DE102015111327A1

DE102015111327A1 - Integrated power supply

Info

Publication number: DE102015111327A1
Application number: DE102015111327.9A
Authority: DE
Inventors: Jan Kirstaedter; Andreas Kracke
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2015-07-13
Filing date: 2015-07-13
Publication date: 2017-01-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (10) für ein Kraftfahrzeug (100), insbesondere ein Nutzfahrzeug, mit einer Verbrennungskraftmaschine (101) zum Antreiben des Kraftfahrzeuges (100), einem Zusatzgenerator (11), welcher zum Spannungsabgriff in eine Wirkverbindung mit einer Verbrennungskraftmaschine (101) des Kraftfahrzeuges (100) bringbar ist, einem elektrischen Nebenantrieb (12) zum Bereitstellen einer Spannung an mindestens einen ortsveränderlichen Verbraucher (200), und einer Leistungselektronik (102) zum Bereitstellen der Spannung vom Zusatzgenerator (11) zum elektrischen Nebenantrieb (12), wobei der Zusatzgenerator (11) und der elektrische Nebenantrieb (12) dauerhaft im Kraftfahrzeug (100) integrierbar sind, wobei der Zusatzgenerator (11) an die Verbrennungskraftmaschine (101) des Kraftfahrzeuges (100) in einer ständigen Wirkverbindung anschließbar ist, und wobei der elektrische Nebenantrieb (12) im oder am Kraftfahrzeug (100) befestigbar ist.The invention relates to a system (10) for a motor vehicle (100), in particular a utility vehicle, having an internal combustion engine (101) for driving the motor vehicle (100), an auxiliary generator (11) which is in operative connection with an internal combustion engine (101 ) of the motor vehicle (100), an electric auxiliary drive (12) for providing a voltage to at least one portable consumer (200), and power electronics (102) for providing the voltage from the auxiliary generator (11) to the electric power take-off (12), wherein the auxiliary generator (11) and the electric auxiliary drive (12) are permanently integrated in the motor vehicle (100), wherein the auxiliary generator (11) to the internal combustion engine (101) of the motor vehicle (100) is connected in a permanent operative connection, and wherein the electric Power take-off (12) in or on the motor vehicle (100) can be fastened.

Description

Die Erfindung betrifft ein System für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, zum Bereitstellen einer Spannung an mindestens einen ortsveränderlichen Verbraucher. Ferner betrifft die Erfindung einen elektrischen Nebenantrieb zur Verwendung in einem solchen System, ein entsprechendes Verfahren zur Spannungsversorgung mindestens eines ortsveränderlichen Verbrauchers sowie ein entsprechendes Kraftfahrzeug.The invention relates to a system for a motor vehicle, in particular a commercial vehicle, for providing a voltage to at least one portable consumer. Furthermore, the invention relates to an electric power take-off for use in such a system, a corresponding method for supplying power to at least one portable consumer and a corresponding motor vehicle.

Es sind mobile Stromerzeuger bekannt, die dazu dienen, unabhängig von einem Stromnetz ortsveränderliche Verbraucher mit Spannung zu versorgen. Solche mobile Stromerzeuger kommen zum Beispiel bei Feuerwehrfahrzeugen zum Antreiben von Wasserpumpen, Nutzfahrzeugen zum Antreiben von unterschiedlichen Handwerksgeräten und dergleichen zum Einsatz. Hierzu weisen die mobilen Stromerzeuger meistens eine Verbrennungskraftmaschine (z. B. Diesel- oder Benzinmotor), einen Generator zur Stromerzeugung und Steckdosen auf, über welche elektrisch betriebene Geräte (Verbraucher) mit Energie (Strom bzw. Spannung) versorgt werden. Solche Stromerzeuger sind jedoch meistens aufwendig aufgebaut, sie sind groß, schwer und nicht leicht in der Handhabung und Transport.Mobile power generators are known which serve to supply mobile consumers independently of a power grid. Such mobile power generators are used, for example, in fire-fighting vehicles for driving water pumps, commercial vehicles for driving different crafting devices and the like. For this purpose, the mobile power generator usually an internal combustion engine (eg diesel or gasoline engine), a generator for generating electricity and sockets on which electrically powered devices (consumers) are supplied with energy (electricity or voltage). However, such power generators are usually complex, they are large, heavy and not easy to handle and transport.

Deswegen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mindestens einen aus dem Stand der Technik bekannten Nachteil zumindest zum Teil zu überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System und einen elektrischen Nebenantrieb zum Bereitstellen einer Spannung an mindestens einen ortsveränderlichen Verbraucher zur Verfügung zu stellen, welche einen einfachen Aufbau aufweisen, die kompakt, einfach zu bedienen sowie leicht im Transport sind. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Verfahren zur Spannungsversorgung mindestens eines ortsveränderlichen Verbrauchers sowie ein entsprechendes Kraftfahrzeug bereitzustellen.Therefore, it is an object of the present invention to overcome at least one disadvantage known from the prior art, at least in part. In particular, it is an object of the present invention to provide a system and an electric power take-off for providing a voltage to at least one portable consumer, which have a simple structure, which are compact, easy to use and easy to transport. Moreover, it is an object of the invention to provide a corresponding method for supplying power to at least one portable consumer and a corresponding motor vehicle.

Die voranstehende Aufgabe wird durch ein System mit den Merkmalen des Anspruches 1, einen elektrischen Nebenantrieb mit den Merkmalen des Anspruches 11, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 12 und durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruches 14 gelöst. Weitere Vorteile, Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. The above object is achieved by a system having the features of claim 1, an electric power take-off with the features of claim 11, a method having the features of claim 12 and by a motor vehicle having the features of claim 14. Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the dependent claims, the description and the drawings.

Die Erfindung stellt hierbei System für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug bereit, welches mit einer Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben des Kraftfahrzeuges, einem Zusatzgenerator, welcher zum Spannungsabgriff in eine Wirkverbindung mit einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeuges bringbar ist, einem elektrischen Nebenantrieb zum Bereitstellen einer Spannung an mindestens einen ortsveränderlichen Verbraucher, und einer Leistungselektronik zum Bereitstellen der Spannung vom Zusatzgenerator zum elektrischen Nebenantrieb ausgebildet ist, wobei der Zusatzgenerator und der elektrische Nebenantrieb dauerhaft im Kraftfahrzeug integrierbar sind, wobei der Zusatzgenerator an die Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeuges in einer ständigen Wirkverbindung anschließbar ist, und wobei der elektrische Nebenantrieb im oder am Kraftfahrzeug befestigbar ist. Unter dem elektrischen Nebenantrieb kann dabei ein so genanntes elektrisches „Power Take Off“ Modul verstanden werden, wobei der elektrische Nebenantrieb eine eigenständige Baugruppe bildet, die im oder am Kraftfahrzeug dauerhaft anbringbar ist. Der Nutzer kann dann lediglich mit einfachen Handgriffen seine mobilen Geräte an diesen elektrischen Nebenantrieb anschließen, um diese mit Energie zu versorgen. Er muss nicht mehr mit unhandlichen mobilen Stromerzeugern hantieren, die extra mitgeführt werden müssen. The invention provides this system for a motor vehicle, in particular a commercial vehicle, which is provided with an internal combustion engine for driving the motor vehicle, an additional generator which can be brought into operative connection with an internal combustion engine of the motor vehicle, an electric power take-off for providing a voltage to at least one portable consumer, and power electronics for providing the voltage from the auxiliary generator to the electric power take-off is formed, the auxiliary generator and the electric power take-off are permanently integrated in the motor vehicle, the auxiliary generator to the internal combustion engine of the motor vehicle in a permanent operative connection can be connected, and wherein the electric Power take-off in or on the motor vehicle can be fastened. Under the electric power take-off can be understood as a so-called electrical "Power Take Off" module, the electric power take-off forms an independent assembly that is permanently attached in or on the motor vehicle. The user can then simply connect his mobile devices to this electric power take-off in order to supply them with energy. He no longer has to deal with unwieldy mobile power generators, which have to be carried separately.

Der Erfindungsgedanke liegt dabei darin, die Verbrennungskraftmaschine bzw. den Motor des Nutzfahrzeuges im Stand zum Antreiben eines integrierten Zusatzgenerators zu verwenden. Zudem liegt der Erfindungsgedanke darin, der elektrische Nebenantrieb im Kraftfahrzeug zu integrieren, welche die durch den Antrieb der Verbrennungskraftmaschine mittels des Zusatzgenerators gewonnene Spannung umwandelt und an eine standardisierte Steckdose bereitstellt, um mindestens einen ortsveränderlichen Verbraucher mit Strom bzw. Spannung zu versorgen. Der Vorteil liegt dabei darin, dass anstelle eines mobilen Stromerzeugers mit einer eigenen Verbrennungskraftmaschine, die Komponenten des Kraftfahrzeuges selbst ausgenutzt werden, die ohnehin vorhanden sind, darunter die Verbrennungskraftmaschine und die Leistungselektronik, um Kosten, Gewicht sowie den Aufwand beim Aufbauen, Transportieren und Bedienen des Systems zu reduzieren. Der Zusatzgenerator kann dabei in der Nähe der Verbrennungskraftmaschine und der elektrische Nebenantrieb an der Stelle im Kraftfahrzeug, wo Raum unausgenutzt ist und die leicht für den Benutzer zugänglich ist, beispielsweise im Laderaum, unterhalb der Karosserie oder dergleichen dauerhaft angebracht sein. The inventive idea is to use the internal combustion engine or the engine of the commercial vehicle in the state for driving an integrated additional generator. In addition, the inventive concept is to integrate the electric power take-off in the motor vehicle, which converts the voltage obtained by the drive of the internal combustion engine by means of the additional generator and provides a standardized socket to provide at least one portable consumer with power or voltage. The advantage lies in the fact that instead of a mobile power generator with its own internal combustion engine, the components of the motor vehicle itself are exploited, which are available anyway, including the internal combustion engine and power electronics, costs, weight and the effort in building, transporting and operating the Reduce system. The auxiliary generator can be permanently mounted in the vicinity of the internal combustion engine and the electric power take-off at the point in the motor vehicle where space is unused and easily accessible to the user, for example in the cargo compartment, below the body or the like.

Erfindungsgemäß kann der Zusatzgenerator zusätzlich (unabhängig) zu einem Anlasser der Verbrennungskraftmaschine vorgesehen sein. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Zusatzgenerators liegt dabei darin, dass er unabhängig von der Motordrehzahl arbeiten und außerdem im Gegensatz zum Anlasser in ständiger Wirkverbindung mit dem Motor stehen kann. Auch entfallen die negativen Anlassgeräusche und Vibrationen beim An- und Entkoppeln an den Motor. Ferner kann gemäß der Erfindung vorgesehen sein, dass der Zusatzgenerator unabhängig vom Anlasser, insbesondere nur zum Bereitstellen einer Spannung an den elektrischen Nebenantrieb, betrieben werden kann. Dabei ist es von Vorteil, dass der Zusatzgenerator nur die Funktion des Generators übernehmen kann, ohne die Funktionen des Startes ausführen zu müssen. So kann der Zusatzgenerator einfacher aufgebaut werden, beispielsweise mit Hilfe eines Riemenantriebes.According to the invention, the additional generator may additionally be provided (independently) to a starter of the internal combustion engine. The advantage of the additional generator according to the invention lies in the fact that it operates independently of the engine speed and also in contrast to the starter can be in constant operative connection with the engine. Also eliminates the negative starting noise and vibration during coupling and decoupling to the engine. Furthermore, it can be provided according to the invention that the additional generator can be operated independently of the starter, in particular only for providing a voltage to the electric power take-off. It is advantageous that the additional generator can only take over the function of the generator without having to perform the functions of the start. Thus, the additional generator can be constructed simpler, for example by means of a belt drive.

Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, dass der Zusatzgenerator, insbesondere ausschließlich, in einem Standbetrieb der Verbrennungskraftmaschine betrieben werden kann. Hierzu kann das System eine Betriebserkennung aufweisen. Durch den Betrieb ausschließlich im Standbetrieb der Verbrennungskraftmaschine kann der Vorteil erreicht werden, dass der Zusatzgenerator permanent an die Verbrennungskraftmaschine angeschlossen und in ihrer Nähe angebracht werden kann. So kann zudem ein unidirektionaler Leistungstransfer vom Kraftfahrzeug zum Verbraucher auf eine einfache Weise sichergestellt werden. According to the invention, it may further be provided that the additional generator, in particular exclusively, can be operated in a stationary mode of the internal combustion engine. For this purpose, the system may have an operation detection. By operating only in stationary operation of the internal combustion engine, the advantage can be achieved that the additional generator can be permanently connected to the internal combustion engine and mounted in their vicinity. Thus, in addition, a unidirectional power transfer from the motor vehicle to the consumer can be ensured in a simple manner.

Des Weiteren kann die Erfindung vorsehen, dass der Zusatzgenerator in Form eines Riemen-Generators ausgebildet sein kann. Vorteilhaft ist dabei, dass ein solcher Zusatzgenerator, einfach im Aufbau ist. Er weist zudem einen hohen Wirkungsgrad und eine große Leistungsdichte auf.Furthermore, the invention can provide that the additional generator can be designed in the form of a belt generator. It is advantageous that such an additional generator is simple in construction. It also has high efficiency and high power density.

Weiterhin kann es gemäß der Erfindung vorgesehen sein, dass eine Steuereinheit zur Betriebserkennung der Verbrennungskraftmaschine vorgesehen sein kann, wobei insbesondere die Steuereinheit zum Erkennen mindestens eines ortsveränderlichen Verbrauchers ausgelegt sein kann, und wobei bevorzugt die Steuereinheit den Zusatzgenerator zum Bereitstellen einer Spannung an den elektrischen Nebenantrieb, insbesondere ausschließlich, in einem Standbetrieb der Verbrennungskraftmaschine aktivieren kann. Vorteilhafterweise kann die Steuereinheit somit dazu dienen, den Betrieb des erfindungsgemäßen Systems zu steuern, zu optimieren und zu sichern. Wenn die Steuereinheit keinen Verbraucher detektiert, so kann Energie gespart werden und die Umwelt geschont werden, da die Verbrennungskraftmaschine nicht ohne Bedarf angelassen wird. Auch kann die Steuereinheit die Ressourcen sparen und eine frühzeitige Alterung der Komponenten des Systems vermeiden, da die ortsveränderlichen Verbraucher ohnehin nur betrieben werden können und müssen, wenn das Kraftfahrzeug steht. Furthermore, it may be provided according to the invention that a control unit for operation detection of the internal combustion engine may be provided, wherein in particular the control unit can be designed to detect at least one portable consumer, and preferably wherein the control unit, the additional generator for providing a voltage to the electric power take-off, especially exclusively, can activate in a stationary operation of the internal combustion engine. Advantageously, the control unit can thus serve to control, optimize and secure the operation of the system according to the invention. If the control unit does not detect a load, energy can be saved and the environment can be protected because the internal combustion engine is not started without need. Also, the control unit can save resources and avoid premature aging of the components of the system since the mobile consumers can and must only be operated anyway when the motor vehicle is stationary.

Ferner kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die Steuereinheit in einem Steuergerät der Verbrennungskraftmaschine integriert sein kann oder an ein Steuergerät der Verbrennungskraftmaschine angeschlossen sein kann. Hierbei ist es von Vorteil, dass ein entsprechendes Sollmoment des Motors durch eine einfache Momentenregelung der Verbrennungskraftmaschine sichergestellt werden kann. So kann die erforderliche Spannung je nach dem Verbraucher auf eine einfache Weise bereitgestellt werden. Stattdessen oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass eine Software in der Leistungselektronik integriert sein kann, um eine gewünschte Spannung vom Zusatzgenerator zum elektrischen Nebenantrieb bereitzustellen. Dabei ist es von Vorteil, dass durch eine einfache Spannungsregelung in der Leistungselektronik stets eine gewünschte Spannung an den Verbraucher bereitgestellt werden kann.Furthermore, it can be provided within the scope of the invention that the control unit can be integrated in a control unit of the internal combustion engine or can be connected to a control unit of the internal combustion engine. It is advantageous that a corresponding desired torque of the engine can be ensured by a simple torque control of the internal combustion engine. Thus, the required voltage can be provided in a simple manner depending on the consumer. Instead or in addition, provision may be made for software to be integrated in the power electronics in order to provide a desired voltage from the additional generator to the electric power take-off. It is advantageous that a desired voltage to the consumer can always be provided by a simple voltage regulation in the power electronics.

Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass der elektrische Nebenantrieb mindestens einen Steckverbinder aufweisen kann, um mindestens einen ortsveränderlichen Verbraucher mit Spannung zu versorgen. Hierbei kann es vorteilhaft sein, dass bestimmte Nutzfahrzeuge, die für einen bestimmten Zweck eingesetzt werden, einen Steckverbinder haben, wobei gleichzeitig der Aufbau des Systems vereinfacht werden kann.In the context of the invention, it is conceivable that the electrical power take-off may have at least one connector in order to supply at least one portable consumer with voltage. It may be advantageous that certain commercial vehicles, which are used for a specific purpose, have a connector, at the same time the structure of the system can be simplified.

Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn der elektrische Nebenantrieb mindestens zwei Steckverbinder aufweisen kann, um mindestens zwei ortsveränderliche Verbraucher mit einer, beispielsweise einer einphasigen und einer dreiphasigen, Spannung, insbesondere gleichzeitig, zu versorgen. Somit kann eine flexible Versorgung unterschiedlicher Verbraucher bereitgestellt werden, je nachdem welchen standardisierten Steckverbinder sie benötigen, einen einphasigen oder einen dreiphasigen. Unter Verbrauchern können dabei unterschiedliche Geräte verstanden werden, wie Haushaltsgeräte, darunter Wasserkocher, Grills, Mikrowellen und dergleichen; verschiedenen Handwerksgeräte: Hammer, Sägen, Bohrmaschinen, Sauger, Hebebühnen und dergleichen; Wasserpumpen; Leuchten und viele mehr, die je nach der Bauart mit einer einphasigen oder dreiphasigen Spannung gespeist werden. Zu diesem Zweck kann ein Verteilermodul zur Verteilung der erforderlichen Spannung an mindestens zwei ortsveränderliche Verbraucher im elektrischen Nebenantrieb vorgesehen sein. Das Verteilermodul kann dabei in Form eines Sicherungskastens ausgebildet sein, welcher zwei unterschiedliche standardisierte Anschlüsse aufweisen kann, beispielsweise einen Schuko- und einen CEE-Steckverbinder. Ferner kann es vorteilhaft sein, dass eine Isolationsbox für die Isolationsüberwachung von Spannungs-Phasen und/oder ein Spannungswandler zum Umwandeln der Spannung im elektrischen Nebenantrieb vorgesehen sein können. Die Isolationsbox kann dabei vorteilhafterweise zur Hochvolt-Überwachung dienen und/oder der Spannungswandler zur Umwandlung des Gleichstromes in Wechselstrom. Folglich kann der erfindungsgemäße elektrische Nebenantrieb ein abgeschlossenes Modul bilden, welches als ein Baukasten im oder am Kraftfahrzeug angebracht werden kann. So kann die Montage des Systems erheblich vereinfacht werden.Furthermore, it may be advantageous if the electric power take-off can have at least two plug connectors in order to supply at least two portable consumers with one, for example a single-phase and a three-phase, voltage, in particular at the same time. Thus, a flexible supply of different consumers can be provided, depending on which standardized connector they require, a single-phase or a three-phase. Consumers may mean different devices, such as household appliances, including kettles, grills, microwaves and the like; various crafting tools: hammers, saws, drills, suckers, lifting platforms and the like; Water pumps; Luminaires and many more that are fed with a single-phase or three-phase voltage depending on the design. For this purpose, a distributor module can be provided for distributing the required voltage to at least two portable consumers in the electric power take-off. The distribution module can be designed in the form of a fuse box, which may have two different standardized connections, for example, a Schuko and a CEE connector. Furthermore, it may be advantageous that an insulation box for insulation monitoring of voltage phases and / or a voltage converter for converting the voltage in the electric power take-off can be provided. The isolation box can advantageously serve for high-voltage monitoring and / or the voltage converter for converting the direct current into alternating current. Consequently, the electric power take-off according to the invention can Form completed module, which can be installed as a kit in or on the motor vehicle. Thus, the installation of the system can be considerably simplified.

Nach einem besonderen Vorteil der Erfindung kann der elektrische Nebenantrieb einen Pufferspeicher aufweisen, um bei Lastenänderung seitens mindestens eines ortsveränderlichen Verbrauchers zumindest kurzzeitig neben oder statt des Zusatzgenerators eine nötige Leistung an den ortsveränderlichen Verbraucher bereitzustellen. Vorteilhaft ist dabei, dass stets eine kontinuierliche Spannungsversorgung ungeachtet der Lastenänderung bereitgestellt werden kann. According to a particular advantage of the invention, the electric power take-off may have a buffer memory to provide a necessary power to the portable consumer at least briefly in addition to or instead of the additional generator at load change by at least one portable consumer. It is advantageous that always a continuous power supply can be provided regardless of the load change.

Weiterhin kann der elektrische Nebenantrieb eine Kühleinheit, insbesondere eine Luftkühlung, aufweisen. Somit kann eine Abwärme abgefangen werden, die im Betrieb des elektrischen Nebenantriebes entsteht, um Überhitzung und Zerstörung der Bauteile des Nebenantriebes zu vermeiden. Der Vorteil einer Luftkühlung liegt dabei darin, dass im Gegensatz zur Wasserkühlung bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt kein Gefrieren des Kühlwassers bzw. der Kühlflüssigkeit droht und bei zu hohen Temperaturen die Luft im Gegensatz zum Wasser nicht überkochen kann. Dies kann bei hochenergetischen Bauteilen wie des elektrischen Nebenantriebes von erheblichem Vorteil sein, da sie drastischen Temperaturschwankungen im Winter und im Hochsommer ausgesetzt sein kann. Zudem kann der elektrische Nebenantrieb eine Bedien- und Kontrollanzeige als Benutzerschnittstelle aufweisen. Somit kann sichergestellt werden, dass der Benutzer eine bequeme und verständliche Benutzeroberfläche haben kann, die ihm helfen kann, das erfindungsgemäße System zu bedienen. Furthermore, the electric power take-off can have a cooling unit, in particular air cooling. Thus, a waste heat can be intercepted, which arises during operation of the electric power take-off to avoid overheating and destruction of the components of the power take-off. The advantage of air cooling lies in the fact that, in contrast to water cooling at temperatures below freezing, no freezing of the cooling water or the coolant threatens and at high temperatures, the air can not boil over in contrast to water. This can be of considerable advantage in high-energy components such as the electric power take-off, since it can be exposed to drastic temperature fluctuations in winter and midsummer. In addition, the electric power take-off may have an operating and control display as a user interface. Thus, it can be ensured that the user can have a convenient and understandable user interface that can help him to operate the system according to the invention.

Des Weiteren wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch einen elektrischen Nebenantrieb zur Verwendung in einem System gelöst, welches zuvor beschrieben wurde. Dabei werden die gleichen Vorteile erreicht, die auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System erwähnt wurden. Zur Vermeidung von Wiederholung wird hierbei vollumfänglich darauf Bezug genommen.Furthermore, the object according to the invention is achieved by an electric power take-off for use in a system which has been described above. The same advantages are achieved, which were also mentioned in connection with the system according to the invention. To avoid repetition, reference is made to this in full.

Ferner wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein Verfahren zur Spannungsversorgung mindestens eines ortsveränderlichen Verbrauchers gelöst. Das Verfahren wird dabei mittels einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Nutzfahrzeuges, eines Zusatzgenerators, welcher zum Spannungsabgriff in eine Wirkverbindung mit der Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeuges gebracht wird, einem elektrischen Nebenantrieb zum Bereitstellen einer Spannung an den mindestens einen ortsveränderlichen Verbraucher, und einer Leistungselektronik zum Bereitstellen einer Spannung vom Zusatzgenerator zum elektrischen Nebenantrieb ausgeführt, wobei der Zusatzgenerator und der elektrische Nebenantrieb dauerhaft im Kraftfahrzeug integriert werden, wobei der Zusatzgenerator an die Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeuges in einer ständigen Wirkverbindung angeschlossen wird, und wobei der elektrische Nebenantrieb im oder am Kraftfahrzeug befestigt wird, umfassend folgende Schritte:

– Betreiben des Zusatzgenerators, insbesondere ausschließlich, in einem Standbetrieb der Verbrennungskraftmaschine, um über den elektrische Nebenantrieb die erforderliche Spannung an den mindestens einen ortsveränderlichen Verbraucher bereitzustellen.

Furthermore, the object according to the invention is achieved by a method for supplying power to at least one portable consumer. The method is thereby by means of an internal combustion engine of a motor vehicle, in particular a commercial vehicle, an additional generator, which is brought to the voltage tap in operative connection with the internal combustion engine of the motor vehicle, an electric power take-off for providing a voltage to the at least one portable consumer, and a power electronics to provide a voltage from the auxiliary generator to the electric power take-off, wherein the auxiliary generator and the electric power take-off permanently integrated in the motor vehicle, the auxiliary generator is connected to the internal combustion engine of the motor vehicle in a permanent operative connection, and wherein the electric power take-off is mounted in or on the motor vehicle comprising following steps:

- Operating the auxiliary generator, in particular exclusively, in a stationary operation of the internal combustion engine in order to provide the required voltage to the at least one portable consumer via the electric power take-off.

Vorteilhaft ist dabei, dass dadurch zwischen dem primären Zweck und dem sekundären Zweck der Verbrennungskraftmaschine im Sinne der Erfindung unterschieden werden kann. So kann die Verbrennungskraftmaschine primär zum Antreiben des Kraftfahrzeuges dienen, wobei im Standbetrieb, wenn der Kraftfahrzeug nicht bewegt werden muss und die Verbrennungskraftmaschine ohnehin für diesen primären Zweck nicht gefordert ist, sie zudem zum Versorgen von externen Verbrauchern ausgenutzt werden kann. Somit kann ein Bedarf nach mobiler elektrischer Energie gestillt werden, die bei Nutzfahrzeugen im Katastrophenschutz, wie beispielsweise bei den Feuerwehren oder in Handwerksbetrieben, besteht. Selbstverständlich gelten hier auch die gleichen Vorteile wie bei dem erfindungsgemäßen System, das oben beschrieben wurde.It is advantageous that it can be distinguished between the primary purpose and the secondary purpose of the internal combustion engine according to the invention. Thus, the internal combustion engine can primarily serve for driving the motor vehicle, wherein in the stationary mode, when the motor vehicle does not have to be moved and the internal combustion engine anyway is not required for this primary purpose, it can also be used to supply external consumers. Thus, a need for mobile electrical energy can be satisfied that exists in commercial vehicles in civil protection, such as in the fire departments or in craft shops. Of course, the same advantages apply here as in the system according to the invention which has been described above.

Zudem wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug mit einem System gelöst, welches oben beschrieben wurde. Auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug wird auf die Vorteile verwiesen, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System beschrieben wurden.In addition, the object of the invention is achieved by a motor vehicle with a system which has been described above. Also in connection with the motor vehicle according to the invention, reference is made to the advantages which have been described in connection with the system according to the invention.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken.Further measures which improve the invention are described in more detail below with the description of the preferred exemplary embodiments of the invention with reference to the figures. The features mentioned in the claims and in the description may each be essential to the invention individually or in any desired combination. It should be noted that the figures have only descriptive character and are not intended to limit the invention in any way.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems, 1 a schematic representation of a system according to the invention,

2 Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Systems, 2 Applications of the system according to the invention,

3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges mit einem elektrischen Nebenantrieb, und 3 a schematic representation of a motor vehicle according to the invention with an electric power take-off, and

4 eine schematische Darstellung des elektrischen Nebenantriebes. 4 a schematic representation of the electric power take-off.

In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weshalb diese in der Regel nur einmal beschrieben werden.In the different figures, the same parts are always provided with the same reference numerals, which is why they are usually described only once.

Die 1 zeigt ein erfindungsgemäßes System 10 zum Bereitstellen einer Spannung an mindestens einen ortsveränderlichen Verbraucher 200. Das erfindungsgemäße System 10 ist in einem Kraftfahrzeug 100, insbesondere einem Nutzfahrzeug 100 einsetzbar. Das System 10 umfasst dabei eine Verbrennungskraftmaschine 101 (Motor) des Kraftfahrzeuges 100, einen Zusatzgenerator 11 und einen elektrischen Nebenantrieb 12 zum Bereitstellen der Spannung an mindestens einen ortsveränderlichen Verbraucher 200. Ferner umfasst das System 10 eine Leistungselektronik 102 des Kraftfahrzeuges 100, die in der 3 gezeigt ist. The 1 shows a system according to the invention 10 for providing a voltage to at least one portable consumer 200 , The system according to the invention 10 is in a motor vehicle 100 , in particular a commercial vehicle 100 used. The system 10 includes an internal combustion engine 101 (Engine) of the motor vehicle 100 , an additional generator 11 and an electric power take-off 12 for providing the voltage to at least one portable consumer 200 , Furthermore, the system includes 10 a power electronics 102 of the motor vehicle 100 in the 3 is shown.

Die 2 zeigt nachfolgend einige Beispiele zur Verwendung des erfindungsgemäßen Systems 10, darunter für: eine Kreissäge, eine Wasserpumpe, einen Schlagbohrer, eine Pumpe und eine Straßenbaumaschine. Der elektrische Nebenantrieb 12 ist dabei dauerhaft im Kraftfahrzeug integriert, wobei in der 2 Beispiele gezeigt sind, an welcher Stelle im Kraftfahrzeug 100 dies geschehen kann, nämlich: unterhalb des Kraftfahrzeuges 100, in einem Laderaum, seitlich außerhalb des Kraftfahrzeuges 100 oder mit anderen Worten gerade da, wo Platz zur Verfügung steht. Der elektrische Nebenantrieb 12 kann als ein elektrisches „Power Take Off“ Modul bezeichnet werden, welches als ein Baukasten im oder am Kraftfahrzeug 100 befestigt werden kann, und zwar so, dass der elektrische Nebenantrieb 12 gut für den Benutzer zugänglich ist, um einen ortsveränderlichen Verbraucher daran anzuschließen. Der Aufbau des erfindungsgemäßen Nebenantriebes 12 wird nachfolgend anhand der 4 im Detail erklärt.The 2 below shows some examples of the use of the system according to the invention 10 including: a circular saw, a water pump, a percussion drill, a pump and a road construction machine. The electric power take-off 12 is permanently integrated in the motor vehicle, wherein in the 2 Examples are shown at which point in the motor vehicle 100 This can happen, namely: below the motor vehicle 100 , in a cargo space, laterally outside the motor vehicle 100 or in other words just where space is available. The electric power take-off 12 can be referred to as an electrical "power take off" module, which as a kit in or on the motor vehicle 100 can be fixed, in such a way that the electric power take-off 12 accessible to the user to connect with a mobile consumer. The structure of the auxiliary drive according to the invention 12 is described below on the basis of 4 explained in detail.

Wie weiterhin in der 3 verdeutlicht ist, ist er Zusatzgenerator 11 ebenfalls dauerhaft nahe der und in einer ständigen Wirkverbindung mit der Verbrennungskraftmaschine 101 angebracht. Gemäß der Erfindung wird die Verbrennungskraftmaschine 101 des Kraftfahrzeuges 100 im Stand zum Antreiben des Zusatzgenerators 11 verwendet. Dadurch wird im Gegensatz zur bekannten mobilen Stromerzeugern der Vorteil erreicht, dass eigene Ressourcen des Kraftfahrzeuges 100 ausgenutzt werden, um Bauteile, Materialien und den Aufwand zum Herstellen des Systems 10 zu reduzieren. Der Zusatzgenerator 11 ist dabei neben einem eigentlichen Anlasser der Verbrennungskraftmaschine 101 vorgesehen, wobei der Anlasser aus Einfachheitsgründen nicht dargestellt ist. Der erfindungsgemäße Zusatzgenerator 11 arbeitet im Gegensatz zum Anlasser unabhängig von der Motordrehzahl und steht in ständiger Wirkverbindung mit der Verbrennungskraftmaschine 101. Der Zusatzgenerator 11 sichert einen unidirektionalen Leistungstransfer an den bzw. an die ortsveränderlichen Verbraucher 200, d. h., dass der Zusatzgenerator 11 ausschließlich die Funktion des Generators übernimmt und nicht zum Starten der Verbrennungskraftmaschine 101 verwendet wird. Der Zusatzgenerator 11 ist erfindungsgemäß in Form eines Riemen-Generators ausgebildet. Ein Riemen des Zusatzgenerators 11 ist dabei dauerhaft an einer Kurbelwelle des Motors 101 angebracht, um mechanische Energie des Motors 101 abzufangen und mittels des Zusatzgenerators 11 in elektrische Energie umzuwandeln. As continues in the 3 is clarified, it is additional generator 11 also permanently close to and in a permanent operative connection with the internal combustion engine 101 appropriate. According to the invention, the internal combustion engine 101 of the motor vehicle 100 in the state for driving the auxiliary generator 11 used. As a result, in contrast to the known mobile power generators achieved the advantage that own resources of the motor vehicle 100 be exploited to components, materials and the effort to manufacture the system 10 to reduce. The additional generator 11 is in addition to an actual starter of the internal combustion engine 101 provided, the starter is not shown for simplicity. The additional generator according to the invention 11 works in contrast to the starter regardless of the engine speed and is in constant communication with the internal combustion engine 101 , The additional generator 11 Ensures unidirectional power transfer to or to the mobile consumer 200 , that is, the auxiliary generator 11 exclusively takes over the function of the generator and not to start the internal combustion engine 101 is used. The additional generator 11 is formed according to the invention in the form of a belt generator. A belt of the auxiliary generator 11 is permanently attached to a crankshaft of the engine 101 attached to mechanical energy of the engine 101 intercept and by means of the additional generator 11 convert into electrical energy.

Das erfindungsgemäße System 10 verfügt über eine Betriebserkennung der Verbrennungskraftmaschine 101, um den Zusatzgenerator 11 nur im Stand des Kraftfahrzeuges 100 zu betreiben. Hierzu ist eine Steuereinheit 13 vorgesehen, die an eine Steuereinheit 103 der Verbrennungskraftmaschine 101 angeschlossen ist. Die Regelung der Spannung am Ausgang der Leistungselektronik 102 erfolgt dabei über die Steuereinheit 13, die ein entsprechendes Sollmoment des Motors 101 an die Leistungselektronik 102 sendet. Weiterhin wird das von der Steuereinheit 103 der Verbrennungskraftmaschine 101 gestellte Moment der Verbrennungskraftmaschine 101 entsprechend angepasst. Alternativ zu einer Momentenregelung kann eine Spannungsregelung direkt in der Leistungselektronik 102 erfolgen. Hierzu kann eine entsprechende Software in der Leistungselektronik 102 implementiert werden.The system according to the invention 10 has an operating detection of the internal combustion engine 101 to the auxiliary generator 11 only in the state of the motor vehicle 100 to operate. This is a control unit 13 provided to a control unit 103 the internal combustion engine 101 connected. The regulation of the voltage at the output of the power electronics 102 takes place via the control unit 13 , which is a corresponding desired torque of the engine 101 to the power electronics 102 sends. Furthermore, this is done by the control unit 103 the internal combustion engine 101 asked moment of the internal combustion engine 101 adjusted accordingly. As an alternative to a torque control, a voltage regulation directly in the power electronics 102 respectively. For this purpose, a corresponding software in the power electronics 102 be implemented.

Wie in den 1, 3 und 4 gezeigt ist, ist der elektrische Nebenantrieb 12 mit einem dreiphasigen Steckverbinder 18.1 und drei einphasigen Steckverbindern 18.2 in Form von standardisierten Schuko-Dosen und einer standardisierten CEE-Dose ausgeführt, um mehrere ortsveränderliche Verbraucher 200 mit mindestens einer ein- und einer dreiphasigen Spannung gleichzeitig zu versorgen. Hierzu weist der elektrische Nebenantrieb 12 ein Verteilermodul 18 in Form eines Sicherungskastens auf. Wie in der 4 gezeigt ist, sind im elektrischen Nebenantrieb 12 eine Schützbox 16.1 zum Abschalten von entsprechenden elektrischen Leitungen, eine Isolationsbox 16.2 für die Hochvolt-Überwachung von Spannungs-Phasen, ein Spannungswandler 17.1 mit einem dazugehörigen Steuergerät 17.2 zum Umwandeln des Gleichstromes in Wechselstrom vorgesehen. Weiterhin weist der elektrische Nebenantrieb einen Stromsensor 16.3 auf, welcher mit der Schützbox 16.1 kommunizieren kann. Des Weiteren ist im elektrischen Nebenantrieb 12 ein Pufferspeicher 14 vorgesehen, um bei Lastenänderung seitens des ortsveränderlichen Verbrauchers 200 zumindest kurzzeitig neben oder statt dem Zusatzgenerator 11 eine nötige Energie an den ortsveränderlichen Verbraucher 200 zu liefern. Der Pufferspeicher 14 ist erfindungsgemäß wichtig, um eine kontinuierliche Spannungsversorgung ungeachtet der Lastenänderung zu gewährleisten. Der elektrische Nebenantrieb 12 verfügt ferner über eine Kühlung 15. Da das Kraftfahrzeug 100 stark schwankenden Umfeld- und Wetterbedingungen ausgesetzt ist, wird eine Luftkühlung 15 verwendet, damit ein Kühlwasser nicht einfrieren oder kochen kann. Zudem weist der elektrische Nebenantrieb 12 eine Bedien- und Kontrollanzeige zur Kommunikation mit dem Benutzer auf. Dabei ist der erfindungsgemäße elektrische Nebenantrieb 12 als ein abgeschlossenes Modul ausgebildet, welches als ein Baukasten im oder am Kraftfahrzeug 100 angebracht wird, wie in der 2 zu sehen ist.As in the 1 . 3 and 4 is shown is the electric power take-off 12 with a three-phase connector 18.1 and three single-phase connectors 18.2 in the form of standardized Schuko boxes and a standardized CEE box designed to accommodate several portable consumers 200 with at least one single and three-phase voltage at the same time. For this purpose, the electric power take-off 12 a distributor module 18 in the form of a fuse box. Like in the 4 shown are in the electric power take-off 12 a contactor box 16.1 for switching off corresponding electrical lines, an insulation box 16.2 for high voltage monitoring of voltage phases, a voltage transformer 17.1 with an associated control unit 17.2 provided for converting the direct current into alternating current. Furthermore, the electric power take-off has a current sensor 16.3 on, which with the contactor box 16.1 can communicate. Furthermore, in the electric power take-off 12 a cache 14 provided to change the load on the part of the mobile consumer 200 at least for a short time next to or instead of the additional generator 11 a necessary energy to the mobile consumer 200 to deliver. The cache 14 is important according to the invention to ensure a continuous power supply regardless of the load change. The electric power take-off 12 also has a cooling 15 , As the motor vehicle 100 is exposed to strongly fluctuating environment and weather conditions, is an air cooling 15 used so that a cooling water can not freeze or cook. In addition, the electric power take-off has 12 an operating and control display for communication with the user. In this case, the electric power takeoff according to the invention 12 formed as a closed module, which as a kit in or on the motor vehicle 100 is attached, as in the 2 you can see.

Die voranstehende Beschreibung der 1 bis 4 beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern es technisch sinnvoll ist, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The above description of 1 to 4 describes the present invention solely in the context of examples. Of course, individual features of the embodiments, insofar as it is technically feasible, can be freely combined with one another without departing from the scope of the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: System system
1111: Zusatzgenerator additional generator
1212: elektrischer Nebenantrieb electric power take-off
1313: Steuereinheit control unit
1414: Pufferspeicher buffer memory
1515: Kühlung cooling
1616: Schützbox / ISO-Boox Protective box / ISO-Boox
16.116.1: Schützbox Schützbox
16.216.2: ISO-Box ISO-Box
16.316.3: Stromsensor current sensor
17.117.1: Spannungswandler des elektrischen Nebenantriebes Voltage transformer of the electric power take-off
17.217.2: Steuergerät des Spannungswandlers Control unit of the voltage converter
1818: Verteilermodul distribution module
18.118.1: dreiphasige Steckdose three-phase socket
18.218.2: einphasige Steckdose single-phase socket
1919: Bedien- und Kontrollanzeige Operating and control display
100100: Kraftfahrzeug motor vehicle
101101: Verbrennungskraftmaschine Internal combustion engine
102102: Leistungselektronik power electronics
103103: Steuereinheit der Verbrennungskraftmaschine Control unit of the internal combustion engine
200200: Verbraucher consumer

Claims

System ( 10 ) for a motor vehicle ( 100 ), in particular a commercial vehicle, with an internal combustion engine ( 101 ) for driving the motor vehicle ( 100 ), an additional generator ( 11 ), which for the voltage tap in an operative connection with an internal combustion engine ( 101 ) of the motor vehicle ( 100 ), an electric power take off ( 12 ) for supplying a voltage to at least one portable consumer ( 200 ), and a power electronics ( 102 ) for providing the voltage from the additional generator ( 11 ) to the electric power take-off ( 12 ), the additional generator ( 11 ) and the electric power take-off ( 12 ) permanently in the motor vehicle ( 100 ), whereby the additional generator ( 11 ) to the internal combustion engine ( 101 ) of the motor vehicle ( 100 ) is connectable in a permanent operative connection, and wherein the electric power take-off ( 12 ) in or on the motor vehicle ( 100 ) is attachable.

System ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the additional generator ( 11 ) in addition to a starter of the internal combustion engine ( 101 ) and that the additional generator ( 11 ) independent of the starter, in particular only for providing a voltage to the electric power take-off ( 12 ), is operable.

System ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the additional generator ( 11 ), in particular exclusively, in a stationary operation of the internal combustion engine ( 101 ) is operable.

System ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the additional generator ( 11 ) is formed in the form of a belt-generator.

System ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a control unit ( 13 ) for operation detection of the internal combustion engine ( 101 ) is provided, in particular the control unit ( 13 ) for recognizing at least one portable consumer ( 200 ), and wherein preferably the control unit ( 13 ) the additional generator ( 11 ) for supplying a voltage to the electric power take-off ( 12 ), in particular exclusively, in a stationary operation of the internal combustion engine ( 101 ) is activated.

System ( 10 ) according to claim 5, characterized in that the control unit ( 13 ) in a control unit ( 103 ) of the internal combustion engine ( 101 ) or to a control unit ( 103 ) of the internal combustion engine ( 101 ), and in particular a software in the power electronics ( 102 ) is integrated to a desired voltage from the auxiliary generator ( 11 ) to the electric power take-off ( 12 ).

System ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the electric auxiliary drive ( 20 ) at least one connector ( 18 ) to at least one portable consumer ( 200 ) with voltage.

System ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the electric auxiliary drive ( 20 ) at least two connectors ( 18.1 . 18.2 ) to at least two mobile consumers ( 200 ) with one, for example one and a three-phase, voltage, in particular at the same time to supply, and that in particular a distributor module ( 18 ) for distributing the required voltage to at least two portable consumers ( 200 ) in the electric power take-off ( 12 ), and that preferably an isolation box ( 16.2 ) for insulation monitoring of voltage phases and / or a voltage transformer ( 17 ) for converting the voltage in the electric power take-off ( 12 ) is provided.

System ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the electric auxiliary drive ( 12 ) a buffer memory ( 14 ) in order, in the event of a change in load by at least one mobile consumer ( 200 ) at least briefly next to or instead of the additional generator ( 11 ) a necessary service to the mobile consumer ( 200 ).

System ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the electric auxiliary drive ( 12 ) a cooling unit ( 15 ), in particular an air cooling, and in particular that the electric auxiliary drive ( 12 ) an operating and control display ( 19 ) as a user interface.

Electric power take-off ( 12 ) for use in any one of the preceding claims.

Method for supplying power to at least one portable consumer ( 200 ) by means of an internal combustion engine ( 101 ) of a motor vehicle ( 100 ), in particular a commercial vehicle, an auxiliary generator ( 11 ), which for the voltage tap in an operative connection with the internal combustion engine ( 101 ) of the motor vehicle ( 100 ), an electric power take-off ( 12 ) for providing a voltage to the at least one portable consumer ( 200 ), and a power electronics ( 102 ) for providing a voltage from the additional generator ( 11 ) to the electric power take-off ( 12 ), the additional generator ( 11 ) and the electric power take-off ( 12 ) permanently in the motor vehicle ( 100 ), whereby the additional generator ( 11 ) to the internal combustion engine ( 101 ) of the motor vehicle ( 100 ) is connected in a permanent operative connection, and wherein the electric power take-off ( 12 ) in or on the motor vehicle ( 100 ), comprising the following steps: - operating the additional generator ( 11 ), in particular exclusively, in a stationary operation of the internal combustion engine ( 101 ) to the electric power take-off ( 12 ) the required voltage to the at least one portable consumer ( 200 ).

A method according to claim 12, characterized in that the method comprises at least one further step: - adding a buffer memory ( 14 ) in order to avoid a change in the load by at least one mobile consumer ( 200 ) at least briefly next to or instead of the additional generator ( 11 ) a necessary service to the mobile consumer ( 200 ).

Motor vehicle ( 100 ) with a system according to one of claims 1 to 10.