DE68920189T2

DE68920189T2 - Ladesteuervorrichtung für Fahrzeuge.

Info

Publication number: DE68920189T2
Application number: DE68920189T
Authority: DE
Inventors: Tooru Aoyama; Hidetoshi Kato; Hiroshi Shibata
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1988-04-26
Filing date: 1989-04-25
Publication date: 1995-05-18
Anticipated expiration: 2009-04-26
Also published as: JP3035919B2; EP0339576A3; EP0339576B1; JPH0232726A; EP0339576A2; DE68920189D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ladesteuervorrichtung für Fahrzeuge zum Steuern der Erzeugung von elektrischer Leistung durch einen Wechselstromgenerator des Fahrzeugs, der eine Batterie lädt, und insbesondere auf eine Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Art, die den Feldstrom des Generators steuert, um die Anstiegs- bzw. Erhöhungsrate des Feldstroms zu steuern, wenn eine elektrische Last mit dem Generator verbunden ist.
Eine Ladersteuervorrichtung für Fahrzeuge ist im Dokument JP-A-59-83600 (korrespondierend zu dem US-Patent Nr. 4,459,489) offenbart. Gemäß der offenbarten Ladesteuervorrichtung wird die Tatsache ausgenutzt, daß die Ausgangsspannung eines Generators eines Fahrzeugs, der durch eine Naschine angetrieben wird, als Ergebnis einer Verbindung einer großen elektrischen Last mit dem Generator auf einen vorbestimmten Pegel (0,5 V) gefallen ist, und als Reaktion auf eine Erfassung des Spannungsabfalls wird das Verhältnis bzw. der Ausmaß des Stroms, der der Feldwicklung des Generators vor der Verbindung der elektrischen Last zugeführt wurde, allmählich erhöht. Indem auf diese Weise der Feldstrom des Generators allmählich erhöht wird, wird die Last des Generators auch der Maschine allmählich zugeführt, so daß ein Vibrieren oder Abwürgen der Maschine verhindert werden kann.
Diese bekannte Ladesteuervorrichtung erfordert einen ersten Kondensator zum Erfassen der mittleren Übertragungsrate bzw. des mittleren Zufuhrverhältnisses des Stroms (Strom-Zufuhrverhältnis), der der Feldwicklung des Generators zugeführt wird, und einen zweiten Kondensator, dem die Ladung des ersten Kondensators zugeführt wird, wenn der Abfall der Ausgangsspannung des Generators auf den vorbestimmten Pegel erfaßt wird. Die in dem zweiten Kondensator gespeicherte Ladung wird über einen Widerstand entladen und der Ausgang des Widerstands wird mit einer Spannung von Dreiecks-Wellenform verglichen, um ein Signal zu erzeugen, das zur allmählichen Anhebung des Strom-Zufuhrverhältnisses auf 100% verwendet wird. Die Zeitperiode, die zur allmählichen Anhebung des Strom-Zufuhrverhältnisses auf 100% erforderlich ist, wird durch die Zeitkonstante bestimmt, die durch das Produkt der Kapazität des zweiten Kondensators und dem Widerstandswert des Widerstands gegeben ist. Daher ist, wenn eine Zeitkonstante von ca. mehreren Sekunden gewünscht ist, der erforderliche Kapazitätswert des zweiten Kondensators größer als ein vorbestimmter Wert (ca. 1 mF). Gleichermaßen ist der erforderliche Kapazitätswert des ersten Kondensators angesichts der Anforderung der Übertragung der Ladung von dem ersten Kondensator in den zweiten Kondensator ca. 10-mal so groß wie der des zweiten Kondensators.
Somit sind große Kapazitäten für den ersten und zweiten Kondensator erforderlich, was zu einer großen (räumlichen) Ausdehnung der Ladesteuervorrichtung führt. Mit anderen Worten werden Keramikkondensatoren benötigt, um als diese Kondensatoren zu dienen, und der erste und der zweite Kondensator können nicht mit anderen Steuerelementen in ein Hybrid-IC integriert werden.
Zudem erfordert die bekannte Ladesteuervorrichtung eine Vergleichseinrichtung, die einen Kondensator, einen Widerstand und einen Vergleicher umfaßt, um einen Abfall der Ausgangsspannung des Generators aufgrund der Verbindung einer elektrischen Last zu erfassen, wobei dieses unweigerlich in einer großen Ausdehnung der Vorrichtung resultiert.
Zudem umfaßt das Dokument US-A-4,590,414 ein Batteriespannungs-Regelsystem, wobei ein Paar von Ausgangstransistoren den durch die Feldspule eines Wechselstromgenerators fließenden Feldstrom schalten und dabei basierend auf einem gepulsten Differenzspannungssignal geschaltet werden, das von dem Vergleich eines Dreiecks-Spannungssignals und eines Spannungssignals resultiert, daß der Differenz zwischen einer Generatorspannung und einer Bezugsspannung entspricht. Eine Vergleichsstufe wird verwendet, um ein Spannungssignal zu erzeugen, von dem das mittlere Zufuhrverhältnis erhalten werden kann. Beim Erfassen einer Änderung des mittleren Zufuhrverhältnisses wird die Bezugsspannung entsprechend geändert, um das Zufuhrverhältnis des Feldspulenstroms zur Kompensation eines Abfalls der Generatorspannung bei Zufuhr einer elektrischen Last zu verändern.
Zudem beinhaltet das Dokument EP-0-009895 eine Spannungssteuervorrichtung für elektrische Generatoren, wobei beim Startzeitpunkt einer Maschine eine anfängliche Erregung eines Generators durch Zufuhr eines Anfangserregungsstroms zu einer Erregungsspule des Generators ausgeführt wird. Ein Vergleicher vergleicht eine Dreieckswellenform-Spannung mit einer Differentialspannung, die durch die Differenz zwischen einer erfaßten Batterieladespannung und einer Bezugsspannung bestimmt ist, und gibt ein gepulstes Spannungssignal aus, das zum Schalten eines Transistors zur Zufuhr von Strom zu der Erregungsspule verwendet wird, um die Erregungsspule mit Energie zu beaufschlagen oder nicht. In Abhängigkeit von der Differentialspannung wird das von dem Vergleicher ausgegebene gepulste Spannungssignal modifiziert, um das Zufuhrverhältnis, den Durchschnitts-Erregungsspulenstrom und die Spulenerregung zu festen Perioden zu erhöhen oder zu erniedrigen, was in einer Steuerung der Generatorausgangsspannung und so der Batterieladespannung auf einen vorbestimmten Wert resultiert.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ladesteuervorrichtung für Fahrzeuge zu schaffen, bei der das Zufuhrverhältnis des Stroms, der der Feldwicklung des Fahrzeuggenerators zugeführt wird, allmählich erhöht werden kann, ohne daß die Größe der Vorrichtung erhöht ist.
Zudem soll eine Ladesteuervorrichtung für Fahrzeuge geschaffen werden, bei der die Entladung der Fahrzeugbatterie minimiert werden kann, während gleichzeitig ein Vibrieren oder Abwürgen der Maschine verhindert werden kann.
In der nachstehenden Beschreibung werden die Formulierungen "Zufuhrverhältnis (Einschaltverhältnis)" und "Abschaltverhältnis" verwendet, um die prozentualen Anteile von Zeitdauern, während denen ein Schaltelement eingeschaltet oder abgeschaltet gehalten wird, in einer Periode zu bestimmen.
Diese Aufgabe wird erfüllt durch eine Ladesteuervorrichtung für Fahrzeuge mit
- einem Fahrzeuggenerator, der eine Ständerwicklung und eine Feldwicklung aufweist, die zum Antrieb durch eine Maschine geeignet ist, um eine Ausgangsspannung zum Laden einer Batterie zu erzeugen,
- einer Schalteinrichtung, die mit der Feldwicklung in Reihe geschaltet ist,
- einer Durchschnitts-Zufuhrverhältnis-Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Durchschnitts-Zufuhrverhältnisses der Schalteinrichtung, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das einen Wert aufweist, der eine Funktion des Durchschnitts-Zufuhrverhältnisses der Schalteinrichtung ist, und
- einer Vergleichseinrichtung, die zum Erhalt der Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators als ein erstes Eingangssignal verschaltet ist, um die Ausgangsspannung mit einer der Vergleichseinrichtung als ein zweites Eingangssignal zugeführten vorbestimmten Bezugsspannung zu vergleichen, wobei die Vergleichseinrichtung mit der Schalteinrichtung verbunden ist, um dieser ein Ausgangssignal zum Steuern der Arbeitsweise der Schalteinrichtung zuzuführen, gekennzeichnet durch
- eine Maximalsignal-Erzeugungseinrichtung, die mit der Durchschnitts-Zufuhrverhältnis-Erfassungseinrichtung verbunden ist, um deren Ausgangssignal zu empfangen und um ein Maximalsignal auszugeben, das ein Zufuhrverhältnis der Schalteinrichtung mit einem Wert bereitstellt, der um einen vorbestimmten Wert größer als das Durchschnitts-Zufuhrverhältnis der Schalteinrichtung ist, das durch das Ausgangssignal der Durchschnitts-Zufuhrverhältnis-Erfassungseinrichtung repräsentiert wird, und
- eine Freigabesteuereinrichtung, die mit der Maximalsignal- Erzeugungseinrichtung verbunden ist, um deren Maximalsignal zum Freigeben der Vergleichseinrichtung zu empfangen, damit diese ihr Ausgangssignal in Abhängigkeit von dem Wert des Maximalsignals erzeugt, das durch die Maximalsignal-Erzeugungseinrichtung erzeugt wurde, wodurch das Zufuhrverhältnis der Schalteinrichtung um den vorbestimmten Wert erhöht wird.
Bei der Ladesteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, die Vergleichseinrichtung erneut freizugeben, wenn der Wert des Ausgangssignals der Zufuhrverhältnis- Erfassungseinrichtung einen eingestellten Wert übersteigt.
Es ist zudem vorzuziehen, daß der vorbestimmte Wert in dem Maximalsignal, das von der Maximalsignal-Erzeugungseinrichtung erzeugt wurde, mit der Erhöhung des Zufuhrverhältnisses, das durch die Zufuhrverhältnis-Erfassungseinrichtung erfaßt wird, erhöht wird.
Somit kann durch die Freigabe der Vergleichseinrichtung in Abhängigkeit von dem Wert des Maximalsignals, das von der Maximalsignal-Erzeugungseinrichtung erzeugt wird, das Zufuhrverhältnis der Schalteinrichtung allmählich erhöht werden, nachdem es um einen vorbestimmten Wert erhöht ist.
Die Vergleichseinrichtung wird freigegeben, wenn der Wert des Ausgangssignals der Zufuhrverhältnis-Erfassungseinrichtung seine Voreinstellung übersteigt. Daher kann die Batterie schnell geladen werden, wenn das Zufuhrverhältnis den eingestellten Wert übersteigt.
Ebenfalls kann, da der vorbestimmte Wert des Maximalsignals, das von der Maximalsignal-Erzeugungseinrichtung erzeugt wird, mit der Erhöhung des Zufuhrverhältnisses, das durch die Zufuhrverhältnis-Erfassungseinrichtung erfaßt wird, erhöht wird, die Batterie schnell entsprechend dem Zufuhrverhältnis geladen werden, während die Belastung der Maschine verringert ist.
Zudem kann mittels der vorliegenden Erfindung ein Abwürgen der Maschine, das durch einen Wechselstromgenerator verursacht werden kann, der als Last auf die Maschine wirkt, wenn die Umdrehungen einer Maschine auf einem niedrigen Pegel verbleiben, verhindert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses dadurch erreidht, daß ein vorbestimmtes Erhöhen des Zufuhrverhältnisses erfaßt wird und das Zufuhrverhältnis eines Feldstroms allmählich bzw. stufenweise gesteuert wird.
Zudem wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine vorbestimmte Menge der elektrischen Last hinsichtlich der Betriebsbedingung auf der Basis der vorbestimmten Erhöhungsmenge des Zufuhrverhältnisses erfaßt. Daher kann eine geringere bzw. kleinere elektrische Last bei einem Verbleiben der Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine auf einem niedrigen Pegel erfaßt werden. D.h., das Ausmaß der Erhöhung des Zufuhrverhältnisses ist groß, wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine auf einem niedrigen Pegel verbleibt, wenn eine konstante elektrische Last beibehalten wird. Demgemäß wird eine größere elektrische Last erfaßt, wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine auf einen höheren Pegel ansteigt, wobei hinsichtlich einer geringeren elektrischen Last eine allmähliche Steuerung nicht erforderlich ist, wenn die Umdrehungen der Maschine auf einem hohen Pegel verbleiben, wodurch es vorteilhaft und ausreichend ist, die Batterie gemäß den vorstehenden Ergebnissen zu laden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Ladesteuervorrichtung für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Fig. 1 ist ein elektrisches Schaltkreisdiagramm, das den Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels der Ladesteuervorrichtung für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 2 ist ein elektrisches Schaltkreisdiagramm des Dreickswellen-Erzeugungschaltkreises, der in dem in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen ist.
Fig. 3 ist ein elektrisches Schaltkreisdiagramm des Anfangserregungsschaltkreises, der in dem in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen ist.
Fig. 4a, 4b und 4c sind Kurvenverläufe, die an verschiedenen Teilen der Fig. 1 auftretende Spannungswellenformen zeigen.
Fig. 5 zeigt, wie das Zufuhrverhältnis sich nach Anlegen einer elektrischen Last in dem in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel zeitlich ändert.
Fig. 6 ist ein elektrisches Schaltkreisdiagramm, das den Aufbau eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 7 zeigt das Verhältnis zwischen dem mittleren Zufuhrverhältnis und dem relativen Unterschied in dem in Fig. 6 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel.
Fig. 8 und 9 sind elektrische Schaltkreisdiagramme eines dritten und eines vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Fig. 10 zeigt das Verhältnis zwischen der Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine und dem Ausgangsstrom des Wechselstromgenerators.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein Fahrzeug-Wechselstromgenerator 1 beinhaltet drei Phasen-Ständerwicklungen 1a in Sternverbindung, eine durch eine Maschine 3 angetriebene Feldwicklung 1b und einen Ganzwellen-Gleichrichter 1c, der eine an den Ständerwicklungen 1a auftretende Wechselstrom-Ausgangsspannung gleichrichtet. Bekanntermaßen wird der Generator 1 von der Maschine 3 über einen Riemen und Riemenscheiben (nicht gezeigt) mit hoher Geschwindigkeit angetrieben.
Eine Batterie 2 ist mit einem ihrer Anschlüsse mit dem Ganzwellen-Gleichrichter 1c und einem Schlüsselschalter 4 verbunden. Die Batterie 2 ist mit dem anderen Anschluß geerdet. Ein Umschalter 5 verbindet eine elektrische Last 6 lösbzw. trennbar mit der Batterie 2.
Ein Steuerschaltkreis 7 steuert einen der Feldwicklung 1b des Generators 1 zugeführten Feldstrom. Ein derartiger Steuerschaltkreis 7 ist aufgrund der Offenbarungen, beispielsweise der US-Patente Nr. 3,538,361 und 4,419,597 bekannt und auf dem Fahrzeug-Wechselstromgenerator 1 montiert.
Der Aufbau des Steuerschaltkreises 7, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird nun detailliert beschrieben. Der Steuerschaltkreis 7 umfaßt einen Ausgabetransistor 8, der eine Schalteinrichtung darstellt, die in Reihe mit der Feldwicklung 1b des Generators 1 geschaltet ist, um einen Feldstrom zu steuern, der der Feldwicklung 1b zugeführt wird. Ein Vergleicher 9 ist eine Vergleicheinrichtung, die zum Steuern des Ausgabetransistors 8 vorgesehen ist.
Ein Spannungserfassungsschaltkreis 10 ist mit dem Ganzwellen-Gleichrichter 1c in dem Generator 1 verbunden, um die Ausgangsspannung des Generators 1 zu erfassen. Dieser Spannungserfassungsschaltkreis 10 umfaßt einen ersten Widerstand 10a und einen zweiten Widerstand 10b. Der Verbindungspunkt (D) zwischen dem ersten und dem zweiten Widerstand 10a bzw. 10b ist mit einem negativen (-) Eingangsanschluß des Vergleichers 9 verbunden.
Eine konstante Spannung Vc1, die von einer Konstantspannungsquelle 12 erzeugt wird, wird durch einen dritten Widerstand 11a und einen vierten Widerstand 11b eines Bezugsspannungsschaltkreises 11 unterteilt. Der Verbindungspunkt (C) zwischen dem dritten und vierten Widerstand 11a bzw. 11b ist mit einem positiven (+) Eingangsanschluß des Vergleichers 9 verbunden.
Ein Durchschnitts-Zufuhrverhältnis-Erfassungsschaltkreis 13 ist zwischen den Ausgabetransistor 8 und die Feldwicklung 1b des Generators 1 geschaltet. Dieser Durchschnitts-Zufuhrverhältnis-Erfassungsschaltkreis 13 umfaßt einen Serienschaltkreis eines fünften Widerstands 13a, eines NAND-Tors 13b, eines sechsten Widerstands 13c und eines Kondensators 13d und ist zwischen der Konstantspannungsquelle 12 und der Masse geschaltet. Der Erfassungsschaltkreis 13 umfaßt ebenso eine Diode 13e, die zwischen dem fünften Widerstand 13a und dem Verbindungspunkt zwischen dem Ausgabetransistor 8 und der Feldwicklung 1b des Generators 1 geschaltet ist. Wenn der Ausgabetransistor 8 durchgeschaltet ist, tritt ein niedriger Pegel zwischen der Diode 13e und dem NAND-Tor 13b in dem Durchschnitts-Zufuhrverhältnis-Erfassungsschaltkreis 13 auf und aufgrund dieses niedrigen Pegels tritt an dem NAND- Tor 13b ein hoher Pegel als Ausgang auf. Daher wird der Kondensator 13e über den sechsten Widerstand 13c durch die Spannung der Konstantspannungsquelle 12 geladen.
Andererseits tritt, wenn der Ausgabetransistor 8 abgeschaltet ist, ein hoher Pegel zwischen der Diode 13e und dem NAND-Tor 13b auf und die in dem Kondensator 13d gespeicherte Spannung wird über den sechsten Widerstand 13c und das NAND- Tor 13b entladen.
In dem Durchschnitts-Zufuhrverhältnis-Erfassungsschaltkreis 13 der in Fig. 1 gezeigten Ladesteuervorrichtung weist der sechste Widerstand 13c einen Widerstandswert von ca. 1 M0hm auf, der Kondensator 13d weist einen Kapazitätswert von ca. 0,2 mF auf und die Zeitkonstante der Kombination des sechsten Widerstands 13c und des Kondensators 13d beträgt ca. 200 ms.
Daher entspricht die als Ergebnis des Ladens und Entladens des Kondensators 13d aufgrund des Einschaltens und Abschaltens des Ausgabetransistors 8 innerhalb der Zeitperiode von ca. 200 ms in den Kondensator 13d eingespeicherte Spannung dem mittleren Zufuhrverhältnis des Ausgabetransistors 8.
Ein Maximal-Erzeugungsschaltkreis 14 umfaßt einen Vergleicher 15 und einen Dreieckswellen-Erzeugungsschaltkreis 16. Dieser Vergleicher 15 ist mit seinem negativen (-) Eingangsanschluß mit dem Kondensator 13d in dem Durchschnitts-Zufuhrverhältnis-Erfassungsschaltkreis 13 und mit seinem positiven (+) Eingangsanschluß mit dem Dreieckswellen-Erzeugungsschaltkreis 16 verbunden.
Der Dreieckswellen-Erzeugungsschaltkreis 16 hat einen wie in Fig. 2 gezeigten Aufbau. In Fig. 2 sind eine Konstantstromquelle 16a und ein Kondensator 16g in Reihe zwischen einem Anschluß a, der mit der Konstantspannungsquelle 12 (Vc1) verbunden ist, und einem Anschluß c verbunden, der mit einer negativen Spannungsquelle (-Vc2) verbunden ist. Eine Reinschaltung eines ersten Widerstands 16b mit einem Widerstandswert R&sub1; und einem zweiten Widerstand 16f mit einem Widerstandswert R&sub3; ist parallel zu der Reihenschaltung der Konstantstromquelle 16a und des Kondensators 16g geschaltet. Ein Vergleicher 16e ist mit seinem positiven (+) Eingangsanschluß mit dem Verbindungspunkt zwischen dem ersten und zweiten Widerstand 16b bzw. 16f verbunden und mit seinem negativen (-) Eingangsanschluß mit dem Verbindungspunkt zwischen der Konstantstromquelle 16a und dem Kondensator 16g verbunden. Ein dritter Widerstand 16e mit einem Widerstandswert R&sub2; ist mit einer Diode 16d zwischen dem Ausgangsanschluß und dem positiven (+) Eingangsanschluß des Vergleichers 16e in Reihe geschaltet. Eine Reihenschaltung eines Transistors 16j und eines vierten Widerstands 16i, die zum Schutz des Transistors 16j vorgesehen ist, ist zu dem Kondensator 16g parallel geschaltet und ein Invertierer 16h ist zwischen dem Basisanschluß des Transistors 16j und dem Ausgangsanschluß des Vergleichers 16e geschaltet. Der Emitteranschluß und der Basisanschluß des Transistors 16j sind durch einen fünften Widerstand 16k verbunden. Ein anderer Anschluß b ist mit dem positiven (+) Eingangsanschluß des Vergleichers 15 verbunden.
Der Dreieckswellen-Erzeugungsschaltkreis 16 erzeugt eine Ausgangsspannung mit einer Dreieckswellenform, wie in Fig. 4a gezeigt ist. Diese Dreiecksspannungswellenform weist einen Maximalwert VPH, einen Minimalwert VPL und eine Periode T auf, die wie folgt bestimmt sind:
worin Z&sub1; = R&sub1; + R&sub2; R&sub3; / R&sub2; + R&sub3; und Z&sub2; = R&sub2; R&sub3; / R&sub2; + R&sub3; ;
i ist der Konstantstromwert der Konstantstromquelle, C ist der Kapazitätswert des Kondensators 16g und V = VPH - VPL.
In der vorliegenden Erfindung wird der Minimalwert VPL als 1/10 der Konstantspannung Vc1 aus dem nachstehend beschriebenen Grund gewählt. Die Periode T ist auf 20 ms eingestellt.
Ein Freigabesteuerschaltkreis 17 in Fig. 1 umfaßt einen ersten Widerstand 17a und einen Transistor 17b, die parallel zu dem vierten Widerstand 11b in den Bezugsspannungsschaltkreis 11 geschaltet sind. Der Transistor 17b ist an seinem Basisanschluß mit dem Ausgabeanschluß des Vergleichers 15 in dem Maximalsignal-Erzeugungschaltkreis 14 über einen zweiten Widerstand 17c verbunden.
Ein Anfangserregungsschaltkreis 18 ist zwischen einem Anschluß P (eine Phase der Ständerwicklungen 1a) und dem Verbindungspunkt zwischen dem sechsten Widerstand 13c und dem Kondensator 13d in dem Durchschnitts-Zufuhrverhältnis-Erfassungsschaltkreis 13 geschaltet. Dieser Anfangserregungsschaltkreis 18 weist einen wie in Fig. 3 gezeigten Aufbau auf. In Fig. 3 umfaßt der Anfangserregungsschaltkreis 18 eine Diode 18a, die mit dem Anschluß P verbunden ist, um die Spannung zu erfassen, die an dem Anschluß P auftritt, einen ersten Widerstand 18b, einen zweiten Widerstand 18e sowie eine Zehnerdiode 18c und einen Kondensator 18d, die zu dem zweiten Widerstand 18e parallelgeschaltet sind. Der Anfangserregungsschaltkreis 18 umfaßt zudem einen Vergleicher 18h, der mit seinem negativen (-) Eingangsanschluß mit der Konstantspannungsquelle Vc1 über einen dritten Widerstand 18f und an seinem positiven (+) Eingangsanschluß mit dem Verbindungspunkt zwischen dem ersten und dem zweiten Widerstand 18h bzw. 18e verbunden ist. Der Vergleicher 18h ist mit seinem Ausgangsanschluß mit der Konstantspannungsquelle Vc1 über einen vierten Widerstand 18i und einen fünften Widerstand 18j verbunden, die zueinander in Reihe geschaltet sind. Der Anfangserregungschaltkreis 18 umfaßt zudem einen NPN-Transistor 18k, der mit seinem Emitteranschluß dem Verbindungspunkt (A) zwischen dem sechsten Widerstand 13c und dem Kondensator 13e in dem Durchschnitts-Zufuhrverhältnis- Erfassungsschaltkreis 13 an seinem Basisanschluß mit dem Verbindungspunkt zwischen dem vierten und fünften Widerstand 18i und 18j und mit seinem Kollektoranschluß mit Masse verbunden ist. Eine Diode 19 ist parallel zu der Feldwicklung 1b geschaltet.
Die Arbeitsweise der Ladesteuervorrichtung mit dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau wird nun beschrieben. Zum Zeitpunkt des Einschaltens des Schlüsselschalters 4 befindet sich der Generator 1 noch nicht in Betrieb und dem positiven (+) Eingangsanschluß des Vergleichers 18h in dem in Fig. 3 gezeigten Anfangserregungsschaltkreis 18 wird keine Spannung zugeführt. Daher erscheint ein Ausgang mit niedrigem Pegel an dem Ausgangsanschluß des Vergleichers 18h und der Transistor 18k ist eingeschaltet. Als Ergebnis wird die Spannung an dem Punkt (A) in dem Durch-schnitts Zufuhrverhältnis-Erfassungschaltkreis 13 auf einem vorbestimmten Pegel gehalten, der durch den vierten und fünften Widerstand 18i bzw. 18j in dem Anfangserregungsschaltkreis 18 bestimmt ist.
In Fig. 4A ist die an dem Punkt (A) in Fig. 1 auftretende Spannung durch eine durchgezogene Linie gekennzeichnet und die von dem Dreieckswellen-Erzeugungsschaltkreis 16 erzeugte Spannung, die an dem Punkt (B) in Fig. 1 auftritt, weist eine wie die durch die Strich-Punkt-Linien dargestellte Dreieckswellenform auf.
Die vorbestimmte Spannung, die an dem Punkt (A) auftritt, wird dem negativen (-) Eingangsanschluß des Vergleichers 15 in dem Maximal-Erzeugungsschaltkreis 14 zugeführt und die Dreieckswellenformspannung, die an dem Punkt (B) auftritt, wird dem positiven (+)Eingangsanschluß des Vergleichers 15 zugeführt. Während der Zeitperiode, in der der Pegel der vorbestimmten Spannung größer als der der Dreieckswellenformspannung ist, tritt ein Ausgang mit niedrigem Pegel an dem Ausgangsanschluß des Vergleichers 15 auf und der Transistor 17b in dem Freigabe-Steuerschaltkreis 10 ist abgeschaltet. Wenn dieser Transistor 17b abgeschaltet ist, erhöht sich das Potential an dem Punkt (C) in Fig. 1.
Der Vergleicher 9 vergleicht das Potential an dem Punkt (C) mit dem an dem Punkt (D) in Fig. 1. Wenn die Ausgangsspannung des Generators 1 14,SV übersteigt, erzeugt der Vergleicher 9 einen Ausgang eines niedrigen Pegels. Zum Zeitpunkt des Einschaltens des Schlüsselschalters 4 ist die Ausgangsspannung des Generators 1 niedrig und daher die Batteriespannung niedrig, wobei das Potential an dem Punkt (C) größer als das an dem Punkt (D) ist. Daher erzeugt der Vergleicher 9 einen Ausgang eines hohen Pegels und der Ausgabetransistor 8 ist eingeschaltet. Wenn der Ausgabetransistor 8 eingeschaltet ist, wird der Feldwicklung 1b des Generators 1 Strom zugeführt und der Generator 1 beginnt mit der Erzeugung seiner Wechselstrom-Ausgangsspannung längs der Ständerwicklungen 1a.
Andererseits erzeugt, während der Zeitperiode, in der der Pegel der vorbestimmten Spannung, die an dem Punkt (A) auftritt, niedriger ist als der der Dreieckswellenformspannung, die an dem Punkt (B) in Fig. 1 auftritt, der Vergleicher 15 seinen Ausgang mit hohem Pegel, wodurch der Transistor 17b in dem Freigabe-Steuerschaltkreis 17 eingeschaltet wird. Als Ergebnis erniedrigt sich das Potential an dem Punkt (C) in Fig. 1.
Bei einem Normalzustand der Batterie 2 ist das Potential an dem Punkt (D) in Fig. 1 größer als das an dem Punkt (C) und der Ausgabetransistor 8 ist über den Vergleicher 9 abgeschaltet.
Daher wird der Ausgabetransistor 8 in Abhängigkeit von dem hohen und niedrigen Pegel des Ausgangs des Vergleichers 15 in dem Maximalsignal-Erzeugungschaltkreis 14 wiederholt einund ausgeschaltet. Üblicherweise wird der Ausgabetransistor 8 ein- und ausgeschaltet, um mit einem Zufuhrverhältnis von 20% zu arbeiten. D.h., in dem Anfangs-Startzustand des Generators 1 ist das Zufuhrverhältnis basierend auf der vorbestimmten Spannung, die an dem Punkt (A) in Fig. 1 auftritt, bestimmt, d.h., die Spannung, die durch den vierten und fünften Widerstand 18i bzw. 18j in dem Anfangserregungsschaltkreis 18 bestimmt ist.
Während der Ausgabetransistor 8 gesteuert wird, um mit dem Zufuhrverhältnis von 20% zu arbeiten, erhöht sich die Ausgangsspannung des Generators 1 solange, bis eine Spannung den vorbestimmten Wert übersteigt, der an dem Anschluß P auftritt. Wenn eine derartige Spannung von dem Anschluß P dem Anfangserregungsschaltkreis 18, der in Fig. 3 gezeigt ist, zugeführt wird, erzeugt der Vergleicher 18h einen Ausgang mit hohem Pegel, wodurch der Transistor 18k abgeschaltet wird. Daher wird das Potential an dem Punkt (A) in Fig. 1 nunmehr durch das Potential des Kondensator 13d in dem Durchschnitts-Zufuhrverhältnis-Erfassungsschaltkreis 13 anstelle der vorbestimmten Spannung, die durch die Widerstände 18i und 18j im Anfangserregungsschaltkreis 18 bestimmt ist, bestimmt.
Die Arbeitsweise der Ladesteuervorrichtung unter einer konstanten leicht belasteten Bedingung zwischen den Zeitpunkten t&sub1; und t&sub2;, die in den Fig. 4A bis 4C gezeigt ist, wird nun beschrieben.
Es wird im allgemeinen angenommen, daß, wenn die Maschine 3 leerläuft, das Zufuhrverhältnis des Ausgabetransistors 8 hinsichtlich der normalen Belastung, die der Batterie 2 zugeführt wird, auf ca. 30% stabilisiert ist.
Wenn der Ausgabetransistor 8 eingeschaltet ist, lädt die Konstantspannungsquelle 12, die mit dem Durchschnitts-Zufuhrverhältnis-Erfassungsschaltkreis 13 verbunden ist, den Kondensator 13d über das NAND-Tor 13b und den sechsten Widerstand 13c. Andererseits wird, wenn der Ausgabetransistor 8 abgeschaltet ist, die in dem Kondensator 13d gespeicherte Spannung über den sechsten Widerstand 13c und das NAND-Tor 13b entladen. Somit wird die in dem Kondensator 13d gespeicherte Spannung in Abhängigkeit von dem Zufuhrverhältnis des Ausgabetransistors 8 bestimmt. Beispielsweise ist, wenn das Zufuhrverhältnis des Ausgabetransistors 8 100% beträgt, die in dem Kondensator 13d gespeicherte Spannung gleich der Zufuhrspannung Vc1 der Konstantspannungsquelle 12, während, wenn das Zufuhrverhältnis des Ausgabetransistors 8 0% beträgt, keine Spannung in dem Kondensator 13d gespeichert wird. Die in dem Kondensator 13d gespeicherte Spannung wird dem negativen (-) Eingangsanschluß des Vergleichers 15 in dem Maximalsignal-Erzeugungsschaltkreis 14 zugeführt.
Wie aus der Fig. 4A ersichtlich ist, ist der Minimalwert der an dem Punkt (B) auftretenden Dreiecksspannungswellenform negativ und, wenn die in dem Kondensator 13d gespeicherte und an dem Punkt (A) auftretende Spannung 0V ist, erzeugt der Vergleicher 15 seinen Ausgang mit niedrigem Pegel mit einer vorbestimmten Prozentzahl von ca. 10%. D.h., wenn das Durchschnitts-Zufuhrverhältnis des Ausgabetransistors 8 wie in Fig. 4c gezeigt 30% beträgt, steuert der Ausgang des Vergleichers 15 den Transistor 17b so, daß der Transistor 17b mit einem Abschaltverhältnis von 40% arbeitet, wie in Fig. 4B gezeigt ist.
Daher vergleicht, wenn das Potential an dem Punkt (C) seinen wie in Fig. 4B gezeigten hohen Pegel annimmt, d.h., wenn der Transistor 17b angesteuert wird, um mit dem Abschaltverhältnis von 40% zu arbeiten, der Vergleicher 9 die Ausgangsspannung des Generators 1 mit dem vorbestimmten Spannungspegel von 14,5V.
Wenn die Vorrichtung stabil arbeitet und der Transistor 17b angesteuert wird, um mit dem Abschaltverhältnis von 40% zu arbeiten, erniedrigt sich die Spannung der Batterie 2 auf einen Pegel, der niedriger als 14,5V ist, für eine Periode von 30%, und der Vergleicher 9 erzeugt seinen Ausgang mit hohem Pegel, wodurch der Ausgabetransistor 8 eingeschaltet wird. Somit wird der Ausgabetransistor 8 angesteuert, um mit dem Zufuhrverhältnis von 30% zu arbeiten, und die Spannung der Batterie 2 wird gesteuert, um auf 14,5V gehalten zu werden.
Die Arbeitsweise der Ladesteuervorrichtung von der Zeit t&sub2; zu der Zeit t&sub3; in den Fig. 4A bis 4C wird nun beschrieben. Zur Zeit t&sub2; ist die in Fig. 1 gezeigte elektrische Last 6 mit dem Generator 1 durch Einschalten des Schalters 5 verbunden, während die Vorrichtung, wie vorstehend beschrieben, stabil arbeitet.
Wenn der Transistor 17b zu einer Arbeitsweise mit dem Abschaltverhältnis von 40% in dem stabilen Arbeitszustand der Vorrichtung angesteuert wird und der Ausgabetransistor 8 mit dem Zufuhrverhältnis von 30% arbeitet, ist das Potential an dem Punkt (D) in Fig. 1 größer als das an dem Punkt (C). Wenn allerdings die elektrische Last 6 mit dem Generator 1 durch Einschalten des Schalters 5 verbunden wird, ist das Potential an dem Punkt (D) nicht größer als das an dem Punkt (C), wie in Fig. 4B gezeigt ist. Während der Transistor 17b sich in seinem Abschaltzustand befindet, erzeugt der Vergleicher 9 einen Ausgang mit hohem Pegel, wodurch der Ausgabetransistor 8 eingeschaltet wird.
Somit wird der Ausgabetransistor 8 nunmehr angesteuert, um als Reaktion auf die Zufuhr der elektrischen Last 6 mit dem Zufuhrverhältnis von 40% zu arbeiten, obwohl er angesteuert wurde, um mit dem Zufuhrverhältnis von 30% zu arbeiten.
Während der Überführung von dem Zufuhrverhältnis des Ausgabetransistors 8 von 30% auf 40% erhöht sich die in den Kondensator in dem Durchschnitts-Zufuhrverhältnis-Erfassungsschaltkreis 13 gespeicherte Spannung ebenfalls (die gespeicherte Spannung erhöht sich, da die Zeitkonstante, die durch die Kombination des sechsten Widerstands 13c und des Kondensators 13d bestimmt ist, den großen Wert von 200 ms aufweist). Aufgrund der Erhöhung der gespeicherten Spannung des Kondensators 13d erhöht sich der Prozentsatz des Ausgangs mit niedrigem Pegel, der von dem Vergleicher 15 erzeugt wird, allmählich von 40%. Daher erhöht sich das Abschaltverhältnis des Transistors 17b, der als Reaktion auf die Ausgabe mit niedrigem Pegel des Vergleichers 15 abgeschaltet wird, allmählich von 40%, so daß beide, die Arbeiszeitperiode des Vergleichers 9 und das Zufuhrverhältnis des Ausgabetransistors 8, erhöht werden können.
Somit erhöht sich, wie in den Fig. 4C und 5 gezeigt, das Zufuhrverhältnis des Ausgabetransistors 8 von 30% auf 40%, wenn die elektrische Last 6 mit dem Generator 1 durch Einschalten des Schalters 5 verbunden wird, und erhöht sich dann allmählich weiter auf 100% längs der durchgezogenen Kurve (in diesem Fall ist die elektrische Last 6 groß genug, um das Erhöhen des Zufuhrverhältnisses auf 100% zu erfordern).
In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erhöht sich das Zufuhrverhältnis des Ausgabetransistors 8 allmählich von 40% auf 100% innerhalb einer Zeitperiode von 1s.
Es wird angenommen, daß der Kondensator 13d im Durchschnitts-Zufuhrverhältnis-Erfassungsschaltkreis 13 einen Kapazitätswert von ca. 0,1 mF aufweist und die Zeitkonstante der Kombination des sechsten Widerstands 13c und des Kondensators 13d ca. 1s beträgt.
In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wird der Kondensator 13d wiederholt geladen und entladen in Übereinstimmung mit der Periode der Spannung von dreieckiger Wellenform, die durch den Dreieckswellenform-Erzeugungsschaltkreis 16 erzeugt wird, wie in Fig. 4A gezeigt ist. Daher kann auch wenn die Zeitkonstante der Kombination des sechsten Widerstands 13c und des Kondensators 13d-auf ca. 1s eingestellt ist, das Zufuhrverhältnis des Ausgabetransistors 8 allmählich von 40% auf 100% erhöht werden und die Verzögerungszeit kann auf ca. 3s eingestellt werden.
Daher kann der Kondensator 13d einen kleinen Kapazitätswert von ca. 0,1 mF aufweisen. Ein derartiger Chip-Kondensator kann in einem Substrat integriert werden, um einen Teil eines Hybrid-IC zu bilden, d.h. der Steuerschaltkreis 7 kann in ein Hybrid-IC integriert werden.
Die bekannte Ladesteuervorrichtung umfaßt zur Behandlung der Zufuhr der elektrischen Last eine Einrichtung zum Erfassen eines Erhöhens einer elektrischen Last, eine Einrichtung (Kondensator) zum Erfassen des Stromzufuhrverhältnisses eines Feldstroms und einen Integratorschaltkreis zum allmählichen Erhöhen des Stromzufuhrverhältnisses sowie einen Pulsbreiten-Modulationsschaltkreis. Im Gegensatz dazu Werden im Fall der Ladesteuervorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zur Behandlung der Zufuhr der elektrischen Last nur der Durchschnitts-Zufuhrverhältnis-Erfassungsschaltkreis 13 (inkl. des sechsten Widerstands 13c und des Kondensators 13d) und der Maximalsignal-Erzeugungsschaltkreis 14 (inkl. des Vergleichers 15 und des Dreieckswellen- Erzeugungsschaltkreises 16) benötigt, so daß die Größe der Ladesteuervorrichtung dementsprechend verringert werden kann.
Daher wird in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel das Zufuhrverhältnis des Ausgabetransistors 8 (entsprechend dem Feldstrom des Generators 1) nicht abrupt, sondern allmählich erhöht, wenn die elektrische Last 6 durch Einschalten des Schalters 5 verbunden wird, so daß die elektrische Last 6 der Maschine 3 allmählich zugeführt wird. Somit kann ein ungewünschtes Vibrieren oder Abwürgen der Maschine 3 aufgrund der abrupten Zufuhr der elektrischen Last 6 zuverlässig verhindert werden.
Das Zufuhrverhältnis des Ausgabetransistors 8 kann schnell von 30% auf 40% erhöht werden, wenn die elektrische Last 6 zugeführt wird. Sogar in so einem Fall würde ein Vibrieren und Abwürgen der Maschine 3 nicht auftreten, da das Erhöhungsverhältnis dem Zufuhrverhältnis des Ausgabetransistors 8 nicht groß ist. Zudem kann, wenn das Zufuhrverhältnis des Ausgabetransistors 8 um 10% von 30% auf 40%, wie vorstehend beschrieben, erhöht wird, die Zeitperiode, die zur Erhöhung des Zufuhrverhältnisses auf 100% benötigt wird, um einige 10ms verringert werden, so daß eine Unzulänglichkeit des Ladens der Batterie 2 schnell kompensiert werden kann.
Zudem wird auf der Basis des Zufuhrverhältnisses, das durch den Durchschnitts-Zufuhrverhältnis-Erfassungsschaltkreis 13 erfaßt wird, der entsprechende Ausgang des Maximalsignal-Erzeugungsschaltkreises 14 verwendet, um das Abschaltverhältnis des Transistors 17b in dem Freigabesteuerschaltkreis 17 um ca. 10% anzuheben. Dies ist dahingehend vorteilhaft, daß ein Randbereich für das Zufuhrverhältnis bereitgestellt werden kann, um eine leichte Veränderung des Zufuhrverhältnisses aufgrund beispielsweise einer Veränderung der Drehgeschwindigkeit der Maschine 3 zuzulassen.
Die Arbeitsweise der Ladesteuervorrichtung nach der Zeit t&sub3; in den Fig. 4A bis 4C wird nun beschrieben. Zu dieser Zeit t&sub3; wird die zu der Zeit t&sub2; zugeführte elektrische Last, die die Erhöhung des Zufuhrverhältnisses des Ausgabetransistors 8 bedingt hat, durch Abschalten des Schalters 5 weggeschaltet. Wenn die elektrische Last 6 weggeschaltet wird, während der Ausgabetransistor 8 so gesteuert ist, um mit dem Abschaltverhältnis von 100% zu arbeiten (d.h., während der Transistor 17b so gesteuert wird, um mit dem Abschaltverhältnis von 100% zu arbeiten), tritt eine abrupte Erhöhung der Spannung der Batterie 2 auf und zur gleichen Zeit erhöht sich das Potential an dem Punkt (D) in Fig. 1, wie in Fig. 4B gezeigt. Als Ergebnis erzeugt der Vergleicher 9 einen Ausgang mit niedrigem Pegel, wodurch der Ausgabetransistor 8 abgeschaltet wird. In diesem Zustand, in dem die elektrische Last 6 weggeschaltet ist, wird der Ausgabetransistor 8 in seinem Abschaltzustand gehalten, bis die Spannung der Batterie 2 auf einem Pegel niedriger als 14,5 V fällt.
Zudem ist in diesem ersten Ausführungsbeispiel das Potential an dem Punkt (C) auf seinem niedrigen Pegel, während der Transistor 17b in dem Freigabesteuerschaltkreis 17 eingeschaltet ist. Der Aufbau ist so gewählt, daß das Potential an dem Punkt (C) zu diesem Zeitpunkt höher wird als das an dem Punkt (D), wenn die Spannung der Batterie 2 auf einen Pegel niedriger als 12 V fällt.
Diese Spannungseinstellung von 12V ist auf der Basis einer Kompensationsspannung, die zur Kompensation der parallel zur Batterie 2 geschalteten Last erforderlich ist, oder eines Spannungspegels bestimmt, der zum Verhindern einer vollständigen Spannungsentleerung der Batterie 2 erforderlich ist.
Daher wird für den Fall, daß die Spannung der Batterie 2 auf einen Pegel niedriger als die Einstellung von 12V fällt, der Ausgabetransistor 8 durch den Vergleicher 9 eingeschaltet, um den Generator 1 zu betreiben, wodurch die vollständige Spannungsleerung der Batterie 2 verhindert ist.
Da zudem der Steuerschaltkreis 7 auf dem Generator 1 montiert ist, wird er während des Betriebs einer Temperatur ausgesetzt oder auf diese aufgeheizt, die größer als 100ºC ist. Daher kann ein herkömmlicher Digitalschaltkreis, der einen Auf-/Abwärtszähler umfaßt, kaum zum Betrieb bei einer derartig hohen Temperatur verwendet werden, da ein Schaltkreiselement, wie eine MOS-Einrichtung, in dem digitalen Schaltkreis hitzeempfindlich ist. Andererseits kann aufgrund der Verwendung von Bipolar-Transistoren, die bei Temperaturen von über 100ºC arbeiten können, der Steuerschaltkreis 7 in der Ladesteuervorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf zufriedenstellende Weise hohen Hitzepegeln widerstehen.
Ein in Fig. 6 gezeigtes zweites Ausführungsbeispiel wird nun beschrieben. Dieses zweite Ausführungsbeispiel stellt eine Modifikation des in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiels dar und ein Verstärkerschaltkreis 20, der einen Operationsverstärker umfaßt, und Widerstände 20a, 20b sind zwischen den Durchschnitts-Zufuhrverhältnis-Erfassungsschaltkreis 13 und dem Maximalsignal-Erzeugungsschaltkreis 14 in dem ersten Ausführungsbeispiel geschaltet.
In diesem Verstärkerschaltkreis 20 wird die Spannung des Kondensators 13d in dem Durchschnitts-Zufuhrverhältnis-Erfassungsschaltkreis 13 um den Faktor von beispielsweise ca. 1,3 gemäß dem Widerstandsverhältnis zwischen den Widerständen 20a und 20b verstärkt und eine derartig verstärkte Spannung wird dem negativen (-) Eingangsanschluß des Vergleichers 15 in dem Maximalsignal-Erzeugungsschaltkreis 14 zugeführt.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 6 gezeigt ist, ist der Verstärkerschaltkreis 20 so vorgesehen, daß die relative Differenz zwischen dem Durchschnitts-Zufuhrverhältnis des Ausgabetransistors 8, das durch den Durchschnitts- Zufuhrverhältnis-Erfassungsschaltkreis 13 erfaßt wird, und dem Zufuhrverhältnis des Transistors 17b in dem Freigabesteuerschaltkreis 17 sich mit der Erhöhung in dem Durchschnitts-Zufuhrverhältnis erhöht, wie in Fig. 7 gezeigt.
Daher ist, wenn die elektrische Last 6 verbunden wird, während das Durchschnitts-Zufuhrverhältnis klein ist, das in Fig. 5 gezeigte Anstiegsverhältnis des Zufuhrverhältnisses (die in Fig. 7 gezeigte relative Differenz) zum Zeitpunkt der Verbindung der elektrischen Last 6 klein. Andererseits ist, wenn die elektrische Last 6 verbunden wird, während das Durchschnitts-Zufuhrverhältnis groß ist, das Anstiegsverhältnis des Zufuhrverhältnisses groß.
D.h., da das Drehmoment der Maschine 3, die den Generator 1 antreibt, klein ist, wenn das Durchschnitts-Zufuhrverhältnis klein ist, kann ein unerwünschtes Vibrieren der Maschine 3 auftreten, wenn das Zufuhrverhältnis bei einem kleinen Durchschnitts-Zufuhrverhältnis des Ausgabetransistors 8 stark erhöht wird. Andererseits treten unerwünschte Vibrationen der Maschine 3 sogar dann nicht auf, wenn das Zufuhrverhältnis bei einem großen Durchschnitts-Zufuhrverhältnis des Ausgabetransistors 8 stark erhöht wird. Diese vorstehende Tatsache wurde experimentell bestätigt.
Somit kann gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, wenn das Durchschnitts-Zufuhrverhältnis groß ist, das Zufuhrverhältnis des Ausgabetransistors 8 stark erhöht werden, so daß die Zeitdauer, die zum allmählichen Anheben des Feldstroms des Generators 1 benötigt wird, verkürzt werden kann, um den Spannungsabfall der Batterie 2 zu minimieren.
Fig. 8 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, das eine andere Modifikation des in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiels ist. Diese dritte Ausführungsbeispiel umfaßt zudem einen Steuerschaltkreis, der einen zweiten Bezugsspannungsschaltkreis 21, einen Vergleicher 22 und ein AND-Tor umfaßt, um den Vergleicher 9 durch Verhindern der Arbeitsweise des Freigabesteuerschaltkreises 17 freizugeben, wenn der Wert des Ausgangssignals des Durchschnitts-Zufuhrverhältnis-Erfassungsschaltkreises 13 einen vorbestimmten Wert überschreitet. Der zweite Bezugsspannungsschaltkreis 21 umfaßt Widerstände 21a und 21b. Das AND-Tor 23 ist mit einem von zwei Eingangsanschlüssen mit dem Ausgangsanschluß des Vergleichers 15 in dem Maximalsignal-Erzeugungsschaltkreis 14 und mit dem anderen Eingangsanschluß mit dem Ausgangsanschluß des Vergleichers 22 verbunden.
In diesem dritten Ausführungsbeispiel wird ein Ausgangssignal mit niedrigem Pegel von dem Vergleicher 22 erzeugt und dem AND-Tor 23 zugeführt, wenn das durch den Durchschnitts- Zufuhrverhältnis-Erfassungsschaltkreis 13 erfaßte Durchschnitts-Zufuhrverhältnis 80% überschreitet. D.h., wenn das Durchschnitts-Zufuhrverhältnis des Ausgabetransistors 8 80% übersteigt, dient das Ausgangssignal des AND-Tors 23 dazu, den Transistor 17b in dem Freigabesteuerschaltkreis 17 abzuschalten.
Daher erhöht sich, wenn die elektrische Last 6 mit dem Generator 1 verbunden wird, das Zufuhrverhältnis des Ausgabetransistors 8 allmählich, bis das Durchschnitts-Zufuhrverhältnis 80% überschreitet, und dann erhöht sich das Zufuhrverhältnis des Ausgabetransistors 8 abrupt bzw. scharf auf 100%, wie durch die durchbrochene Linie in Fig. 5 angedeutet ist. Somit kann die Zeitdauer, die zum allmählichen Anheben des Zufuhrverhältnisses auf 100% benötigt wird, verkürzt werden und ein unzureichendes Laden der Batterie 2 kann kompensiert werden.
Auch in dem dritten Ausführungsbeispiel beeinflußt der scharfe Anstieg des Durchschnitts-Zufuhrverhältnisses von 80% auf 100%, wie vorstehend beschrieben, die Arbeitsweise der Maschine 3 nicht unbedingt negativ, da das Drehmoment der Maschine 3 bereits groß ist.
Fig. 9 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dieses vierte Ausführungsbeispiel ist ebenfalls eine Modifikation des in Fig. 1 gezeigten erstes Ausführungsbeispiels und ein AND-Tor 24 ist zwischen den Ausgabetransistor 8 und den Vergleicher 9 geschaltet. Dieses AND- Tor 24 ist mit einem von seinen Eingangsanschlüssen mit dem Ausgangsanschluß des Vergleichers 9 und mit dem anderen Eingangsanschluß mit dem Ausgangsanschluß des Maximalsignal-Erzeugungsschaltkreises 14 über einen Invertierer 25 verbunden.
In den vorstehend beschriebenen ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispielen dient der Transistor 17b zum Verändern des Potentials an dem Punkt (C) in Abhängigkeit von dem Wert des Ausgangs des Maximalsignal-Erzeugungsschaltkreises 14. Das vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von diesen Ausführungsbeispielen dahingehend, daß der Ausgabetransistor 8 eingeschaltet wird, wenn beide, der Vergleicher 9 und der Invertierer 25, Ausgangssignale mit hohem Pegel erzeugen.
Wie aus den vorstehend beschriebenen ersten, zweiten, dritten und vierten Ausführungsbeispielen ersichtlich ist, kann eine verbesserte Charakteristik hinsichtlich des Verhältnisses zwischen der Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine und dem Ausgangsstrom des Wechselstromgenerators bewirkt werden. Daher kann ein Abwürgen der Maschine verhindert werden. In Fig. 10 kennzeichnen Ne und I die Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine und den Ausgangsstrom des Wechselstromgenerators.
Während des Betriebs der Maschine erhöhen sich die Umdrehungen Ne beispielsweise von N&sub0; -> N&sub1; -> N&sub2; -> N&sub3;. Dann ändert die Regeleinrichtung die Belastung, um dadurch einen konstanten Ausgangsstrom I&sub0; auszugeben. Dann wird, wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine Ne sich verringert, beispielsweise über N&sub3; -> N&sub2; -> N&sub1; -> N&sub0;, die Erhöhung der Belastung basierend auf der Belastung im Fall "Ne = N&sub3;" erfaßt und dann nach Erhöhung der Belastungsdifferenz wird die Belastung allmählich angehoben. Daher ist der Ausgabestrom des Wechselstromgenerators weniger als I&sub0;. Als Ergebnis kann ein unerwünschter Zustand der Maschine verhindert werden.

Claims

1. Ladesteuervorrichtung für Fahrzeuge mit

- einem Fahrzeuggenerator (1), der eine Ständerwicklung (1a) und eine Feldwicklung (1b) aufweist, die zum Antrieb durch eine Maschine (3) geeignet ist, um eine Ausgangsspannung zum Laden einer Batterie (2) zu erzeugen,

- einer Schalteinrichtung (8), die mit der Feldwicklung (1b) in Reihe geschaltet ist,

- einer Durchschnitts-Zufuhrverhältnis-Erfassungseinrichtung (13) zum Erfassen des Durchschnitts-Zufuhrverhältnisses der Schalteinrichtung (8), um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das einen Wert aufweist, der eine Funktion des Durchschnitts-Zufuhrverhältnisses der Schalteinrichtung (8) ist, und

- einer Vergleichseinrichtung (9), die zum Erhalt der Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators als ein erstes Eingangssignal verschaltet ist, um die Ausgangsspannung mit einer der Vergleichseinrichtung (9) als ein zweites Eingangssignal zugeführten vorbestimmten Bezugsspannung zu vergleichen, wobei die Vergleichseinrichtung (9) mit der Schalteinrichtung (8) verbunden ist, um dieser ein Ausgangssignal zum Steuern der Arbeitsweise der Schalteinrichtung (8) zuzuführen,

gekennzeichnet durch

- eine Maximalsignal-Erzeugungseinrichtung (14), die mit der Durchschnitts-Zufuhrverhältnis-Erfassungseinrichtung (13) verbunden ist, um deren Ausgangssignal zu empfangen und um ein Maximalsignal auszugeben, das ein Zufuhrverhältnis der Schalteinrichtung (8) mit einem Wert bereitstellt, der um einen vorbestimmten Wert größer als das Durchschnitts-Zufuhrverhältnis der Schalteinrichtung (8) ist, das durch das Ausgangssignal der Durchschnitts-Zufuhrverhältnis-Erfassungseinrichtung (13) repräsentiert wird, und

- eine Freigabesteuereinrichtung (17), die mit der Maximalsignal-Erzeugungseinrichtung (14) verbunden ist, um deren Maximalsignal zum Freigeben der Vergleichseinrichtung (9) zu empfangen, damit diese ihr Ausgangssignal in Abhängigkeit von dem Wert des Maximalsignals erzeugt, das durch die Maximalsignal-Erzeugungseinrichtung (14) erzeugt wurde, wodurch das Zufuhrverhältnis der Schalteinrichtung (8) um den vorbestimmten Wert erhöht wird.

2. Ladesteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maximalsignal-Erzeugungseinrichtung (14) einen Vergleicher (15) umfaßt, der das Ausgangssignal der Durchschnitts-Zufuhrverhältnis-Erfassungseinrichtung (13) als ein erstes Eingangssignal und ein Dreieckswellenform- Ausgangssignal eines Dreieckswellen-Erzeugungsschaltkreises (16) als ein zweites Eingangssignal empfängt.

3. Ladesteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Freigabesteuereinrichtung (17) die der Vergleichseinrichtung (9) zugeführte vorbestimmte Bezugsspannung auf eine zweite vorbestimmte Spannung erniedrigt während die Maximalsignal-Erzeugungseinrichtung (14) das Maximalsignal erzeugt.

4. Ladesteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite vorbestimmte Bezugsspannung eine Minimalspannung ist, die zum Verhindern des vollständigen Verbrauchs der geladenen Spannung der Batterie (2) erforderlich ist.

5. Ladesteuervorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (22, 23) zum Freigeben der Vergleichseinrichtung (9) durch Verhindern der Arbeitsweise der Freigabesteuereinrichtung (17), wenn der Wert des Ausgangss ignals der Durchschnitts-Zufuhrverhältnis-Erfassungseinrichtung (13) einen voreingestellten Wert übersteigt.

6. Ladesteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Wert in dem durch die Maximalsignal-Erzeugungseinrichtung (14) erzeugten Maximalsignal sich mit einer Erhöhung des durch die Durchschnitts-Zufuhrverhältnis-Erfassungseinrichtung (13) erfaßten Durchschnitts-Zufuhrverhältnisses erhöht.

7. Ladesteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchschnitts-Zufuhrverhältnis-Erfassungseinrichtung (13) mit der Schalteinrichtung (8) verbunden ist und einen Widerstand (13c) und einen Kondensator (13d) umfaßt, der wiederholt geladen und entladen wird als Reaktion auf den Ein-/Ausschaltzustand der Schalteinrichtung (8).

8. Ladesteuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Naximalsignal-Erzeugungseinrichtung (14) einen Vergleicher (15) umfaßt, der die Spannung des Kondensators (13d) in der Durchschnitts-Zufuhrverhältnis-Erfassungseinrichtung (13) als ein erstes Eingangssignal und eine Dreieckswellenform-Ausgangsspannung eines Dreieckswellen-Erzeugungschaltkreises (16) als ein zweites Eingangssignal empfängt, und daß der Vergleicher (15) ein Ausgangssignal mit rechteckiger Wellenform erzeugt, das das um den vorbestimmten Wert größere Einschaltverhältnis als das Durchschnitts-Zufuhrverhältnis der Schalteinrichtung (8) aufweist.