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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2009-255913 , die am 9. November 2009 eingereicht wurde und
Nr. 2010-65799 , die am 23. März 2010 eingereicht wurde, deren vollständiger Inhalt durch die Bezugnahme hiermit eingebunden ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungserzeugungssteuervorrichtung zur Verwendung in Fahrzeugen und ein Leistungserzeugungssteuersystem zur Verwendung in Fahrzeugen.
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2. Beschreibung der verwandten Technik
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Neuerdings haben Fahrzeuge geringere Leerlaufdrehzahlen und eine geringere Maschinenreibung, um eine Kraftstoffeffizienz zu verbessern, und demzufolge beeinflusst eine Drehmomentabweichung, die verursacht wird, wenn ein Fahrzeuganbauteil den Betrieb aufnimmt, die Maschinendrehzahl noch erheblicher. Als Technik zur Stabilisierung der Drehzahl einer Fahrzeugmaschine im Leerlaufzustand ist es bekannt, eine sogenannte graduelle Erregersteuerung durchzuführen, um eine Leistungserzeugungsanstiegsrate eines Fahrzeuggenerators zu beschränken wenn sich die Fahrzeugmaschine im Leerlauf befindet, um dadurch ein plötzliches Ansteigen des Generatordrehmoments zu verhindern. Die Spannung einer Fahrzeugbatterie, die durch den Fahrzeuggenerator geladen wird, fällt erheblich ab, wenn an den Fahrzeuggenerator eine große elektrische Last angelegt wird, während die graduelle Erregersteuerung in Betrieb ist. Wenn die Fahrzeugbatterie in einem vollständig entladenen Zustand bzw. einer Tiefentladungszustand ist oder in einem Zustand, bei dem ihr innerer Widerstand übermäßig groß ist oder in einem Zustand, bei dem ihre Anschlüsse lose verbunden sind, kann die Betriebsspannung von der im Fahrzeug verbauten Ausstattung, die von der Fahrzeugbatterie mit Elektrizität versorgt wird, bis auf 10 V abfallen. In diesem Fall kann die im Fahrzeug verbaute Ausstattung einschließlich einer Maschinensteuervorrichtung fehlerhaft funktionieren oder einen Systemfehler erleiden.
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Um diesem Nachteil zu begegnen ist eine Technik bekannt, bei der die graduelle Erregersteuerung unterdrückt wird, wenn die Leistungserzeugungsspannung (die Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators) unter eine vorbestimmte Spannung abfällt, um die Leistungserzeugungsspannung auf ihrem normalen Pegel wiederherzustellen. Hierzu wird beispielsweise auf die offengelegte
japanische Patentanmeldung Nr. H9-107640 verwiesen.
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Allerdings besteht ein Problem der obengenannten Technik darin, dass wenn die Leistungserzeugungsspannung unter die vorbestimmte Spannung abfällt und die graduelle Erregersteuerung demzufolge unterdrückt ist, die Fahrzeugmaschine absterben kann, wenn der Kolbenhub nicht ausreichend groß ist, da das Generatordrehmoment schnell ansteigt.
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Weiterhin besteht ein Problem der obengenannten Technik darin, dass wenn die graduelle Erregersteuerung (Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung) unterdrückt wird, wenn die Leistungserzeugungsspannung unter die vorbestimmte Spannung abfallt, die graduelle Erregerspannung in kurzen Abständen unterdrückt und wiederaufgenommen wird, wenn die Leistungserzeugungsspannung um die vorbestimmte Spannung in kurzen Abständen ansteigt und abfällt. In diesem Fall ist es wahrscheinlich, dass die Maschinendrehzahl stark schwankt und es kann schwierig werden oder zu spät sein, die Betriebsspannung der im Fahrzeug verbauten Ausstattung wieder auszugleichen, die aufgrund des Abfalls der Leistungszufuhrspannung gefallen ist. Die Drehzahl eines Fahrzeuggenerators, der durch eine Fahrzeugmaschine angetrieben wird, verändert sich gleichzeitig mit einem Maschinenzündzeitpunkt, und die Leistungserzeugungsspannung des Fahrzeuggenerators verändert sich fortwährend mit der Abweichung der Drehzahl.
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Demzufolge steigt und abfällt die Leistungserzeugungsspannung in kurzen Abständen um den Grenzwert zur Bestimmung des Unterdrückens der graduellen Erregersteuerung herum, was obenstehendes Problem verursacht, wenn sich die Leistungserzeugungsspannung an den Grenzwert annähert.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung sieht eine Leistungserzeugungssteuervorrichtung zur Verwendung in Fahrzeugen vor, aufweisend:
einen ersten Abschnitt, der dazu ausgestaltet ist, einen Erregerstrom eines Fahrzeuggenerators, der durch eine Fahrzeugmaschine angetrieben wird, derart zu steuern, dass eine Leistungserzeugungsspannung des Fahrzeuggenerators auf einem ersten Sollwert bzw. eingestellten Wert gehalten wird;
einen zweiten Abschnitt, der dazu ausgestaltet ist, eine graduelle Erregersteuerung durchzuführen, um den Erregerstrom graduell zu steigern, wenn der erste Abschnitt ein Erregerantriebssignal ausgibt, das ein Ansteigen des Erregerstroms befiehlt;
einen dritten Abschnitt, der dazu ausgestaltet ist, die graduelle Erregersteuerung durch den zweiten Abschnitt zu unterdrücken, wenn die Leistungserzeugungsspannung unter einen zweiten Sollwert bzw. eingestellten Wert abfallt, der niedriger als der erste eingestellte Wert ist, während die graduelle Erregersteuerung durchgeführt wird;
einen vierten Abschnitt zum Erfassen einer Drehzahl von der Fahrzeugmaschine und/oder dem Fahrzeuggenerator;
einen fünften Abschnitt zum Bestimmen eines Grenzwerts des Erregerstroms basierend auf der Drehzahl, die durch den vierten Abschnitt erfasst wird; und
einen sechsten Abschnitt, der dazu ausgestaltet ist, den Erregerstrom unter dem Grenzwert, der durch den fünften Abschnitt bestimmt wird, zu begrenzen, wenn die Leistungserzeugungsspannung unter den zweiten eingestellten Wert abfällt.
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Die vorliegende Erfindung sieht ebenso ein Leistungserzeugungssteuerungssystem zur Verwendung in Fahrzeugen vor, aufweisend:
eine Leistungserzeugungssteuervorrichtung zur Verwendung in Fahrzeugen, die dazu ausgestaltet ist, eine Leistungserzeugungssteuerung eines Fahrzeuggenerators durchzuführen, der von einer Fahrzeugmaschine angetrieben wird; und
eine externe Steuervorrichtung, die dazu ausgestaltet ist, ein Leistungserzeugungsbefehlssignal zu der Leistungserzeugungssteuervorrichtung zur Verwendung in Fahrzeugen zu übertragen;
wobei die Leistungserzeugungssteuervorrichtung zur Verwendung in Fahrzeugen umfasst:
einen ersten Abschnitt, der dazu ausgestaltet ist, einen Erregerstrom eines Fahrzeuggenerators derart zu steuern, dass eine Leistungserzeugungsspannung des Fahrzeuggenerators auf einem ersten eingestellten Wert gehalten wird;
einen zweiten Abschnitt, der dazu ausgestaltet ist, eine graduelle Erregersteuerung durchzuführen, um den Erregerstrom graduell zu steigern bzw. erhöhen, wenn der erste Abschnitt ein Erregerantriebssignal ausgibt, das ein Erhöhen des Erregerstroms befiehlt;
einen dritten Abschnitt, der dazu ausgestaltet ist, die graduelle Erregersteuerung durch den zweiten Abschnitt zu unterdrücken, wenn die Leistungserzeugungsspannung unter einen zweiten eingestellten Wert abfällt, der niedriger als der erste eingestellte Wert ist, während die graduelle Erregersteuerung durchgeführt wird; und
einen vierten Abschnitt, der dazu ausgestaltet ist, den Erregerstrom unter einem Grenzwert zu begrenzen, wenn die Leistungserzeugungsspannung unter den zweiten eingestellten Wert abfällt;
wobei die externe Steuervorrichtung dazu ausgestaltet ist, das Leistungserzeugungsbefehlssignal, das den Grenzwert umfasst, der basierend auf einer Drehzahl der Fahrzeugmaschine und/oder des Fahrzeuggenerators bestimmt wird, zu der Leistungserzeugungssteuervorrichtung zu übertragen.
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Die vorliegende Erfindung sieht ebenso eine Leistungserzeugungssteuervorrichtung zur Verwendung in Fahrzeugen vor, aufweisend:
einen ersten Abschnitt, der dazu ausgestaltet ist, einen Erregerstrom eines Fahrzeuggenerators, der von einer Fahrzeugmaschine eines Fahrzeugs angetrieben wird, derart zu steuern, dass eine Leistungserzeugungsspannung des Fahrzeuggenerators auf einem ersten eingestellten Wert gehalten wird;
einen zweiten Abschnitt, der dazu ausgestaltet ist, eine Begrenzungssteuerung durchzuführen, um eine Anstiegsrate des Erregerstroms zu beschränken, wenn der Erregerstrom durch den ersten Abschnitt gesteigert bzw. erhöht wird;
einen dritten Abschnitt, der dazu ausgestaltet ist, die Beschränkungssteuerung zu unterdrücken, wenn die Leistungserzeugungsspannung unter einen zweiten eingestellten Wert abfällt, der niedriger als der erste eingestellte Wert ist, während die Begrenzungssteuerung durch den zweiten Abschnitt durchgeführt wird; und
einen vierten Abschnitt, der dazu ausgestaltet ist, ein Unterdrücken der Beschränkungssteuerung aufrechtzuerhalten, bis die Leistungserzeugungsspannung einen dritten eingestellten Wert überschreitet, der höher als der zweite eingestellte Wert und niedriger als der erste eingestellte Wert ist, nachdem die Begrenzungssteuerung durch den dritten Abschnitt unterdrückt wird.
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Die vorliegende Erfindung sieht ebenso eine Leistungserzeugungssteuervorrichtung zur Verwendung in Fahrzeug vor, aufweisend:
einen ersten Abschnitt, der dazu ausgestaltet ist, einen Erregerstrom eines Fahrzeuggenerators, der von einer Fahrzeugmaschine eines Fahrzeugs angetrieben wird, derart zu steuern, dass eine Leistungserzeugungsspannung des Fahrzeuggenerators auf einem ersten eingestellten Wert gehalten wird;
einen zweiten Abschnitt, der dazu ausgestaltet ist, eine Beschränkungssteuerung durchzuführen, um eine Anstiegsrate des Erregerstroms zu begrenzen, wenn der Erregerstrom durch Abschnitt gesteigert bzw. erhöht wird;
einen dritten Abschnitt, der dazu ausgestaltet ist, die Beschränkungssteuerung zu unterdrücken, wenn die Leistungserzeugungsspannung unter einen zweiten eingestellten Wert abfällt, der niedriger als der erste eingestellte Wert ist, während die Begrenzungssteuerung durch den zweiten Abschnitt durchgeführt wird; und
einen vierten Abschnitt, der dazu ausgestaltet ist, ein Unterdrücken der Begrenzungssteuerung durch den dritten Abschnitt aufrechtzuerhalten, bis eine vorbestimmte Zeitdauer abläuft, nachdem die Begrenzungssteuerung durch den dritten Abschnitt unterdrückt wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden eine Leistungserzeugungssteuervorrichtung zur Verwendung in Fahrzeugen und ein Leistungserzeugungssystem zur Verwendung in Fahrzeugen bereitgestellt, die das Auftreten eines Absterbens der Maschine verhindern können, wenn die Leistungserzeugungsspannung eines Fahrzeuggenerators abfällt, der durch eine Fahrzeugmaschine angetrieben wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ebenso eine Leistungserzeugungssteuervorrichtung zur Verwendung in Fahrzeugen bereitgestellt, die eine Drehung einer Fahrzeugmaschine stabilisieren und eine Leistungserzeugungsspannung eines Fahrzeuggenerators, der von einer Fahrzeugmaschine angetrieben wird, wiederherstellen kann, wenn eine Leistungserzeugungsbegrenzungssteuerung durchgeführt wird, um einem Abfall der Leistungserzeugungsspannung zu begegnen.
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Andere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung einschließlich den Zeichnungen und Ansprüchen besser verständlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In der nachfolgenden Zeichnung zeigt:
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1 ein Diagramm, das den Aufbau einer Leistungserzeugungssteuervorrichtung zur Verwendung in Fahrzeugen in einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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2 ein Diagramm, das den Aufbau einer modifizierten Leistungserzeugungssteuervorrichtung zur Verwendung in Fahrzeugen in der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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3 ein Diagramm, das den Aufbau des Leistungserzeugungssteuersystems zur Verwendung in Fahrzeugen in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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4 ein Diagramm, das den Aufbau der Leistungserzeugungssteuervorrichtung zur Verwendung in Fahrzeugen in einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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5 ein Diagramm, das temporäre Abweichungen der Leistungserzeugungsspannung eines Fahrzeuggenerators zeigt, nachdem eine elektrische Last an den Fahrzeuggenerator angelegt ist wenn die Fahrzeugmaschine in einem Leerlaufzustand ist;
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6 ein Diagramm, das eine temporäre Abweichung der Drehzahl der Fahrzeugmaschine in dem Leerlaufzustand zeigt, nachdem die elektrische Last an dem Fahrzeuggenerator angelegt ist;
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7 ein Diagramm, das den Aufbau einer Modifikation der in 4 dargestellten Leistungserzeugungssteuervorrichtung zur Verwendung in Fahrzeugen zeigt, in der eine Leistungserzeugungssteuerung in Übereinstimmung mit zumindest der Drehzahl oder der Temperatur des Fahrzeuggenerators durchgeführt wird; und
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8 ein Diagramm, das den Aufbau einer anderen Modifikation der in 4 dargestellten Leistungserzeugungssteuervorrichtung zur Verwendung in Fahrzeugen zeigt, in der die Leistungserzeugungssteuerung in Übereinstimmung mit Daten, die von einer externen Steuervorrichtung übertragen werden, durchgeführt wird.
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Erste Ausführungsform
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1 zeigt den Aufbau einer Leistungserzeugungssteuervorrichtung zur Verwendung in Fahrzeugen 2 als erste Ausführungsform der Erfindung und einen Verbindungszustand der Leistungserzeugungssteuervorrichtung 2 mit einem Fahrzeuggenerator 1 und einer Batterie 3. In Bezug auf 1, führt die Leistungserzeugungssteuervorrichtung 2 eine Leistungserzeugungssteuerung durch, um die Spannung des Ausgangsanschlusses (B-Anschluss) des Fahrzeuggenerators 1, der durch eine Fahrzeugmaschine angetrieben wird, auf einem eingestellten Wert einer regulierten Spannung zu halten. Die Leistungserzeugungssteuervorrichtung 2 umfasst einen Masseanschluss (E-Anschluss), der sich von dem B-Anschluss unterscheidet. Der B-Anschluss ist über eine Ladeleitung mit der Batterie 3 verbunden, und ist ebenfalls mit verschiedenen anderen elektrischen Lasten (nicht dargestellt) verbunden. Der E-Anschluss ist mit dem Rahmen des Fahrzeuggenerators 1 verbunden. Obwohl die Leistungserzeugungssteuervorrichtung 2 separat von dem Fahrzeuggenerator 1 in 1 dargestellt ist, ist sie in dem Fahrzeuggenerator 1 umfasst.
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Der Fahrzeuggenerator 1 umfasst einen Stator, um den eine dreiphasige Statorwicklung 101 gewickelt ist, einen Rotor, um den eine Erregerwicklung 102 gewickelt ist und eine Gleichrichterschaltung 103 zum Vollweggleichrichten des dreiphasigen Ausgangs der Statorwicklung 101. Der Ausgang der Gleichrichterschaltung 103 als Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators 1 wird durch einen An/Aus-Steuerungsdurchgang eines Erregerstroms zu der Erregerwicklung 102 mittels der Leistungserzeugungssteuervorrichtung 2 gesteuert.
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Der Aufbau und der Ablauf der Leistungserzeugungssteuerungsvorrichtung 2 werden untenstehend näher beschrieben. Wie in 1 dargestellt, umfasst die Leistungserzeugungssteuervorrichtung 2 einen N-Kanal MOSFET 201, eine Freilaufdiode 202, einen Abtastwiderstand 203, Widerstände 204 und 205, eine Spannungssteuerschaltung 206, eine Erregerstrombegrenzungsschaltung 207, eine graduelle Erregersteuerschaltung 208, eine UND-Schaltung 209, eine Erregerstrommessschaltung 210, eine Drehungserfassungsschaltung 211 und eine Erregerstromgrenzwert-Bestimmungsschaltung 212.
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Der MOSFET 201 ist mit der Erregerwicklung 102 in Serie geschaltet. Der Erregerstrom wird auf die Erregerwicklung 102 geleitet während sich der MOSFET 201 im AN-Zustand befindet. Die Freilaufdiode 202 ist mit der Erregerwicklung 102 parallel geschaltet. Die Freilaufdiode 202 leitet einen Induktionsstrom der Erregerwicklung 102, der erzeugt wird wenn der MOSFET 201 ausgeschaltet ist.
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Die Widerstände 204 und 205 bilden eine Spannungsteilerschaltung. Die Ausgangsspannung (Leistungserzeugungsspannung) des Fahrzeuggenerators 1 wird durch diese Spannungsteilerschaltung geteilt und der Spannungssteuerschaltung 206 zugeführt. Die Spannungssteuerschaltung 206 misst die Leistungserzeugungsspannung basierend auf der Spannung, die von der Spannungsteilerschaltung anliegt und steuert den Erregerstrom des Fahrzeuggenerators 1 derart, dass die Leistungserzeugungsspannung auf einem ersten Sollwert bzw. eingestellten Wert der regulierten Spannung (zum Beispiel 14 V) gehalten wird. Die Spannungssteuerschaltung 206 gibt ein PWM-Signal aus, dessen Einschaltzeitdauer (on duty) proportional zu einer Differenz zwischen dem ersten eingestellten Wert der regulierten Spannung und der Leistungserzeugungsspannung ist. Das PWM-Signal wird ein Erregeransteuerungssignal durch die UND-Schaltung 206 zur An/Aus-Steuerung des MOSFETS 201 an den MOSFET 201 angelegt.
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Die graduelle Erregerschaltung 208 führt eine graduelle Erregersteuerung durch, bei der die Spannungssteuerschaltung 206 dazu dient, den Erregerstrom graduell zu steigern. Genauer genommen nimmt die graduelle Erregerschaltung 208 das Ausgangssignal von der UND-Schaltung 209 auf und gibt ein graduelles Erregersignal, dessen Einschaltzeitdauer die Summe aus dem Tastverhältnis dieses Ausgangssignals der UND-Schaltung und einer vorbestimmten Wertzunahme (einem Inkrement) ist. Dieses graduelle Erregersignal wird in die UND-Schaltung 209 eingegeben. Selbst wenn eine große elektrische Last angelegt ist und die Einschaltdauer des PWM-Signals, das von der Spannungssteuerschaltung 206 ausgegeben wird demzufolge schnell ansteigt, steigt die Einschaltzeitdauer des Erregeransteuersignals, das von der UND-Schaltung 209 zu dem MOSFET 201 abgegeben wird nur graduell an, da die und/oder des graduellen Erregersignals, das von der graduellen Erregerschaltung 208 ausgegeben wird mit einer Rate ansteigt, die durch das vorbestimmte Inkrement bestimmt ist.
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Die obengenannte graduelle Steuerung durch die graduelle Erregersteuerung 208 wird unterdrückt (ausgelassen), wenn die Leistungserzeugungsspannung des Fahrzeuggenerators 1 unter einen zweiten eingestellten Wert abfällt, der niedriger als der erste eingestellte Wert der regulierten Spannung ist. Das heißt, die graduelle Erregersteuerung wird durchgeführt, wenn die Leistungserzeugungsspannung höher als der zweite eingestellte Wert ist. Wenn die Leistungserzeugungsspannung unter den zweiten eingestellten Wert abfällt, wird die graduelle Erregersteuerung ausgelassen, wie obenstehend beschrieben. Allerdings wird in diesem Fall ein Ansteigen des Erregerstroms durch eine Leistungserzeugungssteuerung begrenzt, bei der der Strom auf einen Wert begrenzt wird, der mit einem Grenzwert übereinstimmt, der durch die Erregerstromgrenzswert-Bestimmungsschaltung 212 bestimmt wird. Die graduelle Erregersteuerung wird zum Beispiel durch ein Aufrechterhalten des graduellen Erregersignals auf dem hohen Pegel ausgelassen werden, wenn die Leistungserzeugungsspannung unter den zweiten eingestellten Wert abfällt. Bei dieser Ausführungsform ist der zweite eingestellte Wert niedriger als die Leerlauf-Anschlussspannung der Batterie 3, sodass die Batterie 3 durch eine Steigerung der Leistungserzeugungsmenge des Fahrzeuggenerators 1 davor bewahrt werden kann, aufgrund eines schnellen Ansteigens des Werts der anliegenden elektrischen Lasten über-entladen zu werden.
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Die Erregerstrommessschaltung 210 misst den Erregerstrom, der durch die Erregerwicklung 102 fließt basierend auf der Source-Spannung des MOSFET 201. Genauer genommen misst die Erregerstrommessschaltung 210 den Erregerstrom basierend auf einem Spannungsabfall über den Tastwiderstand 203, der mit der Source des MOSFET 201 verbunden ist, wobei der Spannungsabfall proportional zu dem Erregerstrom ist, der durch die Source-Drain-Strecke des MOSFET 201 und den Tastwiderstand 203 fließt. Die Erregerstrombegrenzungsschaltung 207 begrenzt den Erregerstrom unter dem Grenzwert, der durch die Erregerstromwert-Bestimmungsschaltung 212 bestimmt wird, wenn die Leistungserzeugungsspannung des Fahrzeuggenerators 1 unter den zweiten eingestellten Wert abfällt, der niedriger als der erste eingestellte Wert ist. Die Erregerstrombegrenzungsschaltung 207 vergleicht den Erregerstrom, der durch die Erregerstrommessschaltung 210 gemessen wird mit dem Grenzwert, der durch die Erregerstromgrenzwert-Bestimmungsschaltung 212 bestimmt wird, und gibt ein Erregerstrombegrenzungssignal des niedrigen Pegels aus, wenn der gemessene Erregerstrom höher als der Grenzwert ist und eines des hohen Pegels, wenn der gemessene Erregerstrom niedriger als der Grenzwert ist. Das Erregerstrombegrenzungssignal wird in die UND-Schaltung 209 eingegeben. Wenn der Erregerstrom den Grenzwert überschreitet und demzufolge das PWM-Signal, das durch die Spannungssteuerschaltung 206 ausgegeben wird durch die UND-Schaltung 209 überdeckt ist, wird daher der MOSFET 201 ausgeschaltet, um ein weiteres Ansteigen des Erregerstroms zu verhindern, da sich das Erregerstrombegrenzungssignal, das in die UND-Schaltung 209 eingegeben wird zum niedrigen hin Pegel verändert.
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Die Drehungserfassungsschaltung 211 erfasst eine Phasenspannung von einer der Phasen der Statorwicklung 101, um eine Spannung abzugeben, die mit der Drehzahl des Fahrzeuggenerators 1 übereinstimmt. Da die Drehzahl des Fahrzeuggenerators 1 und diejenige der Fahrzeugmaschine in einem eins-zu-eins Verhältnis stehen, dient die Drehungserfassungsschaltung 211 ebenso als Schaltung zum Erfassen der Drehzahl der Fahrzeugmaschine. Die Erregerstromgrenzwert-Bestimmungsschaltung 212 bestimmt den Grenzwert des Erregerstroms des Fahrzeuggenerators 1 in Übereinstimmung mit der Drehzahl, die durch die Drehungserfassungsschaltung 211 erfasst wird und gibt diesen an die Erregerstrombegrenzungsschaltung 207 aus.
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Das erforderliche Drehmoment des Fahrzeuggenerators 1 zum Erzeugen von Leistung (Generatordrehmoment) hängt von der Leistungserzeugungsspannung, einem Erregerstrom und einer Drehzahl des Fahrzeuggenerators 1 ab. Demzufolge kann das Generatordrehmoment durch Spezifizierung der Leistungserzeugungsspannung, eines Erregerstroms und einer Drehzahl bestimmt werden. Anders betrachtet kann der Erregerstrom, der notwendig ist, um das Leistungserzeugungsdrehmoment zu erzeugen, durch Spezifizierung der Leistungserzeugungsspannung, einer Drehzahl und einem Generatordrehmoment bestimmt werden. Andererseits hängt die obere Grenze des Drehmoments, das die Maschine erzeugen kann (zulässiges Maschinendrehmoment) von der Drehzahl der Maschine ab. Die Erregerstromgrenzwert-Bestimmungsschaltung 212 speichert Daten ab, die ein Verhältnis unter der Leistungserzeugungsspannung, einem Erregerstrom, einer Drehzahl und einem Generatordrehmoment des Fahrzeuggenerators 1 darstellen, sowie Daten, die ein Verhältnis zwischen der Drehzahl und einem zulässigen Drehmoment der Maschine darstellen, in einem Kennfeld ab. Diese Daten können auch in anderer Form, wie zum Bespiel eine Tabellenform oder Näherungsausdrücke, dargestellt werden.
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Die Erregerstromgrenzwert-Bestimmungsschaltung 212 berechnet die Maschinendrehzahl basierend auf der Drehzahl des Fahrzeuggenerators 1, die durch die Drehungserfassungsschaltung 211 erfasst wird, um das zulässige Maschinendrehmoment zu erhalten, das mit der Maschinendrehzahl übereinstimmt. Die Erregerstromgrenzwert-Bestimmungsschaltung 212 bestimmt ebenso einen Wert des Erregerstroms, der notwendig ist, um das Generatordrehmoment zeitgleich zu dem zulässigen Maschinendrehmoment zu erzeugen, als Grenzwert des Erregerstroms für die derzeitige Drehzahl des Fahrzeuggenerators. Wenn der Erregerstrom unter den Grenzwert gesteuert wird ist es möglich, ein Auftreten eines Absterbens der Maschine zu verhindern, da das Generatordrehmoment unter dem zulässigen Maschinendrehmoment liegt. Im Übrigen müssen zur Bestimmung des Grenzwerts der Erregerstrom, die Leistungserzeugungsspannung, die Generatordrehzahl und das Generatordrehmoment bekannt sein. Da jedoch die Leistungserzeugungsspannung verglichen mit der Generatordrehzahl und dem Erregerstrom nicht so stark abweicht, wird die Leistungserzeugungsspannung als konstant angenommen (zum Beispiel 14 V), um den Ablauf und die Beschaltung der Leistungserzeugungssteuervorrichtung dieser Ausführungsform zu vereinfachen.
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Bei dieser Ausführungsform ist die graduelle Erregersteuerung unter Verwendung der graduellen Steuerschaltung 208 oder die Begrenzung des Erregerstroms unter Verwendung der Erregerstrombegrenzungsspannung 207 nicht in Betrieb, wenn die Leistungserzeugungsspannung um den ersten eingestellten Wert der regulierten Spannung gehalten wird und der Erregerstrom klein ist. In diesem Fall wird der Erregerstrom in Übereinstimmung mit dem PWM-Signal gesteuert, das in den MOSFET 201 eingegeben wird, ebenso wie das Erregeransteuersignal von der Spannungssteuerschaltung 206 durch die UND-Schaltung 209.
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Wenn die Leistungserzeugungsspannung aufgrund des Anlegens einer elektrischen Last unter den ersten eingestellten Wert der regulierten Spannung abfällt, steigt die Einschaltzeitdauer des PWM-Signals, das von der Spannungssteuerschaltung 206 ausgegeben wird mit dem Abnehmen der Leistungserzeugungsspannung an. Allerdings steigt der Erregerstrom graduell an, da die graduelle Steuerung durch die graduelle Steuerschaltung 208 durchgeführt wird.
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Wenn eine große elektrische Last anliegt und die Leistungserzeugungsspannung unter den zweiten angesetzten Wert der regulierten Spannung abfällt, wird die graduelle Steuerung durch die Erregersteuerungsschaltung 208 ausgelassen, um die große Abnahme der Leistungserzeugungsspannung rückzugewinnen, und stattdessen wird der Erregerstrom durch die Erregerstrombegrenzungsschaltung 207 derart begrenzt, dass der Erregerstrom den Grenzwert, der durch die Erregerstromgrenzwert-Bestimmungsschaltung 212 bestimmt wird, nicht überschreitet. Da dieser Grenzwert in Übereinstimmung mit der Drehzahl des Fahrzeuggenerators 1 derart eingestellt wird, dass das Generatordrehmoment das zulässige Maschinendrehmoment nicht übersteigt, ist es möglich, die Leistungserzeugungssteuerung durchzuführen, um die Leistungserzeugungsmenge soweit wie möglich zu steigern, während das Auftreten eines Absterbens der Maschine verhindert wird.
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Wie obenstehend beschrieben, bestimmte die Erregerstromgrenzwert-Bestimmungsschaltung 212 den Grenzwert des Erregerstroms in Übereinstimmung mit dem Generatordrehmoment in der Annahme, dass die Leistungserzeugungsspanung konstant ist. Allerdings kann die Erregerstromgrenzwert-Bestimmungsschaltung 212 dazu ausgestaltet sein, die Leistungserzeugungsspannung basierend auf der Spannung zu erfassen, die von der Spannungsteilerschaltung abgegeben wird, die aus den Widerständen 204 und 205 gebildet wird, und den Grenzwert des Erregerstroms unter Einbeziehung der erfassten Leistungserzeugungsspannung noch genauer zu bestimmen.
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Zweite Ausführungsform
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Bei dem in den 1 und 2 gezeigten Aufbau wird der Grenzwert des Erregerstroms durch die Erregerstromgrenzwert-Bestimmungsschaltung 212 der Leistungserzeugungssteuervorrichtung 2 bestimmt. Allerdings kann der Grenzwert durch eine externe Steuervorrichtung bestimmt werden, die eine Maschinensteuerung durchführt, wie nachstehend beschrieben.
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3 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines Leistungserzeugungssteuersystems zur Verwendung in Fahrzeugen als eine zweite Ausführungsform der Erfindung darstellt. Das Leistungserzeugungssteuersystem zur Verwendung in Fahrzeugen dieser Ausführungsform umfasst eine Leistungserzeugungssteuervorrichtung 2A. Die Leistungserzeugungssteuervorrichtung 2A unterscheidet sich von der in 2 gezeigten Leistungserzeugungssteuervorrichtung 2 insofern, dass die Drehungserfassungsschaltung 211 und die Erregerstromgrenzwert-Bestimmungsschaltung 212 durch eine Kommunikationssteuerschaltung 213 ersetzt sind.
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Die Kommunikationssteuerschaltung 213 führt eine bidirektionale serielle Kommunikation (zum Beispiel LIN (Local Interconnect Network) Kommunikation unter Verwendung des LIN-Protokolls) mit einer externen Steuervorrichtung 4 durch den C-Anschluss (Kommunikationsanschluss) durch, um die Leistungserzeugungsspannung zu der externen Steuervorrichtung 4 häufig zu übertragen, und um ein Leistungserzeugungsbefehlssignal zu empfangen, das von der externen Steuervorrichtung 4 häufig übertragen wird.
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Die externe Steuervorrichtung 4 weist über eine Funktion zur Steuerung einer Maschine 5 hinaus dieselben Funktionen auf, wie diejenigen Funktionen der in 2 gezeigten Erregerstromgrenzwert-Bestimmungsschaltung 212 der Leistungserzeugungssteuervorrichtung 2. Die externe Steuervorrichtung 4 bestimmt den Grenzwert des Erregerstroms auf Basis der Leistungserzeugungsspannung und der Maschinendrehzahl, die von der Leistungserzeugungssteuervorrichtung 2A empfangen werden. Wahlweise kann die Maschinendrehzahl durch die externe Steuervorrichtung 4 selber erfasst werden. Wenn die externe Steuervorrichtung 4 die Maschinensteuerung in Übereinstimmung mit der Maschinendrehzahl durchführt, kann diese Maschinendrehzahl verwendet werden, um den Grenzwert zu bestimmen. Anstelle der Verwendung der Maschinendrehzahl kann wie bei der ersten Ausführungsform die Generatordrehzahl verwendet werden, weil die Maschinendrehzahl gleich der Generatordrehzahl geteilt durch das Verhältnis der Riemenscheibe des Fahrzeuggenerators 1 entspricht. Die externe Steuervorrichtung 4 überträgt das Leistungserzeugungsbefehlssignal einschließlich dieses Grenzwerts zu der Leistungserzeugungssteuervorrichtung 2A.
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Die Erregerstrombegrenzungsschaltung 207 der Leistungserzeugungssteuervorrichtung 2A begrenzt den Erregerstrom unter den Grenzwert, der in dem Leistungserzeugungsbefehlssignal enthalten ist, wenn die Leistungserzeugungsspannung des Fahrzeuggenerators 1 unter den zweiten eingestellten Wert abfällt, der niedriger als der erste eingestellte Wert ist. Da der Ablauf zum Begrenzen des Erregerstroms und der Grundablauf der Spannungssteuerschaltung 206 und der graduellen Erregerschaltung 208 bei dieser Ausführungsform die gleichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform sind, werden Erklärungen zu diesen ausgelassen.
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Wie obenstehend beschrieben, kann bei dem Leistungserzeugungssteuersystem zur Verwendung in Fahrzeugen dieser Ausführungsform die Leistungserzeugungssteuerung derart durchgeführt werden, dass die Leistungserzeugungsmenge gesteigert wird, während das Auftreten eines Absterbens der Maschine verhindert wird, da die graduelle Erregersteuerung unterdrückt wird, und da der Erregerstrom dazu gesteuert nicht den Grenzwert überschreiten, der in Abhängigkeit der Drehzahl von der Maschine 5 und/oder dem Fahrzeuggenerator 1 bestimmt wird, wenn die Leistungserzeugungsspannung abfällt. Weiterhin ist es für die Leistungserzeugungssteuervorrichtung 2A nicht erforderlich die verschiedenen Daten zur Bestimmung des Grenzwerts des Erregerstroms zu speichern, da der Grenzwert des Erregerstroms in dem Leistungserzeugungsbefehlssignal enthalten ist, das von der externen Steuervorrichtung 4 übertragen wird. Demzufolge ist es möglich, die Anzahl der Bauteile der Leistungserzeugungssteuervorrichtung zu reduzieren, da es nicht notwendig ist die Leistungserzeugungssteuervorrichtung für verschiedene Fahrzeuggeneratoren oder verschiedene Maschinen unterschiedlich auszugestalten.
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Es versteht sich von selbst, dass verschiedene Modifikationen an der ersten und zweiten Ausführungsform vorgenommen werden können, wie nachstehend beschrieben.
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Bei der ersten Ausführungsform bestimmt die Erregerstromgrenzwert-Bestimmungsschaltung 212 den Grenzwert des Erregerstroms basierend auf der Generatordrehzahl, die durch die Drehungserfassungsschaltung 211 erfasst wird, die in der Leistungserzeugungssteuervorrichtung 2 vorgesehen ist. Allerdings kann der Grenzwert des Erregerstroms basierend auf der Maschinendrehzahl, die von außerhalb übertragen werden kann (zum Beispiel die Maschinendrehzahl, die von der externen Steuervorrichtung 4, die in 3 gezeigt ist, empfangen wird) bestimmt werden und von der Erregerstromgrenzwert-Bestimmungsschaltung 212 empfangen werden.
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Bei der zweiten Ausführungsform wird die Leistungserzeugungsspannung von der Leistungserzeugungssteuervorrichtung 2A zu der externen Steuervorrichtung 4 übertragen. Wenn allerdings die externe Steuervorrichtung 4 dazu ausgestaltet ist, den Grenzwert des Erregerstroms zu bestimmen ist es nicht notwendig die Leistungserzeugungsspannung von der Leistungserzeugungssteuervorrichtung 2A zu der externen Steuervorrichtung 4 zu übertragen.
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Die erste und zweite Ausführungsform können derart modifiziert werden, dass die graduelle Steuerung und die Begrenzung des Erregerstroms durch die graduelle Erregersteuerschaltung 208, die Erregerstromgrenzwert-Bestimmungsschaltung 212, die Erregerstrombegrenzungsschaltung 207 und die externe Steuervorrichtung 4 lediglich dann durchgeführt werden, wenn die Generatordrehzahl und/oder die Maschinendrehzahl unter einer Leerlaufdrehzahl liegt. Dies macht es möglich ein Auftreten eines Absterbens der Maschine zu verhindern, wenn sich die Maschine in dem Leerlaufzustand befindet, indem die Maschinendrehzahl wahrscheinlich instabil ist.
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Dritte Ausführungsform
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4 zeigt den Aufbau einer Leistungserzeugungssteuervorrichtung zur Verwendung in Fahrzeugen 1002 als eine dritte Ausführungsform der Erfindung, und einen verbundenen Zustand der Leistungserzeugungssteuervorrichtung 1002 mit einem Fahrzeuggenerator 1001 und einer Batterie 1003. In Bezug auf 4, führt die Leistungserzeugungssteuervorrichtung 1002 eine Leistungserzeugungssteuerung durch, um die Spannung des Ausgangsanschlusses (B-Anschluss) des Fahrzeuggenerators 1, der durch eine Fahrzeugmaschine angetrieben wird auf einem eingestellten Wert einer regulierten Spannung zu halten. Die Leistungserzeugungssteuervorrichtung 1002 umfasst einen Masseanschluss (E-Anschluss), der sich von dem B-Anschluss unterscheidet. Der B-Anschluss ist durch eine Ladeleitung mit der Batterie 1003 verbunden, und ist ebenso mit verschiedenen elektrischen Lasten (nicht dargestellt) verbunden. Der E-Anschluss ist mit dem Rahmen des Fahrzeuggenerators 1001 verbunden. Obwohl die Leistungserzeugungssteuervorrichtung 1002 in 4 separat von dem Fahrzeuggenerator 1001 dargestellt ist, ist er in dem Fahrzeuggenerator 1001 umfasst.
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Der Fahrzeuggenerator 1001 umfasst einen Stator, um den eine dreiphasige Statorwicklung 1101 gewickelt ist, einen Rotor, um den eine Erregerwicklung 1102 gewickelt ist und eine Gleichrichterschaltung 1103 zum Vollweggleichrichten des dreiphasigen Ausgangs der Statorwicklung 1101. Der Ausgang der Gleichrichterschaltung 1103 als die Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators 1001 wird über einen An/Aus-Steuerungsdurchgang eines Erregerstroms zu der Erregerwicklung 1102 durch die Leistungserzeugungssteuervorrichtung 1002 gesteuert.
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Der Aufbau und der Ablauf der Leistungserzeugungssteuervorrichtung 1002 werden nachstehend näher beschrieben. Wie in 4 dargestellt, umfasst die Leistungserzeugungssteuervorrichtung 1002 einen N-Kanal MOSFET 1201, eine Freilaufdiode 1202, einen Tastwiderstand 1203, Widerstände 1204 und 1205, eine Spannungssteuerschaltung 1206, eine Erregerstrombeschränkungssteuerschaltung 1207, eine Erregerstrombeschränkungssteuerungs-Unterdrückungs/Wideraufnahme-Schaltung 1208 und eine UND-Schaltung 1209.
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Der MOSFET 1201 ist mit der Erregerwicklung 1102 in Serie geschaltet. Der Erregerstrom wird zu der Erregerwicklung 1102 geleitet, während sich der MOSFET 1201 in dem AN-Zustand befindet. Die Freilaufdiode 1202 ist mit der Erregerwicklung 1102 parallel geschaltet. Die Freilaufdiode 1202 leitet einen Induktionsstrom von der Erregerwicklung 1102 wenn der MOSFET 1201 ausgeschaltet ist.
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Die Widerständer 1204 und 1205 bilden eine Spannungsteilerschaltung. Die Ausgangsspannung (Leistungserzeugungsspannung) des Fahrzeuggenerators 1001 wird durch die Spannungsteilerschaltung geteilt und der Spannungssteuerschaltung 1206 zugeführt. Die Spannungssteuerschaltung 1206 misst die Leistungserzeugungsspannung basierend auf der Spannung, die von der Spannungsteilerschaltung angelegt ist und steuert den Erregerstrom des Fahrzeuggenerators 1001 derart, dass die Leistungserzeugungsspannung auf einem ersten eingestellten Wert einer regulierten Spannung (z. B. 14 V) gehalten wird. Die Spannungssteuerschaltung 1206 gibt ein PWM-Signal ab, dessen Einschaltzeitdauer proportional zu einer Differenz zwischen dem ersten eingestellten Wert der regulierten Spannung und der Leistungserzeugungsspannung ist. Dieses PWM-Signal wird an den MOSFET 1201 als Erregeransteuersignal zur AN/AUS-Steuerung des MOSFET 1201 durch die UND-Schaltung 1209 an den MOSFET 1201 angelegt.
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Die Erregerstrombeschränkungssteuerschaltung 1207 führt eine Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung durch, bei der die Spannungssteuerschaltung 1206 dazu dient, den Erregerstrom graduell zu steigern. Genauer genommen nimmt die Erregerstrombeschränkungssteuerschaltung 1207 das Ausgangssignal der UND-Schaltung 1209 auf und gibt ein Leistungserzeugungsbeschränkungssignal ab, dessen Einschaltzeitdauer die Summe aus dem Tastverhältnis dieses Ausgangssignals von der UND-Schaltung 1209 und einem vorbestimmten Inkrement ist. Dieses Leistungserzeugungsbeschränkungssignal wird in die UND-Schaltung 1209 eingegeben. Selbst wenn eine große elektrische Last angelegt wird und die Einschaltzeitdauer des PWM-Signals, das von der Spannungssteuerschaltung 1206 abgegeben wird demzufolge schnell ansteigt, steigt die Einschaltzeitdauer des Erregeransteuersignals, das von der UND-Schaltung 1209 zu dem MOSFET 1201 abgegeben wird, lediglich graduell an, da die Einschaltzeitdauer des Leistungserzeugungsbeschränkungssignals, das von der Erregerstrombeschränkungssteuerschaltung 1207 abgegeben wird mit einer Rate ansteigt, die durch das vorbestimmte Inkrement bestimmt ist.
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Die Erregerstrombeschränkungssteuerungs-Unterdrückungs/Wideraufnahme-Schaltung 1208 unterdrückt die Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung durch die Erregerstrombeschränkungssteuerschaltung 1207, wenn die Leistungserzeugungsspannung des Fahrzeuggenerators 1001 unter einen zweiten eingestellten Wert abfällt, der niedriger als der erste eingestellte Wert ist, während die Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung durch die Erregerstrombeschränkungssteuerschaltung 1207 durchgeführt wird. Weiterhin hält die Erregerstrombeschränkungssteuerungs-Unterdrückungs/Wiederaufnahme-Schaltung 1208 das Unterdrücken der Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung aufrecht bis die Leistungserzeugungsspannung einen dritten eingestellten Wert überschreitet, der höher als der zweite eingestellt Wert und niedriger als der erste eingestellt Wert ist, wenn die Leistungserzeugungsspannung des Fahrzeuggenerators 1001 den zweiten eingestellten Wert überschreitet, nachdem die Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung durch die Erregerstrombeschränkungssteuerschaltung 1207 unterdrückt ist. Wenn die Leistungserzeugungsspannung den dritten eingestellten Wert überschreitet, befiehlt die Erregerstrombeschränkungssteuerungs-Unterdrückungs/Wiederaufnahme-Schaltung 1208 der Erregerstrombeschränkungssteuerschaltung 1207 das Unterdrücken der Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung auszulassen, das heißt die Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung wieder aufzunehmen.
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Im Übrigen überträgt die Erregerstrombeschränkungssteuerungs-Unterdrückungs/Wiederaufnahme-Schaltung 1208 zum Unterdrücken der Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung einen dementsprechenden Befehl zu der Erregerstrombeschränkungssteuerschaltung 1207, sodass das Leistungserzeugungsbeschränkungssignal, das von der Erregerstrombeschränkungssteuerschaltung 1207 ausgegeben wird, auf einem hohen Pegel aufrechterhalten wird. Bei dieser Ausführungsform ist der zweite eingestellt Wert niedriger als die Leerlauf-Anschlussspannung der Batterie 1003, sodass die Batterie 1003 durch Steigern der Leistungserzeugungsmenge des Fahrzeuggenerators 1001 davor bewahrt werden kann, aufgrund eines schnellen Anstiegs des angelegten elektrischen Lastwerts über-entladen zu werden.
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Bei dieser Ausführungsform ist die Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung unter Verwendung der Erregerstrombeschränkungssteuerschaltung 1207 nicht in Betrieb, wenn die Leistungserzeugungsspannung auf dem ersten eingestellten Wert der regulierten Spannung gehalten wird. In diesem Fall wird der Erregerstrom in Übereinstimmung mit dem PWM-Signal gesteuert als Erregeransteuersignal, das von der Spannungssteuerschaltung 1206 durch die UND-Schaltung 1209 in den MOSFET 1201 eingegeben wird.
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Wenn die Leistungserzeugungsspannung aufgrund des Anlegens einer elektrischen Last unter den ersten eingestellten Wert der regulierten Spannung abfällt, steigt die Einschaltzeitdauer des PWM-Signals, das von der Spannungssteuerschaltung 1206 ausgegeben wird mit der Abnahme der Leistungserzeugungsspannung an. Allerdings steigt der Erregerstrom lediglich graduell an, da die Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung durch die Erregerstrombeschränkungssteuerschaltung 1207 durchgeführt wird.
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Wenn eine große elektrische Last angelegt wird und die Leistungserzeugungsspannung unter den zweiten eingestellten Wert abfällt, lässt die Erregerstrombeschränkungssteuerungs-Unterdrückungs/Wiederaufnahme-Schaltung 1208 die Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung durch die Erregerstrombeschränkungssteuerschaltung 1207 aus (unterdrücken), um den großen Abfall der Leistungserzeugungsspannung rückzugewinnen. Dieser Zustand des Unterdrückens der Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung wird aufrecht erhalten bis die Leistungserzeugungsspannung den dritten eingestellten Wert der regulierten Spannung überschreitet.
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5 ist ein Diagramm, das eine temporäre Abweichung der Leistungserzeugungsspannung zeigt, nachdem eine elektrische Last an den Fahrzeuggenerator angelegt worden ist wenn die Fahrzeugmaschine in einem Leerlaufzustand ist. In 5 stellt die horizontale Achse die abgelaufene Zeit dar, und die vertikale Achse stellt die Leistungserzeugungsspannung dar. Die unterbrochene Linie B in 5 zeigt eine temporäre Abweichung der Leistungserzeugungsspannung in einem gewöhnlichen Fall, bei dem die Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung unterdrückt wird, wenn die Leistungserzeugungsspannung unter den zweiten eingestellten Wert abfällt und wiederaufgenommen wird, wenn die Leistungserzeugungsspannung den zweiten eingestellten Wert überschreitet, während die durchgezogene Linie A das im Falle dieser Ausführungsform darstellt.
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6 ist ein Diagramm, das eine temporäre Abweichung der Maschinendrehzahl zeigt, nachdem die elektrische Last an den Fahrzeuggenerator angelegt ist wenn sich die Fahrzeugmaschine in dem Leerlaufzustand befindet. In 6 stellt die horizontale Achse die abgelaufene Zeit dar, und die vertikale Achse stellt die Maschinendrehzahl dar. Die unterbrochene Linie B in 6 zeigt eine temporäre Abweichung der Maschinendrehzahl in einem herkömmlichen Fall, bei dem die Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung unterdrückt wird, wenn die Leistungserzeugungsspannung unter den zweiten eingestellten Wert abfällt und wieder aufgenommen wird, wenn die Leistungserzeugungsspannung den zweiten eingestellten Wert überschreitet, während die durchgezogene Linie A das in dem Fall dieser Ausführungsform darstellt.
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Wie in den 5 und 6 zu entnehmen ist, ist es gemäß dieser Ausführungsform, bei der durch Herstellen einer Differenz zwischen der Referenzspannung (dem zweiten eingestellt Wert) zum Bestimmen des Unterdrückens der Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung und der Referenzspannung (dem dritten eingestellten Wert) zum Bestimmen des Wiederaufnehmens der Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung eine Spannungs-Hysteresis bereitgestellt ist, aufgrund eines häufigen Umschaltens zwischen Unterdrücken und Wiederaufnehmen der Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung möglich, ein Abweichen des Leistungserzeugungsdrehmoments zu verhindern, um dabei zu verhindern, dass die Maschinendrehzahl stark abweicht und instabil wird. Ferner kann die Betriebsspannung der im Fahrzeug verbauten Ausstattung (die Leistungserzeugungsspannung) wiederhergestellt werden, da einige Zeitperioden sichergestellt werden können, bevor die Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung wiederaufgenommen wird, nachdem sie unterdrückt ist.
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Die Differenz zwischen dem dritten eingestellten Wert und dem zweiten eingestellten Wert ist vorzugsweise größer als der Abweichungsbereich der Leistungserzeugungsspannung des Maschinenzündzeitpunkts. Wenn die Fahrzeugmaschine zum Beispiel eine 8-Zylindermaschine ist, deren Leerlaufgeschwindigkeit 700 rpm ist, tritt die Maschinenpulsation bei einer Zündzeitdauer gleich 10 ms auf (= 1/((700 × 8)/60) ms), und demzufolge weicht die Leistungserzeugungsspannung des Fahrzeuggenerators innerhalb eines bestimmten Bereichs in dieser Zeitdauer ab. Durch derartiges Einstellen des dritten eingestellten Wertes, dass die Leistungserzeugungsspannung, die innerhalb dieses bestimmten Bereichs abweicht nicht die dritte eingestellt Spannung überschreitet ist es möglich zu verhindern, dass die Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung in häufigen Abständen im Zusammenhang mit der Pulsation der Maschinenumdrehung unterdrückt und wiederaufgenommen wird, und demzufolge wird die Maschinenumdrehung stabilisiert und die Leistungserzeugungsspannung wiederhergestellt.
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Vorzugsweise wird die Differenz zwischen dem dritten eingestellten Wert und dem zweiten eingestellten Wert in Abhängigkeit von zumindest der Drehzahl oder der Temperatur des Fahrzeuggenerators 1001 veränderlich eingestellt. 7 ist ein Diagramm, das den Aufbau einer Leistungserzeugungssteuervorrichtung zur Verwendung in Fahrzeugen 1002A als eine Modifikation der Leistungserzeugungssteuervorrichtung zur Verwendung in Fahrzeugen 1001 darstellt. Bei dieser Modifikation wird die Leistungserzeugungssteuerung basierend auf zumindest der Drehzahl oder der Temperatur des Fahrzeuggenerators 1001 durchgeführt. Die Leistungserzeugungssteuervorrichtung 1002A unterscheidet sich von der Leistungserzeugungssteuervorrichtung 1001 insofern, dass ein Temperatursensor 1210 und eine Drehungserfassungsschaltung 1211 hinzugefügt sind.
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Der Temperatursensor 1210 erfasst die Temperatur der Leistungserzeugungssteuervorrichtung 1002A, das heißt die Temperatur des Fahrzeuggenerators 1001, in dem die Leistungserzeugungssteuervorrichtung 1002A umfasst ist. Der Temperatursensor 1210 kann ein Thermistor oder eine Diode sein, über den die Spannung in Übereinstimmung mit der Temperatur abweicht. Da die Leistungserzeugungskapazität des Fahrzeuggenerators 1001 mit dem Ansteigen der Temperatur desselben abnimmt, wird die Abweichung der Leistungserzeugungsspannung aufgrund der Abweichung der Drehzahl kleiner wenn die Temperatur des Fahrzeuggenerators 1001 ansteigt. Demzufolge wird die Differenz zwischen dem dritten und dem zweiten eingestellten Wert kleiner eingestellt, wenn die Temperatur höher ist und größer eingestellt, wenn die Temperatur niedriger ist. Das veränderliche Einstellen in Übereinstimmung mit der Temperatur wird durch die Erregerstrombeschränkungssteuerungs-Unterdrückungs/Wiederaufnahme-Schaltung 1208 durchgeführt.
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Die Umdrehungserfassungsschaltung 1211 erfasst eine Phasenspannung von einer der Phasen der Statorwicklung 1101, um eine Spannung in Übereinstimmung mit der Drehzahl des Fahrzeuggenerators 1001 abzugeben. Da die Leistungserzeugungskapazität des Fahrzeuggenerators 1001 mit der Abnahme der Drehzahl desselben abnimmt, wird die Abweichung der Leistungserzeugungsspannung aufgrund der Abweichung der Drehzahl kleiner, wenn die Drehzahl des Fahrzeuggenerators 1001 abnimmt. Demzufolge wird die Differenz zwischen dem dritten und dem zweiten eingestellten Wert kleiner eingestellt, wenn die Drehzahl niedriger ist und größer eingestellt, wenn die Drehzahl höher ist. Dieses veränderliche Einstellen in Übereinstimmung mit der Drehzahl wird durch die Erregerstrombeschränkungssteuerungs-Unterdrückungs/Wiederaufnahme-Schaltung 1208 durchgeführt.
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Wie obenstehend beschrieben, variiert ebenfalls der Abweichungsbereich der Leistungserzeugungsspannung in Abhängigkeit von der Drehzahl und der Temperatur, da die Leistungserzeugungsmenge des Fahrzeuggenerators 1001 in Abhängigkeit von der Drehzahl und der Temperatur abweicht. Demzufolge ist es durch veränderliches Einstellen der Differenz zwischen dem dritten und dem zweiten eingestellten Wert, zum Beispiel durch variables Einstellen der dritten Spannung in Abhängigkeit von der Drehzahl und/oder der Temperatur, möglich, die Maschinendrehzahl zu stabilisieren und die Leistungserzeugungsspannung in Übereinstimmung mit der Leistungserzeugungskapazität wiederherzustellen.
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Die Differenz zwischen dem dritten und zweiten eingestellten Wert kann veränderlich in Übereinstimmung mit Daten, die von einer externen Steuervorrichtung übertragen werden eingestellt werden. 8 ist ein Diagramm, das den Aufbau einer Leistungserzeugungssteuerungsvorrichtung 1002B als eine Modifikation der Leistungserzeugungssteuervorrichtung zur Verwendung in Fahrzeugen 1002 darstellt, bei der die Leistungserzeugungssteuerung in Übereinstimmung mit Daten durchgeführt wird, die von einer externen Steuervorrichtung 1004 übertragen werden. Die Leistungserzeugungssteuervorrichtung 1002B unterscheidet sich von der in 4 dargestellten Leistungserzeugungssteuervorrichtung 1002 insofern, dass eine Kommunikationssteuerschaltung 1213 hinzugefügt ist.
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Die Kommunikationssteuerschaltung 1213 führt eine bidirektionale serielle Kommunikation (z. B. UN (Local Interconnect Network) Kommunikation unter Verwendung des LIN-Protokolls) mit der externen Steuervorrichtung 1004 durch einen C-Anschluss (Kommunikationsanschluss) durch, um die Leistungserzeugungsspannung usw. häufig zu der externen Steuervorrichtung 1004 zu übertragen, und um ein Leistungserzeugungsbefehlssignal zu empfangen, das von der externen Steuervorrichtung 1004 häufig übertragen wird.
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Die externe Steuervorrichtung 1004 weist über die Funktionen zur Steuerung der Maschine 1005 hinaus eine Funktion zum Übertragen des Leistungserzeugungsbefehlssignals, das zumindest die Maschinendrehzahl oder die Fahrzeugtemperatur enthält, zu der Leistungserzeugungssteuerungsvorrichtung 1002B auf. Die Leistungserzeugungssteuerungsvorrichtung 1002B empfängt das Leistungserzeugungsbefehlssignal an der Kommunikationssteuerschaltung 1213 und überträgt zumindest die Maschinendrehzahl oder die Fahrzeugtemperatur zu der Erregerstrombeschränkungssteuerungs-Unterdrückungs/Wiederaufnahme-Schaltung 1208. Die Erregerstrombeschränkungssteuerungs-Unterdrückungs/Wiederaufnahme-Schaltung 1208 stellt die Differenz zwischen dem dritten und zweiten eingestellten Wert in Abhängigkeit mit der Maschinendrehzahl und/oder der Fahrzeugtemperatur, die von der Kommunkationssteuerungsschaltung 1213 empfangen wird veränderlich ein. Der Ablauf der veränderlichen Einstellung ist im Wesentlichen derselbe wie derjenige bei der Leistungserzeugungssteuervorrichtung 1002A, die in 7 dargestellt ist, wie nachfolgend beschrieben ist. Es besteht eine positive Korrelation zwischen der Fahrzeugtemperatur und der Temperatur des Fahrzeuggenerators 1001. Demzufolge nimmt die Leistungserzeugungskapazität des Fahrzeuggenerators 1001 mit dem Ansteigen der Fahrzeugtemperatur ab. Ferner nimmt die Leistungserzeugungskapazität des Fahrzeuggenerators 1001 mit der Abnahme der Maschinendrehzahl ab, da die Maschinendrehzahl und die Generatordrehzahl in einem eins-zu-eins Verhältnis stehen. Daher wird die Differenz zwischen dem dritten und dem zweiten eingestellten Wert kleiner eingestellt, wenn die Leistungserzeugungskapazität niedrig ist, und größer eingestellt, wenn die Leistungserzeugungskapazität höher ist. Wie obenstehend erklärt, ist es durch Einstellen eines Grads der Spannungs-Hysteresis in Übereinstimmung mit verschiedenen Daten, die von der externen Steuervorrichtung 1004 erlangt werden möglich, die Maschinenumdrehung zu stabilisieren und die Leistungserzeugungsspannung in Übereinstimmung mit der Leistungserzeugungskapazität wiederherzustellen.
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Es versteht sich von selbst, dass verschiedene Modifikationen an der obenstehenden dritten Ausführungsform vorgenommen werden können, wie nachstehend beschrieben.
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Die dritte Ausführungsform ist mit der Spannungs-Hysteresis vorgesehen, durch Herstellen einer Differenz zwischen dem zweiten und dritten eingestellten Wert als Referenzen zum Bestimmen eines Unterdrückens und Wiederaufnehmens der Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung, um ein häufiges Umschalten zwischen einem Unterdrücken und Wiederaufnehmen der Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung zu verhindern. Allerdings kann ein häufiges Umschalten zwischen einem Unterdrücken und Wiederaufnehmen der Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung verhindert werden, durch derartiges Ausgestalten der dritten Ausführungsform, dass die Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung nicht wieder aufgenommen wird bis eine vorbestimmte Zeitdauer abgelaufen ist nachdem sie unterdrückt ist (d. h. die Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung wird zumindest während der vorbestimmten Zeitdauer fortgesetzt). In diesem Fall kann der Grundaufbau der Leistungserzeugungssteuervorrichtung derselbe wie derjenige sein, der in 1 dargestellt ist.
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In diesem Fall hält die Erregerstrombeschränkungssteuerungs-Unterdrückungs/Wiederaufnahme-Schaltung 1208 das Unterdrücken der Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung aufrecht bis die vorbestimmte Zeitdauer abgelaufen ist, nachdem das Unterdrücken durch die Erregerstrombeschränkungssteuerschaltung 1207 vorgenommen ist, selbst wenn die Leistungserzeugungsspannung den zweiten eingestellten Wert überschreitet. Wenn die Leistungserzeugungsspannung höher als der zweite eingestellte Wert ist nachdem die vorbestimmte Zeitdauer abgelaufen ist, befiehlt die Erregerstrombeschränkungssteuerungs-Unterdrückungs/Wiederaufnahme-Schaltung 1208 der Erregerstrombeschränkungssteuerschaltung 1207 das Unterdrücken freizugeben, d. h. die Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung wiederaufzunehmen.
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Durch Sicherstellen einer bestimmten Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt wenn die Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung unterdrückt wird und dem Zeitpunkt wenn die Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung danach wiederaufgenommen wird ist es möglich zu verhindern, dass das Leistungsgeneratordrehmoment aufgrund häufigen Umschaltens zwischen Unterdrücken und Wiederaufnehmen der Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung häufig abweicht, um dabei zu verhindern, dass die Maschinendrehzahl stark abweicht und um die Maschinenumdrehung zu stabilisieren. Ferner kann die Leistungserzeugungsspannung zuverlässig wiederhergestellt werden, da einige Zeitperioden zwischen einem Unterdrücken und einem Wiederaufnehmen der Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung sichergestellt sind.
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Die oben genannte vorbestimmte Zeitdauer ist vorzugsweise länger als die Maschinenzündzeitdauer, um das häufige Umschalten zwischen Unterdrücken und Wiederaufnehmen der Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung im Zusammenhang mit der Pulsation der Maschinendrehung zu verhindern, die zeitgleich mit der Maschinenzündzeitdauer auftritt, und ebenso um die Leistungserzeugungsspannung wiederherzustellen.
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Die oben genannte vorbestimmte Zeitdauer kann in Übereinstimmung mit zumindest der Drehzahl oder der Temperatur des Fahrzeuggenerators 1001 veränderlich eingestellt werden. In diesem Fall kann der Grundaufbau der Leistungserzeugungssteuervorrichtung derselbe sein wie derjenige, der in 7 dargestellt ist. Der Grad der Pulsation der Leistungserzeugungsspannung (Abweichung der Zeitdauer oder Spannungsamplitude) hängt von der Drehzahl und der Temperatur des Fahrzeuggenerators 1001 ab. Demzufolge ist es durch Verändern der vorbestimmten Zeitdauer, die als Minimumzeitdauer zwischen dem Zeitpunkt, wenn die Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung unterdrückt wird und dem Zeitpunkt, wenn die Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung danach wiederaufgenommen wird eingestellt ist, in Übereinstimmung mit der Drehzahl und/oder der Temperatur des Fahrzeuggenerators 1001 möglich, die Maschinenumdrehung zu stabilisieren und die Leistungserzeugungsspannung in Übereinstimmung mit dem Grad der Pulsation der Leistungserzeugungsspannung wiederherzustellen.
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Die oben genannte vorbestimmte Zeitdauer kann in Übereinstimmung mit Daten, die von der externen Steuervorrichtung übertragen werden veränderlich eingestellt werden. In diesem Fall kann der Grundaufbau der Leistungserzeugungssteuervorrichtung derselbe sein, wie derjenige der in 8 dargestellt ist. Gemäß dieser Ausgestaltung ist es möglich die Maschinenumdrehung zu stabilisieren und ebenso die Leistungserzeugungsspannung wiederherzustellen, da die vorbestimmte Zeitdauer als eine Verzögerungszeit zwischen dem Zeitpunkt, wenn die Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung unterdrückt wird und dem Zeitpunkt, wenn die Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung danach wieder aufgenommen wird, in Übereinstimmung mit verschiedenen Daten, die von der externen Steuervorrichtung 1004 erlangt werden veränderlich eingestellt werden kann.
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Bei einem Beispiel wird die oben genannte vorbestimmte Zeitdauer in Übereinstimmung mit zumindest der Maschinendrehzahl oder der Fahrzeugtemperatur, die von der externen Steuervorrichtung 1004 erlangt wird veränderlich eingestellt. Der Grad der Pulsation der Leistungserzeugungsspannung (Abweichung der Zeitdauer oder Spannungsamplitude) hängt von der Maschinendrehzahl und der Fahrzeugtemperatur ab. Demzufolge ist es durch Verändern der vorbestimmten Zeitdauer, die als die Minimumzeitdauer zwischen dem Zeitpunkt, wenn die Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung unterbrochen wird und dem Zeitpunkt, wenn die Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung danach wieder aufgenommen wird, eingestellt ist, in Übereinstimmung mit der Maschinendrehzahl und/oder der Fahrzeugtemperatur möglich, die Maschinenumdrehung zu stabilisieren und die Leistungserzeugungsspannung in Übereinstimmung mit dem Grad der Pulsation der Leistungserzeugungsspannung wiederherzustellen.
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Die dritte Ausführungsform kann derart modifiziert werden, dass ein Unterdrücken und ein Wiederaufnehmen der Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung nur durchgeführt wird, wenn die Maschine in dem Leerlaufzustand ist (oder nur wenn die Maschinendrehzahl niedriger oder gleich der Leerlaufdrehzahl ist), bei der die Maschinenumdrehung wahrscheinlich instabil ist. Gemäß dieser Modifikation ist es möglich das Auftreten des Absterbens einer Maschine zu verhindern wenn sich die Maschine in dem Leerlaufzustand befindet, in dem die Maschinenumdrehung wahrscheinlich instabil ist, und ein Abfallen der Betriebsspannung (Leistungserzeugungsspannung) ohne wieder hergestellt zu werden zu verhindern.
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Die oben erklärten bevorzugten Ausführungsformen sind beispielhaft für die Erfindung der vorliegenden Anmeldung, die ausschließlich durch die nachstehenden Ansprüche beschrieben ist. Es ist zu verstehen, dass Modifikationen oder bevorzugte Ausführungsformen im Verständnis eines Fachmanns liegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2009-255913 [0001]
- jp 2010-65799 [0001]
- JP 9-107640 [0004]
