-
Hintergrund
der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Spannungsregler, der für die Verwendung
mit einem Generator wie etwa einer Lichtmaschine geeignet ist, und
insbesondere einen Spannungsregler, der verbesserte Steuerfunktionen
bietet.
-
9 zeigt eine Zweispannungs-Lichtmaschine
A, die Ausgabeströme
zu zwei separaten Bussen, nämlich
in diesem Beispiel zu einem 28-Volt-Bus und zu einem 14-Volt-Bus
ausgibt. Diese Lichtmaschine ist für die Verwendung in einem Zweibatteriensystem
geeignet, das eine erste Batterie B1 zwischen der Erde und dem 14-Volt-Bus
und eine zweite Batterie B2 zwischen dem 14-Volt-Bus und dem 28-Volt-Bus
verwendet.
-
In
herkömmlicher
Weise umfasst die Lichtmaschine A eine Feldspule F und zwei Sätze von Ständerwicklungen
W. Die Ständerwicklungen
W sind über
Gleichrichterdioden D mit dem 28-Volt-Bus verbunden und weiterhin über Wicklungsschalter
wie etwa SCRs S mit dem 14-Volt-Bus
verbunden. Herkömmlich
wird die Lichtmaschine A durch einen Spannungsregler (nicht in 9 gezeigt) gesteuert, der
den Strom durch die Feldspule F steuert, um die Spannung auf dem
28-Volt-Bus zu regeln, und der die Wicklungsschaltungen S steuert,
um die Spannung auf dem 14-Volt-Bus zu regeln.
-
Spannungsregler
werden als analoge und als digitale Schaltungen hergestellt und
umfassen in einigen Fällen
Mikrocomputer. Siehe zum Beispiel das US-Patent Nr. 4,659,977 (Kissel)
und das US-Patent Nr. 5,216,350 (Judge). Das US-Patent Nr. 5,225,764
(Falater) gibt einen digitalen Spannungsregler an, der einen Betriebszykluserzeuger
verwendet, um den Betriebszyklus eines Feldspulenschalters zu variieren.
-
Shiro
Iwatani gibt in
US 5,260,641 eine
Einrichtung zum Abschalten des Stroms in der Feldspule eines Generators
bei Aussetzung der Stromerzeugung an.
-
Es
besteht jedoch ein Bedarf für
einen verbesserten Spannungsregler, der sowohl einen effektiven
Betrieb als auch einen kostengünstigen
Aufbau bietet.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert.
-
Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
-
1 ist ein Blockdiagramm
eines Spannungsreglers, der eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung umfasst.
-
2 ist ein schematisches
Diagramm einer Sensorschaltung, die in der Ausführungsform von 1 enthalten ist.
-
3 bis 7 sind Flussdiagramme von Software-Routinen,
die durch den Mikrocontroller von 1 ausgeführt werden.
-
8a–8d sind
Zeitdiagramme für
vier Feldspulentransistor-Betriebszyklen, die durch den Regler von 1 vorgesehen werden.
-
9 ist ein schematisches
Diagramm einer Lichtmaschine aus dem Stand der Technik, die für die Verwendung
mit der vorliegenden Erfindung geeignet ist.
-
Ausführliche
Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsformen
-
Eine
nachfolgend beschriebene erste Funktion betrifft die Art und Weise,
in welcher der Regler ein Wechselstromsignal überwacht, das mit einer Ständerwicklung
assoziiert ist, um zu bestimmen, ob sich der Generator dreht und
korrekt funktioniert. Auf diese Weise kann der Feldspulenstrom unterbrochen werden,
wenn sich der Generator nicht dreht, um die Batterieleerung zu reduzieren
und eine Beschädigung
einer mit Energie versorgten Lichtmaschinen-Feldspule zu verhindern.
-
Eine
nachfolgend beschriebene zweite Funktion betrifft die Art und Weise,
in der eine Software in einem digitalen Prozessor in dem Spannungsregler
ein Schaltsteuersignal erzeugt, das den Feldspulenschalter mit einem
variablen Betriebszyklus ein- und ausschaltet. Unter Verwendung
eines mit dem digitalen Prozessor assoziierten Taktsignals wird
ein entsprechender Betriebszyklus erhalten, ohne dass eine separate
Pulsbreiten-Modulationsschaltung erforderlich ist. Indem die Anzahl
der unmittelbaren Betriebszyklusstufen auf vier begrenzt wird, wird
ein effektiver Spannungsregler vorgesehen, der Steuerprobleme wie etwa
ein Pendeln, d. h. eine niederfrequente Spannungsschwingung um eine
Bezugsspannung minimiert.
-
Eine
nachfolgend beschriebene dritte Funktion betrifft die Art und Weise,
in der die Software in dem digitalen Prozessor in dem Spannungsregler
ein Warnsignal erzeugt, wenn eine nicht-Standard-Betriebsbedingung
der Lichtmaschine oder des Spannungsreglers festgestellt wird. Das
Warnsignal wird auch aktiviert, wenn sich extreme Betriebsbedingungen
der Lichtmaschine oder des Spannungsreglers entwickeln, die zu einem
Ausfall einer Komponente führen
können.
Das Warnsignal kann verwendet werden, um einen Bediener darüber zu informieren,
dass sich das Stromversorgungssystem beispielsweise einer hohen
Temperaturbedingung, einer abweichenden Spannungsregelungsbedingung
oder einer übermäßigen Welligkeitsspannungsbedingung
annähert.
-
Im
Folgenden wird Bezug auf die Zeichnungen genommen. 1 ist ein Blockdiagramm eines Spannungsreglers 10 gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Der Spannungsregler 10 umfasst
einen Mikrocontroller 12, der einen Satz von Softwareroutinen
mit einer Rate ausführt,
die durch ein Taktsignal bestimmt wird, das durch einen Takterzeuger 14 erzeugt
wird. Der Mikrocontroller 12 umfasst einen digitalen Prozessor,
einen Analog-Digital-Wandler und geeignete Speicher und kann ein
beliebiger geeigneter Mikrocontroller sein. Zum Beispiel hat sich
der unter der Teilenummer MC 68HC11 von Motorola angebotene Mikrocontroller
als geeignet herausgestellt.
-
Der
Spannungsregler 10 von 1 wurde für die Verwendung
mit der Lichtmaschine A von 9 angepasst.
Die Eingangssignale zu dem Mikrocontroller 12 sind auf
der linken Seite von 1 gezeigt,
und die durch den Mikrocontroller 12 erzeugten Ausgangssignale
sind auf der rechten Seite von 1 gezeigt.
-
Als
Eingangssignale empfängt
der Mikrocontroller 12 die folgenden vier analogen Eingangssignale:
AC-Sensor – Das Eingangssignal
AC-Sensor entspricht der Ausgangswechselspannung von einer der Ständerwicklungen
W vor der Gleichrichtung. Das Signal AC-Sensor ist also eine Wechselspannung,
die immer dann vorhanden ist, wenn sich die Lichtmaschine dreht
und ein angemessener Strom durch die Feldspule F von 9 fließt.
14V-Sensor – Dieses
Signal ist eine analoge Spannung, die der Spannung des 14-Volt-Busses analog ist.
28V-Sensor – Dieses
Signal ist eine analoge Spannung, die der Spannung des 28-Volt-Busses analog ist.
Temp-Sensor – Das Signal
Temp-Sensor ist eine analoge Spannung, die der Umgebungstemperatur entspricht,
die durch eine Temperatursensoreinrichtung in dem Regler 10 gelesen
wird.
-
2 zeigt ein schematisches
Diagramm der Grundschaltung, die für die Verwendung mit jeder der
oben beschriebenen Sensorschaltungen mit Ausnahme von Temp-Sensor
geeignet ist. Wie in 2 gezeigt,
umfasst jede Sensorschaltung einen Spannungsteiler, der durch Widerstande 16, 18 gebildet wird.
Das Eingangssignal zu dem Mikrocontroller wird von dem Knoten zwischen
den Widerständen 16, 18 abgenommen.
Ein Kondensator 20 mittelt die Fluktuationen in diesem
Eingangssignal, und eine Zener-Diode schützt den analogen Eingang vor
einer hohen Überspannung.
Die Widerständer 16, 18 und die
Zener-Diode sind vorgesehen, um sicherzustellen, dass das Eingangssignal
zu dem Mikrocontroller innerhalb des gewünschten Spannungsbereichs bleibt,
der für
die Verwendung als analoge Eingabe zu dem Mikrocontroller 12 geeignet
ist.
-
Der
Rücksetzeingang
des Mikrocontrollers 12 spricht auch auf eine Stromversorgungs-Sensorschaltung an,
die wiederum auf den Zündungsschalter
des Fahrzeugs anspricht, in dem die Lichtmaschine montiert ist.
-
Der
Mikrocontroller 12 erzeugt Steuersignale für zwei Sätze von
Transistoren. Der erste ist ein Satz von Feldtreibertransistoren 22,
die den Feldstrom steuern, der durch die Feldspule 9 von 9 fließt. Die Feldtreibertransistoren 22 werden
als Ein/Aus-Feldspulen-Stromschalter betrieben. Der Mikrocontroller 12 steuert
auch einen zweiten Satz von SCR-Triggertransistoren 24,
die wiederum mit dem Triggereingang der SCRs S von 9 verbunden sind. Indem er den Betriebszyklus
der Feldtreibertransistoren 22 steuert, steuert der Mikrocontroller 12 den
durchschnittlichen Feldspulenstrom zu der Feldspule F und damit
die durch die Lichtmaschine erzeugte Leistung, indem er die Regelspannung
auf dem 28-Volt-Bus
aufrechterhält.
Der Mikrocontroller 12 steuert die Spannung auf dem 14-Volt-Bus,
indem er die SCR-Triggertransistoren 24 steuert. Der Mikrocontroller 12 steuert
auch ein Überspannungsrelais und
ein Warnindikatorleuchte.
-
3 bis 7 definieren die Grundoperation der Softwareroutinen,
die durch den Mikrocontroller 12 ausgeführt werden. Das Flussdiagramm
von 3 zeigt den Gesamtfluss
des Programms, und die Flussdiagramme von 4 bis 7 stellen
die ausgewählten
Subroutinen von 3 dar.
-
Wenn
wie in 3 gezeigt die
Stromversorgungs-Sensorschaltung eine Operation des Mikrocontrollers 12 in
Reaktion auf die Aktivierung des Zündschalters des Fahrzeugs einleitet,
wird der Mikrocontroller initialisiert, wobei dann ein Stromversorgungszähler und
eine Bankzeiger in Block 30 inkrementiert werden. Der Stromversorgungszähler hält dadurch
eine Zählung
der Gesamtanzahl von Zeitpunkten aufrecht, zu denen der Spannungsregler
mit Strom versorgt wurde. Der Bankzeiger adressiert einen internen
Speicher des Mikrocontrollers 12, der verwendet wird, um
die durch den Spannungsregler während
der entsprechenden Stromversorgung gemessene maximale Temperatur
zu speichern. Die Routine prüft
wiederholt während
der Operation, wie zum Beispiel in Block 32, die Temperatur
von der Temp-Sensorschaltung und speichert die neue Temperatur in
dem durch den Bankzeiger adressierten Speicher, wenn die neu gemessene
Temperatur höher
als die zuvor gespeicherte Temperatur ist.
-
Dann
wird in Block 34 wird ein Überwachungsimpuls zu der Stromversorgung
gesendet, um anzugeben, dass das Programm in der richtigen Sequenz
ausgeführt
wird. Wenn der Überwachungsimpuls
nicht erwartungsgemäß ausgegeben
wird, setzt die Stromversorgung den Mikrocontroller 12 zurück. Dieser
Schutz ist wichtig, um die Steuerung des Systems durch den Mikrocontroller 12 aufrechtzuerhalten,
der sein Programm kontinuierlich ausführt.
-
Dann
liest die Routine in Block 36 die Temperatur von der Temp-Sensorschaltung
und berechnet einen Temperaturkompensationsfaktor. Außerdem wird
der Warnindikator eingeschaltet, wenn die gemessene Temperatur einen
voreingestellten Grenzwert überschreitet.
Wie bekannt, variieren entsprechende Spannungsregelungs-Setzpunkte
und Überspannungsschutzpunkte
in Abhängigkeit
von der Umgebungstemperatur. Die Routine bestimmt dann in Block 38 entsprechende
Setzpunkte und Überspannungsgrenzwerte
in Abhängigkeit
von der gemessenen Umgebungstemperatur. Zum Beispiel kann der Mikrocontroller
eine Nachschlagetabelle oder eine gespeicherte algebraische Beziehung
verwenden, um einen Setzpunkt SPL und einen Überspannungs-Grenzwert OVL
als eine Funktion der gemessenen Umgebungstemperatur zu bestimmen. Sobald
der SPL und der OVL bestimmt wurden, können eine Anzahl von algebraisch
miteinander in Beziehung stehende Setzpunkte wie folgt bestimmt werden: SPH = SPL + 0,13 Volt SPH1
= SPL + 0,26 Volt SPH2 = SPL + 1,17 Volt SPL3 = SPL + 0,91 Volt SPL2
= SPL + 0,65 Volt SPL1 = SPL + 0,13 Volt
-
Sobald
die Setzpunkte bestimmt wurden, liest das System die durch die 28
V-Sensorschaltung gemessene Hochseiten-Spannung und prüft den Welligkeitsgrad
des durch die 28 V-Sensorschaltung ausgegebenen Eingangssignals.
Wenn der Welligkeitsgrad hoch ist, dient dies als Angabe dazu, dass keine
Batterien im System sind, wobei in Block 42 ein entsprechendes
Flag gesetzt wird, um den Warnindikator einzuschalten. Die Welligkeit
wird bestimmt, indem die Differenz zwischen der aktuellen Spannung und
der zuvor gelesenen Spannung festgestellt wird.
-
Die
Routine setzt in Block 42 einen Parameter (Systemspannung)
als Funktion von dem gemessenen Eingangssignal aus der 28 V-Sensorschaltung.
Insbesondere wird der Parameter Systemspannung um eine gesetzte
Größe inkrementiert,
wenn die zuletzt gelesene Spannung größer als der vorherige Wert
von Systemspannung ist. Der Parameter Systemspannung wird dagegen
dekrementiert, wenn der zuletzt gelesene Wert aus der 28 V-Sensorschaltung kleiner
als der vorhergehende Wert von Systemspannung ist.
-
Die
Routine liest dann die Spannung des 14-Volt-Busses, indem sie das
Eingangssignal von der 14 V-Sensorschaltung digitalisiert, bevor
die Steuerung in Block 44 zu der Subroutine von 4 übergeht. Diese Subroutine steuert
die SCR-Triggertransistoren 24 von 1.
-
Wenn
wie in 4 gezeigt das
System mit Batterien betrieben wird und die Spannung des 14-Volt-Busses
kleiner als die Hälfte
der Spannung des 28-Volt-Busses ist, dann werden die SCRs S in Block 70 eingeschaltet.
Dann wartet die Routine für 0,5
Millisekunden, dekrementiert die Systemspannung um 0,1 Volt, solange
der Parameter Systemspannung größer als
ein Grenzwert von etwa 27,2 Volt ist, setzt das Überspannungsflag zurück und schließt schließlich ab.
Wenn das 14-Volt-System ohne Batterien betrieben wird oder wenn
der 14-Volt-Bus
mehr als 50% des Werts des 28-Volt-Busses aufweist, dann werden
die SCRs S in Block 72 ausgeschaltet. Nach einer Verzögerung von 0,5
Millisekunden wird der Parameter Systemspannung inkrementiert, wenn
er unter seinem Setzpunkt SPL ist, und die Niederseiten-Spannung
wird mit dem Überspannungs-Setzpunkt
verglichen. Solange die Niederseiten-Spannung unter dem Überspannungs-Setzpunkt
ist, wird der Überspannungs-Timer gelöscht und
die Routine schließt
ab. Andernfalls wird der Überspannungs-Timer
inkrementiert und dann geprüft.
Wenn der Überspannungs-Timer
einen voreingestellten Grenzwert überschritten hat, wird die Überspannungsschaltung
getriggert, wodurch der Spannungsregler veranlasst wird, auszuschalten
und in diesem Zustand zu bleiben, bis der Regler durch das Ausschalten
und erneute Einschalten des Zündungsschalters
zurückgesetzt
wird. Wenn der Zeitpunkt zum Triggern der Überspannungsschaltung noch
nicht gekommen ist, schließt
die Routine ab.
-
Wie
in 3 gezeigt, geht die
Steuerung dann zu Block 46, in dem eine neue maximale Temperatur
im Speicher gespeichert wird, wenn die aktuelle Temperatur höher als
die höchste
zuvor aufgezeichnete Temperatur ist. Außerdem wird der Stromversorgungs-Zähler gespeichert,
um die Periode zu identifizieren, in der diese hohe Temperatur aufgezeichnet
wurde.
-
Die
Routine führt
dann eine Prüfung
durch, um zu bestimmen, ob der Zündungsschalter
kurz zuvor mit Strom versorgt wurde. Wenn dies der Fall ist, wird
dies derart interpretiert, dass der den Wechselstromerzeuger antreibende
Motor gestartet wurde, wobei die Feldstromtransistoren 22 von 1 für eine ausgewählte Periode
in dem Aus-Zustand gehalten werden und dann graduell im Betriebszyklus hochgefahren
werden. Auf diese Weise werden die Motorlast und die Batterieleerung
zum Zuführen
des Feldspulenstroms während
des Startens des Motors beseitigt.
-
Die
Steuerung geht dann zu Block 50, in dem geprüft wird,
ob der Parameter Systemspannung niedriger als SPL3 oder höher als
SPH2 ist, wobei in diesem Fall der Warnindikator eingeschaltet wird.
Die Steuerung geht dann in Block 52 zu der Subroutine von 5 über.
-
Die
Routine von 5 führt in Block 80 eine Prüfung durch,
um zu bestimmen, ob der Parameter Systemspannung größer als
der Setzpunkt SPL ist. Wenn dies der Fall ist, wird der Feldspulenstrom
ausgeschaltet und die Routine wartet für 5,6 Millisekunden. Wenn dagegen
der Parameter Systemspannung nicht größer als SPL ist, wird die Feldspule
eingeschaltet und die Routine wartet für 5,6 Millisekunden, bevor
sie abschließt.
-
Wenn
die Feldspule ausgeschaltet wurde, vergleicht die Routine den Parameter
Systemspannung mit dem Überspannungs-Grenzwert.
Wenn der Parameter Systemspannung für eine übermäßige Zeitperiode über dem Überspannungs-Grenzwert bleibt,
wird die Überspannungsschaltung
wie oben beschrieben getriggert. Andernfalls schließt die Routine
ab.
-
Wie
in 3 gezeigt, liest
die Routine in Block 54 dann wiederum die Niederseiten-Spannung und führt die
Routine von 4 erneut
aus. Die Steuerung geht in Block 56 zu der Routine von 6 über.
-
Die
Routine von 6 steuert
die Feldtreibertransistoren 22, um den gewünschten
Betriebszyklus zu erhalten. Wenn das System ohne Batterien betrieben
wird und der Parameter Systemspannung größer oder gleich SPL3 ist, schaltet
das System den Feldspulenstrom in Block 90 aus, wartet
für 2,4
Millisekunden und schließt
dann ab. Wenn das System mit Batterien betrieben wird (oder ohne
Batterien, wobei der Parameter Systemspannung kleiner als SPL3 ist),
geht die Steuerung zu Block 92 über. In Block 92 wird
der Parameter Systemspannung mit SPH1 verglichen. Solange der Parameter
Systemspannung größer als
SPH1 ist, verzögert
die Routine in Block 92 um 2,4 Millisekunden und schließt dann
ab. Andernfalls wird der Parameter Systemspannung in Block 94 mit
SPL1 verglichen, sofern sich das System nicht im Startmodus befindet.
Solange der Parameter Systemspannung kleiner als SPL1 ist, kehrt
die Steuerung wieder zu dem Block 98 zurück. Andernfalls
wird das Steuersignal zu den Feldtreibertransistoren 22 von 1 in Block 96 umgekehrt,
sodass wenn die Feldtreibertransistoren zuvor leitend waren, diese
nun nicht leitend sind, bzw. umgekehrt.
-
Es
ist deutlich, das die Routinen von 5 und 6 zusammenwirken, um einen
von vier verschiedenen Betriebszyklen für die Feldtreibertransistoren vorzusehen.
Die Routine von 5 schaltet
die Feldtreibertransistoren in Entsprechung zu einer Zeitperiode
von 70% der Betriebszyklusperiode (in diesem Beispiel 5,6 Millisekunden)
ein bzw. aus. Die Routine von 6 bestimmt
den Zustand der Leitung in den Feldtreibertransistoren 22 für die verbleibenden
30% des Betriebszyklus (2,4 Millisekunden in diesem Beispiel), indem
sie entweder die Feldtreibertransistoren in Block 90 ausschaltet
oder den Leitungszustand der Feldspulentransistoren in Block 96 umkehrt.
Die oben genannten Zeitperioden können angepasst werden, um die
Ausführungszeit
der anderen Routinen zu berücksichtigen,
die allgemein im Vergleich zu 5,6 und 2,4 Millisekunden kurz sind.
-
Verschiedene
Kombinationen der Verzweigungen in den Routinen von 5 und 6 sehen
die vier in 8a bis 8d gezeigten Betriebszyklen
vor. In 8a werden die
Feldtreibertransistoren in der Routine von 5 und in der Routine von 6 in dem nicht-leitenden Zustand gehalten.
Bei dem 30%-Betriebszyklus von 8b werden
die Feldtreibertransistoren durch die Routine von 5 für
eine Zeitperiode von 5,6 Millisekunden in dem nicht leitenden Zustand
gehalten, während
sie dann durch die Routine von 6 für 2,4 Millisekunden
in dem leitenden Zustand gehalten werden. Ein 70%-Betriebszyklus
wird wie in 8c gezeigt
erhalten, wenn die Feldtreibertransistoren durch die Routine von 5 in dem Ein-Zustand und
durch die Routine von 6 in
dem Aus-Zustand gehalten werden. Schließlich wird ein Betriebszyklus
von 100% wie in 8d gezeigt
erhalten, wenn die Feldtreibertransistoren durch die beiden Routinen
von 5 und 6 in dem Ein-Zustand gehalten
werden.
-
Die
Routinen von 5 und 6 wirken zusammen, um ein
Schaltsteuersignal zu erzeugen, das die Feldtreibertransistoren
steuert und in einen von vier Betriebszyklen versetzt (0%, 30%,
70% und 100%). In jedem Fall wechselt das Schaltsteuersignal zwischen
dem Ein- und dem Aus-Zustand für
intermittierende Betriebszyklen mit einer fixen Periode (in diesem
Beispiel ungefähr
8 Millisekunden). Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, eine
kleine Anzahl von Zwischen-Betriebszyklen vorzusehen, um Pendelprobleme
zu reduzieren. In diesem Fall sind zwei Zwischen-Betriebszyklen
(30% und 70%) vorgesehen; in alternativen Ausführungsformen können bis zu
sechs diskrete Betriebszyklen (vier Zwischen-Betriebszyklen) verwendet
werden. Dabei ist zu beachten, dass der Zeitablauf des Mikrocontrollers
auf den Taktsignal-Erzeuger anspricht, der die Periode der Betriebszyklen
bestimmt. Es können
also Verzögerungsroutinen
verwendet werden, um die gewünschten
Betriebszyklen zu erreichen, wobei keine externen Hardware-Steuerschaltungen
wie etwa Pulsbreitenmodulatoren erforderlich sind, um eine optimalere Nutzung
der Grundfunktionen des Mikrocontrollers zu erzielen.
-
Wie
in 3 gezeigt, geht die
Steuerung dann in Block 58 zu der Routine von 7 über. Wie in 7 gezeigt, liest diese Routine in Block 100 zuerst
die durchschnittliche Wechselspannung, die durch die AC-Sensorschaltung
von 1 angegeben wird,
und vergleicht diese durchschnittliche Wechselspannung dann in Block 102 mit
einem Setzpunkt. Solange die durchschnittliche Wechselspannung über dem
Setzpunkt ist, kehrt die Routine einfach zurück. Ein übermäßig niedriger Wert der durchschnittlichen
Wechselspannung wird als eine Angabe genommen, dass der Wechselspannungsgenerator nicht
korrekt funktioniert, gewöhnlich
weil er sich nicht dreht. In diesem Fall werden die Feldtreibertransistoren 22 von 1 in Block 104 ausgeschaltet, wobei
der Warnindikator in Block 105 eingeschaltet wird, um anzugeben,
dass der Wechselspannungsgenerator nicht in Betrieb ist, und wobei
das System dann in Block 106 für eine gesetzte Zeitperiode
von etwa 4 Sekunden wartet. Nach diesem Warten werden die Feldtreibertransistoren
in Block 108 eingeschaltet, und das System wartet in Block 110 für 80 Millisekunden.
Das System wird für
den Startmodus initialisiert, bevor die durchschnittliche Wechselspannung
wiederum in Block 100 geprüft wird. Dieser Zyklus wird
wiederholt, bis die durchschnittliche Wechselspannung über den
Setzpunkt steigt.
-
Die
Routine von 7 überwacht
die durch eine der Wicklungen W zugeführte Wechselspannung, um sicherzustellen,
dass Strom erzeugt wird und dass sich die Lichtmaschine dreht. Wenn
nicht, wird Batterieleistung gespart, indem der Feldspulenstrom
in Block 104 ausgeschaltet wird.
-
Es
sollte deutlich sein, dass die Routine von 7 eine Routine 108, die zum
Einschalten des Feldspulenstroms betrieben wird, und eine Routine 100, 102 umfasst,
die in Reaktion auf ein AC-Signal zum Bestimmen der Abwesenheit
des AC-Signals betrieben wird. Die Routine 104 wird zum
Ausschalten des Feldspulenstroms bei Abwesenheit des AC-Signals
betrieben, und die Routine 106 wird zum Zurückführen der
Steuerung zu der Routine 108 nach einer Verzögerung von
vier Sekunden betrieben.
-
Sobald
die Routine von 7 bestätigt, dass die
Lichtmaschine korrekt funktioniert, geht die Steuerung zu Block 32 in 3 über.
-
Die
Routine von 3 schaltet
den Warnindikator an, wenn eine aus einer Vielzahl von nicht-Standard-Betriebsbedingungen
festgestellt wird. Zum Beispiel wird in Block 36 der Warnindikator eingeschaltet,
wenn die Temperatur einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
Vorzugsweise wird der Wamindikator rechtzeitig aktiviert, bevor
die Temperatur zu dem Punkt steigt, bei dem ein Abschalten des Stromversorgungssystems
verursacht wird. Auf diese Weise erhält der Bediener eine Warninformation,
die ihm das Ergreifen einer korrigierenden Aktion gestattet. Entsprechend
schaltet die Routine von 3 den
Warnindikator in Block 40 aus, wenn die Spannungswelligkeit
eine vorgesetzte Obergrenze erreicht. Dies wird als Angabe dazu
interpretiert, dass keine Batterien im System sind, wobei der Bediener
wiederum bezüglich
einer nicht-Standard-Betriebsbedingung vor einem Systemausfall gewarnt
wird. Entsprechend schaltet die Routine von 3 den Warnindikator in Block 50 ein, wenn
eine ungewöhnlich
hohe oder niedrige Systemspannung festgestellt wird, was eine abweichende Regelspannungsbedingung
angibt. Wenn gewünscht,
kann der Warnindikator in der Form einer Warnleuchte auf dem Armaturenbrett
des assoziierten Fahrzeugs vorgesehen werden, wobei die Warnleuchte
mit einer gesteuerten Rate aufleuchten kann, um eine dieser nicht-Standard-Betriebsbedingungen anzugeben.
Eine blinkende Warnleuchte kann dann als Angabe zu einer nicht-Standard-Betriebsbedingung
interpretiert werden, die nicht ausreichend schwerwiegend ist, um
ein unmittelbares Ausschalten des Generatorbetriebs zu veranlassen.
Wenn gewünscht,
kann der Warnindikator auch in der Form eine Signals für einen
Fahrzeugcomputer vorgesehen werden, der programmiert ist, um einen
Fehlercode anzuzeigen oder um eine entsprechende Aktion in Reaktion
auf das Warnsignal auszuführen.
Wenn ein blinkender Indikator verwendet wird, kann die Blinkrate
und/oder die Blinksequenz gesteuert werden, um die bestimmte nicht-Standard-Betriebsbedingung
zu identifizieren, die die Warnung getriggert hat.
-
Unter „Generator" ist hier im weiteren
Sinne jeder Typ von elektrischer Generatoreinrichtung wie zum Beispiel
eine Lichtmaschine zu verstehen.
-
Unter "Routine" ist hier weiteren
Sinne ein Software- oder Firmwareblock zu verstehen, der in einem
kontinuierlichen Codeblock, in mehreren zwischen anderer Software
verteilten Codeblöcken
oder in Subroutinen organisiert sein kann.
-
Der
Begriff „Funktion" ist hier im weiteren Sinne
zu verstehen. So ist ein erster Parameter eine Funktion eines zweiten
Parameters, wobei der erste Parameter auch eine Funktion von weiteren
Variablen sein kann.
-
Unter „Feldspulenstrom-Parameter" ist hier im weiteren
Sinne ein Parameter zu verstehen, der als eine Funktion der Spannung über der
Feldspule, als Funktion des Feldspulen-Betriebszyklus oder als Funktion anderer
Messgrößen der
durch die Feldspule erzeugten Magnetfeldstärke variiert.
-
Natürlich stellen
die oben beschriebenen Systeme nur einige der vielen Formen dar,
die die vorliegende Erfindung annehmen kann. Zum Beispiel können die
oben beschriebenen Funktionen für
eine Einspannungs-Lichtmaschine angepasst werden, und alle spezifischen
Steuerfunktionen können
an eine bestimmte Lichtmaschine angepasst werden. Die vorstehende
ausführliche
Beschreibung ist deshalb beispielhaft und nicht einschränkend. Der
Erfindungsumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche einschließlich aller Äquivalente
definiert.