(57)【要約】  本発明は、車両用ジェネレータのジェネレータ出力信号の変化を検出するための装置に関する。当該装置は、信号振幅領域を規定する少なくとも１つの閾値と前記ジェネレータ出力信号の信号振幅とを比較するためのウィンドウコンパレータ（８０３，８０５）と、前記ウィンドウコンパレータ（８０３，８０５）の出力信号に基づいて前記ジェネレータ出力信号の変化を検出するための検出器（８０６）と、前記ジェネレータ出力信号の最大信号振幅と最小信号振幅との信号振幅差を検出するための検出装置（８１１）と、前記ジェネレータ出力信号に変化が生じた場合に前記信号振幅差に基づいて前記ウィンドウコンパレータの信号振幅領域を適合するための適合装置（８１７）とを有する。
2012507023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用ジェネレータのジェネレータ出力信号の変化を検出するための装置であって、
前記ジェネレータ出力信号の信号振幅と、信号振幅領域を規定する少なくとも１つの閾値とを比較するためのウィンドウコンパレータ（８０３，８０５）と、
前記ウィンドウコンパレータ（８０３，８０５）の出力信号に基づいて、前記ジェネレータ出力信号の変化を検出するための検出器（８０６）と、
前記ジェネレータ出力信号の最大信号振幅と最小信号振幅との信号振幅差を検出するための検出装置（８１１）と、
前記ジェネレータ出力信号に変化が生じた場合に、前記信号振幅差に基づいて前記ウィンドウコンパレータの信号振幅領域を適合するための適合装置（８１７）と
を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ウィンドウコンパレータ（８０３，８０５）は、前記信号振幅と前記信号振幅領域の上方閾値とを比較するための第１のコンパレータ（８０３）、および、該信号振幅と該信号振幅領域の下方閾値とを比較するための第２のコンパレータ（８０５）を含む、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記検出装置（８１１）は、所定の時間間隔内または設定可能な時間間隔内の前記信号振幅差を検出するように構成されている、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
前記検出装置（８１１）は、計算規則またはルックアップテーブルにしたがって前記信号振幅差に依存して制御パラメータを求めるためのプロセッサ装置（８１５）を含み、
前記プロセッサ装置（８１５）はとりわけ、前記信号振幅差を２等分または３等分するか、または、該信号振幅差を整数または非整数の率だけ低減することにより、前記制御パラメータを求め、
前記適合装置（８１７）は、前記制御パラメータに応答して前記信号振幅領域を拡大または縮小するように構成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
前記検出装置（８１１）は、前記ジェネレータ出力信号または前記検出器（８０６）の出力信号に基づいて前記信号振幅差を求めるように構成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
前記検出器（８０６）は、前記信号振幅差の変化を検出するための検出エレメント（８０７）と、該検出エレメント（８０７）に後置接続されたカウンタ（８０９）とを含み、
前記カウンタ（８０９）は、前記信号振幅差の変化に応じてカウンタ値を上昇または低下させるように構成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
前記検出器（８０６）は前記ウィンドウコンパレータ（８０３，８０５）に後置接続されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
当該装置はさらに、直流電圧オフセットを前記適合装置（８１７）へ伝達するための直流電圧オフセットエレメント（８１９）を有し、
前記適合装置（８１７）は、前記直流電圧オフセットにしたがって前記信号振幅領域に印加するように構成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
当該装置はさらに、前記信号振幅差の変化に基づいて前記ジェネレータ出力信号の周波数を検出するための周波数検出エレメント（８２３）を有する、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
当該装置は、
前置接続され、限界周波数を有する所定のフィルタ特性を有し、前記ジェネレータ出力信号をフィルタリングしてフィルタリングジェネレータ出力信号を生成するために構成されたフィルタリング装置と、
前記フィルタリングジェネレータ出力信号の周波数を検出して、前記ジェネレータ出力信号の周波数を検出するための、フィルタリングジェネレータ出力信号周波数検出装置と、
前記フィルタリング装置の限界周波数を、前記フィルタリングジェネレータ出力信号周波数検出装置によって検出された周波数に依存して適合するための適合装置と
を有する、請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
車両用ジェネレータのジェネレータ出力信号の変化を検出するための方法であって、
信号振幅領域を規定する少なくとも１つの閾値と、前記ジェネレータ出力信号の信号振幅とを比較する比較ステップと、
前記ジェネレータ出力信号の変化を、前記比較ステップの結果に基づいて検出する、ジェネレータ出力信号変化検出ステップと、
前記ジェネレータ出力信号の最大信号振幅と最小信号振幅との間の信号振幅差を検出する、信号振幅差検出ステップと、
前記ジェネレータ出力信号に変化が生じた場合、前記信号振幅差に基づいて前記ウィンドウコンパレータの信号振幅領域を適合する、適合ステップと
を有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば車両に電気エネルギーを供給するのに使用される車両用ジェネレータの分野に関する。
【０００２】
先行技術
車両においてエネルギーを発生させるためにはジェネレータを使用することが多い。このようなジェネレータは、たとえば内燃機関等の駆動源によって駆動される。このようなジェネレータはしばしば３相以上の相数で構成されることが多く、各相ごとに、たとえばＵ信号、Ｖ信号またはＷ信号等の相信号がジェネレータ出力信号として対応づけられて出力される。これら複数のジェネレータ出力信号から多相ジェネレータ全信号が形成され、該多相ジェネレータ全信号は整流された後に、たとえば車載電源網に供給される。
【０００３】
たとえば内燃機関等の駆動源とジェネレータとの間の結合に起因して、前記ジェネレータ出力信号はそれぞれ、運動している駆動源を識別してジェネレータの瞬時の回転数も識別するのに使用することができる。こうするためにはたとえば、１つまたは複数のジェネレータ出力信号を、相周波数の評価すなわち該ジェネレータ出力信号の周波数の評価、および／または、相振幅すなわちジェネレータ出力信号の振幅を行うために使用するジェネレータ制御回路が使用される。
【０００４】
周波数評価ではたとえば、ジェネレータ出力信号の変化を検出して、所定時間内のジェネレータ出力信号が変化した回数により、該ジェネレータ出力信号の周波数、いわゆる相周波数を求めることができる。前記周波数評価は通常は評価回路によって行われ、たとえば周波数評価回路または位相評価回路によって行われる。ジェネレータ出力信号の変化を検出するためにはたとえば、ヒステリシスを有する１つの固定閾値を使用するか、または、ヒステリシスを有し相互間の差が信号振幅領域を規定する２つの固定閾値を使用することができる。さらに、振幅が交番的に変化するジェネレータ出力信号の場合には可変の閾値を設けることもできる。このことはたとえば、ＤＥ１９７３２９６１Ａ１に記載されている。さらに前記周波数評価は、異なる２相に対応するジェネレータ出力信号間の差分を形成する方式で行うこともできる。
【０００５】
ジェネレータ出力信号の周波数を検出する公知の手法は、ジェネレータ出力信号が正弦波形ないしは方形波形であることを前提とする。図１および図２に、このようなジェネレータ出力信号の波形１０１および２０１の例を示す。しかし、３相以上の最新のジェネレータの開発、機械的な変化または補償磁石ないしは永久磁石の使用に起因して、評価対象であるジェネレータ出力信号はとりわけ側縁領域において大きく変化することがある。この側縁領域の大きな変化により、周波数領域および負荷領域の一部またはすべてにおいて相振幅または相周波数の評価を行うことができなくなる。図３，４および５に、このようなジェネレータ出力信号の幾つかの波形３０１，４０１および５０１の例を示す。公知の評価手法ではとりわけ、側縁過渡部が無振動でなくなることが問題となっており、このような側縁過渡部は、高周波成分を含むこともある。
【０００６】
さらに、ジェネレータの回転数領域は０〜２０，０００ｒｐｍの回転数帯にあることも考慮しなければならない。このような回転数帯により、６極対のクローポールジェネレータでは相周波数は０〜２，０００Ｈｚになり、８極対のクローポールジェネレータでは０〜２，７００Ｈｚになるので、周波数評価を行わなければならない周波数帯は広くなることが多い。さらに、ジェネレータ出力信号には妨害信号も重畳される。この妨害信号の妨害周波数は、ジェネレータの回転数が低くひいては相周波数が低い場合、該ジェネレータの回転数が高い場合ないしは相周波数が高い場合のジェネレータ出力信号の有効信号周波数になることがある。
【０００７】
図６に、低回転数時の電圧振幅ＵＰｈａｓｅを示すジェネレータ出力信号の波形６０１の例を示す。このジェネレータ出力信号の波形には、時間間隔６０３において時間ｔＳｔｏｅｒの妨害信号が重畳されている。比較対象のために、より高い周波数の場合のジェネレータ出力信号の波形６０５を示す。この波形６０５の周期時間６０７は、妨害周期時間６０３に相応する実効時間ｔＮｕｔｚに相応する。
【０００８】
この妨害信号はさらに、ジェネレータ出力信号の振幅も歪ませる。ピークトゥピーク電圧が１ＶＳＳ未満であるときにジェネレータ出力信号の振幅が小さい場合、妨害振幅が１ＶＳＳを上回る妨害レベルが、閾値方式の周波数評価コンセプトの評価精度に悪影響を及ぼす。
【０００９】
ジェネレータ出力信号の周波数を評価するためには、たとえば、図７ａに示された装置構成を使用することができる。たとえばジェネレータ全出力信号のＵ相成分、Ｖ相成分またはＷ相成分であるジェネレータ出力信号は、入力端子７０１を介して第１のコンパレータ７０３および第２のコンパレータ７０５に供給される。コンパレータ７０３および７０５の出力端は検出エレメント７０７に接続されており、該検出エレメント７０７は、該コンパレータ７０３および７０５によって設定された閾値を超えたか否かないしは下回るか否かを検出する。検出エレメント７０７の第１の出力端７０９は、ジェネレータ出力信号が上方閾値を超えたか否かを示し、該検出エレメント７０７の第２の出力端７１１は、該ジェネレータ出力信号が下方閾値を下回るか否かを示す。第３の出力信号７１３は、コンパレータ７０３とコンパレータ７０５によって設定された窓領域内にジェネレータ出力信号があるか否かを示す。検出エレメント７０７にはアップカウンタないしはダウンカウンタ７１５が後置接続されており、該アップカウンタないしはダウンカウンタ７１５の出力端は直流電圧オフセットエレメント７１７に接続されている。前記直流電圧オフセットエレメント７１７の出力端はコンパレータ７０５の第２の入力端とエレメント７１８とに接続されており、該エレメント７１８の別の出力端は、コンパレータ７０３の別の入力端に接続されている。前記エレメント７１８によって、コンパレータ７０３および７０５の上方閾値および下方閾値を予め設定することができる。さらに、ジェネレータ制御回路の制御回路状態をエレメント７１８に伝達する制御回路状態伝達エレメント７１９も設けられている。さらに、検出エレメント７０７の出力端が周波数検出エレメント７２１に接続されており、該周波数検出エレメント７２１の出力端を介して相周波数が出力される。それゆえ、たとえば相周波数を導き出す元になるジェネレータ出力信号の変化は、ウィンドウコンパレータをベースとして、該ウィンドウコンパレータに後置接続される検出器およびカウンタによって実現することができる。
【００１０】
図７ｂに、出力信号の変化を検出するための装置のブロック回路図を示す。この装置は完全にデジタル構成である。この装置が図７ａの装置と異なる点は、アナログデジタル変換器７１９が前置接続されていることである。さらに、ジェネレータ制御回路の制御回路状態をエレメント７１８に伝達するエレメント７２０も設けられている。
【００１１】
発明の概要
本発明は、ウィンドウコンパレータの上方閾値および下方閾値によって定義された信号ウィンドウ領域を適応的に設定することにより、ジェネレータ出力信号の変化を検出するための効率的なコンセプト、たとえば多相ジェネレータのジェネレータ全信号の相信号を検出するための効率的なコンセプトを多数のジェネレータ実施形態に対して実現できるようにするという思想に基づいている。この思想では、処理されるジェネレータ出力信号を１つとすることができ、たとえば多相ジェネレータのジェネレータ全信号のＵ信号、Ｖ信号またはＷ信号を処理する。
【００１２】
本発明は１つの側面によれば、信号振幅領域を決定する少なくとも１つの閾値と車両用ジェネレータのジェネレータ出力信号の信号振幅とを比較するためのウィンドウコンパレータと、該ウィンドウコンパレータの出力信号に基づいて該ジェネレータ出力信号の変化を検出するための検出器とによって、該ジェネレータ出力信号の変化を検出する装置に関する。前記装置はさらに、最大信号振幅と最小信号振幅との信号振幅差を検出するための検出装置を有し、この検出装置によって、ジェネレータ出力信号の振幅ストロークがピークトゥピーク電圧および／またはピークトゥピーク電流として検出される。前記装置はさらに、ジェネレータ出力信号の変化が現れた場合に信号振幅差に基づいてウィンドウコンパレータの信号振幅領域を適合するための適合装置も有する。信号振幅領域を適合してウィンドウコンパレータの信号振幅窓を規定することにより、ウィンドウコンパレータの動作領域をそのつどのジェネレータの出力信号形態に適応的に適合することができる。
【００１３】
１つの実施形態では、ウィンドウコンパレータは、信号振幅と信号振幅領域の上方閾値とを比較するための第１のコンパレータ、および、該信号振幅と該信号振幅領域の下方閾値とを比較するための第２のコンパレータを含む。前記信号振幅は、たとえば電流振幅または電圧振幅とすることができる。このことにより、２つの別個のコンパレータを使用してウィンドウコンパレータを構成することは、高効率および有利に実装できることになる。
【００１４】
別の実施例では前記検出装置は、信号振幅差を所定の時間間隔内で検出するように構成されている。このことによって有利には、検出時間区分をたとえば、ジェネレータ出力信号の予測される周期に適合することができる。
【００１５】
１つの実施形態では、前記検出装置は、前記信号振幅差に依存して計算規則にしたがって制御パラメータを求めるためのプロセッサ装置を有する。前記プロセッサ装置は有利には、信号振幅差を２等分または３等分するか、または、複数の異なる信号振幅差ごとに異なる制御パラメータが割り当てられたルックアップテーブルを使用して、制御パラメータを求め、該制御パラメータを、該制御パラメータに応答して信号振幅領域を拡大または縮小する前記適合装置へ供給するように構成することができる。このような構成により、ウィンドウコンパレータの信号領域をジェネレータ出力信号のストロークに依存して有利に適合する基礎となる簡単な規則が実現される。前記プロセッサ装置はソフトウェアまたはハードウェアで、たとえばマイクロコントローラを有するプロセッサを使用して構成するか、または離散的なデジタル回路として構成することができる。
【００１６】
１つの実施形態では前記検出装置は、信号振幅差をジェネレータ出力信号自体に基づいて求めるか、または、検出器の出力信号に基づいて求めるように構成されている。このことにより、有利には回路のフレキシビリティを実現することができる。
【００１７】
１つの実施形態では、前記検出器は、信号振幅差の変化を検出するための検出エレメントと、該検出エレメントに後置接続されたカウンタとを含む。このカウンタは、前記信号振幅差の変化に応じてカウンタ値を上昇または低下させるように構成されている。このような実施形態により、本発明のコンセプトを有利には、既存のシステムにも使用することができる。
【００１８】
１つの実施形態では、前記検出器はウィンドウコンパレータに後置接続されている。このことにより、直接的な信号評価を行うことができる。
【００１９】
１つの実施形態では、直流電圧オフセットを前記適合装置へ伝達するための直流電圧オフセットエレメントが設けられており、該適合装置は該直流電圧オフセットに依存して信号振幅領域に印加する。このような構成により、信号振幅領域を信号振幅軸上で簡単にシフトさせることができる。
【００２０】
１つの実施形態では、ジェネレータ出力信号の周波数を信号振幅周波数の変化に基づいて検出するための周波数検出エレメントが設けられている。前記周波数検出エレメントは有利には検出器の検出装置に後置接続され、たとえば所定の時間間隔内に１つまたは複数の閾値に関連して検出された変化に基づいて、ジェネレータ出力信号の周波数を求めるように構成されている。このような構成により、ジェネレータを駆動する駆動源の回転数も、駆動部始動も、特に有利に検出することができる。
【００２１】
１つの実施形態では、前記装置は、ジェネレータ出力信号をフィルタリングしてフィルタリングジェネレータ出力信号を形成するための前置接続されたフィルタリング装置を含む。有利には前記フィルタリング装置は、限界周波数を有する所定のフィルタ特性を有する。前記限界周波数は可変とすることができる。前記装置はさらに、前記フィルタリングジェネレータ出力信号の周波数を検出してジェネレータ出力信号の周波数を求めるための検出装置も含む。さらに、前記検出装置によって検出された周波数に依存して前記フィルタリング装置の限界周波数を適合するための適合装置も設けられている。これにより、フィルタリング装置の通過領域をたとえば拡大または縮小して、有効周波数の適合を常に行うことができるようになる。
【００２２】
１つの実施形態では、前記フィルタリング装置のフィルタ特性は、低域通過特性または帯域通過特性または高域通過特性とすることができ、限界周波数を下方限界周波数または上方限界周波数とすることができる。前記フィルタリング装置は有利には、カットオフ周波数ないしは限界周波数が調整可能である入力フィルタとして、デジタルまたはアナログで構成することができる。
【００２３】
１つの実施形態では、前記フィルタリング装置は、フィルタ次数が１次、２次または最大で３次であるフィルタ特性を有する。このようなフィルタリング装置によって有利には、減衰が該フィルタ次数に関連して小さくなることにより、限界周波数フィルタ外の有効周波数成分も検出できることが保証される。
【００２４】
１つの実施形態では前記フィルタリング装置は、限界周波数外の所定の周波数領域において有利には所定の減衰値を超えない減衰に関連するフィルタ特性を有する。このような減衰上昇は、たとえばオクターブあたり６ｄＢ、１２ｄＢまたは１８ｄＢとすることができる。このことによって有利には、限界周波数外の周波数帯のジェネレータ出力信号のエネルギーまたは出力を評価する際に、既知の減衰特性を考慮することができる。
【００２５】
１つの実施形態では、前記適合装置は有利には、検出された限界周波数が限界周波数外にあり、かつ周波数が検出されたときの信号値が所定の閾値を超えた場合に限界周波数を上昇させるように構成されている。この信号値はたとえば、ジェネレータ出力信号の信号振幅または信号出力または信号エネルギーとすることができる。前記所定の閾値はたとえばパーセンテージで表すことができ、限界周波数の場合の信号値の１％、２％または１０％とすることができる。このことにより、有効周波数領域をより正確に検出することができる。
【００２６】
１つの実施形態では前記適合装置は、検出された限界周波数が限界周波数を下回り、かつ周波数が検出されたときのジェネレータ信号値が所定の閾値を下回った場合に限界周波数を低減させるように構成されている。この実施形態でも、閾値をパーセンテージで表すことができ、たとえば限界周波数の場合の信号値の１％未満とすることができる。このことによって有利には、通過帯域を有効周波数帯に最適に適合し、なおかつノイズを低減することもできる。
【００２７】
別の側面によれば本発明は、信号振幅領域を規定する少なくとも１つの閾値と車両用ジェネレータのジェネレータ出力信号の信号振幅とを比較することによって該ジェネレータ出力信号の変化を検出する方法に関する。当該方法は、
前記ジェネレータ出力信号の変化をウィンドウコンパレータの出力信号に基づいて検出するステップと、
前記ジェネレータ出力信号の最大信号振幅と最小信号振幅との間の信号振幅差を検出するステップと、
前記ジェネレータ出力信号に変化が生じた場合、前記信号振幅差に基づいて前記ウィンドウコンパレータの信号振幅領域を適合するステップと
を有する。ジェネレータ出力信号の変化を検出するための本発明の装置の動作から直接、本発明の方法の別のステップを導き出すことができる。
【００２８】
添付した図面を参照して、さらなる実施例を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ジェネレータ出力信号を示す。
【図２】ジェネレータ出力信号を示す。
【図３】ジェネレータ出力信号を示す。
【図４】ジェネレータ出力信号を示す。
【図５】ジェネレータ出力信号を示す。
【図６】ジェネレータ出力信号を示す。
【図７】ジェネレータ出力信号の変化を検出するための装置を示すブロック図である。
【図８】ジェネレータ出力信号の変化を検出するための装置を示すブロック図である。
【図９】ジェネレータ出力信号の変化を検出するための装置を示すブロック図である。
【図１０】信号の時間特性を示す。
【００３０】
実施形態の説明
図８に、ジェネレータ出力信号の変化を検出するための装置をブロック回路図で示す。この装置はたとえば、位相変化または周波数変化を検出する。前記装置は、ジェネレータ出力信号が入力される入力端子８０１を含む。この入力端子８０１には、たとえばＵ信号またはＶ信号またはＷ信号が入力される。前記入力端子８０１にウィンドウコンパレータが後置接続されており、該ウィンドウコンパレータはたとえば、第１のコンパレータ８０３および第２のコンパレータ８０５を含む。前記ウィンドウコンパレータには検出器８０６が後置接続されており、該検出器８０６はたとえば、検出エレメント８０７と、該検出エレメント８０７に後置接続されたカウンタ８０９とを含み、該カウンタ８０９の出力端が前記検出器８０６の出力端を成す。さらに、前記検出器８０６に検出装置８１１が後置接続されている。
【００３１】
前記検出装置８１１は有利には、信号振幅差を求めるための信号振幅差検出装置８１３と、該信号振幅差検出装置８１３に後置接続されたプロセッサ装置８１５とを含み、該プロセッサ装置８１５は、該プロセッサ装置８１５に供給された信号振幅差に依存して制御パラメータを求める。前記プロセッサ装置８１５の出力端は適合装置８１７の入力端に接続されている。前記適合装置８１７はウィンドウコンパレータに結合されており、該適合装置８１７は、そのためにたとえば、前記第１のコンパレータ８０３および第２のコンパレータ８０５それぞれに接続するための出力端を有する。
【００３２】
前記検出器８０６の出力端はさらに直流電圧オフセットエレメント８１９に接続されており、該直流電圧オフセットエレメント８１９はたとえば、接地と前記適合装置８１７との間に配置されている。前記直流電圧オフセットエレメント８１９の出力端はさらに前記ウィンドウコンパレータに接続されており、たとえば第２のコンパレータ８０５の入力端に接続されている。
【００３３】
当該装置はさらにオプションとしてタイミング発生器８２１を含み、該タイミング発生器８２１は前記信号振幅差検出装置８１３に結合されており、前記信号振幅差を求める時間窓を設定するように構成されている。当該装置はさらに周波数評価装置８２３を含み、該周波数評価装置８２３は前記検出エレメント８０７に後置接続されている。
【００３４】
図８に示された装置は、デジタル素子もアナログ素子も含むことができ、たとえばウィンドウコンパレータ、適合装置８１７ならびに直流電圧オフセットエレメント８１９はたとえばアナログ構成であり、他の回路素子は有利にはデジタル素子である。
【００３５】
図８に示された装置には動作中、たとえばジェネレータの相端子を介して、信号振幅を有するジェネレータ出力信号が供給され、たとえば信号振幅ＵＶを有するジェネレータ出力信号が供給され、入力端子８０１を介してウィンドウコンパレータの第１のコンパレータ８０３および第２のコンパレータ８０５に供給される。第１のコンパレータ８０３はたとえば、前記ジェネレータ出力信号と上方閾値とを比較するように構成されており、第２のコンパレータ８０５は該ジェネレータ出力信号と下方閾値とを比較する。上方閾値と下方閾値との差が、コンパレータ窓に相応する閾値領域を形成する。その際には、第１のコンパレータ８０３はたとえば、ジェネレータ出力信号の信号振幅が上方閾値を超えた場合に出力信号を生成する。同様に第２のコンパレータ８０５は、ジェネレータ出力信号の信号振幅が下方閾値を下回った場合に出力信号を生成する。前記ウィンドウコンパレータに後置接続された検出エレメント８０７は、各コンパレータ８０３および８０５の出力の変化を検出し、この出力の変化に基づいて出力信号を生成し、該出力信号によって後置接続されたカウンタ８０９は増分するか、または減分するか、または現在の状態に留まる。こうするために検出エレメント８０７は、カウンタに供給される出力端を１つだけ有することができる。択一的に、検出エレメント８０７は３つの出力端を有することができ、該出力端のうち第１の出力端８２５を介して、ジェネレータ出力信号が上方閾値を超えたことが指示され、第２の出力端８２７を介して、ジェネレータ出力信号が下方閾値を下回ったことが指示され、オプションとして第３の出力端８２９を介して、ウィンドウコンパレータによって設定された信号振幅領域内にジェネレータ出力信号が留まることが指示される。さらに、上方閾値を超えたことまたは下方閾値を下回ったことに基づいて、ジェネレータ出力信号がウィンドウコンパレータ領域内にあるか、または該ウィンドウコンパレータ領域を下回るか、または該ウィンドウコンパレータ領域を上回ることを識別することもできる。
【００３６】
各コンパレータ８０３ないしは８０５の出力信号のうちいずれか１つの出力信号の変化から、相クロックひいては相周波数を推定することができる。こうするためには、検出エレメント８０７を介して周波数検出装置８２３に、各コンパレータ出力の変化を示す信号が供給される。前記周波数検出装置８２３はたとえば、所定の時間間隔内にコンパレータ出力信号が変化した回数に基づいて、ジェネレータ出力信号の現在の周波数を求める。
【００３７】
前記検出エレメント８０７に後置接続されたカウンタ８０９は、信号振幅が上方閾値を上回ったか否か、ないしは下方閾値を下回ったか否かに依存して、カウンタ値を増分または減分する。前記カウンタ８０９に後置接続された信号振幅差検出装置８１３は、得られたカウンタ値に基づいて信号振幅差を検出する。すなわち、所定の時間間隔内で発生した最大信号振幅と最小信号振幅との差を検出する。前記所定の時間間隔は、たとえば時間窓エレメント８２１によって設定される。信号振幅差の情報、たとえば電圧ピーク値間の差に関する情報はプロセッサ装置へ供給され、該プロセッサ装置はこの情報に基づいて、適合装置８１７に対する制御パラメータを求める。この制御パラメータを求めるために、プロセッサ装置はたとえば信号振幅差を２等分または３等分する。前記制御パラメータは適合装置８１７へ供給され、該適合装置８１７はこの制御パラメータに基づいて、ウィンドウコンパレータの信号振幅領域を拡大または縮小し、これによって検出窓が拡大または縮小する。すなわち、前記ウィンドウコンパレータの信号振幅領域はもっぱら、ジェネレータ出力信号のストロークないしは該ストロークに依存するパラメータに基づいて決定される。
【００３８】
図９に、ジェネレータ出力信号の変化を検出するための装置の完全なデジタル構成例を示す。当該装置は、図８に示された構成との相違点として、前置接続されたアナログデジタル変換器９０１を含む。１つの実施形態では、信号振幅差検出装置８１３はここでも、カウンタ８０９の出力信号に基づいて信号振幅差を検出することができる。別の実施形態では、アナログデジタル変換器８０１を前置接続することによって、前記信号振幅差検出装置８１３が、該アナログデジタル変換器８０１によって出力された、ジェネレータ出力信号を表すデジタル出力信号に直接基づいて、ジェネレータ出力信号の信号振幅差を行うこと、すなわち、たとえばジェネレータ出力信号の最大振幅と最小振幅との差を行うことができる。この場合、信号振幅差検出装置８１３は信号振幅差をたとえば、アナログデジタル変換器の出力信号の最大デジタル値と最小デジタル値との差から求めることができる。
【００３９】
プロセッサ装置８１５によって求められた制御パラメータＵＡＣはたとえば、電圧振幅の形態で求めることができ、この信号振幅がウィンドウコンパレータの窓幅を規定する。前記電圧振幅はたとえば、０．６Ｖを下回らず、かつ６Ｖを上回らない。信号振幅を求めるために、プロセッサ装置８１５は、求められたピークトゥピーク電圧を、すなわち最小電圧と最大電圧との差を係数によって除算することができ、この係数はたとえば２または３とすることができる。一般的に制御パラメータＵＡＣは、たとえば電圧値として求めることができる。
【００４０】
択一的に、制御パラメータをたとえば電圧値として、ジェネレータ出力信号のピークトゥピーク電圧ＵＰｈａｓｅ，ＳＳに依存して以下のように求めるように、プロセッサ装置８１５を構成することができる：
ＵＰｈａｓｅ＿ＳＳ＝０..＜２Ｖ  ２Ｖ..＜３Ｖ  ３Ｖ..＜６Ｖ  ６Ｖ..＜１２Ｖ
ＵＡＣ＝０．６Ｖ  １．０Ｖ  ２．５Ｖ  ４．５Ｖ
【００４１】
本発明では、たとえばＡＣ（ＡＣ：交流（Alternate Current））ウィンドウコンパレータ閾値であるウィンドウコンパレータ閾値は、ジェネレータ出力信号の測定された信号振幅に依存して求められる。ジェネレータ出力信号はたとえば、多相ジェネレータのジェネレータ全信号の各相を表す相信号のうち１つとすることができる。このことにより、信号振幅のウィンドウコンパレータ閾値ないしはウィンドウコンパレータ領域が適応的に適合され、各動作領域および各ジェネレータごとに有効信号とノイズ振幅との間の最適なノイズ間隔を実現することができる。このことによって有利には、将来的に位相評価を用途に依存して適合する必要がなくなる。
【００４２】
図８および９に示されているように、追従制御される直流電圧オフセット（ＤＣオフセット）と、該直流電圧オフセットに重畳されたウィンドウコンパレータ閾値とを使用して、周波数評価がウィンドウコンパレータによって行われる。ウィンドウコンパレータは、アップカウンタないしはダウンカウンタ８０９に対する制御信号を生成し、該アップカウンタないしはダウンカウンタ８０９は現在のカウンタ値に留まるかまたはカウンタ値を増分または減分する。しかし、上方スイッチング閾値と下方スイッチング閾値との間すなわち上方閾値と下方閾値との間にヒステリシスを形成するウィンドウコンパレータ閾値は、例として図７ａおよび７ｂに示された実施例のように所定の電圧値に固定された閾値とされない。ここでは、制御回路状態伝達エレメント７１９によって制御回路状態に応じて、始動過程または緊急始動に対しては、たとえば高感度の閾値を選択することができる。それに対して通常動作時には、ノイズリプルを減衰するために、ノイズ間隔が大きくなるように格段に高い閾値が選択される。しかし、本発明ではウィンドウコンパレータ閾値が予め設定されることはなく、ジェネレータ出力信号の振幅に依存し、すなわち相振幅に依存し、適応的に追従制御される。このことにより、どの動作点でも最適なノイズ間隔が常に実現される。
【００４３】
適合装置８１７は、たとえばアナログ値またはデジタル値として形成された可変に設定可能な電圧値によって、ウィンドウコンパレータ閾値を、すなわちウィンドウコンパレータによって定義された信号振幅領域を適合する。このような信号振幅領域の適合を、タイミング発生器８２１によって規定された時間間隔に基づいて行うことにより、ジェネレータ出力信号の振幅を検出するための時間窓を設定することができる。これは、カウンタ８０９のカウンタ値の評価を行うか、または変換器９０１の出力信号の評価を行うことによって検出される。信号振幅差の検出にはたとえば、ジェネレータ出力信号の振幅の最小値および最小値、たとえば電圧振幅の最小値および最大値を所定の時間間隔内で測定および検出することが含まれる。プロセッサ装置８１５はたとえば計算規則ないしは特性マップを使用して、測定された振幅から、ウィンドウコンパレータ閾値のレベルに対する制御パラメータとして操作値を計算ないしは求め、適合エレメント７１８へ供給する。
【００４４】
図１０ａ，１０ｂ，１０ｃに、本発明の方法の時間的な流れを再度詳細に示す。図１０ａに、ジェネレータ出力信号を表すジェネレータ出力信号電圧ＵＶの特性を示す。信号振幅差はたとえば電圧値１００１として表すことができ、この電圧値１００１はたとえば値ＵＰｈａｓｅ＿ＳＳに相応することができる。この電圧値１００１は、図１０ａ中の矢印によって示されている。図１０ｂに、ウィンドウコンパレータ閾値を追従制御するのに重要な時間間隔を示す。図１０ｃには、時間に依存するピークトゥピーク電圧の相応の特性を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年11月7日(2011.11.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用ジェネレータのジェネレータ出力信号の変化を検出するための装置であって、
前記ジェネレータ出力信号の信号振幅と、上方閾値および下方閾値とを比較するためのウィンドウコンパレータ（８０３，８０５）と、
前記ウィンドウコンパレータ（８０３，８０５）の出力信号に基づいて、前記ジェネレータ出力信号の変化を検出するための検出器（８０６）と、
前記ジェネレータ出力信号の最大信号振幅と最小信号振幅との信号振幅差を検出するための検出装置（８１１）と、
前記ジェネレータ出力信号に変化が生じた場合に、前記信号振幅差に基づいて、前記上方閾値と下方閾値とが成す信号振幅領域を適合するための適合装置（８１７）と
を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ウィンドウコンパレータ（８０３，８０５）は、前記信号振幅と前記上方閾値とを比較するための第１のコンパレータ（８０３）、および、該信号振幅と前記下方閾値とを比較するための第２のコンパレータ（８０５）を含む、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記適合装置（８１７）は、前記信号振幅領域を拡大または縮小する、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
前記検出装置（８１１）は、所定の時間間隔内または設定可能な時間間隔内の前記信号振幅差を検出するように構成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
前記検出装置（８１１）は、計算規則またはルックアップテーブルにしたがって前記信号振幅差に依存して制御パラメータを求めるためのプロセッサ装置（８１５）を含み、
前記適合装置（８１７）は、前記制御パラメータに応答して前記信号振幅領域を拡大または縮小するように構成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
前記プロセッサ装置（８１５）は、前記信号振幅差を２等分または３等分するか、または、該信号振幅差を整数または非整数の率だけ低減することにより、前記制御パラメータを求める、請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記検出装置（８１１）は、前記ジェネレータ出力信号または前記検出器（８０６）の出力信号に基づいて前記信号振幅差を求めるように構成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
前記検出器（８０６）は、前記信号振幅差の変化を検出するための検出エレメント（８０７）と、該検出エレメント（８０７）に後置接続されたカウンタ（８０９）とを含み、
前記カウンタ（８０９）は、前記信号振幅差の変化に応じてカウンタ値を上昇または低下させるように構成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
前記検出器（８０６）は前記ウィンドウコンパレータ（８０３，８０５）に後置接続されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
当該装置はさらに、直流電圧オフセットを前記適合装置（８１７）へ伝達するための直流電圧オフセットエレメント（８１９）を有し、
前記適合装置（８１７）は、前記直流電圧オフセットにしたがって前記信号振幅領域に印加するように構成されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
当該装置はさらに、前記信号振幅差の変化に基づいて前記ジェネレータ出力信号の周波数を検出するための周波数検出エレメント（８２３）を有する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１２】
当該装置は、
限界周波数を有する所定のフィルタ特性を有し、前記車両用ジェネレータの出力信号を入力とし、前記ジェネレータ出力信号をフィルタリングしてフィルタリングジェネレータ出力信号を生成するために構成されたフィルタリング装置と、
前記フィルタリングジェネレータ出力信号の周波数を検出して、前記ジェネレータ出力信号の周波数を検出するための、フィルタリングジェネレータ出力信号周波数検出装置と、
前記フィルタリング装置の限界周波数を、前記フィルタリングジェネレータ出力信号周波数検出装置によって検出された周波数に依存して適合するための適合装置と
を有する、請求項１から１１までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１３】
車両用ジェネレータのジェネレータ出力信号の変化を検出するための方法であって、
上方閾値および下方閾値を有するウィンドウコンパレータを使用して、該上方閾値および該下方閾値と、前記ジェネレータ出力信号の信号振幅とを比較する比較ステップと、
前記ジェネレータ出力信号の変化を、前記比較ステップの結果に基づいて検出する、ジェネレータ出力信号変化検出ステップと、
前記ジェネレータ出力信号の最大信号振幅と最小信号振幅との間の信号振幅差を検出する、信号振幅差検出ステップと、
前記ジェネレータ出力信号に変化が生じた場合、前記信号振幅差に基づいて前記上方閾値と前記下方閾値とが成す信号振幅領域を適合する、適合ステップと
を有することを特徴とする方法。
【国際調査報告】
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