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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Steuern
eines Leistungserzeugungsbetriebs einer Lichtmaschine bzw. eines
Generators eines Fahrzeugs.
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2. Beschreibung verwandter
Technik
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In
den letzten Jahren besteht die Tendenz, dass eine Leerlaufgeschwindigkeit
und eine Reibung einer Fahrzeugmaschine verringert werden, um die Kraftstoffeffizienz
bzw. den Kraftstoffnutzungsgrad zu erhöhen, was zu dem
Ergebnis führt, dass die Maschinengeschwindigkeit in großem
Maße durch eine Schwankung des Lichtmaschinendrehmoments
aufgrund des Betriebes von Hilfseinrichtungen beeinflusst wird.
Als eine Technik zum Stabilisieren der Maschinengeschwindigkeit
ist es bekannt, die Leerlaufgeschwindigkeit eines Fahrzeuges durch
eine Beschränkung der Leistungserzeugung durch eine Fahrzeuglichtmaschine,
welche durch die Fahrzeugmaschine angetrieben wird, zu stabilisieren,
um dadurch das Drehmoment der Fahrzeuglichtmaschine zu begrenzen.
Diese Technik arbeitet gut, solange eine Fahrzeugbatterie in einem
ausreichend geladenen Zustand ist, sogar wenn eine große
elektrische Last angeschaltet wird, welche verursacht, dass die Batteriespannung
in großem Maße abnimmt. Wenn die Batterie jedoch übermäßig
entladen ist, oder die Batterie sich verschlechtert und demzufolge
einen großen inneren Widerstand hat, oder der Batterieanschluss
in einem nicht perfekten Verbindungszustand ist, nimmt die Betriebsspannung,
welche den in dem Fahrzeug montierten Bauteilen, welche durch die Batterie
mit Energie versorgt werden, zur Verfügung gestellt wird,
in signifikantem Maße ab. Wenn beispielsweise die Betriebsspannung
auf nahezu 10 Volt abnimmt, kann es zu Fehlfunktionen der in dem
Fahrzeug montierten Bauteile kommen.
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Um
ein derartiges Problem zu bewältigen, gibt es eine Technik,
welche als ”minimalgeringste Spannungserhaltungsfunktion” (”minimum
lowest voltage maintaining function”) bekannt ist, in welcher die
Leistungserzeugungsbeschränkungshandlung zum Begrenzen
des Drehmoments der Fahrzeuglichtmaschine aufgehoben wird, wenn
die Batteriespannung unter die minimalgeringste Spannung abfällt.
Es sei beispielsweise auf das
japanische
Patent mit der Nr. 3283325 verwiesen. Gemäß dieser herkömmlichen
Technik kann es verhindert werden, dass die Batteriespannung übermäßig
abnimmt, da die Beschränkung der Leistungserzeugung aufgehoben
wird, bevor die Batteriespannung in einem solchen Maße
abnimmt, dass die in dem Fahrzeug montierten Bauteile eine Fehlfunktion
aufweisen.
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Mittlerweile
wurde eine ”Anlaufzeit-Leistungserzeugungsbeschränkungsfunktion” (”startup
time power generation restricting funktion”) vorgeschlagen,
in welcher ein Leistungserzeugungsbeschränkungssignal von
einer Maschinen-ECU (ECU = Electronic Control Unit) oder dergleichen
an eine Fahrzeuglichtmaschine, welche durch eine Fahrzeugmaschine
angetrieben wird, ausgegeben wird, wenn die Fahrzeugmaschine gestartet
wird, um die Erzeugung elektrischer Leistung zu beschränken, bis
die Fahrzeugmaschine eine vollständige Verbrennung beginnt
und eine vorbestimmte Drehgeschwindigkeit erreicht, und danach beginnt
die Leistungserzeugung allmählich bzw. graduell durch die
Verwendung einer graduellen Erregungsfunktion, welche in der Fahrzeuglichtmaschine
enthalten ist, anzusteigen.
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Wenn
die oben beschriebene minimalgeringste Spannungserhaltungsfunktion
und die Anlaufzeit-Leistungserzeugungsbeschränkungsfunktion
in einer kombinierten Art und Weise verwendet werden, tritt das
folgende Problem auf. Wenn die Maschine bei einer niedrigen Lufttemperatur
gestartet wird, fällt die Batteriespannung, da die Entladefähigkeit
der Batterie niedrig ist und die Maschine selbst schwer zu drehen
ist, signifikant auf unter die minimalgeringste Spannung zur Zeit
des Ankurbelns der Maschine ab, da der Anlasserstrom groß wird.
In diesem Fall wird die Leistungserzeugung, da die Anlaufzeit-Leistungserzeugungsbeschränkungsfunktion
nicht arbeitet und auch die darauf erfolgende graduelle Erregungsfunktion
nicht arbeitet, in der maximalen Kapazität durchgeführt.
Dies verursacht das Problem, dass das Leistungserzeugungsdrehmoment
zu der Zeit des Ankurbelns der Maschine groß wird, was
es für die Drehgeschwindigkeit der Maschine schwierig macht,
sich zu erhöhen und demzufolge die Zeit, welche notwendig ist,
dass die Maschine in den vollständigen Verbrennungszustand
gelangt, verlängert.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Steuervorrichtung für
eine fahrzeug-gestützte Leistungserzeugung zum Steuern
einer Leistungserzeugung eines Fahrzeuggenerators durch eine An-/Aus-Steuerung
eines Erregungsstromes, welcher durch eine Erregungswicklung der
Fahrzeuglichtmaschine fließt, bereit, welche Folgendes
aufweist:
einen ersten Abschnitt, welcher ausgebildet ist,
um eine Leistungserzeugungsspannung der Fahrzeuglichtmaschine auf
einen ersten Sollwert zu steuern bzw. zu regeln, und um eine Leistungserzeugungsbeschränkung
durchzuführen, um die Leistungserzeugung durch die Fahrzeuglichtmaschine
in Antwort auf ein Leistungserzeugungssteuersignal, welches einen
Befehl zum Beschränken der Leistungserzeugung einschließt,
welches von einer externen Steuereinrichtung übertragen
wird, zu beschränken;
einen zweiten Abschnitt, welcher
ausgebildet ist, um eine Leistungserzeugungsbeschränkungsentfernung zum
Entfernen der Leistungserzeugungsbeschränkung durch den
ersten Abschnitt durchzuführen, wenn die Leistungserzeugungsspannung
der Fahrzeuglichtmaschine unter einen zweiten Sollwert fällt, welcher
kleiner als der erste Sollwert ist; und
einen dritten Abschnitt,
welcher ausgebildet ist, um die Leistungserzeugungsbeschränkungsentfernung durch
den zweiten Abschnitt bei Erhalt eines Schlüssel-An-Signals
anzuhalten, welches anzeigt, dass ein Zündschlüssel
angeschaltet wird und um da nach die Leistungserzeugungsbeschränkungsentfernung durch
den zweiten Abschnitt wieder aufzunehmen bei einer Erfassung, dass
das Leistungserzeugungssteuersignal, welches den Befehl einschließt,
nicht von einer externen Steuervorrichtung übertragen wird.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird eine Steuervorrichtung für
eine Fahrzeug-gestützte Leistungserzeugung bereitgestellt,
welche eine minimalgeringste Spannungserhaltungsfunktion aufweist und
in der Lage ist, sicher eine Leistungserzeugungsbeschränkung
zu der Zeit des Startens der Fahrzeugmaschine durchzuführen,
um dadurch die Zeit zu verkürzen, welche notwendig ist,
dass die Fahrzeugmaschine in den vollständigen Verbrennungszustand gelangt.
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Andere
Vorteile und Merkmale der Erfindung werden offensichtlich werden
aus der folgenden Beschreibung einschließlich der Zeichnungen
und der Ansprüche.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In
den beigefügten Zeichnungen ist:
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1 ein
Blockschaltbild, welches den Aufbau einer Steuervorrichtung für
eine fahrzeug-gestützte Leistungserzeugung gemäß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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2 ein
Flussdiagramm, welches den Vorgang der Leistungserzeugungssteuerung,
welche durch die Steuervorrichtung für die fahrzeug-gestützte
Leistungserzeugung durchgeführt wird, zeigt; und
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3 ein
Zeitdiagramm, welches die Betriebszeitpunkte der Steuervorrichtung
für die fahrzeug-gestützte Leistungserzeugung
zeigt.
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
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1 zeigt
den Aufbau einer Steuervorrichtung 2 für eine
fahrzeug-gestützte Leistungserzeugung gemäß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung, und zeigt den Zustand
von Verbindungen zwischen der Steuervorrichtung 2 für
eine fahrzeug-gestützte Leistungserzeugung und jeder der
Fahrzeuglichtmaschine 1, einer Batterie 3, elektrischen Lasten 4 und
einer ECU 5 (ECU = Electronic Control Unit, elektronische
Steuereinheit).
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Die
Steuervorrichtung 2 für die Leistungserzeugung
steuert die Spannung eines Ausgabeanschlusses (B-Anschluss) der
Lichtmaschine 1 auf einen vorbestimmten Sollwert (ein erster
Sollwert: 14 Volt beispielsweise) als eine Regulierungsspannung. Die
Steuervorrichtung 2 zur Leistungserzeugung weist einen
Kommunikationsanschluss (C-Anschluss) und einen Masseanschluss bzw.
einen Erdungsanschluss (E-Anschluss) zusätzlich zu dem B-Anschluss
auf. Der B-Anschluss ist mit der Batterie 3 und den elektrischen
Lasten 4 verbunden. Der C-Anschluss ist mit der ECU 5 verbunden,
welche als eine externe Maschinensteuereinrichtung arbeitet. Der
E-Anschluss ist mit dem Rahmen der Lichtmaschine 1 verbunden.
Obwohl die Steuervorrichtung 2 für die Leistungserzeugung
und die Lichtmaschine 1 getrennt angeordnet Seite an Seite
in 1 gezeigt werden, ist die Steuervorrichtung 2 für
die Leistungserzeugung in der Lichtmaschine 1 enthalten.
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Die
Lichtmaschine 1 ist ausgebildet aufweisend einen Stator,
um welchen eine Statorwicklung 101 gewickelt ist, einen
Rotor, um welchen einen Erregungswicklung 102 gewickelt
ist und eine Gleichrichterschaltung 103, welche vorgesehen
ist, um die Dreiphasenausgabe der Statorwicklung 101 Vollweg-gleichzurichten.
Um die Ausgabespannung der Lichtmaschine 1 zu steuern,
führt die Steuervorrichtung 2 für die
Leistungserzeugung eine An- bzw. Aus-Steuerung eines Erregungsstromes,
welcher der Erregungswicklung 102 zur Verfügung
gestellt wird, aus.
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Als
nächstes werden der detaillierte Aufbau und der Betrieb
der Steuervorrichtung 2 für die Leistungserzeugung
erklärt. Wie in 1 gezeigt ist, weist die Steuervorrichtung 2 für
die Leistungserzeugung einen N-Kanal MOSFET 201, eine Freilaufdiode 202,
einen Erfassungswiderstand 203, einen Kommunikationssteuerschaltkreis 204, einen
Leistungsversorgungsschaltkreis 205, einen Leistungserzeugungsspannungs-/Erregungsstromsteuerschaltkreis 206,
einen Erregungsstrommessschaltkreis 207 und einen Drehgeschwindigkeitsmessschaltkreis 208 auf.
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Der
MOSFET 201 ist mit der Erregungswicklung 102 in
Serie verbunden. Während der MOSFET 201 angeschaltet
ist, fließt der Erregungsstrom zu der Erregungswicklung 102.
Die Freilaufdiode 202 ist mit der Erregungswicklung 102 parallel
verbunden. Die Freilaufdiode 202 ermöglicht es
einem Stoßstrom bzw. Spitzenstrom, welcher verursacht wird,
wenn der MOSFET 201 abgeschaltet wird, durch sie hindurchzutreten.
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Der
Leistungsversorgungsschaltkreis 205 erzeugt eine Betriebsspannung
eines vorbestimmten Wertes. Der Leistungserzeugungsspannungs-/Erregungsstromsteuerschaltkreis 206 hält
die Ausgangsspannung der Lichtmaschine 1 konstant und begrenzt
die Einschaltdauer (duty) (das Tastverhältnis, an duty
ratio) des MOSFET 201 und den Erregungsstrom, welcher durch
die Erregungswicklung 102 fließt innerhalb ihrer
Sollwerte. Der Inhalt der Leistungserzeugungssteuerung und die notwendigen Steuerparameter
sind in Übereinstimmung mit einem Leistungserzeugungssteuersignal
gesetzt, welches in Kommunikationsframes bzw. Kommunikationsdatenübertragungsblöcken,
welche von der ECU gesendet werden, enthalten ist. Der Erregungsstrommessschaltkreis 207 misst
den Erregungsstrom, welcher durch die Erregungswicklung 102 fließt
auf Basis der Sourcespannung des MOSFET 201. Der Source-Anschluss
des MOSFET 201 ist mit dem Erfassungswiderstand 203 verbunden.
Der Erregungsstrommessschaltkreis 207 misst den Wert des
Erregungsstromes auf Basis des Spannungsabfalls über dem
Erfassungswiderstand 203, welcher durch den Erregungsstrom,
welcher durch den Erfassungswiderstand 203 fließt,
erzeugt wird, über den Weg der Source-Drain-Passage des
MOSFET 201. Der Drehgeschwindigkeitsmessschaltkreis 208 misst
die Drehgeschwindigkeit der Lichtmaschine 1 auf der Basis
der Phasenspannung einer der drei Phasenwicklungen der Statorwicklung 101 und
gibt eine Spannung aus, welche die gemessene Drehgeschwindigkeit
anzeigt. Der Kommunikationssteuerschaltkreis 204 führt
eine bidirektionale serielle Kommunikation mit der ECU 5 durch
den C-Anschluss durch, um Kommunikationsframes zu empfangen, welche
periodisch von der ECU 5 gesendet werden und um Kommunikationsframes
zu der ECU 5 über bzw. durch den C-Anschluss zu übertragen.
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Als
nächstes wird der Betrieb der Steuervorrichtung 2 für
die Leistungserzeugung, welche den obenstehend beschriebenen Aufbau
hat, erklärt.
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2 ist
ein Flussdiagramm, welches den Vorgang der Leistungserzeugungssteuerung
zeigt, welche durch die Steuervorrichtung 2 für
die Leistungserzeugung durchgeführt wird. Eine Erregungsstromsteuereinschaltdauer
(excitation current drive duty) Fduty_NEW (welche später
erklärt werden wird) des MOSFET 201 wird jedes
Mal erneuert, wenn dieser Vorgang durchgeführt wird. Der
Vorgang der Leistungserzeugungssteuerung wird in der Folge Schritt
für Schritt erklärt.
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Schritt 1001:
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Wenn
ein Zündschlüssel (nicht gezeigt) angeschaltet
wird, überträgt die ECU 5 ein Betriebsstartsignal
(Schlüssel-An-Signal) in Richtung des C-Anschlusses der
Steuervorrichtung 2 für die Leistungserzeugung
durch eine serielle Kommunikation. Beim Empfang des Betriebsstartsignals,
welches von der ECU 5 durch den C-Anschluss übertragen
wird, gibt der Kommunikationssteuerschaltkreis 204 ein Leistung-An-Signal
an den Leistungsversorgungsschaltkreis 205 aus. Der Leistungsversorgungsschaltkreis 205 beginnt,
die Betriebsspannung in Antwort auf das Leistung-An-Signal zu erzeugen.
Als ein Ergebnis beginnt die Steuervorrichtung 2 für
die Leistungserzeugung, die Leistungserzeugungssteuerung mit dem
Ziel einer PWM-Steuerung (PWM-control, Pulsweitenmodulations-Steuerung)
des MOSFET 201 durchzuführen.
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Schritt 1002:
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Der
Leistungserzeugungsspannungs-/Erregungsstromsteuerschaltkreis 206 setzt
ein Start-Flag auf 1, wenn es betreibbar wird.
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Schritt 1003:
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In
der Folge (oder in Verbindung mit der obigen Start-Flag Setz-Handlung)
empfängt der Kommunikationssteuerschaltkreis 204 von
der ECU 5 das Leistungserzeugungssteuersignal, welches
eine Regulierungsspannung Vreg, einen Erregungsstromzielmaximalwert
IF_MAX und einen Fduty-Zielmaximalwert (Fduty target maximum value)
Fduty_MAX einschließt. Die Regulierungsspannung Vreg ist
ein Zielwert der Regulierungsspannung. Der Erregungsstromzielmaximalwert
IF_MAX ist eine obere Grenze des Erregungsstromes (der Erregungsstromgrenzwert)
innerhalb welches der Erregungsstrom begrenzt werden sollte. Der
Fduty-Zielmaximalwert Fduty_MAX ist eine obere Grenze der Steuereinschaltdauer
(drive duty) (Einschaltdauergrenzwert, an duty limit value) innerhalb
welcher die Steuereinschaltdauer des MOSFET 201 begrenzt
werden sollte. Die obigen verschiedenen Informationen werden zu
dem Leistungserzeugungsspannungs-/Erregungsstromsteuerschaltkreis 206 gesendet.
Als ein Ergebnis beginnt der Leistungserzeugungsspannungs/Erregungsstromsteuerschaltkreis 206 ein Steuersignal
zu erzeugen, um dem MOSFET 201 zu betreiben bzw. treiben
bzw. zu steuern.
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Schritt 1004:
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Der
Leistungserzeugungsspannungs-/Erregungsstromsteuerschaltkreis 206 berechnet
eine Erregungsstromsteuereinschaltdauer (excitation current drive
duty) Fduty 1, welche notwendig ist, um die Lichtmaschinenausgangsspannung
VB auf Basis der Lichtmaschinenausgangsspannung VP, der Regulierungsspannung
Vreg und einer Konstante K auf die Regulierungsspannung Vreg zu
steuern bzw. zu regeln.
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Schritt 1005:
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Der
Leistungserzeugungsspannungs-/Erregungsstromsteuerschaltkreis 206 erhält
auch einen Erregungsstrommesswert IF von dem Erregungsstrommessschaltkreis 207 und
berechnet eine Erregungsstromsteuereinschaltdauer Fduty 2, welche notwendig
ist, um den Erregungsstrom auf Basis des Erregungsstromzielmaximalwertes
IF_MAX, einer Konstante K2 und der vorangehend berechneten Erregungsstromsteuereinschaltdauer
Fduty_OLD zu steuern.
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Schritt 1006:
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Als
nächstes führt der Leistungserzeugungsspannungs-/Erregungsstromsteuerschaltkreis 206 einen
Vergleich zwischen dem Fduty-Zielmaximalwert Fduty_MAX, der Erregungsstromsteuereinschaltdauer
Fduty 1, welche in Schritt 1004 berechnet wurde, der Erregungsstromsteuereinschaltdauer Fduty
2, welche in Schritt 1005 berechnet wurde, und einer graduellen
Erregungssteuereinschaltdauer Fduty_OLD + α durch, und
setzt den kleinsten dieser Werte als die nächsten Erregungsstromsteuereinschaltdauer
Fduty_NEW.
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Hier
ist die graduelle Erregungssteuereinschaltdauer Fduty_OLD + α eine
Steuereinschaltdauer, welche eine Summe der vorangehend berechneten
Erregungsstromsteuereinschaltdauer Fduty_OLD (oder der gegenwärtigen
Erregungsstromsteuereinschaltdauer Fduty_NEW, welche als die vorangehende
Erregungsstromsteuereinschaltdauer Fduty_OLD in dem später
erklärten Schritt 1012 für den Vorgang,
welcher das nächste Mal durchgeführt wird, gespeichert
wird) und einem vorbestimmten Inkrement +α ist. Wenn beispielsweise die
vorangehende Erregungsstromsteuereinschaltdauer Fduty_OLD 20% ist
und das vorbestimmte Inkrement +α 5% ist, ist die graduelle
Erregungssteuereinschaltdauer Fduty_OLD + α 25%.
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Durch
ein Setzen der gegenwärtigen Erregungsstromsteuereinschaltdauer
Fduty_NEW auf dem obigen Wege, arbeitet die Steuervorrichtung 2 für
die Leistungserzeugung in dem Normalzustand, in welchem die Leistungserzeugung
nicht beschränkt ist, d. h. in dem Falle, in dem der Erregungsstromzielmaximalwert
IF_MAX auf einen großen Wert gesetzt ist und der Fduty-Zielmaximalwert
Fduty_MAX 100% ist, da die Beziehung Fduty 1 < Fduty_OLD + α < Fduty 2 = Fduty_MAX
gehalten wird, und die Erregungsstromsteuereinschaltdauer Fduty
1 als die gegenwärtige Erregungsstromsteuereinschaltdauer Fduty_NEW
gesetzt ist, in einem „Spannungssteuermodus”, in
welchem die Lichtmaschinenausgabespannung VB auf die Regulierungsspannung
Vreg gesteuert wird.
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In
dem Spannungssteuermodus nimmt die Lichtmaschinenausgabespannung
VB ab, wenn die elektrische Last 4 angeschaltet wird, und
die Erregungsstromsteuereinschaltdauer Fduty 1 wird 100%, als ein
Ergebnis dessen, weil die Beziehung Fduty_OLD + α < Fduty 1 < Fduty 2 = Fduty_MAX hält,
die graduelle Erregungssteuereinschaltdauer Fduty_OLD + α als
die gegenwärtige Erregungsstromsteuereinschaltdauer Fduty_NEW
gesetzt wird. Als eine Folge beginnt die graduelle Erregung durchgeführt
zu werden.
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Wenn
andererseits der Erregungsstrom beschränkt wird, um das
Drehmoment der Lichtmaschine 1 zu unterdrücken,
wird der Erregungsstromzielwert IF_MAX auf einen sich annähernden
Wert gesetzt, um die Beziehung Fduty 2 < Fduty 1 < Fduty_OLD + α < Fduty_MAX zu erfüllen.
Als ein Ergebnis wird, da die Erregungsstromsteuereinschaltdauer
Fduty 2 als die Erregungsstromsteuereinschaltdauer Fduty_NEW gesetzt
ist, die Steuervorrichtung 2 für die fahrzeug-gestützte
Leistungserzeugung in einem ”Erregungsstromsteuermodus” betrieben,
in welchem der Erregungsstrom unter dem Erregungsstromzielwert IF_MAX
gesteuert bzw. geregelt wird.
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Wenn
weiterhin das Lichtmaschinendrehmoment durch eine Beschränkung
der Erregungsstromsteuereinschaltdauer unterdrückt werden
sollte, wird der Fduty-Zielmaximalwert Fduty_MAX auf einen geeigneten
Wert gesetzt, um die Beziehung Fduty_MAX < Fduty 1 < Fduty_OLD + α < Fduty 2 zu erfüllen.
Als ein Ergebnis wird der Fduty-Zielmaximalwert Fduty_MAX als die
gegenwärtige Erregungsstromsteuereinschaltdauer Fduty_NEW
gesetzt, und die Steuervorrichtung 2 für die Leistungserzeugung wird
in einem ”Fduty-Steuermodus” betrieben.
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Schritt 1007:
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Als
nächstes bestimmt der Leistungserzeugungsspannungs-/Erregungsstromsteuerstromkreis 206,
ob das Start-Flag auf 1 gesetzt ist oder nicht. Falls das Start-Flag auf
1 gesetzt ist, heißt dies, dass der gegenwärtige
Modus ein ”Startmodus” ist. Da das Start-Flag
unmittelbar nachdem die Maschine gestartet wird, in Schritt 1002 auf
1 gesetzt wird, wird in Schritt 1007 eine bestätigende
Bestimmung gemacht.
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Schritt 1008:
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Als
nächstes bestimmt der Leistungserzeugungsspannungs-/Erregungsstromsteuerschaltkreis 206,
ob der Zustand, in welchem der Erregungsstromzielmaximalwert IF_MAX
größer als ein Erregungsstromgrenzwert IF_START
ist und der Fduty-Zielmaximalwert Fduty_MAX größer
ist als ein Fduty-Grenzwert (Fduty limit threshold) Fduty_START
ist, für mehr als 5 Sekunden angedauert hat oder nicht.
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Der
Erregungsstromzielmaximalwert IF_MAX wird auf einen kleinen Wert
(1 A, beispielsweise) gesetzt und der Erregungsstromgrenzwert IF_START
wird auf einen Wert größer als dieser Wert (1,5
A beispielsweise) gesetzt, unmittelbar nachdem die Maschine gestartet
wird. Demgemäß wird in Schritt S1008 eine negative
Bestimmung gemacht und der Vorgang schreitet zur Schritt S1012 voran.
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Schritt 1012:
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Der
Leistungserzeugungsspannungs-/Erregungsstromsteuerschaltkreis 2006 steuert
einen An/Aus-Zustand (PWM, Pulsweitenmodulation) des MOSFET 201 bei
einer Steuereinschaltdauer in Übereinstimmung mit dem Wert
der gegenwärtigen Erregungsstromsteuereinschaltdauer Fduty_NEW. Weiterhin
erneuert der Leistungserzeugungsspannungs-/Erregungsstromsteuerschaltkreis 206 den Wert
der vorangehenden Erregungsstromsteuereinschaltdauer Fduty_OLD auf
den Wert der gegenwärtigen Erregungsstromsteuereinschaltdauer Fduty_NEW.
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Schritt 1013:
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Als
nächstes bestimmt der Leistungserzeugungsspannungs-/Erregungsstromsteuerschaltkreis 206,
ob die Lichtmaschinendrehgeschwindigkeit geringer ist als 400 U/min
(rpm) oder nicht (im Wesentlichen ob die Lichtmaschine 1 gestoppt
ist oder nicht). Wenn der Maschinenstart vollendet ist und die Lichtmaschinendrehgeschwindigkeit
größer als 400 U/min (rpm) wird, wird in Schritt
S1013 eine negative Bestimmung gemacht und der Vorgang kehrt zu
Schritt 1003 zurück, um die obenstehenden Handlungen
zu wiederholen. Falls die Maschine aufgrund einer Maschinendrosselung
oder eines Wartens an einem Rotlicht gestoppt ist, wird in Schritt
S1013, da die Lichtmaschinendrehgeschwindigkeit geringer als 400 U/min
(rpm) wird, eine bestätigende Bestimmung gemacht.
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Schritt 1014:
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Wenn
die Maschine gestoppt ist, setzt der Leistungserzeugungsspannungs-/Erregungsstromsteuerschaltkreis 206 das
Start-Flag auf 1. Falls das Stat-Flag zu der Zeit auf 1 gesetzt
war, wird es belassen, wie es ist.
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Schritt 1015:
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Der
Leistungserzeugungsspannungs-/Erregungsstromsteuerschaltkreis 2006 bestimmt
auch, ob der Zustand, in welchem die Kommunikation mit der ECU 5 unterbrochen
ist, für mehr als 3 Sekunden angedauert hat oder nicht.
Diese Zeitdauer von 3 Sekunden ist vorgesehen, um zuverlässig
zu bestimmen, dass die Maschine gestoppt ist. Der Vorgang kehrt
zu Schritt 1003 zurück, um die obigen Handlungen
zu wiederholen, bis diese Zeitdauer von 3 Sekunden abgelaufen ist.
Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt 1015 bestätigend
wird, wird der Vorgang beendet.
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Wie
obenstehend erklärt, beschränkt die ECU 5 zuverlässig
die Leistungserzeugung während des Start-Modus, um das
Leistungserzeugungsdrehmoment (Lichtmaschinendrehmoment) zu unterdrücken,
so dass die Maschine ruhig gestartet werden kann, auch unter niedrigen
Lufttemperaturen. Nachdem die Maschine gestartet ist und die Drehgeschwindigkeit
der Maschine ausreichend hoch wird, wird die Leistungserzeugungsbeschränkung
durch die ECU 5 entfernt und der Erregungsstromzielmaximalwert
IF_MAX wird auf einen großen Wert (10 A, beispielsweise)
geändert. Da jedoch Schritt 1008 fortfährt,
eine negative Bestimmung zu machen, bis die Zeitdauer von 5 Sekunden
verstrichen ist, dauert die Leistungserzeugungsbeschränkung
in Übereinstimmung mit der gegenwärtigen Erregungsstromsteuereinschaltdauer
Fduty_NEW bis dorthin an. Zu dieser Zeit wird, da der Erregungsstromzielwertmaximalwert
IF_MAX auf einen großen Wert gesetzt ist, die Leistungsbeschränkung
in Übereinstimmung mit der graduellen Erregungssteuereinschaltdauer Fduty_OLD
+ α durchgeführt, als ein Ergebnis dessen die
gegenwärtige Erregungsstromsteuereinschaltdauer Fduty_NEW
graduell ansteigt, um 100% innerhalb von 5 Sekunden zu erreichen.
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Im übrigen
schreitet der Vorgang, wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt
S1008 bestätigend ist, zu Schritt S1009 voran.
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Schritt 1009:
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In
Schritt 1009 setzt der der Leistungserzeugungsspannungs-/Erregungsstromsteuerschaltkreis 2006 das
Start-Flag auf 0, um den Start-Modus zu beenden.
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Schritte S1010 und S1011:
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Falls
das Ergebnis der Bestimmung in Schritt 1007 negativ ist,
oder wenn das Start-Flag auf 0 gesetzt ist, schreitet der Vorgang
zu Schritt S1010 voran, wo der Leistungserzeugungsspannungs-/Erregungsstromsteuerschaltkreis 206 bestimmt,
ob die Lichtmaschinenausgangsspannung VB kleiner als eine minimalgeringste
Spannung VregL (ein zweiter Sollwert: 10 V beispielsweise) ist oder
nicht. Falls das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S1010 bestätigend
ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S1011 voran. In Schritt 1011 setzt
der Leistungserzeugungsspannungs-/Erregungsstromsteuerschaltkreis 206 die
gegenwärtige Erregungsstromsteuereinschaltdauer Fduty_NEW
auf 100%. Danach oder falls das Ergebnis der Bestimmung in Schritt
S1010 negativ ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S1012 voran.
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Wie
obenstehend erklärt ist, wird die Leistungserzeugungsbeschränkung
einschließlich der Erregungsstromsteuerung entfernt, wenn
die Lichtmaschinenaus gangsspannung VB niedriger wird als die minimalgeringste
Spannung VregL. Demzufolge kann beispielsweise verhindert werden,
wenn die verbleibende Kapazität der Batterie aufgrund von Überladung
oder einer schlechten Verbindung der Batterie übermäßig
gering ist, dass, da es der Leistungserzeugungsbeschränkung
verboten ist, ausgeführt zu werden, die Leistungserzeugungsspannung unter
die Betriebsspannung der ECU 5 fällt, wenn die elektrische
Last 4 angeschaltet wird. Gemäß dem obenbeschriebenen
Vorgang arbeitet eine Funktion zum Erhalten der minimalgeringsten
Spannung nicht, auch wenn die Batteriespannung signifikant aufgrund der
Entladung des Anlasserstromes zum Ankurbeln der Maschine abfällt,
während der Zeitdauer von wann das Leistungserzeugungssteuersignal,
welches befiehlt, die Leistungserzeugung zu beschränken,
von der ECU 5 zur Zeit des Startens der Maschine erhalten
wird, bis zu der Zeit wenn diese Leistungserzeugungsbeschränkung
entfernt wird und die gegenwärtige Erregungsstromsteuereinschaltdauer Fduty_NEW
100% erreicht. Demzufolge kann die Maschine auch bei niedrigen Lufttemperaturen
ruhig gestartet werden. Da weiterhin die minimalgeringste Spannungserhaltungsfunktion
arbeitet, nachdem die Leistungserzeugungsbeschränkung entfernt
ist, und die Leistungserzeugung normal durchgeführt wird, um
eine benötigte Menge von elektrischer Last zufriedenzustellen,
ist es möglich, zu verhindern, dass ein Stopp in der Leistungserzeugung
oder eine Maschinendrosselung auftritt, wenn die Batterieverbindung
locker bzw. lose wird.
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Wenn
eine Maschinendrosselung aufgetreten ist, schreitet der Vorgang,
da in Schritt S1013 eine bestätigende Bestimmung gemacht
wird, zu Schritt S1014 voran, in welchem das Start-Flag wieder auf
1 gesetzt wird, um in den Start-Modus zurückzukehren. Demzufolge
kann die Leistungserzeugungsbeschränkung auch, wenn die
Maschine unmittelbar nach ihrem Start gedrosselt wird oder wenn die
Maschine durch eine automatische Stopp- und Startfunktion wieder
gestartet wird, zuverlässig durchgeführt werden.
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3 ist
ein Diagramm, welches die Betriebszeitpunkte der Steuervorrichtung 2 für
die Leistungserzeugung zeigt. In 3 zeigt
die Linie A den Fall dieser Ausführungsform und die Linie
B zeigt den Fall einer herkömmlichen Vorrichtung. Wie in 3 gezeigt
ist, wird in dem Fall der Steuervorrichtung für die Leistungserzeugung
dieser Ausführungsform, wenn der Erregungsstromzielwertmaximalwert IF_MAX
auf den großen Wert (10 A) geändert wird, die
gegenwärtige Erregungsstromsteuereinschaltdauer Fduty_NEW
nicht unmittelbar auf den hohen Wert (100%) geändert, sondern
graduell auf den hohen Wert durch die graduelle Erregungssteuerung
erhöht. Dem kann die Maschine, da die Maschinenlast während
dieser Übergangszeitdauer gering ist, ruhig an Geschwindigkeit
zunehmen und in den vollständigen Verbrennungszustand eintreten.
Im Falle der herkömmlichen Vorrichtung andererseits ist
es für die Maschine schwierig, wenn die Batteriespannung
zu der Zeit des Startens der Maschine abfällt, da ihre
minimalgeringste Spannungserhaltungsfunktion arbeitet, die Geschwindigkeit
zu erhöhen, da die Erregungsstromsteuereinschaltdauer 100%
ist, was ein hohes Lichtmaschinendrehmoment auf die Maschine anwendet.
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Im Übrigen
wurde die vorangehende Erklärung unter der Annahme getätigt,
dass die ECU 5 das Betriebsstartsignal zu der Zeit des
Startes der Maschine überträgt. Da es jedoch eine
Zeitverzögerung (beispielsweise 500 ms) zwischen der Zeit,
wenn der Zündschalter angeschaltet wird, und der Zeit,
wenn die ECU 5 den Betrieb startet und das Betriebsstartsignal überträgt,
gibt, kann ein Fall auftreten, in welchem die Maschine früher
zu drehen beginnt (die Lichtmaschine beginnt, Leistung zu erzeugen)
als das Betriebsstartsignal übertragen wird. Weiterhin kann,
da die Batteriespannung zu der Zeit des Ankurbelns der Maschine
signifikant abfällt, ein Fall auftreten, in welchem eine
fahrzeuginterne Kommunikation (LIN-Kommunikation beispielsweise)
aufgrund des Ankurbelns der Maschine unmöglich wird, da
sie durch eine Schwankung der Betriebsspannung beeinflussbar ist.
Aus diesem Grunde ist die Steuervorrichtung 2 für
die Leistungserzeugung dieser Ausführungsform ausgebildet,
um die Leistungserzeugung zu starten, wenn in Schritt S1001 festgestellt
wird, dass die Phasenspannung höher ist als eine vorbestimmte
Spannung (beispielsweise 0,5 Volt) abhängig von dem Restfluss
der Lichtmaschine 1. Detaillierter ausgedrückt,
beginnt der Leistungsversorgungsschaltkreis 205 die Betriebsspannung
zu erzeugen, wenn ermittelt wird, dass die Phasenspannung höher
ist, als die vorbestimmte Spannung.
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In
diesem Falle wird die Leistungserzeugungsbeschränkung durch
eine Begrenzung des Erregungsstromes nicht durchgeführt
und die Leistungserzeugungsmenge wird graduell durch eine Durchführung
der graduellen Erregungssteuerung erhöht von der Zeit an,
wenn die Leistungserzeugungssteuerung gestartet wird. Da die Leistungserzeugungssteuerung
ohne die Durchführung einer Kommunikation mit der ECU 5 gestartet
wird, wird das Leistungserzeugungssteuersignal von der ECU 5 in
Schritt S1003 nicht empfangen. Demgemäß wird der
Erregungsstromzielmaximalwert IF_MAX nicht auf den geringen Wert
für die Leistungserzeugungsbeschränkung, sondern
auf einen vorgegebenen Wert (beispielsweise 10 A) gesetzt. Schritt 1008 jedoch
fährt fort, eine negative Bestimmung zu machen, bis die
Zeitdauer von 5 Sekunden verstrichen ist, und Schritt 1012 steuert
in Pulsweitenmodulation (An-Aussteuerung) den MOSFET 201 auf
der Steuereinschaltdauer in Übereinstimmung mit dem Wert der
gegenwärtigen Erregungsstromsteuereinschaltdauer Fduty_NEW.
Demnach kann, wie in dem Fall, in dem die Kommunikation mit der
ECU 5 möglich ist, da es nicht auftritt, dass
die Lichtmaschinenausgangsspannung VB geringer wird als die minimalgeringste
Spannung VregL, was die minimalgeringste Spannungserhaltungsfunktion
veranlasst, zu arbeiten und verursacht, dass die gegenwärtige
Erregungsstromsteuereinschaltdauer Fduty_NEW schlagartig auf 100%
ansteigt, die Maschine ruhig gestartet werden. In diesem Zustand
ist es möglich, wenn die Kommunikation mit der ECU 5 innerhalb von
5 Sekunden gestartet wird, was es ermöglicht, das Leistungserzeugungssteuersignal,
welches befiehlt, die Leistungserzeugung zu beschränken,
von der ECU 5 zu erhalten, in die Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung
einzutreten.
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Wie
obenstehend erklärt, ist es gemäß der Steuervorrichtung 2 für
die Fahrzeuggestützte Leistungserzeugung dieser Ausführungsform,
da eine Entfernung der Leistungserzeugungsbeschränkung angehalten
wird, wenn das Betriebsstartsignal von der ECU 5 empfangen
wird, möglich, die Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung
definitiv zu der Zeit des Startens der Maschine durchzuführen,
um dadurch die Zeit zu verkürzen, die für die
Maschine notwendig ist, in den vollständigen Verbrennungszustand
zu gelangen. Da weiterhin die Entfernung der Leistungserzeugungsbeschränkung
wieder angehalten werden kann, wenn die Maschinendrehung aufgrund
einer Maschinendrosselung oder dergleichen gestoppt wird, ist es
möglich, die Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung
definitiv zu der Zeit des Wiederstartens der Maschine durchzuführen,
um dadurch die Zeit zu verkürzen, die für die
Maschine notwendig ist, um in den vollständigen Verbrennungszustand
zu gelangen.
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Da
weiterhin das Anhalten der Entfernung der Leistungserzeugungsbeschränkung
fortgesetzt wird, bis eine vorbestimmte Zeit (5 Sekunden beispielsweise)
abgelaufen ist nach der Ausgabe des Befehls zum Entfernen der Leistungserzeugungsbeschränkung,
ist es möglich, definitiv die Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung
zu der Zeit des Startens der Maschine durchzuführen, um
dadurch die Zeit zu verkürzen, die für die Maschine
notwendig ist, um in den vollständigen Verbrennungszustand
zu gelangen.
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Die
Entfernung der Leistungserzeugungsbeschränkung kann leicht
wieder aufgenommen werden durch ein Erhöhen des Erregungsstromgrenzwertes
oder des Einschaltdauer-Grenzwertes, welcher von der ECU 5 auf
einen Wert größer angewiesen wird, als der Erregungsstromgrenzwert IF_START
oder der Fduty-Grenzwert Fduty_START, ohne Durchführung
eines komplizierten Vorganges. Die obenstehend vorbestimmte Zeitdauer
(5 Sekunden) um den Haltezustand der Entfernung der Leistungserzeugungsbeschränkung
anzuhalten ist auf die Zeit gesetzt, die für das Tastverhältnis
des MOSFET 201 notwendig ist, um 100% zu erreichen. Dies macht
es möglich, die Maschine zuverlässig in den kompletten
Verbrennungszustand zu bringen, wenn die Entfernung der Leistungserzeugungsbeschränkung
wieder aufgenommen wird.
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Auch
wenn die Maschine weiterhin beginnt, sich zu drehen und die Lichtmaschine 1 beginnt, Leistung
zu erzeugen, bevor das Leistungserzeugungsstartsignal erhalten wird,
ist es möglich, definitiv die Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung
durchzuführen, um dadurch die Zeit zu verkürzen,
die für die Maschine notwendig ist, um in den kompletten
Verbrennungszustand zu gelangen. Weiterhin ist es durch die Durchführung
einer LIN-Kommunikation mit der ECU 5 für die
Steuervorrichtung 2 für eine fahrzeug-gestützte
Leistungserzeugung möglich, verschiedene Signale mit der
ECU 5 unter geringen Kosten auszutauschen.
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Die
obenstehend erklärten bevorzugten Ausführungsformen
sind beispielhaft für die Erfindung der vorliegenden Anwendung,
welche ausschließlich durch die untenstehenden Ansprüche
beschrieben wird. Es sollte verstanden werden, dass Abwandlungen
der bevorzugten Ausführungsformen getätigt werden
können, wie sie einem Fachmann geläufig sind bzw.
begegnen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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