. Wenn demzufolge der externe Controller eine Fahrzeug-I/F-Schaltung in Form einer pull-up-Schaltung aufweist, gibt der Spannungskomparator 175 ein Niedrigpegelsignal an die ODER-Schaltung 176 aus, wenn der Transistor 41 AUS geschaltet ist und die erste Detektionsbedingung (V2 < Vref2 < Vref1 < V1) befriedigt wird, und im Gegensatz dazu gibt der Spannungskomparator 175 ein Hochpegelsignal an die ODER-Schaltung 176 aus, wenn der Transistor 41 EIN geschaltet ist und die zweite Detektionsbedingung oder Zustand (Vref2 < V2 < Vref1 < V1) befriedigt wird.
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Wie in 5 gezeigt ist, ist unter der Bedingung, daß der externe Controller 4B, der aus der pull-down-Schaltung gebildet ist, mit der das Steuersignal empfangenden Schaltung 17A in dem Steuergerät 1 zum Erzeugen von elektrischer Energie verbunden ist, die erste Bezugsspannung Vref1 und die zweite Bezugsspannung Vref2 so eingestellt, daß die Beziehung V2 < Vref2 < Vref1 < V1 gilt (erster Detektionszustand oder erste Detektionsbedingung), wenn der Transistor 43 in der pull-down-Schaltung AUS geschaltet ist (wie in dem Falle des AUS-Zustandes des Transistors 41 in der pull-up-Schaltung, die in 4 gezeigt ist), und die Beziehung V2 < Vref2 < V1 < Vref1 befriedigt wird (dritte Detektionsbedingung), wenn der Transistor 43 in der pull-down-Schaltung EIN geschaltet ist.
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Wenn demzufolge der externe Controller eine Fahrzeug-I/F-Schaltung aufweist, die aus einer solchen pull-down-Schaltung besteht, gibt der Spannungskomparator 174 ein Niedrigpegelsignal an die ODER-Schaltung 176 aus, wenn der Transistor 43 AUS geschaltet ist und die erste Detektionsbedingung (V2 < Vref2 < Vref1 < V1) befriedigt wird, und im Gegensatz dazu gibt der Spannungskomparator 174 ein Hochpegelsignal an die ODER-Schaltung 176 aus, wenn der Transistor 43 EIN geschaltet ist und die dritte Detektionsbedingung (V2 < Vref2 < V1 < Vrefl) befriedigt wird.
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Da die ODER-Schaltung 176 eine logische Summe zwischen bzw. von den Ausgangssignalen von den zwei Spannungskomparatoren 174 und 175 ausgibt, wenn der Transistor 41 in der pull-up-Schaltung (in dem externen Controller 4A) EIN geschaltet ist oder wenn der Transistor 43 in der pull-down-Schaltung (in dem externen Controller 4B) EIN geschaltet ist, gibt die ODER-Schaltung 176 das Hochpegelsignal aus. Im Gegensatz dazu gibt die ODER-Schaltung 176 das Niedrigpegelsignal aus, wenn die anderen Bedingungen erfüllt werden, nämlich, wenn der Transistor 41 in der pull-up-Schaltung AUS geschaltet ist oder wenn der Transistor 43 in der pull-down-Schaltung AUS geschaltet ist. Selbst wenn somit der externe Controller eine Fahrzeug-I/F-Schaltung aufweist, die entweder aus einer pull-up-Schaltung (in dem externen Controller 4A) oder einer pull-down-Schaltung (in dem externen Controller 4B) besteht, kann die das Steuersignal empfangende Schaltung 17A in dem Steuergerät 1 zum Erzeugen von elektrischer Energie der ersten Ausführungsform in korrekter Weise das Steuersignal empfangen (das elektrische Energie-Einschaltsignal), welches von dem externen Controller aus übertragen wird.
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Da im allgemeinen eine Diode eine nichtlineare Ansprechcharakteristik bzw. Kennlinie eines Stromes aufweist, und zwar verglichen mit der Ansprechcharakteristik oder Kennlinie eines Widerstandes, besitzt die Diode eine hohe Ansprechempfindlichkeit, um das Steuersignal zu empfangen, wie beispielsweise das elektrische Energie-Einschaltsignal, welches von dem externen Controller aus übertragen wird, und es wird dadurch möglich, daß die das Steuersignal empfangende Schaltung 17A das elektrische Energie-Einschaltsignal in korrekter Weise mit einer hohen Geschwindigkeit empfangen kann.
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(Anderes modifiziertes Ausführungsbeispiel)
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6 zeigt ein Diagramm, welches ein anderes modifiziertes Ausführungsbeispiel der das Steuersignal empfangenden Schaltung in dem Steuergerät 1 für die Erzeugung von elektrischer Energie wiedergibt, und zwar gemäß der ersten Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist. 7 ist ein Diagramm, welches ein anderes modifiziertes Ausführungsbeispiel der das Steuersignal empfangenden Schaltung in dem Steuergerät 1 zum Erzeugen von elektrischer Energie wiedergibt, welches in 1 dargestellt ist.
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Die das Steuersignal empfangende Schaltung 17B in Form einer anderen modifizierten Konfiguration enthält ferner eine erste Leckage-Schutzschaltung und eine zweite Leckage-Schutzschaltung zusätzlich zu der Konfiguration der das Steuersignal empfangenden Schaltung 17A, wie in beiden Figuren, 4 und 5, gezeigt ist.
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Wie in 6 und 7 gezeigt ist, besteht die erste Leckage-Schutzschaltung aus einem NPN-Transistor 190 und einem Widerstand 191. Die zweite Leckage-Schutzschaltung besteht aus einem PNP-Transistor 192 und einem Widerstand 193.
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Wie in 6 und 7 dargestellt ist, ist der Emitteranschluß des PNP-Transistor 190 geerdet, und der Kollektoranschluß desselben ist mit dem Verbindungsknotenpunkt N6 verbunden und mit dem Eingangsanschluß des zweiten Spannungskomparators 175. Der Emitteranschluß des PNP-Transistors 192 ist mit der Klemme B der Batterie 3 (und auch dem Anschluß der Fahrzeug-Wechselstrommaschine 2 verbunden), und der Kollektoranschluß desselben ist mit dem Verbindungsknotenpunkt N4 und dem Eingangsanschluß des ersten Spannungskomparators 174 verbunden.
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Wenn, wie in 6 gezeigt ist, die das Steuersignal empfangende Schaltung 17B in dem Steuergerät 1 zur Erzeugung von elektrischer Energie mit dem externen Controller 4A verbunden wird, der aus einer solchen pull-up-Schaltung besteht, wird die erste Leckage-Schutzschaltung, die aus dem NPN-Transistor 190 und dem Widerstand 191 gebildet ist, aktiv, da der NPN-Transistor 190 EIN geschaltet wird. Die erste Leckage-Schutzschaltung ist zwischen dem Empfangsanschluß 11 und Masse oder Erde geschaltet, nämlich zwischen dem Verbindungsknotenpunkt N6 und Masse oder Erde geschaltet. Die erste Leckage-Schutzschaltung, die aus dem NPN-Transistor 190 und dem Widerstand 191 gebildet ist, kann die Impedanz zwischen dem Empfangsanschluß 11 und Masse oder Erde reduzieren, und es wird dadurch jeglicher Detektionsfehler des Steuersignals verhindert, der basierend auf einem kleinen Betrag eines Leckstroms verursacht wird, der in die das Steuersignal empfangende Schaltung 17B von der pull-up-Schaltung in den externen Controller 4A fließt.
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Wenn gemäß der Darstellung in 7 die das Steuersignal empfangende Schaltung 17B in dem Steuergerät 1 zum Erzeugen von elektrischer Energie mit dem externen Controller 4B verbunden wird, der aus einer pull-down-Schaltung besteht, wird die zweite Leckage-Schutzschaltung, die aus dem PNP-Transistor 192 und dem Widerstand 193 gebildet ist, aktiv, da der PNP-Transistor 192 EIN geschaltet wird.
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Die zweite Leckage-Schutzschaltung ist zwischen den Empfangsanschluß 11 und der Klemme B der Batterie 3 geschaltet (ebenfalls von der Fahrzeug-Wechselstrommaschine 2), nämlich zwischen dem Verbindungsknotenpunkt N4 und dem Anschluß bzw. der Klemme B geschaltet. Die zweite Leckage-Schutzschaltung, die aus dem PNP-Transistor 192 und dem Widerstand 193 gebildet ist, kann eine Impedanz zwischen dem Empfangsanschluß 11 und der Klemme B reduzieren, wodurch jeglicher Detektionsfehler des Steuersignals vermieden wird, der basierend auf einem kleinen Betrag eines Leckstroms verursacht wird, der in die das Steuersignal empfangende Schaltung 17B von der pull-down-Schaltung in den externen Controller 4B fließt.
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Zweite Ausführungsform
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Es folgt nun eine Beschreibung des Steuergerätes zum Erzeugen von elektrischer Energie gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf 8 und 9.
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8 zeigt ein Diagramm einer Gesamtkonfiguration des Steuersystems zum Erzeugen von elektrischer Energie mit dem Steuergerät 1A zum Erzeugen von elektrischer Energie entsprechend der zweiten Ausführungsform.
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Das die elektrische Energie erzeugende Steuersystem, welches in 8 gezeigt ist, umfaßt das Steuergerät 1A zum Erzeugen von elektrischer Energie, welches eine abweichende Konfiguration von derjenigen des Steuergerätes 1 zum Erzeugen von elektrischer Energie gemäß der ersten Ausführungsform aufweist, die in 1 gezeigt ist.
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Das Steuergerät 1A zum Erzeugen von elektrischer Energie, welches in 8 gezeigt ist, enthält zusätzliche Komponenten, nämlich eine Fahrzeug-I/F (Interface)-Beurteilungsschaltung 18 und eine Funktions-Wählschaltung 19 zusätzlich zu der Konfiguration des Steuergerätes 1 zum Erzeugen von elektrischer Energie, welches in 1 gezeigt ist.
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Die Fahrzeug-I/F-Beurteilungsschaltung 18 beurteilt, ob der externe Controller aus einer pull-up-Schaltung oder einer pull-down-Schaltung besteht, und gibt ein Beurteilungsergebnis an die Funktions-Wählschaltung 19 in dem Steuergerät 1A zum Erzeugen von elektrischer Energie aus.
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Die Funktions-Wählschaltung 19 empfängt das Beurteilungsergebnis, welches von der Fahrzeug-I/F-Beurteilungsschaltung 18 aus übertragen wird, und wählt die Funktion basierend auf dem Beurteilungsergebnis aus.
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9 zeigt ein Diagramm, welches die das Steuersignal empfangende Schaltung 17B darstellt, ferner die Fahrzeug-I/F-Beurteilungsschaltung 18 und die Funktions-Wählschaltung 19 in dem Steuergerät 1A zum Erzeugen von elektrischer Energie gemäß der zweiten Ausführungsform, die in 8 gezeigt ist. Speziell zeigt 9 hauptsächlich eine detaillierte Konfiguration der Funktions-Wählschaltung 19.
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Wie in 9 gezeigt ist, werden die Ausgangssignale Vo1 und Vo2 des ersten und des zweiten Spannungskomparators 174 und 175 in der das Steuersignal empfangenden Schaltung 17B zu der Fahrzeug-I/F-Schaltung 18 übertragen. Obwohl 8 die das Steuersignal empfangende Schaltung 17B darstellt, ist es möglich, die das Steuersignal empfangende Schaltung 17, die in 2 und in 3 gezeigt ist, oder auch die das Steuersignal empfangende Schaltung 17A, die in 4 und in 5 gezeigt ist, anstelle der das Steuersignal empfangenden Schaltung 17B, die in 6 und 7 gezeigt ist, zu verwenden.
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Die Fahrzeug-I/F-Beurteilungsschaltung 18 generiert das Ausgangssignal basierend auf beiden Ausgangssignalen Vo1 und Vo2, die von der das Steuersignal empfangenden Schaltung 17B (ebenso 17 oder 17A) aus übertragen werden. Speziell wenn der externe Controller 4A aus der pull-up-Schaltung gebildet ist, die in 6 gezeigt ist, und mit der das Steuersignal empfangenden Schaltung 17B (oder 17 oder auch 17A) über den Empfangsanschluß 11 verbunden ist, wird der Spannungspegel des Ausgangssignals Vo2 des Spannungskomparators 175 umgeschaltet, und zwar entsprechend der Übertragung des elektrischen Energie-Einschaltsignals von dem externen Controller 4A her. Die Fahrzeug-I/F-Beurteilungsschaltung 18 gibt auch das Ausgangssignal mit einem hohen Pegel aus.
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Wenn andererseits der externe Controller 4B aus der pull-down-Schaltung besteht, die in 7 gezeigt ist, und mit der das Steuersignal empfangenden Schaltung 17B (oder 17 oder 17A) über den Empfangsanschluß 11 verbunden wird, wird der Spannungspegel des Ausgangssignals Vo1 des Spannungskomparators 174 entsprechend der Übertragung des elektrischen Energie-Einschaltsignals von dem externen Controller 4B her umgeschaltet. Die Fahrzeug-I/F-Beurteilungsschaltung 18 gibt das Ausgangssignal mit niedrigem Pegel aus.
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Die Funktions-Wählschaltung 19 ist dazu befähigt, verschiedene Funktionen des Steuergerätes 1 zum Erzeugen von elektrischer Energie umzuschalten. Bei dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt die Funktions-Steuerschaltung 19 drei Schalter 195, 196 und 197. Es ist möglich, eine korrekte und äußerst geeignete Steueroperation der Fahrzeug-Wechselstrommaschine gemäß dem Fahrzeug-Konstruktionskonzept durchzuführen, und zwar selbst dann, wenn eine unabgeglichene Zusammenführung eines Schaltungstyps vorgenommen wird, und zwar zwischen dem externen Controller und dem Steuergerät zum Erzeugen von elektrischer Energie, welches in dem Fahrzeug montiert ist.
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Der Schalter 195 schaltet die Steuerfunktion zum Erzeugen von elektrischer Energie gemäß dem Ausgangssignal von der Fahrzeug-I/F-Beurteilungsschaltung 18 ein oder um. Beispielsweise wird vermittels des Schalters 195 eine der Funktionen ausgewählt entsprechend einer Wechselstromgenerator-Fühlfunktion und einer Batterie-Fühlfunktion. Die Wechselstromgenerator-Fühlfunktion steuert den Zustand der Generierung von elektrischer Energie der Fahrzeug-Wechselstrommaschine 2 basierend auf der Ausgangsspannung der Fahrzeug-Wechselstrommaschine 2. Die Batterie-Fühlfunktion steuert den Generierungszustand der elektrischen Energie der Fahrzeug-Wechselstrommaschine 2 basierend auf dem Spannungspotential der Klemme B der Batterie 3. Es wird dadurch möglich, im voraus einen Überladungszustand der Batterie 3 zu vermeiden, der verursacht wird, wenn die Steuerung basierend auf einer Wechselstromgenerator-Fühl-Art durchgeführt wird, und zwar aufgrund einer Anfrage von der Fahrzeugseite her, basierend auf der Batterie-Fühl-Art, und im Gegensatz dazu kann auch ein Über-Entladungszustand der Batterie 3 vermieden werden, der verursacht wird, wenn die Steuerung basierend auf der Batterie-Fühl-Art durchgeführt wird, und zwar unter der Anfrage von der Fahrzeugseite her, basierend auf der Wechselstrommaschinen-Fühl-Art.
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Der Schalter 196 schaltet EIN-/AUS-Zustände der Steuerfunktion, um die Zunahmegeschwindigkeit des Erregerstromes zu begrenzen, der durch die Erregerwicklung in der Fahrzeug-Wechselstrommaschine 2 fließt, basierend auf dem Ausgangssignal von der Fahrzeug-I/F-Beurteilungsschaltung 18.
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Der Schalter 197 schaltet EIN-/AUS-Zustände der Steuerfunktion, um eine anfängliche Drehzahl des Rotors der Fahrzeug-Wechselstrommaschine 2 basierend auf dem Ausgangssignal von der Fahrzeug-I/F-Beurteilungsschaltung 18 zu begrenzen.
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Es wird dadurch möglich, im voraus das Auftreten eines Maschinenstopps und eines Spannungsabfalls an den Anschlüssen von verschiedenen Lampen zu vermeiden und auch schlechte Einflüsse auf andere elektronische Vorrichtungen zu vermeiden, die durch den Spannungsabfall der Batterie 3 verursacht werden. Der Maschinenstopp der Brennkraftmaschine, die in dem Fahrzeug montiert ist, tritt auf, wenn eine unabgeglichene Steuerung bei Anfragen von der Fahrzeugseite her durchgeführt wird, basierend auf der Steuerfunktion, um die Erregerstrom-Zunahmegeschwindigkeit zu begrenzen, und auf der Steuerfunktion, um die anfängliche Drehgeschwindigkeit der Fahrzeug-Wechselstrommaschine beim Starten zu begrenzen, und wenn eine nicht abgeglichene Steuerung anhand einer Anfrage von dem Fahrzeug her durchgeführt wird, die nicht auf der Steuerfunktion basiert, um die Erregerstrom-Zunahmegeschwindigkeit zu begrenzen.
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Die Steuerschaltung 14 für die Erzeugung von elektrischer Energie besitzt eine Konfiguration, durch die die oben erläuterten verschiedenen Steuerfunktionen durchgeführt werden können. Wenn die Ausgangssignale von den Schaltern 195, 196 und 197 empfangen werden, führt die Steuerschaltung 14 zum Erzeugen von elektrischer Energie die Steueroperation entsprechend den ausgewählten Funktionen basierend auf diesen Ausgangssignalen durch.
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Dritte Ausführungsform
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Es folgt nun eine Beschreibung des Steuergerätes zur Erzeugung von elektrischer Energie gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf 10 und 11.
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10 zeigt ein Diagramm, welches die Gesamtkonfiguration des Steuersystems zum Erzeugen von elektrischer Energie wiedergibt, und zwar mit einem Steuergerät 1B zum Erzeugen von elektrischer Energie gemäß der dritten Ausführungsform. 11 ist ein Diagramm, welches eine detaillierte Konfiguration einer Anschluß-Umschalt-Schaltung 20 in dem Steuergerät 1B zum Erzeugen von elektrischer Energie der dritten Ausführungsform darstellt, die in 10 gezeigt ist.
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Das Steuersystem 1B zum Erzeugen von elektrischer Energie, welches in 10 gezeigt ist, umfaßt die Anschluß-Umschalt-Schaltung 20 anstelle der Funktions-Wählschaltung 19 in dem Steuergerät 1A zum Erzeugen von elektrischer Energie der zweiten Ausführungsform, die in 8 gezeigt ist.
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11 zeigt die detaillierte Konfiguration der Anschluß-Umschalt-Schaltung 20 mit einer UND-Schaltung 200 und 210, einem Spannungskomparator 201, einer Eingangssignal-Verarbeitungsschaltung 202, einer Inverterschaltung 211 und einer ein Ausgangssignal erzeugenden Schaltung 212, einem Transistor 213 und einem Widerstand 214.
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In der Anschluß-Umschalt-Schaltung 20, die in 11 gezeigt ist, wird das Ausgangssignal der Fahrzeug-I/F-Beurteilungsschaltung 18 zu einem Eingangsanschluß der UND-Schaltung 200 übertragen, und das Ausgangssignal des Spannungskomparators 201 wird zu dem anderen Eingangsanschluß der UND-Schaltung 200 übertragen. Die UND-Schaltung 200 führt eine logische UND-Operation zwischen den zwei Eingangssignalen durch und gibt das Operationsergebnis an die das Eingangssignal verarbeitende Schaltung 202 aus. Ein Eingangs-/Ausgangs-Anschluß 31 des Steuergerätes 1B zum Erzeugen von elektrischer Energie, welches in 10 gezeigt ist, ist mit dem externen Controller 4 (4A und 4B) verbunden. Der Eingangs-/Ausgangs-Anschluß 31 ist mit einem negativen Eingangsanschluß (-) des Spannungskomparators 201 verbunden, und es wird eine Bezugsspannung Vref3 dem anderen Eingangsanschluß des Spannungskomparators 201 zugeführt. Der Spannungskomparator 201 gibt ein Hochpegelsignal aus, wenn eine Spannung V3 an dem Eingangs-/Ausgangs-Anschluß 31 niedriger ist als die Bezugsspannung Vref3. Im Gegensatz dazu gibt der Spannungskomparator 201 ein Niedrigpegelsignal aus, wenn die Spannung V3 an dem Eingangs-/Ausgangs-Anschluß 31 höher ist als die Bezugsspannung Vref3.
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Die UND-Schaltung 200 gibt das Ausgangssignal des Spannungskomparators 201 aus, wenn das Hochpegel-Ausgangssignal empfangen wird, welches von der Fahrzeug-I/F-Beurteilungsschaltung 18 zugeführt wird, und im Gegensatz dazu hält sie das Ausgangssignal von dem Spannungskomparator 201, wenn das Niedrigpegel-Ausgangssignal empfangen wird, welches von der Fahrzeug-I/F-Beurteilungsschaltung 18 her zugeführt wird.
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Die Eingangssignal-Verarbeitungsschaltung 202 empfängt das Ausgangssignal von der UND-Schaltung 200, nämlich das Ausgangssignal von dem Spannungskomparator 201, und führt einen vorbestimmten Prozeß durch.
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Somit verwendet die Anschluß-Umschalt-Schaltung 20 den Eingangs-/AusgangsAnschluß 31 als Eingangsanschluß, wenn die Fahrzeug-I/F-Beurteilungsschaltung 18 das Hochpegel-Ausgangssignal ausgibt, und es wird in diesem Zustand das von dem Eingangsanschluß 31 erhaltene Eingangssignal zu der Eingangssignal-Verarbeitungsschaltung 202 übertragen.
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Die Inverterschaltung 211 invertiert das Ausgangssignal der Fahrzeug-I/F-Beurteilungsschaltung 18 und überträgt das invertierte Signal zu einem Eingangsanschluß der UND-Schaltung 210. Das Ausgangssignal der Ausgangssignal-Erzeugungsschaltung 212 wird dem anderen Eingangsanschluß der UND-Schaltung 210 zugeführt. Die UND-Schaltung 210 führt eine logische UND-Operation zwischen diesen zwei Eingangssignalen durch und gibt das logische Operationsergebnis an den Transistor 213 aus.
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Die das Ausgangssignal erzeugende Schaltung 212 generiert das Ausgangssignal, welches zu dem externen Controller 4 (4A und 4B) über den Transistor 213, den Widerstand 214 und den Eingangs-/Ausgangs-Anschluß 31 übertragen wird. Beispielsweise generiert die das Ausgangssignal erzeugende Schaltung 212 ein Treiber-Erregersignal, welches den Treiberzustand (nämlich den Beschäftigungszustand) des Treiber-Erregungstransistors 15 anzeigt, der in 10 gezeigt ist. Der Ausgangsanschluß der UND-Schaltung 210 ist mit der Basis des Transistors 213 verbunden. Der Emitter des Transistors 213 ist geerdet, und der Kollektor desselben ist mit dem Eingangs-/AusgangsAnschluß 31 über den Widerstand 214 verbunden. Da das Ausgangssignal der das Ausgangssignal erzeugenden Schaltung 212 dem Transistor 213 über die UND-Schaltung 210 zugeführt wird, wenn das Ausgangssignal der Fahrzeug-I/F-Beurteilungsschaltung 18 aus dem Niedrigpegelsignal besteht, wird der Transistor 213 angetrieben, er wird nämlich aktiv, und zwar basierend auf dem Empfang des Ausgangssignals von der UND-Schaltung 210, und es wird das Ausgangssignal zu dem externen Controller 4 (4A, 4B) über den Eingangs-/Ausgangs-Anschluß 31 übertragen.
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Da es somit möglich ist, die Funktion des Eingangs-/Ausgangs-Anschlusses 31 entsprechend der Spezifikation der Fahrzeug-I/F-Beurteilungsschaltung 18 einzustellen, wird es möglich, die Zahl der Anschlüsse und Verdrahtungen zu reduzieren, und zwar verglichen mit dem Fall, bei dem sowohl der Ausgangsanschluß als auch der Eingangsanschluß ausgebildet sind.
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Die Konfiguration des Steuergerätes zum Erzeugen von elektrischer Energie ist nicht auf die vorausgehend beschriebenen verschiedenen Ausführungsform beschränkt, und es ist möglich, das Konzept der vorliegenden Erfindung auf vielfältige abgewandelte Ausführungsformen anzuwenden. Wenn beispielsweise der externe Controller Steuersignale überträgt, die anders sind als das elektrische Energie-Einschaltsignal, können die Steuersignal-Empfangsschaltungen 17, 17A und 17B solche Steuersignale korrekt empfangen, und zwar ungeachtet einer Berücksichtigung von irgendeinem Typ einer Fahrzeug-I/F-Schaltung, die in dem externen Controller inkorporiert ist.
