DE69419906T2

DE69419906T2 - Vorrichtung zur regelung der ausgangsleistung des generators eines fahrzeuges

Info

Publication number: DE69419906T2
Application number: DE69419906T
Authority: DE
Inventors: Wakako Kanazawa; Fuyuki Maehara; Toshinori Maruyama
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1993-12-21
Filing date: 1994-12-19
Publication date: 2000-04-20
Anticipated expiration: 2014-12-20
Also published as: US5637986A; DE69419906D1; CN1118204A; JP3307041B2; EP0690540A4; EP0690540B1; WO1995017778A1; EP0690540A1; CN1036823C; JPH07177678A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungssteuerungsvorrichtung eines Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug, die einen Feldstrom steuert und ein abruptes Ansteigen eines Drehmoments des Wechselstromgenerators verhindert, wenn eine elektrische Last an den Wechselstromgenerator angeschlossen wird.
Eine derartige Vorrichtung ist in der ungeprüften Japanischen Patentveröffentlichung Sho 62-64299 (Patentfamilienmitglieder: US 4 636 706 und EP 214 781) als eine herkömmliche Leistungssteuerungsvorrichtung von Wechselstromgeneratoren offenbart.
Die in der vorstehend genannten Druckschrift veröffentlichte Vorrichtung ist jedoch mit einer Aufwärts-/Abwärtszähleinrichtung (ein Binärzähler, der aufwärts und abwärts zählen kann), die entsprechend einem Ergebnis eines Vergleichs einer Ausgangsspannung eines Wechselstromgenerators mit einer Referenzspannung gesteuert wird, und mit einer PWM-Schaltung (Pulsbreitenmodulationsschaltung) ausgestattet, die eine Abwärtszähleinrichtung aufweist und Impulssignale erzeugt, die eine Impulsbreite aufweisen, die entsprechend der durch die Aufwärts-/Abwärtszähleinrichtung gezählten Zahl verändert wird, um einen Feldstrom einer Wechselstromgenerator- Feldspule zuzuführen. Folglich sind viele digitale Schaltungselemente erforderlich, was zu Folge hat, daß die digitale Schaltung kompliziert wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine einfache digitale Schaltung bereitzustellen, die den Feldstrom allmählich bzw. stufenweise ändert.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Einrichtung zur Steuerung einer Feldstrom- Schalteinrichtung bereitzustellen, um ohne Schwierigkeiten unterschiedliche Leitungszeiten zwischen einer Vergrößerung des Feldstroms und einer Verringerung des Feldstroms zu erhalten.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Einrichtung zur Steuerung der Feldstrom- Schalteinrichtung bereitzustellen, um eine Ausgangszeitsteuerung eines Vergleichs zwischen der Wechselstromgenerator-Ausgangsspannung und einer Referenzspannung mit der Schaltzeitsteuerung der Feldstrom-Schalteinrichtung derart zu synchronisieren, daß die Schalteinrichtung auch bei einer abrupten Ausgangsspannungsänderung stabil einschalten oder ausschalten kann.
Diese Aufgaben werden durch eine Leistungssteuerungsvorrichtung eines Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 1, 5 oder 16 gelöst.
Die erfindungsgemäße Leistungssteuerungsvorrichtung eines Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug umfaßt einen von einem Motor angetriebenen Wechselstromgenerator zur elektrischen Stromversorgung von elektrischen Verbrauchern des Fahrzeugs und eine Vergleichseinrichtung zum Vergleich einer Wechselstromgenerator-Ausgangs spannung mit einer Referenzspannung, gekennzeichnet durch eine Oszillatorkopplung mit einem ersten und einem zweiten Oszillator zur Erzeugung von Schwingungssignalen, die zueinander eine Phasendifferenz aufweisen, die entsprechend einem Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung variiert, eine Schalteinrichtung zur Steuerung des Feldstroms in Reaktion auf die der Wechselstromgenerator- Feldspule zugeführte Phasendifferenz, wenn dieser ein elektrisches Signal zugeführt wird, und eine Phasendifferenz-Steuerschaltung zur Verkürzung des Oszillationszyklus des zweiten Oszillators in Bezug auf den Oszillationszyklus des ersten Oszillators, wodurch die Phasendifferenz zwischen den Signalen des ersten und des zweiten Oszillators verringert wird, wenn die Wechselstromgenerator-Ausgangsspannung größer wird als die Referenzspannung, sowie zur Verlängerung des Oszillationszyklus des zweiten Oszillators in Bezug auf den Oszillationszyklus des ersten Oszillators, wodurch die Phasendifferenz zwischen den Signalen des ersten und des zweiten Oszillators vergrößert wird, wenn die Wechselstromgenerator-Ausgangsspannung kleiner wird als die Referenzspannung, wodurch die Phasendifferenz vergrößert wird.
Entsprechend dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird, wenn die Wechselstromgenerator-Ausgangsspannung größer wird als die Referenzspannung, die Phasendifferenz zwischen den Schwingungssignalen bzw. Oszillationssignalen der zwei Oszillatoren kürzer gesteuert. Demgegenüber wird, wenn die Wechselstromgenerator-Ausgangsspannung kleiner wird als die Referenzspannung, die Schalteinrichtung durch ein elektrisches Signal mit einer Impulsbreite entsprechend der Phasendifferenz leitend. Somit kann ein abrupter Anstieg des Erzeugungsdrehmoments verhindert werden. Daraufhin steigt die Phasendifferenz zwischen den zwei Oszillationssignalen allmählich an, und die Leitungsrate der Schalteinrichtung steigt an.
Wie es vorstehend beschrieben ist, kann erfindungsgemäß die Impulsbreite des elektrischen Signals durch die Phasendifferenz zwischen den zwei Oszillationssignalen gesteuert werden. Die Aufwärts-/Abwärtszähleinrichtung ist nicht erforderlich und die Schaltung kann einfacher gestaltet sein.
Eine Vorrichtung gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Signal der Schalteinrichtung synchron zu dem Signal des ersten Oszillators oder des zweiten Oszillators zuführt wird und zumindest entweder die Verkürzung oder die Verlängerung des Oszillationszyklus einmal bei mehrmaliger Zufuhr des elektrischen Signals zu der Schalteinrichtung geändert wird, wodurch eine allmähliche bzw. stufenweise Zufuhr des Feldstroms erreicht wird.
Eine Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung geöffnet ist, wenn die Wechselstromgenerator-Ausgangsspannung größer wird als die Referenzspannung, um den Feldstrom ohne Verzögerung zu unterbrechen.
Eine Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung erzeugt ein erstes Impulssignal entsprechend dem Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung und erhält eine logische Multiplikation (UND) des ersten Impulssignals und des zweiten Impulssignals mit einer auf die Phasendifferenz reagierenden Impulsbreite zur Steuerung der Schalteinrichtung entsprechend dem UND-Signal, wodurch der Feldstrom ohne Verzögerung unterbrochen wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt einen von einem Motor angetriebenen Wechselstromgenerator zur elektrischen Stromversorgung von elektrischen Verbrauchern des Fahrzeugs und eine Vergleichseinrichtung zum Vergleich einer Wechselstromgenerator-Ausgangsspannung mit einer Referenzspannung, gekennzeichnet durch eine erste und eine zweite Zähleinrichtung zum Zählen mittels eines Takts, eine Maximal-Einschaltdauerverhältnis-Begrenzungsschaltung mit einer Impulsbreite entsprechend der Differenz zwischen Ausgabezeitpunkten der durch die jeweiligen Zähleinrichtungen gezählten Zahlen, eine Schalteinrichtung zum Einschalten und Ausschalten des Feldstroms in Reaktion auf das Impulssignal der Maximal-Einschaltdauerverhältnis-Begrenzungsschaltung und eine Phasendifferenz- Änderungsschaltung zur Verkürzung der Gesamtzählzeit der zweiten Zähleinrichtung in Bezug auf die Gesamtzählzeit der ersten Zähleinrichtung, wodurch die Phasendifferenz verringert wird, wenn die Wechselstromgenerator-Ausgangsspannung größer wird als die Referenzspannung, sowie zur Verlängerung der Gesamtzählzeit der zweiten Zähleinrichtung in Bezug auf die Gesamtzählzeit der ersten Zähleinrichtung, wodurch die Phasendifferenz vergrößert wird, wenn die Wechselstromgenerator-Ausgangsspannung kleiner wird als die Referenzspannung, wodurch die Phasendifferenz vergrößert wird.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aufbau kann die Impulsbreite des elektrischen Signals entsprechend der Phasendifferenz der zwei Zähleinrichtungen derart gesteuert werden, daß die Aufwärts-/Abwärtszähleinrichtung weggelassen werden kann und die Schaltung einfach wird.
Weiterhin ist eine Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtzählzeit der Zähleinrichtung durch ein Zeitsteuerungssignal verkürzt wird, das erhalten wird, nachdem ein mit dem Ausgangsimpulssignal der Maximal-Einschaltdauerverhältnis-Begrenzungsschaltung synchronisiertes Signal mehrmals zur Vergrößerung der Phasendifferenz geteilt worden ist, wodurch der allmähliche Anstieg des Feldstroms ermöglicht wird.
Des weiteren ist eine Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtzählzeit der zweiten Zähleinrichtung durch ein Zeitsteuerungssignal, das mit einer Zählung der zweiten Zähleinrichtung synchronisiert ist, derart verkürzt wird, daß die Phasendifferenz häufiger verringert als vergrößert wird, wodurch die Änderungsgeschwindigkeit der Impulsbreite zwischen einem entsprechenden Ansteigen und Abfallen einfach differenziert wird.
Zusätzlich umfaßt eine Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eine Rücksetz- Bestimmungsschaltung (17) zum Rücksetzen der ersten Zähleinrichtung synchron zu dem Zeitsteuerungssignal, damit die Gesamtzählzeit der ersten Zähleinrichtung verkürzt wird und die Phasendifferenz vergrößert wird, wodurch der allmähliche Anstieg des Feldstroms ermöglicht wird.
Weiterhin umfaßt eine Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eine Rücksetz- Bestimmungsschaltung zum Rücksetzen der zweiten Zähleinrichtung synchron zu dem Zeitsteuerungssignal, damit die Gesamtzählzeit der ersten Zähleinrichtung verkürzt wird und die Phasendifferenz verringert wird, wodurch das maximale Einschaltdauerverhältnis verringert wird.
Weiterhin ist eine Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung dadurch gekenn zeichnet, daß das der zweiten Zähleinrichtung zugeführte Taktsignal entsprechend einer logischen Multiplikation des Zeitsteuerungssignals, das nach der mehrmaligen Teilung des Ausgangssignals der ersten Zähleinrichtung erhalten wird, und des Ausgangssignals der ersten Zähleinrichtung gesteuert wird, wodurch die Gesamtzählzeit der zweiten Zähleinrichtung in Bezug auf die Gesamtzählzeit der ersten Zähleinrichtung vergrößert wird, so daß die Phasendifferenz vergrößert wird, und ein allmählicher Anstieg des Feldstroms ermöglicht wird.
Des weiteren weist in einer Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung die Maximal-Einschaltdauerverhältnis-Begrenzungsschaltung eine Flip-Flop-Schaltung auf, die bei einer vorgegebenen Zahl der ersten Zähleinrichtung gesetzt wird und bei einer vorgegebenen Zahl der zweiten Zähleinrichtung zurückgesetzt wird, wodurch eine einfache Schaltung bereitgestellt wird.
Weiterhin umfaßt eine Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eine konstante Frequenzschaltung zur Erzeugung eines zweiten Impulssignals mit einer Impulsbreite, die entsprechend dem Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung synchron zu dem Ausgangsimpulssignal der Maximal-Einschaltdauerverhältnis-Begrenzungsschaltung variiert, sowie eine Rücksetz-Bestimmungsschaltung zur Bestimmung der Verringerung der Phasendifferenz in Reaktion auf die Bedingungen des ersten und des zweiten Impulssignals, wenn die zweite Zähleinrichtung eine gegebene Zahl zählt, wodurch ein stabiler Schaltvorgang sichergestellt ist, auch wenn eine abrupte Änderung der Ausgangsspannung stattfindet.
Des weiteren umfaßt eine Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eine konstante Frequenzschaltung zur Einstellung eines Referenzpegels synchron zu dem Ausgangsimpulssignal der Maximal- Einschaltdauerverhältnis-Begrenzungsschaltung und zur Erzeugung eines Ausgangssignals, das aus einem Vergleich des Referenzpegels und eines geglätteten Pegels oder Mittelwertpegels des Ausgangssignals der Vergleichseinrichtung resultiert, wodurch die Schalteinrichtung entsprechend dem Ausgangssignal der konstanten Frequenzschaltung gesteuert wird, wodurch eine zuverlässige Steuerung der Schalteinrichtung sichergestellt ist.
Weiterhin umfaßt eine Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eine UND- Schaltung zur Erzeugung einer logischen Multiplikation des Ausgangssignals der Maximal-Einschaltdauerverhältnis- Begrenzungsschaltung und des Ausgangssignals der Vergleichseinrichtung sowie zur Steuerung der Schalteinrichtung, wodurch ein schneller Schaltvorgang des Feldstroms sichergestellt ist.
Ferner ist in einer Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung die Schalteinrichtung geöffnet, wenn die Wechselstromgenerator- Ausgangsspannung größer wird als die Referenzspannung, wodurch ein schneller Schaltvorgang des Feldstroms sichergestellt ist.
Weiterhin umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung einen von einem Motor angetriebenen Wechselstromgenerator zur elektrischen Stromversorgung von elektrischen Verbrauchern des Fahrzeugs und eine Vergleichseinrichtung zum Vergleich einer Wechselstromgenerator-Ausgangsspannung mit einer Referenzspannung, gekennzeichnet durch eine erste und eine zweite Zähleinrichtung zum Zählen mittels eines Takts, eine Maximal-Einschaltdauerverhältnis- Begrenzungsschaltung, die ein Impulssignal mit einer Impulsbreite erzeugt, die einer Zeitdifferenz zwischen Ausgangssignalen der jeweiligen Zähleinrichtungen entspricht, eine Schalteinrichtung zum Einschalten oder Ausschalten des Feldstroms in Reaktion auf das Impulssignal der Maximal-Einschaltdauerverhältnis-Begrenzungsschaltung und eine Zeitdifferenz-Bestimmungsschaltung zur Bestimmung der Zeitdifferenz zwischen den Ausgangssignalen der ersten und der zweiten Zähleinrichtung entsprechend dem Vergleich der Wechselstromgenerator-Ausgangsspannung und der Referenzspannung.
Als Ergebnis kann die Impulsbreite des elektrischen Signals entsprechend der Phasendifferenz zwischen den zwei Signalen der Zähleinrichtungen bestimmt werden, wodurch die Aufwärts-/Abwärtszähleinrichtung weggelassen wird und die Schaltung vereinfacht wird.
Fig. 1 zeigt ein Schaltbild einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt ein Schaltdiagramm eines Hauptteils des vorstehend genannten Ausführungsbeispiels.
Fig. 3 zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das eine Arbeitsweise des vorstehend genannten Ausführungsbeispiels zeigt.
Fig. 4 zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das die Arbeitsweise des vorstehend genannten Ausführungsbeispiels zeigt.
Fig. 5 zeigt ein Schaltdiagramm gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 6 zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das eine Arbeitsweise des vorstehend genannten Ausführungsbeispiels zeigt.
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren ausführlicher beschrieben.
Ein Ausführungsbeispiel ist mit Bezug auf Fig. 1 und Fig. 2 beschrieben. Bezugszeichen 1 bezeichnet einen Spannungsregler (Regler), der eine Ladungsspannung einer Batterie 3 erfaßt, die durch einen Wechselstromgenerator 2 geladen wird. In dem Regler 1 wird ein Transistor (Tr) 12, der eine Schalteinrichtung bildet, die einen einer Feldspule 21 des Wechselstromgenerators 2 zugeführten Feldstrom steuert, durch eine Vergleichseinrichtung 11 abgeschaltet, wenn eine erfaßte Ladungsspannung größer ist als eine Referenzspannung Vr. Eine elektrische Quelle 10 des Reglers 1 ist mit der Batterie 3 über einen Tastenschalter 5 verbunden.
Bezugszeichen 15 bezeichnet einen ersten Binärzähler. Der Zähler ist ein n-Stufen-Zähler, der bei 2&sup0; zu zählen beginnt bis 2n und zu 2&sup0; zurückkehrt, wobei der Zähler ein Taktsignal (CK2) mit einem Zyklus bzw. einer Periode TK2 = TK1 · 2n synchron mit einem Taktsignal CK1 (mit einer Periode TK1) erzeugt.
Bezugszeichen 16 bezeichnet einen zweiten n-Stufen- Binärzähler, der synchron mit dem Taktsignal CK1 in der gleichen Weise wie der erste Binärzähler 15 zählt.
Bezugszeichen 19 bezeichnet eine Halteschaltung. Die Schaltung bildet eine Maximal-Einschaltdauerverhältnis- Begrenzungsschaltung, die ein Impulssignal entsprechend einer Phasendifferenz zwischen dem ersten und zweiten Zähler erzeugt. Die Halteschaltung 19 weist eine SR-Flip- Flop-Schaltung auf, die gesetzt wird, um ein nachstehend als Hi-Signal bezeichnetes Hochpegelsignal zu erzeugen, wenn der erste Zähler 15 eine erste vorgegebene Zahl zählt, und die zurückgesetzt wird, um ein nachstehend als Lo-Signal bezeichnetes Niedrigpegelsignal zu erzeugen, wenn der zweiten Zähler 16 eine zweite vorgegebene Zahl zählt. In dem Fall, daß die SR-Flip-Flop-Schaltung 19 gesetzt ist, wenn der erste Zähler 15 2n zählt, und sie daraufhin zurückgesetzt wird, wenn der zweite Zähler 16 2&sup0; zählt, beträgt die gesetzte Zeit (k+1) · TK1 bei der Periode TK2, wobei k eine Zählzahl entsprechend einer Phasendifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Zähler darstellt. Daraufhin wird der Transistor 12 durch das Ausgangssignal der UND-Schaltung 13 leitend geschaltet, die an ihren Eingangsanschlüssen ein Ausgangssignal eines Anschlusses Q der Halteschaltung 19 und ein Ausgangssignal der Spannungserfassungsvergleichseinrichtung 11 zugeführt wird. Somit ist das maximale Einschaltdauerverhältnis auf (k+1) · TK1/TK2 = (K+1)/2n begrenzt.
Bezugszeichen 17 bezeichnet eine Rücksetz-Bestimmungsschaltung, die die Gesamtzählzeit des ersten Zählers 15 verkürzt, wenn eine erfaßte Ladungsspannung der Batterie 3 kleiner ist als die Referenzspannung Vr, so daß die Phasendifferenz zwischen dem ersten Zähler 15 und dem zweiten Zähler 16 vergrößert wird.
Bezugszeichen 18 bezeichnet eine Frequenzteilungsschaltung, die die Rücksetz-Bestimmungsschaltung 17 steuert, um die Anstiegszeit der Phasendifferenz zwischen dem ersten Zähler 15 und dem zweiten Zähler 16 zu begrenzen. Die Frequenzteilungsschaltung 18 umfaßt einen m-Stufen- Binärzähler und verringert die Frequenz der Vergrößerung der Phasendifferenz auf 1/2m (wie es in Fig. 3 gezeigt ist).
Nachstehend ist die Arbeitsweise des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels beschrieben.
Wenn die Ladungsspannung der Batterie 3 kleiner ist als die Referenzspannung Vr, wird das Ausgangssignal Ss der Vergleichseinrichtung 11 zu dem Hi-Signal. Folglich wird die Leitung des Transistors 12 durch das Ausgangssignal des Anschlusses Q der Halteschaltung 19 gesteuert. Die Halteschaltung 19 ist gesetzt, wenn die Zählzahl des ersten Zählers 15 2n wird (CK2), wobei das Ausgangssignal des Anschlusses Q zu dem Hi-Signal wird. Daraufhin wird die Halteschaltung 19 durch das 2&sup0;-Signal des zweiten Zählers 16 zurückgesetzt, und das Ausgangssignal des Q- Anschlusses wird zu dem Lo-Signal. Wenn die Zählphase des ersten Zählers 15 um eine Zahl k über die des zweiten Zählers führt, hält das Ausgangssignal des Anschlusses Q der Halteschaltung 19 das Hi-Signal, bis auf (k+1) gezählt wird.
Wenn die Zählzahl des ersten Zählers 15 2n wird, wird das Ausgangssignal der Halteschaltung 19 zu dem Hi-Signal und folglich das Ausgangssignal der UND-Schaltung 13 zu dem Hi-Signal. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt eine (in Fig. 2 gezeigte) UND-Schaltung 172 ein Ausgangssignal Hi, während das Signal CK3 ein Hi-Signal ist, wodurch der Zähler 15 auf die Zahl 2&sup0; zurückgesetzt wird (wie es in Fig. 4 gezeigt ist). Das heißt, daß Zählen des ersten Zählers 15 führt um 1 weiter und die Phase der durch den Zähler 15 gezählten Zahl liegt vorne, so daß die Phasendifferenz zwischen dem ersten Zähler 15 und dem zweiten Zähler 16 ansteigt.
Folglich wird das Ausgangssignal (maximales Einschaltdauerverhältnissignal SA) der Halteschaltung 19 für eine Zeitdauer entsprechend (k+2) zu dem Hi-Signal, und das Einschaltdauerverhältnis des Transistors 12 steigt von (k+1)/2n auf (k+2)/2n an. Da das Einschaltdauerverhältnis des Transistors 12 bei jeder Periode CK3 mit einer Rate von 1/2n ansteigt, wird der Feldstrom allmählich vergrößert und das Erzeugungsdrehmoment sowie der Ausgangsstrom des Wechselstromgenerators 2 steigen allmählich an.
Wenn die Ladungsspannung der Batterie 3 größer ist als die Referenzspannung Vr, wird das Ausgangssignal Ss der Vergleichseinrichtung 11 zu dem Lo-Signal, die UND- Schaltung 13 gibt das Lo-Signal aus und der Transistor 12 wird ausgeschaltet, wodurch der Ausgangsstrom des Wechselstromgenerators verringert wird. Zu diesem Zeitpunkt wird, wenn der zweite Zähler 2n gezählt hat, dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß einer UND-Schaltung 171 ein Hi-Signal zugeführt, während dem zugehörigen invertierenden Anschluß von der UND-Schaltung 13 ein Lo-Signal zugeführt wird, wodurch der zweite Zähler 16 auf 2&sup0; zurückgesetzt wird. Folglich wird das Zählen des zweiten Zählers 16 um 1 nach vorne gesetzt, und die Phase des Zählers 16 schreitet voran, wodurch die Phasendifferenz zwischen dem Zählen des ersten und des zweiten Zählers verringert wird. Als Ergebnis wird das Einschaltdauerverhältnis des Ausgangssignals (maximales Einschaltdauerverhältnissignal SA) der Halteschaltung 19 verringert.
Falls die Phasendifferenz bezüglich einer Verringerung weiter gesteuert wird, während die Phasendifferenz zwischen dem Zählen des ersten und des zweiten Zählers minimal geworden ist, kann das Einschaltdauerverhältnis von einem Minimum zu einem Maximum geändert werden. Demgegenüber kann, falls die Phasendifferenz bezüglich einer Vergrößerung weiter gesteuert wird, während die Phasendifferenz zwischen dem Zählen des ersten und des zweiten Zählers maximal geworden ist, das Einschaltdauerverhältnis von dem Maximum zu dem Minimum geändert werden. Um die vorstehend genannten Schwierigkeiten zu vermeiden, können Einrichtungen zur Begrenzung des Phasendifferenzbereichs bereitgestellt werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist mit Bezug auf Fig. 5 und Fig. 6 beschrieben. Um die Phasendifferenz zu vergrößern, wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel das Zählen des zweiten Zählers 16 einmal gestoppt, obwohl das Zählen des ersten Zählers 15 gemäß dem vorstehend genannten Ausführungsbeispiel voranschreitet.
Die Phasendifferenz kann ohne Rücksicht auf die erfaßte Spannung der Batterie 3 vergrößert werden, wobei allerdings die entsprechende Anstiegsgeschwindigkeit niedrig ist, da der Zähler bei einer Periode CK3 um 1 erhöht wird. Demgegenüber ist, da die Phasendifferenz in einer Periode CK2 um einen Zählwert verringert wird, die Verringerungsgeschwindigkeit (2m-1)mal schneller als die Anstiegsgeschwindigkeit. Folglich ist, falls die Frequenzteilungsschaltung 18 ein 1-Stufen-Typ ist, die Anstiegsgeschwindigkeit gleich der Verringerungsgeschwindigkeit, und falls die Frequenzteilungsschaltung 18 mehr als 2 Stufen aufweist, wird die Anstiegsgeschwindigkeit niedriger als die Verringerungsgeschwindigkeit.
Das Ausführungsbeispiel weist eine Mittelwertschaltung (ein Widerstand 111 und ein Kondensator 112) auf, die die Differenz zwischen der erfaßten Spannung der Batterie 3 und der Referenzspannung Vr mittelt und eine Mittelwertspannung erzeugt. Die Mittelwertspannung wird mit einer Sägezahnspannungswelle verglichen, die mit dem Signal CK2 synchronisiert ist und in einem konstanten Frequenzsignal Ss erzeugt wird, das mit dem Signal SK2 synchronisiert ist. Das Signal Ss wird synchron zu der Anstiegsflanke des Signals CK2 zu dem Hi-Signal, wenn ein Transistor 115 leitend wird. Falls das Signal Ss zu dem Lo-Signal wird, bevor der zweite Zähler 16 2&sup0; wird, wird das Zählen durch den zweiten Zähler 16 um 1 weiter ausgeführt, wodurch die Phase voranschreitet. Da die Phase des Zählers 16 einen Zählwert bei jeder Periode des Signals CK3 verliert, wird die Phase des Zählers 16 derart gesteuert, daß die Zeitdauer, in der das Signal Ss auf dem Hi-Signal verbleibt, zu einer Zeitdauer wird, in der das Ausgangssignal CK2 des Zählers 15 ansteigt und die Zählzahl des zweiten Zählers 16 zu 2&sup0; wird. Das Ausgangssignal des Anschlusses Q der Halteschaltung 19 (maximales Einschaltdauerverhältnissignal SA) wird gesetzt, wenn das Signal CK2 ansteigt, und zurückgesetzt, wenn der zweite Zähler 16 2² zählt, so daß das Einschaltdauerverhältnis (DA) des Ausgangssignals (maximales Einschaltdauerverhältnissignal SA) des Anschlusses Q der Halteschaltung größer wird als das Einschaltdauerverhältnis (Ds) des Signals Ss (d. h., DA = Ds+2²/2n). Wenn der Wechselstromgenerator im Normalbetrieb läuft, wird als Ergebnis keine Begrenzung durch das maximale Einschaltdauerverhältnissignal angewendet. Auch wenn die an den Wechselstromgenerator angeschlossene elektrische Last um einige Größenordnungen geändert wird, kann die Leitungszeitdauer des Transistors 12 innerhalb eines Verhältnisses 2²/2n unmittelbar geändert werden (da sie nicht durch das maximale Einschaltdauerverhältnis begrenzt ist), und es werden keine Schwierigkeiten mit einem Spannungabfall (beispielsweise Abblenden der Frontlichter) aufgrund einer Verringerung des Ausgangsstroms des Wechselstromgenerators erwartet.
In dem Fall, daß die elektrische Last wesentlich ansteigt, begrenzt das maximale Einschaltdauerverhält nissignal SA den Anstieg des Einschaltdauerverhältnisses des Transistors 12.
Der Transistor 12 kann durch die in Fig. 2 gezeigte Maximal-Einschaltdauerverhältnis-Begrenzungsschaltung (Halteschaltung 19) gesteuert werden.
Wie es vorstehend beschrieben ist, ist die erfindungsgemäße Leistungssteuerungsvorrichtung des Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug am besten für eine Vorrichtung zur Steuerung des Feldstroms geeignet, der der Feldspule eines Fahrzeug-Wechselstromgenerators durch eine digitale Schaltung zugeführt wird.

Claims

1. Leistungssteuerungsvorrichtung eines Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug mit

einem von einem Motor angetriebenen Wechselstromgenerator (2) zur elektrischen Stromversorgung von elektrischen Verbrauchern (4) des Fahrzeugs und

einer Vergleichseinrichtung (11) zum Vergleich einer Wechselstromgenerator-Ausgangsspannung mit einer Referenzspannung (Vr),

gekennzeichnet durch

eine Oszillatorkopplung mit einem ersten und einem zweiten Oszillator (15, 16) zur Erzeugung von Schwingungssignalen, die zueinander eine Phasendifferenz aufweisen, die entsprechend einem Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung variiert,

eine Schalteinrichtung (12) zur Steuerung eines Feldstroms entsprechend einem Signal mit einer Impulsbreite, die in Reaktion auf die Phasendifferenz variiert, und

eine Phasendifferenz-Steuerschaltung (13, 17, 18) zur Verringerung des Oszillationszyklus des zweiten Oszillators (16) in Bezug auf den Oszillationszyklus des ersten Oszillators (15), wenn die Wechselstromgenerator- Ausgangsspannung größer wird als die Referenzspannung, wodurch die Phasendifferenz zwischen den Schwingungssignalen verringert wird, sowie zur Vergrößerung des Oszillationszyklus des zweiten Oszillators (16) in Bezug auf den Oszillationszyklus des ersten Oszillators (15), wenn die Wechselstromgenerator-Ausgangsspannung kleiner wird als die Referenzspannung, wodurch die Phasendifferenz vergrößert wird.

2. Leistungssteuerungsvorrichtung eines Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasendifferenz-Steuerschaltung (13, 17, 18) ein elektrisches Signal der Schalteinrichtung (12) synchron zu dem Signal des ersten Oszillators (15) oder des zweiten Oszillators (16) zuführt und zumindest entweder die Verringerung oder die Vergrößerung des Oszillationszyklus einmal bei mehrmaliger Zufuhr des elektrischen Signals zu der Schalteinrichtung ändert.

3. Leistungssteuerungsvorrichtung eines Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasendifferenz-Steuerschaltung (13, 17, 18) die Schalteinrichtung (12) zur Unterbrechung des Feldstroms öffnet, wenn die Wechselstromgenerator-Ausgangsspannung größer wird als die Referenzspannung (Vr).

4. Leistungssteuerungsvorrichtung eines Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasendifferenz-Steuerschaltung (13, 17, 18) ein erstes Impulssignal entsprechend dem ersten Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung (11) erzeugt sowie ein UND-Ausgangssignal des ersten Impulssignals und des zweiten Impulssignals mit einer auf die Phasendifferenz reagierenden Impulsbreite zur Steuerung der Schalteinrichtung (12) entsprechend dem UND-Ausgangssignal erhält, wodurch die Schalteinrichtung gesteuert wird.

5. Leistungssteuerungsvorrichtung eines Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug mit

gekennzeichnet durch

eine erste und eine zweite Zähleinrichtung (15, 16) zum Zählen mittels eines Takts,

eine Maximal-Einschaltdauerverhältnis-Begrenzungsschaltung (19), die ein Impulssignal (SA) mit einer Impulsbreite erzeugt, die der Phasendifferenz zwischen Ausgangssignalen der jeweiligen Zähleinrichtungen entspricht,

eine Schalteinrichtung (12) zum Einschalten oder Ausschalten des Feldstroms in Reaktion auf das Impulssignal (SA) der Maximal-Einschaltdauerverhältnis- Begrenzungsschaltung (19) und

eine Phasendifferenz-Änderungsschaltung (13, 17, 18) zur Verkürzung der Gesamtzählzeit der Zähleinrichtung (16) in Bezug auf die Gesamtzählzeit der ersten Zähleinrichtung (15), wenn die Wechselstromgenerator-Ausgangsspannung größer wird als die Referenzspannung, wodurch die Phasendifferenz verringert wird, sowie zur Verlängerung der Gesamtzählzeit der Zähleinrichtung (16) in Bezug auf die Gesamtzählzeit der ersten Zähleinrichtung (15), wenn die Wechselstromgenerator-Ausgangsspannung kleiner wird als die Referenzspannung, wodurch die Phasendifferenz vergrößert wird.

6. Leistungssteuerungsvorrichtung eines Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasendifferenz-Änderungsschaltung (13, 17, 18) die Gesamtzählzeit der Zähleinrichtung (15) in Reaktion auf ein Zeitsteuerungssignal zur Vergrößerung der Phasendifferenz verkürzt, das erhalten wird, nachdem ein mit einem Ausgangsimpulssignal der Maximal-Einschaltdauerverhältnis-Begrenzungsschaltung (19) synchronisiertes Signal mehrmals geteilt worden ist.

7. Leistungssteuerungsvorrichtung eines Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasendifferenz-Änderungsschaltung (13, 17, 18) die Gesamtzählzeit in Reaktion auf ein Zeitsteuerungssignal, das mit einer durch die Zähleinrichtung (16) gezählten Zahl synchronisiert ist, derart verkürzt, daß die Phasendifferenz häufiger verringert als vergrößert wird.

8. Leistungssteuerungsvorrichtung eines Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasendifferenz-Änderungsschaltung (13, 17, 18) eine Rücksetz-Bestimmungsschaltung (17) zum Rücksetzen der ersten Zähleinrichtung synchron zu dem Zeitsteuerungssignal umfaßt, damit die Gesamtzählzeit der ersten Zähleinrichtung (15) verkürzt wird und die Phasendifferenz vergrößert wird.

9. Leistungssteuerungsvorrichtung eines Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasendifferenz-Änderungsschaltung (13, 17, 18) eine Rücksetz-Bestimmungsschaltung (17) zum Rücksetzen der zweiten Zähleinrichtung synchron zu dem Zeitsteuerungssignal umfaßt, damit die Gesamtzählzeit der zweiten Zähleinrichtung (16) verkürzt wird und die Phasendifferenz verringert wird.

10. Leistungssteuerungsvorrichtung eines Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasendifferenz-Änderungsschaltung (13, 17, 18) eine Einrichtung (18, 181, 182) zur mehrmaligen Teilung des Ausgangssignals der ersten Zähleinrichtung umfaßt, damit ein Zeitsteuerungssignal erzeugt wird, und eine logische Multiplikation des Zeitsteuerungssignals und des Ausgangssignals der ersten Zähleinrichtung (15) bereitstellt, damit ein der zweiten Zähleinrichtung (16) zugeführtes Taktsignal erzeugt wird, wodurch die Gesamtzählzeit der zweiten Zähleinrichtung in Bezug auf die Gesamtzählzeit der ersten Zähleinrichtung vergrößert wird, und damit die Phasendifferenz vergrößert wird.

11. Leistungssteuerungsvorrichtung eines Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Maximal-Einschaltdauerverhältnis-Begrenzungsschaltung (19) eine Flip-Flop-Schaltung aufweist, die auf eine gegebene, durch die erste Zähleinrichtung (15) gezählte Zahl gesetzt wird und bei einer gegebenen, durch die zweite Zähleinrichtung (16) gezählten Zahl zurückgesetzt wird.

12. Leistungssteuerungsvorrichtung eines Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine konstante Frequenzschaltung (111, 112) zur Erzeugung eines zweiten Impulssignals (Ss) mit einer Impulsbreite, die in Reaktion auf das Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung (110) synchron zu dem Ausgangsimpulssignal der Maximal-Einschaltdauerverhältnis- Begrenzungsschaltung (19) variiert, sowie durch eine Rücksetz-Bestimmungsschaltung zur Bestimmung der Verringerung der Phasendifferenz entsprechend Bedingungen des ersten und des zweiten Impulssignals, wenn die zweite Zähleinrichtung eine gegebene Zahl zählt.

13. Leistungssteuerungsvorrichtung eines Wechselstromge nerators für ein Fahrzeug nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine konstante Frequenzschaltung (111, 112) zur Einstellung eines Referenzpegels synchron zu dem Impulssignal der Maximal-Einschaltdauerverhältnis- Begrenzungsschaltung, und zum Vergleich des Ausgangssignals der Vergleichseinrichtung (110) mit der Referenzspannung, damit ein verglichenes Signal zur Steuerung der Schalteinrichtung (12) erzeugt wird.

14. Leistungssteuerungsvorrichtung eines Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine UND-Schaltung (13) zur Erzeugung einer logischen Multiplikation des Ausgangssignals der Maximal- Einschaltdauerverhältnis-Begrenzungsschaltung (19) und des Ausgangssignals der Vergleichseinrichtung (11) sowie zur Steuerung der Schalteinrichtung (12).

15. Leistungssteuerungsvorrichtung eines Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasendifferenz-Änderungsschaltung (13, 17, 18) die Schalteinrichtung (12) öffnet, wenn die Wechselstromgenerator-Ausgangsspannung größer wird als die Referenzspannung.

16. Leistungssteuerungsvorrichtung eines Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug mit

einem von einem Motor angetriebenen Wechselstromgenerator (2) zur elektrischen Stromversorgung von elektrischen Verbrauchern (3, 4) des Fahrzeugs und

einer Vergleichseinrichtung (11) zum Vergleich einer Wechselstromgenerator-Ausgangsspannung mit einer Referenzspannung (Vr)

gekennzeichnet durch

eine Maximal-Einschaltdauerverhältnis-Begrenzungsschaltung (19), die ein Impulssignal mit einer Impulsbreite erzeugt, die einer Zeitdifferenz zwischen Ausgangssignalen der jeweiligen Zähleinrichtungen entspricht,

eine Schalteinrichtung (12) zum Einschalten oder Ausschalten des Feldstroms in Reaktion auf das Impulssignal der Maximal-Einschaltdauerverhältnis- Begrenzungsschaltung (19) und

eine Zeitdifferenz-Bestimmungsschaltung (13, 17, 18) zur Bestimmung der Zeitdifferenz zwischen den Ausgangssignalen der ersten und der zweiten Zähleinrichtung (15, 16) entsprechend einem Vergleich der Wechselstromgenerator-Ausgangsspannung und der Referenzspannung.