DE69615774T2

DE69615774T2 - Steuerungsvorrichtung für Wechselstromgenerator

Info

Publication number: DE69615774T2
Application number: DE69615774T
Authority: DE
Inventors: Hirofumi Watanabe
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-09-06
Filing date: 1996-04-17
Publication date: 2002-07-11
Anticipated expiration: 2016-04-18
Also published as: JPH0974693A; KR100268962B1; US6384551B1; JP3359792B2; EP0762595A2; DE69615774D1; KR970018979A; EP0762595B1; EP0762595A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen eine Steuervorrichtung für einen AC- bzw. Wechselstromgenerator eines Motorfahrzeugs und insbesondere eine Steuervorrichtung eines AC-Generators eines Motorfahrzeugs zum Umschalten der Energieversorgung an eine elektrische Hochspannungslast, die bei einem höheren Spannungspegel betrieben wird als eine gewöhnliche.

Beschreibung des Standes der Technik

EP-A-0 1 407 633 offenbart eine Steuervorrichtung für einen AC-Generator eines Motorfahrzeugs, das diesen AC- Generator umfasst, der durch einen internen Verbrennungsmotor dieses Motorfahrzeugs angetrieben wird und eine Erregerspule hat, einen Gleichrichter zum Gleichrichten einer von dem AC- Generator generierten Spannung, eine Batterie (4), die vorgesehen ist, um mit elektrischer Energie aufgeladen zu werden, die von dem Gleichrichter ausgegeben wird, und, als eine elektrische Spannungslast, eine Windschutzscheibenheizung, die vorgesehen ist, um mit elektrischer Energie vom Ausgang des Gleichrichters versorgt zu werden, wobei diese Vorrichtung eine Moduseinstelleinrichtung umfasst zum Umschalten des Ausgangs des Gleichrichters zu der Batterie oder zu der Heizvorrichtung des Motorfahrzeugs, um dadurch einen Batterieauflademodus einzustellen oder einen Heizbetriebsmodus, wobei diese Moduseinstelleinrichtung ein Steuersignal ausgibt, das indikativ ist für den Batterieladebetriebsmodus oder den Heizbetriebsmodus, der jeweils eingestellt ist, und eine Spannungsreglervorrichtung zum Speisen eines Erregerstromes bzw. Erregerstroms mit einem voreingestellten Tastverhältnis an die Feldspule bzw. Erregerspule, um die Ausgangsenergie graduell anzuheben, die generiert wird, wenn erfasst wird, dass der Heizer gestartet worden ist, um betrieben zu werden, wenn er eingeschaltet ist.
EP-A-0 661 791 offenbart eine ähnliche Vorrichtung, in der Steuersignale von Signalen gebildet werden, die sich voneinander unterscheiden in bezug auf das Tastverhältnis, die Frequenz oder den Spannungspegel.
Eine andere zum Stand der Technik gehörende Vorrichtung wird nachstehend detaillierter unter Bezugnahme auf Fig. 6 der Zeichnungen beschrieben.
Fig. 6 zeigt ein Schaltungsdiagramm eines AC- Generators eines vorbekannten Motorfahrzeugs, wie es beispielsweise in der japanischen ungeprüften Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 206848/1989 (JP-A-1-206848) offenbart worden ist. Bei Bezugnahme auf die Figur umfasst die konventionelle Steuervorrichtung einen AC-Generator (Wechselstromgenerator) 1, der von einem internen Verbrennungsmotor eines Motorfahrzeugs (nicht dargestellt) angetrieben wird und aus einer Erregerspule (102) besteht zum Generieren eines rotierenden Magnetfeldes und einer Ankerspule 101 zum Generieren einer AC-Spannung unter der Einwirkung des generierten Drehmagnetfeldes, einem Gleichrichter 2 zum Vollwellengleichrichten der von dem AC- Generator 1 generierten elektrischen Energie, einer Ausgangsumschaltsteuerung 7 zum Umschalten der Speisung der gleichgerichteten Ausgangsenergie des Gleichrichters 2 zwischen einer Batterie 4 und einer elektrischen Hochspannungsbordlast (z. B. Hochspannungsausrüstung eines Motorfahrzeugs) 5, einem Schlüsselschalter 6, der geschlossen ist zum Starten des Betriebs des eingebauten Verbrennungsmotors durch Verbinden eines Plusanschlusses (d. h. eines Anschlusses mit positiver Polarität) der Batterie 4 mit der Erregerspule 102 über den Ausgang der Umschaltsteuerung 7 zum Ermöglichen eines Erregerstroms, durch die Erregerspule 102 zu fließen, einer Motorsteuereinheit 8 (nachstehend kurz ECU von "Engine Control Unit" bezeichnet) zum Ausgeben eines EIN/AUS-Signals an einen Erregerschalter 72 zum Ermöglichen der Speisung der Ausgangsgröße des ECU 8 für eine vorbestimmte Zeit, und einem Spannungsregler 3 zum Regeln der generierten Spannung durch Steuern des Erregerstroms der Erregerspule 102 in Abhängigkeit von der Anschlussspannung der Batterie 4.
Der Spannungsregler 3 ist durch einen nachstehend beschriebenen Schaltungsaufbau implementiert. Zwischen dem Plusanschluss der Batterie 4 und einem auf Masse gelegten Minusanschluss 202 des Gleichrichters 2 sind Spannungsteilerwiderstände 301 und 302 verbunden, die als eine erste Spannungserfassungseinrichtung dienen, womit die Anschlussspannung der Batterie 4 erfasst wird als eine geteilte Spannung, die an einem Spannungsteilerpunkt A auftritt zwischen den Spannungsteilerwiderständen 301 und 302. Weiter sind Spannungsteilerwiderstände 313, 308 und 309 in Serie verbunden zwischen dem Plusanschluss 201 und dem Minusanschluss 202 des Gleichrichters 2, um als eine zweite Erfassungseinrichtung zu dienen bzw. eine dritte Erfassungseinrichtung. Die an dem Plusanschluss 201 auftretende gleichgerichtete Ausgangsspannung wird als eine geteilte Spannung erfasst, die an einem Spannungsteilerpunkt B zwischen einer dritten, aus den Spannungsteilerwiderständen 313 und 308 bestehenden Erfassungseinrichtung und dem Widerstand 309 auftritt.
Zwischen dem Erregeranschluss positiver Polarität und einem Minusanschluss 202 ist ein Transistor 304 verbunden, der einen Kollektor mit einem Lastwiderstand 306 verbunden hat und einen Emitter mit dem Massepotential, wobei die Basis des Transistors 304 mit der Anode einer Zehnerdiode 303 verbunden ist, die eine Kathode hat, mit der Kathoden von Dioden 210 und 311 gemeinsam verbunden sind, deren Anoden mit den Spannungsteilerpunkten A bzw. B verbunden sind. Diese Dioden 310 und 311 dienen zum Isolieren der ersten Erfassungseinrichtung bzw. der zweiten Erfassungseinrichtung. Weiter ist eine Diode 312 zwischen dem Spannungsteilerpunkt C und dem Plus-Erregeranschluss (d. h. dem Anschluss positiver Polarität) der Erregerspule 102 verbunden. Die Diode 312 isoliert die zweite Erfassungseinrichtung und die dritte Erfassungseinrichtung voneinander.
Demnach leuchtet ein, dass jede der Dioden 310, 311 und 312 aus einer Rückwärtssperrdiode besteht, die vorgesehen ist zur Isolierung der Erfassungseinrichtungen voneinander. Die Zenerdiode 303 wird eingeschaltet (d. h. sie wird leitend), wenn die an den Schaltungspunkten A und B auftretenden Spannungen einen vorbestimmten Pegel erreichen, um es dadurch dem Transistor 304 zu ermöglichen, leitend zu werden (oder sich im Ein-Zustand zu erweisen).
Weiter ist zwischen dem Pluserregeranschluss und dem Minusanschluss 202 ein Ausgangstransistor 305 verbunden, mit einem an eine Diode 307 verbundenem Kollektor und einem mit dem Massepotential verbundenen Emitter, wobei die Basis des Ausgangstransistors 305 mit dem Kollektor des Transistors 304 verbunden ist.
Im übrigen ist der Kollektor des Ausgangstransistors 305 mit dem Minuserregeranschluss der Erregerspule 102 verbunden. Dadurch ist die Diode 307 parallel zur Erregerspule 102 verbunden und dient zum Schlucken eines Spannungsstoßes relativ langer Dauer, der in der Erregerspule 102 auf das Ausschalten des Ausgangstransistors 305 hin generiert wird.
Nun wendet sich die Beschreibung dem Betrieb der Wechselstromgeneratorsteuervorrichtung des oben beschriebenen Aufbaus zu. Normalerweise wird der Ausgangsumschalter 71 der Ausgangsumschaltesteuerung 7 umgeschaltet zur Batterie 4, wodurch der gewöhnliche Betriebsmodus (Batterieladebetriebsmodus) eingestellt wird. Wenn der Ausgangsumschalter 71 für eine kurze Zeit auf die elektrische Hochspannungsbordlast 5 umgeschaltet wird (z. B. etwa fünf Minuten), wird andererseits ein Hochspannungsbetriebsmodus bestätigt, der für das Aktivieren beispielsweise eines Abtau-/Entfrostungssystems zum Entfernen von am Fensterglas eines Motorfahrzeugs im Winter oder in sehr kalten Gegenden anhaftenden oder klebenden Eises bestätigt. In diesen Betriebsmodus wird vom gewöhnlichen Betriebsmodus her gewechselt. Die elektrische Hochspannungsbordlast 5 kann beispielsweise aus einem Heizer bestehen.
An erster Stelle wird der gewöhnliche Betriebsmodus erläutert. Wenn der Schlüsselschalter 6 geschlossen ist zum Starten des Betriebs der eingebauten Verbrennungsmaschine, um dadurch den Erregerschalter 72 zu schließen, fließt Erregerstrom von der Batterie 4 über den Schlüsselschalter 6 und den Erregerschalter 72 zur Erregerspule 102. Dadurch wird der Wechselstromgenerator 1 in den Bereitschaftszustand versetzt zum Generieren von Wechselstromenergie. Wenn der Wechselstromgenerator 1 anschließend beginnt, elektrische Energie auf das Starten des Motorbetriebes hin zu generieren, steigt die am Plusanschluss 201 des Gleichrichters 2 auftretende Spannung an. Die Batterie 4 wird mit der Gleichrichterausgangsgröße über den Ausgangsumschalter 71 geladen, was dazu führt, dass die Anschlussspannung der Batterie 4 ansteigt.
Die Anschlussspannung der Batterie 4 wird in bezug auf eine von den in dem Spannungsregler 3 integrierten Spannungsteilerwiderständen 301 und 302 geteilte Spannung erfasst, die sich aus der Spannungsteilung ergibt. Wenn die geteilte Spannung, die am Spannungsteilerpunkt A zwischen den Spannungsteilerwiderständen 301 und 302 auftritt, eine Einschaltspannung der Zenerdiode 303 mit dem Ansteigen der Anschlussspannung der Batterie 4 erreicht, wird die Zenerdiode 303 leitend, wodurch der Transistor 304 eingeschaltet wird, während der Ausgangstransistor 305 ausgeschaltet wird, um dadurch den Erregerstrom zu unterbrechen. Wenn demgegenüber die Anschlussspannung der Batterie 4 unter den vorbestimmten, zuvor erwähnten Pegel abfällt, wird die Zenerdiode 303 in den nicht leitenden Zustand oder Aus-Zustand versetzt. Als Ergebnis hiervon wird der Ausgangstransistor 305 eingeschaltet, um einem Erregerstrom zu ermöglichen, zu fließen.
Auf diese Weise wird der Transistor 304 wiederholt ein- und ausgeschaltet, wie die Zenerdiode 303 den Ein- bzw. Aus-Zustand einnimmt und als Ergebnis hiervon wird der Ausgangstransistor 305 wiederholt ein- und ausgeschaltet, um eine stoßweise unterbrochene Steuerung des Erregerstroms zu bewirken, der durch die Erregerspule 102 fließt, um dadurch die Anschlussspannung der Batterie 4 zu regeln. Falls ein den Batteriespannungserfassungsanschluss und die erste Erfassungsvorrichtung zum Erfassen der Anschlussspannung der Batterie 4 verbindender Draht brechen sollte bedingt durch Vibrationen des internen Verbrennungsmotors oder aus irgendeinem anderen Grunde, wird die Anschlussspannungserfassungsoperation unmöglich gemacht, weil die Batterieanschlussspannung nicht mehr der ersten Erfassungsvorrichtung zugeführt werden kann, die sich aus den Spannungsteilerwiderständen 301 und 302 zusammensetzt.
In diesem Fall ist jedoch die Batterieanschlussspannung von der Batterie 4 über den Schüsselschalter 6 und den Erregerschalter 72 an den Pluserregeranschluss der Erregerspule 102 geleitet. Derart wird die Batterieanschlussspannung an die zweite Erfassungsvorrichtung angelegt (die sich aus den Spannungsteilerwiderständen 308 und 309 zusammensetzt) über die Diode 312. Folglich kann die Batterieanschlussspannung von der zweiten Erfassungsvorrichtung erfasst werden ahs eine geteilte Spannung, die an dem Spannungsteilerpunkt B zwischen den Spannungsteilerwiderständen 308 und 309 auftritt.
In der zweiten Erfassungseinrichtung ist das Spannungsteilungsverhältnis so dimensioniert, dass es etwas größer ist als das der ersten Erfassungseinrichtung zum Erhalten der geteilten Spannung zum Leitendmachen der Zenerdiode 303. Entsprechen kann die Ladespannung gesteuert werden, selbst wenn die Batterieanschlussspannung bedingt durch einen Drahtbruch nicht zurückgeführt wird, wodurch die Batterie 4 davor geschützt wird, überladen zu werden. Demnach kann die Batterie 4 gegen Zerstören aufgrund von Überladen geschützt werden.
Jetzt wendet sich die Beschreibung dem Hochspannungsbetriebsmodus zu, in welchem die Generatorausgangsgröße umgeschaltet wird zu der elektrischen Hochspannungsbordlast 5. Um den Ausgang des Gleichrichters 2 umzuschalten, wird zuvor der Erregerschalter 72 gesteuert durch die Motorsteuereinheit 8 einmal geöffnet zum Dämpfen des Erregerstroms im Hinblick auf das Schützen des Schaltkontaktes vor durch möglicherweise in dem Ausgangsumschalter 71 produzierten Lichtbogen bedingter Zerstörung.
Nach Ablauf einer für das Bedämpfen des Erregerstroms erforderlichen vorbestimmten Zeit wird der Ausgangsumschalter 71 umgeschaltet auf die elektrische Hochspannungsbordlast 5, woraufhin der Erregerschalter 72 geschlossen wird unter der Steuerung der Motorsteuereinheit 8. Die nachfolgende Steuerung des Umschalters in oben beschriebener Weise kann angemessen programmiert sein in einer Verarbeitungseinheit, die in der Ausgangsumschaltsteuerung 7 in einer konventionellen Art enthalten ist, die für Fachleute ohne weitere Erläuterungen ersichtlich ist. Wenn auf das Schließen des Erregerschalters 72 hin der Erregerstrom durch die Erregerspule 102 fließt, steigt die von dem Wechselstromgenerator 1 generierte Spannung an, was ein entsprechendes Ansteigen der Gleichrichterausgangsspannung, die am Plusanschluss 201 auftritt, mit sich bringt.
Im Hochspannungsbetriebsmodus ist der Ausgang des Gleichrichters 2 von der Batterie 4 getrennt. Demgemäss sind die erste und zweite Erfassungseinrichtung inaktiv. Daher wird die Anschlussspannung des Plusanschlusses 201 von der dritten Erfassungseinrichtung erfasst, die aus den Spannungsteilerwiderständen 313, 308 und 309 besteht. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, dass wenn die Erfassungsspannung zum Versetzen der Zenerdiode 303 in den leitenden Zustand durch die dritte Erfassungseinrichtung hergeleitet wird, das Spannungsteilerwiderstandsverhältnis derart dimensioniert ist, dass die an der dritten Erfassungseinrichtung anliegende Spannung höher ist als die an der ersten Erfassungseinrichtung anliegende.
Speziell, wenn die Ausgangsgröße des Gleichrichters 2 einen voreingestellten Hochspannungswert überschreitet, der durch die Widerstandswerte der Spannungsteilerwiderstände 313, 308 und 309 und die Zenerdiode 303 bestimmt wird, wird die letztere leitend, um dadurch den Transistor 304 einzuschalten, während der Ausgangstransistor 305 ausgeschaltet wird. Folglich wird die gleichgerichtete Ausgangsspannung des Gleichrichters 2 reguliert auf den voreingestellten Hochspannungspegel durch Unterbrechen des Erregerstroms, um dadurch die elektrische Energiegenerierungsoperation zu stoppen. Auf diese Weise kann die Gleichrichterausgangsgröße eines geeigneten Wertes direkt zu der elektrischen Hochspannungsbordlast 5 geführt werden, wie zum Beispiel einem Heizer oder einem Abtau-/Entfrostungssystem.
Während des oben beschriebenen Hochspannungsspeisungsbetriebs wird die Batterie 4 nicht geladen, aber nimmt einen Entladezustand ein zum Speisen nur des Erregerstroms des AC-Generators 1. Aus diesem Grunde ist der Hochspannungsspeisungsbetrieb begrenzt auf eine kurze Dauer (z. B. etwa fünf Minuten), um ein exzessives Entladen oder Tiefentladen der Batterie 4 zu vermeiden. Andererseits, wenn die Batteriespannung der Batterie 4 unter einen voreingestellten Pegel fällt, wird der Hochspannungsladebetrieb gestoppt, um dadurch das Wiederaufnehmen des gewöhnlichen Batterieladebetriebes zu ermöglichen. Es wird unmittelbar und ohne das Erfordernis jeglicher zusätzlicher Beschreibung ersichtlich, dass die oben beschriebene aufeinanderfolgende Steuerung ausgeführt werden kann durch Ausführen eines entsprechenden Programms mit der Verarbeitungseinheit, die in der Ausgangsumschaltsteuerung 7 enthalten ist. Im übrigen zeigt Fig. 7 ein Wellenformdiagramm zum Darlegen des Betriebs im Zustand, in dem der Ausgang des AC-Generators 1 umgeschaltet wird zu der elektrischen Hochspannungsbordlast 5.
Die konventionelle vorstehend beschriebene AC- Generator-Steuervorrichtung hat einen Nachteil, dass auf das Umschalten des Betriebsmodus vom gewöhnlichen Batterieladebetrieb zum Hochspannungsbordlast- Energieversorgungsbetrieb die Ausgangsgröße des AC-Generators steil ansteigt, was zu Problemen wie Riemenschlupf, Absenken der Motordrehzahl aufgrund einer steil ansteigenden Motorbelastung und ähnlichem führt. Um diese Probleme zu behandeln, wurde ein Verfahren zum derartigen Steuern der Ausgangsgröße des AC-Generators vorgeschlagen, dass sie graduell oder progressiv ansteigt durch Inbetriebnehmen der bordelektrischen Last im Batterieladebetriebsmodus und nachfolgendem Ausführen des zuvor erwähnten Umschaltevorganges.
Hierbei ist es jedoch erforderlich, dass die Zeit, die für das progressive oder graduelle Steuern verwendet wird (auf die als graduelle Steuerzeit Bezug genommen wird) die Ausgangsleistung des AC-Generators konstant ist unabhängig von Differenzen im Energiebedarf auf das Umschalten der Last hin. In diesem Zusammenhang ist die graduelle Steuerzeit, die unter der Annahme, dass der Betriebsmodus vom AC-Generator- Hochleistungsausgangsbetriebsmodus (Hochspannungsbetrieb) umgeschaltet wird in den AC-Generator- Niedrigleistungsausgangsbetriebsmodus (Batterieladebetriebsmodus) eingestellt ist relativ kurz. Folglich treten auf ein Betriebsmodusumschalten oder Wechseln vom Niedrigausgangsbetriebsmodus (Batterieladebetriebsmodus) zum AC-Generator-Hochausgangsmodus (Hochspannungsbetriebsmodus) Probleme auf wie zum Beispiel Riemenschlupf, Absenken der Motordrehzahl und ähnliches bedingt durch steiles Ansteigen der Ausgangsleistung des AC- Generators.
Andererseits, wenn die schrittweise Steuerzeit bestimmt wird unter der Annahme, dass die AC-Generator- Ausgangsleistung umgeschaltet werden soll von niedriger Ausgangsenergie (Batterieladebetriebsmodus) zu hoher AC- Generator-Ausgangsenergie (Hochspannungsbetriebsmodus) ist die zuvor erwähnte schrittweise Steuerzeit relativ lang. Folglich wird auf das Wechseln von einer hohen AC-Generator- Ausgangsgröße (Hochspannungsbetriebsmodus) zu einer niedrigen Ausgangsgröße (Batterieladebetriebsmodus) die Ausgangsenergie des AC-Generators unnötiger Weise im Übermaß unterdrückt werden, womit, wenn sich möglicherweise ein Problem zuzieht, dass der Leistungsbedarf, der von den Lasten wie zum Beispiel den Beleuchtungslampen des Motorfahrzeugs benötigt wird, nicht bereitgestellt werden kann bedingt durch Überentladung der Batterie.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Im Lichte des vorstehend beschriebenen Standes der Technik ist es eine Absicht der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung für einen AC-Generator eines Motorfahrzeugs bereitzustellen, die im wesentlichen immun ist gegenüber der Probleme der konventionellen zuvor beschriebenen Steuervorrichtungen.
Insbesondere ist es eine Absicht der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung für einen AC-Generator eines Motorfahrzeugs bereitzustellen, die das Problem der Variation der Motordrehzahl bedingt durch den steilen Anstieg der AC-Generator-Ausgangsleistung und/oder der steilen Abnahme oder Zunahme der Motorbelastung, die ein oben erwähntes Umschalten des Betriebsmodus mit sich bringt in der Ausgangsenergie des AC-Generators zwischen den unterschiedlichen Betriebsmodi lösen oder mindern kann.
Im Hinblick auf die vorstehenden und andere Absichten, die mit fortschreitender Beschreibung ersichtlich werden, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung bereitgestellt, wie sie im Anspruch 1 beschrieben ist.
Weitere Verbesserungen der Erfindung sind in den vom Anspruch 1 abhängigen Unteransprüchen beschrieben.
Im besonderen kann eine Steuervorrichtung für einen AC-Generator eines Motorfahrzeugs bereitgestellt werden, die einen Gleichrichter einschließt zum Gleichrichten einer Spannung, die von einem AC-Generator generiert wird, der von einem eingebauten Verbrennungsmotor angetrieben wird und eine Erregerspule einschließt, eine mit von dem Gleichrichter ausgegebener elektrischer Energie geladene Batterie, eine elektrische Hochspannungslast des Motorfahrzeugs, die mit von der Ausgangsgröße des Gleichrichters bereitgestellter elektrischer Energie versorgt wird, eine Moduseinstelleinrichtung zum Umschalten des Ausgangs des Gleichrichters zu der Batterie oder der elektrischen Hochspannungslast des Motorfahrzeugs um dadurch einen Drehladebetriebsmodus oder einen Hochspannungsbetriebsmodus einzustellen, und einen Spannungsregler zum Regeln eines Erregerstroms, der durch die Erregerspule fließt, so dass sich der Erregerstrom mit einer Änderungsrate graduell erhöht, die jeweils für den Betriebsmodus eingestellt ist, um dadurch eine Ausgangsspannung des AC-Generators zu regulieren auf einen vorbestimmten Wert in jedem der eingestellten Betriebsmodi.
In einer bevorzugten Art, die Erfindung auszuführen, kann die Moduseinstelleinrichtung angepasst sein, um den Batterieladebetriebsmodus oder den Hochspannungsbetriebsmodus einzustellen und ein Steuersignal auszugeben, das indikativ ist für die Änderungsrate des Erregerstroms in jedem der Betriebsmodi. Der Spannungsregler schaltet den Betriebsmodus des AC-Generators durch Steuern des Erregerstroms in Übereinstimmung mit dem Steuersignal um.
In einer anderen bevorzugten Art zum Ausführen der Erfindung kann der Spannungsregler eine Identifizierungseinrichtung zum unterscheidenden Identifizieren des Inhaltes der Steuersignale, die von der Moduseinstelleinrichtung ausgegeben werden, einschließen, eine Änderungsrateneinstelleinrichtung zum Einstellen der Änderungsrate des Erregerstroms auf der Grundlage eines Ergebnisses der Identifizierung des Steuersignals und eine Stromsteuereinrichtung zum Steuern eines schrittweisen Erhöhens des Erregerstroms in Übereinstimmung mit der eingestellten Änderungsrate.
In noch einer anderen bevorzugten Weise zur Ausführung der Erfindung kann die Moduseinstelleinrichtung ein Steuersignal ausgeben zum Einstellen eines Niedrigspannungsbetriebsmodus auf ein Umschalten zum Hochspannungsbetriebsmodus vom Batterieladebetriebsmodus oder auf ein Umschalten zum Batterieladebetriebsmodus vom Hochspannungsbetriebsmodus. Die Stromsteuereinrichtung kann dann ansprechen auf das Steuersignal zum Einstellen des Niederspannungsbetriebsmodus, um dadurch den Erregerstrom abzusenken, niedriger als im Batterieladebetriebsmodus und Hochspannungsbetriebsmodus.
In noch einer bevorzugten Art zur Ausführung der Erfindung kann die Moduseinstelleinrichtung derart angeordnet sein, dass sie Steuersignale für die jeweiligen Betriebsmodi in Form von Impulsfolgensignalen ausgibt, die sich voneinander bezüglich ihres Tastgrades unterscheiden.
In noch einer weiteren bevorzugten Weise zum Ausführen der Erfindung kann die Moduseinstelleinrichtung angeordnet sein, um Steuersignale in Form von Signalen auszugeben, die sich voneinander in bezug auf ihre Frequenz unterscheiden.
In noch einer weiteren bevorzugten Art zur Ausführung der Erfindung kann die Moduseinstelleinrichtung angeordnet sein, um Steuersignale für die jeweiligen Betriebsmodi auszugeben in Form von Signalen, die sich voneinander in bezug auf den Spannungspegel unterscheiden.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Änderungsrateneinstelleinrichtung derart implementiert werden, dass sie die Änderungsrate des Erregerstroms beim Umschalten des Betriebsmodus vom Batterieladebetriebsmodus zum Hochspannungsbetriebsmodus kleiner einstellt als die Änderungsrate des Erregerstroms beim Umschalten der Betriebsmodi vom Hochspannungsbetriebsmodus zum Batterieladebetriebsmodus.
Die Identifizierungseinrichtung kann vorzugsweise derart angeordnet sein, dass sie das Ergebnis einer unterscheidenden Identifizierung des Inhaltes des von der Moduseinstelleinrichtung eingegebenen Steuersignals auf ein Einstellen des Batterieladebetriebsmodus oder auf ein Einstellen des Hochspannungsbetriebsmodus hin ausgibt und das Steuersignal in eine Spannung eines des eingestellten Betriebsmodus entsprechenden Pegels umwandelt, während sie die Spannung zu einem Spannungspegel entsprechend dem Steuersignal für den Niederspannungsbetriebsmodus mit einer vorbestimmten Zeitkonstanten umwandelt, um dadurch eine Änderungsrate des Erregerstroms für den Niederspannungsbetriebsmodus in der Änderungsrateneinstelleinrichtung einzustellen.
Die Identifizierungseinrichtung kann bevorzugt angeordnet sein, um ein Erregerstromunterbrechungssteuersignal außer Kraft zu setzen, das in Übereinstimmung mit dem Ergebnis einer Batterieanschlussspannungserfassung beziehungsweise Gleichrichterausgangsspannungserfassung auf das Identifizieren des Niederspannungsbetriebsmodus hin ausgegeben wird.
Der Spannungsregler kann vorzugsweise eine Ausgangsspannungserfassungseinrichtung einschließen zum Erfassen einer Ausgangsspannung des AC-Generators. Wenn die Ausgangsspannung unter einen vorbestimmten Wert fällt, wird die Änderungsrate, wie sie im Batterieladebetriebsmodus und im Hochspannungsbetriebsmodus eingestellt ist, unwirksam gemacht, um dadurch zu ermöglichen, den Erregerstrom anzuheben mit einer höheren Änderungsrate.
Die vorstehenden und weitere Absichten der vorliegenden Erfindung werden leichter verstanden durch Lesen der folgenden Beschreibung ihrer bevorzugten, nur als Beispiel wiedergegebenen Ausführungsformen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In Zuge der nachfolgenden Beschreibung wird bezug genommen auf die Zeichnungen, in denen zeigt:
Fig. 1 ein Schaltungsdiagramm einer Steuervorrichtung für einen AC-Generator eines Motorfahrzeugs entsprechend einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein Schaltungsdiagramm einer Steuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ein Schaltungsdiagramm einer Steuervorrichtung gemäß einer dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ein Schaltungsdiagramm einer Steuervorrichtung gemäß einer vierten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 eine Wellenform zum graphischen Darlegen des Betriebs oder des Verhaltens eines AC-Generators, wenn ein Ausgang umgeschaltet wird zwischen einer Batterie und einer Hochspannungsbordlast;
Fig. 6 ein Diagramm eines Aufbaus einer konventionellen Steuervorrichtung für einen AC-Generator eines Motorfahrzeugs; und
Fig. 7 eine Wellenform zum graphischen Darlegen des Betriebs oder des Verhaltens eines AC-Generators, wenn sein Ausgang umgeschaltet wird zwischen einer Batterie und einer Hochspannungsbordlast bei der konventionellen Steuervorrichtung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Nun wird die vorliegende Erfindung detailliert beschrieben in Verbindung mit derzeit als bevorzugt oder typisch angesehenen Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In der folgenden Beschreibung kennzeichnen ähnliche Bezugszeichen ähnliche oder entsprechende Teile über die verschiedenen Ansichten hinweg.

Ausführungsbeispiel 1

Fig. 1 ist ein Schaltungsdiagramm zum Zeigen einer Steuervorrichtung für einen AC-Generator eines Motorfahrzeugs gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. In der Figur kennzeichnen ähnliche Bezugszeichen wie die in Fig. 5 ähnliche oder äquivalente Komponenten.
Nun wird auf Fig. 1 Bezug genommen, wobei ein Spannungsregler 3A, der entsprechend der Lehre der Erfindung umgesetzt ist und in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verkörpert ist, sich zusammensetzt aus einem Takt-zu- Spannungsumsetzer 361 zum Umsetzen eines Taktsteuersignals, das von einer Motorsteuereinheit 8A ausgegeben wird mit einem Tastverhältnis (oder Arbeitszyklus) entsprechend einem Batteriebetriebsmodus, Niederspannungsbetriebsmodus beziehungsweise eines Hochspannungsbetriebsmodus in Spannungswerte der den oben erwähnten Tastverhältnissen oder Zyklen jeweils entsprechenden Pegeln, Komparatoren 358, 359 und 360 mit jeweiligem Pluseingangsanschluss, an den die umgesetzte Spannung VD, die von dem Takt-zu-Spannungsumsetzer 361 ausgegeben wird, angelegt wird und anderen Eingangsanschlüssen, an die Referenzspannungen unterschiedlicher Pegel Ref4, Ref5 und Ref6 jeweils angelegt werden (wobei Ref4 < Ref5 < Ref6), um dadurch Logikpegelsignale auszugeben, die indikativ sind für die Vergleichsergebnisse, ein ODER-Gatter 357 mit Eingängen, an die die Ausgangssignale der Komparatoren 358 beziehungsweise 359 angelegt werden, ein NICHT-ODER-Gatter 356 mit Eingängen, an die die Ausgangssignale der Komparatoren 359 beziehungsweise 360 angelegt sind, Invertierer 355 und 362 zum Invertieren der Ausgangssiginale des NLCHT-ODER-Gatters 356 und des ODER-Gatters 357 und zum jeweiligen Anlegen dieser an die Eingänge eines ODER-Gatters 352, ein ODER- Gatter 351, in das das Ausgangssignal des NICHT-ODER-Gatters 356 eingegeben wird, einen NICHT-Invertierer 353, in den das Ausgangssignal des ODER-Gatters 357 eingegeben wird und ein NICHT-UND-Gatter 354. Nebenbei haben die ODER-Gatter 351 und 352 das NICHT-UND-Gatter 354 jeweils die anderen Eingangsanschlüsse, an die ein Ausgangssignal eines UND- Gatters 332 angelegt ist.
Darüber hinaus schließt der Spannungsregler 3A eine Konstantspannungsquelle 318 zum Stabilisieren der Anschlussspannung der Batterie 4 ein, um sie konstant zu halten und dabei einen konstanten Strom zu generieren und PNP-Transistoren 340, 343 und 346, deren jeweilige Emitter mit den Ausgangsanschlüssen der Konstantspannungsquelle 318 jeweils verbunden sind und deren Kollektor jeweils mit einem Ende eines der Widerstände 341, 344 und 347 verbunden sind, die jeweils zueinander unterschiedliche Widerstandswerte haben. Der PNP-Transistor 346 ist eingeschaltet (leitend gemacht) als Reaktion auf das Ausgangssignal des ODER-Gatters 351, das an die Basis über den Widerstand 345 angelegt ist.
Der Transistor 343 wird eingeschaltet (in den leitenden Zustand geschaltet) als Reaktion auf das Ausgangssignal des ODER-Gatters 352, das an der Basis angelegt wird. Der Transistor 340 wird eingeschaltet als Reaktion auf das Ausgangssignal des NICHT-Invertierers 338, das an der Basis über den Widerstand 339 angelegt wird. Die Widerstände 341, 344 und 347 haben ein Ende mit den Kollektoren der Transistoren 340, 343 beziehungsweise 346 verbunden und sind mit ihrem anderen Ende mit einem Kondensator 348 verbunden, dessen anderes Ende mit dem Massepotential verbunden ist. Die über dem Kondensator 348 auftretende Anschlussspannung wird an dem Minuseingangsanschluss des Komparators 315 eingegeben, der einen Pluseingangsanschluss hat, an den eine Sägezahnwellenspannung von einem Sägezahngenerator 316 konstant angelegt wird.
Der Transistor 343 wird eingeschaltet (in den leitenden Zustand geschaltet) als Reaktion auf das Ausgangssignal des ODER-Gatters 352, das an der Basis angelegt wird. Der Transistor 340 wird eingeschaltet als Reaktion auf das Ausgangssignal des NICHT-Invertierers 338, das über den Widerstand 339 an der Basis eingegeben wird. Die Widerstände 341, 344 und 347 haben jeweils ein Ende mit den Kollektoren der Transistoren 340, 343 beziehungsweise 346 verbunden und sind mit einem Ende eines Kondensators 348 verbunden, dessen anderes mit Massepotential verbunden ist. Die über dem Kondensator 348 anfallende Anschlussspannung wird an einen Minuseingangsanschluss des Komparators 315 eingegeben, der einen Pluseingangsanschluss hat, an den eine Sägezahnwellenspannung konstant von einem Sägezahngenerator 316 angelegt wird.
Zwischen einem gemeinsamen Verbindungspunkt der Widerstände 341, 344 und 347 und dem Kondensator 348 und dem Ausgang des NICHT-UND-Gatters 354 oder dem des NICHT- Invertierers 353 sind Widerstände 349 und 350 jeweils verbunden. Folglich wird der Kondensator 348 elektrisch geladen von der Konstantspannungsversorgungsspannung über den Widerstand, der mit dem Kollektor des Transistors auf sein Einschalten hin verbunden ist, während der Kondensator 348 entladen wird über einen Widerstand, der mit dem Ausgang des NICHT-UND-Gatters 354 oder dem NICHT-Invertierer 353 verbunden ist. Der Komparator 315 vergleicht die Ladespannung des Kondensators 348 mit der Sägezahnwellenformspannung, um dadurch ein Impulsfolgesignal auszugeben mit niedriger relativer Einschaltdauer beziehungsweise niedrigem Tastgrad, der zunimmt in Abhängigkeit von der Änderung des Ladespannungspegels.
Als eine Modifikation kann der Spannungsregler 3A zusammengesetzt sein aus einem Spannungsteiler der Widerstände 301 und 302, die in Serie zwischen dem Plusanschluss der Batterie 4 und dem Minusanschluss des Gleichrichters 2 verbunden sind zum Erfassen der Anschlussspannung der Batterie 4, einem Komparator 328 mit einem Pluseingangsanschluss verbunden mit dem Spannungsteilerpunkt A zwischen den Spannungsteilerwiderständen 301 und 302 und einem Minuseingangsanschluss, an den die Referenzspannung Ref 1 angelegt ist, Spannungsteilerwiderstände 226 und 227, die in Serie zwischen dem Plusanschluss 201 und dem Minusanschluss des Gleichrichters 2 verbunden sind zum Erfassen der Gleichrichterausgangsgröße, ein Komparator 328 mit einem Plusanschluss verbunden mit dem Spannungsteilerpunkt B zwischen den Spannungsteilerwiderständen 326 und 327 und einem Minuseingangsanschluss, in den die Referenzspannung Ref2 eingegeben wird, ein ODER-Gatter 330 mit Eingängen, an die die Ausgangssignale Komparatoren 328 beziehungsweise 329 bereitgestellt werden und ein UND-Gatter 331 zum logischen UND-Verknüpfen der Ausgangssignale des ODER-Gatters 330 beziehungsweise 357.
Außerdem enthält der Spannungsregler 3A Spannungsteilerwiderstände 334 und 335, die in Serie verbunden sind zwischen einer Ausgangsleitung einer Phase des Wechselstromgenerators 1 zum Erfassen der von dem Wechselstromgenerator 1 generierten Spannung, einen Kondensator 336, der parallel zu dem Spannungsteilerwiderstand 335 geschaltet ist zum Glätten der erfassten Generatorspannung, ein Komparator 333 mit einem Pluseingangsanschluss (+), an den die geglättete Generatorspannung angelegt ist und einem Minuseingangsanschluss (-), an den die Referenzspannung Ref 3 angelegt ist, und ein UND-Gatter 332 mit Eingängen, die das Ausgangssignal des Komparators 333 empfangen und das Ausgangssignal des UND-Gatters 331, und ein NICHT-ODER-Gatter 337 mit Eingangsanschlüssen zum Empfangen des Ausgangssignals des UND-Gatters 332 zusammen mit dem Ausgangssignal des Komparators 315, um dadurch ein Signal auszugeben, das an die Basis des Ausgangstransistors 305 angelegt wird. In der Steuervorrichtung gemäß der momentanen Ausgestaltungsform der Erfindung besteht die Ausgangsumschaltesteuerung 7A aus einem Ausgangsumschalter 71, der angepasst ist, um durch ein Steuersignal der Motorsteuereinheit 8 umgeschaltet zu werden, wodurch das Ziel für die Zufuhr der von dem Gleichrichter 2 ausgegebenen elektrischen Energie umgeschaltet wird zwischen der Batterie 4 und der elektrischen Hochspannungsbordlast 5 mit Hilfe des Ausgangsumschalters 71.
Als nächstes wird die Beschreibung auf den Betrieb der Steuervorrichtung gerichtet werden.
Die von der Ausgangsumschaltesteuerung 7 ausgeführten aufeinanderfolgenden Steueroperationen sind im wesentlichen dieselben wie im Fall der zuvor beschriebenen bisher bekannten Steuervorrichtung. Wenn der Ausgangsumschalter 71 der Ausgangsumschaltesteuerung 7 geschlossen wird zu einem zur Batterie 4 führenden Kontakt, ist der Batterieladebetriebsmodus gültig, während der Hochspannungsbetriebsmodus gültig ist, wenn der Ausgangsumschalter 71 geschlossen ist zu einem zur elektrischen Hochspannungsbordlast 5 führenden Kontakt. In diesem Zusammenhang sollte erwähnt werden, dass vor der Umschaltoperation durch den Schalter 71 die Motorsteuereinheit 8A einmal einen Niederspannungsbetriebsmodus ausgewählt hat, um den Erregerstrom zu verringern. Danach wird das zuvor erwähnte Umschalten der Betriebsmodi ausgeführt mit Hilfe des Modusumschalters 71.
Im Spannungsregler 3A wird das von der Motorsteuereinheit 8 ausgegebene Tastgradsteuersignal in eine Spannung VD umgesetzt durch den Takt-zu-Spannungsumsetzer 361. Die sich aus dem Umsetzen ergebende Spannung VD wird verglichen mit Referenzvoltspannungen Ref4, Ref5 und Ref6 durch die Komparatoren 358, 359 und 360. Die Referenzspannungen Ref4, Ref5 und Ref6 stehen in einer solchen Relation zueinander, dass Ref4 < Ref5 < Ref6 gilt, wobei der Komparator 358 angepasst ist zum Erfassen des Tastverhältnisses von 10%, der Komparator 359 zum Erfassen des Tastverhältnisses von 30% und der Komparator 360 gedacht ist zum Erfassen des Tastverhältnisses von 90%.
Wenn demnach das Tastverhältnissteuersignal, das ein Tastverhältnis kleiner als 10% anzeigt, von der Motorsteuereinheit 8 eingegeben wird, wird das Ausgangssignal des Komparators 358 hoch "H", während das des Komparators 359 niedrig wird "L", wobei das Ausgangssignal des Komparators 360 niedrig ist "L". Andererseits ist auf das Eingeben des Tastverhältnissteuersignals, das ein Tastverhältnis größer als 10% und kleiner als 30% anzeigt, das Ausgangssignal des Komparators 358 niedrig "L" während das des Komparators 359 beziehungsweise 360 auch niedrig "L" ist. Außerdem, wenn ein Tastverhältnissteuersignal, das ein Tastverhältnis größer als 30% und kleiner als 90% anzeigt, von der Motorsteuereinheit 8 eingegeben wird, wird das Ausgangssignal des Komparators 358 niedrig "L", während das des Komparators 359 hoch wird "H", wobei das Ausgangssignal des Komparators 360 niedrig "L" ist. Auf das Eingeben des Tastverhältnissteuersignals, das ein Tastverhältnis größer als 90% anzeigt, wird das Ausgangssignal des Komparators 358 niedrig "L", wobei das des Komparators 359 hoch "H" ist, während das Ausgangssignal des Komparators 360 hoch "H" wird.
In dieser Verbindung wird angenommen, dass das Tastverhältnissteuersignal, das ein Tastverhältnis größer als 10% oder kleiner als 90% anzeigt, das Einstellen des Batterieladebetriebsmodus befiehlt. Andererseits zeigt ein Tastverhältnissteuersignal, das ein Tastverhältnis größer als 10% und kleiner als 30% repräsentiert, den Niederspannungsbetriebsmodus an, während das Tastverhältnissteuersignal, das ein Tastverhältnis größer als 30% und kleiner als 90 repräsentiert, den Hochspannungsbetriebsmodus anzeigt. Zuerst wird der Betrieb im Batterieladebetriebsmodus erläutert werden. Wenn der Schlüsselschalter 6 geschlossen wird zum Starten des Motors, wird ein Erregerstrom zu der Erregerspule 102 von der Batterie 4 fließen durch den Schlüsselschalter 6, wodurch der AC-Generator in einen Zustand versetzt wird, bereit zum Generieren elektrischer Energie. Wenn der Motorbetrieb gestartet ist, startet der AC-Generator 1 das Generieren von Elektrizität, woraufhin die Spannung an dem Plusanschluss 201 ansteigt, was mit einem Ansteigen der Anschlussspannung der Batterie 4 einhergeht.
Die Anschlussspannung der Batterie 4 erfasst am Spannungsteilerpunkt A, der von den Spannungsteilerwiderständen 301 und 302 gebildet wird, wird verglichen mit der Referenzspannung Ref 1 durch den Komparator 328. Wenn die Spannung an dem Spannungsteilerpunkt A den Referenzspannung Ref 1 übersteigt, wird das Ausgangssignal des Komparators 328 hoch "H". Die Spannung des Plusanschlusses 201, die an den Spannungsteilerpunkt B, der von den Spannungsteilerwiderständen 326 und 327 gebildet wird, erfasst wird, wird außerdem verglichen mit der Referenzspannung Ref2 und das Ausgangssignal des Komparators 329 nimmt einen Hochpegel "H" an. Im Batterieladebetriebsmodus übersteigt die Spannung am Spannungsteilerpunkt B jedoch nicht die Referenzspannung Ref2. Demnach ist das Ausgangssignal des Komparators 329 in diesem Modus niedrig "L".
Außerdem wird die Spannung der Ankerwicklung 101, die an dem Spannungsteilerpunkt C, der von den Spannungsteilerwiderständen 334 und 335 gebildet wird, erfasst wird und geglättet worden ist, verglichen mit der Referenzspannung Ref3 von dem Komparator 333. Wenn die Spannung am Spannungsteilerpunkt C niedriger ist als die Referenzspannung Ref3, wird das Ausgangssignal des Komparators 333 niedrig. Da jedoch die Spannung am Spannungsteilerpunkt C nur im Niederspannungsbetriebsmodus so lange wie der AC-Generator sich im Generatormodus befindet niedriger wird als die Referenzspannung Ref3, nimmt der Ausgang des Komparators 333 Hochpegel "H" an in anderen Betriebsmodi als dem Niederspannungsbetriebsmodus.
Wenn die Anschlussspannung der Batterie 4 bis zu einem Pegel ansteigt, bei dem die Spannung am Spannungsteilerpunkt A die Referenzspannung Ref 1 übersteigt, wird demnach das Ausgangssignal des Komparators 328 hoch. Folglich werden die Ausgangssignale des ODER-Gatters 330, des UND-Gatters 331 und des UND-Gatters 332 hoch, während das des NICHT-ODER-Gatters 337 niedrig wird, wodurch der Ausgangsstransistor 305 in den nicht leitenden Zustand (Aus- Zustand) versetzt wird. Als Ergebnis hiervon wird der Erregerstrom veranlasst, abzunehmen mit einer Zeitkonstanten T1 der Erregerspule 102 über die Diode 307. Dadurch wird die Ausgangsspannung des AC-Generators 1 herabgesetzt, was die Anschlussspannung der Batterie 4 veranlasst, entsprechend abzunehmen.
Der Komparator 315 vergleicht die Sägezahnspannung, die von dem Sägezahngenerator 316 generiert wird, mit der Anschlussspannung des Kondensators 348. Wenn die Anschlussspannung des Kondensators 348 niedriger wird als die Sägezahnspannung, wird das Ausgangssignal des Komparators 315 hoch. Folglich wird das Ausgangssignal des das Ausgangssignal des Komparators 315 empfangenden NICHT-ODER-Gatters 337 niedrig, wodurch der Ausgangstransistor 305 in den Aus- Zustand (nicht leitenden Zustand) versetzt wird.
Im nun betrachteten Betriebsmodus ist das Ausgangssignal des Komparators 360 hoch und das des Komparators 358 ist ebenfalls hoch. Folglich ist das Ausgangssignal des NICHT-ODER-Gatters 356 niedrig, welches invertiert wird durch den Invertierer 355 zu einem Hochsignal. Mit anderen Worten, das Ausgangssignal des Invertierers 355 ist hoch. Andererseits ist das Ausgangssignal des ODER-Gatters 357, das das Ausgangssignal des Komparators 358 empfängt, hoch. Folglich ist das Ausgangssignal des Invertierers 362 niedrig. Wenn das Ausgangssignal des UND-Gatters 332 hoch ist, wird der Kondensator 348 durch den Widerstand 349 mit einer Zeitkonstanten T2 (= Kapazität des Kondensators 348 multipliziert mit dem Widerstandswert des Widerstandes 349, d. h. eine Sekunde) entladen, weil das Ausgangssignal des Spannungsteilerwiderstandes 357 auf Niedrigpegel liegt.
Wenn das Ausgangssignal des UND-Gatters 332 niedrig ist und das des ODER-Gatters 341 ebenfalls niedrig ist, wird der PNP-Transistor 346 in den leitenden Zustand (Ein-Zustand) versetzt, woraufhin der Kondensator 348 elektrisch geladen wird mit einer Zeitkonstanten T3 (= Kapazität des Kondensators 348 · Widerstand des Widerstandes 347, d. h. 5 Sekunden) mit Hilfe des Widerstandes 347. Auf diese Weise wird das Laden und Entladen des Kondensators 348 gesteuert in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des UND-Gatters 332, wodurch die Leistung des unterbrochenen Erregerstromes jeweils in Form einer geladenen Spannung des Kondensators 348 gespeichert wird.
Im eingeschwungenen Zustand gibt der Komparator 315 ein Impulssignal mit einem konstanten Tastverhältnis aus. Wenn die Anschlussspannung der Batterie 4 demgemäss gemeinsam mit dem Abnehmen des Erregerstroms niedriger wird und folglich die Anschlussspannung des AC-Generators 1 abnimmt, wird die Spannung am Spannungsteilerpunkt A niedriger als die Referenzspannung Ref1, was dazu führt, dass das Ausgangssignal des Komparators 328, des ODER-Gatters 330 und des UND-Gatters 331 jeweils niedrig werden. Folglich wird das Ausgangssignal des UND-Gatters 332 niedrig. Der Komparator 315 gibt jedoch das Impulssignal mit konstantem Tastverhältnis aus.
Beginnend zu einem Zeitpunkt, zu dem das Ausgangssignal des UND-Gatters 332 niedrig wird, während der des NICHT-UND-Gatters 354 hoch wird und das Ausgangssignal des ODER-Gatters 352 niedrig ist, wird das Tastverhältnis des Niedrigpegels (auf das nachstehend auch als Niedrigtastverhältnis Bezug genommen wird) des Ausgangsimpulssignals des Komparators 315 größer mit der Zeitkonstanten T3 während der Kondensator 348 geladen wird mit der Zeitkonstanten T3. Weil das Ausgangsimpulssignal des Komparators 315 durch das NICHT-ODER-Gatter 337 invertiert wird, nimmt das Tastverhältnis des Hochpegels (auf das nachher auch als Hochtastverhältnis Bezug genommen wird) des von dem NICHT-ODER-Gatters 337 ausgegebenen Impulssignals zu mit der Zeitkonstanten T3, wodurch das Verhältnis des Leitendzustandes (auf das auch als Ein-Verhältnis Bezug genommen wird) des Ausgangstransistors 305 zunimmt mit der Zeitkonstanten T3. Als Gesamtergebnis nimmt der Erregerstrom mit der Zeitkonstanten T3 zu, was ein Ansteigen der Ausgangsspannung des AC-Generators 1 mit sich bringt sowie der Anschlussspannung der Batterie 4.
Auf diese Weise wird der durch die Erregerspule 102 fließende Erregerstrom kontinuierlich der Ein/Aus-Steuerung des Ausgangstransistors 305 unterzogen, wodurch die trimanuale Spannung der Batterie 4 auf einen ersten vorgegebenen Wert (z. B. 14,5 Volt) geregelt wird. Wenn der Takt-zu-Spannungsumsetzer 361 das Signal des Tastverhältnisses größer als 10% und kleiner als 30% erfasst, das von der Motorsteuereinheit 8 ausgegeben wird und einen Niederspannungsbetriebsmodus anzeigt, werden folglich die Ausgangssignale der Komparatoren 358, 359 und 360 jeweils niedrig. Entsprechend wird das Ausgangssignal des NICHT-ODER- Gatters 356 hoch, während das des Invertierers 355 niedrig ist. Weiter ist das Ausgangssignal des ODER-Gatters 357 niedrig, während das des Invertierers 362 hoch ist und das des NICHT-Invertierers 353 niedrig ist.
Da der Kondensator 348 über den Widerstand 350 mit einer Zeitkonstanten T4 (= Kapazität von 348 · Widerstandswert von 350, z. B. 5 Sekunden) entladen wird, steigt das Hochtastverhältnis (d. h. das Tastverhältnis des Hochpegels) des von dem Komparator 315 ausgegebenen Impulssignals an mit der Zeitkonstanten T4. Demnach nimmt das Niedrigtastverhältnis (d. h. das Tastverhältnis des Niedrigpegels) des Ausgangsimpulssignals des NICHT-ODER- Gatters 337) mit der Zeitkonstanten T4 zu, was wiederum bedeutet, dass das Leitend-Verhältnis (d. h. das Verhältnis der Ein-Zustandsdauer) des Ausgangsstransistors 305 abnimmt mit der Zeitkonstanten T4, während die Ausgangsspannung des AC-Generators 1 abnimmt mit der Zeitkonstanten T4.
Weil die Spannung der Ankerwicklung 101 ebenfalls abnimmt mit der Zeitkonstanten T4, wird in diesem Fall das Ausgangssignal des Komparators 333 niedrig und das des NICHT- Invertierers 338 ist niedrig, dadurch den Transistor 340 einschaltend, wenn die Spannung am Spannungsteilerpunkt C abfällt unter die Referenzspannung Ref3. Demnach wird der Kondensator 348 geladen mit einer Zeitkonstanten T6 (= Kapazität von 348 · Widerstandswert von 341 = T1) über den Widerstand 341), wodurch die Anschlussspannung der Kapazität 348 ansteigt mit der Zeitkonstanten T6.
Da die Anschlussspannung der Kapazität 348 zunimmt, nimmt das Hochtastverhältnis des Ausgangsimpulssignals des Komparators 315 ab mit der Zeitkonstanten T6 und demnach nimmt das Niedrigtastverhältnis des Ausgangsimpulssignals des NICHT-ODER-Gatters 337 mit der Zeitkonstanten T6 ab. Folglich nimmt der Erregerstrom mit der Zeitkonstanten T6 zu, während die Spannung der Ankerwicklung 101 ebenfalls entsprechend zunimmt.
Zu dieser Zeit steigt die Spannung am Spannungsteilerpunkt C an. Wenn diese Spannung die Referenzspannung Ref3 übersteigt, wird das Ausgangssignal des Komparators 333 hoch und das des NICHT-Invertierers 338 wird auch hoch, was dazu führt, dass der PNP-Transistor 340 ausgeschaltet wird, um das Laden des Kondensators 348 zu verhindern. Der Kondensator 348 wird wieder entladen mit der Zeitkonstanten T4, dadurch die Spitzenspannung der Ankerwicklung 101 auf einen zweiten vorbestimmten Wert regelnd, beispielsweise für fünf Sekunden (Niederspannüngsbetriebsmodus).
In diesem Zustand wird der Ausgangsumschalter 71 umgeschaltet von der Batterie 4 zu der elektrischen Hochspannungsbordlast 5 als Reaktion auf ein entsprechendes von der Motorsteuereinheit 8 ausgegebenes Signal. Wenn das Tastverhältnissteuersignal, dass das Tastverhältnis größer als 30% und kleiner als 90% anordnet, von der Motorsteuereinheit 8 ausgegeben wird nach dem Umschalten des Ausgangsumschalters 71, wechselt der Betriebsmodus in den Hochspannungsbetriebsmodus.
Im Hochspannungsbetriebsmodus steigt die Anschlussspannung der Batterie 4 nicht an, um dabei das Betriebssignal des Komparators 328 auf niedrigem Pegel zu halten. Da die Spannung am Spannungsteilerpunkt B nicht die Referenzspannung Ref2 übersteigt, bis die Ausgangsspannung des AC-Generators 1 einen dritten vorbestimmten Wert oder Pegel (z. B. 30 Volt) übersteigt, ist das Ausgangssignal des Komparators 329 niedrig und demnach ist auch das Ausgangssignal des ODER-Gatters 330 niedrig. Folglich sind auch die Ausgangssignale der UND-Gatter 331 und 332 jeweils niedrig.
Dies führt dazu, dass das Ausgangssignal des ODER- Gatters 357 einen Hochpegel annimmt, wodurch das Ausgangssignal des NICHT-Invertierers 353 veranlasst wird, ein Hochpegelsignal anzunehmen, während das Ausgangssignal des Invertierers 362 einen Niedrigpegel annimmt. Weil das Ausgangssignal des NICHT-ODER-Gatters 356 hoch ist, wird außerdem das Ausgangssignal des Invertierers 355 niedrig. Zusätzlich wird das Ausgangssignal des NICHT-ODER-Gatters 356 hoch, das Ausgangssignal des Invertierers 355 ist niedrig. Da das Ausgangssignal des UND-Gatters 332 niedrig wird, wird außerdem das Ausgangssignal des NICHT-UND-Gatters 354 hoch. Mit dem Hochausgangssignal des ODER-Gatters 351 wird der PNP- Transistor 356 ausgeschaltet, während als Reaktion auf das Niedrigausgangssignal des ODER-Gatters 352 der PNP-Transistor 343 eingeschaltet wird, wodurch der Kondensator 348 mit der Zeitkonstanten T5 ( = Kapazität von 348 · Widerstandswert von 344, z. B. 10 Sekunden) geladen wird. Demnach nimmt das Hochtastverhältnis (d. h. das Tastverhältnis des Hochpegels) des Ausgangsimpulssignals des Komparators 315 mit der Zeitkonstanten T5) ab.
Nun nimmt das Hochtastverhältnis des Ausgangsimpulssignals des NICHT-ODER-Gatters 337 zu mit der Zeitkonstanten T5, um das Leitend-Verhältnis des Ausgangsstransistors 305 mit der Zeitkonstanten T5 zu erhöhen. Demnach steigt der Erregerstrom mit der Zeitkonstanten T5 an, was die Ausgangsspannung des AC- Generators 1 veranlasst, anzusteigen mit der Zeitkonstanten T5. Auf diese Art nimmt die Energiezufuhr zu der Hochspannungslast des Motorfahrzeugs mit der Zeitkonstanten T5 zu.
Wenn die Ausgangsspannung des AC-Generators 1 den dritten vorbestimmten Wert übersteigt, überschreitet die Spannung am Spannungsteilerpunkt B die Referenzspannung Ref2 und das Ausgangssignal des Komparators 329 nimmt einen Hochpegel an, woraufhin Ausgangssignale des ODER-Gatters 330 und der UND-Gatter 331 und 332 jeweils hoch werden, was dazu führt, dass das Ausgangssignal des NICHT-ODER-Gatters 337 einen Niedrigpegel annimmt. Folglich wird der Ausgangstransistor 305 in den nicht leitenden Zustand versetzt.
Demnach nimmt der Erregerstrom mit der Zeitkonstanten T1 ab, was begleitet wird von einem Abnehmen der Ausgangsspannung des AC-Generators 1 mit der Zeitkonstanten T1. Auf diese Weise führt der Ausgangstransistor 305 kontinuierliches Ein/Aus-Steuern des Erregerstroms aus, der durch die Erregerspule 102 fließt, um dadurch die Ausgangsspannung des AC-Generators 1 auf den dritten vorbestimmten Wert oder Pegel (z. B. 30 Volt) zu regeln.
Nach dem Ablauf einer vorbestimmten Zeit (etwa eine Minute) vom Zeitpunkt, wenn der Hochspannungsbetriebsmodus eingenommen worden ist, gibt die Motorsteuereinheit 8 ein Tastverhältnissteuersignal aus, das das Tastverhältnis größer als 10% und kleiner als 30% anzeigt. Auf das Erfassen dieses Tastverhältnissteuersignals von dem Takt-zu- Spannungsumsetzer 361, wird der Niederspannungsbetriebsmodus eingenommen, wodurch die Ausgangsspannung des AC-Generators 1 abnimmt mit der Zeitkonstanten T4, um dadurch reguliert zu werden auf den zweiten vorbestimmten Pegel (z. B. 5 Volt). In diesem Zustand wird der Ausgang des Ausgangsumschalters 71 umgeschaltet auf die Batterie 4 von der elektrischen Hochspannungsbordlast 5 auf Reaktion auf das von der Motorsteuereinheit 8 ausgegebene Schaltsteuersignal. Nach dem Umschalten des Gleichrichterausgangs wechselt der Betriebsmodus in den Batterieladebetriebsmodus als Reaktion auf das Tastverhältnissteuersignal, das ein Tastverhältnis kleiner als 10% anordnet und von der Motorsteuereinheit 8 ausgegeben worden ist.
Genauer gesagt, die Ausgangsspannung des AC- Generators 1 wird veranlasst, anzusteigen mit der Zeitkonstanten T2 von dem zweiten vorbestimmten Level (5 Volt), um dadurch reguliert zu werden auf den ersten vorbestimmten Wert. Fig. 5 ist eine Ansicht zur graphischen Darlegung der Betriebsabläufe der einzelnen Teile der Steuervorrichtung, die auf ein Umschalten des Ausgangs des AC-Generators 1 hin bewirkt werden. Wenn das ein Tastverhältnis größer als 90% anzeigende Signal von der Motorsteuereinheit 8 ausgegeben wird (einschließlich der Verbindung zum Massepotential), wird der Batterielademodus eingenommen.

Ausführungsbeispiel 2

Fig. 2 ist ein Schaltdiagramm und zeigt einen Aufbau der Steuervorrichtung für den AC-Generator eines Motorfahrzeugs entsprechend einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Im Fall dieser Ausgestaltung wird die Steuervorrichtung gekennzeichnet durch ein Bezugszeichen 3B. Nebenbei kennzeichnen dieselben oder ähnlichen Bezugszeichen, wie sie in Fig. 2 benutzt worden sind, selbe oder ähnliche Teile wie sie in Fig. 1 gezeigt worden sind. In der Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausgestaltungsform sind die Referenzspannungen der Komparatoren 364 und 365 gekennzeichnet durch Ref7 beziehungsweise Ref8, wobei die Komparatoren 364 beziehungsweise 365 gedacht sind zum Erfassen der Tastverhältnisse von 20% beziehungsweise 80%.
Das Ausgangssignal des Invertierers 363, der die Ausgangsgröße des Komparators 364 empfängt, wird jeweils eingegeben in das ODER-Gatter 351 und den Invertierer 355. Wenn bei dieser Anordnung das Tastverhältnis, das von dem von der Motorsteuereinheit 8 ausgegebenen
Tastverhältnissteuersignal angeordnet wird, Null Prozent (0%) ist, gibt der Takt-zu-Spannungsumsetzer 366 an die Komparatoren 364 und 365 ein Spannungssignal von einem solchen Pegel, dass das Ausgangssignal des Komparators 364 einen Hochpegel "H" annimmt, während das Ausgangssignal des Komparators 365 einen Niedrigpegel "L" annimmt, wenn sie verglichen werden mit den Referenzspannungen Ref7 beziehungsweise Ref8.
Als Ergebnis hiervon wird die Ausgangsspannung des AC-Generators auf einen ersten vorbestimmten Pegel (z. B. 14,5 Volt) geregelt im Batterieladebetriebsmodus. Genauer gesagt, ausgehend von einem Zeitpunkt, zu dem das Ausgangssignal des NICHT-UND-Gatters 354 niedrig wird und das des ODER-Gatters 352 hoch ist, nimmt das Niedrigtastverhältnis des Ausgangsimpulssignals des Komparators 315 mit der Zeitkonstanten T3 zu, wenn der Kondensator 348 geladen wird mit der Zeitkonstanten T3.
Weil das Niedrigtastverhältnis des Ausgangsimpulssignals des Komparators 315 von dem NICHT-ODER- Gatter 337 invertiert wird, wird das Tastverhältnis des Hochpegels des Impulssignals, das vom NICHT-ODER-Gatter 337 ausgegeben wird, zunehmen mit der Zeitkonstanten T3, wodurch das Leitendverhältnis (auf das auch als Ein-Verhältnis Bezug genommen wird) des Ausgangstransistors 305 zunehmen mit der Zeitkonstanten T3. Als Gesamtergebnis steigt der Erregerstrom mit der Zeitkonstanten T3, ein Ansteigen der Ausgangsspannung des AC-Generators 1 bewirkend sowie der Anschlussspannung der Batterie 4.
Folglich wird das Tastverhältnis des Tastverhältnissteuersignals, das von der Motorsteuereinheit 7 ausgegeben wird, 100%, die Spannung, die aus dem Umwandeln durch den Takt-zu-Spannungsumsetzer 366 resultiert, steigt an mit einer Zeitkonstanten TD. Wenn eine Spannung, die anzeigt, dass das Tastverhältnis größer als 20% ist, wird das Ausgangssignal des Komparators 364 niedrig, woraufhin das Ausgangssignal den Niederspannungsbetriebsmodus einnimmt. Dadurch nimmt die Ausgangsspannung des AC-Generators 1 ab mit der Zeitkonstanten T4, um dadurch auf einen zweiten vorgegebenen Wert geregelt zu werden (z. B. 5 Volt).
Genauer gesagt, wenn der Takt-zu-Spannungsumsetzer 361 das von der Motorsteuereinheit 8 ausgegebene Signal des Niedrigtastverhältnisses erfasst und den Niederspannungsbetriebsmodus anzeigt, werden die Ausgangssignale der Komparatoren 364 und 365 jeweils niedrig. Entsprechend ist das Ausgangssignal des NICHT-ODER-Gatters 356 hoch. Außerdem ist das Ausgangssignal des NICHT-ODER- Gatters 356 hoch, während das des Invertierers 355 niedrig ist wie das des ODER-Gatters 357 niedrig ist, wodurch das Ausgangssignal des Invertierers 362 hoch ist und das des NICHT-Invertierers 353 niedrig ist.
Da der Kondensator 348 über den Widerstand 350 entladen wird mit einer Zeitkonstanten T4 (= Kapazität von 348 · Widerstandswert von 350, z. B. 5 Sekunden), nimmt demnach das Hochtastverhältnis (d. h. das Tastverhältnis im Hochpegel) des von dem Komparator 315 ausgegebenen Impulssignales zu mit der Zeitkonstanten T4. Demnach nimmt das Niedrigtastverhältnis (d. h. das Tastverhältnis des Niedrigpegels) des Ausgangsimpulssignals des NICHT-ODER- Gatters mit der Zeitkonstanten T4 zu, was wiederum bedeutet, dass das Leitend-Verhältnis des Ausgangstransistors 305 abnimmt mit der Zeitkonstanten T4. Folglich nimmt die Ausgangsspannung des AC-Generators 1 ab mit der Zeitkonstanten T4, wodurch die Spannung der Ankerwicklung 101 ebenfalls mit der Zeitkonstanten T4 verringert wird.
In diesem Fall wird das Ausgangssignal des Komparators 333 niedrig und das des NICHT-Invertierers 338 ist niedrig, um dadurch den Transistor 340 einzuschalten, wenn die Spannung am Spannungsteilerpunkt C unterhalb einer Referenzspannung Ref3 abfällt. Auf diese Weise wird der Kondensator 348 geladen mit einer Zeitkonstanten T6 (= Kapazität von 348 · Widerstandswert von 341 = T1) über den Widerstand 341, wodurch die Anschlussspannung des Kondensator 348 ansteigt mit der Zeitkonstanten T6.
Da die Anschlussspannung des Kondensators 348 zunimmt, nimmt das Hochtastverhältnis des Ausgangsimpulssignals des Komparators 315 ab mit der Zeitkonstanten T6 und dadurch nimmt das Niedrigtastverhältnis des Ausgangsimpulssignals des NICHT-ODER-Gatters 337 ab mit der Zeitkonstanten T6. Folglich nimmt der Erregerstrom mit der Zeitkonstanten T6 zu, während die Spannung der Ankerwicklung 101 ebenfalls entsprechend zunimmt.
Zu diesem Zeitpunkt steigt die Spannung am Spannungsteilerpunkt C an. Wenn diese Spannung die Referenzspannung Ref3 übersteigt, wird das Ausgangssignal des Komparators 333 hoch und das des NICHT-Invertierers 338 wird auch hoch, was dazu führt, dass der PNP-Transistor 340 ausgeschaltet wird, um zu verhindern, dass der Kondensator 348 geladen wird. Der Kondensator 348 wird wieder entladen mit der Zeitkonstanten T4, um dadurch eine Spitzenspannung der Ankerwicklung 101 zu regeln auf einen zweiten vorbestimmten Wert für beispielsweise 5 Sekunden (Niederspannungsbetriebsmodus).
Wenn die aus dem Umwandeln durch den Takt-zu- Spannungsumsetzer 366 resultierende Spannung die Spannung erreicht, die einem Spannungspegel entspricht, der ein Tastverhältnis von mehr als 80% anzeigt, wird das Ausgangssignal des Komparators 365 hoch, was dazu führt, dass der Betriebsmodus einen Übergang erfährt in den Hochspannungsbetriebsmodus. Folglich steigt die Ausgangsspannung des AC-Generators 1 an von dem zweiten vorbestimmten Wert (5 Volt) mit der Zeitkonstanten T5, um dadurch auf den dritten vorbestimmten Wert geregelt zu werden.
Im Hochspannungsbetriebsmodus steigt die Anschlussspannung der Batterie 4 nicht an, um dadurch das Ausgangssignal des Komparators 328 auf Niedrigpegel zu halten. Da die Spannung am Spannungsteilerpunkt B nicht die Referenzspannung Ref2 übersteigt, bis die Ausgangsspannung des AC-Generators 1 den dritten vorbestimmten Wert oder Pegel (z. B. 30 Volt) übersteigt, ist das Ausgangssignal des Komparators 329 niedrig und daraufhin das Ausgangssignal des ODER-Gatters 330 niedrig. Folglich sind die Ausgangssignale der UND-Gatter 331 und 332 jeweils niedrig.
Als Ergebnis hiervon nimmt das Ausgangssignal des ODER-Gatters 357 einen Hochpegel ein, wodurch das Ausgangssignal des NICHT-Invertierers 353 veranlasst wird, einen Hochpegel einzunehmen, während das Ausgangssignal des Invertierers 362 einen Niedrigpegel annimmt. Weil das Ausgangssignal des NICHT-ODER-Gatters 356 hoch ist, wird das Ausgangssignal des Invertierers 355 niedrig. Zusätzlich ist das Ausgangssignal des Invertierers 355 niedrig. Außerdem ist das Ausgangssignal des NICHT-ODER-Gatters 356 hoch. Mit dem hohen Ausgangssignal des ODER-Gatters 351 wird der PNP- Transistor 343 eingeschaltet, während der PNP-Transistor 343 eingeschaltet wird, wodurch der Kondensator 348 geladen wird mit der Zeitkonstanten T5 (= Kapazität von 348 · Widerstandswert von 344; z. B. 10 Sekunden). Demnach nimmt das Hochtastverhältnis (d. h. das Tastverhältnis des Hochpegels) des Ausgangsimpulssignals des Komparators 315 ab mit der Zeitkonstanten T5.
Nun nimmt das Hochtastverhältnis des Ausgangsimpulssignals des NICHT-ODER-Gatters 337 zu mit der Zeitkonstanten T5, um das Leitend-Verhältnis des Ausgangstransistors 305 mit der Zeitkonstanten T5 zu erhöhen. Derart nimmt der Erregerstrom mit der Zeitkonstanten T5 zu, was die Ausgangsspannung des AC-Generators 1 veranlasst, anzusteigen mit der Zeitkonstanten T5. Auf diese Weise nimmt die Energiezufuhr zur Hochspannungslast des Motorfahrzeugs mit der Zeitkonstanten T5 zu.
Durch das Umschalten des Ausgangsumschalters 71 auf die elektrische Hochspannungsbordlast 5 von der Batterie 4 in dem Zustand, in dem die Ausgangsspannung des AC-Generators (Wechselstromgenerator) 1 auf den zweiten vorbestimmten Wert (5 Volt) geregelt wird, können demgemäß Betriebsabläufe ähnlich denen der Steuervorrichtung entsprechend der ersten Ausgestaltung realisiert werden. Dasselbe gilt für das Umschalten des Signals von der Motorsteuereinheit 8 auf 0% von 100%. Durch Einstellen der Umsetzzeitkonstanten TD des Takt-zu-Spannungumsetzers 366 in angemessener Weise (z. B. TD > T4) ist es möglich, das Steuersignal der Motorsteuereinheit zwischen 0% und 100% umzuschalten, es kann ein Umschalten des Betriebsmodus zwischen dem Kondensatorladebetriebsmodus, dem Niederspannungsbetriebsmodus und dem Hochspannungsbetriebsmodus realisiert werden.

Ausführungsbeispiel 3

Im Falle der Steuervorrichtungen gemäß den ersten und zweiten Ausgestaltungen werden die individuellen Betriebsmodi durch unterscheidendes Beobachten identifiziert durch unterschiedliches Gestalten des Tastverhältnisses des Steuersignals. Gemäß der dritten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass ein Frequenzsignal von der ECU (Motorsteuereinheit beziehungsweise Engine Control Unit) derart ausgegeben wird, dass die Betriebsmodi auf der Grundlage unterschiedlicher Frequenzen erkannt werden können. Es wird Bezug genommen auf Fig. 3, die eine Steuervorrichtung für einen Wechselstromgenerator gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung zeigt, wobei der Spannungsregler 3C dieser Ausgestaltung der Erfindung mit einem Frequenz-zu- Spannungsumsetzer 367 versehen ist, der mit dem Frequenzsignal von der Motorsteuereinheit 8 versorgt wird, um dadurch den Betriebsmodus zu identifizieren, der von der Modusumschaltoperation angenommen werden soll, basierend auf der Frequenz des Frequenzsignals und dann das Frequenzsignal umzuwandeln in einen Spannungspegel entsprechend dem Betriebsmodus. Abgesehen von diesem Unterschied ist der Spannungsregeler 3C im wesentlichen identisch mit dem Spannungsregler 3A der Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausgestaltung in bezug auf den Aufbau und auch den Betrieb.

Ausführungsbeispiel 4

Im Falle der Steuervorrichtungen gemäß den ersten und zweiten Ausgestaltungen werden die individuellen Betriebsmodi durch unterscheidendes Beobachten identifiziert durch unterschiedliches Gestalten des Tastverhältnisses des Steuersignals. Gemäß der dritten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass ein Frequenzsignal von der ECU (Motorsteuereinheit beziehungsweise Engine Control Unit) derart ausgegeben wird, dass die Betriebsmodi auf der Grundlage unterschiedlicher Frequenzen erkannt werden können. Gemäß einer vierten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass ein Spannungssignal derart von der ECU ausgegeben wird, dass die Betriebsmodi identifiziert werden können auf der Grundlage von Unterschieden in den Spannungspegeln. Es wird auf Fig. 4 Bezug genommen, die eine Steuervorrichtung für einen AC-Generator gemäß einer vierten Ausgestaltung der Erfindung zeigt, wobei der Spannungsregler 3D gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung versehen ist mit einem Spannungspegelumsetzer 368, der mit einem Spannungssignal von der Motorsteuereinheit 8 versorgt wird, um dadurch den Betriebsmodus zu identifizieren, der durch eine Modusumschalteinrichtung einzunehmen ist auf der Grundlage von Spannungspegeln des Spannungssignals und dann das Spannungspegelsignal umsetzt in ein Spannungssignal entsprechend dem Betriebsmodus. Abgesehen von diesem Unterschied ist der Spannungsregler 3D im wesentlichen identisch mit dem Spannungsregler 3A der Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausgestaltung in bezug auf den Aufbau und auch den Betrieb.
Die Steuereinrichtung des AC-Generators gemäß der Erfindung kann die nachstehend erwähnten Vorteile genießen.
Weil das Umschalten des Batterieladebetriebsmodus und des Hochspannungsbetriebsmodus durch den zwischengeschalteten Niederspannungsbetriebsmodus bewirkt wird, wird eine Zerstörung bedingt durch von der Ausgangsumschaltsteuerung 7 auf ein Modusumschalten produzierten Lichtbögen auf vorteilhafte Weise unterdrückt werden.
Da es keinen Bedarf für das zusätzliche Bereitstellen eines Anfangserregerkreises zum Bewirken des Umschaltens vom Batterieladebetriebsmodus in den Hochspannungsbetriebsmodus bedarf, kann die Steuervorrichtung weniger teuer implementiert werden in einem einfachen Aufbau, zu einem weiteren Vorteil.
Vermöge solcher Anordnung, dass das Tastverhältnis des Erregerstroms, wenn es unterbrochen wird, ansteigt mit einem vorgegebenen Verhältnis im Batterieladebetriebsmodus beziehungsweise im Hochspannungsbetriebsmodus, während auf das Umschalten des Betriebsmodus vom Batterieladebetriebsmodus und vom Hochspannungsbetriebsmodus in den Niederspannungsbetriebsmodus das Tastverhältnis des unterbrochenen Erregerstromes verringert wird auf ein vorbestimmtes Verhältnis unterhalb dem der zuvor erwähnten Verhältnisse, kann eine jähe Änderung der Motordrehgeschwindigkeit bedingt durch ein Ändern in der Last des Wechselstromgenerators effektiv unterdrückt werden, wodurch die Motordrehgeschwindigkeitssteuerung mit hoher Genauigkeit und Zuverlässigkeit ausgeführt werden kann zu einem weiteren Vorteil.
Viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind möglich im Licht der zuvor beschriebenen Technologie. Es ist daher zu verstehen, dass innerhalb des Schutzbereiches der beiliegenden Ansprüche die Erfindung auf andere Weise als speziell beschrieben, praktiziert werden kann.

Claims

1. Steuervorrichtung für einen AC- bzw. Wechselstromgenerator eines Motorfahrzeugs, welche Vorrichtung folgendes aufweist:

den AC-Generator (1), der durch einen internen Verbrennungsmotor des Motorfahrzeugs getrieben wird und eine Erregerspule (102) hat;

einen Gleichrichter (2) zum Gleichrichten einer durch den AC-Generator (1) erzeugten Spannung;

eine Batterie (4), die vorgesehen ist, um mit vom Gleichrichter (2) ausgegebener elektrischer Energie geladen zu werden; und

eine elektrische Hochspannungslast (5), die vorgesehen ist, um mit elektrischer Energie von der Ausgabe des Gleichrichters (2) versorgt zu werden;

eine Moduseinstelleinrichtung (7, 8) zum Umschalten der Ausgabe des Gleichrichters (2) auf die Batterie (4) oder auf die elektrische Hochspannungslast (5) des Motorfahrzeugs, um dadurch einen Batterielade- Betriebsmode oder einen Hochspannungs-Betriebsmode einzustellen, wobei die Moduseinstelleinrichtung (7, 8) ein Steuersignal ausgibt, das den Batterielade- Betriebsmode oder den Hochspannungs-Betriebsmode anzeigt, der jeweils eingestellt ist; und

eine Spannungsregelungseinrichtung (3A) zum Steuern eines Erregerstroms, der durch die Erregerspule (102) fließt, in Antwort auf das Steuersignal, das jeweils durch die Moduseinstelleinrichtung (7, 8) ausgegeben wird, so dass sich der Erregerstrom mit einer Änderungsrate erhöht, die jeweils für die Betriebsmoden eingestellt ist, um dadurch eine Ausgangsspannung des AC- Generators (1) auf einen vorbestimmten Wert in jedem der Betriebsmoden zu regulieren, wie sie eingestellt sind;

dadurch gekennzeichnet, dass die

Spannungsregelungseinrichtung folgendes aufweist:

eine Betriebsmoden-Identifizierungseinrichtung (358, 360; 364, 365) zum unterscheidenden Identifizieren des Inhalts des von der Moduseinstelleinrichtung (7, 8) ausgegebenen Steuersignals;

eine Änderungsraten-Einstelleinrichtung (351-357, 342, 346, 348) zum Einstellen der Änderungsrate des Erregerstroms auf der Basis eines Ergebnisses der Identifizierung des Steuersignals auf ein Umschalten bzw. Wechseln des Betriebsmodes hin; und

eine Stromsteuereinrichtung (315, 333, 328, 329, 330, 331, 332, 337, 338, 305) zum Steuern eines schrittweisen Erhöhens des Erregerstroms gemäß der Änderungsrate, wie sie eingestellt ist.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ausgabe des AC-Generators (1) von der Batterie (4) zur Hochspannungslast (5) oder von der Hochspannungslast (5) zur Batterie (4) gewechselt bzw. umgeschaltet wird, während sich der Erregerstrom mit einer vorbestimmten Änderungsrate schrittweise erhöht, nachdem der AC- Generator (1) einmal bei einem Betriebsmode niedriger Spannung betrieben ist, oder während der Erregerstrom mit einer vorbestimmten Änderungsrate schrittweise kleiner wird, nachdem der AC-Generator (1) einmal bei einem Betriebsmode hoher Spannung betrieben ist.

3. Steuervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Moduseinstelleinrichtung (7, 8) das Steuersignal zum Einstellen des Betriebsmodes hoher Spannung vom Batterielade-Betriebsmode oder auf ein Wechseln zum Batterielademode aus dem Betriebsmode hoher Spannung hin ausgibt, und die Stromsteuereinrichtung (315, 333, 328, 329, 330, 331, 332, 337, 338, 305) auf das Steuersignal zum Einstellen des Betriebsmodes niedriger Spannung antwortet, um dadurch den Erregerstrom auf niedriger abzusenken, als der Erregerstrom im Betriebslade-Betriebsmode und im Betriebsmode hoher Spannung.

4. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Moduseinstelleinrichtung (7, 8) zum Ausgeben von Steuersignalen in der Form von Impulsfolgenzugsignalen vorgesehen ist, die sich voneinander in bezug auf einen Tastgrad unterscheiden, und die Identifizierungseinrichtung (358, 360; 364, 365) vorgesehen ist, um den Tastgrad eines jeweils empfangenen Steuersignals unterscheidend zu identifizieren.

5. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Moduseinstelleinrichtung (7, 8) vorgesehen ist, um Steuersignale in der Form von Signalen auszugeben, die sich voneinander in bezug auf eine Frequenz unterscheiden, und die Identifizierungseinrichtung (358, 359, 360, 364, 365) vorgesehen ist, um die Frequenz eines jeweils empfangenen Steuersignals unterscheidend zu identifizieren.

6. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Moduseinstelleinrichtung (7, 8) vorgesehen ist, um Steuersignale in der Form von Signalen aufzugeben, die sich voneinander in bezug auf einen Spannungspegel unterscheiden, und die Identifizierungseinrichtung (358, 359, 360, 364, 365) vorgesehen ist, um den Spannungspegel eines jeweils empfangenen Steuersignals unterscheidend zu identifizieren.

7. Steuervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Änderungsraten-Einstelleinrichtung (351-357, 342, 346, 348) die Änderungsrate des Erregerstroms beim Wechseln des Betriebsmodes von dem Batterielade- Betriebsmode zum Betriebsmode hoher Spannung auf kleiner als die Änderungsrate des Erregerstroms beim Wechseln des Betriebsmodes vom Betriebsmode hoher Spannung zum Batterielade-Betriebsmode einstellt.

8. Steuervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Identifizierungseinrichtung (358, 360; 364, 365) das Ergebnis einer unterscheidenden Identifizierung des Inhalts des von der Moduseinstelleinrichtung (7, 8) eingegebenen Steuersignals auf ein Einstellen des Batterielade-Betriebsmodes oder auf ein Einstellen des Betriebsmodes hoher Spannung hin ausgibt und das Steuersignal in eine Spannung eines Pegels entsprechend dem Betriebsmode, wie er eingestellt ist, umwandelt, während sie die Spannung zu einem Spannungspegel entsprechend dem Steuersignal für den Betriebsmode niedriger Spannung mit einer vorbestimmten Zeitkonstante umwandelt, um dadurch eine Änderungsrate des Erregerstroms für den Betriebsmode niedriger Spannung in der Änderungsraten-Einstelleinrichtung einzustellen.

9. Steuervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Identifizierungseinrichtung (358, 360; 364, 365, 351, 331) jeweils gemäß Ergebnissen einer Batterieanschlussspannungserfassung und einer Gleichrichterausgangsspannungserfassung ausgegebenes Erregerstromunterbrechungs-Steuersignal auf eine Identifizierung des Betriebsmodes niedriger Spannung hin für ungültig erklärt.

10. Steuervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei

eine Spannungsregelungseinrichtung (3A) eine Ausgangsspannungs-Erfassungseinrichtung (334, 335, 336) zum Erfassen einer Ausgangsspannung des AC-Generators enthält, und

wenn sich die Ausgangsspannung unter einen vorbestimmten Wert erniedrigt, die Änderungsraten, wie sie im Batterielade-Betriebsmode und im Betriebsmode hoher Spannung eingestellt sind, für ungültig erklärt werden, um dadurch zuzulassen, dass sich der Erregerstrom mit einer höheren Änderungsrate erhöht.

11. Steuervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Identifizierungseinrichtung eine Komparatoreinrichtung (358, 359, 360; 364, 365) aufweist.

12. Steuervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Änderungsraten-Einstelleinrichtung Logikelemente (351-357), eine Transistoreinrichtung (343, 346) und eine Konstantspannungsquelle (318) aufweist.

13. Steuervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Stromsteuereinrichtung eine Komparatoreinrichtung (315, 333, 328, 329), Logikelemente (330, 331, 332, 337, 338), eine Transistoreinrichtung (305) und eine Sägezahnwellen- Generatorschaltungseinrichtung (316) aufweist,