(57)【要約】  本発明は、第１のゼネレータと、該第１のゼネレータ（１）に並列に接続されている第２のゼネレータ（２）とを有している給電装置に関する。更に、第１および第２のゼネレータから負荷状態信号（Ｌ１，Ｌ２）を取り出すことができる制御ユニット（４）が設けられている。制御ユニット（４）は負荷状態信号を評価してゼネレータに関して均一な負荷が分配されるようにする制御信号（Ｓ１，Ｓ２）を求める。
2008517580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正の給電電圧に対する第１の出力側と、第１の測定信号入力側と、第１の負荷状態信号出力側とを有している第１のゼネレータと、
正の給電電圧に対する第２の出力側と、第２の測定信号入力側と、第２の負荷状態信号出力側とを有している、前記第１のゼネレータに並列に接続されている第２のゼネレータと
を有している給電装置において、
該給電装置は更に、
第１の負荷状態信号出力側（１ｃ）および第２の負荷状態信号出力側（２ｃ）から取り出される信号が供給可能である制御ユニット（４）を有し、かつ
測定信号入力側（１ｂ，２ｂ）の１つに接続されておりかつ制御ユニット（４）によってドライブ制御される重畳回路（５，６）を有し、ここで
前記制御ユニット（４）は第１および第２の負荷状態信号出力側から導出される信号（Ｌ１，Ｌ２）を評価するように設定されておりかつ前記重畳回路（５，６）に対するドライブ制御信号（Ｓ１，Ｓ２）を生成し、かつ
前記重畳回路（５，６）は所属のゼネレータ（１，２）の測定信号入力側（１ｂ，２ｂ）に信号を用意し、該信号を用いて所属のゼネレータの調整器が所属のゼネレータによって用意された正の給電電圧を個別に調整設定する
ことを特徴とする給電装置。
【請求項２】
当該装置は、
第１の測定信号入力側（１ｂ）に接続されておりかつ制御ユニット（４）によってドライブ制御される第１の重畳回路（５）と、
第２の測定信号入力側（２ｂ）に接続されておりかつ制御ユニット（４）によってドライブ制御される第２の重畳回路（６）とを有しており、ここで
制御ユニット（４）は２つの重畳回路に対するドライブ制御信号（Ｓ１，Ｓ２）を生成する
請求項１記載の装置。
【請求項３】
負荷状態信号出力側（１ｃ，２ｃ）にそれぞれパルス幅変調信号が加わるようになっておりかつ制御ユニット（４）は負荷状態信号のそれぞれの平均値を計算するように設定されている
請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
制御ユニット（４）はすべての負荷状態信号の平均値から平均値を計算するように設定されている
請求項３記載の装置。
【請求項５】
制御ユニット（４）はすべての負荷状態信号の時間的な平均値から算術平均値を計算するように設定されている
請求項４記載の装置。
【請求項６】
制御ユニット（４）はゼネレータ（１，２）の少なくとも１つに対してそれぞれのゼネレータに属する時間的な平均値と計算された平均値との差を計算しかつそれぞれのゼネレータに属する重畳回路（５，６）に対するドライブ制御信号を計算された差に依存して供給する
請求項５記載の装置。
【請求項７】
ドライブ制御信号（Ｓ１，Ｓ２）を用いて重畳回路（５，６）の別の入力側に供給される測定信号（Ｍ１，Ｍ２）が低減されるまたは高められる
請求項６記載の装置。
【請求項８】
制御ユニットはデジタル調整器である（図２）
請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の並列接続されたゼネレータを備えている、例えば車載電源網の負荷の給電装置に関する。
【０００２】
従来技術
負荷の給電のためにゼネレータを並列接続することは既に公知である。その際典型的には、個別作動用に設計されている複数のシリーズゼネレータの電力接続端子が付加的な制御装置なしにまたは変形されずに並列に接続される。負荷の対称化はこれまでは主として、それぞれのゼネレータの内部抵抗によりおよび調整器の負の温度係数により行われる。この温度係数は、この公知の熱的に密に結合されているバッテリー・ゼネレータシステムでは、どんな作動および温度条件の場合にも十分なバッテリー電荷を保証するために使用される。このような公知のシステムでは上述した内部抵抗および負の温度係数により、ゼネレータ負荷に関連して十分な対称性を実現することができる。その際温度係数は次のような影響を及ぼす：より強く負荷されるゼネレータはあまり負荷されていないゼネレータより沢山加熱される。負性温度係数により、より強く負荷されるゼネレータの出力電圧、従ってその負荷も低下する。
【０００３】
調整器技術における一般的な進歩により、近年ゼネレータの調整器の内部抵抗を著しく、一部は８０％以上も低下させることができた。自動車技術における別のトレンドのためにバッテリーは、機関室から、ゼネレータの熱的な影響を受けることがない場所、例えばそれぞれの車両の荷物室に置き換えられることになった。これにより、ゼネレータ温度に依存している充電電圧の調整は意味がなくなった。それ故に零の温度係数を有する調整器がますます使用されるようになっている。
【０００４】
調整操作量としての、内部抵抗および温度係数の影響がこのように低下したために、ゼネレータが並列接続されている場合のゼネレータの対称化は著しく僅かになりあるいはもはや存在しないと言えるまでになっている。
【０００５】
並列接続されているゼネレータ間の電圧差は例えば製造のばらつきの結果として存在するし、そのためにゼネレータの電流送出も異なったものになってくる。
【０００６】
ゼネレータの負荷状態が種々異なっている場合、不所望の効果としてより強く負荷されているゼネレータの摩耗がより高められることになる。これにより、複数の並列接続されているゼネレータを含んでいるシステム全体の寿命が短くなる。
【０００７】
従来技術の並列接続されたゼネレータを有する自動車における給電装置はＤＥ４１０８８６１Ａ１から公知である。この公知の装置ではゼネレータのそれぞれに電圧調整器が配属されている。更に、公知の装置は少なくとも１つのバッテリーを有しており、その１つの接続端子は点火スイッチを介して電圧調整器に接続可能である。更に、点火スイッチおよび電圧調整器に接続されておりかつスイッチング手段を介して有利にはアースに接続されているバッテリー接続端子に接続可能である充電コントロール装置が設けられている。充電コントロール装置と、電圧調整器と、上述したスイッチング手段との間に、一方の方向には導通特性を有し、他方の方向には阻止特性を有する複数の素子を有する回路装置が設けられている。この公知の装置により、２つのゼネレータの使用により高い電力を生成することができかつ唯一の指示部、例えば充電コントロールランプを備えた２つのゼネレータもしくは電圧調整器が２つのゼネレータ−電圧調整器システムの１つに発生している障害を指示することができ、その際別のゼネレータ−電圧調整器システムは問題なく引き続き動作することができるようにするものである。
【０００８】
発明の利点
これに対して求項１に記載の特徴を有する給電装置は、並列接続されたゼネレータに関して不均一な負荷分布が回避されるまたは少なくとも著しく低減されるという利点を有している。このことは、並列接続されたゼネレータのそれぞれの負荷を求めかつ適当なドライブ制御信号を生成し、これに基づいてゼネレータによって用意される出力電圧をその都度調節して負荷分布が均質補償されるようにするように設定されている付加的な制御ユニットによって行われる。
【０００９】
制御ユニットは、ゼネレータ−調整器システムの外に配置されている外部の制御ユニットであってよい。この形式の実施形態により、市販のゼネレータ−調整器システムを使用できるようになる。
【００１０】
これに択一的に、制御ユニットの機能をゼネレータ−調整器の１つが引き受けるようにすることもできる。この択一的な実施形態では付加的な外部の制御ユニットは必要でない。
【００１１】
次に、図面を参照しながら本発明のその他の有利な特性について説明する。
【００１２】
図面
図１は、本発明の第１の実施例を示す２つのゼネレータの並列回路をブロックにて示している。図２は図１のブロック４，５および６を説明する詳細な回路を示している。図３は、本発明の第２の実施例を示す２つのゼネレータの並列回路をブロックにて示している。
【００１３】
実施例の説明
図１は、本発明の第１の実施例を示す２つのゼネレータの並列回路のブロック線図である。それぞれ集積された調整器を有している図示のゼネレータ１および２は、自動車の作動中に必要なエネルギーを自動車の車載電源網の負荷が使用できるようにしかつバッテリー３に充電するように設けられている。
【００１４】
この目的のためにゼネレータ１はプラスの給電電圧Ｂ＋用出力側１ａを有している。この出力側は回路点Ｐ１を介してバッテリー３の＋極に接続されている。ゼネレータ２はプラスの給電電圧Ｂ＋用出力側２ａを有している。この出力側も回路点Ｐ１を介してバッテリー３の＋極に接続されている。
【００１５】
更にゼネレータ１は、アース点Ｐ２を介してバッテリー３の−極に接続されているアース接続端子１ｄを有している。ゼネレータ２は、同様にアース点Ｐ２を介してバッテリー３の−極に接続されているアース接続端子２ｄを有している。
【００１６】
更にゼネレータ１は測定信号入力側１ｂを有しており、これに回路点Ｐ１から導出される測定信号Ｍ１が第１の重畳回路５を介して供給される。重畳回路に５は制御ユニット４から制御信号Ｓ１が供給される。制御信号は測定信号Ｍ１を変形する。
【００１７】
ゼネレータ２は測定信号入力側２ｂを有しており、これにも回路点Ｐ１から導出される測定信号Ｍ２が第２の重畳回路６を介して供給される。重畳回路６には制御ユニット４から、測定信号Ｍ２を変形する制御信号Ｓ２が供給される。
【００１８】
更にゼネレータ１は負荷状態信号出力側１ｃを有しており、ここでゼネレータ１は負荷状態信号Ｌ１を送出する。この負荷状態信号Ｌ１は、ゼネレータ１の何パーセントが負荷されているかを指示する。負荷状態信号Ｌ１は制御ユニット４に供給される。
【００１９】
ゼネレータ２は負荷状態信号出力側２ｃを有しており、ここでゼネレータ２は負荷状態信号Ｌ２を送出する。この負荷状態信号Ｌ２は、ゼネレータ２の何パーセントが負荷されているかを指示する。負荷状態信号Ｌ２は同様に制御ユニット４に供給される。
【００２０】
制御ユニット４は、負荷状態信号Ｌ１およびＬ２を評価しかつこの評価に依存して、重畳回路５および６に供給される制御信号Ｓ１およびＳ２を生成するという課題を有している。この評価により、それぞれのゼネレータの負荷が高すぎるかまたは低すぎるかが識別される。この情報に基づいて測定信号Ｍ１およびＭ２はそれぞれのゼネレータの出力電圧が低減されるまたは高められるように制御されて、負荷分配が補償調整されるようになる。この形式においてゼネレータの出力電圧および出力電流もダイナミックな調整が実現される。
【００２１】
本発明は、相互に並列接続されているゼネレータの異なっている出力電圧により非対称な負荷分配が実現されることから出発している。出力電圧が低すぎる場合ゼネレータ電流も低すぎ、出力電圧が高すぎる場合ゼネレータ電流は大きすぎる。この表現はそれぞれ別のもしくは他方のゼネレータに関連して当てはまる。それぞれのゼネレータの測定信号入力側に供給される測定信号の作用により、ゼネレータ電圧は操作される。測定信号入力側に電圧変化が発生すると、ゼネレータの調整器がこれを補償しようとする。測定信号入力側における電圧が低下すると、調整器はゼネレータの出力電圧が高められるようにする。測定信号入力側における電圧が低下すると、調整器はゼネレータの出力電圧が高められるようにする。それぞれのゼネレータの負荷信号出力側においては、ゼネレータの瞬時の負荷状態に関する情報が取り出されるようになっている。制御ユニットはゼネレータのそれぞれに対するすべての並列接続されているゼネレータの負荷信号の評価により、各ゼネレータが全電流の所望の成分より多くを生成しているかまたは少なく生成しているかを求めかつ、それぞれのゼネレータのゼネレータ電圧、ひいてはゼネレータ電流もすべてのゼネレータに対して対称的な負荷分配が行われるように変化させる制御信号を作る。
【００２２】
次に、負荷状態信号Ｌ１，Ｌ２の評価および制御信号Ｓ１，Ｓ２の生成について詳細に説明する。
【００２３】
負荷状態信号Ｌ１およびＬ２はパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）の形において存在している。制御ユニットはまず平均値、有利には負荷信号のそれぞれの時間的な平均値を求める。この時間的な平均値は以下にＤＦＭｃと称するその時点のゼネレータ負荷状態を表している。この値は使用のゼネレータにより規定されて論理的には逆である。つまり、小さなＤＦＭｃ値は高いゼネレータ負荷状態に相応している。
【００２４】
その後制御ユニット４はすべてのＤＦＭｃ値から平均値
2008517580.tif 000003
を、有利には算術平均値を求める。
【００２５】
引き続いて制御ユニット４はゼネレータのそれぞれに対して平均値
2008517580.tif 000004
とそれぞれに属しているＤＦＭｃ値との差を求める。この差が正ならば、ゼネレータ出力状態は高すぎる。これに対してこの差が負ならば、ゼネレータ出力状態は低すぎる。このことは次の関係において表されている：
【数１】
2008517580.tif 000005
【００２６】
その都度求められる差に依存してそれぞれの重畳回路の制御ユニット４は、例えばそれぞれの測定信号に対して加算される制御信号を形成することができる。修正された測定信号はそれぞれのゼネレータの測定信号入力側に達しかつゼネレータの調整器によって、ゼネレータが用意する正の給電電圧Ｂ＋を所望通り変化するために使用される。
【００２７】
有利にはパラメータｓにより調整特性曲線の急峻度が整合される：
【数２】
2008517580.tif 000006
【００２８】
ここでは次のことが当てはまる：
Ｍｂ          ゼネレータの測定信号入力側において取り出すことができる電圧値、
Ｍ            取り出し点Ｐ１で取り出される電圧値、
ｓ            調整特性曲線の急峻度、
2008517580.tif 000007
現在のゼネレータ負荷状態値の算術平均値および
ＤＦＭｃ      ゼネレータ負荷状態信号Ｌ１ないしＬ２の時間的な平均値に相応する現在のゼネレータ負荷状態に対する値。
【００２９】
正の電圧を測定信号Ｍ１もしくはＭ２に加算する場合、測定信号の電圧、従ってまた大抵はゼネレータの出力電圧、つまりシステム内で利用することができる最高の電圧より上にある作動電圧が必要になってくるので、差信号の負の部分だけが考察され、その結果測定信号は相応に減衰される。これにより、システム全体の電圧は最高の出力電圧に、すなわち最も負荷されているゼネレータの出力電圧に調整される。この形式の調整により、付加的な給電電圧が節約される。
【００３０】
図１に図示のブロック４，５および６は図２に詳細に示されている。そこで制御ユニット４はデジタル調整器３５の形において実現されている。この調整器は負荷状態信号Ｌ１およびＬ２をデジタルに調整し、補正パラメータを計算しかつ引き続いて調整値を出力する。その際出力側にてＤ／Ａ変換が必要なだけである。このことは例えば、出力側で電圧生成を行っている上述した方法によりまたはパルス幅変調を介して測定信号をパルス制御されてアースに接続するスイッチの使用によって実現可能である。その後に低域フィルタリングされた信号は、ゼネレータの測定信号入力側に直接供給することができる。この形式の解決法において、低域フィルタを除いて、いずれのアナログ回路部分も使用しなくてすむ。
【００３１】
図２にはこの形式の実施形態が示されている。そこに図示されているデジタル調整器４には負荷状態信号Ｌ１およびＬ２が供給される。この調整器はそこからそれぞれの補正係数を求めかつ調整値Ｓ１，Ｓ２をスイッチＳＷ１，ＳＷ２に送出する。スイッチにはそれぞれ低域フィルタＲ２／Ｃ１もしくはＲ４／Ｃ２が後置接続されている。低域フィルタの出力信号は別の抵抗Ｒ１もしくはＲ３を介して導かれる測定信号Ｍ１，Ｍ２に重畳される。この重畳により得られる全体信号はそれぞれのゼネレータの測定信号入力側１ｂ，２ｂに供給される。
【００３２】
デジタル調整器の実現のために種々の可能性がある。それには例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＦＰＧＡまたはＡＳＩＣを使用する解決法もある。
【００３３】
有利な実施形態によれば、ゼネレータ−調整器システムの特性曲線の変化が行われ、調整パラメータが例えば機関制御部のような別の制御装置によって修正されかつ別のゼネレータ固有の機能が実現される。
【００３４】
図３は、本発明の第２の実施例を示す２つのゼネレータの並列回路をブロックにて示している。このことは図１に図示の実施例とは、ゼネレータ１にだけ重畳回路５が前置接続されていることによって相異している。この実施例では測定信号は重畳回路において高めることも低減することもできるので、ゼネレータ１の出力電圧Ｂ＋が負荷分配の補償調整のために低減されなければならないかまたは高められなければならないかに依存して測定信号入力側１ｂに、測定信号Ｍ１より大きいかまたは小さい修正された測定信号が供給される。
【００３５】
この実施例においてゼネレータ２の負荷分配の割り当てが大きすぎるならば、ゼネレータの均一の負荷状態を得るためにゼネレータ１の出力電圧は高められなければならない。このことは重畳回路５における測定信号Ｍ１の適当な低減により行われる。測定信号入力側１ｂに供給される低減された測定信号に基づいてゼネレータ１の調整器は、ゼネレータ１の出力電圧が高められるように考慮する。こうしてゼネレータ１の負荷分配割合が高められる。これによりゼネレータ２の負荷分配割合は自動的に低減される。
【００３６】
これに対してこの実施例においてゼネレータ２の負荷分配の割り当てが少なすぎるならば、ゼネレータの均一の負荷状態を得るためにゼネレータ１の出力電圧は低減されなければならない。このことは重畳回路５における測定信号Ｍ１の適当な上昇により行われる。測定信号入力側１ｂに供給される高められた測定信号に基づいてゼネレータ１の調整器は、ゼネレータ１の出力電圧が低減されるように考慮する。こうしてゼネレータ１の負荷分配割合が低減される。これによりゼネレータ２の負荷分配割合は自動的に高められる。
【００３７】
この実施例において測定信号Ｍ１が高められるようにすることも必要なので、制御ユニット４または重畳回路５が使用できる付加的な給電電圧が必要である。
【００３８】
本発明はとりわけ、信頼できかつコスト面で有利な手法でゼネレータの均一な負荷状態が実現される。複数の並列接続されているゼネレータを有している装置を提供するものである。この装置は殊に、今日のゼネレータ、つまり温度係数がなくかつ低い内部抵抗を有している今日のゼネレータの使用の際に対称的な作動を実現するために使用可能である。しかし装置は、負の温度係数を有しかつ高い内部抵抗を有している旧来のゼネレータとの関連においても使用することができる。その場合にも本発明を使用することで、対称性、ひいてはシステム寿命の延長に関する改善が計られる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施例を示す２つのゼネレータの並列回路のブロック図
【図２】図１のブロック４，５および６を説明する詳細な回路図
【図３】本発明の第２の実施例を示す２つのゼネレータの並列回路のブロック図
【符号の説明】
【００４０】
１  第１のゼネレータ、  １ａ  正の給電電圧に対する出力側、  １ｂ  測定信号入力側、  １ｃ  負荷状態信号出力側、  １ｄ  アース接続端子、  ２  第２のゼネレータ、  ２ａ  正の給電電圧に対する出力側、  ２ｂ  測定信号入力側、  ２ｃ  負荷状態信号出力側、  ２ｄ  アース接続端子、  ３  バッテリー、  ４  制御ユニット、  ５  重畳回路、  ６  第２の重畳回路、  Ｃ１，Ｃ２  コンデンサ、  Ｌ１，Ｌ２  負荷状態信号、  Ｍ１，Ｍ２  測定信号、  Ｐ１  測定信号に対する取り出し点、  Ｐ２  アース点、  Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４  オーミック抵抗、  Ｓ１，Ｓ２  制御信号、  ＳＷ１，ＳＷ２  スイッチ
【図１】
2008517580.tif 000008
【図２】
2008517580.tif 000009
【図３】
2008517580.tif 000010
【国際調査報告】
2008517580.tif 000011
2008517580.tif 000012
2008517580.tif 000013
2008517580.tif 000014
2008517580.tif 000015
2008517580.tif 000016