JP3439764B2 - 発電機の調整装置 - Google Patents

発電機の調整装置

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JP3439764B2 JP51050193A JP51050193A JP3439764B2 JP 3439764 B2 JP3439764 B2 JP 3439764B2 JP 51050193 A JP51050193 A JP 51050193A JP 51050193 A JP51050193 A JP 51050193A JP 3439764 B2 JP3439764 B2 JP 3439764B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 従来技術 本発明は、主請求の範囲の上位が概念に示された、発
電機の調整装置および調整法に関する。
【０００２】 自動車へのエネルギ供給の目的に対しては、主に三相
交流発電機が用いられている。この発電機は交流電圧を
発生し、これは後置接続の整流装置で整流され、負荷へ
の給電並びにバッテリへの充電に用いられている。発電
機の出力電圧は発電機の回転数に実質的に依存するた
め、所望の一定の出力電圧を得るためには電圧調整器が
用いられる。この電圧調整器は、発電機回転数の著しい
変化にもかかわらず発電機出力電圧を常に一定の値、た
とえば14Vに維持するように、発電器の励磁電流を制御
している。
【０００３】 自動車における電気的な負荷の個数はますます増加す
る傾向にあるため、発電機に対する要求はますます大き
くなる。
【０００４】 特に冬期には、通常の負荷のほかにさらに曇り止め用
の熱線入りウインドウ（以下では単に熱線ウインドウと
称する）がスイッチオンされるか、または車両が著しく
長時間にわたり市街地走行状態におかれると、即ち低い
回転数での運転状態が長く続くと、エネルギ供給に関す
る問題が発生する。そのため電圧が同じでも発電機の出
力電力がアップするように、三相交流発電機の電流送出
を増加することが試みられている。
【０００５】 発電機電力を高める構成は、ドイツ連邦共和国特許出
願公開公報第3142878号に示されている。この手法で
は、励磁機巻線が、バッテリ電圧よりも高められた電圧
で給電されている。これにより励磁機電流の強さがアッ
プし、著しく強い磁界が形成される。この磁界が、発電
機の寸法を変えることなく発電機出力電力の増加を引き
起こす。最大の励磁電流ないし最大の磁束は、発電機に
おける整流ダイオードのまたは固定子の熱的な限界値に
より、定められる。しかしながら上記公報に記載されて
いる様に、励磁巻線が搭載電源網電圧よりも高い電圧で
駆動されると、不利な作動条件の際に熱的に許容される
限界値を上回るおそれがある。
【０００６】 この問題を解決する目的がドイツ連邦共和国特許第38
43163号に次のような構成で提案されている。即ち車両
の三相交流発電機において電源の最適なエネルギー供給
の目的で、励磁電流を所定の条件の下で公称励磁機電流
よりも高める構成である。調整器および調整器の装置に
おいて特に熱くなる発電機構成部材の温度測定により、
いつ熱限界値に達するかが適切な時点に検出される。こ
の検出により励磁電流が、熱限界値を上回らなくなるま
で、低減される。しかしこの特許公報には、励磁電流を
公称電流よりも高める構成は示されていない。
【０００７】 上述の出願の改善が未公開のヨーロッパ特許出願第04
62503号に示されており、その開示を以下の明細書で再
び説明し、重要な点を述べる。
【０００８】 発明の効果 発電機を制御する本発明の装置および方法は前記の従
来装置に比較して次のような利点を有している。すなわ
ち電力要求が大きい時に、発電機を過励磁領域で、即ち
熱的に非臨界的とはいえない状況で駆動することが可能
となることである。この場合発電機、整流ダイオードま
たは電圧調整器の過熱による破損は、電圧調整器自体に
おける温度測定と、必要に応じて開始可能である保護手
段とによって回避される。
【０００９】 本発明による、励磁巻線の抵抗を低減する構成、ある
いは搭載電源網電圧よりも高い電圧の使用により、発電
機を時折、過励磁領域において駆動させることがトラブ
ルなしで可能となる。
【００１０】 本発明による装置は次の様に設計されている。即ちこ
の装置は公称励磁電流による作動の場合でも、いくつか
の不利な状態が重なった時に、即ち例えば著しく高い外
気温度と著しく低い発電機回転数にわずかな冷却作用と
が重なって、許容できない位の過熱につながるおそれが
でてきても、熱的は過負荷が確実に回避され、さらに安
全装置の設置により、この安全装置が温度超過を検出し
た場合に、または温度超過の到達直前に、励磁電流の低
減を開始するように設計されている。
【００１１】 所要の温度測定は、電圧調整器における温度測定と装
置の個々のエレメントの温度の算出により行なわれる。
特に有利にはこの算出に対して発電機パラメータ、調整
器パラメータまたは車両固有のパラメータないし特性領
域が用いられる。
【００１２】 観察者により求められた測定値が電圧調整器における
温度であるならば、搭載電源網の他の個所における温度
も定められる。それにより１つまたは複数個の所定の限
界温度を上回った場合には、励磁電流の低減が行なわれ
る。
【００１３】 算出された定常状態の目標温度、すなわち最終温度か
ら温度を求めることは、特に有利である。ここでこの定
常状態の最終温度とは、比較的長い時間の経過後でもは
やそれ以上の変化が起きないであろうと思はれる時に生
じる温度のことである。この最終温度の算出は有利に
は、既存のできるだけ多くの測定値とパラメータの考慮
のもとで行なわれ、付加的は温度検出器は必要としな
い。これによって耐障害性が高められ、装置全体もより
小さく軽量にでき、低コストにつながる。
【００１４】 求められた最終温度から有利には、限界温度に達した
ことを検出するために必要とされる現在の瞬時温度が導
出される。同じく種々異なる個所で推定される時間的温
度経過も求めることができる。温度に依存する抵抗およ
びこれに伴なう抵抗変化、半導体の加熱または種々の熱
結合の利用の種々の構成が考えられる。
【００１５】 従属形式の請求の範囲に、主請求の範囲に示された、
電圧調整装置および調整方法の有利な構成が開示されて
いる。
【００１６】 図面 第１図に発電機温度と発電機回転数との、および発電
機電流と２つの異なる励磁巻線の場合の回転数との関係
が示されている。第２図は本発明による装置を示す。こ
の装置により励磁電流は、熱的な限界値に達すると低減
される。第３図および第４図に２つの回路の実施例が示
されており、電源電圧よりも高められる電圧による励磁
巻線の給電を保証する。第５図に発電機−／電圧調整装
置の電気回路図が示されている。第６図は第５図の装置
の発電機温度、励磁電流と回転数との関係を示す。第７
図には電流経過および温度経過が時間を横軸として記入
されている。最後に第８図は種々の通風構成を有する発
電機の内部を示す。
【００１７】 実施例の説明 第１図において曲線Ａは、発電機温度TGenの経過を発
電機回転数NGenに対して示す。発生する最大温度は、回
転数、発電機負荷および周囲温度に依存する。最高温度
は通常は、発電機の著しく低い回転数の場合に生ずる、
何故ならば回転数が増加すると冷却電力が増加するから
である。
【００１８】 通常は発電機は、最も不利な場合も最大許容温度を上
回らないように、設計されている。そのために必要とさ
れることは、電源電圧が加えられた場合に、発電機の熱
限界値を上回らないことを保証する励磁電流が流れるよ
うな高抵抗を励磁巻線が有するように、設計されてい
る。この抵抗は通常は約2.6である。
【００１９】 曲線Ｂは発電機電流IGenの経過を次の励磁巻線の場合
の発電機回転数NGenに対して示す。即ち励磁巻線の抵抗
は、最大許容発電機温度を上回わらないように、適合化
されている。
【００２０】 曲線Ｃは発電機電流の経過を、次の励磁巻線の場合の
発電機回転数に対して示す。即ちその抵抗が曲線Ｂの場
合よりも小さい。即ち値が2.0である。この種の抵抗を
有する励磁巻線を用いる場合、発電機温度は最も不利な
状況の下で高すぎる値を有することがあり、そのため、
このことを阻止する適切な手段を構ずる必要がある。
【００２１】 小さくされた抵抗を有する励磁巻線が用いられる場
合、この励磁巻線を流れる電流は次の時に制限する必要
がある。即ち発電機の熱限界値を上回る危険が生ずる時
に、即ち測定された温度が許容限界値に達する時に、制
限する必要がある。低い外部温度の場合は特に、限界温
度TGに達するまで、増加された発電機電流IGenが即ち電
力送出が維持できる。付加的な発電機電流は斜線の範囲
に示されている。
【００２２】 第２図に、励磁電流のこの種の制御を実施できる装置
が示されている。10で、調整器−ないし発電機温度を測
定するセンサが示されている。センサ10により例えば調
整器の温度が測定される。温度検出は調整器そのものの
中で行なわれる。何故ならば安定化された状態において
調整器温度は自己加熱により変化されないからである。
調整器温度はさらに外部温度の尺度でる。11は発電機回
転数を測定する装置を示し、12はオン・オフ比を定める
装置を示す。オン・オフ比とは、調整器出力段のオン・
オフ比のことである。このオン・オフ比は調整器端子DF
において測定される。
【００２３】 13は加算装置を示し、この中で、温度センサ10からの
信号と、回転数検出装置11からの信号と、オン・オフ比
決定装置12からの信号が、適切な方法で重畳される。発
電機回転数と調整器出力段のオン・オフ比から、適切な
特性領域を用いて、発電機電流が求められる。このよう
にして得られた加算電流は、比較器15と発振器16から成
るパルス幅変調段14へ導びかれる。このパルス幅変調段
において、変調された信号が形成される。この信号は調
整器段17へ導びかれ、調整器出力段のオン・オフ比をし
たがって励磁電流IErrを制御する。
【００２４】 重要なことは、第２図に示された装置により、調整器
の制御は所定の磁界温度の上側においてだけ行なわれる
ことである。何故ならばこの時にだけ、比較器15へ導び
かれる和信号が所定の閾値を上回るからである。臨界温
度に達すると、パルス幅変調段14において形成された被
変調信号を介して調整器出力段が次のように制御され
る。即ち上昇した励磁電流に起因する以後の温度上昇が
回避されるように、即ち励磁電流が調整器出力段の一層
ひんぱんな遮断により低減されるように、制御される。
【００２５】 第３図に示されている実施例においては、励磁電流の
上昇は次のことにより達せられる。即ち少なくとも所定
時間の間に一層高い電圧が励磁巻線に印加されることに
より達せられる。この一層高い電圧は、例えば熱線ウイ
ンドウが短時間作動された場合に、搭載電源網に依存し
ない高い電圧で発電機が駆動されることによって生成さ
れる。この電圧による駆動の際には発電機端子Ｂ＋に生
ずる一層高い電圧が、適切な回路装置を介して励磁巻線
へ直接導びかれる。
【００２６】 第３図の回路装置は発電機18を有し、この発電機は整
流器ブリッジ19を介して、一方ではアースと接続され他
方では通常の電源網を有する端子Ｂ＋を介して、図示さ
れていない負荷および同じく図示されていないバッテリ
と接続されている。Ｂ＋と負荷との接続は、スイッチ20
を介して行なわれる。
【００２７】 発電機18はさらに励磁整流器21と別のスイッチ22なら
びにダイオード23を介して、励磁巻線24と接続されてい
る。励磁巻線24は出力段トランジスタ25を介してアース
と接続されている。電圧調整器26の別の端子はスイッチ
22を介して励磁電流整流器21と接続されている。
【００２８】 27で熱線ウインドウが示されており、これはスイッチ
20を介して端子Ｂ＋へ接続できる。別の電流路が抵抗28
とダイオード29を介して励磁巻線24へ導びかれている。
この電流路もスイッチ20を介して端子Ｂ＋へ接続でき
る。最後に別の電流路が抵抗30と別のスイッチ31を介し
て調整器26へ導びかれている。調整器26の同じ端子がス
イッチ31の他方のスイッチ位置において電源と接続さ
れ、他方のダイオード32を介してスイッチ22と接続でき
る。ダイオード32の陽極は電源と直接接続されている。
【００２９】 励磁巻線に通常の電源電圧12Vの加わっている通常の
作動においては、スイッチ位置は第３図に示されている
通りである。スイッチ20を介して電源網が給電され、ス
イッチ22を介して励磁電流IErrが励磁巻線24へ導びかれ
る。スイッチ31を介して電圧調整器26が電源網と接続さ
れている。他方、増加される電力へ切り換えられると、
端子Ｂ＋スイッチ20を介して、抵抗28,30とならびに熱
線ウインドウ27と接続される。切り換えられたスイッチ
31を介して調整器26がＢ＋と接続され、抵抗28とダイオ
ード29を介して励磁巻線24が同じくＢ＋へ接続される
と、整流器ブリッジ21はスイッチ22により励磁巻線24か
ら遮断される。
【００３０】 このスイッチング状態においては、発電機18が、搭載
電源網に依存しない高い電圧によって駆動される。その
ため端子Ｂ＋電源網電圧よりも高い電圧が生じ、この高
い電圧は抵抗とダイオード29を介して励磁器24へ加えら
れる。但し前述の作動状態においては発電機が熱くなり
すぎるおそれがあるため、次の手段が構ぜられる。即
ち、この作動状態が著しく短い時間間隔15分の間だけ続
くようにするか、または第２図に示された公知の回路装
置に類似する回路装置が、調整器の即ち発電機の温度が
高くなりすぎる時は励磁電流の制限を行なうようにす
る。時限切り換え素子は即ち励磁電流を制限する回路装
置は例えば電圧調整器26の中に含まれている。
【００３１】 増加される所要電力は、通常は、熱線ウインドウ27な
どの加熱フェーズ中に生ずる。しかしながら熱線ウイン
ドウ27は別のスイッチ33を介して遮断することもでき
る。そのため熱線ウインドウ27を作動させることなく、
搭載電源網に依存しない高い電圧による、出力アップさ
れた作動も可能である。給電部全体が一層高い電圧用、
例えば20V用に設計されているケースでは、ダイオード3
2をこの個所で省くことができる。この場合、ダイオー
ドは発電機の外側に取り付けることができる。
【００３２】 第４図に示されている実施例においては、上昇される
励磁電流は、電源電圧よりも高い電圧を励磁巻線24へ加
えることによっても、得られる。このより高い電圧はト
ランス34を用いて得られる。この種の構成は、熱線ウイ
ンドウのために、電源網電圧よりも高い電圧が必要とさ
れるような時には、特に有利である。
【００３３】 第４図は発電機18を詳細に示す。発電機は、端子Ｂ＋
を有する整流器ブリッジ19を介して電源網と接続されて
おり、整流器ブリッジ19の他端はアースと接続されてい
る。励磁器ダイオード21とダイオード23を介して励磁巻
線24は調整器段25と接続されている。調整器出力段25は
アースとも接続されさらに調整器26とも接続されてい
る。調整器26はさらに励磁ダイオード21に接続されてい
る。
【００３４】 リレー35を介してトランス34の巻線は発電機18へ接続
される。これらの巻線34A,34B,34Cは別の整流装置36を
介して熱線ウインドウ27と接続されている。トランス巻
線34A,34Bおよび34Cの別のタップはダイオード37,38お
よび39を介して、励磁巻線24へ直接導びかれている。通
常の動作においてはリレー35の接点は開かれており、励
磁巻線24は、発電機から供給されている通常の電圧によ
り作動される。
【００３５】 例えば熱線ウインドウ27の作動中に、増加される発電
機電力が必要とされると、リレー35が吸引されている場
合はトランス34−これは適切な電圧変換器により代替可
能である−の中に一層高い電圧が発生される。この電圧
が熱線ウインドウにエネルギーを供給する。同時にダイ
オード37,38,39を介して、電源網電圧よりも上昇された
電圧が励磁巻線24へ加えられる。そのため励磁巻線24を
流れる電流が、公称励磁電流よりも上昇される値を取
る。この場合に熱的な過負荷の生ずる危険があるため、
次の手段を構ずる必要がある。即ちリレーを所定の時間
の間だけ例えば数分間だけ吸引状態にする。しかし第２
図に示された装置−これは例えば電圧調整器26の内に含
まれている−により次の手段を構ずることができる。即
ち励磁電流IErrを、臨界温度に達した場合に、上昇され
た電圧にもかかわず電圧調整器のオン・オフ比の変化を
介して、引き戻すようにする。これにより調整器の例え
ば発電機の熱的過負荷が回避される。
【００３６】 リレー35は時限回路も含み、これは所定時間後に接点
の開放をトリガする。しかしリレーは電圧調整器26によ
っても、第４図に破線で記入されている接続線を介して
制御できる。開放は、調整器26において測定される温度
が限界値を上回る時に、強制される。
【００３７】 熱線ウインドウ27が別のスイッチ33を介してトランス
34により遮断できるため、発電機の電力上昇は、加熱作
動が同時になくても可能となる。
【００３８】 バッテリセンシング能力を備えた電圧調整器26が用い
られるならば、即ちバッテリ電圧が第４図に示されてい
る線路を介して調整器26へ導びかれるならば、ダイオー
ド23が省略できる。そのため励磁巻線24が、同じく破線
で示された接続線を介して、励磁ダイオード21と接続さ
れる。
【００３９】 励磁電流IErrを公称励磁電流よりも高めることが行わ
れないにもかかわらず、従来のシステムよりも向上した
発電機−／電圧調整装置は、次のようにして得ることが
できる。すなわち確かに従来の装置を利用するにはする
が、但し個々の構成エレメントの設計仕様は不利な状況
下では過熱も生じ得るように選定されている。
【００４０】 この過熱を阻止する目的で、電圧調整器が、従来の装
置の所定の個所における温度が許容できない値へ上昇し
たことを検出すると、励磁電流IErrが低下される。
【００４１】 第５図にこの種の発電機−／電圧調整装置が示されて
いる。18は電源網40にエネルギーを供給する三相交流発
電機を示す。発電機の出力電圧の調整は、ブラシホルダ
41を介して三相交流発電機18と接続されている電圧調整
器26により行なわれる。端子Ｄ＋,B＋,DFおよびＤ−を
有する発電機18,電源40,ならびにブラシホルダ41は通常
のように構成されているためここでは説明はせず、充電
監視ランプ46,スタート50,発電機とアースとの間に接続
されているバッテリ51だけを説明する。
【００４２】 電圧調整器26は出力端子Ｄ＋,DF,D−を含む。電圧調
整器26は、通常の様にスイッチングエレメントを例えば
スイッチングトランジスタ25−調整器端子DFとＤ−との
間に接続されている−および、フリーホイールダイオー
ド43−DFとＤ＋との間に設けられている−を含む。
【００４３】 さらに電圧調整器は詳細には図示されていない回路装
置44を含む。この回路装置は、端子Ｄ＋,DF,D−でトラ
ンジスタ25のベースへならびにコレクタへ接続されてい
る。
【００４４】 回路装置44は、電圧調整器26の温度を測定する温度測
定回路45を含む。回路装置44はさらに、例えばエラー表
示用の別の付加装置を含む。エラー表示は必要に応じて
充電監視ランプ46を介しても行われる。
【００４５】 バッテリ温度が測定されるとこの情報も導びける。同
様に発電機回転数もならびに任意の別の測定データも導
びかれる。
【００４６】 電圧調整器26の回路装置44はマイクロプロセッサまた
はマイクロコンピュータとしても実施できる。この場合
はこのマイクロプロセッサにおいて、必要とされる算出
ならびに目標値／実際値−比較が、測定された値ならび
に調整温度の考慮の下に、ならびにマイクロプロセッサ
の中に記憶されている特性値の考慮の下に、行なわれ
る。
【００４７】 特性値として記憶される値は、発電機、電圧調整器、
車両の特性値ならびに内蔵特性値である。さらに限界温
度TG−この温度まで加熱が最大に許容されて記憶されて
るように記憶されている。この限界温度は装置全体に対
して単一に設定可能である、または異なる個所が異なる
限界値まで加熱が許容されるように限界温度を設定でき
る。
【００４８】 第６図に、発電機電流IGen,励磁電流IErrならびに温
度Ｔが、発電機回転数ｎを横軸として記入されている。
n1とn2との間の回転数範囲において高い周囲温度の場
合、発電機温度が、発電機−調整装置の別の個所におけ
る温度も、適切な手段が構ぜられないと想定許容値TGを
上回ることがある。第６図の破線部部分が所属の不所望
の経過を示す。
【００４９】 回路装置44においてないしは相応のマイクロプロセッ
サにおいて、発電機−／電圧調整装置の所定の個所にお
ける目下発生中の温度がどのくらい高いかが、目下の調
整器温度や記憶されている特性値ならびに場合によって
はさらに付加的に測定された特性量（例えば発電機回転
数ｎ）から連続的に計算される。
【００５０】 温度測定のもう１つの可能な構成は次の点にある。即
ち連続的に、維持されるべき即ち特別に保温されるべ
き、発電機−調整器装置の構成要素のための定常的な最
終温度を求めて、これらの値から、個々の構成要素にお
いて推定される温度の時間経過をシュミレートし、これ
から相応のちょうどいま存在している瞬時温度を導出す
ることにある。
【００５１】 当該の構成要素のための、所定の限界温度との比較
が、いずれか１つがこの限界温度に達する危険が生じる
か否かを直ちに示す。危険が生じた時は、発電機の励磁
を低減する前述の操作が開始される。
【００５２】 定常的な最終温度とは、その都度の計算の開始時に存
在する条件（生じている作動状態）が変化しないとされ
る時、約5T（Ｔ＝時定数）の時間後に生じるであろう温
度のことである。定常的な最終温度の算出は、以下に述
べる発電機構成要素の値に依存して行なわれる： 発電機回転数 オン・オフ比、励磁電流、負荷電流 調整器温度 発電機電圧 さらに別の構成要素値を用いることも可能であり、あ
るいは上述の値のうちの唯１つだけを定常的な最終温度
の算出の目的で用いることもできる。
【００５３】 第７図,a）に電流−および温度経過が時間ｔを横軸と
して記入されており、これらは以下で説明する。ａ）に
は負荷が接続された際の電流経過が記入されている。こ
の場合、一方（下の曲線）には許容される最大電流IZul
を生じさせる作動状態が存在し、他方（上の曲線）には
熱過負荷を発生させるおそれのあるIGenの場合の作動状
態が示されている。
【００５４】 第７図,C）には実線で、所属の温度経過が記入されて
いる（下は許容TZul,上は非許容Ｔ）。破線は、その都
度に所属の、求められた（算出された）定常的は最終温
度を示す。
【００５５】 第７図,d）に、Ｃ）に示された温度経過が再び記入さ
れており、次の温度経過を示す。即ち発電機が時間t1ま
では過励磁された状態において作動され、その後は、限
界温度TGに達したため低減化調整され、そのためこの限
界温度を上回わらない様子が示されている。このように
して得られた付加的な電流が第７図,b）に斜線で示され
ており、許容される熱的な過負荷が第７図、ｄ）に斜線
で示されている。破線で、常に新たに定められる定常的
な最終温度が示されている。この最終温度はt1後はTGへ
維持される。
【００５６】 所定の定常的な限界温度から温度変化の経過を求める
目的で、次の方法が用いられる： 1. 測定可能なTK値を有する抵抗の即ち温度依存性抵抗
（NTC,PTC）の温度上昇が測定される。この抵抗は例え
ば調整器の中に組み込まれている。電力に依存する少な
くとも１つの、求められた定常的な最終温度に依存し
て、この抵抗の温度上昇から、実際の温度経過がシミュ
レートされる。この目的のために抵抗変化がまたは抵抗
の温度が評価される。
【００５７】 2. 半導体区間の例えばツエナダイオードの温度上昇
が、電力Ｐ、電圧Ｕおよび電流Ｉの間の直線的な関係の
考慮の下に評価される。
【００５８】 3. 固定子と回転子との間の熱結合が利用される。所定
の温度のもとでは各々のオン・オフ比と励磁電流の正確
な対応付けが可能である。この対応関係は温度に依存し
て変化する。そのため励磁電流の値とオン・オフ比との
組み合わせから、各々の任意の時点における平均温度に
関する情報も得られる。この方法の場合は、調整器の中
でいずれにせよ利用できる値だけが必要とされるため、
著しく有利である。
【００５９】 4. 次の事実が用いられる。即ち発電機の固定子におい
て種々異なる温度が存在しており、しかもこれらの温度
は、存在しているオン・オフ比の考慮の下に予測できる
という事実が用いられる。この状態が、第８図に示され
ているオン・オフ比を用いて示されている。
【００６０】 第８図に発電機の固定子52が示されており、その内部
に回転子55が収容されている。回転子は軸54−この軸に
ベルト車53が取り付けられている−を介してファン57a,
57bと結合されている。電圧調整器26は発電機の内部に
Ａとは離れた方に設けられている。パイプ56を介して固
定子内部へ冷却空気が導びかれる。ファン57a,57bを介
しても冷却空気は導びかれる。Ａ側の空気はＢ側の空と
同じ温度でなくてもよい。何故ならばＡ側の空気はエン
ジンルームから直接吸気され、それに対してＢ側の空気
はエンジンルームからかまたはダクトを介して外部から
吸い込まれるからである。
【００６１】 Ｂ側の空気の温度は、測定された調整器温度から直接
求めることができる。他方、このことは、Ａ側の温度に
対してはそのままでは可能でない。そのため調整器にお
いて回転子の温度が算出されて平均温度と比較される。
方法としては例えば前記３に示された方法が使用され
る。形成された差および、回転子と保護されるべき部品
との間の熱結合から、Ａ側の空気の温度が推定される。
【００６２】 方法3,4に説明された処理方により、保護されるべき
部品の実際の温度が直接推定され、適切な手段を介して
加熱が低減される。
【００６３】 この種の算出された温度が所定の１つのまたは種々異
なる限界温度を上回ると、励磁電流が、スイッチングト
ランジスタ25の制御により低減される。これにより温度
が、選定された限界値を上回らなくなる。外部温度が低
下するかまたは発電機回転数が上昇したために温度が再
び低下すると、電圧調整器が励磁電流をその通常の値へ
高める。
【００６４】 電圧調整器における温度の前述の測定は、それほどの
困難なく即ちそれほどの構成を必要とすることなく可能
であり、この測定された温度から算出された、この装置
の他の個所における温度は、調整技術において公知の手
段を形成するいわゆる観測機能に相応する。
【００６５】 励磁電流が低下する限り表示が例えば監視ランプを介
して行なわれる。表示のトリガは電圧調整器26をまたは
マクロプロセッサ44を用いて行なわれる。
【００６６】 第５図に示されている発電機−／電圧調整装置におい
ては発電機部品が次のように設計されている。即ち最も
不利な場合に高すぎる温度が生じるようにし、例えば巻
線の断面積が通常に選定されるよりも小さくできて、さ
らに冷却空気の値を低減可能であり、または冷却部材の
構成が簡単化され、これにより全体として材料と重量の
節約が可能となるように、設計されている。
【００６７】 種々異なる温度の決定の前述の構成は、従来の発電機
−電圧調整器装置にも必要に応じて付加的に使用でき
る。この場合、測定された調整器温度から、最適のバッ
テリ充電に必要とされる発電機出力電圧を導出できる。
【００６８】 第２図〜第５図に示された装置は互いに組み合わせて
使用することもできる。そのため第３図，第４図に示さ
れた装置のためにも温度算出を、記憶されている特性値
または測定値の考慮の下に、マイクロプロセッサを用い
て行なうことができる。定常的な最終温度を介しての、
必要に応じて第７図に示された装置を用いての温度算出
は、前述の全部の実施例の場合も可能である。これらの
装置においても、励磁電流が低下される時は表示が行な
われる。 ［図面の簡単な説明］
【図１】 発電機温度と発電機回転数との、および発電機電流と
２つの異なる励磁巻線の場合の回転数との関係が示され
ている。
【図２】 本発明による装置を示す。この装置により励磁電流
は、熱的な限界値に達すると低減される。
【図３】 電源電圧よりも高められる高圧による励磁巻線の給電
を保証する回路の実施例を示した図である。
【図４】 電源電圧よりも高められる電圧による励磁巻線の給電
を保証する回路の実施例を示した図である。
【図５】 発電機−／電圧調整装置の電気回路図を示した図であ
る。
【図６】 図５による装置の発電機温度、励磁電流と回転数との
関係を示した図である。
【図７】 電流経過および温度経過が時間を横軸として記入され
ている図である。
【図８】 種々の通風構成を有する発電機の内部を示した図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 コール， ヴァルター ドイツ連邦共和国 Ｄ−7120 ビーティ ッヒハイム モンレポスシュトラーセ 17 (72)発明者 マイヤー， フリートヘルム ドイツ連邦共和国 Ｄ−7132 イリンゲ ンファルケンシュトラーセ 29 (72)発明者 ミッターク， ライナー ドイツ連邦共和国 Ｄ−7014 コルンヴ ェストハイム ゲルデラー シュトラー セ 26 (72)発明者 ジュルツレ， ヘルムート ドイツ連邦共和国 Ｄ−7149 フライベ ルク シェルフリンシュトラーセ 18 (56)参考文献 特開 昭56−68300（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−35126（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−169499（ＪＰ，Ｕ) 特表 平３−502873（ＪＰ，Ａ) 西独国特許出願公開4102335（ＤＥ, Ａ１) 西独国特許出願公開3843163（ＤＥ, Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02J 7/14 - 7/24 H02P 9/10 H02P 9/14 - 9/30

Claims (24)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】励磁巻線および電圧調整器を備えている発
    電機の調整装置であって、該電圧調整器は発電機の励磁
    電流を制御することにより発電機の出力電圧を調整し、
    さらに電圧調整器は、調整器温度を測定する手段を有
    し、電圧調整器はまたは励磁電流（IErr）を制御する別
    の手段は、少なくとも１つの限界温度（TG）にまたは限
    界温度範囲に達すると励磁電流（IErr）を低減する形式
    の調整装置において、 保護すべき装置もしくは発電機動作中に特に熱くなる装
    置の定常的な作動中に生じる少なくとも１つの所定の構
    成要素の最終温度（Ｔ）を、測定された調整器温度の考
    慮のもとで定める回路装置（44）が設けられており、こ
    の場合前記定常的な作動中に生じる最終温度（Ｔ）と
    は、少なくとも１つの限界温度（TG）に到達した際に励
    磁電流（IErr）の制御がないと生じる温度であり、ある
    いは限界温度領域へ到達した際に励磁電流（IErr）の低
    減がないと生じる温度であり、この温度では装置構成要
    素の熱的過負荷による損傷が起こり得るものであり、 前記回路装置（44）は、前記最終温度（Ｔ）に依存し
    て、時間的な温度経過を求めるか、および／または前記
    最終温度（Ｔ）に依存して、調整器温度のそのつどの測
    定時点で存在する当該の構成要素の目下の温度を求め、
    限界温度（TG）と比較することを特徴とする、発電機の
    調整装置。
  2. 【請求項２】前記回路装置（44）が計算装置を含み、該
    計算装置では、所要の計算が実行され、これらの計算の
    もとで、記憶されているおよび／または測定された値に
    依存して、少なくとも１つの定常的は最終温度（Ｔ）を
    求める、請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】限界温度に達したか否かを検出するため
    に、定常的な最終温度から、瞬間の温度および／または
    温度の時間経過を求める、請求項１又は２記載の装置。
  4. 【請求項４】励磁巻線（24）の抵抗値が、最も不利な場
    合も発電機（18）のまた調整器（26）の熱的な過負荷を
    生じさせない値よりも小さい、請求項１から３いずれか
    １項記載の装置。
  5. 【請求項５】発電機（18）の電力を高めるために、発電
    機（18）の出力電圧よりも高められた電圧を形成し、該
    電圧を励磁巻線（24）へ供給可能にする、請求項１から
    ４いずれか１項記載の装置。
  6. 【請求項６】励磁電流を低下する手段がパルス幅変調段
    （14）を含み、該パルス幅変調段（14）は比較器（15）
    と発振器（16）を有し、該パルス幅変調段は調整器（1
    7）のオン・オフ比を制御する、請求項１〜５までのい
    ずれか１項記載の装置。
  7. 【請求項７】調整器の温度、発電機の回転数および調整
    器のオン・オフ比から和信号を形成し、該和信号がパル
    ス幅変調段（14）へ入力信号として導びかれる、請求項
    ６記載の装置。
  8. 【請求項８】パルス幅変調段（14）は、前記の和信号が
    比較器（15）の閾値を上回る時にだけ、出力信号を供給
    する、請求項７記載の装置。
  9. 【請求項９】電源電圧よりも上昇される電圧を形成する
    ために発電機（16）を自走電圧で作動する、請求項１か
    ら８いずれか１項記載の装置。
  10. 【請求項１０】電源電圧よりも上昇される電圧を、トラ
    ンス（34）または適切な電圧変換器を用いて形成する、
    請求項１から９いずれか１項記載の装置。
  11. 【請求項１１】上昇された電圧が、所定の時間間隔中だ
    け励磁巻線（24）へ印加される、請求項１から10いずれ
    か１項記載の装置。
  12. 【請求項１２】限界温度に達する時におよび／または励
    磁電流（IErr）が低下される時に、表示が行なわれる、
    請求項１から11いずれか１項記載の装置。
  13. 【請求項１３】励磁電流（IErr）を制御する手段が、発
    電機の特性値、および／または電圧調整器の特性値およ
    び／または車両の特性値、および／または固有の記憶さ
    れた特性値を、装置の所定の個所における温度の算出の
    ために用いる、請求項１から12いずれか１項記載の装
    置。
  14. 【請求項１４】発電機の回転数を、所定の個所における
    温度の算出の際に共に考慮する、請求項12記載の装置。
  15. 【請求項１５】前記限界温度（TG）は、まだ装置構成要
    素の熱的過負荷が想定されないもとでの温度であり、装
    置の種々異なる個所に対して種々異なる限界温度が設定
    される、請求項１から14いずれか１項記載の装置。
  16. 【請求項１６】計算装置において、電圧調整器の温度か
    ら調整装置の他の選定可能な個所における温度を算出す
    る、請求項１から15いずれか１項記載の装置。
  17. 【請求項１７】温度検出が観測機能を用いて行われる、
    請求項16記載の装置。
  18. 【請求項１８】温度の時間経過を抵抗変化の評価により
    形成するか、または温度依存抵抗の温度の時間経過を、
    求められた定常的な温度目標値に依存して形成する、請
    求項３〜17いずれか１項記載の装置。
  19. 【請求項１９】温度の時間経過を、半導体の例えばツエ
    ナダイオードの温度上昇の評価により、求められた定常
    時の温度目標値に依存して形成する、請求項３〜17まで
    のいずれか１項記載の装置。
  20. 【請求項２０】温度の時間経過を、発電機の回転子と固
    定子との熱結合の評価により形成する、請求項３〜17ま
    でのいずれか１項記載の装置。
  21. 【請求項２１】種々異なる構成要素の温度経過を求め
    る、請求項１から20いずれか１項記載の装置。
  22. 【請求項２２】励磁巻線および電圧調整器を備えている
    発電機の調整装置であって、該電圧調整器は発電機の励
    磁電流を制御することにより発電機の出力電圧を調整
    し、さらに電圧調整器は、調整器温度を測定する手段を
    有し、電圧調整器はまたは励磁電流（IErr）を制御する
    別の手段は、少なくとも１つの限界温度（TG）にまた限
    界温度範囲に達すると励磁電流（IErr）を低減する形式
    の調整装置において、 保護すべき装置もしくは発電機動作中に特に熱くなる装
    置の定常的な作動中に生じる少なくとも１つの所定の構
    成要素の最終温度（Ｔ）を、測定された調整器温度並び
    に自身に記憶されている特性値の考慮のもとで定める回
    路装置（44）が設けられており、この場合前記定常的な
    作動中に生じる最終温度（Ｔ）とは、少なくとも１つの
    限界温度（TG）に到達した際に励磁電流（IErr）の制御
    がないと生じる温度であり、あるいは限界温度領域へ到
    達した際に励磁電流（IErr）の低減がないと生じる温度
    であり、この温度では装置構成要素の熱的過負荷による
    損傷が起こり得るものであり、 前記回路装置（44）は、前記最終温度（Ｔ）に依存し
    て、時間的な温度経過を求めるか、および／または前記
    最終温度（Ｔ）に依存して、調整器温度のそのつどの測
    定時点で存在する当該の構成要素の目下の温度を求め、
    限界温度（TG）と比較することを特徴とする、発電機の
    調整装置。
  23. 【請求項２３】励磁巻線および電圧調整器を備えている
    発電機の調整装置であって、該電圧調整器は発電機の励
    磁電流を制御することにより発電機の出力電圧を調整
    し、さらに電圧調整器は、調整器温度を測定する手段を
    有し、電圧調整器はまたは励磁電流（IErr）を制御する
    別の手段は、少なくとも１つの限界温度（TG）にまたは
    限界温度範囲に達すると励磁電流（IErr）を低減する形
    式の調整装置において、 保護すべき装置もしくは発電機動作中に特に熱くなる装
    置の定常的な作動中に生じる少なくとも１つの所定の構
    成要素の最終温度（Ｔ）を、測定された調整器温度及び
    自身に記憶されている特性値並びに付加的に測定された
    発電機特性量の考慮のもとで定める回路装置（44）が設
    けられており、この場合前記定常的な作動中に生じる最
    終温度（Ｔ）とは、少なくとも１つの限界温度（TG）に
    到達した際に励磁電流（IErr）の制御がないと生じる温
    度であり、あるいは限界温度領域へ到達した際に励磁電
    流（IErr）の低減がないと生じる温度であり、この温度
    では装置構成要素の熱的過負荷による損傷が起こり得る
    ものであり、 前記回路装置（44）は、前記最終温度（Ｔ）に依存し
    て、時間的な温度経過を求めるか、および／または前記
    最終温度（Ｔ）に依存して、調整器温度のそのつどの測
    定時点で存在する当該の構成要素の目下の温度を求め、
    限界温度（TG）と比較することを特徴とする、発電機の
    調整装置。
  24. 【請求項２４】励磁巻線および電圧調整器を備えている
    発電機の調整装置であって、該電圧調整器は発電機の励
    磁電流を制御することにより発電機の出力電圧を調整
    し、さらに電圧調整は、調整器温度を測定する手段を有
    し、電圧調整器はまたは励磁電流（IErr）を制御する別
    の手段は、少なくとも１つの限界温度（TG）にまたは限
    界温度範囲に達すると励磁電流（IErr）を低減する形式
    の調整装置において、 保護すべき装置もしくは発電機動作中に特に熱くなる装
    置の定常的な作動中に生じる少なくとも１つの所定の構
    成要素の最終温度（Ｔ）を、測定された調整器温度並び
    に調整器におけるオン・オフ比の考慮のもとで定める回
    路装置（44）が設けられており、この場合前記定常的な
    作動中に生じる最終温度（Ｔ）とは、少なくとも１つの
    限界温度（TG）に到達した際に励磁電流（IErr）の制御
    がないと生じる温度であり、あるいは限界温度領域へ到
    達した際に励磁電流（IErr）の低減がないと生じる温度
    であり、この温度では装置構成要素の熱的過負荷による
    損傷が起こり得るものであり、 前記回路装置（44）は、前記最終温度（Ｔ）に依存し
    て、時間的な温度経過を求めるか、および／または前記
    最終温度（Ｔ）に依存して、調整器温度のそのつどの測
    定時点で存在する当該の構成要素の目下の温度を求め、
    限界温度（TG）と比較することを特徴とする、発電機の
    調整装置。
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