JP6326505B2 - 負荷遮断時における自動車用車載電源網のための過電圧保護装置 - Google Patents

Description

本発明は、独立請求項の前文に記載した、自動車用車載電源網、方法およびこの方法を実行するための手段に関する。

直流システムに回転電流システムから給電するために、例えば自動車用車載電源網に回転電流発電機によって給電するために、様々な構造型式の整流器が使用され得る。自動車用車載電源網には、一般的な形式で取り付けられた、３相、４相または５相の回転電流発電機に応じて、６パルス、８パルスまたは１０パルス仕様の一般的な形式のブリッジ整流器が使用される。しかしながら本発明は、別の相数のブリッジ整流器のためにも適している。

以下では簡略化のためにジェネレータに関して説明されているが、これは、回生式およびエンジン制御式に駆動可能な電気機械、例えばいわゆるスタータジェネレータに関するものであってもよい。

ブリッジ整流器における危険な運転例は、いわゆる負荷遮断（英語：Ｌｏａｄ Ｄｕｍｐ）である。このような負荷遮断は、高く励起されたジェネレータおよび相応に高く発生された電流において、ジェネレータ若しくはこのジェネレータに接続されたブリッジ整流器にかかる負荷が（例えば消費器の遮断によって）急激に減少するときに、発生する。さらにジェネレータによって提供されたエネルギに基づいて、この場合、約３００〜５００ｍｓの高電圧が発生する。この高電圧が、直流電圧網（例えば自動車バッテリ）内または整流器内の容量性素子によって受け付けられないかまたは完全には受け付けられない場合、自動車用車載電源網内の構成要素に過電圧損傷が発生することがある。

従来の（パッシブな）ブリッジ整流器では、整流器自体によって、つまり、古典的な形式で整流器に取り付けられた整流器ツェナーダイオードにより、この整流器ツェナーダイオード内で過電圧がクランプされ、過剰なエネルギが熱に変換され得ることによって、確実な保護が行われる。

しかしながら、例えば特許文献１に記載されているように、自動車内では、アクティブな若しくは制御式のブリッジ整流器を使用することが望まれている。これは特に、アクティブなブリッジ整流器が、パッシブな若しくは非制御式のブリッジ整流器とは異なり、通常運転中において損失電力がより少ないからである。しかしながら、このようなアクティブなブリッジ整流器のための今日得られる制御可能若しくはアクティブなスイッチ素子、例えばＭＯＳＦＥＴは、従来の整流器ツェナーダイオードと同様に十分なロバストネスを有する集積化されたクランプ機能を有していないので、過電圧を受け付けることができない。従って、アクティブなブリッジ整流器は、追加的な保護計画を必要とする。

例えば特許文献２にも開示されていて、特許文献１で検討されているように、負荷遮断時には、例えば、対応する整流器の上部または下部の整流器分岐のいくつかのまたはすべてのスイッチ素子が短時間導電接続されることによって、ジェネレータ相が短絡され得る。これは、特にアクティブなブリッジ整流器の直流電圧接続部に印加された出力電圧の評価に基づいて行われる。この出力電圧が所定の上側の閾値を上回ると、相応の短絡が開始され、出力電圧が低下する。その後、この出力電圧が所定の下側の閾値を下回ると、短絡が解消され、出力電圧は新たに上昇する。これによって、典型的なヒステリシス特性が問題となる。従って負荷遮断時に、出力電圧は上側の閾値と下側の閾値との間で変動する。

この場合、前記スイッチング過程、つまり繰り返される相短絡に基づいて、関与したスイッチ素子が強く負荷されることになるので、問題が生じる。スイッチ素子は、相応に寸法設計されていなければ、損傷を蒙ることになる。

そこで、負荷遮断時のアクティブなブリッジ整流器のための、改善された保護計画が必要とされる。

ドイツ連邦共和国特許公開第１０２００９０４６９５５号明細書 ドイツ連邦共和国特許公開第１９８３５３１６号明細書

このような背景から、本発明は、独立請求項の特徴を有する、自動車用車載電源網、方法およびこの方法を実行するための手段を提案する。好適な実施態様は、従属請求項並びに以下の説明の対象である。

本発明は、電気機械、アクティブなブリッジ整流器および少なくとも１つの制御装置を有する公知の自動車用車載電源網に関する。一般的にそうであるように、少なくとも１つの制御装置は、電気機械から複数の相接続部にアウトプットされた交流電圧を、ブリッジ整流器のアクティブなスイッチ素子の制御によって直流電圧に変換するように設計されている。さらに、次のような手段、つまり、直流電圧を特徴づける信号が上側の閾値を上回ると直ちに、少なくとも２つの相接続部の短絡を開始し、その後、直流電圧を特徴づける信号が下側の閾値を下回ると直ちに短絡を解消するように設計されている手段が設けられている。

このような形式の自動車用車載電源網、若しくはこのような自動車用車載電源網の制御装置およびブリッジ整流器を備えた電気機械を、図２を用いて以下に詳しく説明する。

本発明によれば、相応の自動車用車載電源網、若しくはこの車載電源網の制御装置に評価手段を装備することが提案されており、この評価手段は、アクティブなブリッジ整流器によってアウトプットされる直流電圧の値を検出するように設計されている。前述のように、従来形式の自動車用車載電源網においても、このような値は検出され、それに基づいて、負荷遮断が存在するかどうかが確認される。

本発明によればさらに、検出された値をフィルタリングし、このフィルタリングされた値を、直流電圧を特徴づける信号として提供することが提案されている。以下に説明され、特に図３〜図５に関連して図示されているように、本発明による手段は、短絡と短絡解消との間の高周波の繰り返し行われる切換え過程を避けることができる。相応のブリッジ整流器のアクティブなスイッチ素子は、本発明による手段を使用することによって、より小さく負荷される。

言い換えれば、電圧信号が相応に調整されたフィルタによってフィルタリングされ、かつ／または前述の評価手段の一部である相応のコンパレータの作動限界値により適応性のある制御が行われることによって、従来形式で高速の連続で行われる、相短絡の不都合な作動および作動解除は、アクティブなブリッジ整流器によってアウトプットされた電圧信号の、それぞれ使用された作動限界値を上回るおよび下回る電圧ピークによって、避けられる。本発明により提案された手段の主要な利点は、使用されたアクティブなスイッチ素子、例えばアクティブなブリッジ整流器内に取り付けられたＭＯＳＦＥＴ内の、場合によっては強い損傷負荷を引き起こし得る頻繁な切換過程が避けられる、という点にある。従って、取り付けられたスイッチ素子は、より小さくかつ安価に構成することができる。

本発明は、すべての適切なフィルタ手段を含んでいてよい。以下では、本出願明細書内で特に好適であることが証明された、もっぱら従来のＲＣフィルタ、グリッチフィルタおよび／またはＳＣフィルタ（Ｓｗｉｃｈｅｄ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ：スイッチドキャパシター）が挙げられている。

特に、この関連性において車載電源網の少なくとも１つの共振周波数が考慮され、これに基づいて、前記信号のフィルタリングが行われる。この関連性において、本質的な側面は、適切な作動限界値によって相短絡の作動解除および作動について決定するコンパレータブロックとアクティブなブリッジ整流器からアウトプットされた直流電圧との間に、限定された限界周波数のフィルタを使用することによって、車載電源網電圧の変化をエミュレーションすることである。

特に有利には、本発明の枠内で、調整可能なコンパレータ閾値を有するコンパレータを使用することもできる。コンパレータ閾値が上側の値に調整されていれば、この値が、上側の閾値に相当する。同様に、コンパレータ閾値がより低い値に調整されていれば、この値が下側の閾値に相当する。不都合な頻繁に行われる切換え過程を避けるために、特に、直流電圧を特徴づける信号が上側の閾値を上回ると直ちに、下側の閾値を所定の時間だけ低下させるか、若しくは直流電圧を特徴づける信号がその後で下側の閾値を上回ると直ちに、上側の閾値を所定の時間だけ上昇させてもよい。このような形式で、前記信号が所定の時間内で相応の閾値と何回も交差して、これにより、関与したアクティブなスイッチ素子がスイッチングされることは避けられる。コンパレータ閾値の相応の値を低下若しくは上昇させる代わりに、相応のコンパレータがそのような運転のために構成されている場合には、相応の閾値は実際には別の形式で作動解除されてもよい。目的は、それぞれの車載電源網の車載電源網特性に基づいて選択される所定の時間内で、それぞれ例えば抵抗値、インダクタンス値およびキャパシタンス値に基づいて、相応の閾値交差を避けることである。

本発明によるコンピュータユニット、例えば自動車のコントロールユニットは、特にプログラム技術的に、本発明による方法を実施するように設計されている。

この方法を、ソフトウエアの形で実行しても有利である。何故ならば、特に実施するコントロールユニットが別の課題のためにも使用され、従っていずれにしても既に装備されている場合には、特に費用が安価になるからである。コンピュータプログラムを提供するための適切なデータ媒体は、特にディスケット、ハードディスク、フラッシュメモリー、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤその他である。コンピュータネットワーク（インターネット、イントラネットその他）を介してプログラムのダウンロードも可能である。

本発明のその他の利点および実施態様は、明細書および添付の図面から得られる。

前記特徴および以下に記載する特徴は、それぞれ挙げられた組み合わせだけではなく、別の組み合わせでも、または単独でも、本発明の枠を逸脱することなしに、使用可能である。

ブリッジ整流器、ジェネレータおよび制御装置を備えた車載電源網の概略的な部分図である。 車載電源網内の負荷遮断をシミュレーションするための装置の概略図である。 従来技術による車載電源網内のアクティブな整流時における電流変化および電圧変化を示す線図である。 従来技術による負荷遮断時における車載電源網内の電流変化および電圧変化を示す線図である。 本発明の１実施形態による負荷遮断時における車載電源網内の電流変化および電圧変化を示す線図である。 車載電源網内のキャパシタンスおよびインダクタンスの、例としての値を有する概略的な等価回路図である。 本発明の１実施形態による、電圧信号をフィルタリングするための手段を示す概略図である。 本発明の１実施形態による、電圧信号をフィルタリングするための手段を、部分図８Ａおよび８Ｂで示す概略図である。 本発明の１実施形態によるコンパレータを駆動するための手段を示す概略図である。

本発明を、複数の実施例を用いて図面に概略的に示し、以下に図面に関連して詳しく説明する。

図１には、５相システムの例によるブリッジ整流器１およびジェネレータＧを有する従来の装置が概略的に示されている。ブリッジ整流器１は、図１では１０パルスのブリッジ整流器として示されており、このブリッジ整流器は、５相のジェネレータＧの回転電流を整流するために設計されている。しかしながら同様の形式で、例えば３相、４相、６相または７相のジェネレータＧ、およびこれに適合された６パルス、８パルス、１２パルスまたは１４パルスのブリッジ整流器１を使用してもよい。ブリッジ整流器１は、ここでは部分的にのみ示された車載電源網１００の一部である。

ブリッジ整流器１は、５つのハーフブリッジＡ〜Ｅを有しており、これらのハーフブリッジＡ〜Ｅは、それぞれその中間タップＭを介して５つのジェネレータ相若しくは対応する相接続部Ｕ〜Ｙに接続されている。

ハーフブリッジＡ〜Ｅはその端部で以って、それぞれ直流電圧接続部Ｂ+およびＢ-、例えばバッテリ電極および／または対応する車載電源網１００の電源供給配線に接続されている。この場合、接続部Ｂ-はアースに接続されていてよい。

ハーフブリッジＡ〜Ｅは、それぞれアクティブなスイッチ素子ＡＨ〜ＥＨおよびＡＬ〜ＥＬを有しており、これらのスイッチ素子はここではＭＯＳＦＥＴとして具体的に示されている。これらのスイッチ素子は、それぞれ個別のハーフブリッジＡ〜Ｅの上部の分岐Ｈ（高電位側）および下部の分岐Ｌ（低電位側）に接続されている。

相接続部Ｕ〜Ｙは、アクティブなスイッチ素子ＡＨ〜ＥＨおよびＡＬ〜ＥＬの相応の配線に従って、２つの直流電圧接続部Ｂ+またはＢ-のうちのそれぞれ一方に接続されていてよい。２つまたはそれ以上の相接続部Ｕ〜Ｙが、それぞれ同一の直流電圧接続部Ｂ+若しくはＢ-に接続されていれば、これは、これらの相接続部Ｕ〜Ｙの、それぞれ直流電圧接続部Ｂ+若しくはＢ-を介した短絡に等しい。

アクティブなスイッチ素子ＡＨ〜ＥＨおよびＡＬ〜ＥＬの配線は、図示していない制御配線を介した制御装置２によって、そのそれぞれのゲート接続部Ｇを介して行われる。この場合、制御装置２は、すべてのハーフブリッジＡ〜Ｅのために共通に設けられていてよい。選択的に、各ハーフブリッジＡ〜Ｅがそれぞれ１つの個別の制御装置を有していてもよい。この場合、複数の機能が、個別の制御装置と１つの共通の制御装置２との間で任意に配分されてよい。

ジェネレータの通常運転は、アクティブなスイッチ素子ＡＨ〜ＥＨおよびＡＬ〜ＥＬを、次のように、つまり、基本的に公知であるように、相接続部Ｕ〜Ｙに印加された電流信号が、電流方向に依存して交互にＢ+およびＢ-に従って駆動されるように制御することを含む。

負荷遮断は、図１に示した装置において、例えば直流電圧接続部Ｂ+に印加された電圧に基づいて検波され得る。このために、制御装置２が配線３を介して直流電圧接続部Ｂ+に接続されている。所定の電圧閾値を上回ると、負荷遮断が存在する。

負荷遮断が検出されたときの整流器１の制御は、相接続部Ｕ〜Ｙを時間的に限定的に短絡することを含むことができる。次いで、車載電源網内に供給された電流がゼロに低下し、配線３を介して検出された電圧が降下する。相応の短絡は、同時制御によって、およびひいてはいくつかのまたはすべてのスイッチ素子、一方ではＡＨ〜ＥＨ、他方ではＡＬ〜ＥＬ、つまり整流器分岐ＨまたはＬのいくつかのまたはすべてのスイッチ素子の導電接続によって形成され得る。このような短絡が解除されると、車載電源網内に供給された電流および配線３を介して検出された電圧が再び上昇する。

図２には、自動車用車載電源網内の負荷遮断をシミュレートするための回路が示されており、全体が符号２０で示されている。回路２０は、同時に車載電源網の等価回路図を成しており、この等価回路図内に、ジェネレータＧおよび整流器１が、例えば前もって図１に示されているように、接続されている。前述したように、相応の車載電源網は、別の相数若しくはパルス数を有するジェネレータＧおよび／または整流器１を有していてもよい。

この場合、相応に記入された矢印によって示されているように、整流器１を有するジェネレータＧに電圧ＵＢが印加される。コンデンサＣ１およびＣ２、並びに負荷抵抗ＲＬ１およびＲＬ２は、実際の車載電源網のキャパシタンス若しくは抵抗を表す。この場合、コンデンサＣ１は、対応する自動車を外部始動するために設けられた外部始動サポートポイントにおけるコンデンサに相当する。接続部Ｆ１およびＦ２は、始動補助のために設けられている。接続部Ｆ１に対応し得るポイントＢＮにおいて、例えばアースまたは接続部Ｆ２に対する車載電源網電圧が測定されてよい。コンデンサＣ１は特に、車載電源網内の電圧変動を緩和するために設けられている。コンデンサＣ１を介して低下された電圧は、同様に矢印で示されていて、符号ＵＦが付けられている。

一般的な自動車では、一方では整流器１を有するジェネレータＢと他方ではコンデンサＣ１とが、若しくはポイントＢＮ若しくは接続部Ｆ１とＦ２とが、典型的には１．５〜２メートルの長さおよび例えば２５平方ミリメートルの横断面を有する配線によって互いに分離されている点に注目する必要がある。これに対して、以下では、整流器の直流電圧接続部Ｂ+およびＢ-が、整流器に直に設けられた接続部とみなされる。例えば、これらのうちの接続部Ｆ１およびＦ２とポイントＢＮとは、前述のように、相応の配線長さによって分離されている。

前記特性を有する前述の配線は、電気的な等価回路図内において実質的にインダクタンスに相当する。このインダクタンスにより、整流器１の直流電圧接続部Ｂ+およびＢ-における迅速な電流変化時に誘導電圧ピークに達する。従って、外部始動サポートポイントにおける電圧、つまり接続部Ｆ１およびＦ２若しくはポイントＢＮの間でアースに対して低下する電圧ＵＦは、ジェネレータＧ若しくは整流器１に取り付けられた電子装置によって直接検出され得ない。本発明はこれも考慮する。

以下、「整流器の電圧」とは、この場合、整流器１つまり例えば接続部Ｂ+で直接測定され得る電圧のことである。この電圧は、Ｖ（Ｂ+）とも称呼される。配線の前述のインダクタンスに基づいて、この電圧の経時変化は、場合によっては、例えば接続部Ｆ１若しくはポイントＢＮにおいて測定され得る、Ｖ（ＢＮ）と称呼される「車載電源網の電圧」の経時変化とは異なっている。

負荷遮断をシミュレーションするために、スイッチＳ１およびＳ２が設けられている。負荷遮断テスト若しくは相応のシミュレーションの開始時に、２つのスイッチＳ１およびＳ２は接続されている。ジェネレータＧ若しくは整流器１は、負荷抵抗ＲＬ１およびＲＬ２から得られる電流を車載電源網に供給する。負荷遮断は、スイッチＳ１若しくはＳ２の一方を開放することによって再現することができる。従って、スイッチＳ１の開放は、実際には例えばジェネレータにおける接続ケーブルの遮断によって生じ得るような、０％の負荷遮断に相当する。これに対して、スイッチＳ２の開放は、より大きい抵抗負荷、ここではＲＬ２の遮断によって車載電源網内に生ぜしめられるような部分的な負荷遮断を再現する。「遮断された」負荷電流の高さは、負荷抵抗ＲＬ２の抵抗値によって調整することができ、残りの車載電源網電流の高さは負荷抵抗ＲＬ１の抵抗によって調整することができる。

図３〜図５には、それぞれ４つの線図に、通常運転中（図３）および負荷遮断時（図４および図５）における、従来のおよび本発明に従って駆動されるジェネレータＧ若しくは整流器１の電流変化および電圧変化が示されている。この場合、それぞれの電流変化および電圧変化はそれぞれＶ若しくはＡで縦座標に、横座標の時間ｍｓに対して示されている。電流変化および電圧変化の記載は、図３〜図６において同じである。５相のジェネレータＧおよび相応の１０パルスの整流器１のそれぞれの電流変化および電圧変化が具体的に示されている。前述のように、本発明は、その他の相数若しくはパルス数においても使用することができる。図３〜図５において、相Ｕ〜Ｙは、例えば図１に示された相Ｕ〜Ｙに相当する。

符号ＩＧで、生ぜしめられたジェネレータ電流が示され、符号Ｖ（Ｂ+）で、図１および図２に記載されているように、整流器の正の電圧接続部若しくはＢ+における電圧が示されている。符号Ｖ（ＢＮ）で、車載電源網内で調整する電圧が示されており、この電圧は、例えば図２の外部始動サポートポイントの接続部Ｆ１若しくはポイントＢＮで測定され得る。Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｕｐ）は、相短絡を作動させるための上側の電圧限界若しくは相応の閾値を示す。前述のように、例えば図１に示された配置構成において、配線３を介して正の直流電圧接続部Ｂ+の電圧値が検出され、相応の値Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｕｐ）と比較される。相応に、Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｄｏｗｎ）は、相短絡を作動解除するための下側の電圧限界若しくは相応の閾値を示す。Ｉ（Ｕ）〜Ｉ（Ｙ）で、それぞれ相Ｕ〜Ｙ（図１参照）内の相電流が示されている。

図３は、ジェネレータＧおよび整流器１から成る相応の配置構成における通常運転時の車載電源網内の電流変化および電圧変化を示す。Ｖ（Ｂ+）の値とＶ（ＢＮ）の値との間に僅かな差しか生じないことが分かる（線図３２参照）。閾値Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｕｐ）およＶ（ｈｙｓｔ＿ｄｏｗｎ）は得られていない。車載電源網の電圧Ｖ（ＢＮ）は、常に１１Ｖと１２Ｖとの間で変動する（線図３３参照）。相電流のゼロ交差においてのみ（線図３２および線図３４参照）、正の直流電圧接続部およびひいては電圧Ｖ（Ｂ+）に短時間の妨害が発生し、この短時間の妨害が、Ｖ（Ｂ+）とＶ（ＢＮ）との間の電圧差を生ぜしめる。しかしながら、この電圧差は、車載電源網に達することはないので、電圧Ｖ（ＢＮ）はほとんど不規則性を示すことはない。ジェネレータ電流ＩＧ（線図３１参照）は、１２０Ａと１６０Ａとの間で変動する。

図４Ａおよび図４Ｂには、約４．８ｍｓにおける負荷遮断が示されている。図４Ｂは、図４Ａの部分拡大図を示す。図４Ａの線図４２から分かるように、この時点からＶ（Ｂ+）の値が明らかに上昇している。約４．９５ｍｓで、Ｖ（Ｂ+）の値は初めて閾値Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｕｐ）に達する。前述のように、この時点から保護手段が導入される。この保護手段は、整流器２の上部の整流器分岐Ｈ若しくは下部の整流器分岐Ｌ内のいくつかのまたはすべてのスイッチ素子を同時に制御することによっていくつかのまたはすべてのジェネレータ相Ｕ〜Ｙを短絡することを含む（図１の説明参照）。これによって、Ｖ（Ｂ+）の電圧値は低下し、下側の閾値Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｄｏｗｎ）を下回る。それに応じて、相短絡は再び解消され、電圧が新たに上昇し、上側の閾値Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｕｐ）を上回り、これによって新たに短絡が形成される。特に図４Ｂの線図４２に示されているように、高周波（例えば＞５０ｋＨｚ）の繰り返し行われる相短絡が得られる。組み込まれている配線内のインダクタンスに基づいて、例えば図２のＢ+と接続部Ｆ１若しくはポイントＢＮとの間に、ΔＵ＝Ｌ×ｄｌ／ｄｔによる迅速な電流変化に基づく電圧変化がＢ+に発生する。これに対して、車載電源網における電圧Ｖ（ＢＮ）、例えば図２の電圧ＵＦは、略固定の値に留まる。

前述のように、直流電圧接続部Ｂ+における、作動限界値を上回るか若しくは下回る電圧ピークによる、迅速な連続で行われる相短絡の作動および作動解除は、不都合であり、阻止されるべきである。

これは、本発明によれば、電圧Ｖ（Ｂ+）、つまり例えば図１の配線３で検出された電圧のフィルタリングによって、および／または作動限界値、つまりＶ（ｈｙｓｔ＿ｕｐ）若しくはＶ（ｈｙｓｔ＿ｄｏｗｎ）の値のアダプション制御によって得られる。この場合、本発明の本質的な側面は、いわゆる作動限界値Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｄｏｗｎ）およびＶ（ｈｙｓｔ＿ｕｐ）によって相短絡の作動解除および作動について決定するコンパレータブロックとＶ（Ｂ+）との間に、限定された限界周波数のフィルタを使用することによって、車載電源網電圧Ｖ（ＢＮ）の変化をエミュレーションすることである。本発明によれば、例えば以下に図７および図８の部分図８Ａおよび８Ｂに詳細に示されているように、例えばＲＣフィルタ、デジタルフィルタおよび／またはＳＣフィルタ（Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ；スイッチドキャパシター）が設けられてよい。本発明による手段の結果は、図５に示されている。

この場合、図５の線図５３に、相応にプレフィルタリングされた電圧Ｖ（Ｂ+＿ｆｉｌｔｅｒ）が追加的に示されている。線図５３より分かるように、このフィルタリングされた十分な精度の信号は車載電源網電圧Ｖ（ＢＮ）に従う。従って、Ｖ（Ｂ+）のフィルタリングによって、電圧変化Ｖ（ＢＮ）はある程度エミュレーションされる。これによって、図４Ａおよび図４Ｂに示されているような、関連するスイッチ素子ＡＨ〜ＥＨ若しくはＡＬ〜ＥＬにおける大きすぎる損失電力負荷を生ぜしめる高周波数の切換え過程は避けることができる。

図６を用いて、使用しようとするフィルタの寸法設計の例を示す。この場合、図２に示された容量性および誘導性の素子がさらに詳しく示されている。ここでは、ＣＲによって、さらに、ジェネレータ制御部内に一般的に組み込まれているコンデンサが示されている。Ｃ１で、図２に既に示されているように、外部始動サポートポイントにおけるコンデンサが示されている。整流器１における直流電圧接続部Ｂ+と、外部始動サポートポイントにおけるＢＮ若しくは接続部Ｆ１との間の配線長さが、ここでは、インダクタンスＬ１として示されている。Ｂ-は、図示の実施例ではアースに位置しており、詳しく示されていない。図示の値は純粋な１例であって、車載電源網の独特な構成に左右される。

２つの共振周波数、つまり相応の区間の入力および出力における２つの共振周波数ＦＥおよびＦＡが決定される。

従って、ＲＣフィルタのための限界周波数ＦＣは、図６に示した相応の大きさの値、オン電流およびヒステリシス閾値に依存する。Ｖ（ＢＮ）をエミュレーションするために、限界周波数は典型的な形式で、次の関係、つまり：
１． ＦＣ<<ＦＥ、および
２． ＦＣ>ＦＡ
であって、
が適用されるように選定されるべきである。

図７には、ＲＣフィルタに関する相応のフィルタリングが示されている。この場合、例えば配線３（図１参照）を介して検出された、Ｂ+における電圧のための値は、これがコンパレータ７１に供給される前に、抵抗Ｒ７およびコンデンサＣ７を介して平滑化される。コンパレータ７１に供給される、フィルタリングされた電圧Ｖ（Ｂ+＿ｆｉｌｔｅｒ）が所定の基準に相当することが検知されると、コンパレータ７１の出力７２において信号が提供される。例えば、入力７３および７４を介して相応のヒステリシス閾値が予め設定され得る。

図８の部分図８Ａおよび８Ｂに、図７に対してそれぞれデジタル手段によって拡張された信号フィルタリングが示されている。

部分図８Ａによれば、コンパレータ７１の出力７２にグリッチフィルタ８１が後置接続されている。部分図８Ａに示された配置構成において、抵抗Ｒ７およびコンデンサＣ７を備えたＲＣフィルタの形のプレフィルタが、著しく急勾配の電圧ピークを減衰するために用いられ、高周波の共振振動を減衰するために、概ねファクター２だけ共振周波数ＦＥを下回る典型的な限界周波数ＦＣを有している。ＲＣフィルタの代わりに、別のデジタルフィルタまたはＳＣフィルタ（Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ；スイッチドキャパシター）が設けられていてもよい。

グリッチフィルタのグリッチフィルタリング時間ＴＧの選択のために次の式が適用される：
この式中、Ｌ１は、ジェネレータＧ若しくは整流器１と外部始動サポートポイント（図２および図６のＬ１若しくはＢＮ）との間の出力インダクタンス、ＩＧは、スイッチ過程の時点において有効なジェネレータ電流（図３〜図５参照）、｜Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｕｐ）−Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｄｏｗｎ）｜は、閾値間の電圧差（図３〜図５、電圧差ΔＵ参照）である。

公知の形式で構成されてよいグリッチフィルタは、グリッチフィルタの入力値の変化を、その継続時間がＴＧよりも短ければ、弱くする。

上記フィルタリング特性は、部分図８Ｂに示されているように、後置接続されたデジタル回路８４を備えたＡ／Ｄ変換器８３によるＡ／Ｄ変換によって再現されてもよい。

従来技術の前記欠点を克服するための別の可能性は、相短絡の作動および作動解除を決定するコンパレータ７１の作動限界値のアダプティブ制御である。このような方法は、前述されているように、別の実施形態と組み合わされてもよい。

このために、例えば図７および図８でヒステリシス素子として構成されたコンパレータ７１を、可変なコンパレータ閾値を有するコンパレータに代えてもよい。直流電圧接続部Ｂ+における電圧の図式的な変化は、具体的に説明するために図９にＶ＿ＢＰで示されている。相短絡の作動または作動解除に基づく想定された電圧ピークの時点で、検知閾値Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｄｏｗｎ）（図３〜図５参照）は、所定の時間だけ、より低い値Ｖ＿ＬＤ＿ＢＬＡＮＫに低下されるか、若しくは検知閾値Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｕｐ）（同様に図３〜図５参照）に上昇される。この場合、値Ｖ＿ＬＤ＿ＢＬＡＮＫ＿ＬおよびＶ＿ＬＤ＿ＢＬＡＮＫ＿Ｈは、電圧Ｖ＿ＢＰによって確実に得られず、これは相応の閾値の事実上の作動解除に相当する。選択的に、それぞれ対応する閾値は、上記以外の方法でフェードアウト（作動解除）されてもよい。

これによって、方程式（４）の｜Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｕｐ）−Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｄｏｗｎ）｜（ΔＵとも記載される）が、次の基準に従って調整され得る。
ΔＵ<＝Ｖ＿ＬＤ＿ＢＬＡＮＫ＿Ｈ＿Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｄｏｗｎ）若しくは
ΔＵ<＝−（Ｖ＿ＬＤ＿ＢＬＡＮＫ＿Ｌ−Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｕｐ）

より高い消去電圧ΔＵによって、設計時に、より短いグリッチ時間が得られるか、若しくは前述の第１実施形態との組み合わせにより、限界周波数を高めるための可能性およびひいては反応の遅延時間を低下させるための可能性が得られる。

図９に示した方法だけを使用すれば、Ｖ＿ＬＤ＿ＢＬＡＮＫ＿Ｌ，Ｖ＿ＬＤ＿ＢＬＡＮＫ＿Ｈの値、および検知閾値の変化の継続時間を適切に選択することによって、同様に、従来技術における前記欠点を避けることができる。このために、Ｖ＿ＬＤ＿ＢＬＡＮＫ＿Ｌ，Ｖ＿ＬＤ＿ＢＬＡＮＫ＿Ｈは、Ｖ（Ｂ+）におけるピークがもはや、相短絡の不都合な作動および作動解除を引き起こすことがないように、選定されなければならない。

１ ブリッジ整流器
２ 制御装置
３ 評価手段、配線
２０ 回路
３１〜３４，４１〜４４，５１〜５４ 線図
７１ 手段、コンパレータ
７２ 出力
７３，７４ 入力
８１ 評価手段、グリッチフィルタ
８３ Ａ／Ｄ変換器
８４ デジタル回路
１００ 車載電源網
Ａ〜Ｅ ハーフブリッジ
ＡＨ〜ＥＨ，ＡＬ〜ＥＬ スイッチ素子（ＭＯＳＦＥＴ）
Ｂ+，Ｂ- 直流電圧接続部
ＢＮ ポイント
Ｃ１ コンデンサ
Ｃ７ 評価手段（コンデンサ）
ＣＲ コンデンサ
Ｆ１，Ｆ２ 接続部
ＦＡ，ＦＥ 共振周波数
ＦＣ 限界周波数
Ｇ 電気機械（ジェネレータ）
Ｈ 上部の整流器分岐（高電位側）
ＩＧ ジェネレータ電流
Ｉ（Ｕ）〜Ｉ（Ｙ） 相電流
Ｌ 下部の整流器分岐（低電位側）
Ｌ１ インダクタンス
Ｍ 中間タップ
ＲＬ１，ＲＬ２ 負荷抵抗
Ｒ７ 評価手段（抵抗）
Ｓ１，Ｓ２ スイッチ
ＴＧ グリッチフィルタリング時間
Ｕ〜Ｙ 相接続部
ＵＢ 電圧
ＵＦ 電圧
Ｖ（Ｂ+） 直流電圧
Ｖ（ＢＮ） 電圧
Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｕｐ） 上側の電圧限界若しくは相応の閾値
Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｄｏｗｎ） 下側の電圧限界若しくは相応の閾値
ΔＵ 電圧差

Claims (9)

1. 電気機械（Ｇ）、アクティブなブリッジ整流器（１）および少なくとも１つの制御装置（２）を備えた自動車用車載電源網であって、前記少なくとも１つの制御装置（２）は、前記電気機械（Ｇ）によって複数の相接続部（Ｕ−Ｙ）を介してアウトプットされた交流電圧を、前記ブリッジ整流器（１）のアクティブなスイッチ素子（ＡＨ−ＥＨ，ＡＬ−ＥＬ）の制御によって直流電圧（Ｖ（Ｂ+））に変換するように設計されており、前記直流電圧（Ｖ（Ｂ+））が上側の閾値（Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｕｐ））を上回ると、少なくとも２つの前記相接続部（Ｕ−Ｙ）の短絡を開始し、その後、前記直流電圧（Ｖ（Ｂ+））が下側の閾値（Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｄｏｗｎ））を下回ると、前記短絡を解消するように設計されている形式のものにおいて、
   評価手段（３，Ｒ７，Ｃ７，８１）が設けられていて、前記評価手段（３，Ｒ７，Ｃ７，８１）は、前記直流電圧（Ｖ（Ｂ+））の値を検出し、この検出された値をフィルタリングし、このフィルタリングされた値を信号（Ｖ（Ｂ+＿ｆｉｌｔｅｒ））として提供するように設計されており、前記評価手段（３，Ｒ７，Ｃ７，８１）は、前記信号（Ｖ（Ｂ+＿ｆｉｌｔｅｒ））をコンパレータ（７１）に供給するように設計されており、前記コンパレータ（７１）は、前記信号（Ｖ（Ｂ+＿ｆｉｌｔｅｒ））を前記上側の閾値（Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｕｐ））および前記下側の閾値（Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｄｏｗｎ））と比較するように、設計されており、調整手段が設けられていて、前記調整手段は、前記上側の閾値（Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｕｐ））および前記下側の閾値（Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｄｏｗｎ））を、前記コンパレータ（７１）の調整可能なコンパレータ閾値の形で提供するように設計されており、前記調整手段は、前記信号が前記上側の閾値（Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｕｐ））を上回ると、前記下側の閾値（Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｄｏｗｎ））を所定の時間だけ低下させ、前記信号が前記下側の閾値（Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｄｏｗｎ））を下回ると、前記上側の閾値（Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｕｐ））を所定の時間だけ上昇させるように、設計されていることを特徴とする、自動車用車載電源網。
2. 前記評価手段（３，Ｒ７，Ｃ７，８１）がフィルタ手段を有しており、前記フィルタ手段が、少なくとも１つのＲＣフィルタ（Ｒ７，Ｃ７）またはグリッチフィルタ（８１）および／またはＳＣフィルタを有しており、かつ／または前記評価手段（３，Ｒ７，Ｃ７，８１）が、Ａ／Ｄ変換器（８３）およびこのＡ／Ｄ変換器に後置されたデジタル回路（８４）を備えた配置構成を有していて、前記デジタル回路（８４）は、相応のフィルタ特性を再現するように設計されている、請求項１記載の自動車用車載電源網。
3. 前記評価手段（３、Ｒ７，Ｃ７，８１）は、前記直流電圧（Ｖ（Ｂ+））の検出された値を、前記自動車用車載電源網の少なくとも１つの共振周波数に基づいてフィルタリングするように設計されている、請求項１または２記載の自動車用車載電源網。
4. 電気機械（Ｇ）、アクティブなブリッジ整流器（１）および少なくとも１つの制御装置（２）を備えた自動車用車載電源網を運転するための方法であって、前記少なくとも１つの制御装置（２）によって、前記電気機械（Ｇ）により複数の相接続部（Ｕ−Ｙ）にアウトプットされた交流電圧が、前記ブリッジ整流器（１）のアクティブなスイッチ素子（ＡＨ−ＥＨ，ＡＬ−ＥＬ）の制御によって直流電圧（Ｖ（Ｂ+））に変換され、この場合、前記直流電圧（Ｖ（Ｂ+））が上側の閾値（Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｕｐ））を上回ると、少なくとも２つの前記相接続部（Ｕ−Ｙ）の短絡が開始され、その後、前記直流電圧（Ｖ（Ｂ+））が下側の閾値（Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｄｏｗｎ））を下回ると前記短絡が解消される方法において、
   前記直流電圧（Ｖ（Ｂ+））の値を検出し、この検出された値をフィルタリングし、このフィルタリングされた値を信号（Ｖ（Ｂ+＿ｆｉｌｔｅｒ））として提供し、この際に、前記信号（Ｖ（Ｂ+＿ｆｉｌｔｅｒ））をコンパレータ（７１）に供給し、前記コンパレータ（７１）は、前記信号（Ｖ（Ｂ+＿ｆｉｌｔｅｒ））を前記上側の閾値（Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｕｐ））および前記下側の閾値（Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｄｏｗｎ））と比較し、この際に、前記上側の閾値（Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｕｐ））および前記下側の閾値（Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｄｏｗｎ））を、前記コンパレータ（７１）の調整可能なコンパレータ閾値の形で調整手段により提供し、この際に、前記調整手段は、前記信号が前記上側の閾値（Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｕｐ））を上回ると、前記下側の閾値（Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｄｏｗｎ））を所定の時間だけ低下させ、前記信号が前記下側の閾値（Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｄｏｗｎ））を下回ると、前記上側の閾値（Ｖ（ｈｙｓｔ＿ｕｐ））を所定の時間だけ上昇させることを特徴とする、自動車用車載電源網を運転するための方法。
5. 請求項１から３までのいずれか１項記載の自動車用車載電源網を運転するために使用する、請求項４記載の方法。
6. 前記直流電圧（Ｖ（Ｂ+））の前記検出された値を、少なくとも１つのフィルタ（Ｒ７、Ｃ７，８１）によってフィルタリングし、そのフィルタパラメータを少なくとも部分的に、自動車用車載電源網の構成要素のキャパシタンス値および／またはインダクタンス値に基づいて選択し、かつ／または少なくとも１つのデジタルフィルタのパラメータを相応に調整する、請求項４または５記載の方法。
7. コンピュータユニットにおいて、請求項４から６までのいずれか１項記載の方法を実施するように設計されている、コンピュータユニット。
8. コンピュータプログラムにおいて、前記コンピュータプログラムが、請求項４から６までのいずれか１項記載の方法が請求項７記載のコンピュータユニットで実行されるときに、このコンピュータユニットを、請求項４から６までのいずれか１項記載の方法を実施するように指示する、コンピュータプログラム。
9. 機械読み取り可能な記憶媒体において、前記記憶媒体に記憶された、請求項８記載のコンピュータプログラムを有する、機械読み取り可能な記憶媒体。