DE69631450T2

DE69631450T2 - Spannungsregler eines Fahrzeuggenerators

Info

Publication number: DE69631450T2
Application number: DE69631450T
Authority: DE
Inventors: Tooru Kariya-City Aoyama; Shigeru Kariya-City Tanaka; Kouzi Kariya-City Tanaka
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1996-04-25
Publication date: 2004-12-16
Anticipated expiration: 2016-04-26
Also published as: DE69631450D1; EP0740396A3; EP0740396A2; US5703472A; EP0740396B1

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG UND IN BETRACHT GEZOGENER STAND DER TECHNIK
Die Erfindung bezieht sich auf einen Spannungsregler für einen Fahrzeuggenerator, der in Abhängigkeit von einem externen Spannungssteuersignal eine Vielzahl von geregelten Ausgangsspannungen erzeugt.
Es ist bereits ein Fahrzeuggenerator bekannt, der in Abhängigkeit vom Fahrzeugzustand Batterie-Ladespannungen mit zwei Pegeln erzeugt. Bei einer Beschleunigung des Fahrzeugs wird die Ausgangsspannung zur Verringerung des Lastdrehmoments und damit zur Erleichterung der Fahrzeugbeschleunigung bewusst verringert, während bei einer normalen Aufladung der Batterie die Ausgangsleistung wie bei unterbrochener Batterieverbindung geregelt wird, um auf diese Weise das Lastdrehmoment zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs zu reduzieren.
Ferner findet bereits ein Generator Verwendung, der den Batterie-Ladestrom aus der bei einer Fahrzeugverzögerung verfügbaren kinetischen Energie regeneriert oder der eine höhere Spannung (von z. B. 30 Volt) als die Batterie-Ladespannung zur Stromversorgung eines elektrischen Verbrauchers wie der Heizeinrichtung eines Katalysators erzeugt.
Wenn die Ausgangsspannung des Generators in der vorstehend beschriebenen Weise in eine spezifische Spannung umgesetzt wird, wird zu diesem Zweck die Bezugsspannung des Reglers durch ein extern zugeführtes Spannungssteuersignal zur Änderung des Erregerstroms des Generators verändert.
Wird hierbei eine höhere Spannung als die Batteriespannung in Abhängigkeit von dem Spannungssteuersignal erzeugt, muss vorher eine Umschaltung der elektrischen Verbraucher des Generators zur Vermeidung von Störungen erfolgen.
Bei der Änderung des Bezugssignals durch das extern zugeführte Spannungssteuersignal kann jedoch eine von der Steuerspannung abweichende Störspannung erzeugt werden, wenn bei der Übertragungsleitung für das Spannungssteuersignal Störungen, wie eine Unterbrechung an einem Stecker bzw. einem Verbindungselement oder ein Masseschluss eines zufällig zwischen Metallteilen eingeklemmten Kabels auftreten, was wiederum Störzustände beim Generator wie einen Ausfall der Stromerzeugung mit der Folge einer Batterieentladung oder die Erzeugung einer übermäßig hohen Spannung mit der Folge einer Überladung der Batterie und eines dadurch gegebenen Batterieschadens hervorruft.
In der EP-A-661 791, die eine nachveröffentlichte Druckschrift gemäß Art. 54(3) EPÜ darstellt, ist ein Spannungsregler eines Fahrzeuggenerators zur Regelung einer Vielzahl von Ausgangsspannungen des Generators für eine Vielzahl von eine Batterie umfassenden elektrischen Verbrauchern in Abhängigkeit von einem externen Steuersignal offenbart. Der Spannungsregler umfasst einen Eingangsanschluss zur Aufnahme des externen Steuersignals, eine mit dem Eingangsanschluss verbundene Einrichtung zur Diskriminierung der Eingangsklemmenspannung und Bildung einer Vielzahl von Diskriminierungssignalen, sowie eine mit der Spannungsdiskriminierungseinrichtung verbundene Erregerstrom-Steuereinrichtung zur Steuerung des Erregerstroms des Generators.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen eine normale Batteriespannung und andere spezifische Spannungen erzeugenden Generator mit einem Spannungsregler anzugeben, bei denen verhindert wird, dass die Generator-Ausgangsspannung Schäden an der Batterie und bei den elektrischen Verbrauchern eines Fahrzeugs verursacht, auch wenn bei der Verbindungs- oder Übertragungsleitung für das Spannungssteuersignal die vorstehend beschriebenen Störzustände auftreten.
Diese Aufgabe wird durch einen Spannungsregler eines Fahrzeuggenerators gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Die Spannungsdiskriminierungseinrichtung kann hierbei einen Vergleicher zum Vergleich der Spannung am Eingangsanschluss mit einer ersten Referenzspannung und einer in Bezug auf die erste Referenzspannung niedrigeren zweiten Referenzspannung sowie eine Einrichtung zur Bestimmung der Spannung am Eingangsanschluss aufweisen, während die Erregerstrom-Steuereinrichtung eine Generator-Spannungsteilerschaltung und eine Einrichtung zur Änderung des Spannungsteilungsverhältnisses aufweisen kann.
Die erste Referenzspannung kann niedriger als die Spannung der Batterie eingestellt sein, während die zweite Referenzspannung niedriger als die erste Referenzspannung und höher als 0 Volt eingestellt sein kann.
Erfindungsgemäß ändert sich somit bei Zuführung des externen Spannungssteuersignals die Spannung am Eingangsanschluss in Abhängigkeit von dem anstehenden Spannungssteuersignal. Wenn das Spannungssteuersignal eine spezifische Spannung darstellt, wird die Ausgangsspannung des Generators zu einer spezifischen Ausgangsspannung für einen spezifischen Verbraucher, während bei einer anderen Spannung am Eingangsanschluss als der spezifischen Spannung der Generator eine normale Ausgangsspannung wie eine normale Batteriespannung oder eine normale Batterie-Ladespannung erzeugt. Wenn kein Signal empfangen wird, steht somit am Eingangsanschluss eine feste Spannung an. Falls ein Masseschluss der Übertragungsleitung vorliegt, fällt die Spannung am Eingangsanschluss unter die feste Spannung ab, während bei Zuführung der Batteriespannung zu dem Eingangsanschluss die Spannung am Eingangsanschluss höher als die feste Spannung ist.
Das Spannungssteuersignal für die Erzeugung der beiden Spannungen kann einer höheren Spannung als der ersten Referenzspannung und einer niedrigeren Spannung als der zweiten Referenzspannung zugeordnet werden.
Wenn die erste Referenzspannung niedriger als die Fahrzeug-Batteriespannung und die zweite Referenzspannung niedriger als die erste Referenzspannung und höher als 0 Volt eingestellt sind und außerdem die Batterie oder der elektrische Verbraucher als elektrische Last zugeschaltet sind, ändert sich die Ausgangsspannung des Generators in Abhängigkeit von dem Spannungssteuersignal.
Wenn auf Grund eines Unterbrechungs-Störzustands der Übertragungsleitung am Eingangsanschluss ein Zustand hoher Impedanz vorliegt, wird das Ausgangssignal des Generators unabhängig von dem Spannungssteuersignal auf das normale Ausgangssignal eingeregelt. Bei Vorliegen einer Unterbrechung wird somit die spezifische Spannung nicht erzeugt und kann daher die Batterie und den ersten elektrischen Verbraucher nicht beeinträchtigen.
Wenn dagegen die Übertragungsleitung einen zufälligen Masseschluss aufweist, fällt die Spannung am Eingangsanschluss unter die zweite Spannung ab, sodass die Ausgangsspannung des Generators auch in diesem Falle auf die normale Spannung eingeregelt wird.
Wenn der Übertragungsleitung versehentlich die Batteriespannung zugeführt wird, wird die Spannung am Eingangsanschluss von der ersten Referenzspannung gebildet, die höher als die feste Spannung ist und eine andere Spannung als die spezifische Spannung darstellt, sodass die Ausgangsspannung des Generators auch in diesem Falle auf die normale Ausgangsspannung eingeregelt wird.
Wenn somit das Spannungssteuersignal auf Grund eines Störzustands bei der Übertragungsleitung dem Eingangsanschluss nicht normal zugeführt wird, kann die Ausgangsspannung des Generators nicht den spezifischen Spannungswert annehmen und wird zwangsweise zu der normalen Spannung, sodass die Batterie und die anderen elektrischen Verbraucher nicht mit einer übermäßig hohen Spannung beaufschlagt werden können und somit zuverlässig geschützt sind.
Weitere Zielsetzungen, Merkmale und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen, die in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen erfolgt. Es zeigen:
1 ein Schaltbild eines Fahrzeuggenerators mit einem Spannungsregler gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen einer Klemmenspannung und einer Ausgangsspannung bei dem ersten Ausführungsbeispiel,
3 ein Teilschaltbild einer modifizierten Schnittstelle mit einer Übertragungsleitung des ersten Ausführungsbeispiels,
4 ein Schaltbild eines Fahrzeuggenerators mit einem Spannungsregler gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
5 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen einer Klemmenspannung und einer Ausgangsspannung bei dem zweiten Ausführungsbeispiel,
6 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen einer Klemmenspannung und einer Ausgangsspannung bei einer Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels,
7 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen einer Klemmenspannung und einer Ausgangsspannung bei einem dritten Ausführungsbeispiel,
8 ein Teilschaltbild einer modifizierten Schnittstelle mit einer Übertragungsleitung des dritten Ausführungsbeispiels,
9 ein Blockschaltbild eines Fahrzeuggenerators mit einem Spannungsregler gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
10 ein Ablaufdiagramm von Steuervorgängen bei dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachstehend werden Spannungsregler von Generatoren gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 wird nachstehend näher auf einen Fahrzeuggenerator gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung eingegangen.
Gemäß 1 ist eine externe Steuereinrichtung in Form einer elektronischen Steuereinheit 1 über eine Verbindungsoder Übertragungsleitung 2 mit einem Drehstromgenerator 3 verbunden. Der Generator 3 wird von einer Drehstromwicklung 31, einer Erregerwicklung 32 mit einer Freilaufdiode 411, einer Drehstrom-Vollweggleichrichtereinheit 33 sowie einer Generator-Reglereinheit 34 gebildet.
Eine Batterie 4, ein mit der Batterie 4 verbundener elektrischer Verbraucher 5 sowie ein Hochspannungsverbraucher 6 wie ein Katalysator mit einer elektrischen Heizeinrichtung, die eine höhere spezifische Spannung als die Batteriespannung erfordert, sind über einen Verbraucher-Wählschalter 7 jeweils mit einem Generator-Ausgangsanschluss B verbunden.
Die elektronische Steuereinheit 1 wird von einer Konstantspannungsquelle V₁, deren Spannung eine stabilisierte Spannung der Batterie 4 darstellt, mit Strom versorgt und steuert den Betrieb eines Motors in Abhängigkeit von Fahrzeugzuständen, der Batterie- Klemmenspannung, der Motordrehzahl und dergleichen, wenn der Motor gestartet worden ist, wobei sie außerdem einem Anschluss C des Generators 3 ein Spannungssteuersignal zur Regelung der Ausgangsspannung des Generators 3 zuführt.
Das Spannungssteuersignal ändert sich, wenn ein Steueranschluss 11 der elektronischen Steuereinheit 1 durch ein Schaltelement 112 entweder an Masse gelegt, auf Leerlauf oder einen isolierten Bereich (bzw. eine hohe Impedanz) geschaltet oder an einen spezifischen Spannungspegel V₁ (5 V) gelegt wird.
Wenn der Steueranschluss 11 an Masse gelegt wird, erzeugt der Generator 3 eine Ausgangsspannung, die eine untere Standardspannung (12,8 V) darstellt und der normalen Klemmenspannung der Batterie 4 entspricht (d. h., einer Spannung, die sich bei Nichtvorliegen eines Ladestroms oder Entladestroms ergibt).
Wenn der Steueranschluss 11 auf Leerlauf oder einen isolierten Bereich (eine hohe Impedanz) geschaltet wird, erzeugt der Generator 3 eine Ausgangsspannung, die eine höhere Standardspannung (14,5 V) darstellt und einer Ladespannung der mit normalen Verbrauchern verbundenen Batterie 4 entspricht.
Wird die Konstantspannung V₁ an den Steueranschluss 11 angelegt, erzeugt der Generator 3 eine spezifische Spannung (30 V) für den Hochspannungsverbraucher 6.
Die elektronische Steuereinheit 1 steuert die Betätigung des Verbraucher-Wählschalters 7 in synchroner Abhängigkeit von dem am Steueranschluss 11 anstehenden Spannungssteuersignal. Hierbei verbindet die elektronische Steuereinheit 1 normalerweise den Verbraucher-Wählschalter 7 mit dem elektrischen Verbraucher 5. Nach dem Start des Motors verbindet die elektronische Steuereinheit 1 sodann den Verbraucher-Wählschalter 7 mit dem Hochspannungsverbraucher 6.
Die Generatorregelschaltung 34 besteht aus einer Signal-Diskriminierungsschaltung 300 (einer Einrichtung zur Diskriminierung der Spannung am Eingangsanschluss) sowie aus einer Spannungsregelschaltung 400 (einer Erregerstrom-Steuereinrichtung).
Die Signal-Diskriminierungsschaltung 300 umfasst den mit der Übertragungsleitung 2 verbundenen Anschluss C und erhält von der elektronischen Steuereinheit 1 über den Steueranschluss 11 das Spannungssteuersignal. Der Anschluss. C ist mit einer Vorspannungsschaltung verbunden, die von einer Konstantstromquelle 301 und einem zwischen den Anschluss C und Masse geschalteten Widerstand 302 gebildet wird. Die Signal-Diskriminierungsschaltung 300 besitzt außerdem drei Vergleicher 303, 304 und 305 zur Diskriminierung des dem Anschluss C zugeführten Spannungspegels.
Die Vergleicher 303 und 304 bilden zusammen mit einem NOR-Glied 306 einen Fenstervergleicher. Hierbei ist ein positiver Eingang des Vergleicher 303 mit dem Anschluss C verbunden, sodass der Vergleicher 303 ein Signal hohen Pegels erzeugt, wenn die Spannung am Anschluss C über 5,5 V liegt, und ein Signal niedrigen Pegels erzeugt, wenn die Spannung am Anschluss C unter 5,5 V liegt. Ein negativer Eingang des Vergleichers 304 ist ebenfalls mit dem Anschluss C verbunden, sodass der Vergleicher 304 ein Signal hohen Pegels erzeugt, wenn die Spannung am Anschluss C unter 3,5 V liegt, und ein Signal niedrigen Pegels erzeugt, wenn die Spannung am Anschluss C über 3,5 V liegt.
Bei dieser Schaltung der Vergleicher 303 und 304 nimmt das Ausgangssignal des NOR-Gliedes 306 nur dann hohen Pegel an, wenn die Spannung am Anschluss C in den Bereich zwischen 3,5 V und 5,5 V fällt, während ein Signal niedrigen Pegels abgegeben wird, wenn die Spannung am Anschluss C entweder niedriger als 3,5 V oder höher als 5,5 V ist.
Der Vergleicher 305 erzeugt dagegen ein Signal hohen Pegels, wenn die Spannung am Anschluss C unter 1,5 V abfällt, und erzeugt ein Signal niedrigen Pegels, wenn die Spannung am Anschluss C über 1,5 V liegt.
Die anderen Anschlüsse der Vergleicher 303 bis 305 sind mit einer Bezugsspannungsschaltung verbunden (wie dies in 3 dargestellt ist).
Die Spannungsregelschaltung 400 umfasst drei Widerstände 402, 403 und 404, eine Spannungsteilerschaltung, die die Ausgangsspannung des Generators durch einen mit dem Ausgang des NOR-Gliedes 306 verbundenen Schalttransistor 401 teilt, eine aus einem mit dem Ausgang des Vergleichers 305 verbundenen Schalttransistor 405 und einer Reihenschaltung aus drei Widerständen 406, 407 und 408 bestehende Referenzspannungsschaltung, einen Vergleicher 409, der die seinem negativen Eingang zugeführte Ausgangsspannung der Spannungsteilerschaltung und die seinem positiven Eingang zugeführte Ausgangsspannung der Referenzspannungsschaltung miteinander vergleicht, sowie einen Transistor 410, über den die Erregerspule 32 in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Vergleichers 409 mit elektrischem Strom versorgt wird. Der Erregerstrom des Generators 3 wird somit in Abhängigkeit von den jeweiligen Ausgangssignalen des Vergleichers 305 und des NOR-Gliedes 306 geregelt.
Wenn die Spannung am Anschluss C unter 1,5 V liegt, nimmt das Ausgangssignal des NOR-Gliedes 306 einen niedrigen Pegel an, während das Ausgangssignal des Vergleichers 305 auf einen hohen Pegel übergeht, sodass der Transistor 401 gesperrt und der Transistor 405 zum Kurzschließen des Widerstands 408 durchgeschaltet wird. Sodann fällt die Referenzspannung am positiven Eingang des Vergleichers 409 ab und der Erregerwicklung 32 wird ein derartiger Erregerstrom zugeführt, dass der Generator 3 die untere Standardspannung (12,8 V) erzeugt, die die normale Batteriespannung darstellt.
Wenn die Spannung am Anschluss C zwischen 1,5 V und 3,5 V liegt, geht das Ausgangssignal des NOR-Gliedes 306 auf einen niedrigen Pegel über, wobei auch das Ausgangssignal des Vergleichers 305 einen niedrigen Pegel aufweist, sodass die beiden Transistoren 401 und 405 gesperrt werden und die von den Widerständen 402 bis 404 geteilte Spannung und die über die Widerstände 406 bis 408 eingestellte Referenzspannung die Erregerwicklung 32 mit einem derartigen Erregerstrom versorgen, dass der Generator 3 die höhere Standardspannung (14,5 V) erzeugt, die die Batterie-Ladespannung bei Verbindung des elektrischen Verbrauchers 5 mit der Batterie 4 darstellt.
Wenn die Spannung am Anschluss C zwischen 3,5 V und 5,5 V liegt, nimmt das Ausgangssignal des NOR-Gliedes 306 einen hohen Pegel an, während das Ausgangssignal des Vergleichers 305 auf einen niedrigen Pegel übergeht, sodass der Transistor 401 durchgeschaltet und der Transistor 405 gesperrt werden, der Widerstand 404 zur Verringerung der geteilten Ausgangsspannung des Generators 3 kurzgeschlossen wird und die Spannung am negativen Eingang des Vergleichers 409 abfällt, wodurch die Erregerwicklung 32 mit einem Erregerstrom beaufschlagt wird, der die Erzeugung der dem Hochspannungsverbraucher zugeführten Ausgangsspannung (30 V) durch den Generator zur Folge hat.
In 2 ist die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung des von der Generator-Regelschaltung 34 geregelten Generators 3 und der am Anschluss C auftretenden Spannung veranschaulicht.
Wenn somit bei dem Spannungsregler eines Fahrzeuggenerators gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ein normaler Zustand der Übertragungsleitung 2 zwischen dem Steueranschluss 11 der elektronischen Steuereinheit 1 und dem Anschluss C des Regler 3 vorliegt, wird der Erregerstrom von der Spannungsregelschaltung 400 in Abhängigkeit von dem über den Steueranschluss 11 zugeführten Spannungssteuersignal gesteuert, sodass die Ausgangsspannung des Generators 3 zur Erzeugung der unteren Standardspannung (12,8 V), der höheren Standardspannung (14,5 V) oder der Hochspannung (30 V) geregelt wird.
Die Spannung am Anschluss C wird zum Sperren der beiden Transistoren 401 und 405 auf ungefähr 2,5 V eingestellt, wenn ein Störzustand der Übertragungsleitung 2 wie eine Leitungs- oder Kabelunterbrechung oder dergleichen vorliegt. In einem solchen Fall wird der Erregerstrom zur Einregelung der Ausgangsspannung des Generators 3 auf die Standardspannung (14,5 V) gesteuert. Auf diese Weise kann der Batterie 4, dem elektrischen Verbraucher 5 und dergleichen keine Überspannung zugeführt werden, wodurch bei einem Fahrzeug ein zuverlässiger Schutz der Batterie 4 und des elektrischen Verbrauchers 5 erzielt wird.
Wenn die Übertragungsleitung 2 auf Grund eines Störzustands mit einer Verbindungsleitung der Batterie 4 in Kontakt steht und somit die Batteriespannung am Anschluss C ansteht, werden die beiden Transistoren 401 und 405 gesperrt und der Erregerstrom dahingehend gesteuert, dass der Generator 3 die höhere Standardspannung (14,5 V) erzeugt. Auf diese Weise kann der Batterie 4, dem elektrischen Verbraucher 5 und dergleichen keine übermäßig hohe Spannung zugeführt und damit die Batterie 4 und der elektrische Verbraucher 5 geschützt werden.
Wenn dagegen ein Störzustand der Übertragungsleitung 2 vorliegt, bei dem Kontakt mit einem Teil des Fahrzeugchassis oder dergleichen besteht und die Spannung am Anschluss C unabhängig von dem von der elektronischen Steuereinheit 1 zugeführten Spannungssteuersignal Massepegel annimmt, werden der Transistor 401 gesperrt und der Transistor 405 durchgeschaltet und damit der Erregerstrom dahingehend gesteuert, dass der Generator 3 die untere Standardspannung (12,8 V) erzeugt. Auch in diesem Falle kann somit an die Batterie 4, den elektrischen Verbraucher 5 und dergleichen keine Überspannung angelegt und damit die Batterie 4 und der elektrische Verbraucher 5 geschützt werden.
In 3 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Modifikation der Schnittstellen des Steueranschlusses 11 der elektronischen Steuereinheit 1 für das Spannungssteuersignal und des Anschlusses C der Generator-Regeleinheit 34 veranschaulicht, wobei gleiche Bezugszahlen dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechende oder weitgehend entsprechende Bauelemente oder Abschnitte bezeichnen.
Bei diesem modifizierten Ausführungsbeispiel besitzt die elektronische Steuereinheit 1 Transistoren 12 und 13. Das Spannungssteuersignal nimmt Massepegel an, wenn der Transistor 12 durchgeschaltet und der Transistor 13 gesperrt sind. Weiterhin nimmt das Spannungssteuersignal den Leerlaufpegel (hohe Impedanz) an, wenn sowohl der Transistor 12 als auch der Transistor 13 gesperrt sind, während die spezifische Spannung (5 V) am Steueranschluss 11 ansteht, wenn der Transistor 13 durchgeschaltet und der Transistor 12 gesperrt sind.
Außerdem ist eine aus Widerständen R1, R2 und R3 bestehende Impedanz-Umsetzerschaltung zwischen die die Konstantstromquelle 301 umfassende Vorspannungsschaltung und den Anschluss C geschaltet. Eine Konstantstromquelle 307 und Widerstände R4, R5, R6 bilden eine Referenzspannungsschaltung zur Einstellung einer Referenzspannung für die Vergleicher 303 bis 305.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die 4 und 5 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Hierbei bezeichnen die gleichen Bezugszahlen dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechende oder weitgehend entsprechende Teile oder Schaltungsabschnitte, was auch für die weiteren Ausführungsbeispiele und Modifikationen zutrifft.
Die Spannungsteilerschaltung für den negativen Eingang des Vergleichers 409 besteht aus zwei Widerständen 402 und 403 zur Bildung einer Konstantspannung, während der Transistor 401 mit dem positiven Eingang des Vergleichers 409 verbunden ist und von dem Ausgangssignal des NOR-Gliedes 306 der Signal-Diskriminierungsschaltung 300 zur Herstellung einer Masseverbindung mit dem positiven Eingang des Vergleichers 409 gesteuert wird.
Wenn somit die Spannung am Anschluss C zwischen 3,5 V und 5,5 V liegt, wird der Transistor 401 durchgeschaltet und legt den positiven Eingang des Vergleichers 409 unter Potentialverringerung an Masse, sodass das Ausgangssignal des Vergleichers 409 auf einen niedrigen Pegel übergeht und der Transistor 410 gesperrt wird. Auf diese Weise wird der Erregerwicklung 32 kein Erregerstrom zugeführt, wodurch die Stromerzeugung des Generators 3 unterbrochen bzw. beendet wird.
Die Beziehung zwischen der Spannung am Anschluss C und der Ausgangsspannung des Generators 3 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die gleiche wie im Falle des ersten Ausführungsbeispiels, jedoch mit der Ausnahme, dass die Spannung am Anschluss C in der in 5 veranschaulichten Weise zwischen 3,5 V und 5,5 V liegt. Hierbei ist zu beachten, dass der elektrische Hochspannungsverbraucher und/oder der Verbraucher-Wählschalter bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nicht vorgesehen sind.
6 zeigt eine Beziehung zwischen der Spannung am Anschluss C und der Ausgangsspannung des Generators 3, falls die Hochspannungssteuerung und die Stromerzeugungsunterbrechung in Verbindung mit einer Kombination der jeweiligen Ausführungsbeispiele vorgesehen sind.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die spezifische Spannung in zwei Bereiche von jeweils 3,5 V–4,5 V und 4,5 V–5,5 V unterteilt, sodass zwei Stromerzeugungszustände, eine Unterbrechung der Stromerzeugung und eine Hochspannungserzeugung bei diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen sind.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die 7 und 8 ein drittes Ausführungsbeispiel näher beschrieben.
Während die spezifische Spannung bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen auf einen höheren Wert als die Spannung bei Vorliegen des hohen Impedanzzustands eingestellt ist, ist die spezifische Spannung bei diesem dritten Ausführungsbeispiel dagegen niedriger als die Spannung bei Vorliegen des hohen Impedanzzustands eingestellt. Die Beziehung zwischen der Spannung am Anschluss C und der Ausgangsspannung des Generators 3 bei diesem Ausführungsbeispiel ist in 7 veranschaulicht.
Die Generator-Regeleinheit 34 regelt die Spannung am Anschluss C bei Vorliegen des hohen Impedanzzustands auf Werte von 6–7 V ein und auf einen Wert von 2,5 V im Falle der spezifischen Spannung für eine Hochspannung oder eine Unterbrechung der Stromerzeugung.
8 veranschaulicht die Schnittstelle bei diesem dritten Ausführungsbeispiel.
Wenn der Anschluss C bei der Schaltungsanordnung gemäß 8 in den Zustand hoher Impedanz versetzt wird, werden die beiden Transistoren T1 und T2 gesperrt. Zum Anlegen der spezifischen Spannung an den Anschluss C wird sodann der Transistor T2 durchgeschaltet, während der Transistor T1 gesperrt wird. Dies hat zur Folge, dass über die in Reihe geschalteten Widerstände R7, R8 und R9 ein Strom Ia fließt, wodurch die Spannung am Anschluss C von der bei hoher Impedanz vorliegenden Spannung von 6–7 V auf 2,5 V verringert wird.
Zur Herstellung einer Masseverbindung mit dem Anschluss C wird der Transistor T1 durchgeschaltet, sodass ein Strom Ib fließt und die Spannung am Anschluss C auf 0 V herabgesetzt wird.
Der Widerstand R9 kann hierbei durch die innere Impedanz der elektrischen Stromquelle ersetzt werden.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die 9 und 10 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.
Anstelle der bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendeten Vergleicher zur Ermittlung der Spannung am Anschluss C findet in diesem Falle ein Mikrocomputer 500 zur Regelung der Ausgangsspannung des Generators 3 Verwendung.
Die Wirkungsweise wird nachstehend unter Bezugnahme auf 10 näher beschrieben.
Die Spannungsinformationen werden über einen Analog/Digital-Umsetzer in eine Eingangsschnittstelle 510 in einem Schritt 10 eingegeben, woraufhin in einem Schritt 20 in Abhängigkeit von der dem Anschluss C zugeführten Spannungsinformation bestimmt wird, ob es sich bei der Spannung Vc am Anschluss C um die zwischen 3,5 V und 5,5 V liegende spezifische Spannung handelt oder nicht. Wenn am Anschluss C die spezifische Spannung ansteht (JA), wird in einem Schritt 30 sodann bestimmt, ob die Spannung Vc am Anschluss C unter 4,5 V liegt oder nicht oder über 4,5 V liegt oder nicht. Wenn die Spannung unter 4,5 V liegt (VC < 4,5 V), wird die Ausgangsspannung des Generators 3 in einem Schritt 40 auf 0 V eingeregelt. Liegt die Spannung Vc dagegen über 4,5 V (Vc > 4,5 V), wird die Ausgangsspannung des Generators 3 in einem Schritt 50 auf 30 V eingeregelt.
Wenn es sich bei der Spannung Vc nicht um die spezifische Spannung handelt (NEIN), wird der Pegel der Spannung Vc in einem Schritt 60 ermittelt. Wenn hierbei die Spannung Vc unter 1,5 V liegt oder Massepegel aufweist (Vc < 1,5 V), wird die Ausgangsspannung in einem Schritt 70 auf 12,8 V eingeregelt. Beträgt die Spannung Vc dagegen 2,5 V (1,5 V < Vc < 3,5 V), wird die Ausgangsspannung in einem Schritt 80 auf 14,5 V eingeregelt. Wenn am Anschluss C die Batteriespannung anliegt (Vc > 5,5 V), wird die Ausgangsspannung des Generators 3 in einem Schritt 90 auf 14,5 V eingeregelt.
Auf diese Weise nimmt die Beziehung zwischen der Spannung Vc am Anschluss C und der Ausgangsspannung des Generators 3 den in 6 veranschaulichten Verlauf an.
Im Rahmen der vorstehenden Beschreibung ist die Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsbeispiele beschrieben worden. Es ist jedoch ersichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen an diesen spezifischen Ausführungsbeispielen der Erfindung vorgenommen werden können, ohne von dem durch die Patentansprüche definierten Schutzumfang abzuweichen. Die vorstehende Beschreibung dient daher lediglich zur Veranschaulichung, nicht jedoch zur Einschränkung der Erfindung.

Claims

Spannungsregler (34) eines Fahrzeuggenerators (3) zur Regelung einer Vielzahl von Ausgangsspannungen des Generators für eine Vielzahl von eine Batterie (4) umfassenden elektrischen Verbrauchern (4, 5, 6) in Abhängigkeit von einem externen Steuersignal, mit einem Eingangsanschluss (C) zur Aufnahme des externen Steuersignals, einer mit dem Eingangsanschluss verbundenen Einrichtung (V₂, 301, 302) zur Einstellung der Spannung am Eingangsanschluss auf eine feste Steuerspannung, wenn kein externes Steuersignal ansteht, einer mit dem Eingangsanschluss verbundenen Einrichtung (300) zur Diskriminierung des externen Steuersignals oder der festen Steuerspannung und Bildung einer Vielzahl von Diskriminierungssignalen, und einer mit der Spannungsdiskriminierungseinrichtung verbundenen Erregerstrom-Steuereinrichtung (400) zur Aufnahme der Vielzahl von Diskriminierungssignalen und Steuerung des Erregerstroms des Generators zur Erzeugung einer Batterie-Ladespannung, wenn die feste Steuerspannung am Eingangsanschluss ansteht, und einer spezifischen Ausgangsspannung, wenn das externe Steuersignal am Eingangsanschluss ansteht, wobei die spezifische Ausgangsspannung mit einem Pegel erzeugt wird, der von der Vielzahl von Diskriminierungssignalen bestimmt ist.
Spannungsregler eines Fahrzeuggenerators nach Anspruch 1, bei dem die spezifische Ausgangsspannung höher als die Batterie-Ladespannung ist.
Spannungsregler eines Fahrzeuggenerators nach Anspruch 1, bei dem die spezifische Ausgangsspannung auf zwei unterschiedliche Spannungspegel eingestellt ist, die sich von der Batterie-Ladespannung unterscheiden.
Spannungsregler eines Fahrzeuggenerators nach Anspruch 1, bei dem die Erregerstrom-Steuereinrichtung (400) den Erregerstrom des Generators zur Erzeugung der spezifischen Ausgangsspannung mit einem einem ersten elektrischen Verbraucher zugeordneten ersten Pegel steuert, wenn die Spannung am Eingangsanschluss einen ersten Spannungspegel aufweist, der sich von der festen Steuerspannung unterscheidet, und den Erregerstrom zur Erzeugung der spezifischen Ausgangsspannung mit einem in Bezug auf den ersten Pegel unterschiedlichen zweiten Pegel steuert, wenn die Spannung am Eingangsanschluss einen zweiten Spannungspegel aufweist, der sich von der festen Steuerspannung unterscheidet.
Spannungsregler eines Fahrzeuggenerators nach Anspruch 4, bei dem die Spannungsdiskriminierungseinrichtung (300) einen Vergleicher (303, 304) zum Vergleich der Spannung am Eingangsanschluss mit einer ersten Referenzspannung und einer in Bezug auf die erste Referenzspannung niedrigeren zweiten Referenzspannung und eine Einrichtung (306) aufweist, die die Bestimmung trifft, dass die Spannung am Eingangsanschluss dem ersten Spannungspegel entspricht, wenn die Spannung am Eingangsanschluss zwischen der ersten und der zweiten Referenzspannung liegt, und die Erregerstrom-Steuereinrichtung (400) eine erste Schaltungsanordnung (402, 403, 404) zur Teilung der Ausgangsspannung des Generators und eine zweite Schaltungsanordnung (401) aufweist, die das Teilungsverhältnis der ersten Schaltungsanordnung in Abhängigkeit von der von der Bestimmungseinrichtung getroffenen Bestimmung verändert.
Spannungsregler eines Fahrzeuggenerators nach Anspruch 5, bei dem die erste Referenzspannung niedriger als die Spannung der Batterie und die zweite Referenzspannung höher als 0 Volt eingestellt sind.
Spannungsregler eines Fahrzeuggenerators nach Anspruch 1, bei dem die spezifische Ausgangsspannung eine Ansteuerspannung einer Katalysator-Heizeinrichtung darstellt.
Spannungsregler eines Fahrzeuggenerators nach Anspruch 4, bei dem die Erregerstrom-Steuereinrichtung den Erregerstrom des Generators zur Beendigung der Energieerzeugung steuert, wenn die Spannung am Eingangsanschluss gleich dem ersten Spannungspegel ist.
Spannungsregler eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, bei dem die Energieerzeugung des Fahrzeuggenerators beendet wird, wenn die Spannung des externen Steuersignals in einem spezifischen Bereich liegt.
Spannungsregler eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, bei dem die Erregerstrom-Steuereinrichtung (400) den Erregerstrom zur Erzeugung der spezifischen Ausgangsspannung steuert, wenn die Spannungsdiskriminierungseinrichtung (300) die Bestimmung trifft, dass die Spannung des externen Steuersignals innerhalb eines spezifischen Spannungsbereichs liegt, und den Erregerstrom zur Erzeugung der Batterie-Ladespannung steuert, wenn die Spannungsdiskriminierungseinrichtung die Bestimmung trifft, dass die Spannung des externen Steuersignals außerhalb des spezifischen Spannungsbereichs liegt.
Spannungsregler eines Fahrzeugs nach Anspruch 10, bei dem die Batterie-Ladespannung sich in Abhängigkeit von der Spannung des externen Steuersignals in Bezug auf zwei Pegel verändert.
Spannungsregler eines Fahrzeugs nach Anspruch 10, bei dem die Erregerstrom-Steuereinrichtung (400) den Erregerstrom des Generators zur Erzeugung der spezifischen Ausgangsspannung mit einem einem ersten elektrischen Verbraucher zugeordneten ersten Pegel steuert, wenn die Spannung am Eingangsanschluss einen ersten Spannungspegel aufweist, der sich von der festen Steuerspannung unterscheidet, und den Erregerstrom zur Erzeugung der spezifischen Ausgangsspannung mit einem in Bezug auf den ersten Pegel unterschiedlichen zweiten Pegel steuert, wenn die Spannung am Eingangsanschluss einen zweiten Spannungspegel aufweist, der sich von der festen Steuerspannung unterscheidet.