DE102007017805A1 - Fahrzeuggenerator-Steuervorrichtung - Google Patents

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/48Arrangements for obtaining a constant output value at varying speed of the generator, e.g. on vehicle
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    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/10Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load

Abstract

Eine Fahrzeuggenerator-Steuervorrichtung weist eine Erregerschaltung eines Transistorzerhacker-Typs zum Zuführen eines Erregerstroms zu einem in einem Fahrzeug angebrachten elektrischen Generator, der durch eine Maschine des Motorfahrzeugs antreibbar ist, auf. Die Erregerschaltung weist eine Brückenschaltung mit einem ersten Paar von gegenüberliegenden Armen, die aus jeweiligen Leistungstransistoren (10, 11) gebildet sind, und einem zweiten Paar von gegenüberliegenden Armen, die aus jeweiligen Dioden (13, 14) gebildet sind, auf. Einer (11) der Leistungstransistoren ist mit einem Massepotenzial des in einem Fahrzeug angebrachten elektrischen Generators verbunden, und der andere Leistungstransistor (10) ist mit einem Ausgangsanschluss des in einem Fahrzeug angebrachten elektrischen Generators verbunden. Wenn die Maschine in einem Ruhezustand ist, ist der eine Leistungstransistor (11) in einen Ein-Zustand eingestellt, und der andere Leistungstransistor (10) ist in einen Aus-Zustand eingestellt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeuggenerator- Steuervorrichtung zum Steuern der Ausgangsspannung eines Wechselstromgenerators, der in einem Motorfahrzeug, wie Personenkraftwagen, Lastkraftwagen oder dergleichen, eingebaut ist.
  • In den letzten Jahren gab es eine steigende Nachfrage nach der wirksamen Verwendung der Ausgangsleistung eines Fahrzeuggenerators, der für eine Drehung durch eine Maschine, die in einem Motorfahrzeug eingebaut ist, angetrieben wird. Um die Nachfrage zu decken, wurden Vorschläge gemacht, bei denen eine Erregerschaltung eines „Transistorzerhacker"-Typs vorgesehen ist, um einen Rotor- bzw. Läufer-Erregerstrom als einen regenerativen Strom, der der Batterie für den Zweck eines Erreichens einer wirksamen Verwendung der Erzeugerausgangsleistung zuzuführen ist, zu verwenden.
  • Ein Beispiel solcher früherer Vorschläge ist in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung (JP-A) Nr. 62-203599, die eine Brückenschaltung mit einem Paar gegenüberliegender Arme, die durch jeweilige Transistoren gebildet sind, aufweist, offenbart. Wenn die Fahrzeugmaschine in einem Kein-Betrieb-Zustand bzw. Ruhezustand ist, sind die Transistoren der Brückenschaltung in den Aus-Zustand geschaltet, mit dem Resultat, dass sich die Feldwicklung eines Rotors des Fahrzeuggenerators von dem Gesichtspunkt eines elektrischen Potenzials in einem schwebenden bzw. floatenden Zustand befindet. In kalten Klimata kann es beispielsweise vorkommen, dass der Fahrzeuggenerator nach einem Fahren des Fahrzeugs nass mit Wasser von geschmolzenem Schnee, der ein Schneeschmelzmittel enthält, stehen gelassen wird. Wenn zwischen Transistoranschlüssen, die mit einem Batterieanschluss des Rotors verbindbar sind, ein Leckstrom auftritt, wird in diesem Fall das Rotorpotenzial gleich dem Batteriepotenzial, was es dem Strom ermöglicht, zwischen dem Rotor und einem Statorkern, der ein Mas sepotenzial hat, zu fließen. Als ein Resultat werden der Rotor und der Statorkern, die einen sehr schmalen Raum, einen sogenannten „Luftzwischenraum", bildend einander gegenüberliegen, rostig, was die Umweltbeständigkeit und die Zuverlässigkeit des Fahrzeuggenerators verschlechtert. Dieses Phänomen wird insbesondere dann auffallend, wenn der Fahrzeuggenerator bei einer hohen Spannung (beispielsweise 42V) verwendet wird. Aufgrund der vorhergehenden Schwierigkeiten ist der Fahrzeuggenerator, der mit einer Erregerschaltung des Transistorzerhacker-Typs ausgerüstet ist, nicht zu einer weit verbreiteten Verwendung gekommen, obwohl derselbe unter normalen Bedingungen multifunktional ist.
  • Es ist demgemäß eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeuggenerator-Steuervorrichtung zu schaffen, die eine Erregerschaltung des Transistorzerhacker-Typs verwendet, um einem Fahrzeuggenerator einen Erregerstrom zuzuführen, und fähig ist, die Umweltbeständigkeit und die Zuverlässigkeit des Fahrzeuggenerators zu verbessern.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Fahrzeuggenerator-Steuervorrichtung geschaffen, die aufweist: eine Enegerschatung des Transistorzerhacker-Typs zum Zuführen eines Erregerstroms zu einem in einem Fahrzeug angebrachten elektrischen Generator, der durch eine Maschine des Motorfahrzeugs antreibbar ist, wobei die Erregerschaltung eine Brückenschaltung mit einem ersten Paar von gegenüberliegenden Armen, die aus jeweiligen Leistungstransistoren gebildet sind, und einem zweiten Paar von gegenüberliegenden Armen, die aus jeweiligen Dioden gebildet sind, aufweist, wobei einer der Leistungstransistoren mit einem Massepotenzial des in einem Fahrzeug angebrachten elektrischen Generators verbunden ist und der andere Leistungstransistor mit einem Ausgangsanschluss des in einem Fahrzeug angebrachten elektrischen Generators verbunden ist, wobei, wenn die Maschine in dem Ruhezustand ist, der eine Transistor in einen Ein-Zustand eingestellt ist und der andere Leistungstransistor in einen Aus-Zustand eingestellt ist. Da der Leistungstransistor auf der Erd- bzw. Massepegelseite der Brückenschaltung positiv in den Ein-Zustand geschaltet ist, ist es bei dieser Anordnung möglich, ein Schweben des elektrischen Potenzials zu verhindern.
  • Als ein Resultat wird, selbst wenn unter der Bedingung, dass der in einem Fahrzeug angebrachte elektrische Generator nass mit Wasser von einem geschmolzenen Schnee, der ein Schneeschmelzmittel enthält, ist, ein Leckstrom auftritt, dem Leckstrom ermöglicht, über den Leistungstransistor, während derselbe in den Ein-Zustand geschaltet ist, zu der Masse zu fließen. Dies stellt sicher, dass ein Rotor des in einem Fahrzeug angebrachten elektrischen Generators im Wesentlichen frei von Korrosion ist und der in einem Fahrzeug angebrachte elektrische Generator eine erhöhte Umweltbeständigkeit und eine verbesserte Zuverlässigkeit hat.
  • Vorzugsweise weisen die Leistungstransistoren der Erregerschaltung des Transistorzerhacker-Typs spannungsangesteuerte Leistungstransistoren auf. Im Gegensatz zu Bipolartransistoren erfordern die spannungsangesteuerten Leistungstransistoren keinen Ansteuersignalstrom. Es ist daher möglich, den masseseitigen Leistungstransistor mit einem reduzierten Dunkelstrom, den eine Ansteuerschaltung, die für den Leistungstransistor vorgesehen ist, mit sich bringt, anzusteuern.
  • Die Fahrzeuggenerator-Steuervorrichtung kann ferner eine Betriebszustand-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob die Maschine in dem Betriebszustand ist oder nicht, eine Ansteuereinrichtung zum Einstellen des einen Leistungstransistors in den Ein-Zustand und eine Standby- bzw. Bereitschaftsstromversorgung, die der Betriebszustand-Bestimmungseinrichtung und der Ansteuereinrichtung elektrischen Strom zuführt, selbst wenn die Maschine in dem Ruhezustand ist, aufweisen. Da sowohl die Betriebszustand-Bestimmunseinrichtung als auch die Ansteuereinrichtung durch dieselbe Stromversorgung (Standby-Stromversorgung) treibbar sind, ist die Fahrzeuggenerator-Steuervorrichtung bei dieser Anordnung relativ einfach im Aufbau und stellt sicher, dass der Leckstrom zu der Masse fließt, wenn die Maschine in dem Ruhezustand ist.
  • Vorzugsweise weist die Fahrzeuggenerator-Steuervorrichtung ferner eine Abspanneinrichtung auf, die zwischen der Ansteuereinrichtung und dem einen Leistungstransistor zum Schalten des einen Leistungstransistors in den Ein-Zustand bei einer Spannung, die niedriger als eine Ausgangsspannung der Standby-Stromversorgung ist, angeordnet ist. Im Allgemeinen ist die Kein-Betrieb-Zeit bzw. Ruhezeit der Maschine (während der die Maschine in dem Ruhezustand ist) länger als die Betriebszeit der Maschine (während der die Maschine in dem Betriebszustand ist), und daher wird die Betriebszeit des masseseitigen Leistungstransistors länger als dieselbe des Leistungstransistors der Ausgangsanschlussseite. Durch ein Abspannen der Ansteuerspannung kann jedoch eine Betriebslast an dem masseseitigen Leistungstransistor reduziert werden, was eine lange Lebensdauer des masseseitigen Leistungstransistors ohne eine Verschlechterung der Zuverlässigkeit ermöglicht. Selbst wenn die Ansteuerspannung abgespannt wird, ist es dem Leckstrom immer noch möglich, zu der Masse zu fließen, solange die abgespannte Spannung eingestellt ist, um höher als ein Betriebsschwellenwert der Leistungstransistoren zu sein.
  • Unter den Dioden, die das andere Paar von gegenüberliegenden Armen der Brückenschaltung bilden, weist mindestens eine Diode, die mit dem Massepotenzial des in einem Fahrzeug angebrachten elektrischen Generators verbunden ist, vorzugsweise eine Körper- bzw. Body-Diode eines Leistungstransistors auf, und der Leistungstransistor mit der Body-Diode ist in einen Ein-Zustand eingestellt, wenn die Maschine in dem Ruhezustand ist. Da gegenüberliegende Enden der Feldwicklung des Stators über die Leistungstransistoren, die die jeweiligen Body-Dioden haben, mit Masse verbunden sind, ist es mit dieser Anordnung möglich, den Stator mit einer erhöhten Zuverlässigkeit an das Massepotenzial zu klemmen. Selbst wenn bei dem Leistungstransistor auf der Ausgangsanschlussseite des in einem Fahrzeug angebrachten elektrischen Generators ein Leckstrom auftritt, fließt der Leckstrom niemals durch den Rotor. Der in einem Fahrzeug angebrachte elektrische Generator ist daher hinsichtlich einer Umweltbeständigkeit und einer Zuverlässigkeit verbessert.
  • 1 ist ein Schaltungsdiagramm, das die allgemeine Konfiguration einer Fahrzeuggenerator-Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 ist ein Zeitdiagramm, das den Betrieb der Fahrzeuggenerator-Steuervorrichtung darstellt und in Verbindung mit dem Betriebszustand und dem Ruhezustand einer Fahrzeugmaschine aufgenommen wurde;
  • 3 ist ein Schaltungsdiagramm, das einen Teil der Fahrzeuggenerator-Steuervorrichtung gemäß einer Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt; und
  • 4 ist eine Ansicht ähnlich zu 1, die jedoch die allgemeine Konfiguration einer Fahrzeuggenerator-Steuervorrichtung gemäß einer anderen Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Nun auf die Zeichnungen und insbesondere 1 Bezug nehmend, ist eine Fahrzeuggenerator-Steuervorrichtung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Fahrzeuggenerator-Steuervorrichtung 1, die in 1 gezeigt ist, ist konfiguriert, um einen in einem Fahrzeug angebrachten elektrischen Generator 2 (auf den der Kürze halber im Folgenden als ein „Fahrzeuggenerator" Bezug genommen ist) zu steuern, so dass die Spannung, die über den Ausgangsanschluss des Fahrzeuggenerators 2 und das gemeinsame System-Massepotenzial erscheint, mit einem vorbestimmten, voreingestellten Wert einer Anpassungsspannung (beispielsweise 14V) in Übereinstimmung gebracht ist. Der Fahrzeuggenerator 2 weist einen Rotor mit einer Feldwicklung 21, einen Stator mit drei geteilten Statorwicklungen 22a, 22b und 22c, die in drei Phasen auf denselben gewickelt sind, um gemeinsam eine Dreiphasen-Statorwicklung zu bilden, und einen Vollweggleichrichter 23, der die Dreiphasen-Ausgangswechselspannungen von den geteilten Statorwicklungen 22a, 22b und 22c der Dreiphasen-Statorwicklung in eine Gleichspannung gleichrichtet, auf. Die Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators 2 wird durch die Fahrzeuggenerator-Steuervorrichtung 1 durch eine geeignete Steuerung eines Ein-/Aus-Schaltens des Feldstroms, der der Feldwicklung 21 zuzuführen ist, gesteuert. Der Ausgangsanschluss des Fahrzeuggenerators 2 ist mit einer Batterie 4 verbunden, so dass der Ausgangsstrom von dem Fahrzeuggenerator 2 der Batterie 4 zum Wiederaufladen der Batterie 4 zugeführt wird.
  • Die Konfiguration und der Betrieb der Fahrzeuggenerator-Steuervorrichtung 1 sind im Folgenden unter Bezugnahme auf 1 detaillierter beschrieben. Die Fahrzeuggenerator-Steuervorrichtung 1 weist Leistungstransistoren, d. h. MOS-FETs (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren) 10 und 11, Dioden 13, 14, 214 und 215, eine Stromversorgungsschaltung 100, einen PNP-Transistor 101, Widerstände 102, 103 und 217, einen NPN-Transistor 104, Ansteuerungen 110 und 111, eine Spannungssteuerschaltung oder eine Steuerung 112, einen Spannungskomparator 113, eine Standby-Stromversorgungsschaltung 200, eine Inverterschaltung 211, einen FET 212, eine ODER-Schaltung oder ein -Gatter 213 und eine Start-Erfassungsschaltung 216 auf.
  • Die Leistungs-MOS-FETs 10 und 11 bilden zusammen ein Paar von gegenüberliegenden Armen einer H-Brückenschaltung, und die Dioden 13 und 14 bilden zusammen das andere Paar von gegenüberliegenden Armen der H-Brückenschaltung. Wenn die Leistungs-MOS-FETs 10 und 11 in den Ein-Zustand geschaltet sind, wird der Feldwicklung 21 ein Erregerstrom zugeführt. Alternativ wird, wenn die Leistungs-MOS-FETs 10 und 11 in den Aus-Zustand geschaltet sind, ein Rückfluss eines Stroms erzeugt, der durch die Dioden 13 und 14 in die Batterie 4 fließt, um die Batterie 4 zu regenerieren.
  • Eine Ansteuerung 110 ist vorgesehen, um den Leistungs-MOS-FET 10, der mit einer Ausgangsanschlussseite des Fahrzeuggenerators 2 verbunden ist, anzusteuern (auf den Leistungs-MOS-FET 10 ist manchmal als ein „ausgangsanschlusseitiger Leistungs-MOS-FET 10" Bezug genommen). Genauer gesagt, die Ansteuerung 110 gibt ein Hochpegel-Ansteuersignal zu dem Gate des Leistungs-MOS-FET 10 ein, um den Leistungs-MOS-FET 10 in den Ein-Zustand einzustellen. Die andere Ansteuerung 111 ist vorgesehen, um den Leistungs-MOS-FET 11, der mit einer Eingangsanschlussseite (Massepo tenzialseite) des Fahrzeuggenerators 2 verbunden ist, zu treiben (auf den Leistungs-MOS-FET 11 ist manchmal als ein „masseseitiger Leistungs-MOS-FET 11" Bezug genommen). Die Ansteuerung 111 gibt ein Hochpegel-Ansteuersignal in das Gate des Leistungs-MOS-FET 11 ein, um den Leistungs-MOS-FET 11 in den Ein-Zustand einzustellen. Der Spannungskomparator 113 hat einen negativen Eingangsanschluss, an den eine Ausgangsspannung von dem Fahrzeuggenerator 2 angelegt ist, und einen positiven Eingangsanschluss, an den eine Anpassungsspannung Vref angelegt ist. Der Spannungskomparator 113 vergleicht die Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators 2 mit der Anpassungsspannung Vref und erzeugt ein Hochpegel-Ausgangssignal, wenn die Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators 2 niedriger als der Anpassungswert Vref ist, und erzeugt ein Niederpegel-Ausgangssignal, wenn die Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators 2 höher als die Anpassungsspannung Vref ist. Die Spannungssteuerung 112 erzeugt ein PWM-(Pulsbreitenmodulations-) Steuersignal gemäß dem Ausgangssignal von dem Spannungskomparator 113 und führt das PWM-Steuersignal den Ansteuerungen 110, 111 zu. Die H-Brückenschaltung, die Ansteuerungen 110, 111, die Spannungssteuerung 112 und der Spannungskomparator 113 bilden zusammen eine Erregerschaltung des Transistorzerhacker-Typs, die der Feldwicklung 21 des Fahrzeuggenerators 2 einen Erregerstrom zuführt.
  • Die Standby-Stromversorgungsschaltung 200 führt einem Teil der Schaltung einen Betriebsstrom zu, selbst wenn die Maschine in einem Ruhezustand ist (nämlich der Fahrzeuggenerator 2 in einem nicht-erzeugenden Zustand ist). Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist ein solcher Schaltungsteil die Inverterschaltung 211, das ODER-Gatter 213 und die Start-Erfassungsschaltung 216 auf.
  • Die Start-Erfassungsschaltung 216 bildet eine Betriebszustand-Bestimmungseinrichtung, die bestimmt, ob die Maschine in dem Betriebszutand oder dem Ruhezustand ist. Insbesondere erfasst die Start-Erfassungsschaltung 216 zunächst auf der Basis der Frequenz einer Phasenspannung (Spitzenspannung) von einer der geteilten Statorwicklungen 22a, 22b und 22c das Vorhandensein einer elektromotorischen Kraft (EMF = Electromotive Force), die durch den Fahrzeuggenerator 2 erzeugt wird, und bestimmt dann auf der Basis des Resultats der Erfassung der EMF, ob die Maschine in dem Betriebszustand ist oder nicht. Beispielsweise bestimmt die Start-Erfassungsschaltung 216, wenn die Frequenz einer Phasenspannung, die einen vorbestimmten Bezugspegel überschreitet, nicht größer als ein Wert, der 200 U/min (d. h. der Drehzahl des Generators 2, die durch die Phasenspannungsfrequenz bestimmt ist) entspricht, ist, dass die Maschine in dem Ruhezustand ist. Wenn die Frequenz der Phasenspannung nicht kleiner als ein Wert, der 400 U/min (d. h. der Drehzahl des Generators 2, die durch die Phasenspannungsfrequenz bestimmt ist) entspricht, ist, bestimmt die Start-Erfassungsschaltung 216, dass die Maschine in dem Betriebszustand ist. Durch ein derartiges Liefern eines Kriteriums mit einer Hysterese kann der Bestimmungsbetrieb mit einer erhöhten Stabilität erreicht werden.
  • Das ODER-Gatter 213 hat einen Eingangsanschluss, der mit einem Ausgangsanschluss der Start-Erfassungsschaltung 216 verbunden ist, wobei der andere Eingangsanschluss des ODER-Gatters 213 mit einem Übergang zwischen dem Schlüsselschalter 3 und einem Herunterzieh- bzw. Pulldown-Widerstand 105 verbunden ist. Wenn mindestens einem der Eingangsanschlüsse ein Hochpegel-Signal zugeführt wird, emittiert das ODER-Gatter 213 ein Hochpegel-Ausgangssignal.
  • (Wenn die Maschine in dem Betriebszustand ist)
  • Wenn der Schlüsselschalter 3 eingeschaltet wird, um die Maschine zu starten, startet der Fahrzeuggenerator 2, aufgrund einer Erregung der Feldwicklung 21 mit einem remanenten magnetischen Fluss, elektrischen Strom zu erzeugen. In diesem Fall bestimmt die Start-Erfassungsschaltung 216, dass die Maschine in dem Betriebszustand ist, und gibt ein Hochpegel-Signal aus. Daher emittiert das ODER-Gatter 213, während dasselbe durch einen Strom, der von der Standby-Stromversorgung 200 zugeführt wird, in Betrieb ist, ein Hochpegel-Ausgangssignal zu der Basis des NPN-Transistors 104, woraufhin der NPN-Transistor 104 leitet, um dadurch das elektrische Potenzial bei dem Übergang zwischen den zwei Widerständen 102 und 103, die mit dem Kollektor des NPN-Transistors 104 verbunden sind, zu senken. Dies bewirkt, dass der PNP-Transistor leitet, was es der Stromversorgungsschaltung 100 ermöglicht, ein Zuführen einer Betriebsspannung zu den Ansteuerungen 110 und 111, der Spannungssteuerung 112 und dem Spannungskomparator 113 zu starten. Danach wird ein Betrieb der Erregerschaltung des Transistorzerhacker-Typs, die die H-Brückenschaltung und die Spannungssteuerung 112 aufweist, aktiviert, so dass eine Steuerung auf eine solche Art und Weise durchgeführt wird, dass die Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators 2 mit der vorbestimmten Anpassungsspannung in Übereinstimmung gebracht wird und ein Rückfluss eines Stroms, der durch die Feldwicklung 21 fließt, der Batterie 4 als ein regenerativer Strom zugeführt wird.
  • (Wenn die Maschine in dem Ruhezustand ist)
  • Alternativ hört die Maschine auf, sich zu bewegen, wenn der Schlüsselschalter 3 ausgeschaltet wird. Dies bewirkt, dass der Fahrzeuggenerator 2 eine Erzeugung eines elektrischen Stroms stoppt, woraufhin die Start-Erfassungsschaltung 216 ein Niederpegel-Ausgangssignal zu einem Eingang des ODER-Gatters 213 emittiert. Da die Start-Erfassungsschaltung 216, das ODER-Gatter 213 und die Inverterschaltung 211 noch immer fähig sind, durch einen elektrischen Strom, der von der Standby-Stromversorgung 200 zugeführt wird, in Betrieb zu sein, stellt in diesem Fall das Niederpegel-Ausgangssignal der Start-Erfassungsschaltung 216, das einem Eingang des ODER-Gatters 213 zugeführt wird, den Ausgang des ODER-Gatters 213 auf den hohen Pegel (d. h. ein Potenzial mit einem hohen logischen Pegel) ein. Zu diesem Zeitpunkt emittiert die Inverterschaltung 213, die als eine Ansteuereinrichtung dient, ein Hochpegel-Ausgangssignal, das dann durch die Dioden 214 und 215 (die als eine Abspanneinrichtung fungieren) dem Gate des gateseitigen Leistungs-MOS-FET 11 zugeführt wird, um dadurch den Leistungs-MOS-FET 11 in den Ein-Zustand zu schalten. Mit diesem Schalten des Leistungs-MOS-FET 11 zu einem Leiten ist die Feldwicklung 21 des Fahrzeuggenerators 2 an Masse gelegt. Das Hochpegel-Ausgangssignal von der Inverterschaltung 211 wird ferner dem Gate des FET 212 zugeführt, so dass, wenn der FET 212 leitet, eine Gate-Ladung des Leistungs-MOS-FET 10, der über einen Drain- Widerstand 106 mit dem FET 212 verbunden ist, entladen wird und daher der Leistungs-MOS-FET 10 zwangsweise in den Aus-Zustand eingestellt wird.
  • Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, wird, wenn die Fahrzeugmaschine in dem Ruhezustand ist, der masseseitige Leistungs-MOS-FET 11, der zusammen mit dem ausgangsanschlussseitigen Leistungs-MOS-FET 10 ein Paar von gegenüberliegenden Armen der H-Brückenschaltung bildet, positiv in den Ein-Zustand geschaltet. Es wird daher ein Schweben des elektrischen Potenzials der Feldwicklung 21 verhindert, mit dem Resultat, dass, selbst wenn in dem Fahrzeuggenerator 2 ein Leckstrom auftritt, während der Fahrzeuggenerator 2 benetzt mit Wasser von einem geschmolzenen Schnee, der ein Schneeschmelzmittel enthält, gelassen wird, dem Leckstrom ermöglicht wird, durch den leitenden Leistungs-MOS-FET 11 zu der Masse zu fließen. Es ist daher möglich, eine Korrosion des Rotors und des Stators des Fahrzeuggenerators 2 zu verhindern, die Umweltbeständigkeit des Fahrzeuggenerators 2 zu erhöhen und die Zuverlässigkeit des Fahrzeuggenerators 2 zu verbessern.
  • Da die Leistungs-MOS-FETs 10 und 11, die in der Erregerschaltung des Transistorzerhacker-Typs enthalten sind, von einem spannungsangesteuerten Typ sind, beseitigt diese Anordnung ferner die Notwendigkeit eines Stroms für ein Ansteuersignal, der in Bipolartransistoren erforderlich ist, und macht es möglich, den masseseitigen Leistungs-MOS-FET 11 mit einem reduzierten Dunkelstrom, den die Ansteuerschaltung (Inverterschaltung 211) mit sich bringt, anzusteuern.
  • Zusätzlich ist, da die Start-Erfassungsschaltung 216, das ODER-Gatter 213 und die Inverterschaltung 211 durch dieselbe Standby-Stromversorgung 200 betrieben werden können, die Fahrzeuggenerator-Steuervorrichtung 1 relativ einfach im Aufbau und ist fähig, den Leckstrom zu der Masse fließen zu lassen, wenn die Maschine in dem Ruhezustand ist.
  • Ferner ist aufgrund der Dioden 214, 215, die zwischen der Inverterschaltung 211 und dem Leistungs-MOS-FET 11 als eine Abspanneinrichtung vorgesehen sind, die Ansteuerspannung für den Leistungs-MOS-FET 11 eingestellt, um niedriger als eine Betriebsspannung, die der Inverterschaltung 211 von der Standby-Stromversorgung 200 zugeführt wird, zu sein. Im Allgemeinen ist die Ruhezeit der Maschine (während der die Maschine in dem Ruhezustand ist) länger als die Betriebszeit der Maschine (während der die Maschine in dem Betriebszutand ist), und daher wird die Betriebszeit des masseseitigen Leistungs-MOS-FET 11 länger als dieselbe des ausgangsanschlussseitigen Leistungs-MOS-FET 10. Durch ein Abspannen der Ansteuerspannung kann jedoch eine Betriebslast an dem masseseitigen Leistungs-MOS-FET 11 reduziert werden, was eine lange Lebensdauer des masseseitigen Leistungs-MOS-FET 11 ohne eine Verschlechterung der Zuverlässigkeit ermöglicht. Selbst wenn die Ansteuerspannung abgespannt wird, wird immer noch bewirkt, dass der Leckstrom zu der Masse fließt, solange die Abspannspannung eingestellt ist, um höher als ein Betriebsschwellenwert des Leistungs-MOS-FET 11 zu sein.
  • In Anbetracht dessen, dass die Betriebsspannung, die von der Standby-Stromversorgung 200 zugeführt wird, SV ist, und der Spannungsabfall in Durchlassrichtung von jeder der Dioden 214 und 215 0,7V (= VF) ist. ist an das Gate des Leistungs-MOS-FET 11 eine Ansteuerspannung von 3,6V (= 5 – 1,4V) angelegt. Vorausgesetzt, dass der Leistungs-MOS-FET 11 eine Schwellenspannung Vth von 1,2V hat, ist die Ansteuerspannung von 3,6V immer noch hoch genug, um sicherzustellen, dass der Leckstrom zu der Masse fließt.
  • 2 ist ein Zeitdiagramm, das einen Betrieb der Fahrzeuggenerator-Steuervorrichtung darstellt und in Verbindung mit dem Betriebszustand und dem Ruhezustand der Maschine aufgenommen wurde. In 2 stellt der Begriff „SCHLÜSSELSCHALTER" den Ein-/Aus- Zustand des Schlüsselschalters 3; „MASCHINENDREHZAHL" eine Drehzahl der Maschine; „START-ERFASSUNGSAUSGANGSSIGNAL" ein Ausgangssignal von der Start-Erfassungsschaltung 216; „STROMVERSORGUNG" eine Betriebsspannung, die durch die Stromversorgungsschaltung 100 erzeugt wird; „STANDBY-STROMVERSORGUNG" eine Betriebsspannung, die durch die Standby-Stromversorgung erzeugt wird; „Tr10-SOURCE-SPANNUNG" eine Source-Spannung des Leistungs-MOS-FET 10; und „Tr11-GATE-SPANNUNG" eine Gate-Spannung des Leistungs-MOS-FET 11 dar. Wie in 2 gezeigt ist, ist der Leistungs-MOS-FET 11, wenn die Maschine in dem Ruhezustand ist, in den Ein-Zustand eingestellt, wobei an das Gate eine Spannung von 3,6V (SV – 1,4VF) angelegt ist.
  • 3 ist ein Schaltungsdiagramm, das einen Teil der Fahrzeuggenerator-Steuervorrichtung gemäß einer Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt. Der modifizierte Teil der Fahrzeuggenerator-Steuervorrichtung, der in 3 gezeigt ist, unterscheidet sich von einem entsprechenden Teil der Fahrzeuggenerator-Steuervorrichtung 1 von 1 dahingehend, dass die zwei Dioden 214 und 215, die in Reihe geschaltet sind, durch ein einzelnes ODER-Gatter 210 ersetzt sind, und das Ausgangssignal von der Ansteuerung 111 einem Eingang des ODER-Gatters 210 zugeführt wird.
  • Wie in 3 gezeigt ist, ist die Ansteuerung 111 durch eine Pufferschaltung 114 und einen Pulldown-Widerstand 115 gebildet. Bei dem Start der Maschine wird die Stromversorgungsschaltung 100 aktiviert, um ein Zuführen einer Betriebsspannung zu starten. Wenn der Erregerstrom, der der Feldwicklung 21 zugeführt wird, unterbrochen werden soll, führt die Spannungssteuerschaltung 112 der Pufferschaltung 114 ein Niederpegel-Ausgangssignal zu. Als eine Folge ist das Ausgangssignal des ODER-Gatters 210 auf dem niedrigen Pegel, und daher ist der Leistungs-MOS-FET 11 in den Aus-Zustand eingestellt. Im Gegensatz dazu führt die Spannungssteuerschaltung 112, wenn der Erregerstrom der Feldwicklung 21 zugeführt werden soll, der Pufferschaltung 114 ein Hochpegel-Ausgangssignal zu. Als eine Folge ist das Ausgangssignal des ODER-Gatters 210 auf dem hohen Pegel, und daher ist der Leistungs-MOS-FET 11 in den Ein-Zustand eingestellt. Ferner ist, wenn die Maschine in dem Ruhezustand ist, die Pufferschaltung 114 aufgrund einer Unterbrechung der Zuführung eines Betriebsstroms von der Stromversorgungsschaltung 100 in den Aus-Zustand eingestellt. Das elektrische Potenzial bei dem Ausgangsanschluss der Pufferschaltung 114 wird durch die Pulldown-Schaltung 115 auf den niedrigen Pegel hinuntergezogen bzw. gesenkt. Als ein Resultat ist die ODER-Schaltung 210 abhängig von dem Ausgangssignal von der In verterschaltung 211, die durch die Betriebsspannung, die von der Standby-Stromversorgung 200 zugeführt wird, in Betrieb ist, in Betrieb.
  • 4 zeigt eine andere modifizierte Form der Fahrzeuggenerator-Steuervorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die modifizierte Fahrzeuggenerator-Steuervorrichtung 1A unterscheidet sich von der Fahrzeuggenerator-Steuervorrichtung von 1 dahingehend, dass die Dioden 13 und 14, die in der H-Brückenschaltung enthalten sind, durch ein Paar von Leistungs-MOS-FETs 13a und 14a ersetzt sind, und ein Paar von Ansteuerungen 110a und 111a, ein Widerstand 106a, eine Inverterschaltung 112a, ein FET 212a und ein Paar von Dioden 214a und 215a, die in Reihe geschaltet sind, in Entsprechung zu den Leistungs-MOS-FETs 13a und 14a hinzugefügt sind. Wie für die Dioden 13 und 14 sind jeweils Body-Dioden der Leistungs-MOS-FETs 13a und 14a verwendet. Die Leistungs-MOS-FETs 13a und 14a und die Leistungs-MOS-FETs 10 und 11 werden auf einer gegenseitig ausschließlichen Basis ein- und ausgeschaltet, und ein solches ausschließliches Ein-/Aus-Schalten der Leistungs-MOS-FETs 13a und 14a wird durch ein Ansteuern durch die Inverterschaltung 112a und die Ansteuerungen 110a und 111a erreicht. Der FET 212a und die Dioden 214a und 215a, die in Entsprechung zu dem masseseitigen Leistungs-MOS-FET 11 hinzugefügt sind, sind hinsichtlich eines Betriebs identisch mit dem FET 212 und den Dioden 214 und 215, die in Entsprechung zu dem Leistungs-MOS-FET 11 hinzugefügt sind. Genauer gesagt, wenn ein Hochpegel-Ausgangssignal von der Inverterschaltung 211 emittiert wird, während die Maschine in dem Ruhezustand ist, wird der Spannungspegel dieses Ausgangssignals durch die in Reihe geschalteten Dioden 214a und 215a abgesenkt oder abgespannt, bevor das Ausgangssignal dem Gate des Leistungs-MOS-FET 13a zugeführt wird, um zu bewirken, dass der Leistungs-MOS-FET 13a leitet. Wenn der FET 212a leitet, während die Maschine in dem Ruhezustand ist, wird der Leistungs-MOS-FET 14a zwangsweise abgeschaltet, da der Leistungs-MOS-FET 14a über den Widerstand 106 mit einer Drain des FET 14a verbunden ist.
  • Durch ein derartiges Ersetzen der Dioden 13 und 14 durch die Leistungs-MOS-FETs 13a und 14a sind entgegengesetzte Enden der Feldwicklung 21 über die Leistungs-MOS-FETs 11 und 13a mit Masse verbunden. Da der Rotor des Fahrzeuggenerators sicher an das Massepotenzial geklemmt ist, kann mit dieser Anordnung ein Leckstrom, der in einem der zwei ausgangsanschlussseitigen Leistungs-MOS-FETs 10 und 14a auftreten kann, niemals durch den Rotor des Fahrzeuggenerators fließen. Der in einem Fahrzeug angebrachte elektrische Generator ist daher hinsichtlich einer Umweltbeständigkeit und einer Zuverlässigkeit weiter verbessert. Obwohl bei der Anordnung, die in 4 gezeigt ist, zwei Leistungs-MOS-FETs 13a und 14a anstelle der Dioden 13 und 14, die in 1 gezeigt sind, verwendet sind, liegt es immer noch innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung, dass die masseseitige Diode 13 durch einen Leistungs-MOS-FET ersetzt ist.

Claims (5)

  1. Fahrzeuggenerator-Steuervorrichtung mit einer Erregerschaltung eines Transistorzerhacker-Typs zum Zuführen eines Erregerstroms zu einem in einem Fahrzeug angebrachten elektrischen Generator, der durch eine Maschine des Motorfahrzeugs antreibbar ist, wobei die Erregerschaltung eine Brückenschaltung mit einem ersten Paar von gegenüberliegenden Armen, die aus jeweiligen Leistungstransistoren (10, 11) gebildet sind, und einem zweiten Paar von gegenüberliegenden Armen, die aus jeweiligen Dioden (13, 14) gebildet sind, aufweist, wobei einer (11) der Leistungstransistoren mit einem Massepotenzial des in einem Fahrzeug angebrachten elektrischen Generators verbunden ist und der andere Leistungstransistor (10) mit einem Ausgangsanschluss des in einem Fahrzeug angebrachten elektrischen Generators verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Maschine in einem Ruhezustand ist, der eine Leistungstransistor (11) in einen Ein-Zustand eingestellt ist und der andere Leistungstransistor (10) in einen Aus-Zustand eingestellt ist.
  2. Fahrzeuggenerator-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Leistungstransistoren (10, 11) der Erregerschaltung des Transistorzerhacker-Typs Leistungstransistoren eines spannungsangesteuerten Typs aufweisen.
  3. Fahrzeuggenerator-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit: einer Betriebszustand-Bestimmungseinrichtung (216) zum Bestimmen, ob die Maschine in einem Betriebszustand ist oder nicht; einer Ansteuereinrichtung (211) zum Einstellen des einen Leistungstransistors (11) in den Ein-Zustand; und einer Standby-Stromversorgung (200), die der Betriebszustand-Bestimmungseinrichtung (216) und der Ansteuereinrichtung (211) einen elektrischen Strom zuführt, selbst wenn die Maschine in dem Ruhezustand ist.
  4. Fahrzeuggenerator-Steuervorrichtung nach Anspruch 3, ferner mit: einer Abspanneinrichtung (214, 215), die zwischen der Ansteuereinrichtung (211) und dem einen Leistungstransistor (11) angeordnet ist, zum Schalten des einen Leistungstransistors in den Ein-Zustand bei einer Spannung, die niedriger als eine Ausgangsspannung der Standby-Stromversorgung (200) ist.
  5. Fahrzeuggenerator-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, bei der eine (13) der Dioden (13, 14) mit dem Massepotenzial des in einem Fahrzeug angebrachten elektrischen Generators (2) verbunden ist, mindestens die eine Diode (13) eine Body-Diode eines Leistungstransistors (13a) aufweist, und der Leistungstransistor (13a), der die Body-Diode hat, in einen Ein-Zustand eingestellt ist, wenn die Maschine in dem Ruhezustand ist.
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