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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spannungsreglersystem für einen Fahrzeugwechselstromgenerator (Lichtmaschine).
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Es ist seit langem bekannt, daß Fahrzeugwechselstromgeneratoren eine kleine Wechselspannung (im folgenden als Remanenzspannung bezeichnet) aufgrund von Restmagnetismus bzw. Remanenz erzeugen, auch wenn der Feldstrom nicht mehr zu der Feldspule zugeführt wird, solange ein Rotor des Wechselstromgenerators sich dreht. Das U.S. Patent
US 5 376 876 A offenbart eine Vorrichtung zum Erfassen einer Drehung eines Rotors unter Verwendung einer derartigen Remanenzspannung. Falls jedoch von einer Gleichstromleistungsleitung eines höheren Potentials ein Leckstrom in die Ankerwicklung fließt, kann die Vorrichtung eine derartige Remanenzspannung nicht richtig erfassen.
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Die
WO 99/07 064 A1 offenbart einen Spannungsregler für einen Drehstromgenerator, bei dem die Phasenspannung des Generators ausgewertet wird. Diese Phasenspannung wird mit Hilfe eines Fensterkomparators mit variablen Schwellen ausgewertet. Über ein VCL-Signal, das jeweils umschaltet, wenn eine Schwellenanpassung erfolgt, lässt sich ein frequenzabhängiges Signal erzeugen, das als Maß für die Generatordrehzahl auswertbar ist.
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DE 695 08 703 T2 offenbart ein Wechselstromgeneratorphasendetektionssystem für einen Wechselstromgenerator, der eine Statorwicklung hat, die ein Statorwicklungssignal liefert, das innerhalb eines Bereichs begrenzt ist, wobei das Statorwicklungssignal einen Verlustbetrag hat, wenn der Wechselstromgenerator steht und einen Ladungsbetrag, wenn der Wechselstromgenerator rotiert, wobei das Wechselstromgeneratorphasendetektionssystem umfaßt:
- – Verlustkompensationsmittel zur Vorspannung der Statorwicklung des Wechselstromgenerators, wenn sich der Verlustbetrag des Statorwicklungssignals in einem Abstand von einem Randgebiet des Bereichs befindet, wobei die Vorspannung der Statorwicklung den Betrag des Statorwicklungssignals verändert; und
- – Vergleichermittel zur Bereitstellung eines Wechselstromgeneratoranlaufzustands des Zustandssignals, wenn der Betrag des veränderten Statorwicklungssignals einen vorbestimmten Schwellenwert nicht überschreitet.
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US 4 477 766 A offenbart eine Vorrichtung zum Steuern der Stromerzeugung für Fahrzeuge.
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DE 692 13 538 T2 offenbart eine Überwachungsstufe für das Nachladesystem einer Kraftfahrzeugbatterie, das einen Generator enthält, der einen Wechselstromgenerator mit einer Induktionsspule und einer Feldspule sowie einen Gleichrichter aufweist, dessen Ausgang mit der Batterie verbunden ist; wobei die Überwachungsstufe enthält: einen Ansteuertransistor, dessen Kollektor/Emitter-Strecke dazu dient, um mit der Feldspule des Generators zwischen den beiden Anschlüssen einer Gleichspannungsquelle in Serie geschaltet zu werden, sowie eine Ansteuerstufe, die dazu dient, um den Transistor in Übereinstimmung mit vorgegebenen Verfahren als Funktion jenes Wertesanzusteuern, den die vom Generator erzeugte Spannung annimmt; wobei die Ansteuerstufe eine Abtaststufe enthält, die mit einer Phase des Generators verbunden ist und dazu dient, um ein Signal zu liefern, das die Drehzahl des Generators anzeigt; und eine Verarbeitungs/Vergleicher-Stufe, die mit der Abtaststufe verbunden ist und dazu dient, um ein Signal zu erzeugen, um den Stromfluß durch den Transistor so zu regeln, daß sich die Stärke des durch die Kollektor/Emitter-Strecke des Transistors fließenden Stroms als Funktion der Drehzahl des Generators ändert; dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsstufe weiters eine Fühlerstufe enthält, die dazu dient, um ein Signal zu liefern, das jenen Strom anzeigt, der im Betrieb der Feldspule fließt, und daß die Verarbeitungs/Vergleicher-Stufe mit der Feldspulenstrom-Abtaststufe verbunden und so aufgebaut ist, um ein Signal zu erzeugen, um den Stromfluß durch den Transistor so zu regeln, daß der Transistor wie folgt angesteuert wird:
- – in eine erste Betriebsart, die im Betrieb einem vorgegebenen niedrigen Mittelwert des Spitzenstroms in der Feldspule entspricht, wenn die Drehzahl des Generators unter einem voreingestellten Pegel liegt, und
- – in eine zweite Betriebsart, die einem voreingestellten oberen Mittelwert des Spitzenstroms entspricht, wenn die Drehzahl des Generators größer als der voreingestellte Pegel ist.
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WO 99/07 064 A1 schlägt eine andere Vorrichtung zum Erfassen der Drehung eines Rotors vor. Diese Vorrichtung verwendet einen Fensterkomparator bzw. Fensterdetektor, so daß die Drehung durch eine Veränderung seiner Schwellwertspannung erfaßt werden kann. Jedoch benötigt er eine beträchtliche Zeit zum Erfassen der Drehung.
JP H03-215 200 A , welche mit dem U.S. Patent
US 5 182 511 A und
EP 0 408 436 A1 korrespondiert, oder die nationale PCT-Anmeldung
JP H08-503 308 A , welche mit dem U.S. Patent
US 5 602 470 A und
WO 95/05 606 A1 korrespondiert, offenbaren eine Vorrichtung zum Erfassen der Drehung, bei welcher eine Spannungsdifferenz zwischen zwei Phasenwicklungen erfaßt wird, um den Einfluß des Leckstroms zu beseitigen. Dabei ist es jedoch notwendig, eine andere bzw. weitere komplizierte Schaltung zum Eingeben der Spannung der zwei Phasenwicklungen zu dem Regler vorzusehen. Da die Vorrichtung, die in
JP H03-215 200 A offenbart ist, die Spannungsdifferenz zwischen zwei Phasenwicklungen unter einer Schwebebedingung („floating” condition) erfaßt, ist es schwierig, das Bezugspotential eines Komparators einzustellen.
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Daher besteht eine Hauptaufgabe der Erfindung darin, ein einfaches Spannungsreglersystem zu schaffen, das die Remanenzspannung ohne eine Verzögerung genau erfassen kann, so daß die Drehung eines Rotors rechtzeitig und genau erfaßt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem Hauptmerkmal der Erfindung, enthält ein Spannungsreglersystem für einen Wechselstromgenerator zum Aufladen einer Batterie einen Rotor mit Magnetpolen, eine Feldspule, eine Ankerwicklung, eine Vollweggleichrichtereinheit, die mit der Ankerwicklung verbunden ist, eine Rotationserfassungseinheit und eine Spannungssteuereinheit zum Steuern eines Stroms, der der Feldspule zugeführt wird. Die Rotationserfassungseinheit enthält einen Komparator, der mit der Ankerwicklung verbunden ist, eine erste Schaltung zum Vorsehen einer ersten Schwellwertspannung, die höher als eine Spannung der Minuspolseite der Batterie und niedriger als die Hälfte der Batterienennspannung ist, und eine zweite Schaltung zum vorsehen einer zweiten Schwellwertspannung, die niedriger als die Nennspannung der Batterie und höher als die Hälfte der Batterienennspannung ist. Der Komparator vergleicht die Ausgangsspannung mit der ersten Schwellwertspannung oder zweiten Schwellwertspannung.
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Daher kann die Rotationserfassung mittels einem einfachen Schaltungsaufbau unter Verwendung eines Restmagnetismus bzw. einer Remanenz des Rotors ohne eine Verzögerung durchgeführt werden.
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Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung enthält die Rotationserfassungseinheit ein Klemmschalter (clamp switch), welcher den Ausgangsanschluß der Ankerwicklung an bzw. auf einem vorbestimmten Potentialwert festklemmt bzw. hält; und der Komparator vergleicht die Ausgangsspannung mit der ersten Schwellwertspannung, wenn der Klemmschalter einschaltet, und mit der zweiten Schwellwertspannung, wenn der Klemmschalter ausschaltet.
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Falls daher ein Leckstrom aus einem Abschnitt mit einem hohen Potential fließt, wie beispielsweise dem positiven Anschluß der Gleichrichtereinheit, wird der Klemmschalter eingeschaltet, um den Leckstrom zur Masse abzuleiten, wodurch ein Anstieg oder ein Schweben des Potential des Ausgangsanschlusses der Ankerwicklung unterdrückt wird. Folglich kann die Remanenzspannung, die in der Ankerwicklung induziert wird, genau erfaßt werden, so daß die Drehung des Rotors genau erfaßt werden kann.
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Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung enthält die Rotationserfassungseinheit einen Klemmschalter zum Festklemmen des Ausgangsanschlusses der Ankerwicklung an einen vorbestimmten Potentialwert, einen ersten Komparator zum Vergleichen der ersten Schwellwertspannnung mit der Ausgangsspannung der Ankerwicklung, wenn der Klemmschalter sowohl ein- als auch ausschaltet, und einen zweiten Komparator zum Vergleichen der zweiten Schwellwertspannung mit der Ausgangsspannung der Ankerwicklung, wenn der Klemmschalter einschaltet und wenn der Klemmschalter ausschaltet.
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Daher kann die Drehung des Rotors unabhängig davon erfaßt werden, ob der Klemmschalter einschaltet oder nicht und unabhängig davon, ob ein Leckstrom besteht oder nicht.
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Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung, enthält das Spannungsreglersystem ferner einen ersten Widerstand, der parallel mit dem Klemmschalter verbunden ist. Der Widerstand verbindet den Ausgangsanschluß der Ankerwicklung und einen niederseitigen bzw. niederspannungsseitigen Anschluß der Vollweggleichrichtereinheit.
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Daher kann die Drehung unter stabilen Bedingungen erfaßt werden.
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Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung, enthält das Spannungsreglersystem ferner einen zweiten Widerstand, der in Serie mit dem Klemmschalter zwischen dem Ausgangsanschluß der Ankerwicklung und einem niederspannungsseitigem Anschluß der Vollweggleichrichtereinheit verbunden ist.
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Daher kann der Widerstand einen Leckstrom unterdrücken, so daß der Klemmschalter geschützt werden kann. Vorzugsweise weist der zweite Widerstand einen niedrigeren Widerstandswert als der erste Widerstand auf.
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Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung, enthält das Spannungsreglersystem ferner eine Schaltung zum Zuführen eines Hilfsfeldstroms für eine vorbestimmte Hilfszeitdauer, falls die Ausgangsspannung der Ankerwicklung höher als eine Schwellwertspannung wird. Vorzugsweise führt die Schaltung zum Zuführen eines Hilfsfeldstroms diesen Hilfsfeldstrom intermittierend zu. Überdies stoppt die Schaltung ein Zuführen des Hilfsstroms nach der Hilfszeitdauer für eine Zeitdauer, die länger als die Hilfszeitdauer ist.
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Daher kann die Drehung auch bei einer sehr niedrigen Drehzahl ohne einen Leistungsverlust erfaßt werden.
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Andere Aufgaben, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung als auch die Funktionen der betroffenen Teile der vorliegenden Erfindung werden aus einem Studium der folgenden detaillierten Beschreibung der beigefügten Ansprüche und der Zeichnung besser ersichtlich.
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Es zeigt:
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1 ein Blockdiagramm, das eine Schaltung eines Fahrzeugwechselstromgenerators darstellt, der ein Spannungsreglersystem gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung enthält;
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2 ein Schaltungsdiagramm, das eine Hilfsleistungsquellenschaltung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
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3 ein Schaltungsdiagramm, das eine Hilfsleistungsquellenschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
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4 ein Zeitablaufdiagramm, das einen Betrieb der Hilfsleistungsquellenschaltung gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt;
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5 ein Schaltungsdiagramm, das eine Hilfsleistungsquellenschaltung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
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6 ein Schaltungsdiagramm, das eine Hilfsleistungsquellenschaltung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
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7 ein Schaltungsdiagramm, das eine Hilfsleistungsquellenschaltung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung darstellt.
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Im folgenden wird ein Spannungsreglersystem eines Fahrzeugwechselstromgenerators gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt, ist ein Fahrzeugwechselstromgenerator bzw. eine Lichtmaschine 1 mit einer Batterie 2 verbunden. Die Lichtmaschine 1 enthält eine dreiphasige Ankerwicklung 3, die auf Statorkern (nicht gezeigt) montiert ist, eine Vollweggleichtrichtereinheit 4, eine Feldspule 5, die in einem Rotor (nicht gezeigt) montiert ist, und ein Spannungsreglersystem 6, gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Gleichrichtereinheit 4 ist mit der Ankerwicklung 3 verbunden, um deren Wechselstromausgangsleistung in eine Gleichstromausgangsleistung umzuwandeln.
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Das Spannungsreglersystem 6 enthält einen höherseitigen bzw. hochspannungsseitigen Leistungsschalttransistor 61, eine Spannungsbegrenzungsdiode 62, eine Spannungssteuerschaltung 63, eine Hauptleistungsversorgungsschaltung 64 und eine Hilfsleistungsversorgungsschaltung 65. Die Spannungsbegrenzungsdiode 62 ist zwischen der Feldspule 5 und Masse verbunden, um den Feldstrom abzuleiten, wenn der Leistungstransistor 61 ausgeschaltet ist. Die Spannungssteuerschaltung 63 ist mit dem Ausgangsanschluß der Gleichrichtereinheit 4 verbunden, um die Ausgangsgleichspannung der Gleichrichtereinheit 4 in einem vorbestimmten Spannungsbereich in bekannter Art und Weise zu steuern. Die Hauptleistungsversorgungsschaltung 64 versorgt die Spannungssteuerschaltung 63 mit elektrischer Leistung. Die Hilfsleistungsversorgungsschaltung 65 ist mit einer Y-Phasenwicklung der dreiphasigen Ankerwicklung 3 verbunden, um die Drehung des Rotors durch die Y-Phasenspannung Py zu erfassen und ein Ansteuersignal zum Ansteuern der Hauptleistungsversorgungsschaltung 65 vorzusehen.
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Wie in 2 dargestellt, enthält die Hilfsleistungsversorgungsschaltung 65 einen Eingangsanschluß 71, einen Widerstand 82 mit einem Widerstandswert von einigen kΩ, Komparatoren 73 und 81, eine Exclusive-ODER-Schaltung 84, einen Zähler (COUNTER) 74 und einen Analogschalter 75.
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Der Komparator 73 weist einen invertierenden Eingangsanschluß auf, an welchem die erste Schwellwertspannung Vth1 angelegt wird, und der Komparator 81 weist einen invertierenden Eingangsanschluß auf, an welchem die zweite Schwellwertspannung Vth2 angelegt wird. Die anderen nicht invertierenden Anschlüsse der Komparatoren 73 und 81 sind mit der Y-Phasenwicklung der Ankerwicklung 3 verbunden, so daß die Y-Phasenspannung an sie angelegt werden kann. Die erste Schwellwertspannung Vth1 ist höher als das negativseitige (d. h. Minus-)Potential der Batterie 2 und niedriger als die Hälfte einer Batterienennspannung, und die zweite Schwellwertspannung Vth2 ist niedriger als die Nennwertspannung der Batterie und höher als die Hälfte der Batterienennspannung.
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Die Ausgangssignale der Komparatoren 73 und 81 werden zu dem Zähler 74 über die Exclusive-ODER-Schaltung 84 zugeführt. Der Analogschalter 75 schaltet eine Leistungsversorgungsleitung von der Batterie 2 über den Anschluß B zu der Hauptleistungsversorgungsschaltung 64 als Antwort auf das Ausgangssignal des Zählers 74 ein bzw. aus.
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Falls kein Leckstrom besteht, sieht der Komparator 73 jedesmal dann ein hochwertiges Signal (High-Level-Signal) vor, wenn das Potential des Eingangsanschluß 71 der Hilfsleistungssquellenschaltung 65 höher als die erste Schwellwertspannung Vth1 wird.
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Falls ein Leckstrom mit einer Größe zwischen einigen Milliampere und einigen zehn Milliampere in den Eingangsanschluß 71 fließt, wird durch den Spannungsabfall an den Widerstand 82 das Potential des Eingangsanschlusses 71 so angehoben, daß es gleich dem Potential des Plusanschlusses der Batterie 2 ist. Falls der Rotor sich dreht, verringert sich das Potential des Eingangsanschlusses 71 zyklisch von dem Potential aus, welches gleich dem Pluspotential der Batterie ist, zyklische verlängert. Demgemäß sieht der Komparator 81 ein niederwertiges Signal (Low-Level-Signal) jedesmal dann vor, wenn das Eingangsanschlußpotential niedriger als die zweite Schwellwertspannung Vth2 wird. Somit sehen die Komparatoren 73 und 81 unabhängig davon, ob ein Leckstrom besteht oder nicht, Impulssignale vor.
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Die Impulssignale werden zu dem Zähler 74 über die Exclusive-ODER-Schaltung zugeführt, um den Analogschalter 75 zum intermittierenden Zuführen von elektrischer Leistung zu der Hauptleistungsversorgungsschaltung 64 anzusteuern.
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Der Zähler 74 enthält einen Digitalkomparator (nicht gezeigt). Falls ein digitaler Ausgangswert des Zählers 74 größer als ein voreingestellter Rotationswert des Digitalkomparators ist, sieht der Digitalkomparator für den Analogschalter ein hochwertiges Signal zum Einschalten vor.
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Ein Spannungsreglersystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Dieses Spannungsreglersystem enthält die gleichen Komponenten wie die erste Ausführungsform mit Ausnahme der in 3 dargestellten Hilfsleistungsversorgungsschaltung 165. Im weiteren Verlauf werden die gleichen Bezugszeichen für die identische oder im wesentlichen gleiche Komponenten oder Teile wie bei der ersten Ausführungsform verwendet.
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Die Hilfsleistungsversorgungsschaltung 165 enthält den gleichen Eingangsanschluß 71, wie bei der ersten Ausführungsform, eine Schwellwertsspannungsversorgungsschaltung 72, einen ersten Komparator 73, einen Zähler 74, einen Analogschalter 75, einen Klemmschalter 76, einen Spitzenspannungsdetektor 77, einen zweiten Komparator 78, eine Zeitgeberschaltung (TIMER) 79 und eine Nichtschaltung (Inverter) 80.
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Der Eingangsanschluß 71 ist mit der Y-Phasenwicklung des Ankers 3 verbunden. Die Schwellwertspannungsversorgungsschaltung 72 ist aus Spannungsteilerwiderständen Ra, Rb und Rc eines Analogschalters 721 und einer Diode 722 aufgebaut. Die Diode 722 verhindert einen Kurzschluß des Widerstands Rb, wenn der Analogschalter 721 einschaltet.
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Die Schwellwertspannungversorgungsschaltung 72 sieht erste und zweite Schwellenwertspannungen vor. Die erste Schwellwertspannung Vth1 ist niedriger als die Hälfte der Batterienennspannung der Batterie 3 und die zweite Schwellwertspannung Vth2 ist höher als die Hälfte der Batterienennspannung. Wenn der Analogschalter 721 einschaltet, sieht er an dem invertierenden Anschluß des ersten Komparators 73 die zweite Schwellwertspannung vor. Wenn der Analogschalter 721 ausschaltet, sieht er an dem gleichen Anschluß des Komparators 73 die erste Schwellwertspannung vor. Die Y-Phasenspannung Py wird an den nicht invertierenden Anschluß des ersten Komparators 73 angelegt.
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Der Klemmschalter 76, welcher ein voreingestellten Einschaltwiderstand (d. h. einen Widerstandswert beim Einschalten des Klemmschalters) aufweist, erdet die Y-Phasenwicklung. Der Spitzenspannungsdetektor 77 erfaßt den Spitzenwert der Y-Phasenspannung Py. Der zweite Komparator 78 vergleicht die Y-Phasenspannung Py mit einer Referenzspannung Vref. Die Zeitgeberschaltung 79 startet, wenn sich das Ausgangssignal des zweiten Komparators 78 zum Einschalten des Klemmschalters 76 und zum Ausschalten des Analogschalters 721 ändert.
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Wenn der Komparator 78 erfaßt, daß der Spitzenwert der Y-Phasenspannungszahl Py höher als die Referenzspannung Vref wird, schaltet die Zeitsteuerschaltung 79 den Klemmschalter 76 für eine voreingestellte Klemmzeitdauer (z. B. einige hundert Millisekunden) ein und schaltet den Analogschalter 721 aus, um die erste Schwellwertspannung (d. h. ein niedrigwertige Spannung) Vth1 an dem invertierenden Anschluß des ersten Komparators 73 vorzusehen.
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Nachdem die Festklemmzeitdauer vorüber ist, schaltet die Zeitgeberschaltung 79 den Klemmschalter 76 aus und schaltet den Analogschalter 721 ein, um an den invertierenden Anschluß des Komparators 72 die zweite Schwellwertspannung (d h. eine hochwertige Spannung) Vth2 für eine Zeitdauer ohne Festklemmung vorzusehen.
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Falls es keinen Leckstrom gibt, schaltet der Klemmschalter 76 ein, wenn der Rotor sich dreht und die Phasenspannung Py höher als die Referenzspannung Vref wird. Der Analogschalter 721 schaltet während der Festklemmzeitdauer aus und die erste Schwellwertspannung Vth1 wird an den invertierenden Anschluß des ersten Komparators 73 angelegt, so daß der erste Komparator 73 jedesmal das hochwertige Signal vorsieht, wenn die Phasenspannung Py höher als die erste Schwellwertspannung Vth1 wird. Somit wird die Drehung des Rotors erfaßt.
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Falls der Leckstrom in den Eingangsanschluß 71 fließt, fließt der Leckstrom über den Klemmschalter 76 zur Masse und der Mittelwert des Potentials des Eingangsanschluß 71 wird genau so hoch wie das Produkt aus dem Leckstrombetrag und dem Einschaltwiderstand des Klemmschalters 76. Falls der Leckstrom klein ist und der Einschaltwiderstand des Klemmschalters 76 klein ist, ist der Mittelwert klein oder vorzugsweise kleiner als die Hälfte der ersten Schwellwertspannung.
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Wenn der Rotor sich nicht dreht, erfaßt der erste Komparator 73 niederwertiges Signal, was bedeutet, daß der Rotor stoppt. Mit anderen Worten, falls der Rotor stoppt und ein kleiner Leckstrom in den Eingangsanschluß 71 fließt, schaltet der Klemmschalter 76 ein, um das Potential des Eingangsanschlusses auf einen niedrigen Wert festzuklemmen bzw. zu halten (clamp). Daher ändert der erste Komparator sein Ausgangssignal nicht, so daß eine fehlerhafte Erfassung der Drehung verhindert werden kann.
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Falls der Rotor sich dreht, liegt die Remanenzspannung als die Y-Phasenausgangsspannung Py an dem Eingangsanschluß 71 an. Falls die Drehzahl sich erhöht, wird die Y-Phasenausgangsspannung Py höher als die erste Schwellwertspannung. Demgemäß sieht der erste Komparator 73 Impulssignale vor, deren Frequenz proportional zur Drehzahl ist. Somit erfaßt der Komparator 73 die Drehung des Rotors unabhängig davon, ob ein Leckstrom in die Ankerwicklung fließt.
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Der Leckstrom fließt von einem Abschnitt mit einem höheren Potential zur Masse über einen Abschnitt der Ankerwicklung 3 und des Klemmschalters 76, der einschaltet. Da der Widerstand des Leckstromdurchflusses zwischen dem Abschnitt mit dem höheren Potential und der Ankerwicklung 3 viel größer ist als der Einschaltwiderstand des Klemmschalters 76, der einschaltet, erhöht sich ein Betrag des Leckstroms nicht, wenn der Klemmschalter 76 einschaltet. Demzufolge ist der Spannungsabfall an dem Klemmschalter 76 geringer als die erste Schwellwertspannung Vth1, so daß die Drehung des Rotors korrekt erfaßt werden kann.
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Nachdem die Zeitgeberschaltung 79 den Klemmschalter 76 für eine bestimmte Zeitdauer (beispielsweise einige hundert Sekunden) einschaltet, schaltet die Hilfsleistungsversorgungsschaltung 65 den Klemmschalter aus und gleichzeitig den Analogschalter 721 über die Nichtschaltung 80 zum Einstellen der Schwellwertspannung des ersten Komparators auf die zweite Schwellwertspannung (hochwertiges Signal bzw. High-Level Signal) ein.
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Falls der Leckstrom, der durch den Klemmschalter 76 in der Ankerwicklung geflossen ist, unterbrochen wird, werden elektrische Ladungen an dem Eingangsanschluß akkumuliert, so daß das Potential des Eingangsanschlusses 71 auf ungefähr den gleichen Wert wie die Batteriespannung ansteigt.
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Falls der Rotor sich dreht und die Remanenzspannung erzeugt wird, oszilliert die Y-Phasenspannung Py ausgehend von der Batteriespannung als dem Mittelpunkt der Y-Phasenspannung nach oben und unten. Daher kreuzt die Remanenzspannung zyklisch die zweite Schwellwertspannung Th2, so daß der erste Komparator 73 die Drehzahl erfassen kann. Wenn der Rotor sich nicht dreht, bleibt das Potential der Y-Phasenspannung Py hoch. Dementsprechend erfaßt der erste Komparator 73 die Drehung des Rotors nicht fehlerhaft.
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Die Betriebszeitabläufe von verschiedenen Abschnitten der obigen Hilfsleistungsversorgungsschaltung 61 sind in 4 dargestellt.
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Das Spannungsreglersystem gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung benötigt für keine Übertragungsleitung für eine Erfassung der Zündschlüsselschalterbetätigung.
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Der Spitzenwertdetektor 77 kann durch eine Schaltung zum Erfassen von Mittelwerten des Potentials des Eingangsanschlusses 71 ersetzt werden. Falls der Eingangsanschluß 71 mit dem nicht invertierenden Anschluß des zweiten Komparators 78 verbunden ist, kann der Spitzenwertdetektor 77 weggelassen werden.
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Falls für die Zeitsteuerschaltung 79 ein astabiler Multivibrator zum Vorzusehen einer langer Ein-Zeitdauer (einige hundert Sekunden) T verwendet wird, kann die Rotationserfassung alternierend durch die erste Schwellwertspannung Vth1 und durch die zweite Schwellwertspannung Vth2 ausgeführt werden. Daher kann der zweite Komparator 78 weggelassen werden. Die Ein-Zeitdauer, bei welcher der Klemmschalter 76 eingeschaltet ist, kann in diesem Fall kürzer als die Aus-Zeitdauer eingestellt werden, um so einen Energieverlust der Ausgangsleistung aufgrund des Widerstands des Klemmschalters 76 zu verringern.
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Ein Spannungsreglersystem gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die 5 beschrieben. Eine Hilfsleistungsversorgungsschaltung 265 enthält im wesentlichen den gleichen Schaltungsabschnitt, wie die Hilfsleistungsversorgungsschaltung 65 des Spannungsreglersystems gemäß der ersten Ausführungsform und den anderen Schaltungsabschnitt, der ähnlich zu dem entsprechenden Schaltungsabschnitt der zweiten Ausführungsform ist. Daher ist der Betrieb des gleichen Schaltungsabschnitts der gleiche, wie der Betrieb der Hilfsleistungsversorgungsschaltung 65 des Spannungsreglerssystems gemäß der ersten Ausführungsform. Der Klemmschalter 76 der zweiten Ausführungsform kann durch eine Serienschaltung eines Klemmschalters 76a und eines Widerstands 83 in dem anderen Schaltungsabschnitt ersetzt werden. Der Parallelwiderstand 82 leitet den sehr kleinen Leckstrom zu Masse um, um zu verhindern, daß das Potential des Eingangsanschluß 71 ansteigt. Mit anderen Worten, der sehr kleine Leckstrom ist durch den Parallelwiderstand 82 vernachlässigbar.
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Falls der Leckstrom nicht besteht, sieht der Komparator 73 das hochwertige Signal jedesmal vor, wenn das Potential des Eingangsanschluß 71 höher als die erste Schwellwertspannung Vht1 wird. Daher kann die Drehung des Rotors erfaßt werden.
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Falls der Leckstrom in den Eingangsanschluß 71 fließt, fließt der Leckstrom durch den Klemmschalter 76 zur Erde bzw. zur Masse ab. Dementsprechend wird der Mittelwert des Potentials des Eingangsanschlusses 71 so hoch wie das Produkt aus dem Betrag des Leckstroms und dem Widerstandswert des Widerstands 83. Falls der Leckstrom klein ist, ist daher das Potential des Eingangsanschlusses klein oder kleiner als die Hälfte der ersten Schwellwertspannung.
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Falls der Rotor stoppt, erfaßt der Komparator 73 ein niederwertiges Signal (das bedeutet keine Drehung). Mit anderen Worten, falls der Leckstrom in den Eingangsanschluß 71 fließt, während der Rotor sich nicht dreht, schaltet der erste Komparator 73 sein Ausgangssignal nicht um. Dies verhindert eine fehlerhafte Erfassung der Drehung. Auf der anderen Seite, falls der Rotor sich dreht, liegt die Remanenzspannung an dem Eingangsanschluß 71 an. Die Remanenzspannung oder die Y-Phasenspannung kreuzt bzw. übersteigt die erste Schwellwertspannung, falls die Drehzahl sich erhöht. Daher sieht der erste Komparator 73 Impulssignale vor, deren Frequenz proportional zu der Drehzahl ist. Somit erfaßt der Komparator die Drehung unabhängig davon ob ein Leckstrom besteht oder nicht.
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Während der Festklemm- bzw. Haltezeitdauer, sieht der Komparator 81 ein niederwertiges Ausgangssignal vor, da die zweite Schwellwertspannung hoch ist. Daher sieht die Exclusive-ODER-Schaltung 84 ein hochwertiges Signal lediglich dann vor, wenn der Komparator ein hochwertiges Signal vorsieht.
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Außerhalb der Festklemm- bzw. Haltezeitdauer, kann der Komparator 73 die Drehung nicht erfassen, falls ein Leckstrom besteht, da das Potential des Eingangsanschlusses hoch wird. Jedoch erfaßt der Komparator 81 die Drehung jedesmal, wenn das Potential des Eingangsanschlusses 71 die zweite Schwellwertspannung Vth kreuzt bzw. übersteigt. Andererseits sieht der Komparator 81 kein Impulssignal vor, falls der Rotor sich nicht dreht. Somit kann der Komparator 81 die Drehung erfassen.
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Zusammenfassend kann gesagt werden, daß einer der Komparatoren 73 und 81 Impulssignale vorsieht und der andere das hochwertige Signal vorsieht, unabhängig davon, ob man sich in der Haltezeitdauer befindet oder nicht und unabhängig davon, ob ein Leckstrom fließt oder nicht. Folglich sieht die Exclusive-ODER-Schaltung 84 während der Drehung Impulssignale vor.
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Es wird bevorzugt, daß die Festklemmzeitdauer kleiner als die Zeitdauer eines Nichtfestklemmens ist, um dem Leistungsverlust nachdem der Generator 1 mit einer Erzeugung beginnt zu minimieren. Um den Leistungsverlust weiter zu verringern, ist es möglich, dem Klemmschalter 76a auszuschalten, wenn die Ausgangsleistung des Generators 1 höher als ein vorbestimmter Wert wird.
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Als eine Abwandlung der dritten Ausführungsform wird ein Feldstrom zu der Feldspule als Antwort auf das Ausgangssignal des Spitzenwertdetektors 77 zugeführt, während der Klemmschalter 76a für eine bestimmte Zeitdauer eingeschaltet ist, um die Sensitivität der Drehungserfassung zu erhöhen.
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In diesem Fall wird es besonders bevorzugt, den Feldstrom für eine längere Zeitdauer nach der bestimmten Zeitdauer zu unterbrechen. Ansonsten kann der zweite Komparator 78 sein Ausgangssignal umschalten, um den Feldstrom der Feldspule zuzuführen, falls das Potential des Eingangsanschlusses durch einen Leckstrom angehoben wird, während der Rotor sich nicht dreht.
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Ein Spannungsreglersystem gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die 6 beschrieben. Eine Hilfsleistungsversorgungsschaltung 365 unterscheidet sich leicht von der in dem Spannungsreglersystem gemäß der zweiten Ausführungsform.
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Die Hilfsleistungsversorgungsschaltung 365 ist annähernd die gleiche wie die Hilfsleistungsversorgungsschaltung 165, die in 3 gezeigt ist, mit der Ausnahme, daß die erstere zusätzlich eine Impulserzeugungsschaltung (PULSE) 91 und eine ODER-Schaltung 92 aufweist.
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Wenn der Komparator 78 vorübergehend die Drehung erfaßt und Zeitgeberschaltung 79 den Klemmschalter 76 für eine vorbestimmte Zeitdauer einschaltet, sieht die Impulserzeugungsschaltung 91 Impulsspannungssignale mit einem geeigneten Abtastverhältnis (duty ratio) vor, welche an den Leistungstransistor 61 über die ODER-Schaltung 92 angelegt werden, um den Feldstrom mit einem geeigneten Abtastverhältnis zuzuführen. Wenn somit die Drehung vorübergehend erfaßt wird, wird der Feldspule 5 ein Hilfsfeldstrom zugeführt, um die Genauigkeit der Rotationserfassung zu erhöhen.
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Im folgenden wird ein Spannungsreglersystem gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. Dieses Spannnungsreglersystem weist eine unterschiedliche Hilfsleistungsversorgungsschaltung 465 auf, welche fast die gleiche wie die Hilfsleistungsversorgungsschaltung 265 ist, die in 5 gezeigt ist, mit Ausnahme einer zusätzlichen Serienschaltung, die eine zweite Zeitgeberschaltung 93, eine Impulserzeugungsschaltung 91 und eine ODER-Schaltung 92 enthält.
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Wenn der Komparator 78 vorübergehend die Drehung erfaßt, sieht die Impulserzeugungsschaltung 91 Impulsspannungssignale mit einem geeigneten Abtastverhältnis vor, welche an einen Leistungstransistor 61 über die ODER-Schaltung 92 zum Zuführen des Feldstroms mit einem geeigneten Abtastverhältnis anlegt werden. Wenn somit die Drehung vorübergehend erfaßt wird, wird ein Hilfsfeldstrom der Feldspule 5 zugeführt, um eine Genauigkeit der Rotationserfassung für eine Zeitdauer zu erhöhen, die länger als die Zeitdauer ist, während der die erste Zeitgeberschaltung 79 den Klemmschalter 76a eingeschaltet hält.
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Zusammenfassend kann gesagt werden, daß der Komparator 73 die Drehung erfaßt, wenn der Klemmschalter 76a einschaltet und der Hilfsstrom zugeführt wird, und daß der Komparator 81 die Drehung erfaßt, wenn der Klemmschalter 76a ausschaltet und der Hilfsstrom zugeführt wird. Obgleich der Hilfsstrom auch dann zugeführt wird, falls ein Leckstrombetrag nicht klein ist, ist der Leistungsverlust nicht so groß, da die Zuführzeitdauer sehr kurz ist.
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Es wird bevorzugt, die Zeitgeberschaltung 93 mit einer Funktion vorzusehen, die nach der Hilfszeitdauer, während welcher Hilfsstrom zugeführt worden ist, den Hilfsstrom für eine Zeitdauer unterbricht, die länger als die Hilfszeitdauer ist.