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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerung eines Drehstromgenerators für ein Kraftfahrzeug, insbesondere eine Steuerung eines Drehstromgenerators für ein Kraftfahrzeug, in welcher eine Fehlfunktion eines Ladedrahts oder einer Batteriespannungs-Erfassungsleitung effizient erfasst werden kann.
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Bis heute ist als die obige Art von Steuerung eines Drehstromgenerators für ein Kraftfahrzeug eine Steuerung eines Drehstromgenerators für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt worden, wobei die Steuerung eine Elektrizitätserzeugung gemäß einer Elektrizitätserzeugungsspannung oder einer Batteriespannung selbst in dem Fall einer Trennung der Generator-Ausgangsleitung (eines Batterieladedrahts) gut steuern kann. Beispielsweise werden einerseits eine Batteriespannung und eine Ausgangsspannung eines Elektrizitätsgenerators getrennt erfasst, um normalerweise einem Erfassen der Batteriespannung zum Steuern einer Elektrizitätserzeugung eine Priorität zuzuteilen. Andererseits wird die Ausgangsspannung des Generators zum Steuern einer Elektrizitätserzeugung im Fall einer Trennung der Ausgangsspannung des Generators erfasst, während eine Spannung gemäß der Batteriespannung eingestellt wird, wenn die Batteriespannungs-Erfassungsleitung getrennt ist, so dass jeder Fahrer über die jeweiligen Fälle informiert werden kann. (Siehe beispielsweise
US 4 451 774 A ) Bei der oben angegebenen herkömmlichen Technologie sind jedoch viele Komparatoren zum Erfassen erforderlich, dass sich die Batteriespannung aufgrund einer elektrischen Entladung zu einer vorbestimmten Spannung erniedrigt hat. Dies führt zu einer Notwendigkeit eines Ausbildens einer komplizierten Logikschaltung zum Ausführen einer vorbestimmten Steuerung einer Elektrizitätserzeugung. Die komplizierte Logikschaltung führt dazu, dass eine IC-Schaltung kompliziert wird und der Bereich des IC-Chips erhöht wird. Weiterhin führt sie zu einem Anstieg bezüglich der Kosten, da der Bereich des IC-Chips direkt seinen Niederschlag in den Kosten findet.
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Darüber hinaus ist eine Erhöhung bezüglich eines Widerstands aufgrund einer elektrolytischen Korrosion einer Verdrahtung und von ähnlichem als einer von Fehlfunktionsmoden um den Generator beachtlich. Ein Einfluss des obigen führt zu einem Anstieg bezüglich einer Steuerspannung des Generators, und es ist wahrscheinlich, dass er zu ernsthaften Problemen einer Batterie oder einer anderen Elektronik führt. Bei der Technologie bis heute dauert es jedoch lange Zeit zum Erfassen eines Fehlfunktionsmodes, da die Batteriespannung nicht erfasst werden kann, bis sie einen bestimmten Schwellenwert Vth oder kleiner erreicht.
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Aus
US 4 651 081 A ist eine Steuerung für einen Fahrzeuggenerator bekannt, bei der zusätzlich zu einem Brückengleichrichter, der die Wechselspannung des Generators gleichrichtet, ein Gleichrichter für die Erzeugung einer Hilfsspannung vorgesehen ist, die einer Steuerung für den durch den Rotor des Generators fließenden Stroms zugeführt wird. Dabei sind Sensoren für die Hilfsspannung und für die Batteriespannung vorgesehen, deren Ausgangssignale für die Erkennung eines Fehlerzustands verglichen werden.
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Aus
EP 1 075 071 A2 ist eine Fehlererkennungsvorrichtung für das Ladesystem eines Fahrzeugs bekannt, die einen Spannungsregler umfasst, dem eine Ausgangsspannung eines Gleichrichters eines Generators und eine Batteriespannung sowie eine Phasenspannung des Generators zugeführt werden. Die Ausgangsspannung des Gleichrichters wird zur Steuerung des Feldstroms durch den Rotor des Generators herangezogen, während die Phasenspannung zum Überprüfen eines ordnungsgemäßen Betriebs des Generators verwendet wird.
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Aus
EP 1 607 756 A2 ist eine Fehlfunktionserfassungsvorrichtung für das Ladesystem eines Fahrzeugs bekannt, bei dem die Ausgangsspannung eines Generators für die Steuerung des Generators erfasst und als Digitalwert an eine von der Generator-Steuerung unabhängige Steuerung übertragen wird. In dieser Steuerung wird der Digitalwert in eine analoge Spannung umgewandelt, die mit einer Batteriespannung vergleichen wird, um eine Abtrennung der Ladeleitung von dem Generator zu einer Batterie für den Fall festzustellen, wenn die übertragene Generatorspannung höher ist als die Batteriespannung.
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Eine weitere Ladesteuervorrichtung für Fahrzeuggeneratoren ist aus
US 5 243 270 A bekannt, bei der Fehlerzustände festgestellt und signalisiert werden.
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Angesichts des obigen besteht eine Aufgabe der Erfindung im Verwenden einer einfachen Schaltung zum Erreichen einer Erfassung einer Fehlfunktion eines Ladedrahts oder einer Batteriespannungs-Erfassungsleitung, einer Erfassung einer Erhöhung bezüglich eines Widerstands einer Verdrahtung und eines Alarms für das obige.
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Gelöst wird die obige Aufgabe durch eine Steuerung eines Drehstromgenerators für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Gemäß der Steuerung eines Drehstromgenerators für ein Kraftfahrzeug gemäß der Erfindung lässt eine minimale Schaltung zu, dass eine Erfassung und eine Alarmgabe einer Fehlfunktion eines Ladedrahts oder einer Batteriespannungs-Erfassungsleitung durchgeführt werden. Dies trägt zu einer Reduzierung bezüglich eines Bereichs eines IC-Chips und bezüglich der Kosten bei.
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Weiterhin kann eine Erhöhung bezüglich eines Widerstands einer Verdrahtung in früheren Stufen erfasst werden und kann ein Fahrer über eine Fehlfunktion um einen Generator sofort informiert werden. Demgemäß kann ein Schaden, wie beispielsweise eine Überladung einer Batterie, welche wahrscheinlich in dem Fall auftritt, wenn man die Fehlfunktion lässt wie sie ist, verhindert werden, bevor er erfolgt.
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Es folgt eine kurze Beschreibung der Zeichnungen.
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1 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Gesamtstruktur einer Steuerung eines Drehstromgenerators für ein Kraftfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung zeigt;
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2 ist ein Signaldiagramm in einer Schaltung, das verschiedene Arten von Operationen bei einer normalen Zeit gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
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3 ist ein Signaldiagramm in einer Schaltung, das verschiedene Arten von Operationen bei einer anormalen Zeit gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
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4 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Gesamtstruktur einer Steuerung eines Drehstromgenerators für ein Kraftfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung zeigt; und
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5 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Gesamtstruktur einer Steuerung eines Drehstromgenerators für ein Kraftfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel 3 der Erfindung zeigt.
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Es folgt eine Beschreibung der Ausführungsbeispiele.
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Ausführungsbeispiel 1
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1 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Gesamtstruktur einer Steuerung eines Drehstromgenerators für ein Kraftfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel 1 zeigt. In 1 weist ein Drehstromgenerator 1 einen Stator 11, einen Rotor 12, einen Dreiphasen-Vollwellengleichrichter 13 und eine Spannungssteuerung (einen Regler) 2 auf. Der Rotor 12 wird zur Drehung mittels eines Motors (nicht gezeigt) angetrieben, um zu veranlassen, dass der Stator 11 eine elektromotorische Kraft eines Dreiphasen-Drehstroms erzeugt. Die im Stator 11 erzeugte elektromotorische Kraft wird mittels des Dreiphasen-Vollwellengleichrichters 13 gleichgerichtet, um von einem Ausgangsanschluss 14 durch einen Ladedraht 5 zu einer Batterie 3 und einer elektrischen Last 4 ausgegeben zu werden. Die Ausgangsspannung des Stators 11 wird mittels einer Spannungssteuerung 2 gesteuert.
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Die Spannungssteuerung 2 wird nun detailliert beschrieben werden, wie es folgt. In der Spannungssteuerung 2 in 1 ist nur ein Teil in Bezug auf die Erfindung extrahiert. Die Spannungssteuerung 2 überwacht eine Spannung der Batterie 3 durch eine Batteriespannungs-Erfassungsleitung 20. Die Spannung wird mittels Widerständen 21 und 22 geteilt, um zu einem Eingangsanschluss einer negativen Phase eines Spannungskomparators 23 eingegeben zu werden. Die geteilte Spannung wird mit einer Referenzspannung Ref2 (die von einer nicht gezeigten inneren Energiequellenspannung erzeugt wird) verglichen, die bei einem Eingangsanschluss einer positiven Phase eingegeben wird. Als Ergebnis des obigen wird zu einem Ausgangsanschluss (einer Stelle S) ein binäres Signal H und L ausgegeben.
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Ein Spannungskomparator 24 überwacht gleichermaßen eine Ausgangsspannung des Drehstromgenerators 1. Die Spannung wird mittels Widerständen 25 und 26 geteilt, um zu einem Eingangsanschluss negativer Phase des Spannungskomparators 24 eingegeben zu werden. Als Ergebnis eines Vergleichs des obigen mit der Referenzspannung Ref1, die zu dem Eingangsanschluss positiver Phase eingegeben ist, wird zu einem Ausgangsanschluss (einer Stelle B) ausgegeben. Ein Wert von Ref1 zu dieser Zeit ist derart eingestellt, dass er höher als derjenige von Ref2 ist. Beispielsweise werden Werte von Ref1 = 15,5 V und Ref2 = 14 V eingestellt. Dann werden logische Produkte der Stellen B und S mittels eines UND-Gatters 27 erzeugt. Ein Ausgangssignal des obigen wird zum Betreiben eines Ausgangstransistors 28 verwendet, um einen elektrischen Strom zu steuern, der im Rotor 12 fließt.
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Eine Rückkoppeldiode 29 ist in einer Richtung eines Stoppens des Stroms eingefügt, der von dem AC-Ausgangsanschluss 14 in einen Transistor 28 fließt. Eine Ausgabe des Spannungskomparators 24 wird zu einem Anschluss des UND-Gatters durch ein Invertergatter 30 eingegeben. Eine Ausgabe des Spannungskomparators 23 wird direkt zum anderen Anschluss des UND-Gatters eingegeben, um als Diagnose-Alarmsignal 32 nach außen ausgegeben zu werden.
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Nun wird ein Betrieb der Schaltung beschrieben werden.
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Zuerst ist eine Batteriespannung niedrig, da in einer Anfangsperiode einer Eingabe eines Schlüsselschalters (nicht gezeigt) keine Elektrizitätserzeugung vom Drehstromgenerator 1 ausgeführt wird. Die Batteriespannung wird durch die Batteriespannungs-Erfassungsleitung 20 überwacht. Eine mittels der Widerstände 21 und 22 geteilte Spannung VA gibt eine Spannung, die niedriger als Ref2 ist, zu einem Anschluss negativer Phase des Spannungskomparators 23 ein. Demgemäß wird ein Signal auf einem H-Pegel zu einem Anschluss S des Spannungskomparators 23 ausgegeben. Eine Ausgangsspannung des Generators, die vom Ausgangsanschluss 14 hereingenommen wird, hat auch einen niedrigen Wert. Eine Spannung VB, die mittels der Widerstände 25 und 26 geteilt ist, gibt eine Spannung, die niedriger als Ref1 ist, zu einem Anschluss negativer Phase des Spannungskomparators 24 ein. Demgemäß wird ein Signal auf dem H-Pegel zu einem Anschluss B des Spannungskomparators 24 ausgegeben.
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Eine Ausgabe des UND-Gatters 27 ist auf dem H-Pegel, da beide der Ausgangssignale an den Stellen S und B auf dem H-Pegel sind. Der Ausgangstransistor 28 wird eingeschaltet, um eine Anfangserregung des Generators 1 durchzuführen.
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Dann erhöht sich eine erzeugte Ausgabe, wenn die Anzahl oder eine Drehung eines Motors ansteigt, um eine Spannung der Batterie 3 zu erhöhen. Die Batteriespannung, die sich auf höher als Ref2 erhöht hat, verursacht zuerst, dass eine Ausgabe des Spannungskomparators 23 umgekehrt wird und ein Signal an der Stelle S zum L-Pegel gelangt. Andererseits wird eine Ausgabe des Spannungskomparators 24 an der Stelle B auf dem H-Pegel gehalten, da Ref1 größer als Ref2 ist. Eine Ausgabe des UND-Gatters 27 wird zum L-Pegel umgekehrt.
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Dies resultiert in einem Ausschalten des Ausgangstransistors 28, einem Stoppen eines Versorgens des Rotors 12 mit einem Feldstrom und einer Reduzierung einer Ausgangsspannung des Drehstromgenerators 1. Ein Erniedrigen bezüglich der Batteriespannung für das zweite Mal aufgrund des obigen zu einer Spannung, die niedriger als Ref2 ist, veranlasst, dass das Signal an der Stelle S auf dem H-Pegel ist, was gleich der obigen Beschreibung ist. Das Signal an der Stelle S wiederholt darauffolgend den H-Pegel und den L-Pegel.
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2 stellt eine Vielfalt von Betrieben bzw. Operationen bei einer normalen Zeit dar. In 2 sind jeweilige Signalzustände an den Stellen B und S bei einer normalen Zeit, bei einer Zeit einer vollen Last und bei einer Lastabschnittszeit gezeigt. In einem normalen Zustand (A) schaltet ein Signal an der Stelle S ein und aus, wie es oben beschrieben ist, während ein Signal an der Stelle B auf dem H-Pegel gehalten wird. Dies ist deshalb so, weil ein Wert von Ref1 auf einen Wert eingestellt ist, der höher als derjenige von Ref2 ist. Die Spannungssteuerung 2 arbeitet so, dass die mittels der Batteriespannungs-Erfassungsleitung 20 erfasste Spannung konstant gehalten werden würde.
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In einem Zustand einer vollen Last (B) sind Signale an beiden der Stellen B und S auf dem H-Pegel. Dies ist deshalb so, weil die erzeugte Energie des Generators 1 im Zustand einer vollen Last kurz ist und die Batterie 3 sich bezüglich einer Spannung aufgrund einer elektrischen Entladung unter beide Werte von Ref1 und Ref2 erniedrigt. Das soll heißen, dass Ausgaben der Spannungskomparatoren 23 und 24 beide den H-Pegel anzeigen, da die geteilten Spannungen VA und VB beide niedriger als Ref1 und Ref2 sind. Der Ausgangstransistor 28 wird eingeschaltet, um den Rotor 12 so zu haben, dass er im Zustand einer vollständigen Erregung ist. Die erzeugte Ausgabe des Generators 1 wird somit erhöht. In einem Lastabschnittszustand (C) steigen beide der Ausgangsspannung des Generators und der Batteriespannung augenblicklich auf mehr als Ref1 und Ref2 an, so dass beide Signale an den Stellen B und S zum L-Pegel gelangen.
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Das obige sind Signalzustände an den Stellen B und S in dem Fall, in welchem der Generator normal arbeitet. Nun werden in 3 Signalzustände an den Stellen B und S in dem Fall beschrieben werden, in welchem irgendetwas des Ladedrahts 5 und der Batteriespannungs-Erfassungsleitung 20 in irgendeinem Fehlfunktionsmode ist. Zuerst wird ein Zustand (A) angenommen, in welchem der Ladedraht 5 getrennt ist. In diesen Fall ist es unmöglich, die Batterie 3 vom Generator 1 zu laden. Dies erniedrigt die Batteriespannung nach und nach und veranlasst, dass ein Signal an der Stelle S im Verlauf der Zeit zum H-Pegel gelangt. Der Ausgangstransistor 28 wird eingeschaltet, da die Spannung an der Stelle B auch auf dem H-Pegel ist. Der Strom, der im Rotor 12 fließt, wird dann erhöht, um zu einer Erhöhung bezüglich der Spannung am Ausgangsanschluss 14 beizutragen. Die Ausgangsspannung erhöht sich schließlich auf höher als Ref1, so dass die Spannung an der Stelle B zum L-Pegel gelangt und das Signal an der Stelle B ein- und ausschaltet, wie es in 3 gezeigt ist. Als Ergebnis werden die Zustände beruhigt bzw. gefestigt, so dass das Signal an der Stelle B in dem Schaltzustand sein würde, während das Signal an der Stelle S auf dem H-Pegel sein würde, wie es auf der rechten Seite der 3 gezeigt ist.
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Als zweites ist in einem Zustand (B), in welchem die Batteriespannungs-Erfassungsleitung 20 getrennt ist, die zum Spannungskomparator 23 eingegebene Spannung VA nahezu 0 V (< Ref2). Als Ergebnis ist das Signal an der Stelle S auf dem H-Pegel, während sich die Ausgangsspannung des Generators erhöht. Das Signal an der Stelle B schaltet zum L-Pegel und darauffolgend wird ein Schaltbetrieb ausgeführt, um die Ausgangsspannung des Generators zu steuern, wenn die Ausgangsspannung höher als Ref1 wird. Die Zustände werden schließlich gefestigt bzw. beruhigt, so dass das Signal an der Stelle B im Schaltzustand sein würde, während das Signal an der Stelle S auf dem H-Pegel sein würde, wie es auf der rechten Seite der 3 gezeigt ist.
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Als drittes wird ein Zustand (C) angenommen, in welchem der Ladedraht 5 sich bezüglich eines Widerstands aufgrund einer elektrolytischen Korrosion und so was erhöht. In diesem Zustand wird eine Potentialdifferenz zwischen dem Generator 1 und der Batterie 3 vergrößert. Die Potentialdifferenz hängt vom Ausgangsstrom ab. Wenn sich ein Widerstand des Ladedrahts bei einem bestimmten Ausgangsstrom erhöht, hat ein Signalzustand bei der Stelle S anfangs keine Änderung. Als Ergebnis ist die Batteriespannung unverändert, während eine Ausgangsanschlussspannung gemäß einer Erhöhung bezüglich eines Abfalls des Ladedrahts ansteigt. Das Signal an der Stelle B beginnt ein Ein- und Ausschalten, wenn die Ausgangsanschlussspannung kontinuierlich ansteigt, um höher als der Wert von Ref1 zu sein. Die Zustände werden beruhigt bzw. gefestigt, so dass das Signal an der Stelle B im Schaltzustand sein würde, während das Signal an der Stelle S auf dem H-Pegel sein würde, wie es auf der rechten Seite der 3 gezeigt ist, nachdem die Ausgangsspannung, nämlich eine Ladedraht-Abfallspannung, kleiner als Ref2 wird.
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Als viertes verursacht in einem Zustand (D), in welchem die Batteriespannungs-Erfassungsleitung 20 bezüglich des Widerstands erhöht wird, eine Erhöhung bezüglich des Widerstands auf einer stromabwärtigen Seite des Widerstands 21 eine Änderung bezüglich eines Verhältnisses bezüglich eines Teilens der Spannung. Demgemäß erniedrigt sich die zum Spannungskomparator 23 eingegebene Spannung. Die Spannungssteuerung 2 arbeitet, um zu veranlassen, dass ein Eingangswert des Spannungskomparators 23 Ref2 ist, so dass sich beide der Ausgangsanschlussspannung und der Batteriespannung erhöhen, um der niedrigen Eingabe zu entsprechen. Weiterhin verursacht eine Erhöhung bezüglich des Widerstands, das die Ausgangsanschlussspannung Ref1 übersteigt. Das Signal an der Stelle B beginnt dann ein Ein- und Ausschalten. Die Signalzustände werden schließlich beruhigt bzw. gefestigt, so dass das Signal an der Stelle B im Schaltzustand ist, während das Signal an der Stelle S auf dem H-Pegel ist, wie es auf der rechten Seite der 3 gezeigt ist.
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Wie es oben beschrieben ist, kann es gesehen werden, dass die Signale an den Stellen B und S in einem Mode einer anormalen Zeit schließlich bei denselben Mustern sind, das heißt, dass das Signal an der Stelle B im Schaltzustand ist, während das Signal an der Stelle S auf dem H-Pegel ist. Solche Zustände können bei einer normalen Zeit nicht existieren. Demgemäß lässt ein Anordnen des Invertergatters 30 und des UND-Gatters 31, wie es gezeigt ist, um die in der obigen Kombination der Signalzustände ausgegebenen Signale auszubilden, zu, dass ein in 3E gezeigtes Diagnose-Alarmsignal nach außen ausgegeben wird und ein Fahrer über eine Fehlfunktion informiert wird.
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Ausführungsbeispiel 2
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4 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Gesamtstruktur einer Steuerung eines Drehstromgenerators für ein Kraftfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung zeigt. In 4 bezeichnen die Bezugszeichen und Zahlen, die dieselben wie diejenigen in 1 sind, dieselben oder gleiche Komponenten. In 4 besteht ein Unterschied gegenüber dem Ausführungsbeispiel 1 nur in einer Stelle in einer Schaltung zum Erzeugen des Diagnose-Alarmsignals. Das soll heißen, dass das Diagnose-Alarmsignal 32 nur mittels des Invertergatters 30 und des UND-Gatters 31 für die Signale an den Stellen B und S beim Ausführungsbeispiel 1 erzeugt wird. Beim Ausführungsbeispiel 2 sind jedoch weiterhin ein Invertergatter 33 und eine Halteschaltung 34 für das Signal an der Stelle S hinzugefügt.
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Das System beim Ausführungsbeispiel 1 hat ein derartiges Problem, dass das ausgegebene Diagnose-Alarmsignal 32 ein Ein/Aus-Signal ist, das mit dem Ein/Aus-Signal an der Stelle B synchronisiert ist und daher als Signal schwierig zu handhaben ist. Beim Ausführungsbeispiel 2 ist jedoch die Halteschaltung 34 an einer Ausgangsstufe des UND-Gatters 31 vorgesehen, wie es in 4 gezeigt ist. Eine Latch-Operation wird ausgeführt, so dass die Ausgabe vom L-Pegel zum H-Pegel in dem Fall geschaltet werden würde, in welchem das Signal an der Stelle S auf dem H-Pegel ist und das Signal an der Stelle B auf dem L-Pegel ist, und vom L-Pegel zum H-Pegel in dem Fall, in welchem das Signal an der Stelle S auf dem L-Pegel ist. Dies lässt zu, dass ein Signal kontinuierlich ist.
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Ausführungsbeispiel 3
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Weiterhin ist 5 ein Schaltungsdiagramm, das eine Gesamtstruktur einer Steuerung eines Drehstromgenerators für ein Kraftfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. In 5 bezeichnen die Bezugszeichen und Zahlen, die dieselben wie diejenigen der Ausführungsbeispiele 1 und 2 sind, dieselben oder gleiche Komponenten. In 5 besteht ein Unterschied gegenüber dem Ausführungsbeispiel 2 in einer Stelle, dass eine Zeitgeberschaltung 35 in einer Endstufe in der Schaltung zum Erzeugen des Diagnose-Alarmsignals hinzugefügt ist. Das soll heißen, dass ein Zeitgeber 35 so angeordnet ist, dass die Ausgabe vom L-Pegel zum H-Pegel geschaltet werden würde, nachdem ein Zustand, in welchem das Eingangssignal auf dem H-Pegel an der Ausgangsstufe ist, für eine bestimmte feste Zeit (beispielsweise eine Sekunde) andauert, und die Ausgabe sofort vom H-Pegel zum L-Pegel geschaltet werden würde, wenn das Eingangssignal vom H-Pegel zum L-Pegel geändert wird. Eine solche Anordnung des Zeitgebers 35 lässt zu, dass ein unrichtiger Betrieb des Generators 1 aufgrund einer Welligkeit einer Spannung und solches verhindert wird.
