DE10230390A1

DE10230390A1 - Fahrzeug-Wechselstromgenerator

Info

Publication number: DE10230390A1
Application number: DE10230390A
Authority: DE
Inventors: Tomoya Okuno; Toshinori Maruyama
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-07-18
Filing date: 2002-07-05
Publication date: 2003-02-13
Also published as: FR2827719A1; US20030015927A1; FR2827719B1; JP4449263B2; JP2003033091A; US6700354B2

Abstract

Ein Fahrzeug-Wechselstromgenerator umfaßt eine Riemenscheibeneinheit (8), die eine Einwegkupplung (83) aufweist, ferner einen Rotor (3) mit einer Vielzahl von Magnetpolen, eine Erregerspule, einen Stator mit einer Statorwicklung (22), einen Zykluserkennungsschaltkreis (70; 170) und eine Signaleinheit (C). Die Riemenscheibeneinheit (8) überträgt ein Einwegantriebsdrehmoment zu dem Rotor (3) und unterbricht den Rotor (3) bei einem anderen Antriebsdrehmoment. Die Winkelbeschleunigungs-Erkennungseinheit (70) erfaßt die Winkelbeschleunigung des Rotors (3), wenn die Einwegkupplung (83) die Riemenscheibe (81) leerlaufen läßt. Die Signaleinheit (C) überträgt ein Signal, das die Winkelbeschleunigung anzeigt, an eine Außeneinheit.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrzeug-Wechselstromgenerator der in ein Fahrzeug wie z. B. ein Personenauto oder Lastwagen eingebaut ist.
Ein Fahrzeug-Wechselstromgenerator, oft auch als Lichtmaschine bezeichnet, wird in ein Auto eingebaut, das mit einem Benzinmotor oder einem Dieselmotor ausgestattet ist um dort elektrische Energie zu erzeugen, die an die verschiedenen elektrischen Lasten geliefert wird und um eine Batterie zu laden. Das Eingangsdrehmoment eines solchen Wechselstromgenerators wechselt wenn einige Versorgungsleitungen für die elektrische Energie verbunden oder unterbrochen werden oder wenn sich die Winkelbeschleunigung der Maschine bzw. des Motors verändert. Das Eingangsdrehmoment des Wechselstromgenerators wird üblicherweise durch eine elektronische Steuereinheit (ECU) in Abhängigkeit von der relativen Einschaltdauer des Stroms berechnet, der an die Erregerwicklung des Wechselstromgenerators angelegt wird. Es ist jedoch schwierig das Eingangsdrehmoment nur von der relativen Einschaltdauer zu berechnen, weil sich das Eingangsdrehmoment auch mit den Rotationsbedingungen des Rotors des Wechselstromgenerators ändert.
Die vorliegende Erfindung befaßt sich daher mit dem vorstehenden Problem.

Es ist Hauptaufgabe der Erfindung einen Fahrzeug-Wechselstromgenerator zu schaffen, dessen Eingangsdrehmoment genau bestimmt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe umfaßt gemäß einem Merkmal der Erfindung einen Fahrzeug-Wechselstromgenerator mit einer Riemenscheibe, einem Rotor, einer Erregerwicklung, einem Stator, einer Änderungsrate-Erkennungseinheit und einer Signaleinheit.

Die Riemenscheibe weist eine Einwegkupplung auf, welche das Antriebsdrehmoment eines Motors in einer Richtung überträgt und das Antriebsdrehmoment des Motors in der andern Richtung unterbricht. Der Rotor ist mit der Riemenscheibe verbunden und hat eine Vielzahl von Magnetpolen. Die Erregerspule polarisiert die Magnetpole sobald Erregerstrom bei einer bestimmten relativen Einschaltdauer geliefert wird. Der Stator hat einen Statorwicklung die Wechselstromspannung erzeugt, wenn der Rotor rotiert und ein rotierendes Magnetfeld liefert. Die Änderungsrate-Erkennungseinheit detektiert die Winkelbeschleunigung des Rotors wenn die Einwegkupplung das Antriebsdrehmoment unterbricht und die Riemenscheibe leerläuft. Die Signaleinheit überträgt ein Signal, das die Änderungsrate der Rotationsgeschwindigkeit oder die Winkelbeschleunigung an eine äußere Einrichtung überträgt: Das Eingangsdrehmoment des Fahrzeug-Wechselstromgenerators ist proportional zu der Änderungsrate der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors. Daher kann die äußere Einrichtung, die das Signal mit der Anzeige der Winkelbeschleunigung empfängt genau das Eingangsdrehmoment berechnen und erfassen.

Es ist daher wünschenswert, daß die die Winkelbeschleunigung erkennende Einheit eine Geschwindigkeit des Rotors aus der Wechselspannung berechnet, welche durch die Statorwicklung erzeugt wird. Da die Wellenform der Wechselspannung, die in der Starterwicklung erzeugt wird mit der Rotation des Rotors synchronisiert ist, kann die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors durch Messung der Wechselspannung detektiert werden.

Die Winkelbeschleunigung-Detektiereinheit entscheidet vorzugsweise ob die Riemenscheibe leerlaufen soll oder nicht, je nach Abhängigkeit des Geschwindigkeits- Reduktionsverhältnisses des Rotors, wobei die Leerlaufrotation der Riemenscheibe ohne eines speziellen Sensor detektiert werden kann.

Die Winkelbeschleunigungs-Erkennungseinheit kann auch entscheiden, ob die Riemenscheibe leerläuft oder nicht, durch Erkennen des Zuwachses in der Zyklusperiode der Wechselspannung, die durch die Statorwicklung erzeugt wird.

Die Signaleinheit umfaßt vorzugsweise eine in Wechselrichtung arbeitende Signalübertragungseinheit zum Empfang der Kontrollsignale von der äußeren Einheit und zur Übertragung der Signale, die die Rotationsgeschwindigkeit der Winkelbeschleunigung anzeigen, an die äußere Einheit.

Der Fahrzeug-Wechselstromgenerator kann eine Drehmomentberechnungseinheit zur Berechnung eines Produkts aus Trägheitsmoment und Winkelbeschleunigung aufweisen. In diesem Fall überträgt die Signaleinheit ein Signal das das Produkt aus dem Trägheitsmoment und der Winkelbeschleunigung anzeigt an die Außeneinheit.

Der Fahrzeug-Wechselstromgenerator kann Mittel aufweisen zur Detektierung der relativen Einschaltdauer des Feldstromes. In diesem Fall überträgt die Signaleinheit ein Signal das die relative Einschaltdauer anstelle eines Signals anzeigt, welches die Winkelbeschleunigung anzeigt, wenn die relative Einschaltdauer größer ist als ein vorbestimmter Wert.

Entsprechend einem anderen Merkmal der Erfindung umfaßt der Fahrzeug- Wechselstromgenerator eine Riemenscheibe, einen Rotor, eine Erregerspule, einen Starter, eine Zyklusperiodenerkennungsschaltung und eine Signaleinheit.

Die Riemenscheibeneinheit hat eine Einwegkupplung, welche ein Einwegantriebsdrehmoment überträgt und ein anderes Antriebsdrehmoment unterbricht. Der Rotor ist mit der Riemenscheibeneinheit verbunden und hat eine Vielzahl von Magnetpolen. Die Erregerspule polarisiert die Magnetpole wenn der Erregerstrom für die relative Einschaltdauer angelegt wird. Der Stator hat eine Statorwicklung zur Erzeugung einer Wechselspannung wenn der Rotor rotiert um ein rotierendes Magnetfeld zu erzeugen. Die Zyklusperiodenerkennungsschaltung liefert ein Ausgangssignal, welches eine Differenz anzeigt zwischen einer momentanen Zyklusperiode des erzeugten Wechselstroms bei der Statorwicklung und einer vorhergehenden Zyklusperiode, welche zu einer vorbestimmten Zeit vor der laufenden Zyklusperiode erzeugt wurde, als die laufende Zyklusperiode größer war als die vorhergehende Zyklusperiode. Die Signaleinheit überträgt das die Differenz anzeigende Signal an die Außeneinheit. Vorzugsweise umfaßt die Signaleinheit eine Übertragungseinheit für Signale in Wechselrichtung zum Empfang von Steuersignalen aus der Außeneinheit und zur Übertragung von Signalen, die die Differenz anzeigen, an die Außeneinheit.

Es ist ebenfalls bevorzugt bei diesem Fahrzeug-Wechselstromgenerator Mittel vorzusehen, welche zur Erkennung der relativen Einschaltdauer des Erregerstroms dienen. Wenn die relative Einschaltdauer größer als ein vorbestimmter Wert ist, dann läuft die Riemenscheibe nicht in Leerlauf. Demgemäß überträgt die Signaleinheit ein Signal, welches anzeigt, daß die Drehmomentberechnung gestoppt werden soll, an eine Außenkontrollvorrichtung.

Weitere Vorteile und Merkmale und Charakteristika der vorliegenden Erfindung sowie Funktionen der hierauf bezogenen Teile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung und den Ansprüchen und Zeichnung verdeutlicht.
Fig. 1 ist eine Teil-Querschnittsansicht eines Fahrzeug-Wechselstromgenerators gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2 stellt ein Verbindungsdiagramm eines elektrischen Energieversorgungssystems dar, welches den Fahrzeug-Wechselstromgenerator gemäß Fig. 1 umfaßt.
Fig. 3 stellt eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Riemenscheibeneinheit des Fahrzeug-Wechselstromgenerators gemäß Fig. 1 dar.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung, die die Betriebsweise der Riemenscheibeneinheit darstellt.
Fig. 5 zeigt ein schematisches Diagramm, das die Betriebsweise der Riemenscheibeneinheit darstellt.
Fig. 6 zeigt eine Graphik, die den Funktionsverlauf der Riemenscheibeneinheit darstellt.
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm einer Winkelgeschwindigkeits-Erkennungsschaltung eines Spannungsreglers des Fahrzeug-Wechselstromgenerators gemäß Fig. 1.
Fig. 8 zeigt eine Graphik, welche die Differenz zwischen einer praktischen Eingangsdrehmomentkurve und einer berechneten Drehmomentkurve darstellt.
Fig. 9 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines modifizierten Spannungsreglers.
Fig. 10 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines anderen modifizierten Spannungsreglers.
Fig. 11 zeigt ein Blockdiagramm eines Zyklusperiodenerkennungsschaltkreises.
Ein Fahrzeug-Wechselstromgenerator gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird im nachfolgenden unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben.
Wie Fig. 1 zeigt beinhaltet ein Fahrzeug-Wechselstromgenerator einen Stator 2, einen Rotor 3, einen Rahmen 4, eine Bürsteneinheit 5, einen Gleichrichter 6, einen Spannungsregler 7, eine Riemenscheibeneinheit 8, etc.
Der Stator 2 wird gebildet von einem Statorkern 21, einer Dreiphasenstatorwicklung 22 und Isolatoren 23, welche die Statorwicklung 22 von dem Statorkern 21 isolieren. Der Statorkern 21 ist ein zylindrisch ausgebildeter Kern, der aus einer Vielzahl von Stahlblättern gebildet wird mit einer Vielzahl von Schlitzen für die Unterbringung der Statorwicklung 22 in dessen innerer Peripherie. Der Rotor 3 umfaßt eine zylindrisch gewickelte Erregerspule 31, ein Paar von Polkernen 32, die jeweils 6 Klauenpole haben und einen Schaft 33, der die Polkerne 32 durchdringt. Das Paar der Polkerne 32 beinhaltet dazwischenliegend die Erregerspule 31 mit den Klauenpolen. Die Klauenpole liefern ein Magnetfeld. Ein, einen axialen Kühlstrom erzeugender Lüfter 11 ist auf das Frontende des Polkerns 32 aufgeschweißt oder angebaut und ein, einen zentrifugalen Kühlstrom erzeugenden Lüfter 12 ist auf das rückwärtige Ende des Polkerns 32 geschweißt oder angebaut. Der Rahmen 4 nimmt den Stator 2 und den Rotor 3 darin auf, so daß der Rotor um den Schaft 33 innerhalb des Stators 2 rotieren kann. Der Rahmen 4 hat in seinen Bereichen gegenüber der Statorwicklung 22 Luftauslaßfenster 41 und an dessen axialen Endbereichen Lufteinlaßfenster 42.
Die Gleichrichtereinheit 6 ist eine Dreiphasenvollwellengleichrichterschaltung, die den Wechselstrom aus den dreiphasigen Statorwicklungen gleichrichtet. Der Spannungsregler 7 regelt den Erregerstrom, der an die Erregerwicklung 31 angelegt wird. Wenn die elektrische Last des Wechselstromgenerators 1 klein ist und die Ausgangsspannung der Statorwicklung 2 größer ist als eine vorbestimmte Spannung, dann wird der Erregerstrom intermittierend geliefert um den Erregerstrom zu reduzieren. Der Spannungsregler 7 beinhaltet eine Winkelbeschleunigungs-Erkennungsschaltung 70, die ein Signal erzeugt, das variable Zustände anzeigt und das notwendig ist, um das Eingangsdrehmoment des Fahrzeug-Wechselstromgenerators 1 zu berechnen. Die Riemenscheibeneinheit 8 umfaßt eine Einwegkupplung, die das Antriebsdrehmoment nur in einer Drehrichtung überträgt.
Die Erregerspule 31 ist in dem Motor 3 befestigt, um ein rotierendes Magnetfeld zu liefern. Die Statorwicklung 22 ist an dem Statorkern 21 befestigt, die auf der gegenüberliegenden Seite des Rotors bei einem Luftspalt angeordnet ist, um eine Wechselspannung zu erzeugen, die einem Betrag des rotierenden Magnetfeldes proportional ist. Wie in Fig. 2 gezeigt, wird die Ausgangsspannung durch den Gleichrichter 6 über einen Dreiphasenvollwellengleichrichterschaltkreis gleichgerichtet. Die Ausgangsenergie des Gleichrichters 6 wird an eine Batterie 90 über einen Ausgangsanschluß B des Fahrzeug-Wechselstromgenerators 1 geliefert und lädt in die Batterie 90 hinein. Die Ausgangsenergie des Gleichrichters 6 wird ebenfalls an eine elektrische Last 92 geliefett wie zum Beispiel eine Lampe, über einen Lastverbindungsschalter 94.
Der Spannungsregler 7 ist mit einer elektronischen Steuereinheit (im Nachfolgenden ECU genannt) 96 über einen Signalaustauschanschluß C verbunden, so daß Signale zwischen dem Spannungsregler 7 und der ECU 96 ausgetauscht werden können. So wird beispielsweise eine Zustandsvariable des Fahrzeug-Wechselstromgenerators 1 von dem Spannungsregler 7 an die ECU 96 geschickt und eine Variable der Steuerung des Fahrzeug-Wechselstromgenerators 1 wird von der ECU 96 an den Spannungsregler 7 geschickt. Der Spannungsregler 7 und die ECU 96 sind über eine direkte Signalleitung oder einen Kommunikationsbus verbunden.
Wie in den Fig. 3 bis 5 gezeigt, umfaßt die Riemenscheibeneinheit 8 eine Riemenscheibe 81, einen Riemenscheibenschaft 82 und eine Einwegkupplung 83. Die Einwegkupplung 83 weist einen äußeren Ring 84 auf, der in die Riemenscheibe 81 eingepaßt ist und einen inneren Ring 85, der an den Riemenscheibenschaft 82 aufgepaßt ist und eine Vielzahl von Rollen 87, die in einem graduell enger werdendem Käfig (keilförmiger Raum) 86 angeordnet sind. Der Riemenscheibenschaft 82 ist mit dem Schaft 33 des Rotor 3 verbunden.
Während der Rotor 3 bei einer konstanten Rotationsgeschwindigkeit rotiert, sind der äußere Ring 84 und der innere Ring 85 durch die Rollen 87 miteinander verbunden über den Eingriff mit dem keilförmigen Raum, so daß der Rotor 3 und die Riemenscheibe 81 miteinander rotieren können (d. h. Einkupplungszustand), wie in Fig. 5 gezeigt. Bei diesem Einkupplungszustand wird das Antriebsdrehmoment, das von dem Motor über einen Riemen auf die Riemenscheibe 81 übertragen wird zu dem Riemenscheibenschaft 82 übertragen und zu dem Rotor 3 über die Einwegkupplung 83.
Andererseits, wenn die Winkelgeschwindigkeit der Riemenscheibe 81 plötzlich reduziert wird entsprechend einem abruptem Wechsel der Motorrotation, dann bewegen sich die Rollen 87 in Richtung der Erweiterung des keilförmigen Raumes 86 und werden dadurch von dem keilförmigen Raum 86 herausbewegt bis der äußere Ring 84 und der innere Ring 85 voneinander befreit sind. Daher rotiert der Rotor 3 bei einer höheren Geschwindigkeit als die Riemenscheibe 81 (d. h. Auskuppelzustand) wie in Fig. 4 gezeigt.
Gemäß Darstellung Fig. 6, bei der die Kupplung in Auskupplungszustand ist, wird die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors langsam reduziert entsprechend dem Eingangsdrehmoment des Fahrzeug-Wechselstromgenerators 1 und der Reibung zwischen dem inneren Ring 85 und der Riemenscheibe 81. Wenn das Eingangsdrehmoment des Fahrzeug-Wechselstromgenerators 1 konstant ist und die Reibkraft proportional zu der relativen Geschwindigkeit der Riemenscheibe 81 zu dem Rotor 3 ist, dann wird der Auskuppelzustand verursacht, wenn die Winkelbeschleunigung der Riemenscheibe 81 beim Einkuppelzustand kleiner ist als die Winkelgeschwindigkeit des Rotors 3, der nur bei dem Eingangsdrehmoment des Fahrzeug-Wechselstromgenerators 1 im Auskuppelzustand verlangsamt wird. Wenn der Auskuppelzustand veranlaßt ist, dann wird eine statische Reibung zwischen dem inneren Ring 85 und der Riemenscheibe 81 erzeugt. Diese statische Reibung ist vernachlässigbar kleiner als das Eingangsdrehmoment des Fahrzeug-Wechselstromgenerators 1. Andererseits wird der Einkuppelzustand verursacht, wenn die Winkelgeschwindigkeit des Rotors 3, der unter dem Auskuppelzustand rotiert, gleich der Winkelgeschwindigkeit der Riemenscheibe 81 ist. Diese vorgenannten Bedingungen werden wie folgt ausgedrückt:
[E1]
Einkuppelzustand:

(Jp + Jr). ≙p = Tbelt - Talt

Auskuppelzustand:

Jp. ≙p = Tbelt + Tfr

Jr. ≙r = - (Talt + Tfr) . . . (1)

Tfr = ∂.( ≙r - ≙p),

wobei Jp: Trägheitsmoment der Riemenscheibe (kgm²),
Jr: Trägheitsmoment des Rotor (kgm²),
Tbelt: Antriebsdrehmoment des Riemen (Nm),
Tfr: Reibungsdrehmoment zwischen Riemenscheibe und Rotor (Nm),
Talt: Eingangsdrehmoment des Gleichrichter (Nm),
≙p: Winkelgeschwindigkeit der Riemenscheibe (rad/sec),
≙r: Winkelgeschwindigkeit des Rotor (rad/sec),
≙p: Winkelbeschleunigung der Riemenscheibe (rad/sec²),
≙r: Winkelbeschleunigung des Rotor (rad/sec²),
∂: Koeffizient des Reibungsdrehmoments zwischen der Riemenscheibe und dem Rotor (Nm/(rad/sec)).
Da Tfr vernachlässigbar kleiner ist als Talt in der Formel (1) kann folgender Ausdruck verwendet werden:

[E2] Talt = - Jr. ≙r
Daher, wenn die Winkelbeschleunigung des Rotors 3 gemessen werden kann, kann das Eingangsdrehmoment des Fahrzeug Wechselstromgenerators 1 direkt berechnet werden.
Wie in Fig. 7 gezeigt, umfaßt die Winkelbeschleunigungs-Erkennungsschaltung 70 Zähler 71 und 72, einen Verzögerungskreis 73, einen Vergleicher 74, Zahlenumwandelschaltkreise 75 und 76, einen Differentialkreis 77 und einen Teilerkreis 78.
Das Taktsignal CLK und ein Phasenspannungssignal Vp der Statorwindung 22 werden an die jeweiligen Zähler 71 und 72 angelegt, um die Zyklusperiode der Phasenspannung oder den Rotationszyklus des Rotors 3 zu erfassen. Der Verzögerungskreis 73 ist mit dem Eingangsanschluß des Zählers 72 verbunden. Wenn die Phasenspannung Vp an den Winkelbeschleunigungs-Erkennungsschaltkreis 70 angelegt wird, wird sie auch an den Zähler 72 über den Verzögerungskreis 73 angelegt, während sie direkt an dem anderen Zähler 71 anliegt. Wenn das Ausgangssignal des Zählers 71 die laufende Zyklusperiode des Rotors anzeigt, dann zeigt das Ausgangssignal des Zählers 72 eine Zyklusperiode des Rotors an, die in einer bestimmten Zeit vor der laufenden Zyklusperiode erfaßt worden ist. Daher kann der Rotationswechsel des Rotors von diesen beiden Zyklusperioden berechnet werden.
Wenn die Einwegkupplung 83 in einem Auskuppelzustand ist, dann ist das Eingangsdrehmoment des Fahrzeug-Wechselstromgenerators 1 proportional zu der Winkelbeschleunigung des Rotors 3. Das bedeutet, daß das Eingangsdrehmoment des Fahrzeug-Wechselstromgenerators 1 von der Winkelbeschleunigung berechnet werden kann.
Wenn die Einwegkupplung 83 im Auskuppelzustand ist, verringert sich die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 3 wie in Fig. 6 dargestellt. Der Vergleicher 74 vergleicht entsprechende Ausgangssignale der Zähler 71 und 72 und liefert an den Differentialkreis 77 ein Auskuppelsignal wenn das Ausgangssignal des Zählers 72 größer ist, als Clas Ausgangssignal des anderen Zählers 71. Mit anderen Worten: Wenn die Riemenscheibe 81 im Leerlauf rotiert und der Rotor 3 langsamer wird, wird das Auskuppelsignal von dem Vergleicher 74 an den Differentialkreis 77 geschickt.
Das Ausgangssignal des Zählers 71 wird auf den Zahlenumwandelkreis 75 eingegeben, so daß der Rotationszyklus des Rotors 3, der von dem Zähler 71 erfaßt worden ist, in eine Winkelgeschwindigkeit umgewandelt wird. Das Ausgangssignal des Zählers 72 wird ebenfalls auf den Eingang des Zahlenumwandelschaltkreises 76 geleitet, so daß der Rotationszyklus des Rotors 3, der von dem Zähler 72 erfaßt worden ist in eine Winkelgeschwindigkeit umgewandelt wird. Diese Winkelgeschwindigkeiten werden in den Differentialkreis 77 geleitet, welcher eine Differenz zwischen den beiden Werten berechnet. Der Teilerkreis 78 dividiert die Differenz durch die Verzögerungszeit des Verzögerungsschaltkreises 73 um eine Winkelbeschleunigung zu liefern, die einen Wert der Änderung der Winkelgeschwindigkeit in einer Zeiteinheit darstellt. Weil die Winkelbeschleunigung proportional zum Eingangsdrehmoment ist, wird der Beschleunigungswert von dem Spannungsregler 7 zu der ECU 96 geschickt, um das Eingangsdrehmoment zu berechnen.
Da die Winkelbeschleunigung des Rotors erfaßt wird, während die Riemenscheibeneinheit 8 in einem Auskuppelzustand ist, paßt es, daß das Eingangsdrehmoment des Fahrzeug-Wechselstromgenerators 1 erfaßt wird, wenn einen vergleichsweise kleine Ausgangsenergie erzeugt wird.
Wenn die relative Einschaltdauer des Erregerstroms, der an die Erregerspule 31 angelegt ist, größer wird als ein vorbestimmter Wert, dann läuft die Riemenscheibe 81 nicht im Leerlauf. Daher wird das Drehmoment (wie durch die durchgehende Linie in Fig. 8 gezeigt), die von der Winkelbeschleunigung des Rotors 3 berechnet wird, nicht mit dem aktuellen Eingangsdrehmoment (wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 8 gezeigt) des Fahrzeug-Wechselstromgenerators 1 übereinstimmen.
Ein modifizierter Spannungsregler 7A wird unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben. Der modifizierte Spannungsregler 7A umfaßt einen Bewertungsschaltkreis 79für die relative Einschaltdauer der an den Ausgangsanschluß des Winkelbeschleunigungs-Erkennungsschaltkreises 70 angeschlossen ist. Der Bewertungsschaltkreis 79 für die relative Einschaltdauer kontrolliert den Betrieb eines Schaltelements 61, das intermittierend den Erregerstrom an die Erregerspule 61 liefert und dabei bewertet ob die relative Einschaltdauer größer als ein vorbestimmter Wert ist oder nicht.
Wenn die relative Einschaltdauer kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, wird die berechnete Winkelbeschleunigung, die von dem Winkelbeschleunigungs-Erkennungs- schaltkreis 70 ausgegeben wird, direkt zu dem Signalaustauschanschluß C des Spannungsreglers 7A der ECU 96 geliefert. Wenn die relative Einschaltdauer größer ist als der vorbestimmte Wert, wird von dem Bewertungsschaltkreis 79 für die relative Einschaltdauer ein Berechnungs-Stoppsignal von den Signalaustauschterminal C zu der ECU 96 anstelle der berechneten Winkelgeschwindigkeit geschickt. Wenn die ECU 96 das berechnete Stoppsignal erhält, stoppt es die Berechnung des Eingangsdrehmoments.
Ein modifizierter Spannungsregler 7B umfaßt einen Drehmoment-Berechnungsschaltkreis 80 zur Lieferung eines berechneten Eingangdrehmoments durch Multiplikation der Winkelbeschleunigung und einem Trägheitsmoment des Rotors 3. Wie in Fig. 10 dargestellt, ist der Drehmomentrechenkreis 80 mit dem Ausgangsanschluß des Winkelbeschleunigung-Erkennschaltkreises 70 verbunden. Das Ausgangssignal des Drehmomentrechenkreises 80 wird an die ECU 96 geschickt.
Der Winkelbeschleunigung-Erkennungsschaltkreis 70 kann durch einen Zykluserkennungsschaltkreis 170 ersetzt werden, der eine Differenz des Rotationszyklus zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeitpunkten bestimmt.
Wie in Fig. 11 gezeigt umfaßt der Zykluserkennungsschaltkreis 170 Zähler 71 und 72, einen Verzögerungsschaltkreis 73 und einen Differentialkreis 77A. Hier entsprechen die selben Bezugszeichen wie in der Fig. 7 einander für dieselben in Fig. 7 dargestellten Komponenten. Der Differentialschaltkreis 77A subtrahiert den Ausgangswert des Zählers 71, welcher als Zyklusperiode des Rotors 3 zu einem späteren Zeitpunkt erfaßt wird von dem Ausgangswert des Zählers 72, der die laufende Zyklusperiode erfaßt. Wenn das Ergebnis der Subtraktion negativ ist, wird angezeigt, daß der Rotor 3 in seiner Rotation verzögert werden soll oder daß die Riemenscheibe 81 im Leerlauf laufen soll. Nachfolgend wird das Ergebnis zu der ECU 96 von dem Signalaustauschanschluß C geschickt.
Wegen der Wellenform der Wechselspannung, die in den Statorwicklungen 22 induziert wird, wechselt der Synchronismus mit der Rotation des Rotors 3 und die ECU 96 kann das Eingangsdrehmoment von der Winkelbeschleunigung berechnen, die aus der Differenz der Wechselspannungen zwischen zwei Zeitpunkten berechnet wird.
In der vorstehenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung wurde auf spezielle Ausführungsformen Bezug genommen. Es versteht sich jedoch, daß es für den Fachmann offensichtlich ist verschiedene Modifikationen und Veränderungen zu diesen speziellen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durchzuführen ohne den Umfang der Erfindung anhand der anliegenden Patentansprüche zu verlassen.

Claims

1. Fahrzeug-Wechselstromgenerator mit einer Riemenscheibeneinheit (8), welche eine Einwegkupplung (83) zur Übertragung eines Drehmoments in einer Richtung und zur Unterbrechung eines anderen Drehmoments aufweist;
und mit einem Rotor (3), der mit der Riemenscheibeneinheit (8) verbunden ist und eine Vielzahl von Magnetpolen aufweist;
und mit einer Feldspule (31) zur Polarisierung der Magnetpole, wenn ein Erregerstrom entsprechend einer relativen Einschaltdauer angelegt wird; und
mit einem Stator (2), der eine Statorwicklung (22) zur Erzeugung einer Wechselspannung aufweist, wenn der Rotor (3) zur Erzeugung eines rotierenden Magnetfeldes rotiert, gekennzeichnet durch eine Winkelbeschleunigungs-Erkennungseinheit (70) zur Erfassung einer Winkelbeschleunigung des Rotors (2) wenn die Einwegkupplung (83) das Antriebsmoment zum Leerlauf der Riemenscheibe (81) unterbricht und durch eine Signaleinheit (C in Fig. 1) zur Übertragung eines Signals an eine äußere Vorrichtung (96), welches die Winkelbeschleunigung anzeigt.

2. Fahrzeug-Wechselstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelbeschleunigungs-Erkennungseinheit (70) zur Erzeugung eines Rechenwertes für die Geschwindigkeit des Rotors (3) aus der durch die Statorwicklung (22) erzeugten Wechselspannung ausgebildet ist.

3. Fahrzeug-Wechselstromgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelbeschleunigungs-Erkennungseinheit (70) zur Abgabe eines Beurteilungswertes ausgebildet ist, der angibt, ob die Riemenscheibe (81) im Leerlauf läuft oder nicht durch Feststellung der Geschwindigkeitsreduzierungsverhältnisse des Rotors (3).

4. Fahrzeug-Wechselstromgenerator nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelbeschleunigungs-Erkennungseinheit (70) zur Abgabe eines Beurteilungswertes ausgebildet ist, ob die Riemenscheibe (81) im Leerlauf läuft oder nicht durch Erfassung des Anstiegs der Zyklusperiode der Wechselspannung, die durch die Statorwicklung (22) erzeugt wird.

5. Fahrzeug-Wechselstromgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleinheit (C) eine Zweiwegsignalübertragungseinheit zum Empfang von Steuersignalen von einer äußeren Vorrichtung und zur Übertragung von Signalen, die die Winkelbeschleunigung anzeigen, an die äußere Vorrichtung, aufweist.

6. Fahrzeug-Wechselstromgenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehmoment-Berechnungsschaltkreis (80) vorgesehen ist, mit welchem ein Berechnungswert von einem Produkt aus Trägheitsmoment und der Winkelbeschleunigung erfaßt wird, wobei die Signaleinheit (C) ein dieses Produkt aus Trägheitsmoment und Winkelbeschleunigung anzeigendes Signal an die äußere Einheit (96) überträgt.

7. Fahrzeug-Wechselstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (79) zur Erfassung der relativen Einschaltdauer des Erregerstroms vorgesehen sind, wobei die Signaleinheit (C) ein Kontrollsignal anstelle des die Winkelbeschleunigung anzeigenden Signals überträgt, wenn die relative Einschaltdauer größer als ein vorbestimmter Wert ist.

8. Fahrzeug-Wechselstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Winkelbeschleunigungs-Erkennungseinheit (170) zur Erzeugung eines Differenzsignales vorgesehen ist, welches eine Differenz zwischen einer durch die Statorwicklung (22) erzeugten Wechselspannung bei einer laufenden Zyklusperiode und der bei einer vorhergehenden Zyklusperiode erzeugten Wechselspannung bei einer vorbestimmten Zeit vor der laufenden Zyklusperiode, bei der der laufende Zyklusperiodenwert größer ist als der der vorhergehenden Zyklusperiode, erzeugt.

9. Fahrzeug-Wechselstromgenerator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleinheit eine Zweiwegsignalübertragungseinheit aufweist zum Empfang eines Kontrollsignales von einer äußeren Vorrichtung und zur Übertragung des Differenzsignales an die äußere Vorrichtung.

10. Fahrzeug-Wechselstromgenerator nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch Mittel zur Erfassung der relativen Einschaltdauer des Erregerstroms, wobei die Signaleinheit anstelle des Differenzsignales ein Kontrollsignal überträgt, wenn die relative Einschaltdauer größer als ein vorbestimmter Wert ist.