DE102013108330A1

DE102013108330A1 - Elektrische drehende Maschine für ein Motorfahrzeug

Info

Publication number: DE102013108330A1
Application number: DE102013108330.7A
Authority: DE
Inventors: Toshinori Maruyama; Masaya NAKANISHI; Asaka Kimura; Takatoshi Inokuchi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2013-08-02
Publication date: 2014-02-13
Also published as: CN103580589A; CN103580589B; JP5716715B2; US20140042990A1; US8928291B2; JP2014036546A

Abstract

Ein Wechselstromgenerator hat gleichrichtende Modulgruppen. Die gleichrichtenden Modulgruppen bilden eine Brückenschaltung. Die gleichrichtenden Modulgruppen haben einen Lastabwurfschutz-Entscheidungsabschnitt zum Überwachen einer Ausgangsspannung von gleichrichtenden Modulgruppen. Wenn die überwachte Ausgangsspannung eine erste Schwellenspannung überschreitet, liefert der Lastabwurfschutz-Entscheidungsabschnitt eine Anweisung zu einem Steuerabschnitt, um MOS-Transistoren in einem unteren Zweig der Brückenschaltung zu einer Zeit einzuschalten, zu der eine vorbestimmte Verzögerungszeit verstrichen ist. Wenn eine zweite Schwellenspannung niedriger als die erste Schwellenspannung ist, und die überwachte Ausgangsspannung weniger als die zweite Schwellenspannung wird, nachdem die überwachte Ausgangsspannung die erste Schwellenspannung überschritten hat, liefert der Lastabwurfschutz-Entscheidungsabschnitt der Steuerschaltung eine Anweisung, um die MOS-Transistoren in dem unteren Zweig einzuschalten, nachdem die MOS-Transistoren während eines vorbestimmten Zeitraums ausgeschaltet waren.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung bezieht sich auf die japanische Patentanmeldung Nr. 2012-178028 , eingereicht am 10. August 2012, deren Inhalt hierdurch durch Bezugnahme aufgenommen ist, und beansprucht deren Priorität.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische drehende Arbeitsmaschinen oder Wechselstromgeneratoren, die an Motorfahrzeugen, wie zum Beispiel Personenfahrzeug und Lastkraftwagen, anzubringen sind.
2. Beschreibung der Verwandten Technik
Ein Wechselstromgenerator, der an einem Motorfahrzeug angebracht ist, erzeugt durch eine Antriebskraft, die von einer internen Verbrennungsmaschine bzw. Maschine mit einer internen Verbrennung des Motorfahrzeugs übertragen wird, eine elektrische Leistung. Ausgangsanschlüsse des Wechselstromgenerators sind durch Ladedrähte mit Anschlüssen einer Batterie, die an dem Motorfahrzeug angebracht ist, verbunden. Der Wechselstromgenerator versorgt die Batterie durch die Ladedrähte mit der erzeugten elektrischen Leistung. Der Wechselstromgenerator versorgt ferner verschiedene elektrische Lasten, die an dem Motorfahrzeug angebracht sind, durch andere Drähte mit der erzeugten elektrischen Leistung. Wenn die Ladedrähte von den Ausgangsanschlüssen des Wechselstromgenerators oder den Anschlüssen der Batterie getrennt werden, während der Wechselstromgenerator läuft, das heißt während der Erzeugung einer elektrischen Leistung, dann wird eine hochtransiente Spannung erzeugt. Eine solche transiente Spannung bzw. Ausgleichsspannung wird ein Lastabwurf genannt. Wenn die Trennung der Ladedrähte auftritt, erreicht die erzeugte hochtransiente Spannung als der Lastabwurf beispielsweise 100 Volt. Die elektrischen Lasten, die an dem Motorfahrzeug angebracht sind, und verschiedene Komponenten in dem Wechselstromgenerator werden als ein Resultat oftmals durch erzeugte Lastabwurfstöße beschädigt. Um die elektrischen Lasten und verschiedenen Komponenten in dem Wechselstromgenerator vor einer solchen hochtransienten Spannung zu schützen, ist es notwendig, über eine Gegenmaßnahme gegen die Lastabwurfstöße zu verfügen.
Um ein solches Problem zu lösen, haben herkömmliche Verfahren verschiedene Typen von Lastabwurfschutzvorrichtungen offenbart. Das japanische Patent offengelegte Veröffentlichung Nr. JP H09-219938 offenbart beispielsweise einen Wechselstromgenerator für ein Motorfahrzeug, bei dem ein unterer Zweig einer Brückenschaltung bei einem gleichrichtenden Abschnitt für den Wechselstromgenerator aus MOS-Transistoren als schaltende Elemente zusammengesetzt ist. Die MOS-Transistoren werden gleichzeitig eingeschaltet, wenn ein Lastabwurf auftritt und eine Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators eine Bezugsspannung überschreitet. Dies macht es möglich, einen Lastabwurfschutzbetrieb auszuführen, der die Erzeugung einer hohen Ausgangsspannung in dem Wechselstromgenerator unterdrückt, wenn ein Lastabwurf auftritt. Bei der Struktur des herkömmlichen Wechselstromgenerators, der in der JP H09-219938 offenbart ist, wird, wenn sich die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators auf nicht mehr als die Bezugsspannung verringert, nachdem die MOS-Transistoren als die schaltenden Elemente in dem unteren Zweig der Brückenschaltrung eingeschaltet wurden, jeder der MOS-Transistoren in dem unteren Zweig der Brückenschaltung wieder ausgeschaltet, um einen üblichen gleichrichtenden Betrieb wieder auszuführen.
Nebenbei bemerkt gibt es bei der Struktur des herkömmlichen Wechselstromgenerators, der in der JP H09-219938 offenbart ist, wie sie im Vorhergehenden beschrieben ist, eine Verzögerungszeit, die von einer Zeit, zu der eine tatsächliche Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators die Bezugsspannung überschreitet, zu einer Zeit, zu der die Lastabwurfschutzvorrichtung den Lastabwurfschutzbetrieb ausführt, gezählt wird. Es ist zusätzlich ferner notwendig, ein Tiefpassfilter zu haben, um ein Rauschen zu eliminieren und zu verhindern, dass die Lastabwurfschutzvorrichtung einen inkorrekten Betrieb, der durch das Rauschen bewirkt wird, ausführt. Es ist noch weiter notwendig, eine Ansprechzeit von internen Schaltungskomponenten bei dem Wechselstromgenerator zusätzlich zu der vorhergehenden Verzögerungszeit zu berücksichtigen. Während der Verzögerungszeit, bis die MOS-Transistoren eingeschaltet werden, wird die Energie, die in dem Stator des Wechselstromgenerators gespeichert ist, zu den Ausgangsanschlüssen des Wechselstromgenerators ausgegeben, und diese ausgegebene Energie erhöht plötzlich eine Anschlussspannung einer Kapazität, die zum Eliminieren eines Rauschens verwendet wird. Als ein Resultat werden die MOS-Transistoren bei der Brückenschaltung und die interne Schaltung durch die erhöhte Anschlussspannung des Wechselstromgenerators beschädigt. Dies verringert die Zuverlässigkeit des Wechselstromgenerators. Nachdem die MOS-Transistoren in der Brückenschaltung während des Lastabwurfschutzbetriebs eingeschaltet wurden, stoppt, da die ausgegebene Energie, mit der von dem Stator versorgt wird, unterbunden ist, und die Steuerschaltung der MOS-Transistoren und eine Steuerschaltung des Wechselstromgenerators die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators verbrauchen, die Lastabwurfschutzschaltung die Ausführung des Lastabwurfschutzbetriebs, wenn sich die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators auf nicht mehr als eine vorbestimmte Spannung verringert. Die Ausführung des Lastabwurfschutzbetriebs und der Stopp des Lastabwurfschutzbetriebs werden wiederholt, bis die Energie, die in dem Stator gespeichert ist, verbraucht ist. Wenn jedoch der Kondensator, der mit dem Ausgangsanschluss des Wechselstromgenerators verbunden ist, eine kleine Kapazität hat, erhöht sich die Zahl der Wiederholungen, um den Lastabwurfschutzbetrieb wiederholt auszuführen und den Lastabwurfschutzbetrieb zu stoppen, wobei ein Leistungsverlust dementsprechend angesammelt wird. Es besteht als ein Resultat eine Möglichkeit eines Beschädigens der MOS-Transistoren in der Brückenschaltung. Ein solches Auftreten einer Beschädigung erhöht sich insbesondere extrem, wenn die Ladedrähte von den Ausgangsanschlüssen des Wechselstromgenerators getrennt werden. Es gibt dementsprechend eine starke Nachfrage danach, dass der Wechselstromgenerator eine Gegenmaßnahme-Vorrichtung hat, die fähig ist, die MOS-Transistoren als schaltende Elemente bei der Brückenschaltung davor zu schützen, beschädigt zu werden, wenn ein Lastabwurf auftritt.
KURZFASSUNG
Es ist daher gewünscht, einen Wechselstromgenerator für ein Motorfahrzeug zu schaffen, der fähig ist, eine Erzeugung einer hohen Spannung bei dem Wechselstromgenerator schnell zu verhindern, wenn bei dem Wechselstromgenerator ein Lastabwurf auftritt.
Ein exemplarisches Ausführungsbeispiel liefert eine elektrische drehende Maschine, die Ankerwicklungen als Statorwicklungen, schaltende Abschnitte als gleichrichtende Modulgruppen und einen Feldsteuerabschnitt aufweist. Der Feldsteuerabschnitt hat einen Kondensator. Die Ankerwicklungen haben nicht weniger als zwei Phasenwicklungen. Die schaltenden Abschnitte bilden eine Brückenschaltung. Die Brückenschaltung weist einen oberen Zweig und einen unteren Zweig auf. Der untere Zweig weist schaltende Elemente auf. Jedes der schaltenden Elemente in dem oberen Zweig ist zu einer Diode parallel geschaltet. Die schaltenden Abschnitte empfangen und richten eine Spannung, die durch die Ankerwicklungen induziert wird, gleich. Der Kondensator bei dem Feldsteuerabschnitt ist zu einem Ausgangsanschluss der schaltenden Abschnitte parallel geschaltet. Die schaltenden Abschnitte weisen einen Steuerabschnitt und einen Lastabwurfschutz-Entscheidungsabschnitt auf. Der Steuerabschnitt steuert einen Einschaltbetrieb und einen Ausschaltbetrieb von jedem der schaltenden Elemente. Der Lastabwurfschutz-Entscheidungsabschnitt führt durch Überwachen einer Ausgangsspannung der schaltenden Abschnitte, Anweisen des Steuerabschnitts, die schaltenden Elemente in dem unteren Zweig zu einer Zeit, zu der eine vorbestimmte Verzögerungszeit von einem Zeitpunkt, zu dem die überwachte Ausgangsspannung der schaltenden Abschnitte eine erste Schwellenspannung überschreitet, verstrichen ist, einzuschalten und Anweisen des Steuerabschnitts, die schaltenden Elemente in dem unteren Zweig, nachdem die schaltenden Elemente in dem unteren Zweig während eines vorbestimmten Zeitraums abgeschaltet waren, einzuschalten, wenn die überwachte Ausgangsspannung der schaltenden Abschnitte weniger als eine zweite Schwellenspannung wird, nachdem die überwachte Ausgangsspannung der schaltenden Abschnitte die erste Schwellenspannung überschritten hat, einen Lastabwurfschutzbetrieb aus.
Da der Steuerabschnitt den vorbestimmten Zeitraum verwendet, während dessen die schaltenden Elemente in dem unteren Zweig der Brückenschaltung bei den schaltenden Abschnitten ausgeschaltet sind, wenn die überwachte Ausgangsspannung der schaltenden Abschnitte die erste Schwellenspannung während des Lastabwurfschutzbetriebs überschreitet, ist es möglich, die Erhöhungsmenge der Ausgangsspannung der schaltenden Abschnitte durch Anpassen des vorbestimmten Zeitraums auf einen optimalen Zeitraum zu verringern. Dies macht es möglich, sofort zu verhindern, dass sich die Ausgangsspannung erhöht, wenn der Lastabwurf auftritt. Dies macht es möglich, ein Versorgen der schaltenden Elemente für eine längere Zeit mit einer hohen Spannung zu verhindern, und möglich, die Zuverlässigkeit des gleichrichtenden Betriebs, der durch die schaltenden Elemente bei den schaltenden Abschnitten ausgeführt wird, für eine lange Zeitdauer zu erhöhen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein bevorzugtes nicht begrenzendes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist mittels eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 eine Ansicht, die eine Struktur eines Wechselstromgenerators, der bei Motorfahrzeugen zu verwenden ist, gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine Ansicht, die eine detaillierte Struktur eines Feldsteuerabschnitts bei dem Wechselstromgenerator gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 eine Ansicht, die eine Struktur eines gleichrichtenden Moduls bei dem Wechselstromgenerator gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 eine Ansicht, die eine detaillierte Struktur einer Steuerschaltung bei dem gleichrichtenden Modul bei dem Wechselstromgenerator gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 eine Ansicht, die eine detaillierte Struktur eines Lastabwurfschutz-Entscheidungsabschnitts bei der Steuerschaltung bei dem Wechselstromgenerator gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 eine Ansicht, die einen Übergangszustand von einer Zeit, zu der ein Lastabwurf auftritt, zu einer Zeit, zu der ein üblicher gleichrichtender Betrieb ausgeführt wird, zeigt;
7 eine Ansicht, die eine Phasenspannung bei dem Wechselstromgenerator gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 eine Ansicht, die ein Zeitdiagramm des Lastabwurfschutzbetriebs, der durch die Steuerschaltung ausgeführt wird, wenn ein Lastabwurf auftritt, zeigt;
9 eine Ansicht, die ein weiteres Zeitdiagramm des Lastabwurfschutzbetriebs, der durch die Steuerschaltung ausgeführt wird, bei dem Wechselstromgenerator gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel zeigt, wenn ein Lastabwurf auftritt;
10 eine Ansicht, die ein weiteres Zeitdiagram des Lastabwurfschutzbetriebs, der durch die Steuerschaltung bei dem Wechselstromgenerator gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel ausgeführt wird, zeigt, wenn ein Lastabwurf auftritt;
11 eine Ansicht, die eine Modifikation des Feldsteuerabschnitts bei dem Wechselstromgenerator gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Im Folgenden sind unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der folgenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele bezeichnen durch die mehreren Diagramme hindurch gleiche Bezugszeichen oder -ziffern gleiche oder äquivalente Bestandteile.
Exemplarisches Ausführungsbeispiel
Eine Beschreibung ist über einen Wechselstromgenerator 1 als eine elektrische drehende Maschine, die bei Motorfahrzeugen zu verwenden ist, gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 1 bis 10 angegeben.
1 ist eine Ansicht, die eine Struktur des Wechselstromgenerators 1 für Motorfahrzeuge gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel zeigt. Wie in 1 gezeigt ist, weist der Wechselstromgenerator 1 zwei Statorwicklungen (oder Ankerwicklungen) 2 und 3 und eine Feldwicklung 4, zwei gleichrichtende Modulgruppen 5 und 6, einen Feldsteuerabschnitt 7, Zener-Dioden 20 und 30 und eine Diode 22 (als ein strombegrenzendes Element) auf. Die Zener-Diode 20 entspricht der ersten Zener-Diode, die in den Ansprüchen verwendet ist. Die Diode 22 entspricht dem strombegrenzenden Element, das in den Ansprüchen verwendet ist. Die zwei gleichrichtenden Modulgruppen 5 und 6 entsprechen jeweils den schaltenden Abschnitten.
Die Statorwicklung 2 ist als eine der Statorwicklungen eine Mehrphasenwicklung, die beispielsweise eine X-Phasen-Wicklung, eine Y-Phasen-Wicklung und eine Z-Phasen-Wicklung aufweist. Die Statorwicklung 2 ist um einen Statorkern (nicht gezeigt) gewickelt. Die Statorwicklung 3 ist ähnlicherweise eine Mehrphasenwicklung, die beispielsweise eine U-Phasen-Wicklung, eine V-Phasen-Wicklung und eine W-Phasen-Wicklung aufweist. Die Statorwicklung 3 ist um den Statorkern an einer Position gewickelt, die um einen elektrischen Winkel von 30° verzögert ist. Der Stator bei dem Wechselstromgenerator 1 gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel weist die Statorwicklungen 2 und 3 und den Statorkern auf.
Die Feldwicklung 4 ist auf Feldpole (nicht gezeigt) gewickelt. Die Feldpole sind einer inneren Umfangsseite des Statorkerns zugewandt angeordnet. Die Feldwicklung 4 bildet einen Rotor. Wenn die Feldwicklung 4 mit einem Feldstrom versorgt wird, wird die Feldwicklung 4 magnetisiert. Wenn die Feldwicklung 4 magnetisiert ist, wird in der Feldwicklung 4 in dem Rotor ein drehendes magnetisches Feld erzeugt, und die Statorwicklungen 2 und 3 erzeugen durch das drehende magnetische Feld ein Wechselstrom-(AC-; AC = alternating current)Feld.
Die gleichrichtende Modulgruppe 5, die eine der zwei gleichrichtenden Modulgruppen 5 und 6 ist, ist andererseits mit der Statorwicklung 2 verbunden, um eine gleichrichtende Dreiphasen-Vollwellen- bzw. Zweiwegschaltung (oder eine Brückenschaltung) zu bilden. Die gleichrichtende Modulgruppe 5 wandelt einen Wechselstrom, der in der Statorwicklung 2 induziert wird, in einen Gleichstrom. Die gleichrichtende Modulgruppe 5 weist gleichrichtende Module 5X, 5Y und 5Z, die den Phasen der Statorwicklung 2 entsprechen, auf. Die Zahl der gleichrichtenden Module in der gleichrichtenden Modulgruppe 5 entspricht der Zahl der Phasen der Statorwicklung 2. Wenn beispielsweise die Statorwicklung 2 eine Dreiphasenwicklung ist, ist die Zahl der gleichrichtenden Module in der gleichrichtenden Modulgruppe 5 drei. Wenn beispielsweise die Statorwicklung 2 eine Zweiphasenwicklung ist, ist die Zahl der gleichrichtenden Module in der gleichrichtenden Modulgruppe 5 zwei.
Das gleichrichtende Modul 5X ist mit der X-Phasen-Wicklung in der Statorwicklung 2 verbunden. Das gleichrichtende Modul 5Y ist mit der Y-Phasen-Wicklung in der Statorwicklung 2 verbunden. Das gleichrichtende Modul 5Z ist mit der Z-Phasen-Wicklung in der Statorwicklung 2 verbunden.
Die gleichrichtende Modulgruppe 6 ist andererseits mit der Statorwicklung 3 verbunden, um eine gleichrichtende Dreiphasen-Vollwellenschaltung (oder eine Brückenschaltung) zu bilden. Die gleichrichtende Modulgruppe 6 wandelt einen Wechselstrom, der in der Statorwicklung 3 induziert wird, in einen Gleichstrom. Die gleichrichtende Modulgruppe 6 weist gleichrichtende Module 6U, 6V und 6Z, die den Phasen der Statorwicklung 3 entsprechen, auf. Die Zahl der gleichrichtenden Module in der gleichrichtenden Modulgruppe 6 entspricht der Zahl der Phasen der Statorwicklung 3. Wenn beispielsweise die Statorwicklung 3 eine Dreiphasenwicklung ist, ist die Zahl der gleichrichtenden Module in der gleichrichtenden Modulgruppe 6 drei, und wenn die Statorwicklung 3 eine Zweiphasenwicklung ist, ist die Zahl der gleichrichtenden Module in der gleichrichtenden Modulgruppe 6 zwei.
Das gleichrichtende Modul 6U ist mit der U-Phasen-Wicklung in der Statorwicklung 3 verbunden. Das gleichrichtende Modul 6V ist mit der V-Phasen-Wicklung in der Statorwicklung 3 verbunden. Das gleichrichtende Modul 6W ist mit der W-Phasen-Wicklung in der Statorwicklung 3 verbunden.
Ein Anschluss F der Feldsteuerschaltung 7 ist mit der Feldwicklung 4 verbunden. Die Feldsteuerschaltung 7 passt auf der Basis der Ausgangsspannung der gleichrichtenden Modulgruppen 5 und 6 einen Feldstrom an, um die Feldwicklung 4 damit zu versorgen, sodass die Ausgangsspannung V_B (als eine Ausgangsspannung jedes gleichrichtenden Moduls) bei dem Wechselstromgenerator gleich einer Anpassungsspannung V_reg wird. Die Feldsteuerschaltung 7 unterbindet beispielsweise die Versorgung der Feldwicklung 4 mit dem Feldstrom, wenn die Ausgangsspannung V_B nicht weniger als die Anpassungsspannung V_reg wird. Die Feldstromsteuerschaltung 7 ermöglicht andererseits die Versorgung der Feldwicklung 4 mit dem Feldstrom, wenn die Ausgangsspannung V_B weniger als die Anpassungsspannung V_reg wird.
Ein Anschluss P der Feldsteuerschaltung 7 ist mit der Statorwicklung verbunden. Die Feldsteuerschaltung 7 erfasst auf der Basis einer der Phasenspannungen (beispielsweise der Phasenspannung der X-Phase), die zu dem Anschluss P der Feldsteuerschaltung 7 geliefert wird, eine Drehungsgeschwindigkeit des Rotors.
Wenn erfasst wird, dass der Rotor stoppt, verringert die Feldsteuerschaltung 7 den Feldstrom, mit dem die Feldwicklung 4 zu versorgen ist. Die Feldsteuerschaltung 7 passt genauer gesagt den Feldstrom an einen Wert von beispielsweise etwa 2 A an.
Die Feldsteuerschaltung 7 ist weiter durch einen Kommunikationsanschluss L und eine Kommunikationsleitung mit einer externen Steuervorrichtung als eine elektrische Steuereinheit (ECU; ECU = electrical control unit) verbunden. Um Daten zu übertragen, können die Feldsteuerschaltung 7 und die ECU 8 durch Verwenden eines Lokalzwischenverbindungsnetz-(LIN-; LIN = local interconnect network)Protokolls eine Lokalzwischenverbindungsnetz-(LIN-)Kommunikation als eine bidirektionale serielle Kommunikation ausführen.
Die Zener-Diode 20 ist zu den Ausgangsanschlüssen der gleichrichtenden Modulgruppen 5 und 6 parallel geschaltet. Ein Ausgangsanschluss des Wechselstromgenerators 1 ist genauer gesagt mit einem Kathodenanschluss der Zener-Diode 20 verbunden, und ein Masseanschluss des Wechselstromgenerators 1 ist mit einem Anodenanschluss der Zener-Diode 20 verbunden. Die Zener-Diode 20 ist zu der Diode 22 in Reihe geschaltet. Die Diode 22 wirkt als ein strombegrenzendes Element, das fähig ist, einen Strom zu unterbinden, wenn der Ausgangsanschluss des Wechselstromgenerators 1 zu einer Batterie 9 entgegengesetzt geschaltet ist. Die Richtung, um den Strom zu begrenzen, ist eine Richtung, wenn der Anodenanschluss der Diode 22 mit dem Ausgangsanschluss des Wechselstromgenerators 1 verbunden ist.
Bei der in 1 gezeigten Struktur ist es, obwohl die Diode 22 mit der Seite des Ausgangsanschlusses des Wechselstromgenerators 1 verbunden ist, möglich, eine Struktur zu haben, bei der die Zener-Diode 20 mit der Seite des Ausgangsanschlusses des Wechselstromgenerators 1 verbunden ist. Das heißt, es ist möglich, die Diode 22 hinsichtlich der Position durch die Zener-Diode 20 zu ersetzen.
Die Zener-Diode 30 ist zwischen den Masseanschluss und den Anschluss P der Feldsteuerschaltung 7 geschaltet, sodass der Anschluss P der Feldsteuerschaltung 7 mit dem Kathodenanschluss der Zener-Diode 30 verbunden ist.
Die Anordnung der Zener-Diode 30 macht es möglich, eine Struktur zu haben, bei der ein schaltendes Element auf einer Seite eines unteren Zweigs der Brückenschaltung und die Zener-Diode 22 parallel geschaltet sind, wobei dieses schaltende Element einer Phasenwicklung (beispielsweise der X-Phasen-Wicklung) bei der Statorwicklung, die mit dem Anschluss P der Feldsteuerschaltung 7 verbunden ist, entspricht.
Die Zener-Diode 20 und die Zener-Diode 30 haben eine Zener-Spannung, die niedriger als eine Stehspannung des schaltenden Elements und eine Stehspannung der Feldsteuerschaltung 7 ist. Die Zener-Diode 20 entspricht der ersten Zener-Diode, die in den Ansprüchen verwendet ist, und die Zener-Diode 30 entspricht der zweiten Zener-Diode, die in den Ansprüchen verwendet ist.
2 ist eine Ansicht, die eine detaillierte Struktur des Feldsteuerabschnitts 7 bei dem Wechselstromgenerator 1 gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel zeigt.
Wie in 2 gezeigt ist, weist die Feldsteuerschaltung 7 einen MOS-Transistor 71, eine Freilaufdiode 72, Widerstände 73 und 74, eine Spannungsvergleichsschaltung 75, eine Feldstromsteuerschaltung 76, eine Drehungserfassungsschaltung 77, eine Kommunikationsschaltung 78, eine Schaltung 79 einer elektrischen Leistung und einen Kondensator 80 auf. Die Feldsteuerschaltung 7 kommuniziert durch die Kommunikationsschaltung 78 mit der ECU 8. Die Feldsteuerschaltung 7 kann beispielsweise Daten, wie zum Beispiel eine Anpassungsspannung V_reg, die von der ECU 8 übertragen wird, empfangen.
Die Widerstände 73 und 74 bilden eine Spannungsteilerschaltung. Die Spannungsteilerschaltung teilt die Spannung, die durch den Wechselstromgenerator 1 erzeugt wird, und gibt die geteilte Spannung zu der Spannungsvergleichsschaltung 75 aus.
Die Spannungsvergleichsschaltung 75 vergleicht die geteilte Spannung, mit der von der Spannungsteilerschaltung, die die Widerstände 73 und 74 aufweist, versorgt wird, mit der Anpassungsspannung V_reg, die von der ECU 8 durch die Kommunikationsschaltung 78 übertragen wird. Wenn beispielsweise das Vergleichsresultat anzeigt, dass die Anpassungsspannung V_reg höher als die geteilte Spannung ist, erzeugt die Spannungsvergleichsschaltung 75 ein Signal eines hohen Spannungspegels und gibt dasselbe aus. Wenn andererseits das Vergleichsresultat anzeigt, dass die geteilte Spannung höher als die Anpassungsspannung V_reg ist, erzeugt die Spannungsvergleichsschaltung 75 ein Signal eines niedrigen Spannungspegels und gibt dasselbe aus.
Die Feldstromsteuerschaltung 76 weist den MOS-Transistor 71 an, auf der Basis eines Pulsbreitenmodulations-(PWM-; PWM = pulse width modulation)Signals einzuschalten und auszuschalten. Das PWM-Signal hat eine Treibtastung, die auf der Basis des Ausgangssignals (das dem Vergleichsresultat entspricht) der Spannungsvergleichsschaltung 75 bestimmt wird. Um eine rasche Änderung eines Ausgangsstroms zu unterdrücken, ist es möglich, dass die Feldstromsteuerschaltung 76 den Feldstrom allmählich ändert.
Die Drehungserfassungsschaltung 77 ist durch den Anschluss P mit der X-Phasen-Wicklung der Statorwicklung 2 verbunden. Die Drehungserfassungsschaltung 77 erfasst auf der Basis der Phasenspannung V_P an dem Ende der X-Phasen-Wicklung eine Drehung des Rotors. Die Drehungserfassungsschaltung 77 erfasst genauer gesagt auf der Basis einer periodischen Äderung eines Unterschieds zwischen der Phasenspannung und der Bezugsspannung für die Drehungserfassung die Drehung des Rotors.
Da die Phasenspannung V_P an dem Anschluss P der Feldsteuerschaltung 7 während eines normalen Betriebs ausgegeben wird, bei dem in dem gleichrichtenden Modul 5X und der Statorwicklung 2 kein Fehler auftritt, ist es möglich, dass die Feldstromsteuerschaltung 76 die Drehung des Rotors auf der Basis der Phasenspannung V_P erfasst.
Die Feldstromsteuerschaltung 76 gibt das Drehungserfassungsresultat, das von der Drehungserfassungsschaltung 77 übertragen wird, ein. Die Feldstromsteuerschaltung 76 erzeugt ein PWM-Signal und gibt dasselbe aus, um während des Drehungserfassungsbetriebs, der durch die Drehungserfassungsschaltung 77 ausgeführt wird, die Feldwicklung 4 mit einem für dieselbe notwendigen Feldstrom zu versorgen. Wenn jedoch der Stoppzustand der Drehung des Rotors während eines Zeitraums von nicht weniger als ein vorbestimmter Zeitraum (oder eine vorbestimmte Dauer) fortgesetzt wird, erzeugt die Feldstromsteuerschaltung 76 ein notwendiges PWM-Signal und gibt dasselbe aus, sodass der Feldstrom einen Wert hat, der einem erregten Anfangszustand entspricht.
Die Schaltung 79 einer elektrischen Leistung versorgt jede der Schaltungen in der Feldsteuerschaltung 7 mit einer Betriebsspannung. Ein Rauschen tritt oftmals durch die Ausgangsanschlüsse der gleichrichtenden Modulgruppen 5 und 6 ein. Der Kondensator 80 eliminiert dieses Rauschen. Der Kondensator 80 hat eine Kapazität von beispielsweise etwa 1 μF.
Der Wechselstromgenerator 1 gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel hat die vorausgehend beschriebene Struktur. Eine Beschreibung ist nun über die detaillierte Struktur des gleichrichtenden Moduls 5X etc. angegeben. Da die gleichrichtenden Module 5X, 5Y 5Z, 6U, 6V und 6W die gleiche Struktur haben, ist die Struktur des gleichrichtenden Moduls 5X erläutert.
3 ist eine Ansicht, die eine Struktur eines gleichrichtenden Moduls 5X bei dem Wechselstromgenerator 1 gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel zeigt. Wie in 3 gezeigt ist, weist das gleichrichtende Modul 5X zwei MOS-Transistoren 50 und 51 und eine Steuerschaltung 54 auf. Ein Source-Anschluss des MOS-Transistors 50 ist mit der X-Phasen-Wicklung der Statorwicklung 2 verbunden. Ein Drain-Anschluss des MOS-Transistors 50 ist durch die Ladeleitung 12 mit elektrischen Lasten und einem positiven Anschluss der Batterie 9 verbunden. Das heißt der MOS-Transistor 50 ist ein schaltendes Element, das zu dem oberen Zweig (der oberen Seite) der Brückenschaltung gehört.
Ein Drain-Anschluss des MOS-Transistors 51 ist mit der X-Phasen-Wicklung der Statorwicklung 2 verbunden. Ein Source-Anschluss des MOS-Transistors 51 ist mit einem negativen Anschluss (oder der Masse) der Batterie 9 verbunden. Das heißt der MOS-Transistor 51 ist ein schaltendes Element, das zu dem unteren Zweig (der unteren Seite) der Brückenschaltung gehört.
Eine Diode ist zu jedem der MOS-Transistoren 50 und 51 parallel geschaltet. Das heißt die Diode ist zwischen den Source-Anschluss und den Drain-Anschluss jedes der MOS-Transistoren 50 und 51 geschaltet. Diese Diode ist eine parasitäre Diode (oder eine Körperdiode). Es ist ferner möglich, eine andere Diode parallel zu jedem der MOS-Transistoren 50 und 51 anzuordnen. Es ist noch weiter möglich, dass mindestens entweder der obere Zweig oder der untere Zweig andere schaltende Elemente als MOS-Transistoren aufweist.
4 ist eine Ansicht einer detaillierten Struktur der Steuerschaltung 54 bei dem gleichrichtenden Modul 5X bei dem Wechselstromgenerator gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel. Wie in 4 gezeigt ist, weist die Steuerschaltung 5 einen Steuerabschnitt 100, eine Quelle 102 einer elektrischen Leistung, einen Batteriespannungserfassungsabschnitt 110, Betriebserfassungsabschnitte 120 und 130, einen Lastabwurfschutz-Entscheidungsabschnitt 140, einen Temperaturerfassungsabschnitt 150, einen Treiber 170, einen Treiber 172 und eine Kommunikationsschaltung 180 auf.
Die Quelle 102 einer elektrischen Leistung startet damit, in Betrieb zu sein, wenn an der X-Phasen-Wicklung der Statorwicklung 2 eine vorbestimmte Spannung erzeugt wird, nachdem eine interne Verbrennungsarbeitsmaschine (nicht gezeigt) eine Verbrennung gestartet hat. Die Quelle 102 einer elektrischen Leistung versorgt jede der Komponenten bei der Steuerschaltung 54 mit einer elektrischen Leistung. Die Steuerschaltung 54 führt den gleichen Betrieb, der identisch zu dem Betrieb einer Steuerschaltung bei einem herkömmlichen Wechselstromgenerator ist, aus.
Ein Ausgangsanschluss (G1) des Treibers 170 ist auf der Seite einer hohen Spannung (des oberen Zweigs) mit einem Gate-Anschluss des MOS-Transistors 50 verbunden. Der Treiber 170 erzeugt ein Treibsignal und gibt dasselbe aus, um den MOS-Transistor 50 ein- und auszuschalten. Der Ausgangsanschluss (G2) des Treibers 172 ist ähnlicherweise mit einem Gate-Anschluss des MOS-Transistors 51 auf einer Seite einer niedrigen Spannung (des unteren Zweigs) verbunden. Der Treiber 172 erzeugt ein Treibsignal und gibt dasselbe aus, um den MOS-Transistor 51 ein- und auszuschalten.
Der Batteriespannungserfassungsabschnitt 110 weist einen Differenzverstärker und eine Analog-zu-digital-(AD-)Wandlereinheit, die ein analoges Ausgangssignal des Differenzverstärkers in digitale Daten wandelt, auf. Der Batteriespannungserfassungsabschnitt 110 gibt Daten aus, die einer Spannung an dem positiven Anschluss der Batterie 9 entsprechen. Die Batterie 8 ist durch die Ladeleitung 12 mit dem Ausgangsanschluss des Wechselstromgenerators 1 verbunden.
Der Betriebserfassungsabschnitt 120 weist einen Differenzverstärker und eine Analog-zu-digital-(AD-)Wandlereinheit, die ein analoges Ausgangssignal dieses Differenzverstärkers in digitale Daten wandelt, auf. Der Betriebserfassungsabschnitt 120 gibt Daten, die einer Spannung zwischen dem Source-Anschluss und dem Drain-Anschluss des MOS-Transistors 50 auf der Seite einer hohen Spannung (als die Spannung zwischen dem Anschluss B und dem Anschluss C, die in 3 und 4 gezeigt sind) entsprechen, aus. Auf der Basis der Daten, die von dem Betriebserfassungsabschnitt 120 übertragen werden, überwacht der Steuerabschnitt 100 die Betriebsbedingung jedes MOS-Transistors 50, steuert den Betrieb des MOS-Transistors 50 und erfasst einen Fehler des MOS-Transistors 50. Der Betriebszustand des MOS-Transistors 50 entspricht dem Betriebszustand des Treibers 170.
Der Betriebserfassungsabschnitt 130 weist einen Differenzverstärker und eine Analog-zu-digital-(AD-)Wandlereinheit, die ein analoges Ausgangssignal des Differenzverstärkers in digitale Daten wandelt, auf. Der Betriebserfassungsabschnitt 130 gibt Daten, die einer Spannung zwischen dem Source-Anschluss und dem Drain-Anschluss des MOS-Transistors 51 auf der Seite einer niedrigen Spannung (als die Spannung zwischen dem Anschluss C und dem Anschluss D, die in 3 und 4 gezeigt sind) entsprechen, aus. Auf der Basis der Daten, die von dem Betriebserfassungsabschnitt 130 übertragen werden, überwacht der Steuerabschnitt 100 die Betriebsbedingung jedes MOS-Transistors 51, steuert den Betrieb des MOS-Transistors 51 und erfasst einen Fehler des MOS-Transistors 51. Der Betriebszustand des MOS-Transistors 51 entspricht dem Betriebszustand des Treibers 172.
Der Lastabwurfschutz-Entscheidungsabschnitt 140 überwacht die Ausgangsspannung an dem Anschluss B des Wechselstromgenerators 1 (oder der gleichrichtenden Modulgruppen 5 und 6) und erzeugt ein Anweisungssignal und gibt dasselbe aus, um den Lastabwurfschutzbetrieb auszuführen, wenn die Ausgangsspannung an dem Anschluss B die erste Schwellenspannung V1 (beispielsweise 20 V) überschreitet, wobei ein Lastabwurfphänomen auf der Basis der ersten Schwellenspannung V1 erfasst wird. Nach der Ausführung des Lastabwurfschutzbetriebs erzeugt der Lastabwurfschutz-Entscheidungsabschnitt 140 ein Anweisungssignal und gibt dasselbe aus, um den Lastabwurfschutzbetrieb zu stoppen, wenn die Ausgangsspannung an dem Anschluss B weniger als eine zweite Schwellenspannung V2 (beispielsweise 16,5 V), die niedriger als die erste Schwellenspannung V1 ist, wird.
Auf der Basis des Anweisungssignals, das von dem Lastabwurfschutz-Entscheidungsabschnitt 140 übertragen wird, führt der Steuerabschnitt 100 sofort den Lastabwurfschutzbetrieb aus und führt den gleichrichtenden Betrieb aus, nachdem der Lastabwurfschutzbetrieb aufgehoben ist. Die detaillierte Erläuterung betreffend die Struktur des Lastabwurfschutz-Entscheidungsabschnitts 140 und den Lastabwurfschutzbetrieb sind später beschrieben.
Der Temperaturerfassungsabschnitt 150 weist eine Quelle einer konstanten Leistung, eine Diode, einen Differenzverstärker und einen Analog-zu-digital-(AD-)Wandler auf. Der AD-Wandler wandelt ein analoges Ausgangssignal des Differenzverstärkers in digitale Daten. Der Temperaturerfassungsabschnitt 150 erzeugt Daten, die einem Durchlassspannungsabfall dieser Diode entsprechen, und gibt dieselben aus Der Durchlassspannungsabfall der Diode variiert gemäß einer Umgebungstemperaturänderung.
Die Kommunikationsschaltung 180 hat die gleiche Funktion der Kommunikationsschaltung 78 für den Feldsteuerabschnitt 7. Die Kommunikationsschaltung 180 ist mit dem Kommunikationsanschluss L und einer Kommunikationsleitung zwischen dem Feldsteuerabschnitt 7 und der ECU 8 verbunden. Die Kommunikationsschaltung 180 führt durch Verwenden eines LIN-Protokolls eine serielle Kommunikation (oder LIN-Kommunikation) mit der ECU 8 aus.
Eine Beschreibung ist als Nächstes unter Bezugnahme auf 5 über den Lastabwurfschutzbetrieb durch den Lastabwurfschutz-Entscheidungsabschnitt 140 angegeben.
5 ist eine Ansicht, die eine detaillierte Struktur des Lastabwurfschutz-Entscheidungsabschnitts 140 bei der Steuerschaltung 54 bei dem Wechselstromgenerator 1 gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel zeigt. Wie in 5 gezeigt ist, weist der Lastabwurfschutz-Entscheidungsabschnitt 140 einen Spannungserfassungsabschnitt 141 des Anschlusses B, einen Schwellenspannungs-Entscheidungsabschnitt 142, einen Schutzmodus-Entscheidungsabschnitt 146 und einen Signalerzeugungsabschnitt 147 auf.
Der Spannungserfassungsabschnitt 141 des Anschlusses B erfasst eine Ausgangsspannung VB (die Spannung an dem Anschluss B) des Wechselstromgenerators 1 (oder der gleichrichtenden Modulgruppen 5 und 6). Der Schwellenspannungs-Entscheidungsabschnitt 142 vergleicht die Ausgangsspannung VB, die durch den Spannungserfassungsabschnitt 141 erfasst wird, mit sowohl der ersten, der zweiten als auch der dritten Schwellenspannung V1, V2 und V3 und gibt ein Vergleichsresultat aus. Der Schwellenspannungs-Entscheidungsabschnitt 142 weist den Entscheidungsabschnitt 143 einer ersten Schwellenspannung V1, einen Entscheidungsabschnitt 144 einer zweiten Schwellenspannung V2 und einen Entscheidungsabschnitt 145 einer dritten Schwellenspannung V3 auf.
Der Entscheidungsabschnitt 143 der ersten Schwellenspannung V1 vergleicht die Ausgangsspannung VB mit der ersten Schwellenspannung V1. Wenn das Vergleichsresultat VB > V1 anzeigt, erzeugt der Entscheidungsabschnitt 143 der ersten Schwellenspannung V1 ein Signal betreffend das Vergleichsresultat (beispielsweise ein Signal eines hohen Spannungspegels) und gibt dasselbe aus. Die erste Schwellenspannung V1 wird zum Erfassen eines Auftretens eines Lastabwurfphänomens verwendet, das erzeugt wird, wenn der Ausgangsanschluss des Wechselstromgenerators von dem Ausgangsanschluss 12 getrennt wird, und sich die Ausgangsspannung VB plötzlich erhöht. Wenn die Batterie 9 beispielsweise eine Blei-Säure-Batterie ist, die eine Nennspannung von 12 V hat, ist die erste Schwellenspannung V1 20 V.
Der Steuerabschnitt 100 empfängt das Ausgangssignal, das von dem Entscheidungsabschnitt 143 der ersten Schwellenspannung V1 übertragen wird. Wenn das Lastabwurfphänomen auftritt, das heißt, wenn sich das Ausgangssignal, das von dem Entscheidungsabschnitt 143 der ersten Schwellenspannung V1 übertragen wird, von einem niedrigen Spannungspegel zu einem hohen Spannungspegel ändert, weist der Steuerabschnitt 100 den Treiber 170 an, den MOS-Transistor 50 auf der Seite einer hohen Spannung auszuschalten, und weist den Treiber 180 an, den MOS-Transistor 51 auf der Seite einer niedrigen Spannung einzuschalten. Dies macht es möglich, den Lastabwurfschutzbetrieb zu starten und die Ausgangsspannung VB, die höher als die erste Schwellenspannung V1 ist, zu verringern.
Der Erfassungsabschnitt 144 der zweiten Schwellenspannung V2 vergleicht die Ausgangsspannung VB mit der zweiten Schwellenspannung V2. Wenn das Vergleichsresultat VB < V2 anzeigt, erzeugt der Erfassungsabschnitt 144 der zweiten Schwellenspannung V2 ein Signal betreffend das Vergleichsresultat (beispielsweise ein Signal eines hohen Spannungspegels) und gibt dasselbe aus. Die zweite Schwellenspannung V2 wird zum Erfassen verwendet, dass sich die Ausgangsspannung VB verringert hat, nachdem der Lastabwurfschutzbetrieb eingeleitet wurde. Die zweite Schwellenspannung V2 ist beispielsweise 16,5 V, was niedriger als die erste Schwellenspannung V1 (= 20 V) ist.
Der Signalerzeugungsabschnitt 147 empfängt das Ausgangssignal, das von dem Entscheidungsabschnitt 144 der zweiten Schwellenspannung V2 übertragen wird. Wenn Informationen empfangen werden, die anzeigen, dass das Ausgangssignal, das von dem Entscheidungsabschnitt 144 der zweiten Schwellenspannung V2 übertragen wird, von einem niedrigen Spannungspegel zu einem hohen Spannungspegel geschaltet wird, und die Ausgangsspannung VB niedriger als die zweite Schwellenspannung V2 wird, erzeugt der Signalerzeugungsabschnitt 147 ein Pulssignal, das während eines vorbestimmten Zeitraums einen hohen Spannungspegel hat, und gibt dasselbe aus. Der Steuerabschnitt 100 empfängt das Pulssignal, das von dem Signalerzeugungsabschnitt 147 übertragen wird, was die Ausführung des Lastabwurfschutzbetriebs während des hohen Spannungspegels des empfangenen Pulssignals unterbindet. Das heißt der Steuerabschnitt 100 weist den Treiber 172 an, den MOS-Transistor 51 auf der Seite einer niedrigen Spannung während des vorbestimmten Zeitraums auszuschalten (und hält den ausgeschalteten Zustand des MOS-Transistors 50 auf der Seite einer hohen Spannung aufrecht). Nach dem Verstreichen des vorbestimmten Zeitraums weist der Steuerabschnitt 100 den Treiber 172 an, den MOS-Transistor 51 auf der Seite einer niedrigen Spannung einzuschalten. Das Verfahren eines Erzeugens des Pulssignals eines hohen Spannungspegels während des vorbestimmten Zeitraums ist später erläutert.
Der Erfassungsabschnitt 145 einer dritten Schwellenspannung V3 vergleicht die Ausgangsspannung VB mit der dritten Schwellenspannung V3. Wenn Das Vergleichsresultat VB < V3 anzeigt, erzeugt der Erfassungsabschnitt 145 einer dritten Schwellenspannung V3 ein Signal betreffend das Vergleichsresultat (beispielsweise ein Signal eines hohen Spannungspegels) und gibt dasselbe aus. Die dritte Schwellenspannung V3 wird zum Erfassen einer Zeit verwendet, zu der der Lastabwurfschutzbetrieb abgeschlossen wurde. Der Entscheidungsabschnitt 145 der dritten Schwellenspannung V3 führt auf der Basis der Ausgangsspannung VB, die unmittelbar danach erfasst wird, nachdem der Steuerabschnitt 100 den Treiber 172 angewiesen hat, den MOS-Transistor 51 während des vorbestimmten Zeitraums ansprechend auf das Pulssignal, das von dem Signalerzeugungsabschnitt 147 übertragen wird, auszuschalten, den Spannungsvergleichsbetrieb aus. Der Steuerabschnitt 100 informiert den Entscheidungsabschnitt 145 der dritten Schwellenspannung V3 über den Zeitpunkt unmittelbar nach dem Abschluss des ausgeschalteten Zustand des MOS-Transistors 51 während des vorbestimmten Zeitraums. Wenn dieser Zeitpunkt, der von dem Steuerabschnitt 100 übertragen wird, empfangen wird, startet der Entscheidungsabschnitt 145 der dritten Schwellenspannung V3 den Spannungsvergleichsbetrieb, das heißt vergleicht die Ausgangsspannung VB mit der dritten Schwellenspannung V3.
Der Schutzmodus-Entscheidungsabschnitt 146 entscheidet, ob der Lastabwurfschutzbetrieb ausgeführt wird oder nicht. Wenn genauer gesagt der Pegel des Ausgangssignals von einem niedrigen Spannungspegel zu einem hohen Spannungspegel geschaltet wird, entscheidet der Schutzmodus-Entscheidungsabschnitt 146 über den Start, um den Lastabwurfschutzbetrieb auszuführen. Der Schutzmodus-Entscheidungsabschnitt 146 überträgt das Entscheidungsresultat zu dem Entscheidungsabschnitt 145 der dritten Schwellenspannung V3. Wenn der Pegel des Ausgangssignals des Entscheidungsabschnitts 145 der dritten Schwellenspannung V3 von einem niedrigen Spannungspegel zu einem hohen Spannungspegel geschaltet wird, erfasst der Schutzmodus-Entscheidungsabschnitt 146, dass die Ausführung des Lastabwurfschutzbetriebs abgeschlossen ist.
Die dritte Schwellenspannung V3 ist weniger als die erste Schwellenspannung V1 und nicht weniger als die zweite Schwellenspannung V2. Es ist möglich, dass die dritte Schwellenspannung V3 und die zweite Schwellenspannung V2 den gleichen Spannungspegel haben. Dieser Fall macht es möglich, den Entscheidungsabschnitt 145 der dritten Schwellenspannung V3 als den Entscheidungsabschnitt 144 der zweiten Schwellenspannung V2 zu verwenden, oder den Entscheidungsabschnitt 144 der zweiten Schwellenspannung V2 als den Entscheidungsabschnitt 145 der dritten Schwellenspannung V3 zu verwenden. Es ist dementsprechend möglich, dass der Wechselstromgenerator 1 gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel eine einfache Struktur hat.
6 ist eine Ansicht, die einen Übergangszustand von einer Zeit, zu der der Lastabwurf auftritt, zu einer Zeit, zu der der übliche gleichrichtende Betrieb ausgeführt wird, zeigt. 7 ist eine Ansicht, die die Änderung der Phasenspannung bei dem Wechselstromgenerator 1 gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel zeigt.
Bei dem in 6 gezeigten Übergangszustand zeigt der gleichrichtende Zustand S1 den gleichrichtenden Betrieb an, wenn kein Lastabwurf auftritt. In der folgenden Erläuterung ist die Anschlussspannung der Batterie 9 durch ein Bezugszeichen V_batt bezeichnet, und eine Spannung zwischen dem Source-Anschluss und dem Drain-Anschluss von jedem der MOS-Transistoren 50 und 51, wenn die MOS-Transistoren 50 und 51 gleichzeitig eingeschaltet sind, ist durch ein Bezugszeichen α bezeichnet, wie es in 7 gezeigt ist. Unter der üblichen Bedingung, bei der kein Lastabwurf auftritt, wird beispielsweise der synchrone gleichrichtende Betrieb wie folgt ausgeführt. Der MOS-Transistor 50 auf der Seite einer hohen Spannung wird eingeschaltet, wenn die Phasenspannung Vx der X-Phasen-Wicklung die Spannung „V_batt + α” überschreitet. Der MOS-Transistor 51 auf der Seite einer niedrigen Spannung wird andererseits eingeschaltet, wenn die Phasenspannung Vx der X-Phasen-Wicklung weniger als die Spannung „–α” wird.
Der gleichrichtende Betrieb, der vorausgehend beschrieben ist, macht es möglich, die Ausgangsspannung VB des Wechselstromgenerators 1 an die Anpassungsspannung V_reg (beispielsweise 14,5 V) anzupassen. Der Entscheidungsabschnitt 143 der ersten Schwellenspannung V1 vergleicht die Ausgangspannung VB des Wechselstromgenerators 1 mit der ersten Schwellenspannung V1, während der synchrone gleichrichtende Betrieb ausgeführt wird, wie es durch ein Bezugszeichen S2 in 6 bezeichnet ist.
In der vorausgehend beschriebenen Situation tritt, wenn der Ausgangsanschluss des Wechselstromgenerators 1 von der Ladeleitung 12 getrennt wird, der Lastabwurf auf, bei dem jede Phasenspannung der Statorwicklungen 2 und 3 des Wechselstromgenerators 1 vorübergehend erhöht wird. Da die Ausgangsspannung VB des Wechselstromgenerators 1 mehr als die erste Schwellenspannung V1 wird, wenn der Lastabwurf auftritt, erzeugt der Entscheidungsabschnitt 143 der ersten Schwellenspannung V1 das Signal eines hohen Spannungspegels und gibt dasselbe aus, um damit zu starten, den Lastabwurfschutzbetrieb auszuführen. Wenn das Signal eines hohen Spannungspegels, das von dem Entscheidungsabschnitt 143 der ersten Schwellenspannung V1 übertragen wird, empfangen wird, weist der Steuerabschnitt 100 den Treiber 170 an, den MOS-Transistor 50 auf der Seite einer hohen Spannung (des oberen Zweigs) auszuschalten, und weist den Treiber 172 an, den MOS-Transistor 51 auf der Seite einer niedrigen Spannung (des unteren Zweigs) einzuschalten, wie es durch ein Bezugszeichen S3, das in 6 gezeigt ist, bezeichnet ist.
Es gibt nebenbei bemerkt eine Zeitverzögerung Tr, die von einer Zeit, zu der das Ausgangssignal des Entscheidungsabschnitts 143 der ersten Schwellenspannung V1 von einem niedrigen Spannungspegel zu einem hohen Spannungspegel geschaltet wird, bis zu einer Zeit, zu der der Steuerabschnitt 100 den Treiber 172 anweist, den MOS-Transistor 50 einzuschalten, gezählt wird.
8 ist eine Ansicht, die ein Zeitdiagramm des Lastabwurfschutzbetriebs, der durch den Steuerabschnitt 100 ausgeführt wird, wenn der Lastabwurf auftritt, zeigt. 8 zeigt die Zeitverzögerung Tr (bei dem ersten Auftreten), wie es vorausgehend beschrieben ist. Nach dem Verstreichen der Verzögerungszeit Tr, die von der Zeit, zu der das Ausgangssignal des Entscheidungsabschnitts 143 der ersten Schwellenspannung V1 zu einem hohen Spannungspegel geschaltet wird, gezählt wird, wird dementsprechend der MOS-Transistor 50 ausgeschaltet und der MOS-Transistor 51 wird eingeschaltet.
Da die Ausgangsspannung VB des Wechselstromgenerators 1 bis zu der Zeit weiter erhöht wird, zu der MOS-Transistor 51 eingeschaltet wird, wird, da die Zener-Diode 20 mit dem Ausgangsanschluss des Wechselstromgenerators 1 verbunden ist, die Ausgangsspannung VB des Wechselstromgenerators 1 aufrechterhalten, wenn die Ausgangsspannung VB des Wechselstromgenerators 1 die Zener-Spannung der Zener-Diode 20 erreicht. Die Ausgangsspannung VB des Wechselstromgenerators 1 wird detaillierter aufrechterhalten, wenn die Spannung, die durch Subtrahieren der Durchlassspannung der Diode 22 von der Ausgangsspannung VB des Wechselstromgenerators 1 berechnet wird, die Zener-Spannung der Diode 20 erreicht. Diese aufrechterhaltende Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 1 ist durch das Bezugszeichen „EIN” bei der Zener-Diode, die in 8 gezeigt ist, bezeichnet.
Nachdem der MOS-Transistor 51 auf der Seite einer niedrigen Spannung (des unteren Zweigs) eingeschaltet ist, wird die Ausgangsspannung VB des Wechselstromgenerators 1 verringert. In dieser Situation vergleicht der Entscheidungsabschnitt 144 der zweiten Schwellenspannung V2 die Ausgangsspannung VB mit der zweiten Schwellenspannung V2 (siehe der Zustand S4, der in 6 gezeigt ist). Wenn das Erfassungsresultat anzeigt, dass die Ausgangsspannung VB des Wechselstromgenerators weniger als die zweite Schwellenspannung V2 wird, gibt der Entscheidungsabschnitt 144 der zweiten Schwellenspannung V2 das Vergleichsresultat zu dem Signalerzeugungsabschnitt 147 aus.
Wenn das Vergleichsresultat, das von dem Entscheidungsabschnitt 144 der zweiten Schwellenspannung V2 übertragen wird, empfangen wird, erzeugt der Signalerzeugungsabschnitt 147 das Pulssignal, das während des vorbestimmten Zeitraums einen hohen Spannungspegel hat, und gibt dasselbe aus.
Wenn das Pulssignal, das von dem Signalerzeugungsabschnitt 147 übertragen wird, empfangen wird, weist der Steuerabschnitt 100 den Treiber 172 an, den MOS-Transistor 51 auf der Seite einer niedrigen Spannung (des unteren Zweigs) während des vorbestimmten Zeitraums, der durch das empfangene Pulssignal bezeichnet ist, auszuschalten, und weist den Treiber 172 an, den MOS-Transistor auf der Seite einer niedrigen Spannung (des unteren Zweigs) nach dem Verstreichen des vorbestimmten Zeitraums (siehe der Zustand S5, der in 6 gezeigt ist) einzuschalten.
Es gibt nebenbei bemerkt eine Zeitverzögerung Tr, die von einer Zeit, zu der der Signalerzeugungsabschnitt 147 das Pulssignal ausgibt, bis zu einer Zeit, zu der der Steuerabschnitt 100 den Treiber 172 anweist, den MOS-Transistor 51 einzuschalten, nachdem der Steuerabschnitt 100 den Treiber 172 angewiesen hat, den MOS-Transistor 51 auszuschalten, gezählt wird. 8 zeigt die Zeitverzögerung Tr (bei dem zweiten Auftreten). Es ist jedoch möglich, dass sich die Zeitverzögerung Tr (bei dem ersten Auftreten) von der Zeitverzögerung Tr (bei dem zweiten Auftreten in 8) unterscheidet.
Der vorbestimmte Zeitraum, während dessen der MOS-Transistor 51 ausgeschaltet ist, ist zusätzlich durch ein Bezugszeichen T0 bezeichnet. Nach dem Verstreichen des vorbestimmten Zeitraums T0 vergleicht der Entscheidungsabschnitt 145 der dritten Schwellenspannung V3 die Ausgangsspannung VB des Wechselstromgenerators 1 unmittelbar nach dem Verstreichen des vorbestimmten Zeitraums T0 mit der dritten Schwellenspannung V3 (siehe den in 6 gezeigten Zustand S6).
Da ein Strom durch die Diode, die parallel zu dem MOS-Transistor 51 angeordnet ist, fließt, wenn der MOS-Transistor 51 auf der Seite einer niedrigen Spannung (des unteren Zweigs) ausgeschaltet ist (zu dieser Zeit ist der MOS-Transistor 50 auf der Seite einer hohen Spannung (des oberen Zweigs) ausgeschaltet), bis die Energie, die in dem Stator angesammelt ist, verbraucht ist, wenn der Lastabwurf auftritt, erhöht sich die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 1. In dieser Situation ist die Ausgangsspannung VB des Wechselstromgenerators 1, unmittelbar nachdem der MOS-Transistor 51 während des vorbestimmten Zeitraums T0 ausgeschaltet wurde, wobei der Lastabwurfschutzbetrieb fortgesetzt wird.
Wenn andererseits die Energie, die in dem Stator gespeichert ist, wenn der Lastabwurf auftritt, verbraucht wird, wird, da die Ausgangsspannung VB, unmittelbar nachdem der MOS-Transistor 51 während des vorbestimmten Zeitraums T0 ausgeschaltet wurde, niedriger als die dritte Schwellenspannung V3 wird, zu dem üblichen gleichrichtenden Betrieb zurückgekehrt.
Eine Beschreibung ist nun über den vorbestimmten Zeitraum, während dessen der MOS-Transistor auf der Seite einer niedrigen Spannung ausgeschaltet ist, angegeben.
Bei dem exemplarischen Ausführungsbeispiel passt der Signalerzeugungsabschnitt 147 den vorbestimmten Zeitraum, während dessen der MOS-Transistor ausgeschaltet ist, auf der Basis der Ausgangsspannung VB des Wechselstromgenerators 1, unmittelbar nachdem der MOS-Transistor 51 auf der Seite einer niedrigen Spannung (des unteren Zweigs) während des vorbestimmten Zeitraums ausgeschaltet wurde, an. Dies macht es möglich, den optimalen Zeitraum anzupassen, um den MOS-Transistor 51 auf der Seite einer niedrigen Spannung (des unteren Zweigs) auf der Basis der Menge der erhöhten Ausgangsspannung VB während des Lastabwurfs korrekt auszuschalten. In diesem Fall ist der minimale Wert des vorbestimmten Zeitraums kleiner als die vorbestimmte Zeitverzögerung Tr. Dies macht es möglich, den MOS-Transistor 51 schnell einzuschalten und zu verhindern, dass die Ausgangsspannung VB durch Verzögern der Zeit erhöht wird, zu der der MOS-Transistor 51 eingeschaltet wird, wenn dies mit einem Fall verglichen wird, in dem der MOS-Transistor 51 auf der Seite einer niedrigen Spannung (des unteren Zweigs) eingeschaltet wird, nachdem die Ausgangsspannung VB des Wechselstromgenerators 1 erfasst wurde. Der Signalerzeugungsabschnitt 147 bestimmt genauer gesagt durch die folgenden Verfahren (a), (b) und (c) den vorbestimmten Zeitraum.

(a) Unmittelbar nachdem der MOS-Transistor 51 auf der Seite einer niedrigen Spannung (des unteren Zweigs) während des vorbestimmten Zeitraums ausgeschaltet wurde, wenn die Ausgangsspannung VB des Wechselstromgenerators nicht weniger als die erste Schwellenspannung V1 ist, wird der vorbestimmte Zeitraum T0 auf einen Wert eingestellt, der kürzer als die Zeitverzögerung Tr ist (siehe 8). Dies macht es möglich, den MOS-Transistor 51 auf der Seite einer niedrigen Spannung (des unteren Zweigs) schnell einzuschalten, wenn dies mit einem Fall verglichen wird, in dem der MOS-Transistor 51 auf der Seite einer niedrigen Spannung (des unteren Zweigs) nach einem Erfassen eingeschaltet wird, dass die Ausgangsspannung VB des Wechselstromgenerators 1 die erste Schwellenspannung V1 überschreitet. Dies macht es durch die Zeitverzögerung, um den MOS-Transistor 51 auf der Seite einer niedrigen Spannung (des unteren Zweigs) einzuschalten, möglich, zu verhindern, dass sich die Ausgangsspannung VB des Wechselstromgenerators 1 erhöht.

9 ist eine Ansicht, die ein weiteres Zeitdiagramm des Lastabwurfschutzbetriebs, der durch den Steuerabschnitt 100 bei dem Wechselstromgenerator 1 gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel ausgeführt wird, wenn ein Lastabwurf auftritt, zeigt.

(b) Unmittelbar nachdem der MOS-Transistor 51 auf der Seite einer niedrigen Spannung (des unteren Zweigs) während des vorbestimmten Zeitraums ausgeschaltet wurde, wenn die Ausgangsspannung VB des Wechselstromgenerators 1 nicht weniger als die erste Schwellenspannung V1 ist, wird der vorbestimmte Zeitraum T0 auf einen Wert von nicht mehr als eine Hälfte des vorbestimmten Zeitraums T0, der vorausgehend verwendet wurde, eingestellt (siehe 9). Der vorbestimmte Zeitraum T0 hat insbesondere einen unteren Grenzwert. Wenn die Ausgangsspannung VB des Wechselstromgenerators 1 weniger als der untere Grenzwert des vorbestimmten Zeitraums T0 ist, wird der untere Grenzwert als der vorbestimmte Zeitraum T0 verwendet. Dies macht es möglich, den Zeitpunkt zu erfassen, zu dem der MOS-Transistor 51 auf der Seite einer niedrigen Spannung (des unteren Zweigs) wieder eingeschaltet wird, und diesen Zeitpunkt weiterzuleiten. Als ein Resultat ist es möglich, zu verhindern dass sich die Ausgangsspannung VB des Wechselstromgenerators 1 erhöht, indem die Zeit verzögert wird, zu der der MOS-Transistor 51 auf der Seite einer niedrigen Spannung (des unteren Zweigs) eingeschaltet wird.

10 ist eine Ansicht, die ein weiteres Zeitdiagram des Lastabwurfschutzbetriebs, der durch den Steuerabschnitt 100 bei dem Wechselstromgenerator 1 gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel, wenn ein Lastabwurf auftritt, ausgeführt wird, zeigt.

(c) Unmittelbar nachdem der MOS-Transistor 51 auf der Seite einer niedrigen Spannung (des unteren Zweigs) während des vorbestimmten Zeitraums ausgeschaltet wurde, wenn die Ausgangsspannung VB des Wechselstromgenerators 1 innerhalb eines Bereichs zwischen der ersten Schwellenspannung V1 und der zweiten Schwellenspannung V2 ist, wird der vorbestimmte Zeitraum T0 auf einen Wert eingestellt, der das Doppelte des vorbestimmten Zeitraums T0 ist, der vorausgehend beschrieben ist (siehe 10). Wenn der Zeitpunkt, zu dem der MOS-Transistor 51 auf der Seite einer niedrigen Spannung (des unteren Zweigs) wieder eingeschaltet wird, zu weit vorverlegt ist, ist es möglich, diesen Zeitpunkt zu verzögern. Dies macht es möglich, einen adäquaten Zeitraum zu erhalten, während dessen der MOS-Transistor 51 auf der Seite einer niedrigen Spannung (des unteren Zweigs) ausgeschaltet ist, und die Erhöhung der Ausgangsspannung VB des Wechselstromgenerators adäquat zu unterdrücken.

Es ist möglich, entweder das Verfahren (a) oder das Verfahren (b), die vorausgehend beschrieben sind, auszuwählen, und das Verfahren (c) mit entweder dem Verfahren (a) oder dem Verfahren (b) zu kombinieren.
Wie es vorausgehend im Detail beschrieben ist, verwendet der Wechselstromgenerator 1 gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel den vorbestimmten Zeitraum, um den MOS-Transistor 51 auf der Seite einer niedrigen Spannung (des unteren Zweigs) auszuschalten, wenn die Ausgangsspannung VB des Wechselstromgenerators 1 weniger als die zweite Schwellenspannung V2 wird, nachdem der Lastabwurfschutzbetrieb, wenn die Ausgangsspannung VB des Wechselstromgenerators die erste Schwellenspannung V1 überschritten hat, ausgeführt wurde. Es ist dementsprechend möglich, zu unterdrücken, dass sich die Ausgangsspannung VB wieder erhöht, und dieselbe so niedrig wie möglich zu halten, während der MOS-Transistor ausgeschaltet ist. Es ist weiter möglich, die Erzeugung einer hohen Spannung an dem Ausgangsanschluss B des Wechselstromgenerators 1 schnell abzuschließen, um das Auftreten einer hohen Spannung zu vermeiden, wenn ein Lastabwurfphänomen auftritt.
Dies macht es möglich, eine hohe Zuverlässigkeit des Wechselstromgenerators 1 vorzusehen, da verhindert wird, dass die MOS-Transistoren 50 und 51 und der Feldsteuerabschnitt 7 für eine lange Zeitdauer mit einer hohen Spannung versorgt werden. Es ist insbesondere möglich, eine hohe Spannung zuverlässig zu verringern, die an dem Ausgangsanschluss B des Wechselstromgenerators 1 erzeugt wird, wenn der Lastabwurf auftritt, indem der MOS-Transistor 51 auf der Seite einer niedrigen Spannung (des unteren Zweigs) wiederholt eingeschaltet wird.
Da zusätzlich der Lastabwurfschutzbetrieb zu der Zeit abgeschlossen wird, zu der die Ausgangsspannung VB des Wechselstromgenerators 1 weniger als die dritte Schwellenspannung V3 wird, unmittelbar nachdem der MOS-Transistor 51 auf der Seite einer niedrigen Spannung (des unteren Zweigs) während des vorbestimmten Zeitraums ausgeschaltet wurde, ist es möglich, den Lastabwurfschutzbetrieb zu einem optionalen Zeitpunkt abzuschließen, wenn die Energie, die in dem Stator gespeichert ist, verbraucht ist. Wenn insbesondere die dritte Schwellenspannung V3 gleich der zweiten Schwellenspannung V2 ist, das heißt der Steuerabschnitt 100 die zweite Schwellenspannung V2 als die dritte Schwellenspannung V3 verwendet, da der Entscheidungsabschnitt 145 der dritten Schwellenspannung V3 und der Entscheidungsabschnitt 144 der zweiten Schwellenspannung V2 die gleich Struktur haben, ist es dementsprechend möglich, dass der Wechselstromgenerator 1 gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel eine einfache Struktur hat.
Da weiter die Zener-Diode 20 eine Zener-Spannung hat, die niedriger als eine Stehspannung des MOS-Transistors 50 etc. ist, und zu den gleichrichtenden Modulgruppen 5 und 6 parallel geschaltet ist, ist es möglich, dass die Zener-Diode 20 eine übermäßige Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 1 empfängt, und dies macht es möglich, zu unterdrücken, dass sich eine Temperatur des MOS-Transistors 50 etc. durch eine erzeugte Wärmeenergie erhöht. Da insbesondere die Diode 22 zu der Zener-Diode 20 in Reihe geschaltet ist, um einen Strom zu verhindern, der fließt, wenn die Batterie 9 zu dem Wechselstromgenerator 1 gegengeschaltet ist, ist es möglich, zu verhindern, dass ein größerer Strom durch die Zener-Diode 20 fließt, wenn die Batterie 9 zu dem Wechselstromgenerator 1 gegengeschaltet ist.
Da noch weiter die Zener-Diode 30 eine Zener-Spannung hat, die niedriger als eine Stehspannung des MOS-Transistors 50 etc. ist, und mit dem Anschluss P des Feldsteuerabschnitts 7 verbunden ist, ist es möglich, zuverlässig eine hohe Spannung zu verhindern, mit der der Feldsteuersteuerabschnitt 7 von der Phasenwicklung der Statorwicklung versorgt wird, wenn ein Lastabwurf auftritt.
Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist nicht durch das exemplarische Ausführungsbeispiel, das vorausgehend beschrieben ist, begrenzt. Es ist möglich, dass der Wechselstromgenerator verschiedene Modifikationen hat. Der Wechselstromgenerator 1 gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel, der vorausgehend beschrieben ist, hat beispielsweise die zwei Statorwicklungen 2 und 3 und die zwei gleichrichtenden Modulgruppen 5 und 6. Es ist jedoch möglich, das Konzept des Wechselstromgenerators 1 auf einen Wechselstromgenerator, der eine Statorwicklung 2 und eine gleichrichtende Modulgruppe 5 aufweist, anzuwenden.
Die vorausgehende Beschreibung erläutert noch weiter den Fall, in dem jedes der gleichrichtenden Module 5X, 5Y, 5Z einen gleichrichtenden Betrieb (oder einen Betrieb einer Erzeugung einer elektrischen Leistung) ausführt. Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht durch diese Struktur begrenzt. Es ist möglich, einen Gleichstrom der Batterie 9 in einen Wechselstrom zu wandeln und die Statorwicklungen 2 und 3 mit dem gewandelten Wechselstrom zu versorgen, um den Wechselstromgenerator 1 ausführen zu lassen.
Der Wechselstromgenerator 1 gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel hat die vorausgehend beschriebene Struktur, bei der jede der gleichrichtenden Modulgruppen 5 und 6 die drei gleichrichtenden Module aufweist. Das Konzept der vorliegenden Erfindung jedoch nicht durch diese Struktur begrenzt. Es ist möglich, dass jede der gleichrichtenden Modulgruppen 5 und 6 mehrere gleichrichtende Module und nicht drei gleichrichtende Module hat.
Der Wechselstromgenerator 1 gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel hat die vorausgehend beschriebene Struktur, bei der die Lastabwurfschutz-Entscheidungsschaltung 140, die in 5 gezeigt ist, an jedem der gleichrichtenden Module vorgesehen ist. Bei dieser Struktur ist es möglich, einen Spannungserfassungsabschnitt 141 eines Anschlusses B und einen Entscheidungsabschnitt 142 einer Schwellenspannung, die durch die gleichrichtenden Modulgruppen 5 und 6 gemeinsam verwendet werden, zu haben. Es ist noch weiter möglich, statt der Struktur, bei der jedes gleichrichtende Modul den synchronen gleichrichtenden Betrieb der entsprechenden Phasenwicklung ausführt, eine Steuervorrichtung zu haben, die fähig ist, den synchronen gleichrichtenden Betrieb von allen der gleichrichtenden Module zu steuern.
Der Wechselstromgenerator 1 gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel hat die vorausgehend beschriebene Struktur, bei der sowohl der obere Zweig (die Seite einer hohen Spannung) als auch der untere Zweig (die Seite einer niedrigen Spannung) bei der Brückenschaltung die MOS-Transistoren aufweisen. Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht durch diese Struktur begrenzt. Es ist möglich, dass der untere Zweig der Brückenschaltung die MOS-Transistoren hat, und dass der obere Zweig Dioden hat.
11 ist eine Ansicht, die eine Modifikation des Feldsteuerabschnitts 7 bei dem Wechselstromgenerator 1 gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel zeigt. Der Wechselstromgenerator 1 gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel hat die vorausgehend beschriebene Struktur, bei der die Zener-Diode 20 und die Diode 22 extern von dem Feldsteuerabschnitt 7 angeordnet sind. Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht durch diese Struktur begrenzt. Wie in 11 gezeigt ist, ist es möglich, die Zener-Dioden 20 und 30 und die Diode 22 oder mindestens eine derselben in dem Inneren des Feldsteuerabschnitts 7 anzuordnen. Diese Struktur macht es möglich, die Zener-Dioden 20 und 30 und die Diode 22 in dem Inneren des Feldsteuerabschnitts 7 als eine integrierte Schaltung zu bilden.
Das heißt, es ist möglich, dass der Wechselstromgenerator 1 eine einfache Struktur hat, da es nicht notwendig ist, jede der Zener-Dioden 20 und 30 und die Diode 22 als ein einzelnes Teil anzuordnen.
Der Wechselstromgenerator 1 gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel hat noch weiter die vorausgehend beschriebene Struktur, bei der der Kondensator 80 in dem Inneren des Feldsteuerabschnitts 7 angeordnet ist. Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht durch diese Struktur begrenzt. Es ist möglich, den Kondensator 80 in dem Äußeren des Feldsteuerabschnitts 7 zu bilden.
(Gewerbliche Anwendbarkeit)
Wie vorausgehend im Detail beschrieben ist, verwendet gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der Steuerabschnitt 100 den vorbestimmten Zeitraum, während dessen der MOS-Transistor auf der Seite einer niedrigen Spannung (des unteren Zweigs) ausgeschaltet ist, wenn die Ausgangsspannung VB des Wechselstromgenerators 1 nicht mehr als die zweite Schwellenspannung V2 wird, nachdem der Lastabwurfschutzbetrieb, wenn die Ausgangsspannung VB des Wechselstromgenerators 1 die erste Schwellenspannung V1 überschreitet, ausgeführt wurde. Der Steuerabschnitt 100 bei der Steuerschaltung 54 bei jedem der gleichrichtenden Module passt weiter den vorbestimmten Zeitraum auf einen optimalen Wert an, um jegliche Erhöhung der Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 1 zu unterdrücken, während das schaltende Element ausgeschaltet ist. Dies macht es möglich, die Hochspannungserzeugung an dem Ausgangsanschluss B des Wechselstromgenerators 1 sofort zu verhindern, wenn ein Lastabwurf auftritt.
Obwohl spezifische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben sind, ist es für Fachleute offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Alternativen an Details im Lichte der Gesamtlehren der Offenbarung entwickelt sein können. Die offenbarten besonderen Anordnungen sind dementsprechend lediglich darstellend gemeint und nicht auf den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung begrenzt, dem die volle Breite der folgenden Ansprüche und aller Äquivalente derselben gegeben ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012-178028 [0001]
JP 09-219938 [0004, 0004, 0005]

Claims

Elektrische drehende Maschine (1) mit: Ankerwicklungen (2, 3), die nicht weniger als zwei Phasenwicklungen haben; schaltenden Abschnitten (5, 6), die eine Brückenschaltung aufweisen, wobei die Brückenschaltung einen oberen Zweig und einen unteren Zweig aufweist, wobei der untere Zweig schaltende Elemente (51) aufweist, wobei jedes der schaltenden Elemente (51) in dem unteren Zweig zu einer Diode parallel geschaltet ist, und die schaltenden Abschnitte (5, 6) konfiguriert sind, um eine Spannung, die durch die Ankerwicklungen (2, 3) induziert wird, zu empfangen und gleichzurichten; und einem Kondensator (80), der zu einem Ausgangsanschluss der schaltenden Abschnitte (5, 6) parallel geschaltet ist, wobei die schaltenden Abschnitte (5, 6) folgende Merkmale aufweisen: einen Steuerabschnitt (100), der konfiguriert ist, um einen Einschaltbetrieb und einen Ausschaltbetrieb von jedem der schaltenden Elemente (51) zu steuern; und einen Lastabwurfschutz-Entscheidungsabschnitt (140), der konfiguriert ist, um durch Überwachen einer Ausgangsspannung der schaltenden Abschnitte (5, 6), Anweisen des Steuerabschnitts (100), die schaltenden Elemente (51) in dem unteren Zweig zu einer Zeit, zu der eine vorbestimmte Verzögerungszeit von einem Zeitpunkt, zu dem die überwachte Ausgangsspannung der schaltenden Abschnitte (5, 6) eine erste Schwellenspannung (V1) überschreitet, verstrichen ist, einzuschalten, und Anweisen des Steuerabschnitts (100), die schaltenden Elemente (51) in dem unteren Zweig, nachdem die schaltenden Elemente (51) in dem unteren Zweig während einer vorbestimmten Zeitraum ausgeschaltet waren, einzuschalten, wenn die überwachte Ausgangsspannung der schaltenden Abschnitte (5, 6) weniger als eine zweite Schwellenspannung (V2) wird, nachdem die überwachte Ausgangsspannung der schaltenden Abschnitte (5, 6) die erste Schwellenspannung überschritten hat, einen Lastabwurfschutzbetrieb auszuführen.
Elektrische drehende Maschine nach Anspruch 1, bei der der Lastabwurfschutz-Entscheidungsabschnitt (140) die Ausgangsspannung der schaltenden Abschnitte (5, 6) überwacht, nachdem der Steuerabschnitt (100) angewiesen wurde, die schaltenden Elemente (51) einzuschalten, nachdem die schaltenden Elemente (51) in dem unteren Zweig während des vorbestimmten Zeitraums ausgeschaltet waren, und der Lastabwurfschutz-Entscheidungsabschnitt (140) den Steuerabschnitt (100) anweist, die schaltenden Elemente (51) in dem unteren Zweig, nachdem die schaltenden Elemente (51) während des vorbestimmten Zeitraums ausgeschaltet waren, einzuschalten, wenn die überwachte Ausgangsspannung der schaltenden Abschnitte (5, 6) weniger als die zweite Schwellenspannung (V2) wird.
Elektrische drehende Maschine nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Lastabwurfschutz-Entscheidungsabschnitt (140) auf der Basis der überwachten Ausgangsspannung der schaltenden Abschnitte (5, 6), unmittelbar nachdem die schaltenden Elemente (51) während des vorbestimmten Zeitraums ausgeschaltet wurden, den vorbestimmten Zeitraum anpasst.
Elektrische drehende Maschine nach Anspruch 3, bei der der Lastabwurfschutz-Entscheidungsabschnitt (140) den vorbestimmten Zeitraum auf einen Wert von nicht mehr als der vorbestimmten Verzögerungszeit verringert, wenn die überwachte Ausgangsspannung der schaltenden Abschnitte (5, 6) nicht weniger als die erste Schwellenspannung (V1) wird, unmittelbar nachdem die schaltenden Elemente (51) während des vorbestimmten Zeitraums ausgeschaltet wurden.
Elektrische drehende Maschine nach Anspruch 3, bei der der Lastabwurfschutz-Entscheidungsabschnitt (140) den vorbestimmte Zeitraum auf einen Wert von nicht mehr als eine Hälfte des vorbestimmten Zeitraums, der vorausgehend verwendet wurde, verringert, wenn die überwachte Ausgangsspannung der schaltenden Abschnitte (5, 6) nicht weniger als die erste Schwellenspannung (V1) wird, unmittelbar nachdem die schaltenden Elemente (51) während des vorbestimmten Zeitraums ausgeschaltet wurden, und der Lastabwurfschutz-Entscheidungsabschnitt (140) einen vorbestimmten unteren Grenzwert verwendet, wenn der verringerte vorbestimmte Zeitraum weniger als der vorbestimmte untere Grenzwert wird.
Elektrische drehende Maschine nach Anspruch 3 oder 5, bei der der Lastabwurfschutz-Entscheidungsabschnitt (140) den vorbestimmten Zeitraum auf einen Wert von nicht weniger als das Doppelte des vorbestimmten Zeitraums, der vorausgehend verwendet wurde, erhöht, wenn die überwachte Ausgangsspannung der schaltenden Abschnitte (5, 6) innerhalb eines Bereichs zwischen der ersten Schwellenspannung (V1) und der zweiten Schwellenspannung (V2) ist, unmittelbar nachdem die schaltenden Elemente (51) während des vorbestimmten Zeitraums ausgeschaltet wurden.
Elektrische drehende Maschine nach einem der Ansprüche 3, 5 und 6, bei der ein minimaler Wert des vorbestimmten Zeitraums kürzer als die vorbestimmte Verzögerungszeit ist.
Elektrische drehende Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der der Lastabwurfschutz-Entscheidungsabschnitt (140) die Ausführung des Lastabwurfschutzbetriebs abschließt, wenn die überwachte Ausgangsspannung der schaltenden Abschnitte (5, 6) weniger als eine dritte Schwellenspannung (V3) wird, unmittelbar nachdem die schaltenden Elemente (51) während des vorbestimmten Zeitraums ausgeschaltet wurden, wobei die dritte Schwellenspannung (V3) weniger als die erste Schwellenspannung (V1) und nicht weniger als die zweite Schwellenspannung (V2) ist.
Elektrische drehende Maschine nach Anspruch 8, bei der die dritte Schwellenspannung (V3) gleich der zweiten Schwellenspannung (V2) ist.
Elektrische drehende Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit ferner einer ersten Zener-Diode (20), die parallel zu dem Ausgang der schaltenden Abschnitte (5, 6) angeordnet ist, wobei eine Stehspannung der Zener-Diode (20) kleiner als eine Stehspannung von jedem der schaltenden Elemente (51) ist.
Elektrische drehende Maschine nach Anspruch 10, bei der die erste Zener-Diode (20) zu einem strombegrenzenden Element (22) in Reihe geschaltet ist, das fähig ist, einen Strom, der fließt, wenn die Batterie (9) zu dem Ausgangsanschluss der schaltenden Abschnitte (5, 6) gegengeschaltet ist, zu begrenzen.
Elektrische drehende Maschine nach Anspruch 10 oder 11, mit ferner einem Feldsteuerabschnitt (7), der konfiguriert ist, um einen Feldstrom, mit dem die Feldwicklung (4) zu versorgen ist, auf der Basis der überwachten Ausgangsspannung der schaltenden Abschnitte (5, 6) anzupassen, wobei der Kondensator (80) und die erste Zener-Diode (20) in dem Feldsteuerabschnitt (7) angeordnet sind.
Elektrische drehende Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit ferner: einem Feldsteuerabschnitt (7), der konfiguriert ist, um einen Feldstrom, mit dem die Feldwicklung (4) zu versorgen ist, auf der Basis der überwachten Ausgangsspannung der schaltenden Abschnitte (5, 6) anzupassen; und einer zweiten Zener-Diode (30), die eine Zener-Spannung hat, die niedriger als eine Stehspannung der schaltenden Elemente (51) und eine Stehspannung des Feldsteuerabschnitts (7) ist, und zu den schaltenden Elementen (51) in dem unteren Zweig, der der Phasenwicklung, die mit dem Feldsteueranschnitt (7) verbunden ist, entspricht, parallel geschaltet ist.