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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Erfindungsgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energieversorgungssystem für ein Motorfahrzeug, welches auf dem Fahrzeug angeordnet ist und zum Aufladen der Batterie und des Kondensator davon verwendet wird.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Ein Wechselstromgenerator in einem Fahrzeug, der herkömmlich als ein Energieversorgungssystem für ein Motorfahrzeug verwendet wird, umfasst ein System, in dem die Ausgabe des Generators durch einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler heruntertransformiert wird, um die in dem Fahrzeug angebrachte Batterie aufzuladen (Verweis zum Beispiel auf
JP 2002-095177 A , im Folgenden als Patentdokument 1 bezeichnet). Dieses System ist derart konfiguriert, dass die Feldspule mit Energie versorgt wird, die von einem Niederspannungsausgabeterminal anstelle von einem Hochspannungsausgabeterminal erhalten wird.
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Darüber hinaus gibt es ein System als ein anderes herkömmliches Beispiel, bei dem unter Verwendung eines elektrischen Doppelschicht-Kondensators kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie gewandelt wird, um Energie zu regenerieren (Verweis zum Beispiel auf
JP 3 606 740 B2 , im Folgenden als Patentdokument 2 bezeichnet).
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Ein Motorfahrzeug benötigt beim Abbremsen keinen Kraftstoff zum Rotieren des Motors. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Rotationskraft von den Rädern über den Energieübertragungsweg zu dem Motor als Rotationskraft dafür übertragen. Die Speicherung dieser Rotationsenergie als elektrische Energie nach der Wandlung durch den Generator ermöglicht eine Reduzierung der Kraftstoffmenge, die zur Erzeugung von Elektrizität beim Abbremsen, beim Herumfahren mit konstantem Fahrverbrauch (Cruising) und dergleichen verbraucht wird, wobei der Kraftstoff zur Erzeugung von Kraftstoff eingespritzt wird. Wir haben ein System erfunden, welches durch Verbinden des im Patentdokument 2 beschriebenen Doppelschicht-Kondensators mit dem Hochspannungsausgabeterminal des herkömmlichen, im Patentdokument 1 beschriebenen Fahrzeug-Wechselstrom-Generators Elektrizität speichern und die Menge des Kraftstoffverbrauchs reduzieren kann. Derzeit ist der herkömmliche Fahrzeug-Wechselstrom-Generator derart konfiguriert, dass zur Versorgung der Feldspule Energie von dem Niederspannungsausgabeterminal bereitgestellt wird, obwohl dieser mit dem Hochspannungsausgabeterminal bereitgestellt wird, von dem Energie zur Versorgung der Feldspule erhalten werden kann. Daher kann in der Feldspule kein ausreichender Strom erzeugt werden, was zu einem Problem darin führt, dass Energie im Bremsbereich des Fahrzeuges nicht vollständig regeneriert werden kann.
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Da ferner die Energie zur Erzeugung eines Feldstromes stetig von dem Niederspannungsausgabeterminal erhalten werden muss, fließt ein Strom immer durch einen Verbindungsabschnitt, der an dem Ausgabeterminal einer Heruntertransformations-Schaltung bereitgestellt wird, was ein Problem in Bezug auf die Erzeugung von Wärme aufgrund seines Kontaktwiderstandes verursacht, wodurch sich wiederum die Zuverlässigkeit verschlechtert. Der Verbindungsabschnitt wurde größer gemacht, um den Kontaktwiderstand als Gegenmaßnahme gegen dieses Problem zu reduzieren, wodurch das System jedoch in der Größe zugenommen hat und die dazugehörigen Kosten nach oben getrieben werden.
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Um das oben beschriebene Problem zu lösen hat auf der anderen Seite eine Konfiguration des Systems, so dass Energie zur Erzeugung des Feldstromes von dem mit dem Hochspannungsausgabeterminal verbundenen Kondensator erhalten wird, ermöglicht, dass eine maximale Spannung ansteigt, die auf die Feldspule angewendet werden kann, verglichen mit der Konfiguration, in der eine auf die Spule angewendete Spannung von der mit dem Niederspannungsausgabeterminal verbundenen Batterie erhalten wird. Der Kondensator weist aber eine größer Selbstentladung als die Batterie auf und ferner weist der Kondensator ein Merkmal auf, bei dem die Spannung des Kondensators in Abhängigkeit von der Erhöhung der darin gespeicherten Elektrizitätsmenge anwächst, im Unterschied zu der Batterie, bei der die dazugehörige Spannung nicht so sehr in Abhängigkeit von der Erhöhung der gespeicherten Elektrizitätsmenge anwächst. Wenn die Kondensatorspannung daher in solchen Fällen extrem gering ist, bei denen der Kondensator über einen längeren Zeitraum nicht verwendet wird, so dass dessen Selbstentladung fortschreitet und der Kondensator bei der Wartung mit einem ungeladenen Kondensator ersetzt wird, kann ein ausreichender Feldstrom, der zur Erzeugung von Elektrizität erforderlich ist, nicht erzeugt werden, so dass der Kondensator nicht für sich allein aufgeladen werden kann.
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Wenn darüber hinaus die Kondensatorspannung nicht extrem gering ist, aber geringer als die der Batterie, kann ein größerer Feldstrom nicht erzeugt werden, verglichen mit einem Fall, bei dem Energie zur Erzeugung des Feldspulenstromes von der Batterie erhalten wird; daher kann eine ausreichende Energiemenge beim Abbremsen nicht regeneriert werden, wodurch ein Problem entsteht, da Möglichkeiten zum Regenerieren von Energie ohne den Verbrauch von Kraftstoff ungenutzt bleiben.
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Um solche Probleme zu lösen wie sie oben beschrieben sind, nämlich, dass der Kondensator nicht aufgeladen werden kann, wenn seine Spannung gering ist, wurde ein Verfahren entwickelt, bei dem der Kondensator von der Batterie aufgeladen wird, unter Verwendung eines bidirektionalen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers, der Energie von dem Kondensator zu der Batterie oder umgekehrt bidirektional wandeln kann. Die Batterie weist jedoch ein Merkmal auf, bei dem eine extreme Reduzierung der darin gespeicherten Elektrizitätsmenge deren Lebensdauer extrem verkürzt, und das Aufladen des Kondensators benötigt eine große Energiemenge, woraus solche negativen Effekte resultieren wie dass die in der Batterie gespeicherte Elektrizitätsmenge stark reduziert wird und die Lebensdauer der Batterie verkürzt wird.
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Auf der anderen Seite sind verschiedene Arten von Metallen an dem Verbindungsabschnitt und den verlöteten Abschnitten der Feldspule miteinander in Kontakt. Da der Generator in dem Motorraum angeordnet ist, folgt daraus, dass der Generator sich in einer feuchten Umgebung befindet, da sich aufgrund der Veränderung der Umgebungstemperatur Tau ausbildet und von der Straßenoberfläche Wasser dahin spritzt. Wenn ein Strom für eine lange Zeit durch unterschiedliche Metalle fließt, wobei der Kontaktabschnitt der unterschiedlichen Metalle feucht ist, korrodieren die Metalle aufgrund elektrischer Korrosion. Da die Feldspule des herkömmlichen Systems über eine Anregungssteuerschaltung immer mit der Batterie verbunden ist, bildet sich eine elektrische Korrosion aufgrund eines kleinen Leckstromes aus, selbst dann, wenn der durch die Feldspule fließende Strom durch die Anregungssteuerschaltung unterbrochen wird.
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Da der Kondensator, der durch den Generator aufgeladen wird, in einem Zustand gespeicherter Elektrizität ist, besteht darüber hinaus ein Problem darin, dass eine Arbeit an einer heißen Leitung (Hot-line Work) durchgeführt werden muss, wenn der Kondensator zum Zeitpunkt der Fahrzeugwartung und dergleichen von der Schaltung getrennt wird.
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Ferner soll der Motor durch den Betrieb des Generators als Motorgenerator gestartet werden. In dem Motorgenerator werden sowohl die Anker- als auch die Feldspule zur Erzeugung eines magnetischen Flusses mit Strom versorgt, so dass eine Rotationskraft durch Abstoßkräfte, die aus dem magnetischen Fluss resultieren, erzeugt wird. Wenn jedoch die Kondensatorspannung niedrig ist, kann ein Strom nicht durch die Feldspule fließen, woraus das Problem entsteht, dass der Generator nicht als Motorgenerator betrieben werden kann.
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Aus der
DE 695 14 184 T2 eine Stromversorgungseinheit für Fahrzeuge bekannt, bei welcher die Feldspule eines Generators vermittels je einer Diode an einen Kondensator und an eine Batterie gekoppelt sind.
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Aus der
DE 102 30 384 A1 ist eine Schaltungsanordnung mit einem Antrieb (Brennkraftmaschine) und einem Generator bekannt, bei welchem ein DC/DC-Wandler in ein Versorgungsbordnetz einspeisen kann.
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Aus der
DE 10 2008 031 270 A1 ist ferner ein Steuergerät bekannt, welches einen Ausfall einer Schaltvorrichtung bei Spannungswandlern in Kraftfahrzeugen absichert.
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Aus der
JP 2002-095177 A ist ferner eine Spannungsverringerung im Zusammenhang eines Fahrzeug-Wechselstromgenerators bekannt.
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Aus der
JP S62-155800 A ist eine Vorrichtung zur Leistungserzeugung vermittels einer Gasturbine bekannt.
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Schließlich ist aus der
EP 1 529 679 A2 allgemein eine Steuerung für ein Fahrzeug bekannt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung erfolgte zur Lösung der oben beschriebenen Probleme und hat das Ziel der Bereitstellung eines Energieversorgungssystems für ein Motorfahrzeug, in dem eine gleiche oder größere Energie regeneriert werden kann, im Vergleich mit einem Fall, bei dem die Feldspule mit Energie versorgt wird, die aus der mit dem Niederspannungsausgabeterminal verbundenen Batterie erhalten wird, und der mit dem Hochspannungsausgabeterminal verbundene Kondensator aufgeladen werden kann, ohne die Systemgröße zu erhöhen und als Resultat die Kosten hochgetrieben werden, die der Gegenmaßnahme gegen die Überhitzung des Verbindungsabschnittes zugeordnet werden, sowie auch ohne Bezug auf die Spannung des damit verbundenen Kondensators.
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Die genannten Probleme werden durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein entsprechendes Energieversorgungssystem für ein Motorfahrzeug hat den Effekte zur Folge, so dass eine gleiche oder eine größere Energie regeneriert werden kann im Vergleich mit einem Fall, bei dem die Feldspule mit Energie versorgt wird, die nur aus der mit dem Niederspannungsausgabeterminal verbundenen Batterie erhalten wird, und darüber hinaus der Kondensator aufgeladen werden kann, ohne die Systemgröße zu erhöhen und als Resultat die Kosten hochgetrieben werden, die der Gegenmaßnahme gegen die Überhitzung des Verbindungsabschnittes zugeordnet werden, sowie auch ohne Bezug auf die Spannung des mit dem Hochspannungsausgabeterminal verbundenen Kondensators.
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Die vorhergehenden und andere Merkmale, Eigenschaften, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen noch ersichtlicher.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Ansicht einer Systemkonfiguration eines Energieversorgungssystems für ein Motorfahrzeug gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
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2 ist ein Flussdiagramm der Operationen für einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
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3 ist eine Ansicht einer Systemkonfiguration eines Energieversorgungssystems für ein Motorfahrzeug gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
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4 ist ein Flussdiagramm der Operationen für eine Schaltersteuerschaltung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
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5 ist eine Ansicht einer Systemkonfiguration eines Energieversorgungssystems für ein Motorfahrzeug gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung; und
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6 ist eine Ansicht einer Systemkonfiguration eines Energieversorgungssystems für ein Motorfahrzeug gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen bezeichnen die gleichen Bezugszeichen gleiche oder damit zusammenhängende Teile.
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Ausführungsform 1
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1 ist eine Ansicht einer Systemkonfiguration eines Energieversorgungssystems für ein Motorfahrzeug gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. In 1 rotiert ein Generator aufgrund eines in der Zeichnung nicht gezeigten Motors und wandelt kinetische Energie in elektrische Energie. Das Bezugszeichen 2 bezeichnet eine Feldspule, die auf einem sich in dem Generator angeordneten Rotor fixiert ist, die einen magnetischen Fluss erzeugt, durch eine von außerhalb des Generators 1 erhaltene elektrische Energie. Das Bezugszeichen 3 bezeichnet eine in dem Generator angeordnete Dreiphasen-Ankerspule, die auf einem in der Figur nicht gezeigten Stator fixiert ist. Wenn die Feldspule 2 durch den Motor rotiert wird, mit einer auf die Spule angewendeten Spannung, geht ein magnetischer Fluss der Feldspule 2 in die Dreiphasen-Ankerspule 3, wobei eine Dreiphasen-Wechselstromenergie in der Dreiphasen-Ankerspule 3 erzeugt wird. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet einen Gleichrichter, der als eine Dreiphasen-Vollwellen-Gleichrichterschaltung dient, welche die in der Dreiphasen-Ankerspule 3 erzeugte Dreiphasen-Wechselstromenergie in Gleichstromenergie wandelt. Das Bezugszeichen 7 bezeichnet einen Kondensator, der die durch den Gleichrichter 4 gewandelte Gleichstromenergie speichern kann.
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Das Bezugszeichen 5 bezeichnet einen mit dem Kondensator 7 verbundenen heruntertransformierenden Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler, der als eine Schaltung zur Wandlung einer eingegebenen Gleichstromspannung in irgendeine Gleichstromspannung dient. Wenn die Spannung des Kondensators 7 zum Beispiel 100 V ist, bei der es sich um die in den Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler eingegebene Gleichstromspannung handelt, dient der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 5 als eine Schaltschaltung und steuert eine Pulsbreitenmodulierung bzw. Pulse Width Modulation PWM mit einem Tastverhältnis von 14%, wobei die Kondensatorspannung auf 14 V heruntertransformiert werden kann. Dieser Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 5 weist eine Funktion zum Erfassen der Eingabespannung auf, sowie Funktionen zum kontinuierlichen Berechnen und Steuern des Tastverhältnisses, so dass eine Beziehung des Tastverhältnisses = 14 V/Eingabespannung aufrecht erhalten wird, um seine Ausgabespannung bei 14 V zu stabilisieren.
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Bezugszeichen 6 bezeichnet eine Anregungssteuerschaltung zur Steuerung eines durch die Feldspule 2 fließenden Stromes. Insbesondere weist die Anregungssteuerschaltung auf: eine Funktion zum Erfassen einer darin eingegebenen Eingabespannung; eine Funktion zum Einstellen eines Ziel-Feldspulenstromes derart, dass die Schaltung aus einer Information bestimmt, wie zum Beispiel Fahrzeuggeschwindigkeit und Motorrotationsgeschwindigkeit, ob das Fahrzeug abbremst oder nicht, und wenn es abbremst, wird der Ziel-Feldspulenstrom so eingestellt, dass eine maximale Energie erhalten werden kann, und sonst wird der Ziel-Feldspulenstrom so eingestellt, dass eine Hälfte der maximalen Energie erhalten wird; eine Funktion zum Einstellen einer Zielanwendungsspannung aus dem Ziel-Feldspulenstrom; eine Funktion zum Vergleich der Eingabespannung mit der Zielanwendungsspannung; und eine Funktion zum Steuern des Tastverhältnisses der auf die Feldspule angewendeten Spannung in Abhängigkeit von dem Vergleichsresultat.
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Das Bezugszeichen 8 bezeichnet eine Batterie zur Energiespeicherung, die durch den Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 5 heruntertransformierte Energie speichert, und wobei die gespeicherte Energie zur Stromversorgung der elektrischen Last L des Fahrzeuges verwendet wird.
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Das Bezugszeichen 9 bezeichnet einen Auswahlschalter, der eine entweder von dem Kondensator 7 oder der Batterie 8 an die Feldspule 2 gelieferte Energie auswählt. Da, wie oben beschrieben, die Spannung des Kondensators 7 aufgrund seines Selbstentladungsvorganges mit der Zeit abfällt, schaltet der Auswahlschalter 9, wenn die Spannung des Kondensators 7 geringer als die der Batterie 8 ist, auf die Batterieseite, so dass die Feldspule 2 mit Energie von der Batterie 8 versorgt wird. Wenn die Spannung des Kondensators 7 höher als die der Batterie ist, schaltet der Schalter 9 auf die Seite des Kondensators 7, so dass die Feldspule 2 mit Energie von dem Kondensator 7 versorgt wird. Da die höhere Spannung dadurch auf die Feldspule 2 angewendet werden kann, kann ein ausreichender Feldspulenstrom da hindurch fließen, so dass eine größere Aufladeenergie erhalten werden kann.
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Das Bezugszeichen 10 bezeichnet eine Schutzdiode, mit der selbst dann, wenn die an die Feldspule 2 angewendete Spannung plötzlich unterbrochen wird, ein Strom durch die Feldspule 2 weiter fließt, so dass eine Spannungsanstieg über die Feldspule 2 verhindert wird.
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2 ist ein Flussdiagramm zur Ansicht der Operationen des Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers 5 gemäß oben beschriebener Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Seine Eingangsspannung wird im Schritt S201 in 2 erfasst. Im Schritt S202 wird das Tastverhältnis aufgrundlage der Beziehung Tastverhältnis = 14 V/Eingabespannung kontinuierlich berechnet. Im Schritt S203 wird die Schaltschaltung so gesteuert, dass das Tastverhältnis zu einem gegebenen berechneten Wert wird, und dann wird diese Routine beendet.
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Da, wie oben beschrieben, ein Energieversorgungssystem für ein Motorfahrzeug gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung derart konfiguriert ist, dass die Feldspule mit Energie versorgt wird, die von sowohl dem Niederspannungs-Ausgabeterminal als auch von dem Hochspannungs-Ausgabeterminal erhalten wird, ist das System in der Lage, eine gleiche oder größere Energie zu regenerieren, verglichen mit dem Fall, bei dem die Feldspule mit Energie von dem Niederspannungs-Ausgabeterminal versorgt wird. Darüber hinaus ergeben sich durch diese Konfiguration solche signifikanten Effekte wie, dass der Kondensator ohne eine Erhöhung der Systemgröße aufgeladen werden kann und daraus resultierend die Kosten hochgetrieben werden, welche der Gegenmaßnahme gegen die Überhitzung des Verbindungsabschnittes zugeordnet werden, sowie auch ohne Bezug auf die Spannung des mit dem Hochspannungsausgabeterminal verbundenen Kondensators.
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Ausführungsform 2
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3 ist eine Ansicht einer Systemkonfiguration eines Energieversorgungssystems für ein Motorfahrzeug gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform 2 konzentriert sich die Beschreibung auf die Operationen des Auswahlschalters 9, eines Ansteuerschalters 14 und einer Schaltsteuerschaltung 13. Die Systemkonfiguration ist außer für den Auswahlschalter 9, den Ansteuerschalter 14 und die Schaltsteuerschaltung 13 mit der in 1 gezeigten Ausführungsform 1 identisch.
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In 3 ist der Auswahlschalter 9 ein einpoliges Wechselschaltrelais, der Stromflussschaltungen aufweist, die in Abhängigkeit von Leitungszuständen davon auswählbar sind. Der Auswahlschalter 9 wird durch die Schaltsteuerschaltung 13 an- und ausgeschalten. Der Auswahlschalter 9 ist mit dem Kondensator 7 verbunden, wenn er aus geschalten ist, und mit der Batterie 8, wenn er an geschalten ist.
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Die Schaltsteuerschaltung 13 weist eine Funktion auf zum Erfassen einer ersten eingegebenen Spannung, die mit dem Kondensator 7 verbunden ist, und einer zweiten eingegebenen Spannung, die mit der Batterie verbunden ist, und eine Funktion zum Anschalten des Auswahlschalters 9, um mit der Seite der Batterie 8 zu verbinden, wenn die Spannung des Kondensators 7 geringer als die der Batterie 8 ist, und zum Ausschalten des Auswahlschalters 9, um mit der Seite des Kondensators 7 zu verbinden, wenn die Spannung des Kondensators 7 höher als die der Batterie ist, so dass die in die Anregungssteuerschaltung 6 eingegebene Spannung höher wird.
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Der Ansteuerschalter 14 ist ein einpoliges Ein-/Ausschaltrelais, welches seine Schaltung elektrisch leitend oder elektrisch nichtleitend ausbilden kann, in Abhängigkeit von den dazugehörigen Leitungszuständen. Der Ansteuerschalter 14 wird durch die Schaltsteuerschaltung 13 an- und ausgeschalten. Der Ansteuerschalter 14 weist eine Funktion auf zum Anschalten der dazugehörigen Kontakte, so dass die Schaltung elektrisch leitend ist, wenn das Fahrzeug angesteuert wird, und ansonsten zum Ausschalten, so dass die Schaltung elektrisch nichtleitend ist, wodurch verhindert wird, dass ein Leckstrom fließt, wenn das Fahrzeug nicht verwendet wird, wodurch eine elektrische Korrosion vermieden wird. Darüber hinaus weist dieser auch eine Wartungsfunktion auf, bei der, wenn ein Benutzer während der Wartung auffordert, den Kondensator 7 zu entfernen, an die Schaltsteuerschaltung 13, in dem eine nicht in der Figur gezeigte Taste gedrückt wird, der mit der Schaltsteuerschaltung 13 verbunden ist, die Schaltsteuerschaltung 13 den Auswahlschalter 9 ausschaltet, der mit dem Kondensator 7 verbunden ist, und dann den Ansteuerschalter 14 anschaltet, so dass die Schaltung elektrisch leitend wird, so dass die in dem Kondensator 7 gespeicherte Energie in der Feldspule 2 verbraucht wird, wodurch ermöglicht wird, dass der Kondensator entfernt werden kann, ohne eine Arbeit an einer heißen Leitung (Hot-line Work) durchzuführen.
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4 ist ein Flussdiagramm der Operationen für die Schaltsteuerschaltung 13 gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung. Die Ansteuerzustände des Fahrzeugs werden im Schritt S401 in 4 bestimmt. Wenn das Fahrzeug in einem laufenden Zustand ist, folgt der Schritt S402, während, wenn das Fahrzeug in einem Anhaltezustand ist, der Schritt S407 folgt. In dem Schritt S402 wird der Ansteuerschalter 14 angeschaltet, so dass die Schaltung elektrisch leitend ist, und dann folgt der Schritt S403. Die erste, mit dem Kondensator 7 verbundene Eingabespannung wird im Schritt S403 erfasst worauf dann der Schritt S404 folgt. Die zweite, mit der Batterie 8 verbundene Eingabespannung wird dann im Schritt S404 erfasst und dann folgt der Schritt S405. In dem Schritt S405 werden die erfassten Werte der ersten und zweiten Eingabespannung miteinander verglichen.
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Wenn die Spannung des Kondensators 7, bei der es sich um die erste Eingabespannung handelt, nicht geringer als die der Batterie 8 ist, bei der es sich um die zweite Eingabespannung handelt, folgt der Schritt S410, wohingegen, wenn die Spannung des Kondensators 7, bei der es sich um die erste Eingabespannung handelt, geringer als die der Batterie 8 ist, bei der es sich um die zweite Eingabespannung handelt, der Schritt S406 folgt. Der Auswahlschalter 9 wird angeschaltet, um im Schritt S406 die Seite der Batterie auszuwählen, und dann wird die Routine beendet.
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Im Schritt S407 wurde bestimmt, ob eine Anforderung zur Entfernung des Kondensators 7 erfolgte. Wenn die Anforderung zum Entfernen des Kondensators 7 erfolgte, folgt Schritt S408. Dann wird der Ansteuerschalter 14 angeschaltet, damit die Schaltung elektrisch leitend wird, und der Schritt S410 folgt. Wenn keine Anforderung zum Entfernen des Kondensators 7 erfolgte, folgt der Schritt S409. Dann wird der Ansteuerschalter 14 ausgeschaltet, damit die Schaltung elektrisch nichtleitend ist, und der Schritt S410 folgt. In dem Schritt S410 wird der Auswahlschalter 9 ausgeschaltet, um die Seite des Kondensators 7 auszuwählen, und damit wird die Routine beendet.
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Da, wie oben beschrieben, ein Energieversorgungssystem für ein Motorfahrzeug gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung derart konfiguriert ist, dass dieses mit der Schaltsteuerschaltung 13 bereitgestellt wird, die das selektive Schalten durch den Auswahlschalter 9 steuert, so dass die in die Anregungssteuerschaltung 6 eingegebene Spannung höher wird, wird das selektive Schalten automatisch durchgeführt, wodurch eine manuelle Operation des Schalters eliminiert wird.
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Wenn darüber hinaus eine Anforderung zum Stoppen des Systems erfolgt, steuert die Schaltsteuerschaltung 13 den Ansteuerschalter 14, so dass dieser geöffnet wird, wodurch der durch die Feldspule 2 fließende Leckstrom reduziert werden kann, so dass das Auftreten elektrischer Korrosion unter Kontrolle gebracht werden kann.
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Da ferner die Schaltsteuerschaltung 13 derart konfiguriert ist, dass, wenn ein Benutzer das Entfernen des Kondensators 7 anfordert, der Auswahlschalter 9 mit der Seite des Kondensator 7 verbunden ist, so dass die Feldspule zur Entladung des Kondensators unter Spannung gesetzt wird, so dass selbst dann, wenn eine Wartungsarbeit bei aufgeladenem Kondensator 7 notwendig ist, der Kondensator 7 entladen werden kann, wodurch das Arbeiten an einer heißen Leitung (Hot-line Work) eliminiert wird.
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Ausführungsform 3
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5 ist eine Ansicht der Systemkonfiguration eines Energieversorgungssystems für ein Motorfahrzeug gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform 3 konzentriert sich die Beschreibung auf die in 5 gezeigten Energieauswahldioden 11. Die Systemkonfiguration ist mit Ausnahme der Energieauswahldioden 11 identisch zu der in 1 gezeigten Ausführungsform 1. Die Ausführungsform 3 ist konfiguriert zur Bereitstellung der Energieauswahldioden 11 an Stelle des Auswahlschalters 9 in der Ausführungsform 1.
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Wie in 5 gezeigt, werden die Energieauswahldioden 11 jede zwischen der Anregungssteuerschaltung 6 und dem Kondensator 7 und zwischen der Anregungssteuerschaltung 6 und der Batterie 8 verbunden, wobei, wenn die Spannung der Batterie 8 höher ist als die des Kondensators 7, eine erste Energieauswahldiode 11a angeschaltet wird, so dass die Feldspule 2 mit Energie von der Batterie 8 versorgt wird. Andererseits wird, wenn die Spannung des Kondensators 7 höher ist als die der Batterie 8, eine zweite Energieauswahldiode 11b angeschaltet, so dass die Feldspule 2 mit Energie von dem Kondensator 7 versorgt wird.
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Da gemäß dieser Ausführungsform 3 ein ausgewähltes Schalten automatisch durch die Energieauswahldioden 11 durchgeführt wird, können manuelle Schaltoperationen eliminiert werden. Da darüber hinaus keine Schaltsteuerschaltung benötigt wird, kann das System mit geringeren Kosten angefertigt werden.
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Ausführungsform 4
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6 ist eine Ansicht einer Systemkonfiguration eines Energieversorgungssystems für ein Motorfahrzeug gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform 4 konzentriert sich die Beschreibung auf einen Strombegrenzungswiderstand 12, der in 6 gezeigt ist. Die Systemkonfiguration ist mit Ausnahme des Strombegrenzungswiderstands 12 identisch zu der in 5 gezeigten Ausführungsform 3.
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In 6 bezeichnet das Bezugszeichen 12 den Strombegrenzungswiderstand, welcher zwischen der Batterie 8 und der ersten Energieauswahldiode 11a verbunden ist und einen Strom begrenzt, der über einen Weg fließt, der die Batterie 8 mit der Feldspule 2 verbindet. Wenn die Spannung der Batterie 8 höher als die des Kondensators 7 ist, wird die erste Energieauswahldiode 11a angeschaltet, so dass die Feldspule 2 mit Energie von der Batterie 8 versorgt wird. In diesem Moment kann, da der Strombegrenzungswiderstand 12 Energie verbraucht, der durch den geschlossenen Weg fließende Strom begrenzt werden.
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Gemäß Ausführungsform 4 kann daher selbst dann, wenn ein ausgewähltes Schalten durchgeführt wird, so dass die Feldspule mit Energie von der Batterie versorgt wird, der Kondensator 7 aufgeladen werden, ohne dass ein großer Strom durch den Verbindungsabschnitt fließt.
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Ausführungsform 5
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Obwohl in der oben beschriebenen Ausführungsform 1 bis Ausführungsform 4 das System mit dem Generator 1 und dem Gleichrichter 4 beschrieben wurde, der eine Vollwellengleichrichtung der von dem Generator 1 ausgegebenen Energie durchführt, ist diese Ausführungsform 5 unter Verwendung eines Motorgenerators an Stelle des in 1, 3, 5 und 6 gezeigten Generators 1 konfiguriert. Da die Systemkonfiguration außer für den Generator 1 und den Gleichrichter 4 identisch zu der in 1, 3, 5 und 6 gezeigten Ausführungsform 1 bis Ausführungsform 4 ist, konzentriert sich die Beschreibung hier auf die Operationen des Motorgenerators 1 und des Gleichrichters 4.
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In 1, 3, 5 und 6 ist der Generator 1 ein Motorgenerator, welcher sowohl als ein Generator dienen kann, durch eine Rotationskraft von Außen, als auch als Motor, der mit Energie von Außen versorgt wird. Der Gleichrichter 4 besteht aus Transistoren. Während der Motorgenerator 1 Elektrizität erzeugt, dient der Gleichrichter 4 als ein Dreiphasen-Vollwellengleichrichter, der die durch den Motorgenerator 1 erzeugte Dreiphasen-Wechselstromenergie gleichrichtet. Umgekehrt dient der Gleichrichter 4, wenn der Motorgenerator 1 als ein Motor arbeitet, als eine Inversionseinheit, die durch eine in der Figur nicht gezeigte Transistoransteuerschaltung angesteuert wird, die mit den Transistoren verbunden ist.
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Wenn der Motorgenerator 1 als ein Motor betrieben wird, wird ein von dem Motor ausgegebenes Drehmoment durch einen magnetischen Fluss bestimmt, der durch die Feldspule 2 erzeugt wird und den von der Ankerspule 3 erzeugt wird. Da die durch jede Spule erzeugte Größe des magnetischen Flusses proportional zur Größe des Stromes ist, der durch jede Spule fließt, wird, bei höherer angewendeter Spannung, der Strom größer. Da, wie oben beschrieben, die Anregungssteuerschaltung 6 in Ausführungsform 1 bis Ausführungsform 4 so konfiguriert ist, dass eine höhere Spannung auf die Feldspule 2 angewendet werden kann, kann der Motorgenerator dieser Ausführungsform 5 nicht nur ein größeres Drehmoment erzeugt werden, sondern auch dann angesteuert werden, wenn die Spannung des Kondensators 7 gering ist, so dass bevorzugte Startmerkmale erhalten werden können.
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Es gibt eine Vielzahl von Schaltungen für den Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 5 gemäß der vorliegenden Erfindung. Jede Schaltung kann eingesetzt werden, solang die Schaltung die eingegebene Spannung in irgendeine Gleichstrom-Spannung wandeln kann, und sie ist nicht auf die in den obigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung beschriebene beschränkt.
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Es gibt auch eine Vielzahl von Konstruktionen für den Auswahlschalter 9 gemäß der vorliegenden Erfindung. Jede Konfiguration kann verwendet werden, solang die an die Feldspule 2 angewendete Spannung entweder von dem Hochspannungsterminal oder dem Niederspannungsterminal erhalten werden kann, und sie ist nicht auf in den obigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung beschriebene beschränkt.
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Verschiedene Modifikationen und Variationen dieser Erfindung werden für den Durchschnittsfachmann ersichtlich werden, ohne von dem Umfang dieser Erfindung abzuweichen, und es soll verstanden werden, dass diese nicht auf die hier dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist.
