Hintergrund der Erfindung
-
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für
eine Fahrzeuglichtmaschine zur Verwendung in Fahrzeugen,
beispielsweise Kraftfahrzeugen.
-
Fig. 1 zeigt eine bekannte Steuervorrichtung der genannten
Art, bei der eine Lichtmaschine 1 mittels eines nicht
gezeigten Motors angetrieben wird und aus einer Ankerspule
101 und einer Feldspule 102 aufgebaut ist. In einem
Gleichrichter 2 mit Ausgangsenden 201, 202 und 203 werden die
Wechselstromausgangssignale der Lichtmaschine 1 einer
Zweiweggleichrichtung unterworfen. Das Ausgangsende 201 liefert
einen Hauptausgang, das Ausgangsende 202 dient zum Erregen
der Feldspule 102 und zum Wahrnehmen der Spannung eines
weiter unten beschriebenen Spannungsreglers 3, das
Ausgangsende 203 dient der Erdung. Der Spannungsregler 3
regelt die Ausgangsspannung der Lichtmaschine 1 auf einen
vorherbestimmten Wert und ist aus unten erwähnten
Komponenten aufgebaut. Die Bezugszeichen 301 und 302 bezeichnen
Spannungsteilerwiderstände, die die Ausgangsspannung vom
Ausgangsende 202 des Gleichrichters 2 teilen, das
Bezugszeichen 303 bezeichnet eine Zenerdiode, die ein aus der
Spannungsteilung der Spannungsteilerwiderstände 301 und 302
resultierendes Potential wahrnimmt und aktiviert wird, wenn
das Potential einen vorherbestimmten Wert erreicht hat, und
Bezugszeichen 304 bezeichnet einen Transistor, der bei
Ansteuerung der Zenerdiode 303 EIN-geschaltet wird und die
EIN/AUS-Wirkung eines weiter unten beschriebenen
Transistors 305 steuert. Der Transistor 305 unterbricht und
steuert einen Feldstrom, der durch die Feldspule 102 zur
Lichtmaschine 1 fließt. Zu dem Spannungsregler 3 gehört ferner
der Basiswiderstand 306 des Transistors 305 und eine Diode
307, die mit der Feldspule 102 der Lichtmaschine 1 parallel
geschaltet ist und den Spannungsstoß dieser Feldspule bei
Unterbrechung absorbiert. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet
Batterien im Fahrzeug, Bezugszeichen 5 die verschiedenen
elektrischen Verbraucher des Fahrzeugs, Bezugszeichen 6
einen Hauptschalter und Bezugszeichen 7 einen Widerstand
für die anfängliche Erregung der Feldspule 102 der
Lichtmaschine 1. Fig. 2 zeigt die Kurven C des Ausgangsstroms der
Lichtmaschine 1 und die Kurven T des Antriebsdrehmoments
derselben über der Drehgeschwindigkeit (Umdrehungen pro
Minute) der Lichtmaschine 1 unter Vollastbetrieb auf der
Basis der bekannten Vorrichtung. In dieser Fig. entsprechen
gestrichelte Linie einem Kaltzustand und durchgezogene
Linien einem Warmzustand.
-
Wenn im Betrieb der Hauptschalter 6 beim Anlassen des nicht
gezeigten Motors geschlossen wird, fließt ein anfänglicher
Erregungsstrom von den Batterien 4 zur Feldspule 102 der
Lichtmaschine 1 durch den Hauptschalter 6 und auch den
Widerstand 7 für die anfängliche Erregung, wodurch die
Lichtmaschine 1 in einen Zustand versetzt wird, in dem sie Strom
erzeugen kann. Wenn anschließend der Motor gestartet wird,
beginnt die Lichtmaschine 1 Strom zu erzeugen. Im
Spannungsregler 3, der die Ausgangsspannung vom Ausgangsende
203 des Gleichrichters 2 empfängt, wird die Zenerdiode 303,
wenn diese Ausgangsspannung einen im voraus von den
Spannungsteilerwiderständen 301 und 302 und der Zenerdiode 303
festgesetzten, vorherbestimmten Wert übersteigt, aktiviert,
um den Transistor 304 EIN-zuschalten. Außerdem wird, wenn
die zuvor genannte Ausgangsspannung geringer wird als der
vorherbestimmte Wert, die Zenerdiode 303 gesperrt, um den
Transistor 304 AUS-zuschalten. Das Ein- und Ausschalten des
Transistors 304 steuert den AUS- und EIN-Zustand des
Transistors 305 und unterbricht damit den Strom der Feldspule
102 der Lichtmaschine l, um die Ausgangsspannung der
Lichtmaschine 1 auf den vorherbestimmten Wert zu regeln. Auf
diese Weise wiederholt der Spannungsregler 3 den
vorstehenden Vorgang, um den Zustand zu steuern, in dem sich die
Lichtmaschine 1 befindet, und die Lichtmaschine 1 liefert
elektrischen Strom vom Ausgangsende 201 des Gleichrichters
2 an die Batterien 4 und verschiedene elektrische
Verbraucher 5 des Fahrzeugs mit der geregelten Ausgangsspannung.
-
Die charakteristischen Kurven der Ausgangsströme und
Antriebsdrehmomente der Lichtmaschine 1 der wie vorstehend
beschrieben gesteuerten, bekannten Vorrichtung im Kalt- und
Warmzustand stellen sich wie in Fig. 2 gezeigt dar. Im
einzelnen sinkt der Ausgangsstrom allmählich ab, wenn die
Lichtmaschine 1 aus dem Kaltzustand unmittelbar nach Beginn
der Stromerzeugung als Folge ihrer Selbsterwärmung und des
Anstiegs einer Umgebungstemperatur in den Warmzustand
übergeht, wie aus der charakteristischen Kurve des Kaltzustands
zu der des Warmzustands gemäß Darstellung in Fig. 2 zu
entnehmen ist. Zusätzlich wird der nominelle Ausgang der
Lichtmaschine 1 durch die Warmzustandscharakteristik
bestimmt, und die Kaltzustandscharakteristik ist lediglich
eine Zugabe, um die Warmzustandscharakteristik zu
garantieren. Ideellerweise wird es für am besten gehalten, daß die
Charakteristiken unter dem Kaltzustand und Warmzustand im
wesentlichen in Übereinstimmung sind. Andererseits sinkt
das Antriebsdrehmoment der Lichtmaschine 1 allmählich von
der Kaltzustandscharakteristik zur
Warmzustandscharakteristik ab, wenn der Ausgangsstrom sinkt. Ferner zeigt das
Antriebsdrehmoment eine seltsame Kurve, die eine durch einen
Punkt A in Fig. 2 angedeutete Spitze bei einer
verhältnismäßig geringen Umdrehungsgeschwindigkeit hat.
-
Das Antriebsdrehmoment der Lichtmaschine 1 wirkt als Last
auf den Motor des Fahrzeugs. Insbesondere in der Nähe der
zuvor genannten Spitze am Punkt A befindet sich der Motor
bei der niedrigen Umdrehungsgeschwindigkeit, und sein
Ausgangsdrehmoment ist verhältnismäßig klein, so daß das
Antriebsdrehmoment der Lichtmaschine 1 wie eine sehr hohe
Last wirkt.
-
Da die bekannte Steuervorrichtung für die
Fahrzeuglichtmaschine wie oben beschrieben aufgebaut ist und betätigt
wird, wirkt der Unterschied zwischen dem Antriebsdrehmoment
im Kaltzustand und dem Antriebsdrehmoment im Warmzustand
als zusätzlicher Verbraucher für den Motor. Insbesondere
ist unmittelbar nach dem Anlassen des Motors das vom Motor
erzeugte Drehmoment unstabil, und das Antriebsdrehmoment im
Kaltzustand der Lichtmaschine wird zu einem großen Wert.
Der Grad des Einflusses des
Lichtmaschinenantriebsdrehmoments ist also groß und geht die Schwierigkeiten ein, daß
die Umdrehung des Motors nicht glatt ist und unstabil wird
und daß die vom Motor verbrauchte Kraftstoffmenge groß
wird; ferner, daß der obige Grad der Beeinflussung bei
einer kryogenen Temperatur steigt.
-
Die europäische Patentschrift 0 178 395, die für diese
Anmeldung gemäß Artikel 54(3) EPÜ relevant ist, bezieht sich
auf einen Spannungsregler für eine Lichtmaschine, worin
eine mit der Feldspule der Lichtmaschine in Reihe
geschaltete Schaltvorrichtung entsprechend einer Ausgangsspannung
der Lichtmaschine und der Umgebungstemperatur am
Spannungsregler steuerbar ist, um den Verbindungstemperaturgrenzwert
der Schaltvorrichtung nicht zu überschreiten.
-
Die britische Patentschrift 2 087 605 A bezieht sich auf
eine Schaltkreisanordnung zum Begrenzen der Schwankung des
Gasentwicklungsstroms in Batterien. Die Anordnung wird in
Zuordnung zu einem Regler für eine Dreiphasenlichtmaschine
in einem Motorfahrzeug benutzt. Die Anordnung ist so
ausgelegt, daß der Ladestrom der Batterie durch Beeinflussen der
Lichtmaschinenspannung eingestellt wird, welche das
elektrische System des Fahrzeugs versorgt, mit dem die Batterie
verbunden ist, so daß der mögliche Schwankungsbereich des
Gasentwicklungsstroms reduziert wird. Ein Meßfühler spricht
auf die Batterietemperatur an, um den Ausgangsstrom der
Lichtmaschine zu unterdrücken, wenn die Temperatur hoch
ist.
-
Die japanische Patentzusammenfassung 52-150462 bezieht sich
auf einen Spannungsregler für ein Fahrzeug, der betätigbar
ist, um die Ausgangsspannung mit abnehmender
Umgebungstemperatur zu verringern, um die Ausgangsspannung der
Lichtmaschine zu begrenzen.
Zusammenfassung der Erfindung
-
Diese Erfindung ist gemacht worden, um die oben erwähnten
Probleme auszuschalten, und ihr Zweck ist es, eine
Steuervorrichtung für eine Fahrzeuglichtmaschine zu schaffen, die
das Antriebsdrehmoment im Kaltzustand der Lichtmaschine
unterdrücken kann, ohne deren wirksame Abgabe zu vermindern.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine
Steuervorrichtung für eine elektrische Lichtmaschine für ein Fahrzeug
mit einem Spannungsregler und einer
Temperaturmeßfühleinrichtung geschaffen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß
die Temperaturmeßfühleinrichtung vorgesehen ist, um eine
Temperatur der elektrischen Lichtmaschine zu erfassen, und
daß der Spannungsregler so angeordnet ist, daß er auf die
erfaßte Temperatur anspricht, so daß der
Lichtmaschinenabgabestrom im kalten Zustand verringert ist und die
Differenz zwischen den Antriebsmomenten der Lichtmaschine im
kalten Zustand und dem im warmen Zustand innerhalb eines
Drehgeschwindigkeitsbereichs reduziert ist, der die Spitze
des Drehmoments aufweist.
-
In Verwirklichung der Erfindung wird die Temperatur der
Lichtmaschine erfaßt, und der Feldstrom der Lichtmaschine
wird entsprechend dem erfaßten Ausgangssignal gesteuert,
wodurch der Ausgangsstrom der Lichtmaschine im Kaltzustand
derselben unterdrückt werden kann, um das
Antriebsdrehmoment derselben zu hemmen.
-
In Ausführungsbeispielen der Erfindung wird der Feldstrom
der Lichtmaschine entsprechend den erfaßten
Ausgangssignalen gesteuert.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
Fig. 1 ist ein Schaltkreisdiagramm, welches eine bekannte
Vorrichtung für eine Fahrzeuglichtmaschine zeigt,
während Fig. 2 eine graphische Darstellung ist,
welche die charakteristischen Kurven der
Lichtmaschine auf der Grundlage der bekannten
Steuervorrichtung zeigt;
-
Fig. 3 ist ein Schaltkreisdiagramm, welches eine Steuervorrichtung
für eine Fahrzeuglichtmaschine gemäß
einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt;
während Fig. 4 eine graphische Darstellung ist,
die die charakteristischen Kurven der
Lichtmaschine auf der Grundlage des Ausführungsbeispiels
zeigt;
-
Fig. 5 ist ein Schaltkreisdiagramm, welches eine Steuervorrichtung
gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt, während Fig. 6 eine
graphische Darstellung ist, die die
charakteristischen Kurven einer Lichtmaschine in Fig. 5 zeigt;
und
-
Fig. 7 ist ein Schaltkreisdiagramm, welches noch ein
weiteres Ausführungsbeispiel einer Steuervorrichtung
gemäß dieser Erfindung zeigt, Fig. 8 ist eine
Impulsübersicht von Betätigungen über der
Drehgeschwindigkeit einer Lichtmaschine in Fig. 7, und
Fig. 9 ist eine graphische Darstellung, die ein
Beispiel der charakteristischen Kurven der
Lichtmaschine in Fig. 7 zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
-
Ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung wird nunmehr unter
Hinweis auf die Zeichnungen beschrieben. In Fig. 3
bezeichnen die gleichen Symbole wie in Fig. 1 Teile, die mit denen
des Beispiels aus dem Stand der Technik identisch sind. Das
Symbol A&sub1; bezeichnet eine Stromquelle. Ein Basisresistor
308 ist mit einem Ende mit der Stromquelle A&sub1; verbunden und
mit seinem anderen Ende durch eine Rückwärtsstrom
verhindernde Diode 310 mit der Basis des Transistors 304. Eine
Rückwärtsstrom verhindernde Diode 309 ist zwischen eine
Zenerdiode 303 und die Basis des Transistors 304
geschaltet. Mit den Symbolen 3A ist ein
Schaltsteuerstromquellenteil bezeichnet, der aus der Stromquelle A&sub1;, dem
Basiswiderstand 308 und der vorstehend genannten, Rückwärtsstrom
verhindernden Diode 310 aufgebaut ist.
-
Bei Bezugszeichen 8 ist ein Oszillator mit festem
Tastverhältnis gezeichnet, der allgemein bekannt und aus noch zu
beschreibenden Bauteilen aufgebaut ist. Die Bezugszeichen
801 und 802 bezeichnen Inverter, Bezugszeichen 803 einen
Kondensator und Bezugszeichen 804 und 805 Widerstände, die
gemeinsam mit dem Kondensator 803 einen zweiseitig
gerichteten Lade- und Entladeschaltkreis aufbauen. Die
Bezugszeichen 806 und 807 bezeichnen Rückwärtsstrom verhindernde
Dioden, Bezugszeichen 808 den Eingangsschutzwiderstand des
Inverters 802 und Bezugszeichen 809 eine Rückwärtsstrom
verhindernde Diode. Ein Beispiel einer
Schaltsteuereinrichtung ist aus dem oben erwähnten
Schaltsteuerstromquellenteil 3A und dem Oszillator 8 mit festem Tastverhältnis
aufgebaut.
-
Bezugszeichen 9 bezeichnet einen Temperaturmeßfühler, der
ein Beispiel einer Temperaturniveauentscheidungseinrichtung
und aus unten zu beschreibenden Bauelementen aufgebaut ist.
Mit den Symbolen A&sub2; ist eine Stromquelle bezeichnet und
Bezugszeichen 901 bezeichnet eine Vergleichsschaltung.
Spannungsteilerwiderstände
902 und 903 sind in Reihe
geschaltet, wobei der Knotenpunkt der Reihenschaltung mit dem (-)-
Eingang der Vergleichsschaltung 901 verbunden ist, und
teilen die Spannung der Stromquelle A&sub2;, um dadurch die
Bezugsspannung der Vergleichsschaltung 901 zu gewähren. Ein
Vorspannwiderstand 904 für eine
Temperaturerfassungsvorrichtung 10 ist mit einem Ende an die Stromquelle A&sub2;
angeschlossen und mit seinem anderen Ende sowohl mit der
Temperaturerfassungsvorrichtung 10 als auch dem (+)-Eingang der
Vergleichsschaltung 901 verbunden.
-
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nutzt die
Temperaturerfassungsvorrichtung 10 den negativen
Temperaturkoeffizienten der Vorwärtsspannung einer Diode. Angebracht ist
sie an einem Wärme erzeugenden Teil innerhalb einer
Lichtmaschine 1 oder an der an der Lichtmaschine 1 eingebauten
Steuervorrichtung, einschließlich eines Spannungsreglers 3,
des Schaltsteuerstromquellenteils 3A, des Oszillators 8 mit
festem Tastverhältnis und des Temperaturmeßfühlers 9. Die
Anodenseite der Rückwärtsstrom verhindernden Diode 809 und
die Ausgangsseite der Vergleichsschaltung 901 (Typ mit
offenem Kollektor) sind mit dem Knotenpunkt zwischen dem
Basiswiderstand 308 und der Rückwärtsstrom verhindernden
Diode 310 verbunden.
-
Fig. 4 zeigt die Kurven C der Ausgangsströme und die Kurven
T der Antriebsdrehmomente der Lichtmaschine 1 über der
Drehgeschwindigkeit (U/min) derselben unter
Vollastbedingung, auf der Basis dieser Erfindung. Gestrichelte Linien
geben die charakteristischen Kurven in einem kalten Zustand
und durchgezogene Linien diejenigen in einem warmen Zustand
wieder.
-
Als nächstes wird die Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels
beschrieben. Der Oszillator 8 mit festem Tastverhältnis
nutzt einen bekannten astabilen Multivibrator, der auf
einem Inverter beruht und dessen Arbeitsweise unter der
Annahme,
daß die Zenerdiode 303 des Spannungsreglers 3
nichtleitend und der Ausgang der Vergleichsschaltung 901 des
Temperaturmeßfühlers 9 sich auf einem "H" (hohen) Niveau
befindet, erläutert werden soll. Angenommen, der Ausgang
des Inverters 801 sei auf "H"-Niveau, dann ist zunächst
einmal der Ausgang des Inverters 802 auf einem "L"
(niedrigen) Niveau, und Strom fließt durch einen Pfad, der
sich längs des Ausgangsendes des Inverters 801 →
Kondensator 803 → Rückwärtsstrom verhindernde Diode 806 →
Widerstand 804 → Ausgangsende des Inverters 802 erstreckt.
Somit sinkt das Potential eines Punktes , und dementsprechend
nimmt das Eingangspotential des Inventars 802 allmählich ab. Z
letzt wird der Eingang des Inverters 802 ein
"L"-Niveauerfassungspotential, woraufhin der Inverter 802 den "H"-Pegel
und der Inverter 801 den "L"-Pegel abgibt. Nach dem
Invertieren der Ausgänge auf diese Weise wird ein
Vorwärtsladeschaltkreis in entgegengesetzter Richtung zum anfänglichen
Schaltkreis gebildet, in welchem der Strom durch einen Pfad
fließt, der sich längs des Ausgangsendes des Inverters
802 → Widerstand 805 → Rückwärtsstrom verhindernde Diode
807 → Kondensator 803 → Ausgangsende des Inverters 801
erstreckt. Gleichzeitig mit der Inversion wird das
Potential des Punktes a noch weiter abgesenkt, um das "L"-Niveau
des Eingangs des Inverters 802 sicherzustellen und den
Betrieb zu stabilisieren. Anschließend wird das Potential des
Punktes durch den vorstehend genannten
Vorwärtsladeschaltkreis allmählich angehoben. Schließlich wird der
Eingang des Inverters 802 ein "H"-Niveauerfassungspotential,
woraufhin der Inverter 802 den "L"-Pegel und der Inverter
801 den "H"-Pegel liefert und in den anfänglichen Zustand
zurückkehrt. Zu der Zeit, zu der der Inverter 801 zum
Anfangszustand invertiert wird, wird der
Vorwärtsladeschaltkreis des Kondensators 803 zu seinem anfänglichen Zustand
invertiert. Infolgedessen wird das Potential des Punktes
noch weiter angehoben, um den "H"-Pegel des Eingangs des
Inverters 802 sicherzustellen und den Betrieb zu
stabilisieren.
-
Wie aus dem Vorstehenden verstanden wurde, wird die
Zeitspanne, während der der Ausgang des Inverters 801 sich auf
"H"-Niveau befindet, vom Kondensator 803 und Widerstand 804
bestimmt, während die Zeitspanne, während der er sich auf
"L"-Niveau befindet, vom Kondensator 803 und Widerstand 805
bestimmt wird. Dementsprechend sind die Zeitspannen des
"H"-Niveaus und des "L"-Niveaus verschiedene Werte, und der
Anteil der Zeitspanne des "H"-Niveaus zu einem Zyklus, das
heißt das Tastverhältnis, wird auf einen gewissen, festen
Wert eingestellt. Gleichzeitig mit dem Schließen des
Hauptschalters 6 werden die obigen Vorgänge wiederholt.
-
Als nächstes werden die Arbeitsvorgänge des Oszillators 8
mit festem Tastverhältnis, des Spannungsreglers 3 und des
Schaltsteuerstromquellenteils 3A unter der Annahme
beschrieben, daß der Ausgang des Temperaturmeßfühlers 9 auf
"H"-Niveau sei.
-
Wenn die Zenerdiode 303 des Spannungsreglers 3 nichtleitend
und der Ausgang des Oszillators 8 mit festem
Tastverhältnis, nämlich der des Inverters 801 sich auf "H"-Niveau
befindet, wird zunächst dem Transistor 304 ein Basisstrom von
der Stromquelle A&sub1; und durch den Basiswiderstand 308 ebenso
wie die Rückwärtsstrom verhindernde Diode 310 zugeführt und
wird zum leitenden Zustand, um den Transistor 305
nichtleitend zu machen. Anschließend wird, wenn der Ausgang des
Oszillators 8 mit festem Tastverhältnis "L"-Niveau annimmt,
der Basiswiderstand 308 mit dem Ausgangsende des Inverters
801 durch die Rückwärtsstrom verhindernde Diode 809
geerdet, so daß der Transistor 304 nichtleitend wird, um den
Transistor 305 leitend zu machen. Soweit bisher
beschrieben, wird der Transistor 304 unabhängig von der
Abgabespannung der Lichtmaschine 1 zwangsläufig ein/ausgesteuert
durch den Ausgang des Oszillators 8 mit festem
Tastverhältnis. Das heißt, der Feldstrom der Feldspule 102 der
Lichtmaschine 1 wird durch das Ein/Aus-Steuern des Transistors
305 unterbrochen und ist zwangsläufig begrenzt. Da die
Abgabe der Lichtmaschine 1 durch eine auf der Feldspule 102
beruhende magnetomotorische Feldkraft bestimmt ist, führt
zwischenzeitlich die Begrenzung des durch die Feldspule 102
fließenden Stroms zu einer Begrenzung der Abgabe der
Lichtmaschine 1. Außerdem hat in einem Fall, in dem die
elektrischen Verbraucher 5 eines Fahrzeugs im Verhältnis zum
begrenzten Ausgang der Lichtmaschine 1 klein sind, die
Lichtmaschine 1 eine Marge für ihre Fähigkeit der
Stromerzeugung, und die Ausgangsspannung derselben steigt. Wenn diese
Ausgangsspannung die vorherbestimmte Regelspannung des
Spannungsreglers 3, nämlich die Zenerspannung der
Zenerdiode 303 übersteigt, wird die Zenerdiode 303 EIN-geschaltet.
Dann wird, selbst wenn der Ausgang des Oszillators 8 mit
festem Tastverhältnis sich auf "L"-Niveau befindet, der
Transistor 304 leitend und der Transistor 305 nichtleitend
gemacht, um zu verhindern, daß der Feldstrom durch die
Feldspule 102 fließt, wodurch die Ausgangsspannung der
Lichtmaschine 1 auf einen vorherbestimmten Wert geregelt
wird.
-
Als nächstes werden die Arbeitsvorgänge des
Temperaturmeßfühlers 9 und der Temperaturerfassungsvorrichtung 10
beschrieben. Die Temperaturerfassungsvorrichtung 10 liefert
eine Vorwärtsspannung, die so erzeugt ist, daß ein geringer
Vorwärtsstrom zu fließen veranlaßt wird, indem der negative
Temperaturkoeffizient der Vorwärtsspannung einer Diode
genutzt wird, wie vorstehend erklärt. Das heißt, daß die
Vorrichtung 10 die Eigenschaft nutzt, daß die Ausgangsspannung
derselben bei einer niedrigen Temperatur hoch und bei einer
hohen Temperatur niedrig wird. Der Temperaturmeßfühler 9
ist ein Niveaudetektor, der das Niveau eines
Temperaturerfassungssignals von der Temperaturerfassungsvorrichtung 10
mit Hilfe der Vergleichsschaltung 901 erfaßt. Im einzelnen
vergleicht sie die Ausgangsspannung der
Temperaturerfassungsvorrichtung 10 mit einer Bezugsspannung, die
ein Potential aufweist, welches durch Teilen der Spannung
der Stromquelle A&sub2; mittels der Widerstände 902 und 903
erhalten wird. Im einzelnen gibt die Vergleichsschaltung 901,
wenn sich die Temperaturerfassungsvorrichtung 10 auf einer
niedrigen Temperatur befindet und eine höhere
Ausgangsspannung als die Bezugsspannung liefert, das heißt, die
Lichtmaschine 1 sich in einem kalten Zustand befindet, das "H"-
Niveau. Wenn die Ausgangsspannung der
Temperaturerfassungsvorrichtung 10 im Gegensatz dazu niedriger ist als die
Bezugsspannung im Fall einer hohen Temperatur, das heißt die
Lichtmaschine 1 sich in einem warmen Zustand befindet,
liefert die Vergleichsschaltung 901 das "L"-Niveau. Befindet
sich also der Ausgang der Vergleichsschaltung 901 auf "H"-
Niveau, wird das Potential des Knotenpunktes zwischen dem
Basiswiderstand 308 und der Rückwärtsstrom verhindernden
Diode 310 des Schaltsteuerstromquellenteils 308 angehoben,
und dann hängt die Ein/Aus-Tätigkeit des Transistors 304
vom Zustand der Zenerdiode 303 und der Schwingung des
Oszillators 8 mit festem Tastverhältnis ab. Wenn andererseits
der Ausgang der Vergleichsschaltung 901 sich auf "L"-Niveau
befindet, wird das Potential des Knotenpunktes zwischen dem
Basiswiderstand 308 und der Rückwärtsstrom verhindernden
Diode 310 des Schaltsteuerstromquellenteils 3A abgesenkt,
und die Ein/Aus-Tätigkeit des Transistors 304 des
Spannungsreglers 3 hängt nur vom Zustand der Zenerdiode 303 ab,
wie beim Betrieb des bekannten Spannungsreglers.
-
Wie aus dem Vorstehenden verstanden wurde, wird, wenn die
Lichtmaschine 1 unmittelbar nach dem Starten des Motors
kalt ist, ihr Abgabestrom unterdrückt, und wenn die
Lichtmaschine 1 warm ist, wird der gewöhnliche Abgabestrom
erzeugt. Diese charakteristischen Kurven sind in Fig. 4
gezeigt. Wie aus den Kurven auch zu sehen ist, wird der
Abgabestrom im kalten Zustand im wesentlichen genauso
unterdrückt wie der Abgabestrom im warmen Zustand, wodurch das
Kaltzustand-Antriebsdrehmoment der Lichtmaschine 1 gleich
wie das Warmzustand-Antriebsdrehmoment unterdrückt werden
kann.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel ist der Abgabestrom im kalten
Zustand oder das Kaltzustand-Antriebsdrehmoment der
Lichtmaschine 1 unterdrückt worden, um die Charakteristik des
kalten Zustands in wesentliche Übereinstimmung mit der
Charakteristik des warmen Zustands zu bringen. Dies ist
allerdings nicht restriktiv, und es ist auch möglich, zum
Beispiel eine Charakteristik einzustellen, deren Werte
niedriger sind als die Charakteristik des warmen Zustands oder
eine Charakteristik, die Werte zwischen der Charakteristik
des kalten Zustands und der des warmen Zustands hat.
-
Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel dieser
Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist dem Oszillator 8
mit festem Tastverhältnis in Fig. 3 ein Thermistor 810
hinzugefügt, um einen Oszillator 8A mit veränderlichem
Tastverhältnis zu bilden, dessen Ausgang sich in Abhängigkeit
von Temperaturen ändert.
-
Der Thermistor 810 ist an der Steuervorrichtung zusammen
mit der Temperaturerfassungsvorrichtung 10 angebracht und
hat die Eigenschaft, daß der Widerstandswert desselben mit
dem Temperaturanstieg der Lichtmaschine 1 senkt.
-
Gemäß einer solchen Konstruktion wird die Zeitspanne,
während der der Ausgang des Inverters 801 sich auf "H"-Niveau
befindet, durch die Ladezeitkonstante des Kondensators 803,
des Thermistors 810 und des Widerstands 804 bestimmt,
während die Zeitspanne, während der er sich auf "L"-Niveau
befindet, durch die Ladezeitkonstante des Kondensators 803
und des Widerstands 805 bestimmt wird und die Zeitspannen
des "H"- und "L"-Niveaus unterschiedliche Werte werden.
Wenn die Lichtmaschine 1 kalt ist, wird der Anteil des "H"-
Niveaus zu einem Zyklus, nämlich das Tastverhältnis auf
einen bestimmten, festen Wert eingestellt. Ferner nimmt der
Widerstand des Thermistors 810 mit dem Temperaturanstieg
der Lichtmaschine ab. Deshalb arbeitet der Oszillators 8A
so, daß die Zeitspanne des "H"-Niveaus des Inverters 801
allmählich verkürzt werden kann, nämlich daß das
Tastverhältnis allmählich verringert werden kann. Gleichzeitig mit
dem Schließen des Hauptschalters 6 werden die vorstehenden
Vorgänge wiederholt.
-
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird dementsprechend mit
steigender Temperatur der Lichtmaschine 1 die Zeitspanne
des "H"-Ausgangspegels des Inverters 801 allmählich
verkürzt, und die Zeitspanne des Einschaltens des Transistors
304 des Spannungsreglers 3, mit anderen Worten die
Zeitspanne des Abschaltens des Transistors 305, wird verkürzt.
Deshalb wird das Tastverhältnis der Feldspule 102 hoch,
eine an die Feldspule 102 anzulegende Durchschnittsspannung
steigt, und das Absenken des Feldstroms wird unterdrückt.
Infolgedessen wird der Abgabestrom der Lichtmaschine
unterdrückt vom Senken und wird korrigiert.
-
Nebenbei, in einem Fall, in dem die elektrischen
Verbraucher 5 des Fahrzeugs klein sind im Verhältnis zur
begrenzten Abgabe der Lichtmaschine 1, hat die Lichtmaschine 1
eine Marge für ihre Fähigkeit der Stromerzeugung, und die
Ausgangsspannung derselben steigt. Wenn diese
Ausgangsspannung eine vorherbestimmte Regulierspannung des
Spannungsreglers 3 übersteigt, wird die Zenerdiode 303
EIN-geschaltet. Wenn der Ausgang des Oszillators 8A mit veränderlichem
Tastverhältnis sich auf "L"-Niveau befindet, wird dann der
Transistor 304 leitend gemacht und die Abgabespannung der
Lichtmaschine 1 auf den vorherbestimmten Wert geregelt.
-
Wie aus der vorstehenden Beschreibung verstanden wurde,
wird in kaltem Zustand und halbwarmem Zustand der
Lichtmaschine 1, ehe der warme Zustand derselben erreicht ist, der
Abgabestrom der Lichtmaschine der Reihe nach korrigiert und
unterdrückt. Während also die Abgabe im Warmzustand, bei
der es sich um die nominelle Abgabe der Lichtmaschine
handelt, ordnungsgemäß garantiert ist, kann das Kaltzustand-
Antriebsdrehmoment unterdrückt werden, wie durch
charakteristische Kurven in Fig. 6 angedeutet. Hier bezeichnet eine
strichpunktierte Linie M die Abgabestromcharakteristik
unter der halbwarmen Bedingung.
-
Fig. 7 zeigt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel dieser
Erfindung, bei dem dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 3 ein
Umdrehungsgeschwindigkeitsdetektor 11 hinzugefügt ist.
-
Der Umdrehungsgeschwindigkeitsdetektor 11 ist aus unten zu
beschreibenden Komponenten aufgebaut. Ein F-V (Frequenz-
Spannung)-Wandler 111 empfängt den Wechselstromausgang der
Ankerspule 101 der Lichtmaschine 1 und wandelt ihn in einen
Spannungswert proportional zu einer Wechselstromfrequenz
um. Ein erster Detektorschaltkreis 112 und ein zweiter
Detektorschaltkreis 113 empfangen die Ausgangsspannung des F-
V-Wandlers 111 und stellen fest, ob die
Umdrehungsgeschwindigkeit der Lichtmaschine 1 die jeweiligen
Umdrehungsgeschwindigkeitsniveaus, wie vorherbestimmt, erreicht hat.
Ein NOR-Gatter 114 (des Typs mit offenem Kollektor)
empfängt das Ausgangssignal des ersten Detektorschaltkreises
112 und des zweiten Detektorschaltkreises 113.
-
Die Anodenseite der Rückwärtsstrom verhindernden Diode 809,
bei der es sich um die Ausgangsseite des Oszillators 8 mit
festem Tastverhältnis handelt, die Ausgangsseite der
Vergleichsschaltung 901, welches die Ausgangsseite des
Temperaturmeßfühlers 9 ist, und die Ausgangsseite des
NOR-Gatters 114, welche die Ausgangsseite des
Umdrehungsgeschwindigkeitsdetektors 11 ist, sind zusammen mit der Anode
zwischen dem Basiswiderstand 308 und dem Rückwärtsstrom
verhindernden Diode 310 verbunden.
-
Fig. 8 ist eine Betriebsimpulsübersicht des
Umdrehungsgeschwindigkeitsdetektors 11 in Fig. 7. In der Graphik stellt
die Achse der Ordinaten das Ausgangsniveau dar, während die
Achse der Abszissen die Drehgeschwindigkeit der
Lichtmaschine 1 wiedergibt. Die obere Stufe der Übersicht
veranschaulicht die Ausgänge beider Detektorschaltkreise 112 und
113, das heißt eine durchgezogene Linie deutet den Ausgang
des ersten Detektorschaltkreises 112 an, während eine
grobe, unterbrochene Linie den Ausgang des zweiten
Detektorschaltkreises 113 andeutet. Die untere Stufe
veranschaulicht den Ausgang des NOR-Gatters 114.
-
Fig. 9 zeigt die Kurven C der Abgabeströme der
Lichtmaschine 1 und die Kurven T der Antriebsdrehmomente derselben
über der Drehgeschwindigkeit der Lichtmaschine 1 unter
Vollastbedingung derselben auf der Basis dieser Erfindung.
Unterbrochene Linien entsprechen dem kalten Zustand der
Lichtmaschine 1 und durchgezogene Linien dem warmen Zustand
derselben.
-
Bei einer solchen Konstruktion sind die Arbeitsvorgänge der
Schaltkreise mit Ausnahme des
Umdrehungsgeschwindigkeitsdetektors 11 die gleichen wie im Vorstehenden und werden aus
der Beschreibung ausgelassen werden.
-
Nunmehr wird ein den Umdrehungsgeschwindigkeitsdetektor 11
betreffender Vorgang unter der Annahme beschrieben, daß der
Ausgang des Temperaturmeßfühlers 9 auf "H"-Niveau sei. Wie
zuvor gesagt, empfängt der F-V-Wandler 111 den
Wechselstromausgang der Ankerspule 101 der Lichtmaschine 1 und
liefert eine Spannung proportional zur Frequenz der
Wechselstromwellenform, nämlich der Umdrehungsgeschwindigkeit
der Lichtmaschine 1. Der erste Detektorschaltkreis 112 und
der zweite Detektorschaltkreis 113 empfangen die
Ausgangsspannung des F-V-Wandlers 111, und ihre Ausgänge werden
jeweils invertiert, wenn die empfangenen Spannungen
entsprechende, feste Werte erreicht haben, das heißt, die
Umdrehungsgeschwindigkeit der Lichtmaschine 1 entsprechende,
feste Umdrehungsgeschwindigkeitswerte erreicht hat. Wie durch
die Detektorschaltkreisausgänge in Fig. 8 angedeutet,
liefert also der erste Detektorschaltkreis 112 den "H"-Pegel
für die Umdrehungsgeschwindigkeit der Lichtmaschine 1 von 0
(U/min) bis N&sub1; (U/min) und liefert den "L"-Pegel für die
Geschwindigkeit oberhalb N&sub1; (U/min), und der zweite
Detektorschaltkreis 113 liefert den "L"-Pegel für die
Umdrehungsgeschwindigkeit der Lichtmaschine 1 von 0 (U/min) bis
N&sub2; (U/min) und liefert den "H"-Pegel für die
Geschwindigkeit oberhalb N&sub2;(U/min). Wie durch den NOR-Gatterausgang
in Fig. 8 angedeutet, liefert als nächstes das NOR-Gatter
114 den "H"-Pegel nur in dem Abschnitt, in dem sich die
Ausgänge sowohl des ersten Detektorschaltkreises 112 als
auch des zweiten Detektorschaltkreises 113 auf "L"-Niveau
befinden, nämlich dem Abschnitt, in dem die
Drehgeschwindigkeit der Lichtmaschine 1 zwischen N&sub1; (U/min) und N&sub2;
(U/min) einschließlich liegt, und bietet das "L"-Niveau in
jedem beliebigen anderen Abschnitt. Das bedeutet,
gleichermaßen zum Ausgangsbetrieb des Temperaturmeßfühlers 9, wenn
der Ausgang des Umdrehungsgeschwindigkeitsdetektors 11, bei
dem es sich um den Ausgang des NOR-Gatters 114 handelt,
sich auf "H"-Niveau befindet, die Ein/Aus-Tätigkeit des
Transistors 304 des Spannungsreglers 3 vom Zustand der
Zenerdiode 303 und der Schwingung des Oszillators 8 mit
festem Tastverhältnis abhängt, und wenn sich der Ausgang des
Detektors 11 auf "L"-Pegel befindet, hängt die
Ein-/Aus-Tätigkeit des Transistors 304 nur vom Zustand der Zenerdiode
303 ab, wie beim Betrieb des Spannungsreglers 3 im Stand
der Technik. Wenn sowohl der Ausgang des
Temperaturmeßfühlers 9 und der Ausgang des
Umdrehungsgeschwindigkeitsdetektors 11 beide "L"-Niveau haben, hängt natürlich die
Ein/Aus-Wirkung des Transistors 304 allein vom Zustand der
Zenerdiode 303 ab. Schließlich ist der Feldstrom der
Lichtmaschine 1 nur begrenzt, wenn die Lichtmaschine 1 kalt ist,
wobei ihre Umdrehungsgeschwindigkeit im Abschnitt von N&sub1;
(U/min) bis N&sub2; (U/min) liegt.
-
Wie aus dem Vorstehenden verstanden worden ist, kann, wenn
die Lichtmaschine 1 sich in kaltem Zustand unmittelbar nach
dem Anlassen des Motors befindet und dessen
Umdrehungsgeschwindigkeit in den festgelegten Bereich fällt, der
Abgabestrom der Lichtmaschine 1 unterdrückt werden. Solchen
Charakteristiken Ausdruck gebende Kurven sind in Fig. 9
gezeigt. Wie aus den Kurven hervorgeht, kann die Spitze des
Kaltzustand-Antriebsdrehmoments unterdrückt und in der
Weise abgeschnitten werden, daß der Abgabestrom innerhalb
des vorherbestimmten Umdrehungsgeschwindigkeitsbereichs
von N&sub1; (U/min) bis N&sub2; (U/min) unter der kalten Bedingung
wie vorstehend beschrieben unterdrückt wird. Darüber hinaus
wird, abgesehen von der Spitze des Antriebsdrehmoments,
insbesondere in einem Hochgeschwindigkeitsumdrehungsbereich
der Abgabestrom bei kaltem Zustand nicht unterdrückt, so
daß dieser Strom wirksam genutzt werden kann.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel ist der Abgabestrom nur in
kaltem Zustand innerhalb des Bereichs unterdrückt worden,
innerhalb dessen die Umdrehungsgeschwindigkeit der
Lichtmaschine 1 von N&sub1; (U/min) bis N&sub2; (U/min) liegt. Jedoch ist
dies nicht restriktiv, sondern als Beispiel kann der
Abgabestrom der Lichtmaschine 1 auch ähnlich nur im kalten
Zustand unterdrückt werden innerhalb eines Bereichs,
innerhalb dessen die Umdrehungsgeschwindigkeit der Lichtmaschine
1 von 0 (U/min) bis N&sub2; (U/min) liegt. Bei der
Ausführungsform ist das praktikable Anordnungsbeispiel in Fig. 7
gezeigt worden. Allerdings braucht das Ausführungsbeispiel
nicht darauf beschränkt zu sein, und es können beliebige
Mittel genommen werden, solange ähnliche Effekte erzielt
werden.
-
Soweit bisher beschrieben, ist gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel dieser Erfindung die Regelvorrichtung so
aufgebaut, daß der Abgabestrom der Lichtmaschine unterdrückt
wird, wenn die Temperatur der Lichtmaschine unterhalb eines
vorherbestimmten Punktes und im
Drehgeschwindigkeitsbereich
der Lichtmaschine liegt, in dem das
Antriebsdrehmoment derselben eine Spitze zeigt, um die Spitze des
Kaltzustand-Antriebsdrehmoments zu hemmen. Dementsprechend wird
der effektive Ausgang der Lichtmaschine nicht verdorben,
der Abgabestrom in kaltem Zustand kann im
Hochgeschwindigkeitsbereich wirksam genutzt und die Belastung auf dem
Motor reduziert werden. Deshalb wird die Umdrehung des Motors
stabilisiert, und die Kraftstoffverbrauchsmenge des Motors
kann verringert werden.