DE69933177T2

DE69933177T2 - Wechselstromgenerator und diesen verwendendes Fahrzeug

Info

Publication number: DE69933177T2
Application number: DE69933177T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Hitachiota-shi Kanazawa; Kazuo Hitachi-shi Tahara; Yoshiaki Hitachinaka-shi Honda; Masami Hitachinaka-shi Takano; Toshiyuki Tsuchiura-shi Innami; Osamu Niihari-gun Suzuki
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-08-12
Filing date: 1999-08-11
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2019-08-12
Also published as: EP0980136A3; EP0980136B1; DE69933177D1; EP0980136A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wechselstromgenerator und ein diesen Wechselstromgenerator verwendendes Fahrzeug, insbesondere betrifft sie den Wechselstromgenerator mit einem Abweichungs-Erfassungssystem zur Erfassung einer Abweichung eines Kühlmechanismus des Wechselstromgenerators.
Da verschiedene Komponenten zusätzlich zu dem Motor eines Fahrzeugs durch einen elektronischen Schaltkreis gesteuert werden und viele neue Einsatzkomponenten, wie zum Beispiel ein Navigationssystem, in das Fahrzeug eingebaut werden, ist es in den letzten Jahren notwendig geworden, den Ausgangsstrom eines Wechselstromgenerators für das Fahrzeug zu erhöhen.
Als Ergebnis entsteht die Tendenz, dass die Heizleistung des Wechselstromgenerators für das Fahrzeug zunimmt.
Jedoch wird der Raum zum Einbau des in einem Motorraum angebrachten Wechselstromgenerators für das Fahrzeug auch zu klein und die Kühlwirkung durch Zugluft neigt dazu, nicht auszureichen.
Als Lösung hierfür wird eine Technologie zum Kühlen des Wechselstromgenerators für das Fahrzeug durch Verwenden eines Kühlmittels für einen Motor vorgeschlagen.
Als ein Beispiel solcher Art ist die bekannt gemachte japanische Offenlegungsschrift Nr. 3-178540 angegeben.
In einem in dieser Veröffentlichung gezeigten Wechselstromgenerator mit einer Luftkühlungskonstruktion wird ein Kühlmittel zum Kühlen eines Motors als Kühlmittel zum Kühlen von Dioden des Halbleiters und eines Reglerteils eingesetzt.
Im vorgenannten Stand der Technik wird jedoch nichts über ein Steuerungsverfahren des Reglers erwähnt und es könnten noch Probleme weiter bestehen, dass beispielsweise die Kühlmitteltemperatur ansteigt, weil der Kühlmittelweg sich verengt und der Wechselstromgenerator nicht vor der Überhitzung des Motors geschützt ist.
JP 03178540 offenbart einen Wechselstromgenerator für ein Fahrzeug. Er umfasst eine Kühlmittel-Kreislaufvorrichtung, mit der die Wärmesenke eines Spannungsreglers kontaktverbunden ist.
US 4 686 446 offenbart eine Leistungserzeugungs-Steuereinrichtung für einen Wechselstromgenerator. Sie umfasst eine Schaltvorrichtung, die in Ansprechung auf die Erfassung einer Betriebsstatustemperatur arbeitet, um den Feldstrom des Generators zu steuern, unabhängig davon, ob eine andere Schaltvorrichtung eine Feldstromsteuerung auf der Basis der Ausgangsspannung des Generators durchführt.
US 4 538 925 offenbart eine Wärmeleistungs-Messvorrichtung. Sie misst Wärmeleistung mittels Temperaturunterschieden zwischen einem Einlass und einem Auslass einer Leitung, die ein Medium durch die Messvorrichtung führen. Es sind ein oder mehrere Sensorpaare vorgesehen.
US 4 470 003 offenbart einen Spannungsregler mit auf Temperatur ansprechenden Schaltungen zur Senkung des Lichtmaschinenausgangsstroms. Die Leistungsausgabe aus einem Generator vom Licht maschinentyp wird durch Senken des Feldstrom-Arbeitszyklus reduziert, wenn die Umgebungstemperatur am Spannungsregler einen vorgegebenen kritischen Wert übersteigt, um Schaden an der Lichtmaschine zu verhindern.
US 5 198 755 offenbart eine Einrichtung und ein Verfahren zum Steuern der Ausgangsleistung eines Generators, um eine erzeugte Temperatur unter einem zulässigen Grenzwert zu halten. Ein Generator kann durch einen Spannungsregler gesteuert werden, der einen Erregungsstrom in der Erregungswicklung und einer Temperaturmessvorrichtung an einer vorgegebenen Position im Generator einstellt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Temperaturanstieg eines Wechselstromgenerators zu verhindern, wenn im Kühlsystem eine Abweichung auftritt, und die Sicherheit des Leistungserzeugungs-Steuersystems des Wechselstromgenerators zu verbessern.
Wie vollständig im kennzeichnenden Abschnitt des Anspruchs 1 dargelegt ist, löst die Erfindung dieses Problem durch Anwendung der folgenden Maßnahmen: Der Kühlmittelkanal ist im Stator vorgesehen und führt darin fließendes Kühlmittel von einem Kühlsystem des Fahrzeugmotors mit sich; der Temperatursensor umfasst einen einlassöffnungsseitigen Temperatursensor und einen auslassöffnungsseitigen Temperatursensor, und ein elektronischer Schaltkreis ist zur Steuerung eines elektrischen Stroms vorgesehen, der gemäß einer durch den Temperatursensor erfassten Temperatur durch den Wechselstromgenerator so erzeugt wird, dass, wenn der Unterschied zwischen den durch den einlassöffnungsseitigen Temperatursensor und den auslassöffnungsseitigen Temperatursensor gemessenen Tempe raturen größer als ein vorbestimmter Wert ist, der von dem Generator erzeugte Strom begrenzt wird, indem der der Feldwicklung zugeführte Strom gesteuert wird, und wenn die von dem auslassöffnungsseitigen Temperatursensor gemessene Temperatur eine vorher festgelegte erlaubte Temperatur überschreitet, der elektronische Schaltkreis den Wechselstromgenerator steuert, um die Erzeugung des elektrischen Stroms zu stoppen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, um eine vollständige Konstruktion des Fahrzeugs mit dem Kühlsystem zum Kühlen des Wechselstromgenerators zu zeigen.
2 ist eine Korrelationsansicht, um die Steuerung des elektrischen Stroms zu erläutern, der durch den Wechselstromgenerator gemäß der durch einen Kühlmitteltemperatur-Erfassungssensor erfassten Kühlmitteltemperatur erzeugt wird.
3 ist ein Schaltkreisdiagramm, um einen in 2 gezeigten Vorgang zu realisieren.
4 ist ein Flussdiagramm des in 2 gezeigten Vorgangs.
5 ist eine Längsschnittansicht, die eine Konstruktion des Wechselstromgenerators für das Fahrzeug zeigt.
6 ist eine weitere Längsschnittansicht, die eine Konstruktion des Wechselstromgenerators für das Fahrzeug zeigt.
7 ist eine Korrelationsansicht, um eine zeitliche Veränderung der Kühlmitteltemperatur in der Auslassöffnung zu zeigen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 2 wie folgt erläutert.
1 ist ein Blockdiagramm, um eine Konstruktion des Fahrzeugs mit dem Kühlsystem zum Kühlen des in einem Motorraum eines Fahrzeugs 100 eingebauten Wechselstromgenerators 1 zu zeigen.
In 1 ist ein Wechselstromgenerator 1 für das Fahrzeug 100 mit einer an einem oberen Achsenende des Wechselstromgenerators 1 für das Fahrzeug angeordneten Riemenscheibe 102 und mit einer an dem oberen Wellenende des Motors 2 angeordneten Riemenscheibe 31 durch einen Riemen 32 verbunden.
Diese Riemenscheibe 102 und Riemenscheibe 31 erhöhen die Geschwindigkeit des Wechselstromgenerators 1 für das Fahrzeug zwei- bis dreifach.
Des Weiteren wird das Kühlen des Wechselstromgenerators 1 für das Fahrzeug durch das Verbinden von zwei Kühlwasserschläuchen 4 mit dem Kühler 5 des Fahrzeugs, um Wärme auszutauschen, und das Anordnen einer Kühlmittelpumpe 6, um das Kühlmittel durch den Motor zirkulieren zu lassen, auf einer Ausgangsseite des Kühlers 5 durchgeführt.
Diese Kühlmittelpumpe 6 ist normal mit der Riemenscheibe 31 des Motors 2 verbunden, was in der Figur nicht gezeigt ist, und eine geeignete Menge Kühlmittel im Verhältnis zur Drehzahl des Motors 2 kann zugeführt werden.
Nachdem das Kühlmittel durch die Kühlmittelpumpe 6 aus diesem Kühler 5 geflossen ist, wird es weiterhin zum Kühlen des Motors 2 verwendet. Dann wird das Kühlmittel, das aus dem Motor 2 geflossen ist, zum Kühlmittelschlauch 4 auf einer Auslassöffnungsseite des Wechselstromgenerators 1 für das Fahrzeug geleitet.
Im vorstehend angegebenen Wechselstromgenerator für das Fahrzeug ist ein einlassöffnungsseitiger Kühlmitteltemperatur-Erfassungssensor 117 auf der Einlassöffnungsseite des Kühlmittelschlauchs 4 vorgesehen und ein auslassöffnungsseitiger Kühlmitteltemperatur-Erfassungssensors 118 ist auf der Auslassöffnungsseite des Kühlmittelschlauchs 4 vorgesehen, wodurch jeweils Temperaturen des Kühlmittels erfasst werden, und erfasste Werte werden in die ECU (engine control unit) als einer Motorsteuerungseinheit eingegeben, um zur Steuerung eines durch den Wechselstromgenerator 1 für das Fahrzeug erzeugten elektrischen Stroms verwendet zu werden, wie durch die später zu erwähnende 4 gezeigt ist.
Da das Kühlmittel des Wechselstromgenerators allgemein als Kühlmittel des Motors eingesetzt wird, kann in der vorliegenden Ausführungsform die Temperatur des Kühlmittels durch die ECU vorgesehen werden, die die Temperatur des Kühlmittels auf der Motorseite anstellte einer Temperatur erfasst, die von einem an einem Einlass oder Auslass des Wechselstromgenerators vorgesehenen Sensor 117, 118 erfasst wird. Daher besteht keine Notwendigkeit, den Sensor doppelt bereitzustellen und die Anzahl der Fahrzeugkomponenten kann insofern verbessert werden, als sie reduziert wird. In diesem Fall kann die Temperatur des Kühlmittels des Wechselstromgenerators durch jene des Kühlmittels an einem Einlass, Auslass oder sowohl dem Einlass als auch dem Auslass des Motors ersetzt werden. Des Weiteren sollte in diesem Fall ein Terminal am Wechselstromge nerator für das Fahrzeug bereitgestellt sein, um ein Temperatursignal von der ECU zu empfangen.
Im Gegensatz hierzu kann das Temperatursignal des Kühlmittels im Wechselstromgenerator an die ECU gesendet werden, da das Kühlmittel des Wechselstromgenerators im Allgemeinen als jenes des Motors eingesetzt wird. In diesem Fall empfängt die ECU das Temperatursignal des Kühlmittels des Wechselstromgenerators als das Temperatursignal des Kühlmittels des Motors, wodurch es nicht notwendig ist, den Sensor doppelt vorzusehen, und die Anzahl der Fahrzeugkomponenten kann auf dieselbe Weise insofern verbessert werden, als sie reduziert wird.
2 ist eine Korrelationsfigur zur Erläuterung der Steuerung des elektrischen Stroms, der durch den Wechselstromgenerator 1 gemäß der durch die Kühlmitteltemperatur-Erfassungssensoren erfassten Kühlmitteltemperatur erzeugt wird.
Eine horizontale Skala der 2 zeigt einen Unterschied zwischen einer Auslassöffnungstemperatur des aus dem Wechselstromgenerator 1 für das Fahrzeug fließenden Kühlmittels und einer Einlassöffnungstemperatur für das zum Wechselstromgenerator 1 hinein fließende Kühlmittel, und eine vertikale Skala der 2 zeigt die Auslassöffnungstemperatur des aus dem Wechselstromgenerator 1 fließenden Kühlmittels.
In 2 wird im Umfang eines üblichen Einsatzbereichs eine Obergrenze eines Temperaturunterschieds Δ t der Auslassöffnungstemperatur des Kühlmittels und der Einlassöffnungstemperatur des Kühlmittels in einem Fall, dass der durch den Wechselstromgenerator 1 erzeugte elektrische Strom groß ist, als Markierung t2 festgelegt, wie in der Figur gezeigt ist.
Des Weiteren wird im Umfang eines üblichen Einsatzbereichs eine Obergrenze des Temperaturunterschieds Δ t der Auslassöffnungstemperatur des Kühlmittels und der Einlassöffnungstemperatur des Kühlmittels in einem Fall, dass der elektrische Strom klein ist, als Markierung t1 festgelegt, wie in der Figur gezeigt ist.
In einem Normalbetriebsbereich arbeitet der Temperaturunterschied Δ t der Auslassöffnungstemperatur des Kühlmittels und der Einlassöffnungstemperatur des Kühlmittels zwischen t1 und t2.
Mit anderen Worten bedeutet der Fall, dass der Temperaturunterschied Δ t weniger als t1 oder mehr als t2 beträgt, außerhalb des Normalbetriebsbereichs zu liegen, und es wird geschätzt, dass irgendein Fehler auftritt.
Beispielsweise ist in dem Fall, dass der Temperaturunterschied Δ t weniger als t1 beträgt, der durch den Wechselstromgenerator 1 erzeugte elektrische Strom klein und dies wird so betrachtet, dass eine Abweichung des Wechselstromgenerators aufgetreten ist.
In einem Fall, in dem der Temperaturunterschied Δ t mehr als t2 beträgt, wird dies so betrachtet, dass das benötigte Kühlmittel nicht fließt, und der durch den Wechselstromgenerator 1 erzeugte elektrische Strom wird begrenzt.
Um weiterhin der Bedienperson diese Abweichung mitzuteilen, wird zum Beispiel eine Ladelampe ein- und ausgeschaltet, um die Abweichung anzuzeigen.
Eine vertikale Skala in 2 zeigt die Kühlmitteltemperatur auf der Auslassseite und es wird eine zulässige Temperatur für sie eingestellt.
In einem Fall, in dem die Kühlmitteltemperatur auf der Auslassseite hoch ist, wird dies so betrachtet, dass die Kühlleistung des Kühlers 5 abfällt, und es wird geschätzt, dass eine Überhitzung des Motors oder ein Leck des Kühlmittels des Kühlers auftreten kann.
Um eine Störung des Wechselstromgenerators wegen eines Kühlausfalls des Wechselstromgenerators zu vermeiden, wird der durch den Wechselstromgenerator 1 erzeugte elektrische Strom dann so gesteuert, dass er begrenzt wird, oder der Wechselstromgenerator 1 wird gestoppt, so dass er keinen elektrischen Strom erzeugt.
Um die Abweichung der Bedienperson mitzuteilen, wird weiterhin zum Beispiel eine Ladelampe ein- und ausgeschaltet.
Auf diese Weise wird, wenn der durch den Wechselstromgenerator 1 erzeugte elektrische Strom begrenzt ist, die Ladelampe ein- und ausgeschaltet, und wenn der durch den Wechselstromgenerator 1 erzeugte elektrische Strom beendet wird, wird die Ladelampe eingeschaltet, so dass die Inhalte der Abweichung des Wechselstromgenerator 1 mitgeteilt werden, und dies ist sehr vorteilhaft.
3 ist ein Schaltungsdiagramm zur Realisierung eines in 2 gezeigten Vorgangs.
Der Sensor erfasst die Temperatur des Kühlmittels innerhalb eines Temperaturbereichs von etwa –40°C bis 140°C, ein Thermopaar aus einem Kupfer und einem Konstantan wird verwendet. In diesem Fall fungiert das Kupfer als Pluselektrode und das Konstantan fungiert als Minuselektrode.
Diese beiden Sensoren zum Erfassen der Temperatur des Kühlmittels sind jeweils mit Terminals A/D1, A/D2 eines A/D-Wandlers verbunden, in den eine analoge Spannung von einem in einem Regler eines integrierten Schaltkreises vorgesehenen Steuerschaltkreis eingegeben wird, um den Feldwicklungsstrom zu steuern, wie vorstehend erläutert ist.
In 3 ist der auf einer Einlassseite angeordnete Sensor 117 zum Erfassen der Temperatur des Kühlmittels des Wechselstromgenerators mit dem Terminal A/D1 verbunden und der auf einer Auslassseite angeordnete Sensor 118 ist mit dem Terminal A/D2 verbunden. Der Ausgang des Steuerschaltkreises ist mit einer Basiselektrode eines Leistungstransistors 119 verbunden. Zwischen einer Kollektorelektrode des Leistungstransistors 119 und einer Batterie sind eine Temperatursicherung 120, eine Bürste 111, ein Schleifring 110, eine Feldwicklung 107, ein Schleifring 110 und eine Bürste 111 in Reihe geschaltet.
Der vorstehend genannte Steuerschaltkreis ist mit einem Mikrocomputer usw. aufgebaut und eine mit der Basiselektrode des Leistungstransistors 119 verbundene Ausgangsöffnung verwendet eine PBM-Öffnung, um einen Arbeitszyklus steuern zu können.
Die Ausgaben der Thermopaare werden durch den A/D-Wandler in digitale Signale umgewandelt, um einen Temperaturunterschied der Ausgaben zu erhalten. Der Arbeitszyklus des Leistungstransistors 119 wird auf der Basis des Temperaturunterschieds gesteuert und steuert den Strom der Feldwicklung, um die Ausgabe des Wechselstromgenerators zu steuern. Wenn zum Beispiel der Arbeitszyklus 100% beträgt und der maximale Strom der Feldwicklung fließt, wird, wenn der durch den Temperatursensor erfasste Temperaturunterschied mehr als der zulässige Wert beträgt, der Arbeitszyklus so gesteuert, dass er weniger, beispielsweise etwa 80%, beträgt.
Wenn es jedoch aufgrund einer Abweichung des Temperatursensors oder einer Fehlfunktion unmöglich ist, normal zu steuern, kann die Temperatur des Wechselstromgenerators extrem hoch werden. Dann ist die Temperatursicherung 120 auf einem Teil angeordnet, wo eine Zeitkonstante der ansteigenden Temperatur klein ist, der Wechselstromgenerator wird so gesteuert, dass er die Leistungserzeugung stoppt, wenn die Zeitkonstante der ansteigenden Temperatur den zulässigen Wert überschreitet.
Konkret ist die Temperatursicherung 120 durch einen dünnen elektrischen Isolator hindurch an der Kühlrippe angeordnet und wenn die Temperatursicherung durchbrennt, wird der Wechselstromgenerator so gesteuert, dass er stoppt, indem er so gesteuert wird, dass er den elektrischen Strom der Feldwicklung nicht fließen lässt.
In 4 ist der vorgenannte Vorgang mit einem Flussdiagramm wie folgt gezeigt.
Zunächst wird die Temperatur des Kühlmittels des auf der Einlassseite angeordneten Wechselstromgenerators erfasst und wenn sie nicht mehr als die zulässige Temperatur beträgt, wird der Temperaturunterschied berechnet. Wenn der Temperaturunterschied normal ist, wird der Feldstrom normal gesteuert, wenn sie jedoch nicht mehr als der zulässige Wert beträgt, wird die Ladelampe gesteuert, so dass sie blinkt, um der Bedienperson die Abweichung mitzuteilen.
Wenn die Temperatur mehr als die zulässige Temperatur beträgt, wird beurteilt, dass das Kühlmittel unzureichend ist, und die Erzeugung des elektrischen Stroms wird so gesteuert, dass sie gesenkt wird und gleichzeitig wird die Ladelampe so gesteuert, dass sie auf dieselbe Weise blinkt, um der Bedienperson die Abweichung mitzuteilen.
In diesem Fall wird zuvor bestimmt, dass die abnehmende Geschwindigkeit der Erzeugung des elektrischen Stroms gemäß dem Temperaturunterschied gesteuert wird oder auf einer konstanten Geschwindigkeit von etwa 50% bis 80% basierend gesteuert wird. In einem solchen Fall wird, wenn die Temperatur höher wird als die zulässige Temperatur, die elektrische Stromerzeugung auch so gesteuert, dass sie zum Zweck des Selbstschutzes für das Wechselstromgeneratorsystem stoppt.
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 5 bis 7 wie folgt erläutert.
5 ist eine Längsschnittansicht, die eine Konstruktion des Wechselstromgenerators 1 für das Fahrzeug zeigt.
Der Wechselstromgenerator 1 für das Fahrzeug weist zwei Halterungen mit einer vorderen Halterung 103, die auf der Seite einer Riemenscheibe 102 angeordnet ist, und einer rückwärtigen Halterung 104 auf, die auf einer gegenüberliegenden Seite der Riemenscheibe 102 angeordnet ist. In einem mittleren Abschnitt beider Halterungen ist eine Welle 101 durch ein Lager gehalten.
Die Riemenscheibe 102 ist an einem Ende der Welle 101 angebracht und ein Schleifring 110 ist am anderen Ende der Welle 101 angebracht. Die Scheibe 102 ist mit der an der Ausgangswelle des Motors 2 angebrachten Riemenscheibe 31 durch einen in 1 gezeigten Riemen 32 verbunden, und die Welle 101 wird durch den Motor 2 gedreht.
Eine Bürste 111 ist am Schleifring 110 gleitend angebracht und einer Feldwicklung 107, die später erwähnt wird, wird von der Bürste 111 elektrische Leistung zugeführt.
Des Weiteren ist ein Rotator am Mittelteil der Welle 101 angebracht.
An einem Umfangsteil des Rotators ist ein klauenförmiger Magnetpol 108 mit der Konfiguration einer Klaue angebracht.
Des Weiteren ist an einem Mittelteil des Rotators eine Feldwicklung 107 aufgewickelt, und der klauenförmige Magnetpol 108 wird magnetisiert, indem ein Gleichstrom von einem Schleifring 110 in die Feldwicklung 107 fließen gelassen wird.
Zwischen der vorderen Halterung 103 der Seite der Riemenscheibe 102 und der rückwärtigen Halterung 104 auf einer gegenüberliegenden Seite der Riemenscheibe 102 ist ein in einem Statorkern 105 eingebautes Gehäuse 115 angeordnet, und die Innenumfangsseite dieses Statorkerns 105 ist von dem klauenförmigen Magnetpol 108 des Rotators getrennt, wobei sie einen sehr kleinen Zwischenraum einhält.
Dieser Zwischenraum wird im Voraus basierend auf einer Beziehung festgelegt, die von einer mechanischen Eigenschaft her notwendig ist, und im Allgemeinen auf etwa 0,4 mm eingestellt.
Ein Zahn und ein Schlitz sind mit dem Statorkern 105 angeordnet und in dem einem Hohlraum gleichkommenden Schlitz dieses Sta torkerns 105 ist eine Statorwicklung 106 mit drei Phasen aufgewickelt, und wenn sich der klauenförmige Magnetpol 108 dreht, um magnetisiert zu werden, tritt in der Statorwicklung 106 eine induzierte Dreiphasenspannung auf.
Im Inneren der rückwärtigen Halterung 104 sind eine Dioden-Plus-Rippe 109a und eine Dioden-Minus-Rippe 109b, die einen Gleichrichterschaltkreis bilden, in einer rückwärtigen Platte 112 befestigt, um einen Kühlmittelkanal 114 dicht abzuschließen.
Des Weiteren ist ein Regler 113 eines integrierten Schaltkreises zum Einstellen einer Leistungserzeugungsspannung so befestigt, dass er mit der rückwärtigen Halterung 104 in Kontakt ist.
In 1 sind weiterhin nahe der Einlassöffnung und der Auslassöffnung des Kühlmittelschlauchs 4 ein einlassöffnungsseitiger Kühlmitteltemperatur-Erfassungssensor 117 und ein auslassöffnungsseitiger Kühlmitteltemperatur-Erfassungssensor 118 gezeigt.
Jedoch kann ein Kühlmitteltemperatur-Erfassungssensor 116 so eingesetzt sein, dass er mit der rückwärtigen Halterung 104 mit dem Regler 113 des integrierten Schaltkreises in Kontakt ist, so dass die Temperatur des durch einen Teil nahe der Auslassöffnungsseite des Kühlmittelkanals 114 fließenden Kühlmittels erfasst werden kann.
Die Dioden-Plus-Rippe 109a ist mit einer Pluselektrode der Batterie, die in der Figur nicht veranschaulicht ist, verbunden, und die Dioden-Minus-Rippe 109b wird zu einem gleichen elektrischen Potenzial wie der Wechselstromgeneratorkörper und ist elektrisch mit einer Minus-Terminal-Seite der Batterie verbunden, die in der Figur nicht veranschaulicht ist.
Diese Dioden führen eine Vollwellen-Gleichrichtung an einer in der Statorwicklung 106 erzeugten induzierten Wechselstromspannung aus, um sie in eine Gleichstromspannung umzuwandeln.
Der Regler 113 des integrierten Schaltkreises steuert den Feldwicklungsstrom so, dass die mit den Dioden zum Laden der Batterie gleichgerichtete Gleichstromspannung eine konstante Spannung von etwa 14,3 V hält.
Wenn sich in dem wie vorstehend beschrieben aufgebauten Wechselstromgenerator 1 für das Fahrzeug die Riemenscheibe 102 dreht, indem sie durch den Motor 2 angetrieben wird, dreht die Welle 101 dieselbe mit dem Schleifring 110 und dem Rotator, der Gleichstrom fließt von der Bürste 111 in die im Rotator angeordnete Feldwicklung 107 und die Feldwicklung 107 arbeitet, um einen N-Pol und einen S-Pol in jedem Magnetpol des klauenförmigen Magnetpols 108 zu bilden.
Der durch diese Feldwicklung 107 erzeugte Magnetfluss bildet einen Magnetschaltkreis, wobei der Magnetfluss, der von dem Klauenteil des klauenförmigen Magnetpols des N-Pols ausgeht, durch den Statorkern 105 hindurchgeht und zum Klauenteil des klauenförmigen Magnetpols des S-Pols zurückkehrt.
Wenn der Magnetfluss dieses Magnetschaltkreises die Statorwicklung 106 kreuzt, wird in der Statorwicklung 106 die induzierte Dreiphasenspannung erzeugt.
Eine induzierte Spannung dieser 3 Phasen wird vollwellen-gleichgerichtet, um durch Diodengruppen, die in der Dioden-Plus-Rippe 109a und der Minus-Rippe 109b angeordnet sind, in eine Gleichstromspannung umgewandelt zu werden.
Die gleichgerichtete Gleichstromspannung wird eingestellt, um eine konstante Spannung von etwa um die 14,3 V durch den Regler 113 des integrierten Schaltkreises zu halten.
Des Weiteren können Dauermagnete in einer Richtung angeordnet werden, in der dieselben Pole zwischen den Klauenmagnetpolen entgegengesetzt sind, da es möglich ist, den durch den Wechselstromgenerator erzeugten Strom zunehmen zu lassen.
Ein Verfahren zum Kühlen der durch Kupferverlust in der Statorwicklung 106 entstandenen Wärme wird als nächstes erläutert.
Der Statorkern 105, in der die Statorwicklung 106 angeordnet ist, ist durch ein Schrumpfsitzverfahren befestigt, um mit dem Gehäuse 115 in Kontakt zu kommen, er besitzt eine Konstruktion, in die die Entstehung von Wärme durch Kupferverlust, die mit der Statorwicklung 106 auftritt, in das Gehäuse 115 leicht einzuführen ist.
Um des Weiteren die Ausstrahlung von Wärme der Statorwicklung 106 zu verbessern, kann das Innere des Gehäuses 115 mit der Statorwicklung in Kontakt kommen oder ein Strahlungsdurchgang der Wärme kann mit einem Kunstharz mit hoher Wärmeleitung versehen sein.
An dem Gehäuse 115 sind mehrere Löcher in Wellenrichtung vorgesehen, und ein Kühlmittelkanal ist in einem Zickzackzustand mit der vorderen Halterung 103 und der rückwärtigen Platte 112 gebildet. Das Kühlmittel ist so gebildet, dass es den Kühlmittelkanal des Zickzackzustands in der Umfangsseite des Statorkerns 105 durchströmt und der gesamte Umfang des Statorkerns 105 kann gekühlt werden.
Des Weiteren kann die durch den Kupferverlust in der Feldwicklung 107 im Inneren des Rotators erzeugte Wärme zu einer Fläche abgestrahlt werden, die mit der Oberfläche des Rotators in seiner Wellenrichtung in Kontakt ist, indem eine sehr kleine Lücke gehalten wird.
Auf diese Weise sind die Oberfläche und der Umfang in Wellenrichtung des Rotators so angeordnet, dass sie mit dem Kühlmittelkanal in Kontakt sind, wodurch die Gesamtkühlung des Rotators gefördert wird.
Es ist nicht in der Figur veranschaulicht, jedoch sind des Weiteren acht Kühlmittelkanäle 114 vorgesehen, mit dem Gehäuse 115 angeordnet zu werden, das Kühlmittel fließt so, dass es von der rückwärtigen Seite eintritt und mit der vorderen Halterung 103 nach unten gerichtet wird, und dann fließt das Kühlmittel wieder zur Vorderseite, um auf der rückwärtigen Seite wieder nach unten gerichtet zu werden, wodurch das Kühlmittel vier Umläufe vollführt und aus der rückwärtigen Seite herausfließt.
Da eine gerade Anzahl des Kühlmittelkanals 114 bereitgestellt wird, kann auf diese Weise die Leitungsverlegung der Kühlmittelzuleitung und -ableitung für dieselbe Richtung vorgesehen werden und die Handhabung des Kühlmittelschlauchs wird einfach.
Weiterhin ist die Schlauchverbindung der Kühlmittelzuleitung und -ableitung auf einer der Riemenscheibe gegenüberliegenden Seite angeordnet und die Möglichkeit einer durch den Riemen verursachten Gefahr kann gering sein.
Der in der vorstehend genannten rückwärtigen Halterung 104 eingebaute Kühlmitteltemperatur-Erfassungssensor 116 erfasst die Wärme durch einen Wärmetransfer des Kühlmittels und durch eine Wärme leitung der rückwärtigen Platte 112 und der rückwärtigen Halterung 104.
Im engeren Sinn kann, da während der Wärmeleitung ein Wärmewert vermieden wird, der erfasste Wert überprüft werden.
Der Wert, der durch den Kühlmitteltemperatur-Erfassungssensor 116 erfasst wird, wird zum Steuern des durch den Wechselstromgenerator erzeugten elektrischen Stroms verwendet, wie in 7 gezeigt ist.
6 ist eine Variation der zweiten Ausführungsform der in 5 gezeigten vorliegenden Erfindung und zeigt eine Längsschnittansicht, die die Konstruktion des Wechselstromgenerators 1 für das Fahrzeug in derselben Weise wie 5 zeigt.
In dieser in 5 gezeigten Ausführungsform sind der Regler 113 des integrierten Schaltkreises und der Kühlmitteltemperatur-Erfassungssensor 116 zum Einstellen der Leistungserzeugungsspannung auf der rückwärtigen Platte 112 angeordnet, um den Kühlmittelkanal 114 für das Kühlmittel in der in 5 gezeigten Konstruktion zu blockieren.
Dieser Kühlmittelkanal 114 ist so ausgewählt, dass er nahe der Auslassöffnungsseite anstelle der Einlassöffnungsseite ist, um die Temperatur des Kühlmittels auf der Auslassöffnung zu erfassen, die zu erfassen ist.
Die andere Konstruktion in 6 ist insgesamt dieselbe wie in 5 und auf eine detaillierte Beschreibung wird verzichtet.
Gemäß der in 6 gezeigten Konstruktion wird die von dem Regler 113 des integrierten Schaltkreises ausgestrahlte Wärme durch die rückwärtige Platte 112 direkt an das Kühlmittel übertragen und die Kühlwirkung wird größer als jene, die in 5 gezeigt ist.
Des Weiteren erfasst der Kühlmitteltemperatur-Erfassungssensor 116 die Temperatur des Kühlmittels durch die dicke rückwärtige Platte 112 und eine Temperatur nahe einer echten Kühlmitteltemperatur kann erfasst werden.
Wenn weiterhin der Regler 113 der integrierten Schaltung und der Kühlmitteltemperatur-Erfassungssensor 116 an einer Stelle wie in 5 gezeigt eingebaut werden, sollte der Kühlmitteltemperatur-Erfassungssensor 116 von dem Regler 113 des integrierten Schaltkreises beabstandet eingebaut werden, um die Kühlmitteltemperatur präzise zu erfassen, indem eine Beeinträchtigung durch die durch den Regler 113 des integrierten Schaltkreises erzeugte Wärme vermieden wird.
Wie jedoch in 6 gezeigt ist, ist der Kühlmitteltemperatur-Erfassungssensor 116 so angeordnet, dass eine Erfassungsseite des Kühlmitteltemperatur-Erfassungssensors 116 der mit dem Kühlmittel in Kontakt befindlichen rückwärtigen Platte 112 zugewandt ist, wodurch die Beeinträchtigung des Reglers 113 des integrierten Schaltkreises durch Wärme gering wird, des Weiteren kann der Kühlmitteltemperatur-Erfassungssensor 116 in den Regler 113 des integrierten Schaltkreises eingebaut sein.
In 7 ist eine Zeitkorrelationsfigur dargestellt, um eine Veränderung der Kühlmitteltemperatur an der Auslassöffnung des Kühlmittelkanals 114 zu zeigen.
Im Fall der in 2 gezeigten ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der durch den Wechselstromgenerator erzeugte elektrische Strom durch Erfassen des Temperaturunterschieds zwischen der Auslassöffnung und der Einlassöffnung des Kühlmittels und der Auslassöffnungstemperatur gesteuert, im Fall der in 7 gezeigten zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung jedoch wird der durch den Wechselstromgenerator erzeugte elektrische Strom nur durch Erfassen der Auslassöffnungstemperatur gesteuert.
Die Kühlmitteltemperatur an der Auslassöffnungsseite des Wechselstromgenerators 1 für das Fahrzeug wird mit dem in 5 oder 6 gezeigten Kühlmitteltemperatur-Erfassungssensor 116 erfasst.
Die Kühlmitteltemperatur der Auslassöffnungsseite steigt nach Maßgabe der Leistungserzeugung an und eine Abweichung wird durch vorherige Einstellung einer folgenden Beurteilungsbedingung erfasst.
Da der Wärmewert normalerweise ansteigt, wenn der Leistungserzeugungsstrom zunimmt, steigt die Kühlmitteltemperatur des Kühlmittels an.
Wenn das Kühlmittel normal zirkuliert, beträgt die Zeitkonstante, während die Kühlmitteltemperatur ansteigt, im Allgemeinen mehrere Minuten.
Wenn die Kühlleistung unzureichend ist, wird der Anstieg der Kühlmitteltemperatur steil, wie mit der Kühlmitteltemperatur auf der Auslassöffnungsseite in einer Sättigungszeit t α in 5 gezeigt ist, es tritt ein Ereignis auf, das eine festgelegte Zeit tβ übersteigt, in der die Kühlmitteltemperatur eine zulässige Temperatur 1 übersteigt.
In diesem Fall wird geschätzt, dass eine Abweichung der Kühlmittelpumpe 6, ein Kühlmittelleck des Kühlers 5, ein Drosseln des internen Kühlmittelkanals 114 des Wechselstromgenerators 1 für das Fahrzeug etc. aufgetreten ist, und das Leistungserzeugungs-Steuersystem steuert den Wechselstromgenerator so, dass der Leistungserzeugungsstrom begrenzt oder die Leistungserzeugung gestoppt wird.
Wie in 7 gezeigt ist, werden diese Steuerungen durch Einstellen von zwei zulässigen Temperaturen durchgeführt.
Wenn die auslassseitige Temperatur eine zulässige Temperatur 1 überschreitet, wird der durch den Wechselstromgenerator erzeugte elektrische Strom begrenzt.
In diesem Fall wird die Abweichung für die Bedienperson angezeigt, indem die Ladelampe blinken gelassen wird.
Wenn die auslassseitige Temperatur eine zulässige Temperatur 2 überschreitet, wird die Leistungserzeugung durch den Wechselstromgenerator gestoppt und die Abweichung wird für die Bedienperson angezeigt, indem die Ladelampe eingeschaltet wird.
Auf diese Weise kann eine Beschädigung des Wechselstromgenerators 1 verhindert werden, wenn der erzeugte elektrische Strom nach Maßgabe der Temperatur auf der Auslassseite für das Kühlmittel gesteuert wird.
Obwohl es in der Figur nicht gezeigt ist, wird es durch Mitteilen an die Bedienperson, dass ein Ladungssystem in einen Steuermodus in der Abweichung eintritt, oder durch Bereitstellen eines Mittels, damit die Bedienperson unter jeder Art von Bedingungen beurteilen kann, ohne das Aufleuchten der Ladelampe zu verwenden, für die Bedien person möglich, das Fahrzeug zu einer Reparaturwerkstatt zu bewegen.
Beispielsweise können Inhalte des Abweichungsmodus eines Ladesystems auf einer Anzeigetafel mit einer Markierung oder einem Wort angezeigt werden.
In der vorstehend angegebenen Ausführungsform kann des Weiteren ein ausschließliches Kühlsystem für den Wechselstromgenerator 1 bereitgestellt werden, obwohl das Kühlsystem des Motors 2 zum Kühlen des Wechselstromgenerators 1 eingesetzt wird.
Indem eine Konstruktion der vorliegenden Verwendung wie eine vorstehend angegebene Ausführungsform eingesetzt wird, wird der durch den Wechselstromgenerator erzeugte elektrische Strom durch Erfassen der Abweichung des Kühlsystems aus einem Zustand ansteigender Temperatur des Kühlmittels zum Kühlen des Wechselstromgenerators für das Fahrzeug oder aus einem Temperaturunterschied des Kühlmittels zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung des Kühlmittelkanals gesteuert, wodurch ein Erhitzen des Wechselstromgenerators für das Fahrzeug verhindert werden kann.
Des Weiteren wird es durch Bereitstellen eines Mittels zum Informieren der Bedienperson, dass es sich in einem solchen Steuermodus befindet, möglich, es frühzeitig zu reparieren, wodurch ein plötzliches Stehenbleiben auf der Straße oder ein Unfall verhindert werden können.

Claims

Wechselstromgenerator für ein Fahrzeug (1) mit einem Stator mit einer Statorwicklung (106), einem Rotor mit einer Feldwicklung (107), die durch einen eingespeisten Strom magnetisiert wird, einem Kühlmittelkanal (114) mit einem darin fließenden Kühlmittel, der eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung hat, und einem Temperatursensor (117, 118) zur Messung der Temperatur des Kühlmittels, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelkanal (114) im Stator vorgesehen ist und Kühlmittel eines Kühlsystem des Fahrzeugmotors darin fließt, der Temperatursensor (117, 118) einen einlassöffnungsseitigen Temperatursensor (117) und einen auslassöffnungsseitigen Temperatursensor (118) aufweist und ein elektronischer Schaltkreis (113) zur Steuerung eines elektrischen Stroms vorgesehen ist, der durch den Wechselstromgenerator gemäß einer vom Temperatursensor gemessenen Temperatur so erzeugt wird, dass, wenn der Unterschied zwischen den durch den einlassöffnungsseitigen Temperatursensor (117) und den auslassöffnungsseitigen Temperatursensor (118) gemessenen Temperaturen größer als ein bestimmter Wert (t2) ist, der von dem Generator erzeugte Strom begrenzt wird, indem der der Feldwicklung zugeführte Strom gesteuert wird, und wenn die von dem auslassöffnungsseitigen Temperatursensor (118) gemessene Temperatur eine vorher festgelegte erlaubte Temperatur überschreitet, der elektronische Schaltkreis den Wechselstromgenerator steuert, um die Erzeugung des elektrischen Stroms zu stoppen.
Der Wechselstromgenerator nach Anspruch. 1, der ein Terminal aufweist, mit dem ein Temperatursignal an eine elektronische Steuereinheit eines Motors gesendet wird.
Ein Wechselstromgenerator nach Anspruch 1, wobei der elektronische Schaltkreis (113) den vom Wechselstromgenerator erzeugten elektrischen Strom steuert und zwar gemäß einer Temperatur, die durch den Temperatursensor (118) an der Auslassöffnung gemessen wird, so dass, wenn die Temperatur des Kühlmittels an der Auslassöffnung höher ist als ein erster vorbestimmter Wert, der niedriger ist als die erlaubte Temperatur, der von dem Generator erzeugte Strom durch Steuerung des der Feldwicklung zugeführten Stroms begrenzt wird.
Der Generator nach Anspruch 3, der einen Temperatursensor (116, 117, 118) zur Messung der Kühlmitteltemperatur aufweist.
Der Generator nach Anspruch 3, der ein Terminal zur Aufnahme der Kühlmitteltemperatur von einer Motorsteuerungseinheit aufweist.
Der Wechselstromgenerator nach Anspruch 3, mit einem Gehäuse (115), einer rückwärtigen Halterung (104), einer Platte (112) zum Schließen des Kühlmittelkanals (114), einem Regler (113) eines integrierten Schaltkreises zum Steuern des Feldwicklungsstroms, wobei der Temperatursensor mit der rückwärtigen Halterung (104) und mit dem Regler (113) des integrierten Schaltkreises in Kontakt ist, so dass die Temperatur des Kühlmittels, das durch einen Teil nahe der Auslassöffnungsseite des Kühlmittelkanals (114) fließt, ermittelt werden kann.
Der Wechselstromgenerator nach Anspruch 4, der ein Terminal aufweist, mit dem ein Temperatursignal an eine elektronische Steuereinheit eines Motors gesendet wird.