DE102006048396A1

DE102006048396A1 - Steuergerät zum Erzeugen von Energie für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102006048396A1
Application number: DE102006048396A
Authority: DE
Inventors: Tadashi Kariya Uematsu; Tadatoshi Kariya Asada; Fuyuki Kariya Maehara
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-10-17
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2007-04-19
Also published as: JP4483762B2; JP2007110872A; US7394227B2; US20070085511A1

Abstract

Ein Fahrzeugsteuergerät für die Energieerzeugung enthält eine Energiezufuhrschaltung, eine Dreh-Detektorschaltung, eine Erregerstrom-Detektorschaltung, eine Drehmomentdetektor-/Maximal-Erregerstrom-Bestimmungsschaltung und eine Erregerstrom-Steuerschaltung. Die Dreh-Detektorschaltung detektiert die Drehgeschwindigkeit eines Generators (oder einer Fahrzeugwechselstrommaschine), und die Erregerstrom-Detektorschaltung detektiert einen Erregerstrom, der durch eine Erregerwicklung des Generators fließt. Die Drehmomentdetektor-/Maximal-Erregerstrom-Bestimmungsschaltung berechnet ein Leistungsgenerierungsdrehmoment des Generators, basierend auf der Ausgangsspannung, dem Erregerstrom, der Drehzahl, und berechnet ein Trägheitsdrehmoment des Generators, basierend auf einer Änderungsrate der Drehgeschwindigkeit. Die Erregerstrom-Steuerschaltung unterdrückt den Erregerstrom, der durch die Erregerwicklung fließt, in solcher Weise, dass eine Änderungsrate einer Gesamtsumme des Erzeugungsdrehmoments und des Trägheitsdrehmoments einen vorbestimmten Wert beispielsweise während des Leerlaufzustandes nicht überschreitet.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuergerät für die Energieerzeugung für die Verwendung in einem Motorfahrzeug (oder Fahrzeug), welches dafür ausgelegt ist, um eine Ausgangsspannung eines Fahrzeuggenerators (oder einer Fahrzeug-Wechselstrommaschine) zu steuern, die in dem Fahrzeug montiert ist, wie beispielsweise einem Passagierfahrzeug und einem Lastkraftwagen.

In den letzten Jahren entstand in Verbindung mit einem Motorfahrzeug (oder Fahrzeug) der Trend die Drehgeschwindigkeit (oder Drehzahl) einer Fahrzeugmaschine (oder eines Motors), die darin montiert ist, zu reduzieren und zwar während des Leerlaufzustandes und zwar so weit wie möglich zu reduzieren, um den Brennstoffverbrauch zu reduzieren. Wenn jedoch die Drehzahl der Maschine niedrig wird, wird natürlich auch das Ausgangsdrehmoment der Maschine niedrig. Daher beeinflusst die Schwankung des Antriebsmoments für Hilfsvorrichtungen wie beispielsweise für einen Fahrzeuggenerator (oder Fahrzeug-Wechselstrommaschine), die über einen Riemen an die Maschine angeschlossen sind, ausgeprägt die Stabilität der Drehzahl der Maschine während des Leerlaufs derselben. Bei solch einem Hintergrund entstand eine konventionelle Technik, um eine stabile Drehgeschwindigkeit der Maschine zu erreichen, bei der ein Generierungsdrehmoment des Fahrzeuggenerators basierend auf einem Erregerstrom und der Drehzahl des Fahrzeuggenerators berechnet wird und wobei bei dieser Technik eine Steuerung in solcher Weise durchgeführt wird, dass eine Änderungsrate des berechneten Generierungsdrehmoments des Fahrzeuggenerators nicht einen vorbestimmten Wert überschreitet. Beispielsweise offenbart die offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nummer JP 2003-284257 solch eine Technik (siehe die Seiten 3 bis 6 und die 1 bis 6).

Obwohl jedoch das herkömmliche Energieerzeugung-Steuergerät, welches in der JP 2003-284257 offenbart ist, dafür ausgelegt ist, das Drehmoment des Fahrzeuggenerators während einer stabilen Drehgeschwindigkeit des Fahrzeuggenerators einzuschätzen, ist es schwierig ein exaktes Drehmoment des Fahrzeuggenerators während einer variierenden Drehgeschwindigkeit der Maschine einzuschätzen und als Ergebnis davon wird bei der herkömmlichen Technik ein Spannungsabfall der Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators eingeführt und zwar in stärkerem Ausmaß als es erforderlich ist und es wird daher schwierig eine optimale Steuerung des Erregerstromes durchzuführen, der durch die Erregerwicklung fließt. Die Gründe dafür sind wie folgt. Während einer variierenden Drehgeschwindigkeit der Maschine unterscheidet sich ein eingeschätztes Ausgangsdrehmoment des Fahrzeuggenerators von einem tatsächlichen Drehmoment des Fahrzeuggenerators, da ein Trägheitsmoment, welches durch das Moment der Trägheit des Fahrzeuggenerators verursacht wird in einer Richtung erzeugt wird, um die Schwankung in der Drehgeschwindigkeit der Maschine auf Null zu bringen.

Bei dem oben erläuterten herkömmlichen Energieerzeugung-Steuergerät, welches in der JP 2003-284257 offenbart ist, wird der Erregerstrom unterdrückt, um die Änderungsrate des Drehmoments des Fahrzeuggenerators zu reduzieren und es fällt daher die Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators ab und ferner wird durch solch eine Technik die Ausgangsspannung reduziert, da das abgeschätzte Drehmoment des Fahrzeuggene rators, welches berechnet wurde, einen großen Wert erlangt und der große Wert des geschätzten Drehmoments ferner den Betrag des Erregerstromes unterdrückt, da kein Trägheitsmoment des Fahrzeuggenerators mit berücksichtigt wird. Somit ist die herkömmliche Technik mit Nachteilen behaftet.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Steuergerät für die Energieerzeugung in einem Fahrzeug zu schaffen, welches dazu befähigt ist einen Spannungsabfall der Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators (oder der Fahrzeug-Wechselstrommaschine) zu minimieren, der durch das Unterdrücken des Drehmoments verursacht wird, indem die Einschätzgenauigkeit des Drehmoments des Fahrzeuggenerators erhöht wird.

Zu diesem Zweck schafft die vorliegende Erfindung ein Steuergerät für die Energieerzeugung für die Verwendung in einem Fahrzeug, welches eine Ausgangsspannung eines Fahrzeuggenerators steuert, der in dem Fahrzeug montiert ist, und zwar durch Unterbrechung einer Stromzufuhr zu einer Erregerwicklung des Fahrzeuggenerators. Das Steuergerät für die Energieerzeugung besitzt eine Ausgangsspannung-Detektoreinrichtung, eine Erregerstrom-Detektoreinrichtung, eine Drehzahl-Detektoreinrichtung, eine Drehmomenteinschätz- und Erregerstrom-Begrenzungswert-Bestimmungseinrichtung und eine Erregerstrom-Steuereinrichtung. Die Ausgangsspannung-Detektoreinrichtung ist dafür konfiguriert, um eine Ausgangsspannung des Fahrzeugs zu detektieren. Die Erregerstrom-Detektoreinrichtung ist dafür konfiguriert, um einen Erregerstrom zu detektieren, der durch die Erregerwicklung fließt. Die Drehzahl-Detektoreinrichtung ist so konfiguriert, um eine Drehgeschwindigkeit des Fahrzeuggenerators zu detektieren. Die Drehmomenteinschätz- und Erregerstrom-Begrenzungswert-Bestimmungseinrichtung ist so konfiguriert, um ein Generierungsdrehmoment des Fahrzeuggenerators einzuschätzen und zwar basierend auf der Ausgangsspannung, dem Erregerstrom und der Drehgeschwindigkeit, die durch die Ausgangsspannung-Detektoreinrichtung bzw. die Erregerstrom-Detektoreinrichtung bzw. die Drehgeschwindigkeit-Detektoreinrichtung geliefert werden. Die Drehmomenteinschätz- und Erregerstrom-Begrenzungswert-Bestimmungseinrichtung ist so konfiguriert, um ferner ein Trägheitsmoment des Fahrzeuggenerators abzuschätzen und zwar basierend auf einer Änderungsrate der Drehgeschwindigkeit, die mit Hilfe der Drehgeschwindigkeit-Detektoreinrichtung detektiert wird. Die Erregerstrom-Steuereinrichtung ist so konfiguriert, um die Unterdrückung des Erregerstromes zu steuern, der durch die Erregerwicklung fließt, so dass eine Änderungsrate einer Summe aus dem Generierungsdrehmoment und dem Trägheitsdrehmoment, welches durch die Drehmomenteinschätz- und Erregerstrom-Begrenzungswert-Bestimmungseinrichtung detektiert wird, einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet.

Somit ist das Steuergerät für die Erzeugung von Energie nach der vorliegenden Erfindung dafür ausgelegt, die Unterdrückung des Erregerstromes zu minimieren, der durch die Erregerwicklung fließt und um auch den Spannungsabfall der Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators zu reduzieren und zwar selbst dann, wenn das Steuergerät für die Energieerzeugung sich in einem Übergangszustand oder einem unstabilen Zustand befindet, in welchem die Drehzahl der Maschine variiert und fluktuiert.

Ferner ist es zu bevorzugen, dass die Erregerstrom-Steuereinrichtung die Unterdrückung des Erregerstromes während des Leerlaufzustandes der Fahrzeugmaschine durchführt. Es wird dadurch möglich eine stabile Drehgeschwindigkeit der Maschine zu verbessern und aufrecht zu erhalten und zwar während des Leerlaufzustandes, in welchem die Drehgeschwindigkeit der Maschine niedriger ist und unstabil ist. Es ist ferner möglich einen Spannungsabfall der Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators zu verhindern und zwar durch Anhalten der Unterdrückung des Erregerstromes während einer höheren Drehgeschwindigkeit der Maschine, bei der das Drehmoment der Maschine relativ höher ist.

Darüber hinaus ist es zu bevorzugen, dass die Erregerstrom-Steuereinrichtung die Unterdrückung des Erregerstromes anhält während die Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators niedriger ist als eine vorbestimmte Spannung. Wenn die Unterdrückungssteuerung des Erregerstromes durchgeführt wird, wenn eine oder mehrere große elektrische Lasten an den Fahrzeuggenerator angeschlossen werden, so dass ein größerer Spannungsabfall verursacht wird und zwar von nicht weniger als einem vorbestimmten Wert der Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators, nämlich bewirkt wird, dass die Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators nicht größer wird als ein vorbestimmter Spannungswert, ergibt sich die Möglichkeit die Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators weiter abzusenken oder abfallen zu lassen und dadurch wird eine Fehlfunktion der elektrischen Lasten verschiedener Arten verursacht. Es ist demzufolge möglich jegliches Auftreten einer Fehlfunktion von elektrischen Lasten zu verhindern, die durch den Spannungsabfall der Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators verursacht wird, indem die Unterdrückungsoperation des Erregerstromes angehalten wird während die Ausgangsspannung niedriger liegt als der vorbestimmte Spannungswert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es wird nun eine bevorzugte nicht einschränkende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand eines Beispiels unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen zeigen:
1 ein Diagramm, welches eine Konfiguration eines Steuergerätes für die Energieerzeugung für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
2 ein Diagramm, welches eine detaillierte Konfiguration einer eine Drehung detektierenden Schaltung veranschaulicht, die in dem Steuergerät für die Energieerzeugung inkorporiert ist, entsprechend der Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist;
3 zeigt ein Diagramm entsprechend einer detaillierten Konfiguration einer Erregerstrom-Detektorschaltung, die in dem Steuergerät für die Energieerzeugung der Ausführungsform nach 1 inkorporiert ist;
4 ist ein Diagramm, welches eine detaillierte Konfiguration einer Erregerstrom-Steuerschaltung veranschaulicht, die in dem Steuergerät für die Energieerzeugung der Ausführungsform nach 1 inkorporiert ist;
5 ist ein Diagramm, welches eine detaillierte Konfiguration einer Drehmoment detektierenden/den maximalen Erregerstrom bestimmenden Schaltung darstellt, die in dem Steuergerät für die Energieerzeugung entsprechend der Ausführungsform nach 1 inkorporiert ist;
6 ein Flussdiagramm, welches eine Operationsprozedur darstellt, die durch einen Mikrocomputer ausgeführt wird, der in der Drehmoment detektierenden/einen maximalen Erregerstrom bestimmenden Schaltung inkorporiert ist, die in 5 gezeigt ist;
7A ein Diagramm, welches eine Reduzierung einer Drehgeschwindigkeit N des Fahrzeuggenerators darstellt; und
7B ein Diagramm, welches eine Variation eines Generatordrehmoments T1 des Fahrzeuggenerators zeigt, wenn die Drehgeschwindigkeit N des Fahrzeuggenerators abgesenkt wird.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen bezeichnen gleiche oder ähnliche Bezugszeichen oder Bezugszahlen gleiche oder äquivalente Komponententeile bei allen den verschiedenen Darstellungen.
Ausführungsform
Es folgt nun eine Beschreibung eines Steuergerätes für die Energieerzeugung für ein Fahrzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf die 1 bis 7.
1 zeigt ein Diagramm, welches eine Konfiguration eines Steuergerätes für die Energieerzeugung für ein Motorfahrzeug (oder Fahrzeug) gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt. 1 zeigt eine bevorzugte Konfiguration des Steuergerätes 1 zum Erzeugen von Energie für ein Fahrzeug und zeigt ferner den Verbindungszustand zwischen dem Steuergerät 1 zum Erzeugen von Energie, einem Fahrzeuggenerator 2 (oder einer Fahrzeug-Wechselstrommaschine) und einer Batterie 3.
In 1 führt das Steuergerät 1 zum Erzeugen von Energie eine Steuerung in solcher Weise durch, dass ein Spannungspotenzial an einem Ausgangsanschluss B des Fahrzeuggenerators 2 einen vorbestimmten geregelten eingestellten Spannungswert aufweist (beispielsweise 14 V). Das Steuergerät 1 zum Erzeugen von Energie enthält eine Energiequellen-Klemme IG und eine Massenklemme E zusätzlich zu dem Anschluss B. Der Anschluss B ist mit der Batterie 3 verbunden. Die Klemme IG ist mit der Batterie 3 über einen Schlüsselschalter 4 verbunden, und der Anschluss der Klemme E ist mit einem Rahmen verbunden, welcher den Fahrzeuggenerator 2 aufnimmt.
Der Fahrzeuggenerator 2 besteht aus einer Dreiphasen-Statorwicklung 200, die auf einen Stator gewickelt ist, einer Gleichrichterschaltung 202 für eine Vollwellengleichrichtung der Dreiphasenausgangsgröße der Statorwicklung, und einer Erregerwicklung 204, die auf einen Rotor gewickelt ist. Die Steuerung der Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators 2 basiert auf einer geeigneten Unterbrechungssteuerung der Stromzufuhr zu der Erregerwicklung 204 mit Hilfe einer Erregerstrom-Steuerschaltung 140 (die noch mehr in Einzelheiten erläutert werden wird) und zwar in dem Fahrzeug-Steuergerät 1 zum Erzeugen von Energie. Der Anschluss B des Fahrzeuggenerators 2 ist mit der Batterie 3 verbunden, um einen Ladestrom über den Anschluss B der Batterie 3 zuzuführen.
Es folgt nun eine Beschreibung einer detaillierten Anordnung und Betriebsweise des Fahrzeug-Steuergerätes 1 zum Erzeugen von Energie gemäß der Ausführungsform.
Wie in 1 gezeigt ist, besteht das Fahrzeug-Steuergerät 1 zum Erzeugen von Energie aus einer Stromversorgungsschaltung 100, einer Dreh-Detektorschaltung 110, einer Ausgangsspannung-Detektorschaltung 120, einer Erregerstrom-Detektorschaltung 130, einer Erregerstrom-Steuerschaltung 140, einer Drehmomentdetektor-/Maximal-Erregerstrom-Bestimmungsschaltung 150, einem Leistungstransistor 160, einer Rückflussdiode 162, einem Spannungskomparator 164, einer UND-Schaltung 166 und aus Widerständen 170, 172 und 174.
Die Energiezuführschaltung 100 erzeugt eine vorbestimmte Betriebsspannung im Ansprechen auf eine Batteriespannung der Batterie 3, die an den Anschluss oder Klemme IG über den Schlüsselschalter 4 angelegt wird. Die Dreh-Detektorschaltung 110 überwacht eine Phasenspannung, die an irgendeiner der Phasen der Statorwicklung 200 entwickelt ist, um eine Phasenperiode der Phase zu detektieren, die zum Berechnen der Drehgeschwindigkeit (oder Drehzahl) erforderlich ist, und um eine Änderungsrate der Drehung des Fahrzeuggenerators 2 zu erfassen.
Die Ausgangsspannung-Detektorschaltung 120 detektiert die Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators 2 und zwar die Spannung an dem Anschluss B. Diese Ausgangsspannung-Detektorschaltung 120 besteht aus einer Analog/Digital-Umsetzschaltung (A/D-Wandler), um ein Beispiel zu nennen. Die Ausgangsspannung-Detektorschaltung 120 erzeugt die digitale Daten, mit einer vorbestimmten Anzahl an Bits entsprechend der Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators 2 und gibt dann die erzeugten digitalen Daten an die Drehmomentdetektor-/Maximal-Erregerstrom-Bestimmungsschaltung 150 aus.
Die Erregerstrom-Detektorschaltung 130 detektiert den Erregerstrom, der durch die Erregerwicklung 204 fließt und zwar basierend auf einem Spannungspotenzial des Sourceanschlusses des Leistungstransistors 160, der aus einem N-Kanal MOS Feldef fekttransistor besteht. Der Widerstand 170 ist mit dem Sourceanschluss des Leistungstransistors 160 verbunden. Der Widerstand 170 wirkt als ein Fühlwiderstand, um den Erregerstrom zu fühlen oder zu erfassen, der durch die Erregerwicklung 204 fließt. Die Erregerstrom-Detektorschaltung 130 detektiert den Erregerstrom basierend auf der Anschlussspannung des Widerstandes 170, wenn der Erregerstrom durch den Sourceanschluss und Drainanschluss des Leistungstransistors 160 und den Widerstand 170 fließt.
Die Erregerstrom-Steuerschaltung 140 erzeugt ein Erregerstrom-Steuersignal, so dass der Erregerstrom einen Wert nicht mehr als einen vorbestimmten maximalen Erregerstromwert hat. Die Drehmomentdetektor-/Maximal-Erregerstrom-Bestimmungsschaltung 150 schätzt ein Leistungsgenerierungsdrehmoment des Fahrzeuggenerators 2 ein (welches im Folgenden als ein "Generatordrehmoment" (oder "ein Antriebsdrehmoment") des Fahrzeuggenerators 2 bezeichnet wird) basierend auf der Drehgeschwindigkeit (oder Drehzahl des Fahrzeuggenerators 2, die durch die Dreh-Detektorschaltung 110 detektiert wird und basierend auf dem Erregerstrom, der durch die Erregerstrom-Detektorschaltung 130 detektiert wird. Ferner bestimmt die Drehmomentdetektor/Maximal-Erregerstrom-Bestimmungsschaltung 150 einen maximalen Erregerstromwert als einen oberen Grenzwert des Erregerstromes und zwar zu diesem Zeitpunkt, um die Zunahme des Fahrzeuggenerator-Drehmoments zu begrenzen.
Der Leistungstransistor 160 ist mit der Erregerwicklung in Reihe geschaltet. Während der Leistungstransistor 160 EIN geschaltet ist (oder aktiviert ist), fließt der Erregerstrom durch die Erregerwicklung 204. Die Rückflussdiode 162 ist mit der Erregerwicklung 204 parallel geschaltet, während dann, wenn der Leistungstransistor 160 AUS geschaltet wird, der Rückfluss des Erregerstroms auftritt.
Der Spannungskomparator 164 besitzt einen positiven Eingangsanschluss (oder einen positiven Anschluss), der mit dem Bezugszeichen "+" bezeichnet ist, und besitzt einen negativen Eingangsanschluss (oder einen Minusanschluss), der mit dem Bezugszeichen "–" bezeichnet ist. Eine Spannung, die durch eine Spannungsteilerschaltung ge teilt wird, wird dem negativen Anschluss desselben zugeführt, und eine Bezugsspannung, die durch die Energiezuführschaltung 100 erzeugt wird, wird zu dem positiven Anschluss des Spannungskomparators 164 zugeführt. Der Spannungskomparator 164 empfängt somit beide Spannungen über den positiven Anschluss und den negativen Anschluss und vergleicht diese. Wenn die durch die Spannungsteilerschaltung geteilte Spannung niedriger wird als die Bezugsspannung und zwar dann, wenn die Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators 2 niedriger wird als der geregelte eingestellte Spannungswert, gibt der Spannungskomparator 164 ein Hochpegelsignal aus.
Die UND-Schaltung 166 empfängt das Erregerstromsteuersignal, welches von der Erregerstrom-Steuerschaltung 140 ausgegeben wird, und das Ausgangssignal von dem Spannungskomparator 164 und führt dann eine logische Produktoperation (UND) von denselben durch und gibt ein Treibersignal aus und zwar als Ergebnis der UND-Operation.
Der Ausgangsanschluss der UND-Schaltung 166 ist mit dem Gate des Leistungstransistors 160 verbunden. Wenn dieses das Treibersignal mit hohem Pegel empfängt, welches von der UND-Schaltung 166 ausgegeben wird, wird der Leistungstransistor 160 EIN geschaltet.
2 zeigt ein Diagramm, welches eine detaillierte Konfiguration der Dreh-Detektorschaltung 160 veranschaulicht, die in dem Steuergerät zum Erzeugen von Energie gemäß der Ausführungsform nach 1 inkorporiert ist.
Wie in 2 gezeigt ist, enthält die Dreh-Detektorschaltung 110 Widerstände 111 und 112, einen Spannungskomparator 113 und eine Zeitgeberschaltung 114. Eine Phasenspannung der Dreiphasen-Statorwicklung 200 wird durch die Spannungsteilerschaltung geteilt, bestehend aus den Widerständen 111 und 112 und die geteilte Spannung wird dem positiven (+) Anschluss des Spannungskomparators 113 zugeführt. Im Gegensatz dazu wird eine vorbestimmte Bezugsspannung Vref dem negativen (–) Anschluss des Spannungskomparators 113 zugeführt.
Der Spannungskomparator 113 vergleicht beide Spannungen entsprechend der geteilten Spannung und der Bezugsspannung Vref, um eine Wellenformoperation durchzuführen. Der Spannungskomparator 113 gibt nach der Wellenformoperation ein Signal an die Zeitgeberschaltung 114 aus. Wenn das von dem Spannungskomparator 113 her übertragene Signal empfangen wird, gibt die Zeitgeberschaltung 114 periodisch Daten mit einer vorbestimmten Anzahl an Bits (beispielsweise acht Bits) aus entsprechend einer Periode einer Anstiegsflanke des Signals von dem Spannungskomparator 113. Bei einem konkreten Beispiel gibt die Zeitgeberschaltung 114 periodisch Datenelemente τ1, τ2, τ3, ..., τi, ... aus, die der Periode von einer früheren Anstiegszeitlage zu einer nachfolgenden Anstiegszeitlage entsprechen.
Der inverse Wert der periodischen Datenelement τi entspricht den Datenelementen Ni (= k × (1/τi) der Drehgeschwindigkeit (oder Drehzahl), worin k ein konstanter Wert ist und i eine natürliche Zahl wie 1, 2, 3, ... ist. Wenn acht Bitdaten "240" einer Drehgeschwindigkeit (oder Drehzahl) von 800 U/Minute entsprechen, entsprechen acht Bitdaten "200" einer Drehgeschwindigkeit (oder Drehzahl) von 960 Umdrehen pro Minute und acht Bitdaten "160" entsprechen einer Drehgeschwindigkeit von 1.200 U/Minute. Die Dreh-Änderungsrate kann mit Hilfe der Gleichung (Ni – Ni – 1)/τi berechnet werden.
3 zeigt ein Diagramm, welches eine detaillierte Konfiguration der Erregerstrom-Detektorschaltung 130 wiedergibt, die in dem Steuergerät zum Erzeugen von Energie der in 1 gezeigten Ausführungsform inkorporiert ist.
Wie in 3 gezeigt ist, besitzt die Erregerstrom-Detektorschaltung 130 einen Operationsverstärker 131, Widerstände 132 und 133 und eine A/D-Wandlerschaltung 134. Der Operationsverstärker 131 und die zwei Widerstände 132 und 133 bilden einen Verstärker mit einem vorbestimmten Verstärkungsfaktor, der durch die Widerstandswerte der zwei Widerstände 132 und 133 bestimmt wird. Die Erregerstrom-Detektor schaltung 130 verstärkt die Eingangsspannung mit einem Wert, welcher den Erregerstrom entspricht, und gibt die verstärkte Spannung aus.
Die A/D-Wandlerschaltung 134 empfängt über ihren Eingangsanschluss (IN) ein Ausgangssignal, wie es von dem Operationsverstärker 131 aus verstärkt wurde, und empfängt ferner über ihren Taktanschluss (CL) das Treibersignal, welches von der UND-Schaltung 166 ausgegeben wird und zwar in einer negativen logischen Weise. Die A/D-Wandlerschaltung 134 empfängt die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 131 zu einer Zeitlage, wenn das Treibersignal von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel geschaltet wird und wandelt die Eingangsspannung in digitale Daten um (als einen Erregerstromwert) mit einer vorbestimmten Anzahl von Bits (beispielsweise acht Bits).
4 ist ein Diagramm, welches eine detaillierte Konfiguration der Trägerstrom-Steuerschaltung 140 wiedergibt, die in dem Steuergerät zum Erzeugen von Energie gemäß der ersten Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, inkorporiert ist.
Wie in 4 gezeigt ist, besteht die Erregerstrom-Steuerschaltung 140 aus einem Digital-Komparator 141, einem Widerstand 142, einem Kondensator 143, einem Sägezahnwellengenerator bzw. Generatorschaltung 144 und einem Spannungskomparator 145. Der Digital-Komparator 141 vergleicht einen maximalen Erregerstromwert, der von der Drehmomentdetektor-/Maximal-Erregerstrom-Bestimmungsschaltung 150 eingespeist wird und zwar an seinem einen Eingangsanschluss (IN+), mit einem Erregerstromwert, welcher von der Erregerstrom-Detektorschaltung 130 an dessen anderen Eingangsanschluss (IN–) eingespeist wird, und gibt ein Signal mit einem hohen Pegel aus, wenn der maximale Erregerstromwert größer ist als der Erregerstromwert.
Eine Glättungsschaltung, die aus einem Widerstand 142 und dem Kondensator 143 besteht, speist das Ausgangssignal von dem Digital-Komparator 141 ein und glättet dieses. Der positive (+) Anschluss des Spannungskomparators 145 empfängt das geglättete Ausgangssignal von der Glättungsschaltung. Ein negativer (–) Anschluss des Spannungskomparators 145 empfängt eine Sägezahnwelle, die durch die Sägezahnwellen-Generierungsschaltung 144 erzeugt wird. Der Spannungskomparator 145 vergleicht diese Eingangssignale (das Sägezahnsignal und das geglättete Ausgangssignal) und generiert und gibt ein PWM (Impulsbreitemodulation) Signal mit einem Tastverhältnis entsprechend dem Vergleichsergebnis aus.
5 zeigt ein Diagramm, welches eine detaillierte Konfiguration der Drehmomentdetektor-/Maximal-Erregerstrom-Bestimmungsschaltung 150 wiedergibt, die in dem Steuergerät zum Erzeugen von Energie der Ausführungsform nach 1 inkorporiert ist.
Wie in 5 gezeigt ist, ist die Drehmomentdetektor-/Maximal-Erregerstrom-Bestimmungsschaltung 150 mit einem Mikrocomputer 151 und einem nichtflüchtigen Speicher 152 ausgestattet. Der Mikrocomputer 151 speist die periodischen Daten τ ein, die zum Berechnen einer Drehgeschwindigkeit (oder Drehzahl) des Fahrzeuggenerators 2 verwendet werden, wie durch die Dreh-Detektorschaltung 110 detektiert, empfängt ferner den Ausgangsspannungswert des Fahrzeuggenerators 2, der durch die Ausgangsspannung-Detektorschaltung 120 detektiert wurde, und empfängt den Erregerstromwert, der durch die Erregerstrom-Detektorschaltung 130 detektiert wurde. Der Mikrocomputer 151 führt dann ein vorbestimmtes Programm durch, um das Generatordrehmoment zu berechnen und auch das Trägheitsmoment des Fahrzeuggenerators 2, und dieser bestimmt dann den maximalen Erregerstromwert, um dadurch eine Begrenzung vorzugeben, so dass eine Erhöhungsrate des Generatordrehmoments, die durch Addieren von sowohl dem Generatordrehmoment als auch dem Trägheitsmoment erhalten wird, einen eingestellten Wert nicht überschreitet, was unter Bezugnahme auf eine Berechnungstabelle erfolgt, die in den nichtflüchtigen Speicher 152 gespeichert ist.
Die oben angesprochene Berechnungstabelle enthält eine Beziehung zwischen einem Erregerstrom If, der Drehgeschwindigkeit N des Fahrzeuggenerators 2, der Ausgangsspannung VB und dem Erzeugungs-Drehmoment T1 und enthält auch eine Beziehung zwischen der Änderungsrate der Drehgeschwindigkeit N und dem Trägheitsmo ment T2 (wobei, obwohl die Drehgeschwindigkeit N durch die periodischen Daten τ berechnet wird, es auch möglich ist die periodischen Daten anstelle der Drehgeschwindigkeit N als Parameter der Berechnungstabelle zu verwenden, da die Drehgeschwindigkeit N und die periodischen Daten τ in einer Eins-zu-Eins-Beziehung oder Entsprechung stehen).
Die Verwendung dieser Berechnungstabelle ermöglicht die Berechnung des entsprechenden Erzeugungs-Drehmoments T1 mit Kenntnis des Erregerstroms If, der Drehgeschwindigkeit N (oder Drehzahl) und der Ausgangsspannung VB und erlaubt auch die Berechnung eines entsprechenden Erregerstroms If mit der Kenntnis der Drehgeschwindigkeit N (oder Drehzahl) der Ausgangsspannung VB und dem Erzeugungs-Drehmoment 71. Da die Berechnungsgleichung für das Generatordrehmoment entsprechend der Spezifikation des Fahrzeuggenerators 2 variiert, wird diese beispielsweise in den nichtflüchtigen Speicher 152 bei Inspektionen des Fahrzeuggenerators 2 eingeschrieben oder in das Steuergerät 1 zum Erzeugen von Energie des Fahrzeugs, oder in ähnlichen Einrichtungen. Nebenbei bemerkt muss in einem Fall, bei dem die Berechnungstabelle in Bezug auf die Spezifikation des Fahrzeuggenerators 2 in dieser Weise geschrieben ist, der nichtflüchtige Speicher 152 dafür ausgebildet sein, um das Einschreiben von Daten wenigstens einmal zu ermöglichen.
Da darüber hinaus das Trägheitsmoment T2 des Fahrzeuggenerators 2 durch die Gleichung "(Trägheitsmoment) × (Winkelgeschwindigkeit)" berechnet wird und die Winkelgeschwindigkeit basierend auf der Änderungsrate der Drehung des Fahrzeuggenerators 2 berechnet wird, ist es annehmbar die Änderungsrate der Drehung und des Trägheitsmomentes T2 zu berechnen und es wird das Trägheitsmoment T2 jedesmal basierend auf den periodischen Daten τ berechnet, die von der Dreh-Detektorschaltung 110 her übertragen werden.
6 zeigt ein Flussdiagramm, welches eine Operationsprozedur der Drehmomentdetektor-/Maximal-Erregerstrom-Bestimmungsschaltung 150 wiedergibt, die unter der Steuerung des Mikrocomputers 151 gemäß der Darstellung in 5 durchgeführt wird.
Wenn ein Erregerstrom If, eine Drehgeschwindigkeit N (oder Drehzahl) und eine Ausgangsspannung VB zu vorbestimmten Zeitlagen eingespeist werden (beispielsweise in einem Intervall von 5 ms) (Schritt S100), führt die Mikrocomputer 151 eine Beurteilung hinsichtlich der Inhalte oder Größen der Drehgeschwindigkeit N (Schritt S101) durch. Wenn das Beurteilungsergebnis anzeigt, dass die Drehgeschwindigkeit N innerhalb eines Bereiches von 800 bis 3.500 U/Minute liegt, führt der Mikrocomputer 151 ferner eine Beurteilung durch, um zu beurteilen, ob die Ausgangsspannung VB höher liegt als 11 V oder nicht (Schritt S102). Um dies mehr in Einzelheiten darzustellen, so wird die Drehgeschwindigkeit N des Fahrzeuggenerators 2 basierend auf den periodischen Daten τ berechnet, die von der Dreh-Detektorschaltung 110 geliefert werden.
Wenn die Ausgangsspannung VB höher ist als 11 V findet eine Bestätigung-Beurteilung statt (Schritt S102). Nachfolgend berechnet der Mikrocomputer 151 die Änderungsrate der Drehgeschwindigkeit N (Schritt S130) und berechnet dann ein Trägheitsdrehmoment T2 des Fahrzeuggenerators 2 basierend auf der berechneten Änderungsrate τ unter Bezugnahme auf die Berechnungstabelle, die in dem nichtflüchtigen Speicher 152 gespeichert ist (Schritt S104).
Der Mikrocomputer 151 berechnet ferner ein Erzeugungs-Drehmoment T1 entsprechend dem Erregerstrom If, der Drehgeschwindigkeit N und der Ausgangsspannung VB, die bei dem Schritt S100 eingespeist wurden, und zwar auf der Grundlage der Berechnungstabelle, die in dem nichtflüchtigen Speicher 152 gespeichert ist (Schritt S105) und berechnet ferner das gesamte Erzeugungs-Drehmoment T, welches aus einer Summe aus dem Erzeugungs-Drehmoment T1 und dem Trägheitsdrehmoment T2 besteht (Schritt S106) und speichert diese in seinem eigenen bzw. eingebauten RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff, der nicht gezeigt ist) (Schritt S107).
Darüber hinaus berechnet der Mikrocomputer 151 einen Mittelwert Tav der gesamten Generatordrehmomente, die durch die letzten n-maligen Berechnungen erhalten wurden und die in dem eingebauten RAM gespeichert wurden (nicht gezeigt) (Schritt 108).
Der Mikrocomputer 151 addiert dann eine Vergrößerungsgröße "α" zu dem Mittelwert Tav, um einen Grenz-Drehmomentwert Tmax zu erhalten (Schritt S109) und berechnet einen Erregerstrom-Begrenzungswert Ifmax entsprechend diesem Grenz-Drehmomentwert Tmax durch Bezugnahme auf die Berechnungstabelle, die in dem nichtflüchtigen Speicher 152 gespeichert ist (Schritt S110).
Die Bezugnahme auf die Berechnungstabelle, um den Erregerstrom-Begrenzungswert Ifmax zu erhalten ist mit der Verwendung eines Drehmomentwertes verbunden, entsprechend dem Erzeugungs-Drehmoment T1, welches dadurch erhalten wird, indem das Trägheitsdrehmoment T2 von dem Grenz-Drehmomentwert Tmax subtrahiert wird.
Dieser Erregerstrom-Begrenzungswert Ifmax wird als ein maximaler Erregerstromwert von der Drehmomentdetektor-/Maximal-Erregerstrom-Bestimmungsschaltung 150 in die Erregerstrom-Steuerschaltung 140 eingespeist. Wenn darüber hinaus die Drehgeschwindigkeit N des Fahrzeuggenerators 2 niedriger ist als 800 U/Minute, das heißt wenn berücksichtigt wird, dass die Fahrzeugmaschine stoppt, wird ein maximaler Erregerstrom Ifmax entsprechend dem Erregerstrom If, wobei das Tastverhältnis zu 25% wird, als anfänglicher Erregerstrom-Begrenzungswert eingestellt (Schritt S111).
Wenn auf der anderen Seite die Drehgeschwindigkeit N des Fahrzeuggenerators 2 größer ist als 3.500 U/Minute, da berücksichtigt wird, dass die Maschinenumdrehung in einem stabilen Bereich liegt, hält das Steuergerät 1 für die Erzeugung von Energie an, das heißt es führt nicht mehr die oben erläuterte Generatordrehmoment-Unterdrückungssteuerung durch.
Die Erregerstrom-Detektorschaltung 130, die Dreh-Detektorschaltung 110, die Drehmomentdetektor-/Maximal-Erregerstrom-Bestimmungsschaltung 150 und die Erregerstrom-Steuerschaltung 140, die oben beschrieben wurden, entsprechen der Erregerstrom-Detektoreinrichtung, der Drehgeschwindigkeit-Detektoreinrichtung, der Drehmomenteinschätz- und Erregerstrom-Begrenzungswert-Bestimmungseinrichtung (als Drehmomentberechnungseinrichtung und Erregerstromsteuereinrichtung), wie in den Ansprüchen definiert ist.
Das Fahrzeug-Energieerzeugung-Steuergerät 1 gemäß dieser Ausführungsform besitzt die oben erläuterte Konfiguration und es folgt nun eine Beschreibung einer Steueroperation derselben.
(1) Vor dem Starten der Maschine
Wenn der Schlüsselschalter 4 von einem Fahrer eines Fahrzeugs eingeführt wird und in den Einschalt-Zustand gebracht wird, erzeugt die Stromzuführschaltung 100 eine Betriebsspannung, so dass das Fahrzeug-Stromerzeugungs-Steuergerät 1 die Erregerstrom-Steueroperation initialisiert. In einem Fall, bei dem der Fahrzeuggenerator 1 sich in einem nicht drehenden Zustand befindet und zwar vor dem Starten der Maschine, da die Energieerzeugung durch den Fahrzeuggenerator 1 noch nicht vorgenommen wird, liegt die Klemmenspannung der Batterie 3 bei angenähert 12 V, die niedriger ist als eine vorbestimmte geregelte Spannung (beispielsweise 14 V), so dass das Ausgangssignal des Spannungskomparators 164 einen hohen Pegel erreicht.
Da zusätzlich die Drehgeschwindigkeit N des Fahrzeuggenerators 2 niedriger liegt als 800 U/Minute und zwar vor dem Starten der Maschine, gibt die Drehmomentdetektor-/Maximal-Erregerstrom-Bestimmungsschaltung 150 einen Maximal-Erregerstromwert entsprechend dem Tastverhältnis von 25% aus und es wird der Leistungstransistor 160 in einen Unterbrechungszustand versetzt, so dass das Tastverhältnis des fließenden Erregerstroms auf 25% gesteuert oder geregelt wird, wodurch dann ein anfänglicher Erregungszustand eingestellt wird.
(2) Im Leerlaufzustand
Wenn der Schlüsselschalter 4 weiter manipuliert wird und zwar in die Maschinenstartposition gebracht wird, um einen Anlasser in Drehung zu versetzen, um die Maschine des Fahrzeugs zu starten und wenn die Drehgeschwindigkeit N des Fahrzeuggenerators 2 bis hin zur Leerlaufumdrehung der Maschine ansteigt, wird die elektrische Energieerzeugung initialisiert. Wenn die Drehgeschwindigkeit N des Fahrzeuggenerators 2 angenähert 2.000 U/Minute erreicht, findet eine Freigabe von dem oben erläuterten anfänglichen Erregerzustand statt und die Drehmomentdetektor-/Maximal-Erregerstrom-Bestimmungsschaltung 150 initialisiert dann die Drehmoment-Unterdrückungssteuerung.
Es werden dann der Grenz-Drehmoment Tmax (= Tav + α), nämlich der maximale Erregerstromwert entsprechend dem mittleren Wert Tav der Generatordrehmomente über die letzten n-maligen Berechnungen erhalten und berechnet, wobei "n" eine natürliche Zahl ist. Der Erregerstrom If wird so zugeführt, dass der Erregerstrom den maximalen Erregerstrom nicht überschreitet.
Demzufolge steigt der Erregerstrom If allmählich von dem Erregerstrom If entsprechend einem Tastverhältnis von 25% an, bis die Ausgangsspannung VB die geregelte Spannung erreicht und auch das Generatordrehmoment T nimmt allmählich zu und es wird dadurch möglich den Leerlaufzustand unmittelbar nachfolgend auf den Startvorgang zu stabilisieren.
Da darüber hinaus die Ausgangsgröße des Spannungskomparators 164 auf einen niedrigen Pegel geschaltet wird, wenn die Ausgangsspannung VB die geregelte Spannung weiter überschreitet und damit auch ein Treibersignal, welches von der UND-Schaltung 166 ausgegeben wird, auf einen niedrigen Pegel geschaltet wird, wird der Leistungstransistor 160 in einen Aus-Zustand versetzt, um gegenläufig die Ausgangsspannung VB abzusenken.
Wie in Einzelheiten dargelegt wurde wird in einem Zustand, bei dem die elektrische Last und die Drehgeschwindigkeit N des Fahrzeuggenerators 2 während des Leerlaufzustandes stabil sind, der Erregerstrom-Begrenzungswert Ifmax so eingestellt, dass er geringfügig größer ist als der tatsächliche Erregerstrom If und es wird dann die Ausgangsspannung VB auf die geregelte Spannung gesteuert und zwar ohne einen Einfluss auf die Steuerung der Ausgangsspannung VB vorzunehmen.
(3) Im Leerlaufzustand (Aktivierung der elektrischen Last)
Wenn eine elektrische Last während des Leerlaufzustandes aktiviert wird, fällt die Klemmenspannung der Klemme B der Batterie 3 momentan ab. Obwohl zu diesem Zeitpunkt die Ausgangsgröße des Spannungskomparators 164 auf dem hohen Pegel gehalten wird, nimmt der tatsächliche Erregerstrom If lediglich bis hin zu dem Erregerstrom-Begrenzungswert Ifmax zu. Aus diesem Grund steigt das Generatordrehmoment nicht unmittelbar an und eine Reduzierung der Maschinendrehung mit einer Ursache der Aktivierung der elektrischen Last tritt in den meisten Fällen nicht auf. Da nachfolgend darauf das Grenzwert-Drehmoment bzw. der Grenz-Drehmomentwert Tmax in einem Intervall der eingestellten Zeit auf den neuesten Stand gebracht wird, um anzusteigen, wird bei dieser Situation der Erregerstrom-Grenzwert Ifmax ebenfalls ansteigen und es erfolgt eine Rückkehr zu einem Dauerzustand zu dem Zeitpunkt, zu welchem die Ausgangsspannung VB die regulierte Spannung erreicht.
7A zeigt ein Diagramm, welches die Abnahme einer Drehgeschwindigkeit N (oder einer Drehzahl) des Fahrzeuggenerators wiedergibt. 7B ist ein Diagramm, welches eine Variation eines Generatordrehmoments T1 des Fahrzeuggenerators darstellt, wenn die Drehgeschwindigkeit N des Fahrzeuggenerators von N1 auf N2 abnimmt.
Bei einem herkömmlichen Fall, der oben beschrieben wurde, bei dem das herkömmliche Steuergerät für die Erzeugung von Energie keine Erregerstrom-Unterdrü ckungssteuerung durchführt, wenn die Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators niedriger wird und zwar in Einklang mit der Reduzierung der Drehgeschwindigkeit N des Fahrzeuggenerators, nimmt ein Erregerstrom If allmählich zu, um die Reduzierung der Generatorleistung des Fahrzeuggenerators zu kompensieren und das Generatordrehmoment des Fahrzeuggenerators wird dadurch erhöht. 7B zeigt solch eine Kompensationsoperation, die mit dem Bezugszeichen "A" angegeben ist.
Wenn im Gegensatz dazu bei der herkömmlichen Erregerstrom-Unterdrückungssteuerung, wie sie in der JP 2003-284257 offenbart ist, ausgeführt wird, um die Vergrößerungsrate des Generatordrehmoments zu unterdrücken, was durch das Bezugszeichen "B" in 7B bezeichnet ist, und zwar auf einem vorbestimmten Wert oder darunter, schätzt das herkömmliche Steuergerät zum Erzeugen von Energie das Erzeugungsdrehmoment basierend auf der Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators ein und auch basierend auf dem Erregerstrom und unterdrückt dann den Erregerstrom unter Verwendung eines berechneten Erregerstromes basierend auf dem eingeschätzten Erzeugungsdrehmoment. Jedoch berücksichtigt die Einschätzung des Generatordrehmoments bzw. Erzeugungsdrehmoments des Fahrzeuggenerators bei der herkömmlichen Technik nicht das Vorhandensein des Trägheitsdrehmoments des Fahrzeuggenerators 2 in dem Bereich C, der durch geneigte Linien in 7B angezeigt ist. Da somit gemäß der herkömmlichen Technik ein größeres Generatordrehmoment eingeschätzt wird als ein tatsächliches Generatordrehmoment und eine Berechnung des Betrages des Erregerstromes zum Zwecke der Unterdrückung vorgenommen wird und zwar basierend auf dem geschätzten größeren Generatordrehmoment, wird der Erregerstrom-Grenzwert zu einem größeren Wert und als Ergebnis wird der Abfall der Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators groß und zwar aufgrund des Auftretens solch einer großen Differenz zwischen der tatsächlichen Energieerzeugung und der eingeschätzten oder abgeschätzten Energieerzeugung. Wenn eine Helligkeit von Scheinwerfern während eines Wartevorgangs auf eine Verkehrssignaländerung in der Nacht abfällt, bemerkt ein Fahrer eines Fahrzeugs zunächst einen Abfall der Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators und fühlt sich dabei unwohl. Wenn die Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators stark abfällt, entsteht eine Möglichkeit, dass eine Fehlfunktion der elektronischen Vorrichtungen verschiede ner Typen auftritt, die in einem Fahrzeug montiert sind, was dann den schlechtesten Fall darstellt.
Da auf der anderen Seite das Steuergerät zum Erzeugen von Energie für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung dazu befähigt ist ein exaktes Generierungsdrehmoment abzuschätzen oder einzuschätzen, welches bei dem Generatordrehmoment involviert ist und zwar unter Berücksichtigung des Betrages des Trägheitsdrehmoments, welches bei der Schwankung der Drehgeschwindigkeit (oder Drehzahl) des Fahrzeuggenerators erzeugt wird, ist es möglich unnötige Unterdrückungen des Erregerstromes zu vermeiden und es wird auch dadurch möglich die Unterdrückung des Abfalls der Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators so gering oder so niedrig wie möglich zu halten.
(4) Im Leerlaufzustand (Entladen der Batterie)
In einem Fall, bei dem während eines Leerlaufzustandes eine große elektrische Last aktiviert wird, wenn sich die Batterie 3 in einem Entladungszustand befindet, so dass die Klemmenspannung B der Batterie 3 unter 11 V abfällt, zeigt der Schritt S102 in 6 eine negative Beurteilung und damit führt die Drehmomentdetektor-/Maximal-Erregerstrom-Bestimmungsschaltung 150 keine Erregerstrom-Begrenzung durch, um dadurch keine Drehmoment-Unterdrückungssteuerung auszuführen entsprechend der vorliegenden Erfindung. Dies kann verhindern, dass die Ausgangsspannung VB des Fahrzeuggenerators weiter abfällt, und Fehlfunktionen von verschiedenen Typen von elektrischen Lasten ausgelöst werden.
(6) Im Fahrzustand
Wenn das Fahrzeug fährt, führt die Drehmomentdetektor/Maximal-Erregerstrom-Bestimmungsschaltung 150, da die Maschinenumdrehung anwächst, so dass die Generatordrehgeschwindigkeit N höher wird als 3.500 U/Minute, keine Begrenzung des Erregerstromes durch, so dass die Drehmoment-Unterdrückungssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht stattfindet. In einem Fall daher, bei dem die Drehgeschwin digkeit der Maschine (oder Maschinendrehzahl) stabil ist, und die Drehmoment-Unterdrückungssteuerung nicht erforderlich ist, wird die Erregerstrom-Steuerung basiert auf der Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators in bevorzugter Weise implementiert und es wird dadurch auch möglich, eine stabile Betriebsspannung für die elektrischen Lasten zuzuführen.
Wie oben beschrieben wurde, wird es gemäß der Implementierung der Drehmoment-Unterdrückungssteuerung in dem Steuergerät 1 des Fahrzeugs zum Erzeugen von Energie gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich, da das Steuergerät 1 zum Erzeugen von Energie für ein Fahrzeug die Drehmoment-Unterdrückungssteuerung durchführt und zwar selbst dann, wenn die Drehgeschwindigkeit N des Fahrzeuggenerators 2 in einem unstabilen Zustand variiert, das Generatordrehmoment T des Fahrzeuggenerators 2 einzuschätzen und auch das Erzeugungsdrehmoment T1, welches in dem Generatordrehmoment T enthalten ist, und zwar mit sehr hoher Präzision und es wird möglich die Unterdrückung des Erregerstroms so niedrig wie möglich durchzuführen, so dass der Abfall der Ausgangsspannung reduziert werden kann, der durch diesen Spannungsabfall verursacht wird. Zusätzlich wird es durch Verhinderung der Ausführung der Unterdrückung des Generatordrehmoments, wenn die Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators 2 extrem abfällt, möglich zu verhindern, dass elektrische Lasten eine Fehlfunktion aufweisen und zwar aufgrund des Spannungsabfalls der Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben erläuterte Ausführungsform beschränkt und es ist möglich das Konzept der vorliegenden Erfindung anderweitig im Rahmen der vorliegenden Erfindung anzuwenden. Obwohl beispielsweise die Drehmomentdetektor-/Maximal-Erregerstrom-Bestimmungsschaltung 150 in dem Steuergerät 1 zum Erzeugen von Energie enthalten ist und den Grenz-Drehmomentwert Tmax und den Erregerstrom-Grenzwert Ifmax berechnet, dass eine externe Vorrichtung wie eine Maschinensteuereinheit (ECU) solch eine Berechnungsfunktion enthält. Das heißt es ist möglich, dass das Steuergerät für die Erzeugung von Energie für ein Fahrzeug die Drehgeschwindigkeit N (oder Drehzahl) des Fahrzeuggenerators detektiert, ebenso den Erre gerstrom If und die Ausgangsspannung VB des Fahrzeuggenerators und dann diese detektierten Datenelemente zu einer externen Vorrichtung wie der ECU überträgt. Die ECU empfängt dann diese Datenelemente und berechnet den Erregerstrom-Grenzwert Ifmax und überträgt dann bzw. führt den berechneten Erregerstrom-Grenzwert Ifmax zu dem Steuergerät für die Erzeugung von Energie von dem Fahrzeug zurück.
Obwohl spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Einzelheiten beschrieben wurde, sei für Fachleute darauf hingewiesen, dass vielfältige Abwandlungen und alternative Ausführungsformen auch in Verbindung mit Einzelheiten im Licht der Gesamtlehre der hier gegebenen Offenbarung möglich sind. Daher sollen die speziellen Anordnungen, die hier offenbart sind, lediglich der Veranschaulichung dienen und grenzen den Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht ein, dessen Tragweite durch die nachfolgenden Ansprüche und alle Äquivalente derselben festgelegt ist.

Claims

Steuergerät für die Energieerzeugung für ein Fahrzeug, welches eine Ausgangsspannung eines Fahrzeuggenerators steuert, der in einem Fahrzeug montiert ist, in dem eine Stromzufuhr zu einer Erregerwicklung des Fahrzeuggenerators unterbrochen wird, mit: einer Ausgangsspannung-Detektoreinrichtung, die dafür konfiguriert ist, um eine Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators zu detektieren; einer Erregerstrom-Detektoreinrichtung, die so konfiguriert ist, um einen Erregerstrom zu detektieren, der durch die Erregerwicklung fließt; einer Drehgeschwindigkeit-Detektoreinrichtung, die dafür konfiguriert ist, um eine Drehgeschwindigkeit des Fahrzeuggenerators zu detektieren; einer Drehmomenteinschätz- und Erregerstrom-Begrenzungswert-Bestimmungseinrichtung, die dafür konfiguriert ist, um ein Erzeugungsdrehmoment des Fahrzeuggenerators abzuschätzen und zwar basierend auf der Ausgangsspannung, dem Erregerstrom und der Drehgeschwindigkeit, die mit Hilfe der Ausgangsspannung-Detektoreinrichtung bzw. der Erregerstrom-Detektoreinrichtung bzw. der Drehgeschwindigkeit-Detektoreinrichtung detektiert wurden, und mit einer Drehmomenteinschätz- und Erregerstrom-Begrenzungswert-Bestimmungseinrichtung, die so konfiguriert ist, um ein Trägheitsmoment oder Trägheitsdrehmoment des Fahrzeuggenerators basierend auf einer Änderungsrate der Drehgeschwindigkeit einzuschätzen, die durch die Drehgeschwindigkeit-Detektoreinrichtung detektiert wird; und einer Erregerstrom-Steuereinrichtung, die so konfiguriert ist, um die Unterdrückung des Erregerstromes zu steuern, der durch die Erregerwicklung fließt und zwar in solcher Weise, dass eine Änderungsrate einer Summe des Generierungsdrehmoments und Trägheitsdrehmoments, die durch die Drehmomentabschätz- und Erregerstrom-Grenzwert-Bestimmungseinrichtung detektiert wurde, einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet.
Steuergerät für die Energieerzeugung eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, bei dem die Erregerstrom-Steuereinrichtung so konfiguriert ist, um den Erregerstrom während eines Leerlaufzustandes einer Maschine zu unterdrücken, die in dem Fahrzeug montiert ist.
Steuergerät für die Energieerzeugung eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, bei dem die Erregerstrom-Steuereinrichtung so konfiguriert ist, um die Ausführung der Unterdrückung des Erregerstroms anzuhalten während die Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators nicht größer als ein vorbestimmter Wert.
Steuergerät für die Energieerzeugung für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 3, bei dem die Erregerstrom-Steuereinrichtung so konfiguriert ist, um die Ausführung der Unterdrückung des Erregerstromes anzuhalten, während die Drehgeschwindigkeit des Fahrzeuggenerators geringer ist als 800 U/Minute oder größer ist als 3.500 U/Minute.
Steuergerät für die Energieerzeugung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, bei dem die Drehmomentabschätz- und Erregerstrom-Grenzwert-Bestimmungseinrichtung so konfiguriert ist, um eine Summe des Generierungsdrehmoments und des Trägheitsdrehmoments zu berechnen, um einen Mittelwert einer Gesamtsumme des Generierungsdrehmoments und des Trägheitsdrehmoments zu berechnen, die über die letzten n-maligen Berechnungen erhalten wurden (wobei "n" eine natürliche Zahl ist), um den Erregerstrom-Grenzwert basierend auf dem Mittelwert der Gesamtsumme aus dem Generierungsdrehmoment und dem Trägheitsdrehmoment zu berechnen, und um den Erregerstrom-Grenzwert zu der Erregerstrom-Steuereinrichtung zu übertragen, und die Erregerstrom-Steuereinrichtung derart konfiguriert ist, um den Erregerstrom-Grenzwert zu empfangen und um die Unterdrückung des Erregerstromes zu steuern oder zu regeln, der durch die Erregerwicklung fließt, basierend auf dem empfangenen Erregerstrom-Grenzwert.
Steuergerät für die Energieerzeugung für ein Fahrzeug nach Anspruch 3, bei dem der vorbestimmte Wert der Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators 11 V beträgt.