JP2013510756A - 自動車のスタートフェーズ中にバッテリからの自動車ジェネレータの電流取り出しを最小化する装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車ジェネレータの電流の取り出しを最小化する装置に関しており、ここでこの電流の取り出しは、自動車のスタートフェーズ中にバッテリから行われる。ここでこの装置は、ジェネレータユニットおよびジェネレータ制御器を有する。このジェネレータ制御器には制御器制御部が含まれており、この制御器制御部は、固定に調整されたデューティ比を有する第１駆動制御信号を供給する手段と、励磁電流に依存するデューティ比を有する第２駆動制御信号を供給する手段と、これらの２つのデューティ比のうちの小さい方のデューティ比を有する駆動制御信号を選択する手段とを有する。ここではこの駆動制御信号が、駆動制御信号としてジェネレータ制御器の出力段に供給される。これにより、バッテリからの可能な限りに少ない電流取り出しが保証されて、原動機のスタートが行われ、またジェネレータ／制御器は、車載電源網を給電するためにスタートされる。

Description

本発明は、自動車ジェネレータの電流の取り出しを最小化する装置に関しており、ここでこの電流の取り出しは、自動車のスタートフェーズ中にバッテリから行われる。

従来の技術
ジェネレータ制御器を用いてジェネレータの出力電圧を制御することはすでに公知である。ジェネレータの出力電圧は、複数の影響量に依存しており、これらの影響量には、回転数、車載電源網における電気的な負荷、スタータバッテリの充電状態および温度が含まれる。車載電源網において一定の電圧を形成するため、上記のジェネレータ制御器により、あらかじめ定めた境界内にジェネレータの出力電圧が制御される。この制御は、ジェネレータの励磁巻線を流れる励起電流を適合させることによって行われる。この励起電流を適合させるため、上記の制御器制御部によって供給されるＰＷＭ駆動制御信号のデューティ比を変化させる。

ジェネレータ制御器のスイッチングトランジスタとしてハイサイドトランジスタを使用する際には上記の励起電流を直流電圧供給端子Ｂ＋から取り出して上記のトランジスタを介して励磁巻線に導く。この励磁巻線の第２端子は、アースに接続されている。

上記のジェネレータの相電圧端子Ｕ，Ｖ，Ｗにおいて形成される交流電圧は、複数の分岐を有する整流装置において整流され、自動車の車載電源網に供給され、また上記のジェネレータ制御器の上で述べた直流電圧供給端子にも供給される。

さらに上記のジェネレータ制御器は、ジェネレータの複数の相電圧端子のうちの少なくとも１つにも接続されており、これによってこのジェネレータの複数の相電圧のうちの少なくとも１つが評価される。

このジェネレータ制御器は、制御器制御部を有しており、この制御器制御部により、ジェネレータ制御器のスイッチングトランジスタ用のスイッチング信号が供給され、また上記の直流電圧供給端子Ｂ＋に加わる直流電圧ならびに上記のジェネレータの複数の相電圧のうちの少なくとも１つが入力信号としてこの制御器制御部に供給される。

原動機スタート時にジェネレータ制御器を用い、あらかじめ定めた固定のデューティ比でＰＷＭ駆動信号を形成して励磁電流を供給することはすでに公知である。このことは、原動機スタート時に一層確実な回転数検出を保証できるようにするための前提条件である。上記のデューティ比は、あらゆる温度領域において、少なくとも１つの相電圧を介して回転数を検出することにより、原動機スタートが一層確実に識別できるように選択される。この相電圧は、十分に大きな振幅を有する必要がある。

この相電圧の振幅は、励磁電流に依存しており、またデューティ比を固定に調整した場合、温度にも依存する。ここではこの温度より、励磁回路に設けられるオーム抵抗が影響を受ける。

すべての温度において、原動機スタートフェーズにおける一層確実な回転数評価を保証するためには、最も不利な条件に相応して、停止フェーズにおけるデューティ比を設定しなければならない。

しかしながらこのことにより、例えば一層低い温度において存在するような一層有利な動作点がある場合に、デューティ比を固定に調整すると、必要であるよりも大きな励磁電流が発生し、ひいてはこの車両のバッテリから大きな電流が取り出されることになってしまうのである。

ＤＥ ６９２１３５３８ Ｔ２からは、車両のバッテリを再充電するための装置用の監視回路が公知であり、この監視回路は、自動車が停止しているかまたは原動機が遮断されている場合に大きな電流が取り出されないようにする。

上記の監視回路には、界磁巻線を流れる電流を示す信号を供給する検出段が含まれている。この界磁巻線の駆動制御トランジスタを流れる電流は、第１動作モードまたは第２動作モードが存在するように制御される。上記のジェネレータの回転数が、あらかじめ定めたレベル以下になる場合に導入される第１動作モードでは、平均値の小さいピーク電流が上記の界磁巻線を流れる。上記のジェネレータの回転数が、あらかじめ定めたレベル以上になる場合に導入される第２動作モードでは、平均値の大きなピーク電流が上記の界磁巻線を流れる。これにより、上記の公知の監視回路では、界磁巻線を流れる電流が、ジェネレータのロータの回転数に依存して変化することになる。

発明の開示
これに対し、本発明による装置はつぎのような利点を有する。すなわち、原動機をスタートする際、車両停止状態およびジェネレータ停止状態において、バッテリから取り出される最大電流が制限ないしは低減されるが、それでも全温度領域において十分な励起が保証され、自動車のジェネレータの複数の相電圧のうちの１つを評価することによって原動機スタートが確実に識別されるという利点を有するのである。このことが意味するのは、自動車の原動機が停止フェーズにあるが上記のジェネレータ制御器がアクティブである停止クロックの状態において、上記の制御器／ジェネレータによってバッテリから取り出される電流が低減ないしは制限されることである。

これは、請求項１により、実質的につぎのようにして達成される。すなわち、上記の制御器制御部が、あらかじめ設定されかつ固定に調整されたデューティ比を有する第１駆動制御信号を供給する手段と、励磁電流に依存するデューティ比を有する第２駆動制御信号を供給する手段と、これらの２つのデューティ比のうちの小さい方のデューティ比を有する駆動制御信号を選択するための手段とを有することによって達成されるのである。

本発明の別の有利な特徴は、図面に基づく以下の説明に記載されている。

本発明の実施例によるジェネレータ装置の回路図である。 図１に示したジェネレータ制御器の制御器制御部の詳細を示す図である。

図１には、本発明の実施例によるジェネレータ装置の回路図が示されている。図示のジェネレータ装置１１は、ジェネレータ制御器１およびジェネレータユニット１０を有しており、このジェネレータユニットより、その出力側に自動車の車載電源網１２用の給電直流電圧が供給される。

ジェネレータユニット１０は、ジェネレータ２および整流装置９を有する。ジェネレータ２には、励磁巻線５と、例えばスター形回路の形態で互いに接続されている相巻線Ｌ_u，Ｌ_v，Ｌ_wとが含まれている。ジェネレータ２により、その相電圧端子Ｕ，ＶおよびＷに複数の交流電圧が得られ、これらの交流電圧は、後置接続された整流装置９に供給される。図示した実施例とは択一的に、相ないしは相電圧端子の数を別の数にすることも可能である。

整流装置９には、相ストランドの数に相応して３つの分岐が含まれており、これらの分岐のうちのそれぞれの分岐は、２つのダイオードまたは別の適当なコンポーネントの直列回路を有しており、またジェネレータの相電圧端子のうちの１つに対応付けられている。

ジェネレータ２の相電圧端子Ｕは、第１整流分岐のダイオードＤ１とＤ４との間の接続点に接続されている。ジェネレータ２の相電圧端子Ｖは、第２整流分岐のダイオードＤ２とＤ５との間の接続点に接続されている。ジェネレータ２の相電圧端子Wは、第３整流分岐のダイオードＤ３とＤ６との間の接続点に接続されている。

ダイオードＤ４，Ｄ５およびＤ６のカソードは互いに接続されている。このカソードではジェネレータユニット１０の出力電圧が供給されて車載電源網１２に渡される。ダイオードＤ１，Ｄ２およびＤ３のアノードも互いに接続されており、これらはアースに接続されている。

さらにジェネレータ２の相電圧端子Ｗは、ジェネレータ制御器１の端子Ｘを介して、ジェネレータ制御器１の制御器制御部７に接続されており、また抵抗Ｒ３およびジェネレータ制御器のアース接続部３を介してアース４に接続されている。

ジェネレータ制御器１は、動作電圧端子Ｂ＋と、別の端子ＤＦ，Ｄ−およびＸとを有する。さらにジェネレータ制御器には制御器制御部７が含まれている。制御器制御部７は、スイッチングトランジスタを有する出力段６にＰＷＭ駆動信号を供給するために設けられている。さらに制御器制御部７は、動作電圧端子Ｂ＋に接続されており、またアース接続部３を介してアース４に接続されている。さらに制御器制御部７は、ジェネレータ２の相電圧端子Ｗから導出される相電圧信号を受信するため、ジェネレータ制御器１の端子Ｘに接続されている。

図１に示した装置はさらに、励磁電流回路を有する。この回路は、ジェネレータ制御器１の動作電圧端子Ｂ＋から、ジェネレータ制御器のスイッチングトランジスタ６と、ジェネレータ制御器の端子ＤＦと、励磁巻線５と、ジェネレータ制御器の端子Ｄ−と、アース接続部３とを介してアース４に続いている。ジェネレータ制御器１の端子Ｄ−とＤＦとの間には、フリーホイールダイオード８が接続されるか、またはスイッチングトランジスタによるアクティブなフリーホイールが使用される。

動作電圧端子Ｂ＋に接続されておりかつ端子Ｘを介してジェネレータ２の相電圧端子Ｗに接続されている制御器制御部７は、制御信号ｓによってスイッチ６を制御して、励磁電流が励磁巻線５を流れるようにする。ここでこの電流は、動作電圧端子Ｂ＋に加えられている直流電圧にも、また端子Ｘを介してこれに供給される相電圧にも依存する。

図２には制御器制御部７の一部分が詳しく図示されている。この制御器制御部は、第１駆動制御信号ｓ１を供給する手段１３を有しており、この信号は、あらかじめ設定されかつ固定に調整されたデューティ比を有する。このあらかじめ設定されかつ固定に調整されたデューティ比に相応するデータは、有利にはジェネレータ制御器を工場で作製する際に、不揮発性メモリを有する手段１３に不揮発的に記憶される。

さらに制御器制御部７は、励磁電流ＩＥに依存するデューティ比を有する第２駆動制御信号ｓ２を供給する手段１４を有する。第２駆動制御信号ｓ２を供給する手段１４には、励磁電流に依存して第２駆動制御信号ｓ２を求める計算ユニットが含まれている。上記の励磁電流についての情報は、手段１６によってこの計算ユニットに供給されて励磁電流が測定される。ここでこの手段１６は計算ユニットに接続されている。手段１６は、例えば測定抵抗であり、この測定抵抗は、励磁巻線５に接続されており、この抵抗において上記の励磁電流に相応する電圧が降下する。

さらに制御器制御部７には、上記の２つのデューティ比のうちの小さい方のデューティ比を有する駆動制御信号を選択する手段１５が含まれている。手段１５には比較器が含まれており、この比較器は、第１駆動制御信号ｓ１を供給する手段１３と、第２駆動制御信号ｓ２を供給する手段１４とに接続されており、また出力側において上記の２つのデューティ比のうちの小さい方のデューティ比を有する駆動制御信号ｓを供給する。駆動制御信号ｓは、スイッチングトランジスタを有する、図１に示した出力段６に供給される。

手段１５のこの比較器は有利には計算ユニットの構成部分であり、さらにこの計算ユニットには端子Ｂ＋を介して動作電圧が供給され、この計算ユニットは、端子Ｘを介してジェネレータ２の相電圧端子Ｗに接続されている。この計算ユニットは、スタート過程が終了した後にジェネレータ制御器１の出力段６用の駆動制御信号ｓを求めるためにも設けられており、この計算ユニットにより、駆動制御信号ｓを求める際に上記の動作電圧および相電圧が考慮される。

上記のことのすべてによれば、本発明による装置により、自動車の原動機スタート時に、すべての温度領域において、相電圧を介して回転数を検出することができることが保証される。このために上記の制御器制御部は、あらかじめ定められて固定に調整されかつ制御器制御部の記憶装置に不揮発的に記憶したデューティ比を有する第１駆動制御信号ｓ１を供給する手段と、励磁電流に依存するデューティ比を有する第２駆動制御信号ｓ２を供給する手段と、これらの２つのデューティ比のうちの小さい方のデューティ比を有する駆動制御信号を選択するための手段とを有する。上記の２つのデューティ比のうちの小さい方のデューティ比を有するこの駆動制御信号ｓは、原動機スタート時に、すなわちこの原動機の停止フェーズにアクティブな制御器において、上記のジェネレータ制御器の出力段に供給される。これにより、上記の相電圧を評価するのに十分な振幅を有する相電圧を供給する励磁電流が上記の励磁巻線をつねに流れ、この相電圧は、制御器制御部７に供給される。ここで保証されるのは、例えば比較的低い温度など比較的有利な動作点が存在する場合、バッテリから必要以上の電流が取り出されることがないことである。

この手法の利点は、極めて高い温度または例えば励磁回路における断線によるエラーによって極めて大きなデューティ比が調整されることになってしまう場合に、上記のあらかじめ設定されかつ固定に調整されるデューティ比が使用されるかないしはこれに制限されることである。

Claims (5)

1. 自動車のスタートフェーズ中に、バッテリからの自動車ジェネレータの電流の取り出しを最小化する装置であって、
   該装置は、
   − ジェネレータユニット（１０）と、
   − 制御器制御部（７）および出力段（６）を有するジェネレータ制御器（１）を有しており、
   − 前記制御器制御部（７）により、デューティ比を有する駆動制御信号が当該出力段（６）に供給される、
   電流の取り出しを最小化する装置において、
   前記制御器制御部（７）は、
   − あらかじめ設定されかつ固定に調整されたデューティ比を有する第１駆動制御信号（ｓ１）を供給する手段（１３）と、
   − 励磁電流に依存するデューティ比を有する第２駆動制御信号（ｓ２）を供給する手段（１４）と、
   − 前記２つのデューティ比のうちの小さい方のデューティ比を有する駆動制御信号を選択する手段（１５）を有しており、当該選択された駆動制御信号は駆動制御信号（ｓ）として前記出力段（６）に供給されることを特徴とする、
   電流の取り出しを最小化する装置。
2. 請求項１に記載された装置において、
   当該装置は、前記励磁電流を測定する複数の手段（１６）を有しており、
   当該測定する手段は、前記第２駆動制御信号を供給する手段（１４）に接続されていることを特徴とする装置。
3. 請求項１または２に記載された装置において、
   前記第１駆動制御信号（ｓ１）を供給する手段（１３）は、不揮発性記憶装置を有しており、
   当該不揮発性記憶装置に、前記あらかじめ設定されかつ固定に調整されたデューティ比を指定するデータが記憶されていることを特徴とする装置。
4. 請求項１から３までのいずれか１項に記載の装置において、
   前記第２駆動制御信号（ｓ２）を供給する手段（１４）には、励磁電流に依存して第２駆動制御信号（ｓ２）を求める計算ユニットが含まれていることを特徴とする装置。
5. 請求項１から４までのいずれか１項に記載の装置において、
   前記駆動制御信号を選択する手段（１５）には、前記２つのデューティ比のうちの小さい方のデューティ比を有する駆動制御信号を選択するために比較器が含まれており、
   当該比較器は、前記第１駆動制御信号（ｓ１）を供給する手段（１３）および前記第２駆動制御信号（ｓ２）を供給する手段（１４）に接続されており、
   当該比較器により、出力側に前記２つのデューティ比のうちの小さい方のデューティ比を有する駆動制御信号（ｓ）が供給されることを特徴とする装置。

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