DE69823087T2

DE69823087T2 - Erzeugungsstop-Detektionsystem eines Drehstromgenerators

Info

Publication number: DE69823087T2
Application number: DE69823087T
Authority: DE
Inventors: Wakako Kariya-city Kanazawa; Hirohide Kariya-city Sato
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-03-14
Filing date: 1998-01-20
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2018-01-21
Also published as: DE69823087D1; US5982154A; EP0865143A2; EP0865143B1; EP0865143A3

Description

QUERVERWEIS AUF EINE VERWANDTE ANMELDUNG
Die vorliegende Erfindung basiert auf und beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldungen Hei 9-60710, eingereicht am 14. März, 1997 und Hei 9-60711, eingereicht am 14. März, 1997.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Erfassen eines Erzeugungsstoppzustandes des Wechselstromgenerators.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Im allgemeinen weist ein Spannungsregelsystem eines Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug verschiedene Warnfunktionen auf. Wenn z. B. der Wechselstromgenerator die Erzeugung aus irgendeinem Grund beendet, während der Wechselstromgenerator von einem Motor gedreht wird, wird eine Batterieladelampe eingeschaltet, um den Fahrer vor dem Erzeugungsstopp als einen abnormalen Zustand zu warnen.
Eine herkömmliche Vorrichtung zum Überwachen des Erzeugungsstopps ist in der JP-A-57-142144 mit dem Titel "GENERATION CONTROL DEVICE FOR VEHICLE" gezeigt. Bei der Erzeugungsregelvorrichtung wird die Ausgangsspannung, die durch Gleichrichten und Glätten der Phasenspannung erhalten wird, die in der Statorspule erzeugt wird, mit einer Referenzspannung verglichen. Wenn die Ausgangsspannung niedriger ist als die Referenzspannung, wird die Ladungslampe eingeschaltet. Wenn der Erzeugungsstopp aufgrund des Ausfalls der Feldspule oder ähnlichem auftritt, wird die Ladungslampe eingeschaltet, so dass der Fahrer über den Erzeugungsstoppzustand informiert ist.
Allerdings wird, wenn der Rotor des Wechselstromgenerators mit Permanentmagneten ausgestattet ist, die zwischen den Klauenpolen angeordnet sind, wie in JP-A-5-207716 und JP-A-7-123664 gezeigt, Manetfluss von den Permanentmagneten selbst dann zugeführt, wenn die Feldspule nicht mit Feldstrom versorgt wird. Dementsprechend wird, wenn die Drehzahl des Wechselstromgenerators zunimmt, die Ausgangsspannung höher als die Referenzspannung und der Erzeugungsstoppzustand kann nicht erfasst werden. Wenn die Referenzspannung auf einen Wert höher als die Spannung erhöht wird, die ohne den Feldstrom erzeugt wird, der die Feldspule versorgt, um obiges Problem zu lösen, würde es für die Ladungslampe ein lange Zeitdauer in Anspruch nehmen, um sich nach dem Motorstart wieder zu deaktivieren und der Wechselstromgenerator erzeugt eine Ausgangsspannung, die höher ist als die Referenzspannung. Dies kann den Fahrer irrtümlich annehmen lassen, dass der Wechselstromgenerator die Erzeugung beendet.
Die US-Anmeldung US 4,477,766 beschreibt eine Vorrichtung zum Regeln der elektrischen Stromerzeugung in Fahrzeugen. Durch Vergleich der Spannung der Fahrzeugbatterie wie auch der Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators mit Referenzspannungen, ist es möglich einen Fall zu erfassen, in dem der Wechselstromgenerator so geregelt wird, dass er die elektrische Stromerzeugung aufgrund des Risikos die Batterie zu überladen beendet. Der Aufbau dieser Vorrichtung macht es möglich zu verhindern, dass eine Anzeigevorrichtung den Fahrer irrtümlich über das Ende der elektrischen Stromerzeugung informiert.
Die US-Anmeldung US 4,500,828 legt einen geregelten Wechselstromgenerator offen, der einen Polkern enthält, der aus magnetischem Material hergestellt ist. Ein Spannungsregler regelt die Ausgangsspannung auf einen vorbestimmten Wert, indem der Strom zu der Feldspule zeitweise unterbrochen wird.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende. Erfindung wurde angesichts obiger Probleme gemacht. Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Erzeugungsstopperfassungssystem bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des beiliegenden Anspruchs 1 gelöst, Abwandlungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Wenn gemäß der vorliegende Erfindung erfasst wird, dass der Wechselstromgenerator die Erzeugung beendet, wenn die Drehzahl niedriger als eine vorbestimmte Drehzahl ist, wird danach ein Warnsignal bereitgestellt und beibehalten, selbst wenn der Wechselstromgenerator danach mit einer Drehzahl höher als die vorbestimmte Drehzahl dreht.
Gemäß einem Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung wird eine Referenzspannung bereitgestellt, um den Erzeugungsstoppzustand zu erfassen und wird entsprechend der Drehzahl geändert, solange die Drehzahl niedriger ist als eine maximale konstante Spannung.
Vorzugsweise wird die Referenzspannung auf einen Wert proportional zu der Ausgangsspannung eingestellt, die durch den remanenten Magnetismus oder die Permanentmagneten erzeugt wird. Insbesondere wird, da die Referenzspannung auf eine niedrige Spannung eingestellt wird, wenn die Drehzahl niedrig ist, von der Ladungslampe keine lange Zeitdauer benötigt, um sich auszuschalten, wenn der Schlüssel gedreht ist und der Motor sich dreht, solange der Wechselstromgenerator normal funktioniert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Aufgaben, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung, wie auch die Funktionen der in Beziehung stehenden Teile der vorliegenden Erfindung werden durch das Studium der folgenden detaillierten Beschreibung, der beiliegenden Ansprüche und der Zeichnungen deutlich.
1 ist eine Schaltung, die den allgemeinen Aufbau eines Erzeugungsstopperfassungssystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegende Erfindung zeigt;
2 ist eine Schaltung einer Einheit zur Drehzahlerfassung/Referenzspannungsänderung (SDRC), die in einem in 1 gezeigtem Erzeugungsstopperfassungssystem verwendet wird;
3A–3G sind Graphen, die jeweils eine Beziehung zwischen der Drehzahl des Wechselstromgenerators und den Signalen zeigen, die von oder an verschiedenen Abschnitten einer Warneinheit angelegt werden, die in dem in 1 gezeigten Erzeugungsstopperfassungssystem verwendet wird;
4 ist eine Schaltung einer Abwandlung der Einheit zur Drehzahlerfassung/Referenzspannungsänderung (SDRC), wie sie in 2 gezeigt ist;
5 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Drehzahl des Wechselstromgenerators und der Referenzspannung zeigt, die von der Einheit zur Drehzahlerfassung/Referenzspannungsänderung (SDRC), wie sie in 4 gezeigt wird, bereitgestellt wird;
6 ist eine teilweise perspektivische Ansicht, die einen Rotor eines Wechselstromgenerators zeigt, der Permanentmagneten aufweist;
7 ist eine Schaltung einer Abwandlung der in 1 gezeigten Warneinheit; und
8 ist eine Schaltung einer anderen Abwandlung der in 1 gezeigten Warneinheit.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein Erzeugungsstopperfassungssystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird mit Bezug auf 1– 3A–3G und 6 beschrieben.
Das Erzeugungsstopperfassungssystem eines Wechselstromgenerators 1 besteht aus einer Erzeugungssteuereinheit 2, einer Warneinheit 4 und einer Ladungslampe 84.
Der Wechselstromgenerator 1 wird von einem Motor (nicht dargestellt) angetrieben und erzeugt die Ausgangsleistung mit der eine Batterie 80 und eine elektrische Last 82 versorgt werden. Die Ausgangsspannung wird von der Erzeugungssteuereinheit 2 geregelt. Der Wechselstromgenerator 1 besteht aus einer Dreiphasenstatorspule 10, einem Lundell-Typ Rotor 90 mit einer Feldspule 12 und a Dreiphasen-Vollweggleichrichterschaltung 16 zum Gleichrichten des Drehstroms, der von den Ausgangsanschlüssen der Statorspule 10 bereitgestellt wird. Der Rotor 90 hat mehrere Klauenpole 92 und 94, die die Feldspule 12, und eine Mehrzahl von Permanentmagneten 14 enthalten, die zwischen zwei aneinander angrenzenden Klauenpolen 92 und 94 angeordnet sind, wie in 6 gezeigt.
Die Erzeugungssteuereinheit 2 besteht aus einem Schalttransistor 20, einer Freilaufdiode 22, die parallel zu der Feldspule 12 geschaltet ist, einem Komparator 30, einer ODER-Schaltung 32, die zwischen dem Komparator 30 und dem Schalttransistor 20 angeschlossen ist, einer Spannungsteilerschaltung, die aus in Reihe geschaltete Widerstände 24 und 26 besteht und einer Referenzspannungserzeugungseinheit 28, die an den Plus Eingangsanschluss des Komparators 30 angeschlossen ist. Die Klemmenspannung der Batterie 80 (oder die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 1) wird durch die Spannungsteilerschaltung (bestehend aus Widerstand 24 und 26) geteilt und an den Minuseingangsanschluss des Komparators 30 angelegt. Wenn die geteilte Spannung höher ist als eine Referenzspannung, die von der Referenzspannungserzeugungseinheit 28 bereitgestellt wird, stellt der Komparator 30 ein Niederpegelsignal bereit. Wenn die geteilte Spannung niedriger ist als die Referenzspannung, stellt der Komparator 30 ein Hochpegelsignal bereit. Wenn der Komparator 30 ein Hochpegelsignal bereitstellt, wird der Schalttransistor 20 eingeschaltet, um mit Feldstrom zu versorgen, so dass der Wechselstromgenerator 1 die Ausgangsleistung erzeugt und die Ausgangsspannung erhöht. Wenn andererseits der Komparator 30 das Niederpegelsignal bereitstellt, wird der Schalttransistor 20 ausgeschaltet, um die Versorgung mit Feldstrom zu unterbrechen, so dass die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators sich verringert. Somit wird die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 1 auf einen konstanten Wert geregelt.
Die Warneinheit 4 besteht aus einer Spannungsteilerschaltung mit in Reihe geschalteten Widerständen 40 und 42, einer Drehzahlerfassungs-/Referenzspannungsänderungseinheit (nachstehend SDRC Einheit genannt) 50, einer Diode 46, einer Parallelschaltung des Widerstands 44 und eines Kondensators 48, einem Komparator 52, einer Halteschaltung bestehend aus einer Inverterschaltung 54, einer Verzögerungsschaltung bestehend aus dem Widerstand 56 und dem Kondensator 58, UND Schaltungen 60 und 62 und einer S-R Flip-Flop Schaltung (nachstehend SR-FF genannt) 64, einem Transistor 66, einer Spannungsteilerschaltung mit in Reihe geschalteten Widerständen 68 und 70, und einem Komparator 72.
Die SDRC Einheit 50 erfasst die Drehzahl des Wechselstromgenerators 1 und stellt eine Referenzspannung ein und ändert diese, um zu entscheiden, ob der Wechselstromgenerator 1 normal Strom erzeugt oder nicht. Der Komparator 52 vergleicht die Referenzspannung, die durch die SDRC Einheit 50 eingestellt wird, mit einer Spannung, die von der Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 1 herausgeteilt wird. Der SR-FF 64 speichert das Vergleichsergebnis des Komparators 52, und der Transistor 66 schaltet die Ladungslampe 84 im Ansprechen auf das Ausgangssignal des SR-FF 64 ein oder aus. Die Warneinheit 4 warnt einen Fahrer, wenn der Wechselstromgenerator die Erzeugung beendet, während der Wechselstromgenerator 1 von dem Motor gedreht wird (nachstehend Erzeugungsstoppzustand genannt), indem die Ladungslampe 84 eingeschaltet wird.
Eine Phasenspannung der Statorspule 10 wird an einen Anschluss P angelegt, um von der Spannungsteilerschaltung geteilt zu werden, die aus den Widerständen 40 und 42 besteht, und wird an die Anode der Diode 46 angelegt. Die Kathode der Diode 46 ist an ein Ende der Parallelschaltung von Widerstand 44 und dem Kondensator 48 angeschlossen, deren anderes Ende geerdet ist. Wenn das Potential der Anode der Diode 46 (die geteilte Spannung) um den Spannungsabfall der Diode 46 höher als das Potential der Verbindungsstelle des Kondensators 48 ist, fließt Strom von der Diode 46 zu dem Kondensator 48, um den Kondensator 48 zu laden bis das Potential des Kondensators eine Spannung annimmt, die den Durchlassspannungsabfall der Diode 46 niedriger ist als der Spitzenwert der Spannung (geteilt von der Phasenspannung des Wechselstromgenerators 1), die an die Anode der Diode 46 angelegt wird. Wenn das Potential der Anode der Diode 46 niedriger ist als das Potential des Kondensators 48, fließt kein Strom durch die Diode 46, und das Potential des Kondensators 48 bleibt proportional zu dem Spitzenwert der Phasenspannung.
Die SDRC Einheit 50 besteht aus einem Komparator 500, einem Zähler 502, einem Timer 504, einem Digital-Analog Wandler (D-A Wandler) 506 und einem Inverter 508, wie in 2 gezeigt. Die Phasenspannung der Statorspule 10 wird an den Pluseingangsanschluss des Komparators 500 über die Widerstände 40 und 42 angelegt. Die Eingangsspannung wird mit einer vorgegebenen Spannung Vb verglichen, die an den Minuseingangsanschluss angelegt wird, um ein Impulssignal bereitzustellen, das mit der Drehzahl des Wechselstromgenerators 1 synchronisiert ist. Die Spannung Vb, die an den Minuseingangsanschluss angelegt wird, ist nahezu null Volt, und der Komparator 500 stellt das Impulssignal bereit, das mit dem Rotationszyklus des Wechselstromgenerators 1 synchronisiert ist.
Der Zähler 502 zählt die Anzahl der Impulse, die von dem Komparator 500 in einer Einheitszeit (z. B. 100 ms), die von dem Timer 504 eingestellt wird, bereitgestellt werden. Der Zähler 502 speichert die Anzahl der zuletzt gezählten, während er die Anzahl der Impulse zählt, um die zuletzt gezählte nach der Einheitszeit zu erneuern. Der Zähler 502 stellt obere (n-m) Bits aus einer n-Bits-gezählten-Zahl bereit (d. h. eine obere 5-Bits-Zahl wird anstatt der vollständigen 7-Bits-Zahl bereitgestellt). Dementsprechend stellt der Zähler zu anfangs "0" bereit, bis die Drehzahl des Wechselstromgenerators 1 eine untere Grenzdrehzahl überschreitet, die der niedrigeren zwei-Bits Zahl entspricht. Die gezählte Zahl erhöht sich danach proportional der Drehzahl. Wenn die Drehzahl des Wechselstromgenerators 1 auf eine höhere Grenzdrehzahl ansteigt, dass jedes Bit der gezählten Zahl "1" wird, wird eine solche Zahl danach gehalten.
Der D-A Wandler 506 stellt ein Analogsignal bereit, das der gezählten Zahl (Digitaldaten) des Zählers 502 entspricht. Der D-A Wandler 506 stellt eine Offsetspannung bereit, wenn die Drehzahl niedriger ist als die untere Grenzdrehzahl und die gezählte Zahl des Zähler 502 "0" ist. Andererseits stellt der D-A Wandler eine Spannung bereit, die proportional zu der gezählten Zahl des Zählers 502 ist, wenn die Drehzahl des Wechselstromgenerators 1 die untere Grenzdrehzahl überschreitet und die gezählte Zahl davon zunimmt. Wenn die Drehzahl des Wechselstromgenerators ferner die obere Grenzdrehzahl erreicht und die gezählte Zahl des Zählers mit einer oberen Grenzzahl konstant gehalten wird, stellt der D-A Wandler 506 eine konstante Spannung bereit, die der oberen Grenzzahl entspricht. Somit wird die Ausgangsspannung des D-A Wandlers für die Referenzspannung verwendet, um zu ent scheiden, ob der Wechselstromgenerator 1 in dem Erzeugungsstoppzustand ist oder nicht.
Der Inverter 508 ist an den Ausgangsanschluss für das oberste Bit des Zählers 502 angeschlossen. Wenn die Drehzahl des Wechselstromgenerators 1 niedriger ist als eine bestimmte Drehzahl Na und das Signal, das von dem Anschluss für das oberste Bit bereitgestellt wird, "0" ist, stellt der Inverter 508 eine "1" oder das Hochpegelsignal bereit. Wenn andererseits die Drehzahl des Wechselstromgenerators 1 höher ist als die Drehzahl Na und das Signal, das von dem Anschluss für das oberste Bit bereitgestellt wird, "1" wird, so stellt der Inverter 508 "0" oder das Niederpegelsignal bereit.
Der Komparator 52 vergleicht das Potential des Kondensators 48, das der Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators entspricht, mit der Referenzspannung, die von dem D-A Wandler 506 der SDRC Einheit 50 bereitgestellt wird. Wenn das Potential des Kondensators 48 höher ist als die Referenzspannung, stellt der Komparator 52 ein Niederpegelsignal bereit. Das Niederpegelsignal gibt den normalen Betrieb des Wechselstromgenerators wieder. Das Ausgangssignal des Komparators 52 wird an den R-Anschluss des SR-FF 64 über die Inverterschaltung 54 und die UND Schaltung 62 und an den S-Anschluss des SR-FF 64 über die Verzögerungsschaltung angelegt, die aus dem Widerstand 56 und dem Kondensator 58 und der UND Schaltung 60 besteht. Wenn alle Signale, die an den anderen Eingangsanschlüssen der UND Schaltung 60 und 62 angelegt werden, Hochpegelsignale sind und der Komparator 52 das Niederpegelsignal bereitstellt, stellt der Inverter 54 das Hochpegelsignal bereit, wodurch der SR-FF 64 veranlasst wird das Hochpegelsignal an dem R-Anschluss davon über die UND Schaltung 62 bereitzustellen. Somit bleibt der Transistor 66 ausge schaltet, so dass die Ladungslampe 84 ausgeschaltet bleibt.
Der Komparator 72 vergleicht das Potential des Kondensators 48 mit einer Spannung, die von der Batteriespannung durch die Spannungsteilerschaltung herausgeteilt wird, die aus den Widerständen 68 und 70 besteht. Das Teilungsverhältnis, das von den Widerständen 40 und 42 bereitgestellt wird, und das Teilungsverhältnis, das von den Widerständen 68 und 70 bereitgestellt wird, sind so ausgelegt, dass der Komparator 72 das Niederpegelsignal bereitstellen kann, wenn das Ausgangssignal des Wechselstromgenerators 1 höher wird als die Batteriespannung. Wenn das Potential des Kondensators 48 höher ist als die Spannung, die von den Widerständen 68 und 70 geteilt wird, oder anders ausgedrückt, wenn die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators höher ist als die Batteriespannung, stellt der Komparator 72 ein Niederpegelsignal bereit, das an einen Eingangsanschluss der UND Schaltung 60 bereitgestellt wird.
Wenn der Wechselstromgenerator normal arbeitet und der Komparator 72 das Niederpegelsignal bereitstellt, ist es nicht notwendig den Erzeugungsstoppzustand zu erfassen. Dementsprechend wird das Hochpegelsignal nicht an den S-Anschluss des SR-FF 64 angelegt, selbst wenn der Komparator 52 das Hochpegelsignal bereitstellt.
Somit wird das Ausgangssignal zum Halten des letzten Zustands (nachstehend Haltesignal genannt) von dem Inverter 508 der SDRC Einheit 50 bereitgestellt und an die UND Schaltungen 60 und 62 angelegt. Wenn die Drehzahl des Wechselstromgenerators 1 höher wird als die Drehzahl Na, stellt der Anschluss des obersten Bits des Zählers 502 das Hochpegelsignal bereit, so dass das Ausgangssignal des Inverters 508 der SDRC Einheit 50 von dem Hochpegel signal in das Niederpegelsignal, d. h. das Haltesignal wechselt. Demzufolge werden die Niederpegelsignale von den UND Schaltungen 60 und 62 bereitgestellt und werden an den S-Anschluss und den R-Anschluss des SR-FF 64 angelegt, wodurch das Ausgangssignal davon gehalten oder gesperrt wird.
3A–3G sind Graphen, die eine Beziehung zwischen der Drehzahl des Wechselstromgenerators 1 und dem Spannungspegel der Eingangs- und Ausgangssignale der verschiedenen Abschnitte der Warneinheit 4 zeigen. In jeder der 3A–3G entspricht eine gepunktete Linie dem Normalbetrieb des Wechselstromgenerators 1 und eine durchgezogene Linie entspricht dem Erzeugungsstoppzustand, wie z. B. wenn die Feldspule 12 versagt und der Wechselstromgenerator 1 die Erzeugung beendet. Jede der 3A–3G zeigt die Beziehung zwischen dem Spannungspegel (vertikale Achse) einer der in 1 gezeigten Abschnitte, die durch einen entsprechenden der Bezugszeichen B–G bezeichnet sind, und der Drehzahl des Wechselstromgenerators 1 (horizontale Achse).
In 3A zeigt eine Strichpunktlinie die Kennlinie der Referenzspannung, die von dem D-A Wandler 506 der SDRC Einheit 50 bereitgestellt wird. Wenn der Rotor des Wechselstromgenerators 1 Permanentmagneten 14 aufweist, erhöht sich die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 1, wenn die Drehzahl davon höher wird, wie durch eine durchgezogene Linie b in 3A gezeigt, selbst wenn der Feldstrom der Feldspule nicht zugeführt wird. Wenn die Ausgangsspannung eine Spannung überschreitet, die die Summe der Batteriespannung und des Durchlassspannungsabfalls der Diode der Vollweggleichrichterschaltung 16 ist, wird der Batterie 80 und der elektrischen Last 82 über die Vollweggleichrichterschaltung 16 Strom zugeführt. Da das Magnetfeld, das durch den Permanentmagneten 14 verursacht wird, im Vergleich kleiner ist als das Magnetfeld der mit Feldstrom versorgten Feldspule, wird die Phasenspannung, die an den Anschluss P angelegt wird, von der Batterie 80 konstant gehalten, selbst wenn der Wechselstromgenerator 1 mit höherer Drehzahl dreht.
Wie durch die Kurve a in 3A gezeigt, wird die Referenzspannung in dem mittleren Drehzahlbereich proportional zu und etwas höher als die Maximalspannung eingestellt (mit kleinen Abweichungen zwischen einzelnen Wechselstromgeneratoren), die erzeugt wird ohne die Feldspule zu versorgen, die Referenzspannung in dem Niederdrehzahlbereich wird auf eine Konstantspannung zusammenhängend mit der Referenzspannung in dem mittleren Drehzahlbereich eingestellt, und die Referenzspannung in dem hohen Drehzahlbereich ist die Konstantspannung, die etwas niedriger ist als die Batteriespannung und zusammenhängt mit der Referenzspannung in dem mittleren Drehzahlbereich.
Der D-A Wandler 506 stellt die Offsetspannung bereit, die der Referenzspannung im Niederdrehzahlbereich entspricht. Wenn die Drehzahl des Wechselstromgenerators 1 höher wird, nimmt die gezählte Zahl des Zählers 502 zu, so dass die Ausgangsspannung des D-A Wandlers 506 proportional zu der Drehzahl zunimmt. Diese Ausgangsspannung entspricht der Referenzspannung in dem mittleren Drehzahlbereich. Genauer gesagt ändert sich die Referenzspannung, die der gezählten Zahl des Zählers 502 entspricht, schrittweise, da die gezählte Zahl des Zählers 502 sich schrittweise ändert. Wenn die Drehzahl des Wechselstromgenerators 1 zunimmt und die gezählte Zahl des Zählers die obere Grenzzahl erreicht (alle Bits der Ausgangsanschlüsse werden "1"), wird die obere Grenzzahl gehalten. Dementsprechend wird die Ausgangsspannung des D-A Wandlers 506 konstant, und dies entspricht der Referenzspannung in dem hohen Drehzahlbereich.
Wenn der Zündschlüssel gedreht wird, erzeugt der Wechselstromgenerator 1 nicht unmittelbar danach Strom. Demzufolge ist die Phasenspannung der Statorspule 10, die an den Anschluss P angelegt wird, 0 Volt, und der Komparator 52 der Warneinheit 4 stellt das Hochpegelsignal bereit. Dementsprechend stellt der Anschluss Q des SR-FF 64 das Hochpegelsignal bereit, um den Transistor 66 einzuschalten, und dadurch die Ladungslampe 84 einzuschalten.
Wenn der Zündschlüssel weiter gedreht wird und der Anlasser (nicht dargestellt) gestartet wird, nimmt die Drehzahl des Wechselstromgenerators zu, wenn der Motor sich schneller dreht. Dementsprechend stellt der Komparator 30 der Erzeugungssteuereinheit 4 das Hochpegelsignal bereit, so dass der Schalttransistor 20 eingeschaltet wird, um die Feldspule 12 des Wechselstromgenerators 1 mit Feldstrom zu versorgen und, daher nimmt die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 1 proportional zu der Drehzahl davon zu.
Wenn die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 1 höher wird als die Referenzspannung für den Niederdrehzahlbereich, stellt der Komparator 52 das Niederpegelsignal bereit, wie in 3B gezeigt. Das Niederpegelsignal wird an den S-Anschluss des SR-FF 64 über die UND Schaltung 60 angelegt, wie in 3E gezeigt, und wird invertiert und an den R-Anschluss des SR-FF 64 über die UND Schaltung 62 angelegt, wie in 3F gezeigt. Somit wird der SR-FF 64 zurückgesetzt, so dass das Niederpegelsignal an die Basis des Transistors 66 von dem Q-Anschluss angelegt wird, wie in 3G gezeigt, um den Transistor 66 und die Ladungslampe 84 auszuschalten.
Wenn die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 1 höher wird als die Batteriespannung, wird der S-Anschluss des SR-FF 64 gegen das Hochpegelsignal gesperrt, wodurch verhindert wird, dass die Ladungslampe 84 eingeschaltet wird. Somit stellt der Komparator 72 der Warneinheit 4 das Niederpegelsignal bereit, wie in 3D gezeigt, und das Ausgangssignal der UND Schaltung 60 wird in dem Niederpegelsignal gesperrt, selbst wenn das Hochpegelsignal danach an den S-Anschluss angelegt wird. Somit bleibt die Ladungslampe 84 ausgeschaltet.
Wenn die große elektrische Last 82 von der Batterie 80 umgehend abgeklemmt wird, wird die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 1 sehr hoch, selbst während der Wechselstromgenerator 1 normal funktioniert, und die Batterie wird überladen. Demzufolge wird der Feldstrom unterbrochen, um die Erzeugung des Wechselstromgenerators zu beenden. Wenn die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 1 niedriger wird als die Referenzspannung für einen entsprechenden der Drehzahlbereiche, stellt der Komparator 52 das Hochpegelsignal bereit. Allerdings behält die UND Schaltung 60 das Niederpegelsignal für eine bestimmte Zeitspanne bei. Da der Ausgangsanschluss des Komparators 52 mit einem der Eingangsanschlüsse der ODER-Schaltung 32 der Erzeugungssteuereinheit 2 verbunden ist, wird die Hochpegelspannung des Komparators 52 an die Basis des Schalttransistors 20 über die ODER-Schaltung 32 angelegt, um die Feldspule 12 mit Feldstrom zu versorgen. Daher wird die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 1 nicht viel höher als die Referenzspannung. Obwohl die Ausgangsspannung zeitweise niedriger wird als die Referenzspannung, wird sie unmittelbar danach wiederhergestellt, während das Hochpegelausgangssignal des Komparators 52 verzögert wird und von der Verzögerungsschaltung geglättet wird. Daher wird das Hochpegelsignal nicht an den S-Anschluss des SR-FF 64 angelegt bevor das Niederpegelsignal des Komparators 52 invertiert wird und an den R-Anschluss des SR-FF 64 angelegt wird. Somit bleibt der Transistor 66 ausgeschaltet.
Wenn die Feldspule 12 versagt, wenn der Wechselstromgenerator 1 normale Ausgangsspannung erzeugt, funktioniert die Warneinheit 4 wie folgt. Wenn die Drehzahl des Wechselstromgenerators 1 höher wird als die Drehzahl Na, stellt der Inverter 508 der SDRC Einheit 50 das Niederpegelhaltesignal bereit. Allerdings wird dieses Signal nur bereitgestellt, wenn die Drehzahl in dem mittleren Drehzahlbereich ist, wie in 3A gezeigt.
Wenn die Erzeugung des Wechselstromgenerators 1 beendet wird, während der Wechselstromgenerator mit einer Drehzahl niedriger als die Drehzahl Na dreht, wird die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 1 niedriger als die Referenzspannung. Demzufolge stellt der Komparator 52 das Hochpegelsignal bereit, das an den S-Anschluss des RS-FF 64 über die UND Schaltung 60 angelegt wird. Demzufolge wird der Transistor 66 eingeschaltet, um die Ladungslampe 84 zu aktivieren.
Wenn die Drehzahl des Wechselstromgenerators 1 höher ist als die Drehzahl Na, stellt die SDRC Einheit 50 den UND Schaltungen 60 und 62 das Haltesignal bereit, so dass das Ausgangssignal des SR-FF 64 nicht erneuert werden kann. Somit bleibt, wenn der Erzeugungsstoppzustand erfasst wird, wenn die Drehzahl des Wechselstromgenerators niedriger ist als die Drehzahl Na, die Ladungslampe 84 danach eingeschaltet. Wenn die Erzeugung des Wechselstromgenerators 1 beendet wird, während der Wechselstromgenerator mit einer Drehzahl höher als die Drehzahl Na dreht, wird das Ausgangssignal des SR-FF 64 festgesetzt und die Ladungslampe 84 wird nicht eingeschaltet. Aller dings wird der Erzeugungsstoppzustand erfasst, wenn die Drehzahl des Wechselstromgenerators 1 niedrig wird, und die Ladungslampe 84 bleibt danach eingeschaltet, selbst wenn die Drehzahl des Wechselstromgenerators 1 hoch wird.
Da die Referenzspannung niedrig eingestellt wird, wenn die Drehzahl des Wechselstromgenerators niedrig ist, kann die Ladungslampe 84 in kurzer Zeit ausgeschaltet werden, solange der Wechselstromgenerator 1 normal funktioniert.
4 zeigt eine Abwandlung der SDRC Einheit 50. Eine SDRC Einheit 50A besteht aus dem Komparator 500, dem Zähler 502, dem Timer 504, der Inverterschaltung 508, einer NICHT-ODER-Schaltung 510, einem Transistor 514 und Widerständen 512, 516, 518 und 520. Der Komparator 500, der Zähler 502, der Timer 504 und der Inverter 508 funktionieren wie die der SDRC Einheit 50, die in 2 gezeigt ist. Die NICHT-ODER-Schaltung 510 weist drei Eingangsanschlüsse auf, die an die Ausgangsanschlüsse Q5, Q6 und Q7 der oberen drei Bits der sieben Bits des Zählers 502 angeschlossen sind. Dementsprechend stellt die NICHT-ODER-Schaltung 510 das Hochpegelsignal bereit, so lange die Drehzahl des Wechselstromgenerators 1 niedriger ist als eine bestimmte Drehzahl, und das Niederpegelsignal andererseits. Der Transistor 514 wird entsprechend dem Ausgangssignal der NICHT-ODER-Schaltung 510 ein oder ausgeschaltet. Wenn die Drehzahl des Wechselstromgenerators 1 niedrig ist und die NICHT-ODER-Schaltung 510 das Hochpegelsignal bereitstellt, wird der Transistor 514 eingeschaltet. Demzufolge ist ein Ende des Widerstands 516, das an den Kollektor davon angeschlossen ist, über den Kollektor-Emitter Pfad davon geerdet, wodurch eine Teilerschaltung ausgebildet wird, die aus den Widerständen 516, 518 und 520 besteht. Wenn die Drehzahl des Wechselstromgenerators 1 hoch ist und die NICHT-ODER- Schaltung das Niederpegelsignal bereitstellt, wird der Transistor 514 ausgeschaltet. Demzufolge ist der Widerstand 516 nicht geerdet, und die Spannungsteilerschaltung besteht aus den Widerständen 518 und 520. Da das Spannungsteilungsverhältnis der Spannungsteilerschaltung bestehend aus den drei Widerständen 516, 518 und 520 kleiner ist als das der Spannungsteilerschaltung bestehend aus den zwei Widerständen 518 und 520, ist eine niedrigere konstante Referenzspannung in dem Niederdrehzahlbereich bereitgestellt, und eine höhere konstante Referenzspannung ist in dem hohen Drehzahlbereich bereitgestellt.
Somit wird die Referenzspannung, die von der SDRC Einheit 50A bereitgestellt wird, auf einen niedrigen Wert eingestellt, wenn die Drehzahl des Wechselstromgenerators niedrig ist, so dass die Zeitspanne zum Ausschalten der Ladungslampe 84 verringert werden kann. Obige Referenzspannung wird eingestellt, um schrittweise zuzunehmen, wenn die Drehzahl des Wechselstromgenerators 1 zunimmt, wie durch eine strichgepunktete Linie d in 5 gezeigt, so dass der Erzeugungsstoppzustand sicher erfasst werden kann, selbst wenn die Ausgangsspannung ohne Feldstrom höher wird. Wenn die Drehzahl des Wechselstromgenerators 1 zunimmt nachdem der Erzeugungsstoppzustand erfasst wird, stellt die SDRC Einheit 50A das Haltesignal bereit, um das Ausgangssignal des SR-FF 64 bereitzustellen, so dass die Ladungslampe 84 eingeschalten bleibt, selbst wenn die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators zeitweise hoch wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass die SDRC Einheit 50 den Erzeugungsstoppzustand genauer als die SDRC Einheit 50A erfassen kann, allerdings ist letztere einfacher im Aufbau als die vorherige.
Die Drehzahl Na wird auf einen Wert niedriger als die Drehzahl eingestellt, wobei die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 1, die erzeugt wird, wenn die Feldspule nicht mit Feldstrom versorgt wird, gleich der Referenzspannung wird, oder anders ausgedrückt, die Drehzahl bei der eine strichgepunktete Linie d und die durchgezogene Linie b (die gleiche wie in 3A gezeigt) sich schneiden.
6 zeigt Permanentmagneten 14, die in dem Rotor angeordnet sind. Jeder der magnetisierten Permanentmagneten 14 ist zwischen den Klauenpolen 92 und 94 des Rotors 90 in die Richtung eingefügt, dass der Leckmagnetfluss zwischen den Klauenpolen 92 und 94 unterdrückt wird. Die Permanentmagneten 14 werden in den magnetischen Haltern 96 gehalten, die aus nicht magnetischem Metall hergestellt sind. Jeder der Magnethalter 96 kann kästchenförmig ausgebildet sein, die gesamten Außenflächen der Permanentmagneten 14 abdeckend oder mit Harzmaterial eingegossen sein.
Bei der Warneinheit 4 ist es möglich das Haltesignal nur an die UND Schaltung 62 anzulegen, die mit dem R-Anschluss des RS-FF 64 verbunden ist, wenn die Ladungslampe 84 nicht fehlerhafterweise ausgeschaltet wird. In diesem Fall, wenn die Ladungslampe 84 in dem Niederdrehzahlbereich eingeschaltet wird, wird sie nicht in dem hohen Drehzahlbereich ausgeschaltet. Die Ladungslampe 84 kann eingeschaltet werden nachdem das Haltesignal bereitgestellt wird. Solange die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 1 nicht höher ist als die Batteriespannung (während der Komparator 72 das Hochpegelsignal bereitstellt), wenn die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 1 niedriger wird als die Referenzspannung, die durch die SDRC Einheit 50 oder 50A bereitgestellt wird, wird das Hochpegelsignal an den S-Anschluss des SR-FF 64 angelegt, um das Ausgangssignal des SR-FF 64 von dem niedrigen Pegel in den hohen Pegel zu ändern, und dadurch die Ladungslampe 84 einzuschalten. Somit zeigt der S-Anschluss des SR-FF 64 den Erzeugungsstoppzustand des Wechselstromgenerators 1 an, selbst nachdem das Haltesignal bereitgestellt ist. Die vorliegende Erfindung kann auf einen Rotor ohne die Permanentmagnete 14 auf gleiche Weise angewendet werden.
7 zeigt eine Schaltung einer Warneinheit 4A, die den Erzeugungsstoppzustand nur über den Betrieb der Änderung der Referenzspannung durch die SDRC Einheit 50 oder 50A erfasst. Die Warneinheit 4A unterscheidet sich von der Warneinheit 4 dahingehende, dass der SR-FF 64, die UND Schaltung 62 und der Inverter 54 weggelassen werden. Andere Abschnitte sind gleich. Das Weglassen des SR-FF 64 kann das Haltesignal sparen, das von der SDRC Einheit 50 oder 50A bereitgestellt wird. Somit wird, solange der Wechselstromgenerator normal funktioniert, die Ausgangsspannung davon mit der Referenzspannung verglichen, die proportional zu der Drehzahl des Wechselstromgenerators ist, um den Erzeugungsstoppzustand zu erfassen, so dass die Ladungslampe 89 in dem Niederdrehzahlbereich unmittelbar ausgeschaltet werden kann.
8 zeigt eine Schaltung einer Warneinheit 4B lediglich zum Beibehalten des Erzeugungsstoppzustands, der in dem Niederdrehzahlbereich erfasst wird, und zum Bereitstellen der Referenzspannung, die über den gesamten Drehzahlbereich konstant ist. Die Warneinheit 4B unterscheidet sich von der Warneinheit 4 dahingehend, dass die SDRC Einheit 50 mit einer Schaltung 68A zum Bereitstellen des Haltesignals und einer Referenzspannungserzeugungsschaltung 68B ersetzt wird. Andere Abschnitte sind die gleichen, wie die in 1 gezeigten. Die Referenzspannungserzeugungsschaltung 68B stellt eine konstante Refe renzspannung in dem Niederdrehzahlbereich bereit, wie durch die strichgepunktete Linie in 3A gezeigt. Die Schaltung 68A stellt das Haltesignal bei einer Drehzahl niedriger als die Drehzahl bereit, bei der die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators, die ohne Feldstrom erzeugt wird, höher wird als die konstante Referenzspannung. Wenn die Drehzahl höher wird als diese Drehzahl, wird das Ausgangssignal des SR-FF 64 nicht erneuert. Somit wird der in dem Niederdrehzahlbereich erfasste Erzeugungsstoppzustand beibehalten, nachdem die Drehzahl zunimmt, so dass die Ladungslampe 84 angeschaltet bleiben kann.
Bei obiger Ausführungsform kann das Erzeugungsstoppsignal an eine andere Vorrichtung, wie z. B. eine Motorsteuereinheit (ECU) oder ähnliches anstatt oder zusätzlich zu der Ladungslampe 84 übertragen werden, wenn der Generatorstopzustand erfasst wird.
Die SDRC Einheit 50A, die in 4 gezeigt ist, kann eine dreistufige Referenzspannung anstatt der zweistufigen Referenzspannung bereitstellen.

Claims

Eine Erzeugungsstopperfassungsvorrichtung eines Wechselstromgenerators (1) für ein Fahrzeug mit einem Rotor und einer Feldspule (12) mit: einer Zustandserfassungseinheit (48, 50, 52), die ein Erzeugungsstoppzustandssignal entsprechend eines Ergebnisses des Vergleichs zwischen einer Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators (1) und einer Spannung eines Referenzsignals bereitstellt; einer Drehzahlerfassungseinheit (40, 42) zum Erfassen der Drehzahl des Wechselstromgenerators (1) und einer Korrektureinheit (502, 506) zum Korrigieren des Erzeugungsstoppzustandssignals, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektureinheit (502, 506) eine Einrichtung zum Korrigieren des Erzeugungsstoppzustandssignals entsprechend der Drehzahl des Wechselstromgenerators mit der Spannung des Referenzsignals, wenn die Drehzahl des Wechselstromgenerators (1) sich ändert, umfasst.
Eine Erzeugungsstopperfassungsvorrichtung, wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor einen Permanentmagneten (14) aufweist, der in einem magnetischen Feld angeordnet ist, das von der Feldspule (12) erzeugt wird.
Eine Erzeugungsstopperfassungsvorrichtung, wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzspannungsänderungseinheit (502, 506) eine Einrichtung zum Erhöhen der Spannung des Referenzsignals, wenn die Drehzahl des Wechselstromgenerators (1) höher wird, umfasst.
Eine Erzeugungsstopperfassungsvorrichtung, wie in Anspruch 3 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzspannungsänderungseinheit (502, 506) eine Einrichtung zum Einstellen der Spannung des Referenzsignals proportional und größer als die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators (1) umfasst, die erzeugt wird, wenn die Feldspule (12) nicht mit dem Feldstrom versorgt wird.
Eine Erzeugungsstopperfassungsvorrichtung, wie in Anspruch 3 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzspannungsänderungseinheit (502, 506) eine Einrichtung zum Einstellen der Spannung des Referenzsignals kleiner als die Batteriespannung umfasst.
Eine Erzeugungsstopperfassungsvorrichtung, wie in Anspruch 3 beansprucht, ferner mit einer Einheit (68, 70, 72, 60) zum Beseitigen des Erzeugungsstoppzustandssignals, wenn die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators (1) größer wird als die Batteriespannung.
Eine Erzeugungsstopperfassungsvorrichtung, wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektureinheit (502, 506) eine Halteeinheit (502, 508, 60, 62) zum Bereitstellen eines Haltesignals zum Halten des Erzeugungsstoppzustandssignals, nachdem die Drehzahl des Wechselstromgenerators (1) größer als eine vorbestimmte Drehzahl wird, umfasst.
Eine Erzeugungsstopperfassungsvorrichtung, wie in Anspruch 7 b,eansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinheit (502, 508, 60, 62) eine Einrichtung zum Bereitstellen eines Warnsignals umfasst, falls die Zustandserfassungseinheit (48, 50, 52) das Erzeugungsstoppzustandssignal bereitstellt, wenn die Drehzahl des Wechselstromgenerators (1) kleiner ist als die vorbestimmte Drehzahl.
Eine Erzeugungsstopperfassungsvorrichtung, wie in Anspruch 7 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzspannungsänderungseinheit (502, 506) eine Einrichtung zum Erhöhen der Spannung des Referenzsignals, wenn die Drehzahl des Wechselstromgenerators (1) höher wird, umfasst.
Eine Erzeugungsstopperfassungsvorrichtung, wie in Anspruch 9 beansprucht, mit einer Einrichtung zum Einstellen der Spannung des Referenzsignals proportional zu und höher als die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators (1), die erzeugt wird, wenn die Feldspule (12) nicht mit dem Feldstrom versorgt wird.