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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Generator für Fahrzeuge wie beispielsweise Personenkraftwagen und Lastkraftwagen.
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Bei einem Generator für ein Fahrzeug ist es bekannt, einen dreiphasigen Vollweggleichrichter, der brückenverschaltete Dioden aufweist, mit einem dreiphasigen Wechselstromgenerator zu kombinieren.
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In den letzten Jahren ist es unter Berücksichtigung der globalen Erwärmung zu eifern wichtigen Erfordernis geworden, die Kraftstoffeffizienz von Fahrzeugen zu verbessern. Im Zuge dessen ist es erforderlich die Effizienz von Generatoren für Fahrzeuge zu verbessern.
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Beispielsweise beschreibt die
JP 2004-23962 A einen Gleichrichter für einen Fahrzeuggenerator, der eine Wechselstromspannung unter Verwendung eines verlustarmen Schalters, der einen Schaltungssteuerungsanschluss aufweist, wie zum Beispiel einen MOSFET, gleichrichtet, um so einen Verlust bei der Gleichrichtung zu verringern. Bei dem Gleichrichter wird die Wechselstromspannung durch Steuern eines Gates des Schalters auf eine einfachen Weise mittels Fokussieren auf eine Differenz zwischen einer Batteriespannung auf einer Ladungsseite und einer Generatorspannung auf einer Generatorseite, die einer Drain-Source-Spannung des MOSFET entspricht, gleichgerichtet.
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Bei der oben beschriebenen Steuerung schwanken jedoch die Spannungen an beiden Enden des Schalters durch das Ein- und Ausschalten des Schalters. Daher ist eine genaue Spannungserfassungsschaltung erforderlich, um die Zeitvorgabe zum Ausschalten des Schalters genau zu kennen.
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Die
JP 2009-284564 A beschreibt ein Leistungswandlersystem, welches die Zeitvorgabe zum Ausschalten des Schalters, nachdem der Schalter eingeschaltet wurde, basierend auf einer Drehzahl oder dergleichen steuert, ohne die genaue Spannungserfassungsschaltung zu verwenden.
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Mit dem Fortschritt in der Halbleitertechnologie ist eine Schaltung zur Steuerung eines Gates des Schalters, wie beispielsweise ein MOS-FET, kleiner geworden. Ebenso ist die Temperatur bei der Verwendung verbessert worden. Daher wird versucht, eine Steuerschaltung eines Gleichrichters, ebenso wie bei einer herkömmlichen Gleichrichterschaltung, in einem Generator anzuordnen, um die Montageeigenschaft in dem Fahrzeug zu verbessern.
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Bei einem Generator wird die Ausgangsspannung durch eine Steuerung eines Erregerstroms stabilisiert. Zum Steuern des Erregerstroms wird einer Feldwicklung ein elektrischer Strom intermittierend zugeführt. Allerdings verursacht die intermittierende Zuführung des elektrischen Stroms zu der Feldwicklung ein Umschalten einer induktiven Ladung, was auf einer Batterieseite zu großen Störspitzenspannungen führt. Bei dem Generator werden solche Störspitzenspannungen unvermindert an die Steuerschaltung des Gleichrichters angelegt, was zu einer Fehlfunktion des Gleichrichters führt.
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Ebenso wird bei dem Gleichrichter, der in der
JP 2004-23962 A beschrieben ist, der Schalter des Gleichrichters in Reaktion auf die Störspitzenspannung fehlerhaft eingeschaltet, wenn eine große Störspitzenspannung durch eine intermittierende Zuführung des elektrischen Stroms zu der Feldwicklung erzeugt wird. In solchen Fällen ist es daher schwer, die Effizienz der Leistungserzeugung ausreichend zu verbessern. Bei dem Aufbau der
JP 2009-394564 A bleibt der Schalter des Gleichrichters für eine bestimmte Zeitdauer in einem Ein-Zustand, nachdem der Schalter fehlerhaft eingeschaltet ist. In Abhängigkeit von der Zeitvorgabe können die Schalter des oberen und unteren Arms zur gleichen Zeit eingeschaltet sein.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die voranstehende Angelegenheit gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Fahrzeuggenerator mit einem Gleichrichter zu schaffen, der eine Fehlfunktion des Gleichrichters aufgrund von überlagerten Störspitzen in der Ausgangsspannung verringern kann.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Generator für ein Fahrzeug eine Statorspule, einen Gleichrichter, eine Steuereinheit und eine Zeitvorgabebestimmungseinheit. Die Statorspule umfasst wenigstens zwei Phasen der Wicklungen. Der Gleichrichter richtet eine induzierte Spannung der Statorspule gleich. Der Gleichrichter umfasst eine Brückenschaltung, die eine Mehrzahl von oberen und unteren Armen aufweist, wobei jeder Arm aus einem Schaltelement mit einer parallel geschalteten Diode gebildet wird. Die Steuereinheit steuert das Schaltelement. Die Zeitvorgabebestimmungseinheit bestimmt durch Vergleichen einer Phasenspannung, die an der Wicklung, die mit dem Schaltelement verbunden ist, auftritt, und einer Ausgangsspannung des Gleichrichters eine Ein-Zeitvorgabe zum Einschalten des Schaltelements. Weiterhin gibt die Zeitvorgabebestimmungseinheit ein Ein-Erkennungssignal, das für die Steuereinheit die Ein-Zeitvorgabe anzeigt, aus, wenn ein Zustand, bei dem eine Differenzspannung zwischen der Phasenspannung und der Ausgangsspannung höher als eine Schwellwertspannung ist, über eine bestimmte Zeitdauer aufrechterhalten hat.
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Bei einem solchen Aufbau wird das Ein-Erkennungssignal ausgegeben, wenn der Zustand, bei dem die Differenzspannung zwischen der Phasenspannung und der Ausgangsspannung höher als eine Schwellwertspannung ist, über eine bestimmte Zeitdauer anhält. Daher ist die Wahrscheinlichkeit geringer, dass der Gleichrichter, der in dem Generator angepasst ist, fehlerhaft betrieben wird, wenn sich Störungen zeitweise auf der Ausgangsspannung überlagern.
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Beispielsweise ist die bestimmte Zeitdauer länger als ein Zeitraum der Störung, die durch ein intermittierendes Zuführen eines Erregerstroms zu einer Feldwicklung zum Magnetisieren von Feldpolen erzeugt wird.
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Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende ausführliche Beschreibung mit Bezug auf die begleitende Zeichnung, bei der gleiche Bauteile durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet sind, besser verständlich. Es zeigt:
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1 ein Schaltdiagramm eines Generators für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ein schematisches Schaltdiagramm eines Gleichrichtermoduls des Generators gemäß der Ausführungsform;
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3 ein Schaltdiagramm einer Modulsteuerschaltung des Gleichrichtermoduls gemäß der Ausführungsform;
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4 ein Schaltdiagramm einer ersten Ein-Zeitvorgabebestimmungseinheit der Modulsteuerschaltung gemäß der Ausführungsform;
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5 ein Schaltdiagramm einer zweiten Ein-Zeitvorgabebestimmungseinheit der Modulsteuerschaltung gemäß der Ausführungsform; und
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6 ein Wellenformdiagramm, das ein Verhältnis zwischen einer Phasenspannung und einer Ein-/Aus-Zeitvorgabe eines MOS-Transistors des Gleichrichtermoduls gemäß der Ausführungsform darstellt.
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Nachstehend wird eine beispielgebende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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In Bezug auf 1 umfasst ein Generator 1 für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung im Allgemeinen zwei Statorspulen (Ankerwicklungen) 2, 3, eine Feldwicklung 4, zwei Gleichrichtermodulgruppen 5, 6 und eine Leistungserzeugungssteuervorrichtung 7. Die zwei Gleichrichtermodulgruppen 5, 6 bilden einen Gleichrichter, der in dem Generator 1 angeordnet ist.
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Die erste Statorspule 2 wird aus mehrphasigen Wicklungen (z. B. wenigstens zweiphasige Wicklungen) gebildet. Beispielsweise ist die erste Statorspule 2 eine dreiphasige Wicklung, die eine X-Phasenwicklung, eine Y-Phasenwicklung und eine Z-Phasenwicklung umfasst. Die erste Statorspule 2 ist um einen Statorkern (nicht dargestellt) gewickelt. In gleicher Weise wird die zweite Statorspule 3 aus einer mehrphasigen Wicklung (wenigstens zweiphasige Wicklungen) gebildet. Beispielsweise ist die zweite Statorspule 3 eine dreiphasige Wicklung, die eine U-Phasenwicklung, eine V-Phasenwicklung und eine W-Phasenwicklung umfasst. Die zweite Statorspule 3 ist um den vorstehend genannten Statorkern in einer Position gewickelt, die von der ersten Statorspule 2 um einen elektrischen Winkel von 30 Grad versetzt ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform bilden die erste und zweite Statorspule 2, 3 und der Statorkern einen Stator.
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Die Feldwicklung 4 ist um Feldpole (nicht dargestellt) gewickelt, die sich an einem inneren Umfang des Statorkerns gegenüberliegen, wodurch der Rotor gebildet wird. Da die Feldwicklung 4 mit einem Erregerstrom versorgt wird, werden die Feldpole magnetisiert, um ein drehendes Magnetfeld zu erzeugen. Durch das drehende Magnetfeld wird in den Statorspulen 2, 3 eine Wechselstromspannung erzeugt.
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Eine erste Gleichrichtermodulgruppe 5 ist mit der ersten Statorspule 2 verbunden. Die erste Gleichrichtermodulgruppe 5 bildet insgesamt eine dreiphasige Vollweggleichrichterschaltung (Brückenschaltung). Die erste Gleichrichtermodulgruppe 5 wandelt einen Wechselstrom, der in der ersten Statorspule 2 induziert ist, in einen Gleichstrom um.
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Die erste Gleichrichtermodulgruppe 5 umfasst eine vorbestimmte Anzahl von Gleichrichtermodulen, die der Anzahl von Phasen der ersten Statorspule 2 entspricht. Bei der ersten Ausführungsform ist die erste Statorspule 2 beispielsweise eine dreiphasige Wicklung. Daher umfasst die erste Gleichrichtermodulgruppe 5 drei Gleichrichtermodule 5X, 5Y, 5Z.
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Das Gleichrichtermodul 5X ist mit der X-Phasenwicklung der ersten Statorspule 2 verbunden. Das Gleichrichtermodul 5Y ist mit der Y-Phasenwicklung der ersten Statorspule 2 verbunden. Das Gleichrichtermodul 5Z ist mit der Z-Phasenwicklung der ersten Statorspule 2 verbunden.
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Die zweite Gleichrichtermodulgruppe 6 ist mit der zweiten Statorspule 3 verbunden. Die zweite Gleichrichtermodulgruppe 6 bildet insgesamt eine dreiphasige Vollweggleichrichterschaltung (Brückenschaltung). Die zweite Gleichrichtermodulgruppe 6 wandelt einen Wechselstrom, der in der zweiten Statorspule induziert ist, in einen Gleichstrom um.
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Die zweite Gleichrichtermodulgruppe 6 umfasst eine vorbestimmte Anzahl von Gleichrichtermodulen, die der Anzahl der Phasen der zweiten Statorspule 3 entspricht. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die zweite Statorspule 3 beispielsweise eine dreiphasige Wicklung. Daher umfasst die zweite Gleichrichtermodulgruppe 6 drei Gleichrichtermodule 6U, 6V, 6W.
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Das Gleichrichtermodul 6U ist mit der U-Phase der zweiten Statorspule 3 verbunden. Das Gleichrichtermodul 6V ist mit der V-Phase der zweiten Statorspule 3 verbunden. Das Gleichrichtermodul 6W ist mit der W-Phase der zweiten Statorspule 3 verbunden.
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Die Leistungserzeugungssteuervorrichtung 7 bildet eine Erregungssteuerschaltung zur Steuerung des Erregerstroms, welcher der Feldwicklung 4 zugeführt wird. Die Leistungserzeugungssteuervorrichtung 7 regelt den Erregerstrom derart, dass eine Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators 1 (beispielsweise Ausgangsspannung von jedem Gleichrichtermodul) eine Regelungsspannung Vreg einnimmt.
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Beispielsweise stoppt die Leistungserzeugungssteuervorrichtung 7 den Erregerstrom zu der Feldwicklung 4, wenn die Ausgangsspannung die Regelungsspannung Vreg überschreitet, und sie führt den Erregerstrom der Feldwicklung 4 zu, wenn die Ausgangsspannung niedriger als die Regelungsspannnung Vreg ist. Auf diese Weise steuert die Leistungserzeugungssteuervorrichtung 7 die Ausgangsspannung auf die Regelungsspannung Vreg.
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Die Leistungserzeugungssteuerungsvorrichtung 7 ist durch einen Kommunikationsanschluss und eine Kommunikationsleitung mit einer externen Steuereinheit (ECU) 8 verbunden. Die Leistungserzeugungssteuervorrichtung 7 überträgt oder empfängt Kommunikationsnachrichten zu und von der ECU 8. Beispielsweise wird eine bidirektionale serielle Kommunikation, wie beispielsweise Local Interconnect Network (LIN) Kommunikation unter Verwendung eines LIN-Protokolls zwischen der Leistungserzeugungssteuervorrichtung 7 und der ECU 8 durchgeführt.
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Der Generator 1 der vorliegenden Erfindung weist den vorstehend genannten Aufbau auf. Anschließend wird ein Aufbau von jedem der Gleichrichtermodule 5X, 5V, 5Z, 6U, 6V, 6W ausführlich beschrieben.
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2 ist ein schematisches Schaltdiagramm des Gleichrichtermoduls 5X. Die anderen Gleichrichtermodule 5Y, 54 6U, 6V, 6W weisen denselben Aufbau wie das Gleichrichtermodul 5X auf.
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In Bezug auf 2 umfasst das Gleichrichtermodul 5X zwei MOS-Transistoren 50, 51 und eine Modulsteuerschaltung 54. Der erste MOS-Transistor 50 ist ein Schaltelement, das einen oberen Arm (High Side) bildet. Der ersten MOS-Transistor 50 weist eine Source, die mit der X-Phase der ersten Statorspule 2 verbunden ist, und einen Drain, der durch eine Ladeleitung 12 mit einem positiven Anschluss einer elektrischen Ladung 10 oder einer Batterie 9 verbunden ist, auf. Der zweite MOS-Tranistor 51 ist ein Schaltelement, das einen unteren Arm (Low-Side) bildet. Der zweite MOS-Transistor 51 weist einen Drain, der mit der X-Phase der ersten Statorspule 2 verbunden ist, und eine Source, die mit einem negativen Anschluss (Masse) der Batterie 9 verbunden ist, auf.
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Zwischen der Source und dem Drain von jedem MOS-Transistoren 50, 51 ist eine Diode parallel geschaltet. Die Diode wird durch eine parasitäre Diode (Diodenkörper) des MOS-Transistors 50, 51 bereitgestellt. Weiterhin kann eine separate Diode eingesetzt und parallel geschaltet werden. Als ein anderes Beispiel kann der obere Arm und/oder der untere Arm durch ein anderes Schaltelement als den MOS-Transistor bereitgestellt werden.
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3 ist ein Schaltungsdiagramm der Modulsteuerschaltung 54. In Bezug auf 3 umfasst die Modulsteuerschaltung 54 eine Steuereinheit 100, eine Leistungsquelle 102, zwei Zeitvorgabebestimmungseinheiten 110, 120 (z. B. erste Ein-Zeitvorgabebestimmungseinheit 110 und zweite Ein-Zeitvorgabebestimmungseinheit 120), Treiber 170, 172 und eine Kommunikationsschaltung 180.
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Die Leistungsquelle 102 kommt zum Ablauf hinzu, wenn eine vorbestimmte Phasenspannung in Übereinstimmung mit dem Starten des Motors in der X-Phase der Statorspule 2 auftritt, und sie führt eine Betriebsspannung an jedem Element der Modulsteuerschaltung 54 zu. Ein solcher Ablauf kann demjenigen Ablauf gleichen, der herkömmlicherweise bei der Leistungserzeugungssteuervorrichtung 7 durchgeführt wird. Daher kann der Ablauf unter Verwendung derselben Technik umgesetzt werden.
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Der Treiber 170 erzeugt ein Ansteuersignal zum Ein- und Ausschalten des ersten MOS-Transistors 50 des oberen Arms. Ein Ausgangsanschluss G1 des Treibers 170 ist mit einem Gate des ersten MOS-Transistors 50 verbunden. in gleicher Weise erzeugt der Treiber 172 ein Ansteuersignal zum Ein- und Ausschalten des zweiten MOS-Transistors 51 des unteren Arms. Ein Ausgangsanschluss G2 des Treibers 172 ist mit dem Gate des zweiten MOS-Transistors 51 verbunden.
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Die erste Ein-Zeitvorgabebestimmungseinheit 110 bestimmt eine Ein-Zeitvorgabe zum Einschalten des ersten MOS-Transistors 50 durch Vergleichen einer Ausgangsspannung einer positiven Seite des Generators 1 wie beispielsweise eine Ausgangsspannung eines BATT-Anschlusses des Gleichrichtermoduls X, und der Phasenspannung, die an dem Ausgangsende der X-Phasenwicklung auftritt.
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Insbesondere wenn ein Zustand, bei dem eine Differenz zwischen der Phasenspannung und der Ausgangsspannung höher als eine vorbestimmte Schwellwertspannung Vth ist, über eine bestimmte Zeitdauer anhält, bestimmt die erste Ein-Zeitvorgabebestimmungseinheit 110 die Zeitvorgabe als eine Zeitvorgabe zum Einschalten des ersten MOS-Tranistors 50 und gibt somit ein Ein-Erkennungssignal aus, das für die Steuereinheit 100 die Ein-Zeitvorgabe anzeigt.
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Die zweite Ein-Zeitvorgabebestimmungseinbeit 120 bestimmt durch Vergleichen einer Ausgangsspannung an einer negativen Seite des Generators 1, wie beispielsweise eine Ausgangsspannung eines Masse(GND)-Anschlusses des Gleichrichtermoduls 5X, und der Phasenspannung, die an dem Ausgangsende der X-Phasenwicklung auftritt, eine Ein-Zeitvorgabe zum Einschalten des zweiten MOS-Transistors 51.
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Insbesondere wenn ein Zustand, bei dem eine Differenz zwischen der Phasenspannung und der Ausgangsspannung höher als eine vorbestimmte Schwellwertspannung Vth ist, über eine bestimmte Zeitdauer anhält, bestimmt die zweite Ein-Zeitvorgabebestimmungseinheit 120 die Zeitvorgabe als eine Zeitvorgabe zum Einschalten des zweiten MOS-Transistors 51 und gibt somit ein Ein-Erkennungssignal aus, das der Steuerungseinheit 100 die Ein-Zeitvorgabe anzeigt.
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Die Steuerungseinheit 100 passt die Ein-Zeitvorgabe zum Einschalten des ersten MOS-Transistors 50 und die Aus-Zeitvorgabe zum Ausschalten des ersten MOS-Transistors 50 basierend auf dem Ein-Erkennungssignal, das von der ersten Ein-Zeitvorgabebestimmungseinheit 110 ausgegeben wird, an und sie betätigt den Treiber 170, um den ersten MOS-Transistor 50 basierend auf der angepassten Ein-Zeitvorgabe und Aus-Zeitvorgabe ein- und auszuschalten.
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Wenn beispielsweise das Ein-Erkennungssignal von der ersten Ein-Zeitvorgabebestimmungseinheit 110 ausgegeben wird, betätigt die Steuereinheit 100 den Treiber 170, um den ersten MOS-Transistors 50 einzuschalten. Ferner betätigt die Steuereinheit 100 den Treiber 170, um den ersten MOS-Transistor 50 auszuschalten, wenn eine vorbestimmte Zeitdauer, nachdem der erste MOS-Transistor 50 eingeschaltet wurde, abgelaufen ist.
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In gleicher Weise passt die Steuereinheit 100 die Ein-Zeitvorgabe zum Einschalten des zweiten. MOS-Transistors 51 und die Aus-Zeitvorgabe zum Ausschalten des zweiten MOS-Transistors 51 basierend auf dem Ein-Erkennungssignal, das von der zweiten Ein-Zeitvorgabebestimmungseinheit 120 ausgegeben wird, an und sie betätigt den Treiber 172, um den zweiten MOS-Transistor 51 basierend auf der angepassten Ein-Zeitvorgabe und Aus-Zeitvorgabe ein- und auszuschalten.
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Wenn beispielsweise das Ein-Erkennungssignal von der zweiten Ein-Zeitvorgabebestimmungseinheit 120 ausgegeben wird, betätigt die Steuereinheit 100 den Treiber 172, um den zweiten MOS-Transistor 51 einzuschalten. Ferner betätigt die Steuereinheit 100 den Treiber 172, um den zweiten MOS-Transistor 51 auszuschalten, wenn eine vorbestimmte Zeitdauer, nachdem der zweite MOS-Transistor 51 eingeschaltet wurde, abgelaufen ist.
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Hierbei kann die vorbestimmte Zeitdauer von dem Einschalten des ersten und zweiten MOS-Transistors 50, 51 bis zum Ausschalten des ersten und zweiten MOS-Transistors 50, 51 eine feste Zeitdauer sein, oder in Übereinstimmung mit einer Drehzahl, einer Drehbeschleunigung oder dergleichen bestimmt werden.
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4 ist ein Schaltungsdiagramm der ersten Ein-Zeitvorgabebestimmungseinheit 110. Wie in 4 gezeigt ist, umfasst die erste Ein-Zeitvorgabebestimmungseinheit 110 einen Differenzverstärker 111, einen Spannungskomparator 112, einen Widerstand 113, einen Kondensator 114 und eine UND-Schaltung 115.
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Der Differenzverstärker 111 wird auf Spannungen an beiden Enden des ersten MOS-Transistors 50 angewendet und erzeugt basierend auf den Spannungen ein Differenzsignal. Eine Batteriespannung Vbatt, die eine Anschlussspannung auf der positiven Anschlussseite der Batterie 9 ist, ist an einem negativen Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 111 angelegt, und die Phasenspannung Vx ist an dem positiven Anschluss des Differenzverstärkers 111 angelegt. Unter der Voraussetzung, dass beispielsweise die Verstärkung des Differenzverstärkers 111 1 eins ist, wird die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 111 als Vx – Vbatt definiert.
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Die Ausgangsspannung Vx – Vbatt des Differenzverstärkers 111 liegt an einem positiven Eingangsanschluss des Spannungskomparators 112 an. Der Spannungskomparator 112 vergleicht die Ausgangsspannung Vx – Vbatt mit der Schwellwertspannung Vth, die an einem negativen Eingangsanschluss des Spannungskomparators 112 anliegt. Der Spannungskomparator 112 schaltet seinen Ausgang auf einen hohen Pegel um, wenn die Ausgangsspannung Vx – Vbatt die Schwellwertspannung Vth überschreitet.
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Der Widerstand 113 und der Kondensator 114 bilden eine Verzögerungsschaltung, die aus einer integrierten Schaltung gebildet wird. Wenn der Ausgang des Spannungskomparators 112 von einem niedrigen Pegel zu dem hohen Pegel geändert wird, wird das Laden zum Kondensator 114 begonnen. Wenn die bestimmte Zeitdauer, die der Zeitkonstante des Widerstands 113 und des Kondensators 114 entspricht, abgelaufen ist, erreichen die Spannungen der Verbindungspunkte des Widerstands 113, des Kondensators 114 und dergleichen den hohen Pegel. Die bestimmte Zeitdauer wird länger als ein Zeitabschnitt einer Störung, die durch eine intermittierende Zuführung des Erregerstroms erzeugt wird, angepasst.
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Die UND-Schaltung 115 empfängt die Ausgabe des Spannungskomparators 112 und die Ausgabe der Verzögerungsschaltung, die durch den Widerstand 113 und den Kondensator 114 gebildet wird. Die UND-Schaltung 115 gibt ein UND-Signal aus, das von den Ausgängen des Spannungskomparators 112 und der Verzögerungsschaltung erlangt wird. Das UND-Signal zeigt einen hohen Pegel an, wenn die ausgegebenen Signale von beiden, dem Spannungskomparator 112 und der Verzögerungsschaltung, den hohen Pegel aufweisen. Der Ausgang der UND-Schaltung 115 nimmt den hohen Pegel ein, wenn der hohe Pegel des Ausgangs des Spannungskomparators 112 über die bestimmte Zeitdauer anhält.
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5 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm der zweiten Ein-Zeitvorgabebestimmungseinheit 120. Wie in 5 gezeigt ist, weist die zweite Ein-Zeitvorgabebestimmungseinheit 120 im Altgemeinen einen gleichen Aufbau wie die erste Ein-Zeitvorgabebestimmungseinheit 110 auf, die in 4 gezeigt ist, mit Ausnahme der Eingabe von dem Differenzverstärker 111, 111A. Abgesehen vom Differenzverstärker 111, 111A sind die anderen Abläufe zwischen der ersten Ein-Zeitvorgabebestimmungseinheit 110 und der zweiten Ein Zeitvorgabebestimmunseinheit 120 ähnlich.
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An den Differenzverstärker 111A werden Spannungen von beiden Enden des zweiten MOS-Transistors 51 angelegt und er erzeugt basierend auf den Spannungen ein Differenzsignal. Die Phasenspannung Vx liegt an einem negativen Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 111A an und eine Batteriespannung Vgnd, die eine Anschlussspannung an der negativen Anschlussseite der Batterie 9 ist und Null Volt beträgt, liegt an einem positiven Anschluss des Differenzverstärkers 111A an. Unter der Voraussetzung, dass die Verstärkung des Differenzverstärkers 111A beispielsweise 1 ist, ist die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 111A als Vgnd – Vx definiert.
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Die Ausgangsspannung Vgnd – Vx des Differenzverstärkers 111 liegt an einem positiven Eingangsanschluss des Spannungskomparators 112 an. Der Spannungskomparator 112 vergleicht die Ausgangsspannung Vgnd – Vx mit der Schwellwertspannung Vth, die an einem negativen Eingangsanschluss des Spannungskomparators 112 anliegt. Der Spannungskomparator 112 schaltet seinen Ausgang auf den hohen Pegel um, wenn die Ausgangsspannung Vgnd – Vx die Schwellwertspannung Vth überschreitet. Ähnlich wie bei der ersten Ein-Zeitvorgabebestimmungseinheit 110 nimmt der Ausgang der UND-Schaltung 115 den hohen Pegel ein, wenn der hohe Pegel des Ausgangs des Spannungskomparators 112 über die bestimmte Zeitdauer anhält.
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Die Kommunikationsschaltung 180 ist ein ähnliches Kommunikationsmittel wie die Leistungserzeugungssteuervorrichtung 7. Die Kommunikationsschaltung 180 ist gemeinsam mit dem Kommunikationsanschluss und der Kommunikationsleitung, die eine Verbindung zwischen der Leistungserzeugungssteuervorrichtung 7 und der ECU 8 herstellt, verbunden. Die Kommunikationsschaltung 180 überträgt und empfängt Kommunikationsnachrichten zu und von der ECU 8. Beispielsweise wird eine bidirektionale serielle Kommunikation, wie z. B. eine LIN-Kommunikation unter Verwendung des LIN-Protokolls zwischen der Kommunikationsschaltung 180 und der ECU 8 durchgeführt.
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Falls zum Beispiel die Kommunikationsnachricht zwischen der Kommunikationsschaltung 180 und der ECU 8 mit der Geschwindigkeit von 20 ms pro Kommunikation übertragen wird, kann eine Kommunikation 50 mal pro Sekunde ausgeführt werden. Daher bestehen selbst dann, wenn die Übertragung der Kommunikationsnachrichten aufgrund der Kommunikation mit den sechs Gleichrichtermodulen 5A, 5Y, 5Z, 6U, 6V, 6W erhöht wird, keine Schwierigkeiten bei der Übertragung der Kommunikationsnachrichten einschließlich einem Leistungserzeugungszustand, Diagnoseinformationen und dergleichen zwischen der Leistungserzeugungssteuervorrichtung 7 und der ECU 8.
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Das Gleichrichtermodul 5X und die anderen Gleichrichtermodule 5Y, 5Z, 6U, 6V, 6W weisen den vorstehend genannten Aufbau auf. Anschließend wird die Zeitvorgabe zum Schalten des ersten und zweiten MOS-Transistors 50, 51, d. h. die Zeitvorgabe zum Ein- und Ausschalten des ersten und zweiten MOS-Transistors 50, 51 beschrieben.
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6 ist eine Wellenformgraphik, die ein Verhältnis zwischen der Phasenspannung Vx und der Zeitvorgabe zum Ein- und Ausschalten des ersten MOS-Transistors 50 des Gleichrichtermoduls 5X darstellt. In 6 bezeichnet „Komparatorausgang (112)” den Ausgang des Spannungskomparators 112 und „Verzögerungsschaltungsausgang” bezeichnet den Ausgang der Verzögerungsschaltung, die aus dem Widerstand 113 und dem Kondensator 114 gebildet wird. Ebenso bezeichnet „UND-Ausgang (115)” den Ausgang der UND-Schaltung 115 und „Tr50” bezeichnet die Ein- und Aus-Zustände des ersten MOS-Transistors 50. Ferner bezeichnet „Vd” eine Vorwärtsspannung der Diode, die mit dem ersten MOS-Transistor 50 parallel geschaltet ist. Die Schwellwertspannung Vth ist kleiner als die Vorwärtsspannung Vd.
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(Normalzustand)
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Wenn die Phasenspannung Vx die Spannung Vbatt + Vth überschreitet, wird die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 111 höher als die Schwellwertspannung Vth und somit ändert sich der Ausgang des Spannungskomparators 112 auf den hohen Pegel. Wenn die bestimmte Zeitdauer td abgelaufen ist, ändert sich anschließend der Ausgang der Verzögerungsschaltung auf den hohen Pegel. Somit nimmt der Ausgang der UND-Schaltung 115 den hohen Pegel ein.
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Wenn der Ausgang der UND-Schaltung 115 den hohen Pegel einnimmt, betätigt die Steuereinheit 100 den Treiber 170, um den ersten MOS-Transistor 50 einzuschalten. Wenn die vorbestimmte Zeitdauer T abgelaufen ist nachdem der erste MOS-Transistor eingeschaltet wurde, betätigt die Steuereinheit 100 den Treiber 170, um den ersten MOS-Transistor 50 auszuschalten.
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Es ist zu beachten, dass wenn der erste MOS-Transistor 50 ausgeschaltet ist nachdem die vorbestimmte Zeitdauer T abgelaufen ist, die Phasenspannung Vx zeitweise höher ansteigt als die Spannung Vbatt + Vth, und der Ausgang der ersten Ein-Zeitvorgabebestimmungseinheit 110 ändert sich auf den hohen Pegel nachdem die bestimmte Zeitdauer td abgelaufen ist. Allerdings ist dieser Ausgang der ersten Ein-Zeitvorgabebestimmungseinheit 110 direkt nach dem Ausschalten des ersten MOS-Transistors 150 vorher bereits bekannt. Daher kann dieser Ausgang von der ersten Ein-Zeitvorgabebestimmungseinheit 110 durch die Steuereinheit 100 ignoriert werden. Wahlweise kann eine Maskenschaltung oder dergleichen eingesetzt werden, um zu vermeiden, dass das Signal, das einen hoher Pegel anzeigt, von der ersten Ein-Zeitvorgabebestimmungseinheit 110 ausgegeben wird.
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(Störungserzeugter Zustand)
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Wenn die Phasenspannung Vx aufgrund der Ausgangsspannung Vbatt, die sich mit der Störung überlagert, zeitweise die Spannung Vbat + Vth überschreitet, wird der Ausgang des Differenzverstärkers 111 höher als die Schwellwertspannung Vth, und der Ausgang des Spannungskomparators 112 verändert sich zu dem hohen Pegel. In einem solchen Fall steigt der Ausgang des Spannungskomparators 112 lediglich zeitweise an und es besteht nicht die Möglichkeit, dass die beiden Eingänge zu der UND-Schaltung 115 zeitgleich den hohen Pegel einnehmen. Daher wird der Ausgang der UND-Schaltung 115 auf dem niedrigen Pegel gehalten. Demzufolge ist es unwahrscheinlich, dass die Steuereinheit 100 den ersten MOS-Transistor 150 in Reaktion auf die Störung einschalten wird.
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Bei dem Fahrzeuggenerator 1 der vorliegenden Ausführungsform werden selbst dann, wenn die Störung zeitweise kürzer auftritt als die bestimmte Zeitdauer ist, der erste und zweite MOS-Transistor 50, 51, die in jedem der Gleichrichtermodule umfasst sind, nicht fehlerhaft eingeschaltet. Daher ist es selbst dann, wenn sich die Störung, die durch ein Ein- und Ausschalten des Erregerstroms erzeugt wird, mit der Ausgangsspannung überlagert, unwahrscheinlich, dass die Gleichrichtermodulgruppe 5, 6, die in dem Generator 1 angeordnet ist, fehlerhaft betrieben wird.
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Die Differenz zwischen der Phasenspannung und der Ausgangsspannung wird als diejenige Spannung zwischen den beiden Enden des ersten oder zweiten MOS-Transistors 50, 51 erfasst, d. h. die Source-Drain-Spannung. Daher können selbst dann die Ein- und Auszeitvorgaben für den ersten und zweiten MOS-Transistor 50, 51 richtig bestimmt werden, wenn die Ausgangsspannung variiert.
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Der erste und zweite MOS-Transistor 50, 51 wird ausgeschaltet, wenn die vorbestimmte Zeitdauer abgelaufen ist nachdem der erste und zweite MOS-Transistor 50, 51 eingeschaltet wurde. Daher wird ein fehlerhafter Ablauf der ersten und zweiten Gleichrichtermodulgruppe 5, 6 zusätzlich zu der Ein-Zeitvorgabe auch im Hinblick auf die Aus-Zeitvorgabe begrenzt.
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Das UND-Signal, das von dem Ausgangssignal des Spannungskomparators 112 erhalten wird, und das Signal, das gegenüber dem Ausgangssignal des Spannungskomparator 112 um die bestimmte Zeitdauer verzögert ist, werden als das Ein-Erkennungssignal verwendet, das die Ein-Zeitvorgabe des ersten und zweiten MOS-Transistors 50, 51 anzeigt. Daher kann der fehlerhafte Ablauf der Gleichrichtermodulgruppen 5, 6 mit dem einfachen Aufbau begrenzt werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend genannte beispielgebende Ausführungsform beschränkt, sondern kann auf verschiedene andere Weisen umgesetzt werden, ohne von dem Kern der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise weist der Generator 1 bei der vorstehend genannten beispielgebenden Ausführungsform zwei Statorspulen 2, 3 und zwei Gleichrichtermodulgruppen 5,6 auf. Wahlweise kann die vorliegende Erfindung bei einem Fahrzeuggenerator, der eine Statorspule 2 und eine Gleichrichtermodulgruppe 5 umfasst, eingesetzt werden.
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Ferner weist bei der vorstehend genannten beispielgebenden Ausführungsform jede der ersten und zweiten Gleichrichtermodulgruppe 5, 6 die drei Gleichrichtermodule auf. Allerdings ist die Anzahl der Gleichrichtermodule in einer Gleichrichtermodulgruppe nicht auf drei beschränkt, sondern kann eine beliebige andere Anzahl aufweisen.
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Bei der vorstehend genannten Ausführungsform sind die erste und zweite Ein-Zeitvorgabebestimmungseinheit 110, 120 als analoge Schaltungen ausgebildet und das Signal, das um die bestimmte Zeitdauer verzögert ist, wird durch die Verzögerungsschaltung erzeugt, die aus dem Widerstand 113 und dem Kondensator 114 gebildet wird. Wahlweise kann ein solcher Aufbau durch eine Digitalschaltung oder unter Verwendung einer Software umgesetzt werden. Beispielsweise kann ein Zeitgeber an der Ausgangsseite des Spannungskomparators 112 angeordnet sein, um die bestimmte Zeitdauer zu zählen. Wenn der Ausgang auf den niedrigen Pegel umschaltet bevor die bestimmte Zeitdauer abgelaufen ist, wird der Zeitgeber zurückgesetzt. In einem solchen Fall wird daher das Zeit-hoch-Signal entsprechend dem Ein-Erkennungssignal lediglich erzeugt, falls der hohe Pegel über die bestimmte Zeitdauer aufrechterhalten wurde. Ebenso kann die Verarbeitung ähnlich wie der Ablauf durch den Zeitgeber unter Verwendung eines Mikrocomputers durchgeführt werden.
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Bei der vorstehend genannten beispielhaften Ausführungsform und den vorstehend genannten Modifikationen werden der erste und zweite MOS-Transistor 50, 51 von jedem der Gleichrichtermodule nicht fehlerhaft eingeschaltet, wenn die Störung zeitweise kürzer als die bestimmte Zeitdauer auftritt. Daher werden die erste und zweite Gleichrichtermodulgruppe 5, 6 selbst dann nicht fehlerhaft betrieben, wenn sich die Störung, die durch ein Ein- und Ausschalten des Erregerstroms erzeugt wird, mit der Ausgangsspannung überlagert.
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Weitere Vorteile und Modifikationen sind für den Fachmann ahne Weiteres ersichtlich. Die Erfindung ist daher im weiteren Sinne nicht auf die bestimmten Details, veranschaulichenden Vorrichtungen und darstellenden Beispiele beschränkt, die gezeigt und beschrieben sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2004-23962 A [0004, 0009]
- JP 2009-284564 A [0006]
- JP 2009-394564 A [0009]
