JP2002525010A - 自動車用複数電圧車載回路網 - Google Patents
自動車用複数電圧車載回路網Info
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- H02P2101/45—Special adaptation of control arrangements for generators for motor vehicles, e.g. car alternators
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- Power Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
ここに記載されているのは、オルタネータと電圧制御器とを含む、自動車用複数電圧車載回路網であり、この電圧制御器は励磁電流を所定の値にすることによって、オルタネータの出力電圧を調整する。このオルタネータには２つの整流装置が後置接続されており、これらの整流装置はそれぞれ、端子（Ｂ１＋）および端子（Ｂ２＋）に導通接続される。端子に比較的低い電圧を導通する整流装置は少なくとも、制御可能な整流器として構成されており、所望の電圧（ＵＢ１＋）が発生するように電圧制御器によって制御される。別の整流装置は端子（Ｂ２＋）に導通接続されており、この整流装置には、励磁電流を適切に制御することによって比較的高い電圧が生じる。制御可能な整流装置は、有利には６つのＭＯＳ電界効果トランジスタを含む。
Description
【０００１】 本発明は、請求項１の上位概念に記載された、自動車用複数電圧車載回路網に
関する。
関する。
【０００２】 電気的な負荷のために必要な給電電圧をオルタネータを用いて形成する自動車
用車載回路網において、１つ以上の給電電圧をオルタネータによって供給し、こ
れによりコンポーネント固有の給電を高い信頼性で保証することが公知である。
複数の異なる給電電圧を供給する自動車用車載回路網は、ＤＥ−ＯＳ１９５１９
２９８から公知である。このような公知の自動車用車載回路網では、電気エネル
ギーは、オルタネータを用いて形成される。生じた電圧は、オルタネータの相巻
線の異なる箇所に接続可能な２つの整流ブリッジを用いて、異なる２つの直流電
圧に変換される。公知の二三の実施形態では整流器としてサイリスタが使用され
る。整流のために付加的に電界効果トランジスタが使用され、この電界効果トラ
ンジスタを用いて負荷電流が制限される。このためにこれら電界効果トランジス
タは電気的に見て整流ブリッジに後置接続される。これらの整流ブリッジは各々
の電圧タップに接続されており、これらの電圧タップにおいて異なる車載回路網
電圧を取り出すことが可能である。
用車載回路網において、１つ以上の給電電圧をオルタネータによって供給し、こ
れによりコンポーネント固有の給電を高い信頼性で保証することが公知である。
複数の異なる給電電圧を供給する自動車用車載回路網は、ＤＥ−ＯＳ１９５１９
２９８から公知である。このような公知の自動車用車載回路網では、電気エネル
ギーは、オルタネータを用いて形成される。生じた電圧は、オルタネータの相巻
線の異なる箇所に接続可能な２つの整流ブリッジを用いて、異なる２つの直流電
圧に変換される。公知の二三の実施形態では整流器としてサイリスタが使用され
る。整流のために付加的に電界効果トランジスタが使用され、この電界効果トラ
ンジスタを用いて負荷電流が制限される。このためにこれら電界効果トランジス
タは電気的に見て整流ブリッジに後置接続される。これらの整流ブリッジは各々
の電圧タップに接続されており、これらの電圧タップにおいて異なる車載回路網
電圧を取り出すことが可能である。
【０００３】 発明の利点 請求項１の特徴部分に記載された特徴を備える自動車用複数電圧車載回路網は
、オルタネータの相電圧から少なくとも２つの異なる直流電圧を形成することが
でき、同時に２つの電圧レベルが相互にマイナスに作用し合わないという利点を
有する。
、オルタネータの相電圧から少なくとも２つの異なる直流電圧を形成することが
でき、同時に２つの電圧レベルが相互にマイナスに作用し合わないという利点を
有する。
【０００４】 この利点は、２つの整流装置をオルタネータの相巻線に接続し、かつ整流装置
の１つを、制御可能な整流素子によって構成することにより、例えば６つのＭＯ
Ｓ電界効果トランジスタを用いることにより達成され、ここでこれらの電界効果
トランジスタは２つずつが相互に直列に接続されており、かつ各々の相巻線と共
通の端子Ｂ＋との間に設けられる。比較的高い電圧を取り出すことのできる別の
整流装置は、オルタネータの相巻線と端子Ｂ２＋との間のプラスおよびマイナス
ダイオードによる従来公知の装置に相応する。
の１つを、制御可能な整流素子によって構成することにより、例えば６つのＭＯ
Ｓ電界効果トランジスタを用いることにより達成され、ここでこれらの電界効果
トランジスタは２つずつが相互に直列に接続されており、かつ各々の相巻線と共
通の端子Ｂ＋との間に設けられる。比較的高い電圧を取り出すことのできる別の
整流装置は、オルタネータの相巻線と端子Ｂ２＋との間のプラスおよびマイナス
ダイオードによる従来公知の装置に相応する。
【０００５】 本発明の別の利点は、従属請求項に記載された手段によって達成される。例え
ばオルタネータ制御を行って、１つの電圧タップに１２ないしは１４Ｖの電圧を
調整し、別の１つの電圧タップに３６ないしは４２Ｖを供給すると有利である。
オルタネータとＢ＋との間にある整流装置の整流素子も、ＭＯＳ電界効果トラン
ジスタとして構成すると有利である。電界効果トランジスタの制御は有利には電
圧制御器、または励磁電流の調整にも使用される、制御および調整ユニットによ
って行われる。
ばオルタネータ制御を行って、１つの電圧タップに１２ないしは１４Ｖの電圧を
調整し、別の１つの電圧タップに３６ないしは４２Ｖを供給すると有利である。
オルタネータとＢ＋との間にある整流装置の整流素子も、ＭＯＳ電界効果トラン
ジスタとして構成すると有利である。電界効果トランジスタの制御は有利には電
圧制御器、または励磁電流の調整にも使用される、制御および調整ユニットによ
って行われる。
【０００６】 殊に有利であるのは、本発明がモータ（スタータ）としてもオルタネータとし
ても動作可能な電気機械と関連して使用できることである。この場合、ＭＯＳ電
界効果トランジスタは動作状態に応じて、制御可能な整流器として、または制御
可能なインバータとして動作することができる。ここでこの電気機械はモータ動
作時には非同期モータまたは同期モータとして駆動することができ、制御可能な
インバータとして動作する電界効果トランジスタを介して、このモータをバッテ
リにより給電することができる。
ても動作可能な電気機械と関連して使用できることである。この場合、ＭＯＳ電
界効果トランジスタは動作状態に応じて、制御可能な整流器として、または制御
可能なインバータとして動作することができる。ここでこの電気機械はモータ動
作時には非同期モータまたは同期モータとして駆動することができ、制御可能な
インバータとして動作する電界効果トランジスタを介して、このモータをバッテ
リにより給電することができる。
【０００７】 別の有利な実施形態では、さらに別の直流電圧を供給する付加的な整流回路が
使用される。端子Ｂ１＋に接続された整流素子を、相毎に１つずつのダイオード
が使用されるように構成することもできる。ここでアノードは各々の相巻線に接
続されており、カソードは共通に、このカソードに直列接続された電界効果トラ
ンジスタに接続されており、この電界効果トランジスタは制御可能な調整素子と
して動作する。相巻線毎に１つの電界効果トランジスタを使用すると、寄生ダイ
オードのアノードを各々の相巻線に接続し、この寄生ダイオードのカソードを、
これらの寄生ダイオードに直列に接続された、制御可能な調整素子として動作す
る電界効果トランジスタに接続するように配線することができる。
使用される。端子Ｂ１＋に接続された整流素子を、相毎に１つずつのダイオード
が使用されるように構成することもできる。ここでアノードは各々の相巻線に接
続されており、カソードは共通に、このカソードに直列接続された電界効果トラ
ンジスタに接続されており、この電界効果トランジスタは制御可能な調整素子と
して動作する。相巻線毎に１つの電界効果トランジスタを使用すると、寄生ダイ
オードのアノードを各々の相巻線に接続し、この寄生ダイオードのカソードを、
これらの寄生ダイオードに直列に接続された、制御可能な調整素子として動作す
る電界効果トランジスタに接続するように配線することができる。
【０００８】 オルタネータを制御すると有利にも、電力スイッチが制御されて、これにより
２つの端子Ｂ１＋とＢ２＋の所期の電圧値をそれぞれ、各々の回路負荷およびオ
ルタネータ回転数に依存して調整することができる。
２つの端子Ｂ１＋とＢ２＋の所期の電圧値をそれぞれ、各々の回路負荷およびオ
ルタネータ回転数に依存して調整することができる。
【０００９】 図面 図面に本発明の２つの実施例を示し、以下に詳しく説明する。図３には付加的
に、３相オルタネータ給電時の電流電圧経過が、定格電圧１２Ｖおよび３６Ｖの
２つ回路網における制御可能な整流器にそれぞれについて示されている。
に、３相オルタネータ給電時の電流電圧経過が、定格電圧１２Ｖおよび３６Ｖの
２つ回路網における制御可能な整流器にそれぞれについて示されている。
【００１０】 実施例の説明 図１には本発明の第１実施例が示されている。ここでは車載回路網の給電に必
要な電圧を供給するオルタネータが参照符号１０で示されている。このオルタネ
ータ１０は例えば、電圧ＵＢ１＋およびＵＢ２＋が生じる、２つの電圧出力側Ｂ
１＋およびＢ２＋を備える他励同期オルタネータである。このオルタネータそれ
自体のうちスター状に接続されている相巻線Ｕ，Ｖ，Ｗが図示されている。これ
らの相巻線には電圧ＵＵ，ＵＶおよびＵＷが発生する。オルタネータ１０の励磁
巻線は参照符号Ｅで示されている。この励磁巻線Ｅに並列にフリーホイーリング
ダイオード１１が配置されている。この励磁巻線Ｅは、端子Ｂ１＋と例えば電界
効果トランジスタである制御トランジスタ１２との間に配置されており、このト
ランジスタは励磁巻線の反対側でアースに接続されている。この制御トランジス
タ１２は電圧制御器１３によって制御される。制御トランジスタ１２を制御する
ことによって励磁巻線Ｅを流れる電流に作用し、ひいてはオルタネータ１０の出
力電圧を制御するこの電圧制御器１３には付加的に、電圧制御時に実際電圧とし
て考慮することのできる電圧ＵＰ１＋およびＵＰ２＋が供給される。
要な電圧を供給するオルタネータが参照符号１０で示されている。このオルタネ
ータ１０は例えば、電圧ＵＢ１＋およびＵＢ２＋が生じる、２つの電圧出力側Ｂ
１＋およびＢ２＋を備える他励同期オルタネータである。このオルタネータそれ
自体のうちスター状に接続されている相巻線Ｕ，Ｖ，Ｗが図示されている。これ
らの相巻線には電圧ＵＵ，ＵＶおよびＵＷが発生する。オルタネータ１０の励磁
巻線は参照符号Ｅで示されている。この励磁巻線Ｅに並列にフリーホイーリング
ダイオード１１が配置されている。この励磁巻線Ｅは、端子Ｂ１＋と例えば電界
効果トランジスタである制御トランジスタ１２との間に配置されており、このト
ランジスタは励磁巻線の反対側でアースに接続されている。この制御トランジス
タ１２は電圧制御器１３によって制御される。制御トランジスタ１２を制御する
ことによって励磁巻線Ｅを流れる電流に作用し、ひいてはオルタネータ１０の出
力電圧を制御するこの電圧制御器１３には付加的に、電圧制御時に実際電圧とし
て考慮することのできる電圧ＵＰ１＋およびＵＰ２＋が供給される。
【００１１】 オルタネータ１０の相巻線Ｕ，ＶおよびＷには、２つの整流装置が接続されて
おり、これらの整流装置もオルタネータ１０の構成部材である。第１整流装置１
４は、制御可能な制御器として構成されており、例えば電界効果トランジスタ１
５〜２０である６つの制御可能な整流素子を含んでいる。ここでこれらの電界効
果トランジスタは、２つずつが直列に配置され、かつこの直列回路がオルタネー
タの相巻線と端子Ｂ２＋との間に配置されるように接続されている。
おり、これらの整流装置もオルタネータ１０の構成部材である。第１整流装置１
４は、制御可能な制御器として構成されており、例えば電界効果トランジスタ１
５〜２０である６つの制御可能な整流素子を含んでいる。ここでこれらの電界効
果トランジスタは、２つずつが直列に配置され、かつこの直列回路がオルタネー
タの相巻線と端子Ｂ２＋との間に配置されるように接続されている。
【００１２】 第２整流装置には参照符号２１が付されており、この整流装置は公知のように
プラスおよびマイナスブリッジとして構成されており、６つのダイオード２２〜
２７を含んでいる。これらダイオードの接続点はそれぞれオルタネータの相巻線
の１つに接続されている。マイナスブリッジのダイオードのアノードはアースな
いしはオルタネータ端子Ｂ−に接続されており、プラスブリッジのカソードは、
比較的高い電圧ＵＢ２＋が供給されている端子Ｂ２＋に接続されている。
プラスおよびマイナスブリッジとして構成されており、６つのダイオード２２〜
２７を含んでいる。これらダイオードの接続点はそれぞれオルタネータの相巻線
の１つに接続されている。マイナスブリッジのダイオードのアノードはアースな
いしはオルタネータ端子Ｂ−に接続されており、プラスブリッジのカソードは、
比較的高い電圧ＵＢ２＋が供給されている端子Ｂ２＋に接続されている。
【００１３】 オルタネータの出力電圧ないしはオルタネータ１０の相巻線Ｕ，Ｖ，Ｗに発生
する電圧は、２つの整流装置１４および２１により整流される。オルタネータ出
力電圧の高さの制御は、電圧制御器１３によって制御される励磁電流ＩＥの作用
を介して行われる。図１に示した回路装置によりオルタネータは制御され、これ
により出力側Ｂ２＋に例えば３６Ｖである出力電圧ＵＢ２＋が発生する。この電
圧は、電力消費が大きくかつ上記の電圧レベルで給電しなければならない負荷に
供給される。制御可能な整流器１４を適切に制御することによって、すなわち例
えば電圧制御器１３から電界効果トランジスタを制御することによって、端子Ｂ
１＋における電圧を、電圧ＵＢ１＝１２Ｖ（定格電圧）となるように制御するこ
とができる。ここではオルタネータのＵＢ２＋への制御も、制御可能な整流装置
１４の制御も、電圧制御器によって、この電圧制御器に相応の接続路２８，２９
を介して供給される電圧実際値に依存して行われる。電圧制御器１３の制御は、
接続路３０ないしは３１を介して行われる。
する電圧は、２つの整流装置１４および２１により整流される。オルタネータ出
力電圧の高さの制御は、電圧制御器１３によって制御される励磁電流ＩＥの作用
を介して行われる。図１に示した回路装置によりオルタネータは制御され、これ
により出力側Ｂ２＋に例えば３６Ｖである出力電圧ＵＢ２＋が発生する。この電
圧は、電力消費が大きくかつ上記の電圧レベルで給電しなければならない負荷に
供給される。制御可能な整流器１４を適切に制御することによって、すなわち例
えば電圧制御器１３から電界効果トランジスタを制御することによって、端子Ｂ
１＋における電圧を、電圧ＵＢ１＝１２Ｖ（定格電圧）となるように制御するこ
とができる。ここではオルタネータのＵＢ２＋への制御も、制御可能な整流装置
１４の制御も、電圧制御器によって、この電圧制御器に相応の接続路２８，２９
を介して供給される電圧実際値に依存して行われる。電圧制御器１３の制御は、
接続路３０ないしは３１を介して行われる。
【００１４】 比較的高い電圧によって給電されなければならない負荷３３が、スイッチ３２
を介して、場合によってはもう１つの蓄電器、例えばバッテリー３４またはコン
デンサが接続されている端子Ｂ２＋に接続される一方で、１２Ｖを必要とする車
載回路網の負荷３６はスイッチ３５を介して端子Ｂ１＋に接続される。Ｂ１＋に
は通例、車載回路網バッテリ３７が接続される。
を介して、場合によってはもう１つの蓄電器、例えばバッテリー３４またはコン
デンサが接続されている端子Ｂ２＋に接続される一方で、１２Ｖを必要とする車
載回路網の負荷３６はスイッチ３５を介して端子Ｂ１＋に接続される。Ｂ１＋に
は通例、車載回路網バッテリ３７が接続される。
【００１５】 １２Ｖ（比較的低い電圧レベル）または３６Ｖ（比較的高い電圧レベル）の２
つの電圧は定格電圧であり、したがって配属の充電電圧は１４Ｖまたは４２Ｖで
ある。この比較的高い電圧によって、例えば電気水ポンプ、電気操舵装置、電気
バルブ駆動部、電気窓ガラスヒータなどが駆動される。１２Ｖの負荷は、自動車
用車載回路網の公知の電気的な負荷である。
つの電圧は定格電圧であり、したがって配属の充電電圧は１４Ｖまたは４２Ｖで
ある。この比較的高い電圧によって、例えば電気水ポンプ、電気操舵装置、電気
バルブ駆動部、電気窓ガラスヒータなどが駆動される。１２Ｖの負荷は、自動車
用車載回路網の公知の電気的な負荷である。
【００１６】 図１に示した本発明の実施例では、オルタネータの比較的高い出力電圧ＵＢ２
＋は、励磁電流または励磁電力の制御を介して制御される。これに対して制御可
能な整流装置１４を介して、いわゆる下の電圧レベルが端子ＵＢ１＋に給電され
るが、これは例えば相電流ＩＵまたはＩＶまたはＩＷに同期して、上の整流器２
１が導通する期間にオンにクロック制御されることによって行われる。これによ
り上のダイオードはそれぞれ阻止され、相電流は下の回路に流れる。制御可能な
整流器の遮断時には、相電流は上のダイオードに切り替わる。したがって電圧制
御器１３によって行われる制御は、相位置と、制御可能な整流器１４が下の電圧
レベルの１２Ｖに切り替わる時間とを制御する。制御可能な整流器１４の適切な
相位置を選択すること、または制御可能な整流器１４のＭＯＳ電界効果トランジ
スタ１５〜２０を相応に制御することにより、上の電圧のリップルにプラスに作
用する、すなわちこれを低減することができる。
＋は、励磁電流または励磁電力の制御を介して制御される。これに対して制御可
能な整流装置１４を介して、いわゆる下の電圧レベルが端子ＵＢ１＋に給電され
るが、これは例えば相電流ＩＵまたはＩＶまたはＩＷに同期して、上の整流器２
１が導通する期間にオンにクロック制御されることによって行われる。これによ
り上のダイオードはそれぞれ阻止され、相電流は下の回路に流れる。制御可能な
整流器の遮断時には、相電流は上のダイオードに切り替わる。したがって電圧制
御器１３によって行われる制御は、相位置と、制御可能な整流器１４が下の電圧
レベルの１２Ｖに切り替わる時間とを制御する。制御可能な整流器１４の適切な
相位置を選択すること、または制御可能な整流器１４のＭＯＳ電界効果トランジ
スタ１５〜２０を相応に制御することにより、上の電圧のリップルにプラスに作
用する、すなわちこれを低減することができる。
【００１７】 下の電圧レベルにおいて上記の手段により電流を分岐することによって、オル
タネータ１０の最大出力を上回っていない場合に、上の（比較的高い）電圧ＵＢ
２＋が低減されることはない。それはこの電圧がさらに励磁電力を介して調整さ
れるからである。したがって上の電圧の制御は、少なくとも所定の限界内では、
励磁電力の制御によって、端子Ｂ２＋における電力取り出しに依存しないで行わ
れる。
タネータ１０の最大出力を上回っていない場合に、上の（比較的高い）電圧ＵＢ
２＋が低減されることはない。それはこの電圧がさらに励磁電力を介して調整さ
れるからである。したがって上の電圧の制御は、少なくとも所定の限界内では、
励磁電力の制御によって、端子Ｂ２＋における電力取り出しに依存しないで行わ
れる。
【００１８】 オルタネータの最大出力を上回った場合に、上の電圧レベルの電圧が落ち込ま
ないようにするため、制御可能な整流器１４の、導通制御される最大の相角度を
、比較的高い電圧レベルの制御偏差の関数として制限する。
ないようにするため、制御可能な整流器１４の、導通制御される最大の相角度を
、比較的高い電圧レベルの制御偏差の関数として制限する。
【００１９】 図１の実施例に示した回路は、下のブリッジ分岐に共通の整流ダイオード２５
，２６および２７を使用する。上の分岐には、定常電圧のためにダイオード２２
，２３および２４が設けられている。これに対して比較的低い電圧レベルのため
に、各々２つずつ直列に接続されたＭＯＳ電界効果トランジスタが設けられてい
る。これによって２つの電圧レベルの間で、制御されない調整電流が形成される
ことが回避される。ＭＯＳ電界効果トランジスタ１５〜２０の代わりに別の制御
可能な整流素子を使用することも可能である。ダイオード２２〜２７の代わりに
例えばツェナーダイオードまたは同様に制御される整流素子を使用することもで
きる。別の発展形態では他励同期オルタネータを、任意の電気機械と置き換える
ことができる。例えば本発明では、モータおよび／またはオルタネータとして作
動させることのできる電気機械に対して拡張することができる。この場合、以下
に説明する図２の実施形態が有利である。
，２６および２７を使用する。上の分岐には、定常電圧のためにダイオード２２
，２３および２４が設けられている。これに対して比較的低い電圧レベルのため
に、各々２つずつ直列に接続されたＭＯＳ電界効果トランジスタが設けられてい
る。これによって２つの電圧レベルの間で、制御されない調整電流が形成される
ことが回避される。ＭＯＳ電界効果トランジスタ１５〜２０の代わりに別の制御
可能な整流素子を使用することも可能である。ダイオード２２〜２７の代わりに
例えばツェナーダイオードまたは同様に制御される整流素子を使用することもで
きる。別の発展形態では他励同期オルタネータを、任意の電気機械と置き換える
ことができる。例えば本発明では、モータおよび／またはオルタネータとして作
動させることのできる電気機械に対して拡張することができる。この場合、以下
に説明する図２の実施形態が有利である。
【００２０】 図１の実施例と同じ構成部材には同じ参照符号が付されている図２の実施形態
では、電圧は、オルタネータとして作動させることができ、かつ付加的にモータ
としても作動させることのできる電気機械１０ａを用いて形成される。図１の実
施例と同様に制御可能な整流器１５〜２０が設けられており、これらの整流器は
図２の実施例ではグループＧ３で示されている。ダイオード２２〜２７は電界効
果トランジスタ３８〜４３によって置き換えられており、これらの電界効果トラ
ンジスタ３８，３９および４０はグループＧ１で、また電界効果トランジスタ４
１，４２および４３はグループＧ２で示されている。所属の２つの電圧網はＮ１
およびＮ２で示されており、網Ｎ１は端子Ｂ２＋に対応し、網Ｎ２は端子Ｂ１＋
に対応する。電圧制御器１３により、電界効果トランジスタ３８〜４３は接続線
路４４を介して、また電界効果トランジスタ４１〜４３は接続線路４５を介して
制御される。図２の回路装置の機能を以下に詳しく説明する。
では、電圧は、オルタネータとして作動させることができ、かつ付加的にモータ
としても作動させることのできる電気機械１０ａを用いて形成される。図１の実
施例と同様に制御可能な整流器１５〜２０が設けられており、これらの整流器は
図２の実施例ではグループＧ３で示されている。ダイオード２２〜２７は電界効
果トランジスタ３８〜４３によって置き換えられており、これらの電界効果トラ
ンジスタ３８，３９および４０はグループＧ１で、また電界効果トランジスタ４
１，４２および４３はグループＧ２で示されている。所属の２つの電圧網はＮ１
およびＮ２で示されており、網Ｎ１は端子Ｂ２＋に対応し、網Ｎ２は端子Ｂ１＋
に対応する。電圧制御器１３により、電界効果トランジスタ３８〜４３は接続線
路４４を介して、また電界効果トランジスタ４１〜４３は接続線路４５を介して
制御される。図２の回路装置の機能を以下に詳しく説明する。
【００２１】 以下の適用例で網Ｎ１は３６Ｖ（定格電圧）または４２Ｖ（充電電圧）の電圧
網を比較的電力消費の高い負荷のために、また網Ｎ２は１２Ｖ（定格電圧）また
は１４Ｖ（充電電圧）の電圧網を比較的電力消費の少ない負荷のために形成する
。別の電圧クラスを考えることも可能であり、原理的には網Ｎ１および網Ｎ２の
電圧は同じでもよい。ｎ個の網に拡張することも同様に可能である。
網を比較的電力消費の高い負荷のために、また網Ｎ２は１２Ｖ（定格電圧）また
は１４Ｖ（充電電圧）の電圧網を比較的電力消費の少ない負荷のために形成する
。別の電圧クラスを考えることも可能であり、原理的には網Ｎ１および網Ｎ２の
電圧は同じでもよい。ｎ個の網に拡張することも同様に可能である。
【００２２】 電気機械１０ａは、モータとしてもオルタネータとしても動作することができ
るため、モータ動作とオルタネータ動作を区別しなければならない。モータ動作
は、内燃機関を始動させた後、この内燃機関を所望の始動回転数にするために使
用される。すなわちモータ動作は始動動作に相応する。モータ動作時、電気機械
は同期／非同期モータとして制御される。グループＧ１およびＧ２の制御可能な
整流器はモータ動作時、制御可能なインバータを形成し、このインバータが電気
機械に網Ｎ１からエネルギーを供給する。この網Ｎ１にバッテリ３４が所属して
いる。
るため、モータ動作とオルタネータ動作を区別しなければならない。モータ動作
は、内燃機関を始動させた後、この内燃機関を所望の始動回転数にするために使
用される。すなわちモータ動作は始動動作に相応する。モータ動作時、電気機械
は同期／非同期モータとして制御される。グループＧ１およびＧ２の制御可能な
整流器はモータ動作時、制御可能なインバータを形成し、このインバータが電気
機械に網Ｎ１からエネルギーを供給する。この網Ｎ１にバッテリ３４が所属して
いる。
【００２３】 自動車の内燃機関が始動回転数に到達した後のオルタネータ動作時には、同じ
電気機械１０ａのオルタネータ動作により、相互に依存しない２つのバッテリ網
Ｎ１およびＮ２が充電される。このために制御可能な整流器グループＧ１および
Ｇ２はオルタネータ動作時に、網Ｎ１を充電するための制御可能な整流器を形成
する。グループＧ１およびＧ３はオルタネータ動作時に、網Ｎ２を充電するため
の制御可能な整流器を形成する。
電気機械１０ａのオルタネータ動作により、相互に依存しない２つのバッテリ網
Ｎ１およびＮ２が充電される。このために制御可能な整流器グループＧ１および
Ｇ２はオルタネータ動作時に、網Ｎ１を充電するための制御可能な整流器を形成
する。グループＧ１およびＧ３はオルタネータ動作時に、網Ｎ２を充電するため
の制御可能な整流器を形成する。
【００２４】 制御可能な整流素子のグループＧ３は、図２に示したように構成することがで
き、相毎にそれぞれ１つずつ電界効果トランジスタを含むことができる。ここで
寄生ダイオードのアノードは各相に接続されており、これらの寄生ダイオードの
カソードは、これらに直列に接続された電界効果トランジスタと共に、制御可能
な調整素子として設けられている。またはこのグループＧ３を、相毎にダイオー
ドが設けられ、ここでアノードが各相に配置され、カソードがこれらに直列に接
続された電界効果トランジスタと共に制御可能な調整素子となるように構成する
ことができる。
き、相毎にそれぞれ１つずつ電界効果トランジスタを含むことができる。ここで
寄生ダイオードのアノードは各相に接続されており、これらの寄生ダイオードの
カソードは、これらに直列に接続された電界効果トランジスタと共に、制御可能
な調整素子として設けられている。またはこのグループＧ３を、相毎にダイオー
ドが設けられ、ここでアノードが各相に配置され、カソードがこれらに直列に接
続された電界効果トランジスタと共に制御可能な調整素子となるように構成する
ことができる。
【００２５】 オルタネータ動作時に必要な制御過程では、図２に示した実施例に対して、図
３に示した相電圧、線路電圧、および線路電流の経過が得られる。詳しくいうと
図３は、３相オルタネータに相電圧ＵＵ，ＵＶ，ＵＷを、各々の制御可能な整流
器を介して、１２Ｖおよび３６Ｖの２つの網に供給する場合の電流電圧経過を示
している。ここで図３には、相電圧ＵＵとＵＶとＵＷ、線路電圧ＵＵ−ＶとＵＶ
−ＷとＵＷ−Ｕ、１２Ｖ網の線路電流Ｉ１２ＵＶとＩ１２ＶＷとＩ１２ＷＵ、お
よび３６Ｖ網の線路電流Ｉ３６ＵＶとＩ３６ＶＷとＩ３６ＷＵが相角度について
示されている。個々の参照符号は図に示されている。
３に示した相電圧、線路電圧、および線路電流の経過が得られる。詳しくいうと
図３は、３相オルタネータに相電圧ＵＵ，ＵＶ，ＵＷを、各々の制御可能な整流
器を介して、１２Ｖおよび３６Ｖの２つの網に供給する場合の電流電圧経過を示
している。ここで図３には、相電圧ＵＵとＵＶとＵＷ、線路電圧ＵＵ−ＶとＵＶ
−ＷとＵＷ−Ｕ、１２Ｖ網の線路電流Ｉ１２ＵＶとＩ１２ＶＷとＩ１２ＷＵ、お
よび３６Ｖ網の線路電流Ｉ３６ＵＶとＩ３６ＶＷとＩ３６ＷＵが相角度について
示されている。個々の参照符号は図に示されている。
【００２６】 制御および調整ユニットは以下の役割を果たさなければならない。すなわち制
御可能な整流素子のグループＧ１，Ｇ２およびＧ３の電力スイッチと、オルタネ
ータの励磁制御のための制御トランジスタである調整素子１２の電力スイッチと
が相に同期してスイッチングされ、これにより所定の電圧値によって網Ｎ１およ
び網Ｎ２が、各々の網の負荷とオルタネータ回転数に依存しないで調整されるよ
うにする。選択された回路装置では網Ｎ１は比較的高い電圧レベルを、また網Ｎ
２は比較的低い電圧レベルを供給する。この場合、個々の網の給電に対して次の
ことが成り立つ。
御可能な整流素子のグループＧ１，Ｇ２およびＧ３の電力スイッチと、オルタネ
ータの励磁制御のための制御トランジスタである調整素子１２の電力スイッチと
が相に同期してスイッチングされ、これにより所定の電圧値によって網Ｎ１およ
び網Ｎ２が、各々の網の負荷とオルタネータ回転数に依存しないで調整されるよ
うにする。選択された回路装置では網Ｎ１は比較的高い電圧レベルを、また網Ｎ
２は比較的低い電圧レベルを供給する。この場合、個々の網の給電に対して次の
ことが成り立つ。
【００２７】 網１の給電： 各々の線路電圧ＵＵ−Ｖ，ＵＶ−Ｗ，ＵＷ−Ｕが、網１の目下の電圧よりも低
くく、網Ｎ２の目下の電圧よりも高い間は、必要に応じてグループＧ２およびＧ
３を介して網Ｎ２に給電が行われる。
くく、網Ｎ２の目下の電圧よりも高い間は、必要に応じてグループＧ２およびＧ
３を介して網Ｎ２に給電が行われる。
【００２８】 網１の給電： 各々の線路電圧が網Ｎ１の目下の電圧レベルを上回る場合に、網Ｎ１への給電
が行われる。グループＧ１およびＧ２の半導体スイッチ（例えばＭＯＳ電界効果
トランジスタ）は、相応の導体に電流が流れると、電力損失を低減するためにス
イッチオンされる。網Ｎ２に給電するためのグループＧ３の半導体スイッチはこ
の場合に阻止され、したがって網Ｎ２に流れる電流は０である。
が行われる。グループＧ１およびＧ２の半導体スイッチ（例えばＭＯＳ電界効果
トランジスタ）は、相応の導体に電流が流れると、電力損失を低減するためにス
イッチオンされる。網Ｎ２に給電するためのグループＧ３の半導体スイッチはこ
の場合に阻止され、したがって網Ｎ２に流れる電流は０である。
【００２９】 オルタネータとして動作する電気機械の励磁は、制御および調整ユニットすな
わち電圧制御器１３により制御トランジスタ１２に関連して、網Ｎ１への所要の
エネルギーに応じて調整される。このために電圧制御器１３は、調整した目標電
圧値および供給された実際の電圧値を考慮して、制御トランジスタ１２をクロッ
ク制御してスイッチオンまたはオフする。ここでこの実際の電圧値は図２の実施
例のように接続線路２８を介して電圧制御器１３に到達する。
わち電圧制御器１３により制御トランジスタ１２に関連して、網Ｎ１への所要の
エネルギーに応じて調整される。このために電圧制御器１３は、調整した目標電
圧値および供給された実際の電圧値を考慮して、制御トランジスタ１２をクロッ
ク制御してスイッチオンまたはオフする。ここでこの実際の電圧値は図２の実施
例のように接続線路２８を介して電圧制御器１３に到達する。
【００３０】 網Ｎ１の給電が不足する場合、すなわちオルタネータを最大限に励磁してもこ
のオルタネータから、網Ｎ１を給電するための電気エネルギーを十分に供給でき
ない場合、網Ｎ２をクロック制御することにより、その時点でステータ巻線（Ｕ
，Ｖ，Ｗ）のインダクタンスに蓄えられたエネルギーを、グループＧ３の遮断後
に網１に供給することができる。実践的にはこのことは自動車において比較的エ
ンジン回転数が低いこと、例えばアイドル動作を意味し、このアイドル動作では
オルタネータ電圧は電圧網Ｎ１を給電するために十分ではないが、網Ｎ２をクロ
ック制御することにより生じるフリーホイーリングエネルギーを網N１に供給す
ることができる。
のオルタネータから、網Ｎ１を給電するための電気エネルギーを十分に供給でき
ない場合、網Ｎ２をクロック制御することにより、その時点でステータ巻線（Ｕ
，Ｖ，Ｗ）のインダクタンスに蓄えられたエネルギーを、グループＧ３の遮断後
に網１に供給することができる。実践的にはこのことは自動車において比較的エ
ンジン回転数が低いこと、例えばアイドル動作を意味し、このアイドル動作では
オルタネータ電圧は電圧網Ｎ１を給電するために十分ではないが、網Ｎ２をクロ
ック制御することにより生じるフリーホイーリングエネルギーを網N１に供給す
ることができる。
【図１】 本発明の第１実施例を示す図である。
【図２】 モータおよび／またはオルタネータとして動作可能な電気機械に本発明を適用
した場合の有利な実施例を示す図である。
した場合の有利な実施例を示す図である。
【図３】 ３相オルタネータに相電圧ＵＵ，ＵＶ，ＵＷを、各々の制御可能な整流器を介
して、１２Ｖおよび３６Ｖの網に供給する場合の電流電圧経過を示す図である。
して、１２Ｖおよび３６Ｖの網に供給する場合の電流電圧経過を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H590 AA01 AA10 CA07 CA23 CC01 CD01 CD03 CE05 DD25 DD64 EA10 EB02 FA06 FA08 FB01 FC14 GA03 HA03
Claims (12)
- 【請求項１】 オルタネータと、励磁巻線に流れる電流に作用することによ
って該オルタネータの出力電圧を所定の値に制御する電圧制御器と、前記オルタ
ネータに後置接続された少なくとも２つの整流装置とを備える、自動車用複数電
圧車載回路網であって、 第１整流装置は第１端子（Ｂ１＋）に接続されており、 該第１端子に第１直流電圧ＵＢ１＋が供給されており、 第２整流装置は第２端子（Ｂ２＋）に接続されており、 該第２端子に比較的高い第２直流電圧ＵＢ２＋が印加されている形式の自動車
用複数電圧車載回路網において、 第１整流装置は、少なくとも６つの制御可能な整流素子を備える制御可能な整
流器として構成されており、 前記の６つの整流素子は、２つずつ相互に直列に設けられており、かつ各々の
相巻線と端子（Ｂ１＋）との間に接続されていることを特徴とする 複数電圧車載回路網。 - 【請求項２】 前記の制御可能な整流素子はＭＯＳ電界効果トランジスタで
あり、 該MＯＳ電界効果トランジスタはそれぞれ電圧制御器（１３）によって制御さ
れる 請求項１に記載の複数電圧車載回路網。 - 【請求項３】 前記電圧制御器（１３）は、制御トランジスタ（１２）を制
御して、これにより端子（Ｂ２＋）に、３６Ｖまたは４２Ｖの電圧を発生させる
励磁電流（ＩＥ）が流れるようにし、 制御器（１３）は同時に、端子（Ｂ１＋）に１２Ｖまたは１４Ｖの電圧が発生
するように、制御可能な整流器（１４）を制御する 請求項１または２に記載の車載回路網。 - 【請求項４】 端子（Ｂ１＋）にバッテリ（３７）を接続可能であり、 前記端子（Ｂ１＋）に少なくとも１つのスイッチ（３５）を介して、少なくと
も１つの１２Ｖ車載回路網負荷（３６）を導通接続することができ、 端子（Ｂ２＋）に、少なくとも１つのスイッチ（３２）を介して、比較的電力
消費の大きい負荷（３３）を導通接続することができ、 場合によっては別のバッテリ（３４）が端子（Ｂ２＋）に接続される 請求項１から３までのいずれか１項に記載の複数電圧車載回路網。 - 【請求項５】 オルタネータ（１０）は、モータまたはオルタネータとして
駆動される電気機械（１０ａ）であり、 モータ動作は内燃機関の始動に使用され、 オルタネータ動作は内燃機関の始動後に行われ、 モータ動作も、オルタネータ動作も前記の制御可能な整流素子を使用して行わ
れる 請求項１から４までのいずれか１項に記載の複数電圧車載回路網。 - 【請求項６】 モータ動作時に前記電気機械（１０ａ）は同期または非同期
モータとして動作し、 制御可能な整流器のグループ（Ｇ１）とグループ（Ｇ２）は、制御可能なイン
バータとして動作し、 電気機械はバッテリ（３４）から電圧を供給される 請求項５に記載の複数電圧車載回路網。 - 【請求項７】 オルタネータ動作時にグループ（Ｇ１）と（Ｇ２）の制御可
能な整流器は、網（Ｎ１）の充電に使用され、グループ（Ｇ１）と（Ｇ３）は網
（Ｎ２）に対する充電に使用される 請求項５または６に記載の複数電圧車載回路網。 - 【請求項８】 前記グループ（Ｇ３）の整流素子には、オルタネータの相巻
線毎に、それぞれ１つのダイオードが含まれており、 該ダイオードのアノードは、各々の相巻線に接続されており、 前記ダイオードのカソードは、該ダイオードのカソードに直列に接続された電
界効果トランジスタと共に、制御可能な調整素子として動作する 請求項１から７までのいずれか１項に記載の複数電圧車載回路網。 - 【請求項９】 整流素子（Ｇ３）は、相巻線毎にそれぞれ１つずつ電界効果
トランジスタを含んでおり、 該電界効果トランジスタの寄生ダイオードのアノードは、各々の相巻線に接続
されており、 前記寄生ダイオードは、該寄生ダイオードのカソードに直列に接続された電界
効果トランジスタと共に、制御可能な調整素子として動作する 請求項５または６に記載の複数電圧車載回路網。 - 【請求項１０】 前記制御器により、グループ（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）の制御
可能な整流器と制御トランジスタ（１２）とが、オルタネータの励磁制御のため
に相に同期して導通接続され、これにより所定の電圧値が、網（Ｎ１）および網
（Ｎ２）に、各々の網負荷およびオルタネータ回転数に依存しないで調整される 請求項１から９までのいずれか１項に記載の複数電圧車載回路網。 - 【請求項１１】 電圧網（Ｎ１）および電圧網（Ｎ２）の給電は、相互に依
存しないで調整される 請求項１から１０までのいずれか１項に記載の複数電圧車載回路網。 - 【請求項１２】 オルタネータを最大限に励磁しても電圧網（１）の給電が
不足する場合、網（Ｎ２）に作用する整流素子のクロック制御が行われ、 これによってオルタネータのスタータ巻線に蓄積されたエネルギーを、網（Ｎ
１）に供給する 請求項１１に記載の複数電圧車載回路網。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19838973.6 | 1998-08-27 | ||
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| PCT/DE1999/002315 WO2000013303A1 (de) | 1998-08-27 | 1999-07-28 | Mehrspannungsbordnetz für ein fahrzeug |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002525010A true JP2002525010A (ja) | 2002-08-06 |
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ID=7878897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000568173A Pending JP2002525010A (ja) | 1998-08-27 | 1999-07-28 | 自動車用複数電圧車載回路網 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP1050100B1 (ja) |
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| DE (2) | DE19838973A1 (ja) |
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| JP2007135391A (ja) * | 2005-10-06 | 2007-05-31 | Deere & Co | 二重電圧電気システム |
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