DE1920597A1

DE1920597A1 - Elektrische Schnellheizung fuer den Fahrgastraum von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE1920597A1
Application number: DE19691920597
Authority: DE
Inventors: Nilssen Ole K
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1968-08-16
Filing date: 1969-04-23
Publication date: 1970-02-26
Also published as: GB1235985A; FR2015759A1; BE737519A; US3525853A

Description

Köln- Deut ζ
Ottoplatz 2

"Elektrische Schnellheizung für den Fahrgastraum von Kraftfahrzeugen"

Für diese Anmeldung wird die Priorität der Anmeldung Se.No.
753 173 vom 16. August 1968 in den Vereinigten Staaten-von
Nordamerika in Anspruch genommen. '

Kurzbeschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schnellheizung für Kraftfahrzeuge, bei der eine elektrische Heizvorrichtung in dem Fahrgastraum des Fahrzeuges untergebracht ist und von der Ausgangswicklung der Wechselstrommaschine aus mit Strom versorgt werden kann. Es wird eine Einrichtung zur wesentlichen Steigerung des Wechselstromausganges aus diesen Wicklungen verwendet, wenn die elektrische Heizvorrichtung mit den Wicklungen über deren Ausgang verbunden ist gegenüber dem Spannungsausgang, wenn die Wechselstrommaschine in normal regulierter Weise betrieben wird. Die Ausgangswicklung der Wechselstromma-

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schine ist mit einem Gleichrichter verbunden, um der Fahrzeugbatterie und den anderen Gleichstrom verbrauchenden Belastungen des Fahrzeuges Gleichstrom zu liefern. In diesem System wird eine Einrichtung verwendet, um Schaltstöße zu reduzieren oder in Wegfall zu bringen, die auftreten, wenn die elektrische Heizvorrichtung von der Ausgangs Wicklung der VJechselstrommaschine abgeschaltet wird und die Wechselstrommaschine auf Reglerbetrieb umgeschaltet wird. Eine solche Einrichtung ermöglicht ein Ausschwingen des Ausganges der Wechselstrommaschine auf einen Wert, der etwa gleich der einzuregulierenden Spannungshöhe der Wechselstrommaschine ist, wenn sie durch den Spannungsregler gesteuert wird, ehe sie zu dem Reglerbetrieb zurückkehrt und die Heizung von der Ausgangswicklung der Wechselstrommaschine abgeschaltet ist.

Hauptbeschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung in der Heizung eines Kraftfahrzeuges, wie sie in der amerikanischen Patentschrift 3 300 619 beschrieben ist. Nach dieser Patentschrift ist eine elektrische Schnellheizung für Kraftfahrzeuge beschrieben, bei welcher Heizspulen im Fahrgastraum eines Fahrzeuges von der Ausgangswicklung einer Wechselstrommaschine mit Wechselstrom versorgt werden, um rasch Wärme für die Insassen des Fahrzeuges bereitzustellen. Insbesondere ist die Erfindung dafür geschaffen, in Verbindung mit den üblichen Heizsystemen von Fahrzeugen verwendet zu werden,.bei denen die Wärme mittels eines Wärmeaustau-

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schers erzeugt wird» durch den das--Kühlmittel, der Maschine zirkuliert. Zwischen dem Start der Maschine und der Zeit, in der das Kühlmittel in der Temperaturhöhe eine wesentliche Wärmemenge für den Fahrgastraum zur Verfügung stellt, vergeht eine erhebliche Zeit. Die Schnell-Helsung nach der oben erwähnten Patentschrift wird vor der Zeit angewendet_s vor der die übliche Heizung wesentliche Wärmemengen zur Verfügung stellen kann. Es kann eine automatische Steuerung verwendet werden, um die elektrische Heizung auszuschalten, wenn die Temperatur des Kühlmittels der Maschine einen bestimmten Wert erreicht.

Nach der Einrichtung wie sie in der obengenannten Patentschrift · beschrieben ist, wird der Ausgang der Wechselstrommaschine durch eine geeignete Einrichtung geschaltet, um ausreichend elektrischen Strom zu erzeugen, durch den die elektrische Heizeinrichtung sehr rasch ausreichend Wärme erzeugt, um den Fahrgastraum zu beheizen. Es kann dieses durch Umschaltung der Wechselstrommaschine in einen ungeregelten Betriebszustand erfolgen, wenn die Atisgangswicklung des Wechselstromes mit der elektrischen Heizvorrichtung verbunden ist. Ein ungeregelter Betrieb bedeutet, daß die Wechselstrommaschine rückwirkend oder rückkoppelnd betrieben wird, wobei die volle Ausgangsspannung aus dem Gleichrichter der Wechselstrommaschine auf die Feldwicklung gegeben wird.

Die Einrichtung kann alsdann von Hand oder durch die oben erwähnte Steuereinrichtung, wenn die konventionelle Heizung ausreichend

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Wärmemenge abgibt, in einen Zustand umgeschaltet werden, in dem die Wechselstrommaschine zur Spannungsregelung für das Fahrzeug zurückkehrt und die elektrische Heizung von der Ausgangswicklung des Wechselstromes abgeschaltet ist.

Bei der Einrichtung nach der oben genannten Patentschrift können in der Ausgangswicklung der Wechselstrommaschine hohe Schaltstöße auftreten, wenn die Einrichtung von der Schnellheizung auf Normalbetrieb umgeschaltet tfird. Derartige Schaltstöße beschädigen die elektrische Einrichtung des Fahrzeuges insbesondere die Dioden des Gleichrichters der Wechselstrommaschine. Die vorliegende Erfindung schafft eine Einrichtung zur Beseitigung oder Verringerung dieser Schaltstöße auf ein sehr niedriges Ausmaß, indem der Ausgang der Wechselstrommaschine langsam auf eine Spannungshöhe ausschwingt, mit der sie betrieben wird, wenn sie unter der Wirkung des Spannungsreglers steht, ehe de Wechselstrommaschine die Spannungsregelung wieder übernimmt und ehe die Heizeinrichtung von der Ausgangswicklung der Wechselstrommaschine abgeschaltet ist. Dieses Ausschwingen der Ausgangsspannung erfolgt in einem Ausmaß, durch welches hohe Stromstöße durch die Dioden'des Gleichrichters vermieden werden.

Die Erfindung geht daher von einer-elektrischen Schnellheizung für den Fahrgastraum von Kraftfahrzeugen aus. Sie besteht aus einer elektrischen Heizeinrichtung in Verbindung mit dem Fahrgastraum, die aus der Ausgangswicklung der Wechselstrommaschine mit

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Strom versorgt wird, die von der Fahrzeugmaschine angetrieben wird. Die Wechselstrommaschine eines Kraftfahrzeuges enthält einen Gleichrichter, der an die mit Wechselstrom versorgten Ausgangswicklungen und an eine Feldwicklung angeschlossen ist, welche die Steuerung zur Steuerung des Ausganges der Wechselstrom-Ausgangswicklungen und den Ausgang aus dem Gleichrichter mit Strom versorgt. Es ist eine Schalteinrichtung mit dem Gleichrichter und der Feldwicklung verbunden, um die Wechselstrommaschine geregelt arbeiten zu lassen, wenn die Schalteinrichtung in einer ersten Stellung steht.und um sie in einer zweiten Stellung so arbeiten zu lassen, daß sie wesentlich höhere elektrische Strommengen erzeugt, als sie es im geregelten Betriebe kann. Diese Schalteinrichtung kann die Wechselstrommaschine so schalten, daß sie völlig ungeregelt arbeitet, wobei der Gleichstromausgang aus dem Gleichrichter zurück in die Feldwicklung geleitet wird und zwar in einer ungeregelten, zurückwirkenden Weise.

Die Schalteinrichtung verbindet außerdem die elektrische Heizvorrichtung mit der Ausgangswicklung der Wechselstrommaschine, wenn diese ungeregelt oder in einer rückwirkenden Betriebsweise betrieben wird und löst die Heizvorrichtung von der Ausgangswicklung der Wechselstrommaschine, wenn diese unter Regelung in Betrieb ist.

Die Wechselstrommaschine erzeugt eine Ausgangsspannung, die eine bestimmte Höhe nicht überschreitet, wenn sie in der geregelten

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Weise betrieben wird und dieses erfolgt über den üblichen Spannungsbegrenzer oder Spannungsregler. Es ist eine Schalteinrichtung mit dem Gleichrichter verbunden, die bei Bewegung in eine Stellung in der sie die Heizeinrichtung von der Wicklung der Wechselströmmaschine abschaltet, den Ausgang der Wechselstrommaschine auf •einen Wert aussehwingen läßt, der etwa gleich der bestimmten Spannungshöhe ist, ehe die Weehselstrommaschine wieder unter Regelung arbeitet und die Heizvorrichtung von der Ausgangswicklung der Wechselstrommaschine abgeschaltet wird.

Diese beschriebene Schaltung verringert oder bringt Schaltstöße in der elektrischen Anlage des Fahrzeuges im wesentlichen in Wegfall, insbesondere in den Dioden der Wechselstrommaschine, wenn diese aus der ungeregelten Arbeitsweise in geregelten Betrieb umgeschaltet wird und die Heizvorrichtung von der Wicklung der Wechselstrommaschine abgeschaltet wird. Die Einrichtung hat vorzugsweise die Form einer Verzögerungsvorrichtung, die sowohl bei Betätigung einer Handschaltung als auch einer Schaltung in Verbindung mit einem Temperaturfühler für die Flüssigkeit des regulären Heizsystems die Ausgangswicklung der Wechselstrommaschine mit der Heizvorrichtung verbunden hält und die außerdem die Batterie und andere elektrische Einrichtungen von einer unmittelbaren Verbindung mit dem Ausgang des Gleichrichters fernhält, bis der Ausgang der Wechselstrommaschine auf die oben erwähnte bestimmte Spannungshöhe abgesunken ist,

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert, auf denen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der elektrischen Schnellheizung in einem Kraftfahrzeug.

Fig. 2 das Schaltsenema der elektrischen Schnellheizung nach der Erfindung, wenn die Schnellheizung abgeschaltet ist,

Fig. 3 das Schaltschema der elektrischen Schnellheizung nach der Erfindung, wenn die Heizung eingeschaltet ist.

In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen.stets gleiche Teile. Fig. 1 zeigt das gesamte Heizsystem für ein Kraftfahrzeug einschließlich der elektrischen Sehnellheizung nach der Erfindung.. Die Heizung besitzt zunächst einen Heizkörper 10, der als Radiator ausgebildet ist und der in üblicher Weise bei einer Kraftfahrzeugheizung benutzt wird. Der Heizkörper 10 ist mit dem Kühler 9 einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges verbunden und gehört auch zu dem Ventilationssystem 12, welches einen Ventilator 13 neben dem Heizkörper 10 enthält, sowie eine Leitung 1*1, die mit dem Heizkörper 10 sowie mit dem Fahrgastraum 15 verbunden ist. Der Ventilator schickt einen Luftstrom über den Heizkörper 10 und durch die Leitung I¹I in den Fahrgastraum 15, wodurch dieser beheizt wird. Zusätzlich zu dieser üblichen Bauweise enthält die Erfindung eine Schnellheizeinrichtung und zwar elektrische Heiz- '

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spulen 20, die in der Leitung 14 untergebracht sind. Der Ventilator 13 richtet einen Luftstrom über den Heizkörper 10 und die elektrischen Heizspulen 20, wodurch er aus den beiden Heizquellen Wärme abführt und in den Fahrgastraum 15 leitet.

Die elektrischen Spulen 20 liegen an einem Stromkreis 21, der die Stromzufuhr für die elektrischen Heizspulen 20 und den Ventilator 13 steuert. Der Zündschalter 22 und der Steuerschalter 23 sind mit dem elektrischen Stromkreis 21 verbunden und steuern die Stromzufuhr zu den Heizspulen 20 und dem elektrischen Stromkreis 21, der nachstehend beschrieben wird.

Der elektrische Schaltkreis 21 nach Fig. 2 'und 3 enthält eine Wechselstrommaschine 25, wie sie in der elektrischen Anlage eines Kraftfahrzeuges Verwendung findet. Die Maschine wird durch eine Brennkraftmaschine des Fahrzeuges angetrieben. Sie kann eine S-Phasen-Wechselstrommaschine sein mit einem Anker bzw. Wechselstrom-Ausgangswicklungen 26, 27 und 28, die im Dreieck geschaltet sind. Selbstverständlich kann der Anker oder können die Wechselstrom-Ausgangswicklungen 26, 27 und 28 auch in Stern-Schaltung angeordnet sein. Die Wechselstrommaschine enthält außerdem einen Gleichrichter 30 mit Dioden 31, 32, 33, 34, 35 und 36, die über Leitungen 37, 38 und 39 mit dem Anker oder den AusgangsWicklungen 26, 27 und 28 verbunden sind, um an den Gleichrichteranschlüssen 41 und k2 einen Gleichstrom zu erzeugen, der sich aus der Gleich-, richtung des Wechselstromausganges aus dem Anker oder den Ausgangs-

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wicklungen 26, 27 und 28 ergibt. Die Wechselstrommaschine 25 enthält außerdem eine Feldwicklung 43, die an einem durch die Brennkraftmaschine des Fahrzeuges angetriebenen Rotor sitzt und den Ausgang aus dem Anker oder den Ausgangswicklungen 26, 27 und 28 steuert.

Die Dioden 31 bis 36 bestehen in einem Kraftfahrzeug im allgemeinen aus Halbleitermaterial bzw. sind üblicherweise Silizium-Dioden. Diese Dioden haben eine angemessene Kapazität mit Bezug auf den Stromfluß, sodaß sie ohne Beschädigung die aus den Ausgangswicklungen 26, 27 und 28 heraustretenden elektrischen Ströme an die Anschlüsse 4l un-d 42 des Gleichrichters durchlassen.

Wie bereits erwähnt, zeigt die Fig. 2 die elektrische Schnellheizung nach der Erfindung in Verbindung mit einer Wechselstrommaschine des Fahrzeuges, wenn die Schnellheizung unwirksam ist. Die elektrischen Spulen 20, die in der Form von Stern geschalteten elektrischen Heizwiderständen 44, 45 und 46 vorhanden sein können, sind so angeschlossen, daß sie unter Strom gelangen, wenn die elektrische Schnellheizanlage eingeschaltet wird und zwar über normalerweise offene Kontakte 47 und 48 an den Wicklungen 26, und 28. Um dieses durchzuführen, ist das eine Ende des elektrischen Heizwiderstandes 44 über die Leitungen 50 und 51 an die Leitung 37 angeschossen. Der elektrische Widerstand 46 kann über die Leitung 39 und den normalerweise offenen Schalter 48 sowie über die Leitungen 52 und 53 an die Leitung 39 angeschlossen wer-

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den, während der elektrische Heizwiderstand 45 mit der Leitung 38 über die Leitung 54 verbunden ist.

Der elektrische Stromkreis 21 enthält eine Pufferbatterie 55 für das Kraftfahrzeug mit einem positiven Pol 56, der über die Leitungen 57 und 58 mit dem positiven Anschluss 4l des Gleichrichters 30 verbunden ist. Der negative Pol 61 der elektrischen Batterie 55 ist über die Leitungen 62 und 63 mit Masse verbunden, außerdem mit dem negativen Anschluss 42 des'Gleichrichters 30 über den elektrischen Widerstand 64, dessen eines Ende mit der Verbindung der Leitungen 62 und 63 und dessen anderes Ende mit dem negativen Anschluss 42 des Gleichrichters 30 über die Leitung 65 verbunden ist. Ein normalerweise geschlossener Schalter 66 schließt den Widerstand 64 kurz, indem sein einer Anschluss mit der Leitung 63 verbunden ist und sein anderer Anschluss mit der Leitung 65 über die Leitung 67, den Anschluss 68 und die Leitung 69. Die Leitung 58 ausgehend von dem positiven Anschluss 4l des Gleichrichters 30 ist mit dem beweglichen Kontakt 71 des Zündschalters 22 verbunden und dieser bewegliche Kontakt gelangt in Kontakt mit einem festen Kontakt 72, wenn der Zündschalter geschlossen wird.

Der elektrische Schaltkreis 21 enthält außerdem den üblichen Spannungsregler oder Spannungsbegrenzer 73, de-r zwei normalerweise offene Kontakte 74 besitzt, von denen der eine Kontakt 75 über die Leitung 76 mit der Leitung 58 in Verbindung steht und

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daher außerdem mit dem positiven Anschluss Ίΐ des Gleichrichters 30 und dem positiven Pol der Batterie 55. Der andere Kontakt 77 der normalerweise offenen Kontakte 7¹J, Ist beweglich und ist an einen festen Kontakt 78 über die Leitung 80 und einen beweglichen Arm 8l angeschlossen.

Eine Relaiswicklung 7¹Ia ist mit dem einen Ende mit dem festen Anschluss 72 des Zündschalters 22 über eine Leitung 82 verbunden. Das andere Ende der Relaisspule 7¹Ia ist mit Masse oder dem negativen Pol der Batterie 55· über die Leitungen 83, 8¹I, 85, 86, 87 und 88 verbunden. Ist der Zündschalter 22 geschlossen, wie es dargestellt ist, sodaß der bewegliche Kontakt 71 mit dem festen Kontakt 72 Berührung hat, so gelangt die Wicklung 7¹Ia unter Strom und die normalerweise offenen Kontakte 7h, die durch die Relais-Wicklung 7¹Ia betätigt werden, sind geschlossen, wie dargestellt, sodaß die Kontakte 75 und 77 aneinander anliegen und Strom leiten.

Der Spannungsregler 73 enthält außerdem einen zweiten festen Kontakt 90, der über die Leitungen 85, 86, 87, 88 und 63 mit Masse verbunden ist und außerdem am negativen Pol 6l der Batterie 55 über dieselben Leitungen und die Leitung 62 liegt. Der Spannungsregler besitzt außerdem einen beweglichen Kontakt 91, der mit dem einen Ende der Feldwicklung ¹13 über den beweglichen Arm 92, die Leitungen 93, 9¹I, 95, 96, 97, die normalerweise geschlossenen Kontakte 98 sowie die Leitungen 99 und 100 verbunden ist. Das andere Ende der Feldwicklung ¹13 ist mit Masse und dem negativen

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Pol 6l der Batterie 55 über die Leitungen 101, 102, 103, 69, den Anschluss 68, die normalerweise geschlossenen Kontakte 66 sowie die Leitungen 63 und 62 verbunden. Die übliche Diode 104 liegt parallel zur Feldwicklung 43, um einen Stromweg für den Strom zu schaffen, der durch die Feldwicklung 43 fließt, wenn sie entweder periodisch durch den elektrischen Regler 73 oder durch Schaltung der elektrischen Schnellheizung vom Strom abgeschaltet wird, was noch erläutert wird. Die Leitungen 97 und 99 können auch durch die normalerweise offenen Kontakte 105 verbunden werden, de parallel zu den normalerweise geschlossenen Kontakten 98 liegen.

Der Spannungsbegrenzer oder Regler 73 enthält außerdem einen Wider stand 110, dessen eines Ende mit dem beweglichen Arm 81 des Kontaktes 77 über die Leitung 111 verbunden ist, während ein zweiter Widerstand 112 an dem Anschluss 113 und an der Leitung 95 über die Leitung 114 angeschlossen ist. Ein dritter Widerstand 115 ist mit dem Anschluss 113 verbunden, sowie mit dem einen Ende der Relaiswicklung 116. Das andere Ende der Relaiswicklung 116 ist mit der ' Leitung 84 verbunden und von hier aus mit Masse über die Leitungen 85, 86, 87 und. 88. Ein Widerstand 118 liegt zwischen der Verbindung der Leitungen Il4 und 95 und der Verbindung der Leitungen 85 und 86.

Der Spannungsregler 73 hat die übliche Ausbildung und wenn die Kontakte 74 durch Einschaltung der Relaiswicklung 74a geschlossen :*" werden, so gelangt eine Spannung aus dem positiven Anschluss 41 ,-'

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des Gleichrichters 30 über die Leitung 58, die Leitung 76 und die geschlossenen Kontakte 77 an die Leitung 80. Diese leitet die Spannung über die Leitung 111, den Widerstand 110, den Widerstand 115 an die Relaiswicklung 116. Die Wicklung Il6 fühlt die Spannung die ihr gegeben wurde einschließlich der Ausgangsspannung der Wechselstrommaschine, die an dem Gleichrichter erscheint und versetzt den beweglichen Kontakt 91 zwischen einer Stellung, in der dieser am festen Kontakt 78 anliegt und einer offenen Lage in Schwingung, wobei sie die Feldwicklung 43 über die bereits beschriebenen Stromkreise periodisch einschalt*. Sofern eine höhere Spannung in dem positiven Anschluss ¹Il des Gleichrichters 30 erscheint, schwingt der bewegliche Kontakt 91 infolge der erhöhten Spannung an der Relaiswicklung 116 zwischen einer Offenlage und einer Stellung_a bei der er mit dem festen Kontakt 90 in Berührung gelangt. Wenn also der bewegliche Kontakt 91 mit dem festen Kontakt 78 in Berührung tritt, so erhält die Feldwicklung 43 direkt einen Strom aus der Batterie 55 und dem Gleichrichter 30. Befindet sich der Kontakt 91 in der Mittellage bzw. geöffnet, so wird die Feldwicklung 43 über die Widerstände 110 und 112 mit niedrigerer Spannung unter Str„om gesetzt undwenn der bewegliche Kontakt 91 an dem festen Kontakt 90 anschlägt, wird die Feldwicklung an Masse gelegt. Dies 1st ein normaler Vorgang für die Spannungsbegrenzung oder den Regler, sodaß eine weitere Beschreibung hier nicht erforderlich ist.

Die Schaltvorrichtung zum Schalten der elektrischen Schnellhei-

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zung nach der Erfindung enthält ebenfalls normalerweise geöffnete Kontakte 105a, deren eines Ende mit der Leitung 87 über Leitungen 120 und 121 verbunden ist und deren anderes Ende an dem Anschluß 123 liegt, Ein Widerstand 124 liegt zwischen dem Anschluß 123 und dem Anschluß 68. Eine Relaiswicklung 105b ist mit dem einen Ende an den beweglichen Kontakt 77 der Kontakte 74 über den Arm 81, den Anschluß 125, die Leitung 126 und die Leitung 127 abgeschlossen. Das andere Ende der Relaiswicklung 105b ist über den Steuerschalter 23 mit Masse verbunden, der von dem Fahrer des Fahrzeuges von Hand betätigt wird, um die elektrische Schnellheizung ein- und auszusehalten. Die Schaltung erfolgt auch über einen Thermal-Schalter 128, der so angeordnet ist, daß er die Temperatur des Kühlmittels der Maschine in dem Kühler 9 oder dem Heizkörper 10 nach Fig. 1 abfühlt oder über einen zweiten Thermal-Schalter 129, der die Form einer Schmelzsicherung hat, die an den Heizspulen 20 sitzt und eine Sicherung für die elektrische Schnellheizung bildet und zwar über die Leitungen 87, 88 und 63.

Ein Satz normalerweise offener Kontakte 98a 1st mit dem einen Anschluß mit der Leitung 131 verbunden und mit dem anderen Anschluß mit der Leitung 132. Die Leitung 131 ist außerdem so angeschlossen, daß sfe aus dem beweglichen Kontakt 77 der Kontakte 74 über die Leitung 81, den Anschluß 125 und die Leitung 126 Strom erhält. Dte Leitung 131 ist mit dem einen Ende der Relaiswicklung 98b verbunden und mit dem anderen Ende mit dem Anschluß 123 und von hieraus mit Masse über den Widerstand 124, den Anschluß 68,

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die Leitung 67, die normalerweise geschlossenen Kontakte 66 und die Leitung 63, ebenso mit dem negativen Pol der Batterie 55 über die Leitung 62_s die an der Leitung 63 angeschlossen ist. Die Relaiswicklungen 48a, 47a und 66a liegen parallel zwischen der Leitung 132 und der Leitung 87 und daher sind die unteren Enden dieser Relaiswicklungen über die Leitung 87 und die Leitung 88 mit Masse verbunden.

Ein Elektromotor 14O Ist mit dem einen Anschluß über die Leitung l4l mit Masse verbunden, und mit dem anderen Anschluß mit einem dreipoligen Schalter 142, der einen beweglichen Kontakt 143 besitzt, welcher an einen festen Kontakt 72 des Zündschalters 22 liegt. Der bewegliche Kontakt 143 des dreipoligen Schalters 142 kann den Motor l40 für einen Betrieb mit drei Drehzahlen entweder über die Leitung 144, den Widerstand 145 oder den Widerstand 146 einschalten, wodurch ein Betrieb des Motors unter drei verschiedenen Drehzahlen ermöglicht wird. Der Motor ist mit dem Ventilator 12 nach Fig. 1 verbunden, der die Luft durch den Heizkörper 10 und die elektrischen Schnellheizspulen 20 hindurchdrückt.

Beim Betrieb der Schaltung nach Fig. 2 leitet der Zündschalter 22 in geschlossenem Zustand einen Strom durch die Wicklung 74a des Spannungsreglers 73. Hierdurch sind die normalerweise offenen Kontakte 74 geschlossen, sodaß der feste Kontakt 75 und der bewegliche Kontakt 77 aneinander In Anlage sind. Der Spannungsregler 73 steuert alsdann den elektrischen Strom durch die Feldwicklung

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43, um die Ausgangsspannung an den Gleichrichteranschlüssen 4l und 42 an der oberen Grenze zu halten. Diese obere Grenze beträgt normalerweise etwa 14 Volt, wenn als Pufferbatterie eine Batterie von 12 Volt Spannung verwendet wird.

Die Relaiswicklung 98b legt am positiven Anschluß ¹Il des Gleichrichters 30 und am positiven Pol 56 der Batterie 50 über die Leitung 58, die Leitung 76, die geschlossenen Kontakte 74 einschließlich des festen Kontaktes 75, den beweglichen Kontakt 77, den beweglichen Arm 8l, den Anschluß 125, die Leitung 126 und die Leitung 131. Das andere Ende der Relaiswicklung 98b liegt · über den Anschluß 123, den Widerstand 124, die normalerweise geschlossenen Kontakte 66 und die Leitung 63 an Masse. Der Widerstand 12¹I ist ausreichend groß, daß der Stromfluß durch die Relaiswicklung 98b nicht groß genug ist, um die Kontakte 98a und 98, die von der Relaiswicklung betätigt werden, zu betätigen.

Obgleich also der Schalter 23 offen ist, fließt kein Strom durch die Relaiswicklung 105b und daher werden die Kontakte 105 und 105a nicht betätigt, bleiben vielmehr in der Offenlage. Da weiterhin die normalerweise offenen Kontakte 98a offengehalten werden, so erhalten dfe Relaiswicklungen 48a, 47a und 68a keinen Strom und die normalerweise offenen Kontakte 47 und- 48 bleiben offen und die normalerweise geschlossenen Kontakte 66 bleiben geschlossen.

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Die normalerweise geschlossenen Kontakte 66 schließen den Widerstand 64 kurz, sodaß der negative Anschluß 42 des Gleichrichters 30 über die Leitungen 65, 69, 67, die normalerweise geschlossenen Kontakte 66 und die Leitungen 63 und 62 mit Masse verbunden ist sowie nit dem negativen Pol 6l der Batterie 65. Unter diesen Umständen sind alsdann die elektrischen Heizspulen 20, bestehend aus den Widerständen 44, 45 und 46 nicht unter Strom gesetzt und der übrige Teil der elektrischen Anlage des Fahrzeuges arbeitet in der üblichen Weise.

Die elektrische Schnellheizung, wie sie im ersten Teil der Beschreibung beschrieben worden ist, ergibt eine Schnellheizung für den Fahrgastraum des Fahrzeuges an einem kalten Tag, insbesondere wenn eine beträchtliche Zeit vergeht, bis das Kühlmittel der Maschine eine Temperatur erreicht, bei der der Heizkörper 10 eine ausreichende Wärmemenge für den Fahrgastraum 15 zur Verfügung stellt, um das Innere des Fahrgastraumes komfortabel zu machen.

Deswegen wird der Fahrer des Fahrzeuges in dieser Zeit vor der Schließung des Zündschalters 22 den Steuerschalter 23 schliessen und diese beiden Schalter sind in der Fig* 3 in geschlossener Lage dargestellt, die den elektrischen Stromkreis 21 in einem Zustand zeigt, bei dem die elektrische Heizung 20 eingeschaltet ist.

Befindet sich das Fahrzeug eine zeitlang in Ruhe, so werden die

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beiden thermisch betätigten Schalter 128 und 129 geschlossen, \ weil die Temperatur des Kühlmittels der Maschine niedrig ist und die Heizspulen oder die Heizvorrichtung 20 noch keinen Strom erhält. Bei Schließung des Zündschalters 22 und des Steuerschalters 23 gelangt Strom an die Relaiswicklung 105b aus dem positiven Anschluß 4l des Gleichrichters 30 und dem positiven Pol 56 der Batterie 55 über die Leitungen 58, die Leitung 57, die geschlossenen Kontakte 74, die geschlossen wurden, als der Zündschalter geschlossen wurde, über dfe Wirkung der Relaiswicklung 74a, den Anschluß 125, die Leitung 126 und die Leitung 127·

Die Erregung der Relaiswicklung 105b schließt die normalerweise offenen Kontakte 105 und 105a. Dadurch wird der Widerstand, der die eine Seite der Relaiswicklung 98b mit Masse verbindet * das

ist der Widerstand 124 kurz geschlossen und diese Seite der Relaiswicklung 98b liegt an Masse über den Anschluß 123, die geschlossenen Kontakte 105a, die Leitung 121, die Leitung 120, die Leitung 88 und die Leitung 63. Dadurch wird ausreichend Strom über die Relaiswicklung 98b gegeben, um die normalerweise offenen Kontakte 98a zu schließen. Das Schließen der Kontakte 98a erregt die Relaiswieklungen 48a, 47a und 68a. Die Erregung der Wicklungen 48a und 47a schließt die normalerweise offenen Kontakte 47 und 48. Die Relaiswicklungen 48a, 47a und 66a sind vorzugsweise so ausgelegt, saß sie ausreichend Strom haben, damit die normalerweise offenen Kontakte 47 und 48 gleichzeitig geschlossen werden und geschlossen werden, ehe die Reläiswicklung 66ä die

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normalerweise geschlossenen Kontakte 66 öffnet. Die Erregung der Relaiswicklung 98b öffnet die normalerweise geschlossenen Kontakte 98.

Als Ergebnis der oben beschriebenen Schaltwirkung wird die elektrische Schnellheizung oder der elektrische Schaltkreis 21 auf elektrische Schnellheizung geschaltet, wie es in der Fig. 3 dargestellt ist. Die Heizeinrichtungen oder Spulen 20 sind über die geschlossenen Kontakte 47 und 48 an den Anker oder die Ausgangswicklungen 26, 27 und 26 angeschlossen, wodurch der Wechselstrom aus den Auegangswicklungen 26, 27 und 28 der Wechselstrommaschine durch die Heizwiderstände oder Spulen ¹I¹I, 45 und 46 fließt. Der · Widerstand 64 ist durch öffnung der normalerweise geschlossenen Kontakte 66 in Reihe nlt der Batterie 55 parallel zu den Anschlüssen 4l und 42 des Gleichrichters 30 angeschlossen. Der Widerstand 64 ist so ausgelegt, daß, sofern die Wechselstrommaschine ungeregelt oder in rückkoppelnder Weise betrieben wird, wie es später noch beschrieben wird, der Spannungsabfall derart ist, daß die Differenz zwischen dem Ausgang der Wechselstrommaschine 25 der an den Anschlüssen 4l und 42 des Gleichrichters 30 erscheint, gleich ist der totalen Ausgangsspannung abzüglich der Spannung der Batterie 55. Wird die Wechselstrommaschine ungeregelt und rückwirkend betrieben, so kann s^Le etwa eine Aus gangs spannung von 50 Volt erzeugen. Daher erscheinen über dem Widerstand 38 Volt und etwa 12 Volt, die Endspannung der Batterie 55 erscheinen an der Batterie, Zur gleichen Seit werden die elektrischen Heizspulen 44, 45 und

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der Heizeinrichtung 20 durch den ungeregelten Ausgang der Wechselstrommaschine aus den Ausgangswicklungen 26, 27 und 28 unter Strom gesetzt.

Wenn die Ausgangsspannung der Wechselstrommaschine steigt, so bleibt die Spannung zwischen dem positiven Anschluß 4l des Gleichrichters 30 und Masse bei der Endspannung der Batterie im wesentlichen konstant. Die Spule 116 ist, wie bereits beschrieben, über die Leitungen 58, die Leitung 76, die geschlossenen Kontakte 7*1, die Leitung 8l, den Widerstand 110, den Anschluß 113, die-Leitung 115 an den positiven Pol der Batterie 56 angeschlossen und an Masse über die Leitungen 84, 85, 86, 87 und 88. Daher erhält diese Spule lediglich die Batteriespannung und nicht die erhöhte Spannung der Wechselstrommaschine, wenn diese mit Rückwirkung betrieben wird. Dadurch bleibt der Regler oder Spannungsbegrenzer 73 außer Betrieb und der bewegliche Kontakt 91 bleibt in Berührung mit dem festen Kontakt 78.

Wegen der oben beschriebenen Wirkung ist die Feldwicklung 43 direkt an die Ausgangsanschlüsse 4l und 42 des Gleichrichters 30 angeschlossen. Dieser Kreis geht von dem positiven Anschluss 4l des Gleichrichters 30 über die Leitung 58,, die Leitung 76, die geschlossenen Kontakte 74, den beweglichen Arm 81, die Leitung 80, den Kontakt 78, den Kontakt 91, die Leitung 92:, die Leitung-93, die Leitung 94, die Leitung -95, die Leitung 97, die geschlossenen Kontakte 105, die Leitung 99 und die Leitung 100. Das andere

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Ende der Feldwicklung 43 ist an das negative Ende des Gleichrichters 30 über die Leitung 10I₃ die Leitung 102, die Leitung 103 und die Leitung 65 angeschlossen. Dadurch wird die Ausgangsspannung, die an den Anschlüssen 4l und 42 des'Gleidhrichters 30 erscheint, direkt der Feldwicklung 43 zugeführt und wenn sich Spannung an den Anschlüssen 4.1 und 42 aufbaut, so ruft der steigende Strom der Feldwicklung 43 eine steigende Ausgangsspannung der Wechselstrommaschine 25 hervor, die lediglich durch die induktive Reaktanz und den Widerstand des Ankers oder der Ausgangswicklungen 26, 27 und 28 begrenzt ist. Wie bereits festgestellt, kann dieser Ausgang etwa 50 Volt erreichen. Dieser Wechselstrom von etwa 50 Volt gelangt an die Heizspulen 20, bestehend aus den Widerständen 44, 4.5 und 46. Dadurch wird eine, wesentliche Wärmemenge in der Heizvorrichtung 20 erzeugt. Der Fahrer des Fahrzeuges kann den Ventilator 13 auf eine der drei Drehzahlen einstellen, indem er den Schaltkontakt 143 des Sehalters 142 betätigt, der den mit dem Ventilator verbundenen Motor l4o in drei verschiedenen Drehzahlen antreibt, um dfe heiße Luft über die Leitung 14 in den Fahrgastraum 15 zu drücken.

Ist ausreichend Wärme aus der elektrischen Schnellheizung an den Fahrgastraum geliefert, sodaß dieser komfortabel wird, so kann der Fahrer die elektrische Schnellheizung ausschalten, indem er den Steuerschalter 23 öffnet. Andererseits kann die elektrische Schnellheizung durch Betätigung des Thermaisehalters 128 ausgeschaltet werden, der die Temperatur des Kühlmittels der Maschine

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abfühlt und öffnet, wenn diese Temperatur eine Höhe erreicht, bei der eine wesentliche Wärmemenge über den Heizkörper 10 in den Fahrgastraum 15 geleitet werden" kann. Die Heizung kann ausserdem ausgeschaltet werden, wenn sie sich überhitzt und zwar durch die thermal betätigte Schmelzsicherung 129.

Sofern einer der drei Schalter 23, 128, 129 geöffnet wird, so wird die Relaiswicklung 105b stromlos. Alsdann werden die Kontakte 105 und 105a, die beim Betriebe der elektrischen Schnellheizung geschlossen sind, wie in Fig. 3 dargestellt, geöffnet. Die öffnung der Kontakte 105 öffnet den Stromkreis der Feldwicklung 43, die daher keinen Strom mehr erhält. Dadurch beginnt der Ausgang von Wechselstrom aus den Ausgangswicklungen 26, 27 und 28 auszuschwingen oder zu sinken. Auch löst die öffnung der Kontakte 105a das eine Ende der Relaiswicklung 98b von Masse und verbindet es mit dem negativen Anschluß 42 des Gleichrichters 30 über den Widerstand 124. Der Strom durch den Reihenkreis, bestehend aus der Relaiswicklung 98b und dem Widerstand 124, erzeugt ausreichend elektrische Energie in der Relaiswicklung 98, um die Kontakte durch diese in ihrer Lage zu halten, wie sie in der Fig. 3 dargestellt sind, bis der Ausgang der Wechselstrommaschine 25 an d.en Gleichrichteranschlüssen 41 und 42 etwa auf die Endspannung der Batterie oder die Ausgangsspannung der Wechselstrommaschine ausschwingt, wenn diese geregelt betrieben wird. Dadurch bleiben die Kontakte 47 und 48 geschlossen, ebenso die Kontakte 66, bis die Ausgangsspannung etwa auf die Batteriespannung oder die oben er-

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wähnte Höhe der Ausgangsspannung aus der Wechselstrommaschine 25 ausgeschwungen ist und dieses tritt allmählich und zu einer Zeit ein, die sich durch die Zeitkonstante des Widerstandes 124 und der Relaiswicklung 98b ergibt. Hierdurch wiederum wird die Ausgangsspannung und der Stromfluss durch den Gleichrichter 30, einschließlich der Dioden 31, 32, 33, 34, 35 und 36 allmählich gesenkt und es werden, sofern überhaupt, sehr geringe Schaltstoßspannungen oder Ströme infolge dieser unter Zeitverzögerung stehenden Schaltwirkung geschaffen.

Wenn die Ausgangsspannung an den Gleichrichteranschlüssen 4l und 42 etwa auf die Batteriespannung oder die Höhe der Ausgangsspan- ' nung der Wechselstrommaschine, wenn sie reguliert arbeitet, ausschwingt, so fließt durch die Relaiswicklung 98b nicht mehr ausreichend Strom, um die Kontakte 98a geschlossen und die Kontakte 98 offen zu halten. Dadurch kehrt der Stromkreis mit Bezug auf diese Kontakte in die Stellung nach Fig. 2 zurück. Die Öffnung der Kontakte 98a macht die Ausgangswicklungen 48a, 47a und 68a stromlos. Dadurch werden die geschlossenen Kontakte 47 und 48 geöffnet und die elektrische Heizvorrichtung oder die Spulen 20 sind von dem Anker oder den Ausgangswicklungen 26, 27 und 28 der Wechselströmmaschine 25 abgeschaltet. Kurz hierauf sinkt der Stromfluß durch die Relaiswicklung 66a auf einen Punkt, an dem die Kontakte 66 aus der offenen Lage in die geschlossene Lage umgeschaltet werden, wobei sie den Widerstand 64 kurz schließen.

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Zu dieser Zeit tritt der Spannungsbegrenzer oder Regler 73 wiederum in Wirkung und ergibt eine. Regelung des Ausganges der Wechselstrommaschine, wie bereits beschrieben, da die Einrichtung

in die Schaltung nach Fig. 2 zurückgeschaltet ist. Die elektrische Schnellheizung ist also ausgeschaltet und die Wechselstrommaschine arbeitet wieder mit Reglerbetrieb.

Die vorliegende Erfindung schafft also eine elektrische Schnellheizung, bei der die Heizspulen mit dem Fahrgastraum eines Kraftfahrzeuges in Verbindung stehen und durch die Ausgangswicklungen der Wechselstrommaschine mit Wechselstrom betrieben werden und · zwar derart, daß die Wechselstrommaschine wesentlich mehr Spannung erzeugt, als in dem geregelten Zustand. Weiterhin kann die Wechselstrommaschine vollständig ungeregelt mit einer zurückwirkenden Rückkoppelung betrieben werden, um eine sehr hohe Spannung zu erzeugen, sodaß die Heizwicklungen einen hohen Stromeingang aufweisen. Wird die Einrichtung so geschaltet, daß die elektrische Schnellheizung stromlos oder unwirksam wird, so verringert die vorliegende Erfindung jegliche Schaltstöße oder bringt sie in Wegfall, die sonst auftreten würden und die elektrische Anlage des Kraftfahrzeuges beschädigen könnten, insbesondere die Gleichrichterdioden 31 bis 36. Die Erfindung ruft infolge der Zeitverzögerungsvorrichtung, wie sie oben beschrieben worden ist, ein allmähliches Ausschwingen oder Absinken der Ausgangsspannung der

hervor« Wechselstrommaschine, wenn die Schnellheizung ausgeschaltet wird,

Hierdurch werden große Spannungsstoße aus den Ausgangswicklungen

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vermieden, die sonst durch die Dioden der Wechselstrommaschine fließen würden, wenn die Heizvorrichtung 20 von den Ausgangswicklungen der Wechselstrommaschine abgeschaltet wird. Wäre die Schalteinrichtung, einschließlich der Zeitverzögerungseinrichtung, wie sie oben beschrieben worden ist, nicht vorgesehen, so könnten 100 Ampere als Schaltstöße durch jede Diode aus den Ausgangswicklungen erzeugt werden und würden durch sämtliche Dioden der Wechselstrommaschine hindurchfließen. Dieses übersteigt die zugemessene Stromkapazität der Dioden, wie sie normalerweise bei Wechselstrommaschinen-Gleichrichtern verwendet v/erden und sie könnten infolge des übermäßigen Stromes zerstört oder ernsthaft beschädigt werden.

Wenn die Schnellheizung nach der Erfindung eingeschaltet ist, so können die anderen Stromverbraucher des Fahrzeuges mit dem elektrischen Strom der Batterie betrieben werden, sowie demjenigen Teil der Ausgangsspannung an den Ausgangsanschlüssen 4l und 42 des Gleichrichters 30, der in dem Widerstand 64 nicht absorbiert oder verbraucht wird. Dies ergibt sich daraus, daß diese Teile an dem einen Ende mit dem Zündschalter verbunden sind und mit ihrem anderen Ende mit Masse, wfe der negative Pol der Batterie 55.

Es sind Abänderungen möglich, ohne aus dem Rahmen des Erfindungsgedankens herauszutreten.

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Claims

Ansprüche

.Ij Elektrische Schnellheizung für den Fahrgastraum von Kraftfahrzeugen mit einer Wechselstromlichtmaschine, die eine Feldwicklung besitzt und über einen an die Ausgangswicklungen angeschlossenen Gleichrichter an die elektrische Batterie des Fahrzeuges angeschlossen ist, wobei mit dem Gleichrichter und der Feldwicklung ein Regler zur Spannungsbegrenzung aus der Ausgangswicklung der Maschine verbunden ist, durch den die Wechselstrommaschine mit Regelung arbeitet und eine Einrichtung vorgesehen ist, um die Wechselstrommaschine ungeregelt und rückwirkend arbeiten zu lassen und wobei ferner eine Einrichtung vorhanden ist, um einen geregelten oder ungeregelten Betrieb der Wechselstrommaschine durchzuführen, sodaß diese Maschine in ungeregeltem Zustand mit der Heizvorrichtung gekoppelt, eine große Wärmemenge für den Fahrgastraum erzeugt und bei Abschaltung der Heizvorrichtung in den geregelten Betrieb übergeht, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Gleichrichter (30) und der Feldwicklung (43) eine Einrichtung verbunden ist, durch die starke elektrische Schaltstöße von dem Gleichrichter (30) ferngehalten werden, wenn die Wechselstrommaschine (25) aus dem ungeregelten Betrieb in den geregelten Betrieb umgeschaltet wird, während die Heizung von den Ausgangswicklungen (26, 27, 28) der Maschine abgeschaltet wird.

2. Elektrische Schnellheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldwicklung {^l4J>) der Wechselstrommaschine (25) im .

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Stromkreis geöffnet wird, sodaß der Ausgang der Wechselstrommaschine (25) in einem bestimmten Ausmaß auf die geregelte Spannung absinken kann, ehe die Heizvorrichtung (20) von den Ausgangswicklungen (26, 27, 28) der Wechselstrommasehlne abgeschaltet wird.

3. Elektrische Schnellheizung nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge-. kennzeichnet, daß ein Widerstand (6Ί) mit der Batterie (55) in Reihe liegt, der Reihenkreis der Batterie (55) parallel zum Gleichrichter (30) geschaltet ist und ein normalerweise geschlossener Schalter (66) den Widerstand (64) kurz schließt, daß ferner mit dem Ausgangskreis des Gleichrichters (30) eine Einrichtung zur Betätigung des Schalters (66) verbunden ist, die aus einer Vorrichtung zum öffnen des Schalters (66) besteht, wenn die Wechselstrommaschine ungeregelt arbeitet, wobei die an der Batterie (55) auftretende Spannung etwa gleich der Batteriespannung ist und unter der Reglerspannung liegt und die Einrichtung zur Betätigung des Schalters (66) eine Verzögerungseinrichtung zur Verzögerung der Schalteröffnung enthält, bis die Ausgangsspannung der Wechselstrommaschine (25) auf die mit dem Regler (73) einzuregulierende Spannung ausgeschwungen ist und zwar etwa die Batteriespannung .

k. Elektrische Schnellheizung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung zur Verzögerung der Schaltvorrichtung (66) in Reihe mit den Ausgangsanschlussen des Gleichrichters (30) geschaltet ist.

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5. Elektrische Schnellheizung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter (30) aus einer Anzahl Halbleiter-Dioden (31-36) besteht.

6. Elektrische Schnellheizung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung der Schaltvorrichtung (66) aus einem Widerstand (124) besteht, der in Reihe mit der Batterie (55) parallel zu den Ausgangsanschlüssen (4l, 42) des Gleichrichters (30) geschaltet ist, daß die Schaltvorrichtung (66) mit einem Schalter (98a) für die Relaisspulen (47a, 48a) der Heizschalter (47, .48) gekoppelt ist, der geschlossen wird, wenn der Schalter (66) geöffnet wird und der geöffnet wird, wenn der Schalter (66) geschlossen wird, und daß der Widerstand (124) einen Wert hat, durch den der Spannungsabfall in ihm etwa gleich der Differenz zwischen der Ausgangsspannung der Wechselstrommaschine (25) und dem Spannungsabfall der Batterie (55) ist.

7. Elektrische Schnellheizung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pol (6l) der Batterie (55) an Masse liegt und der andere Pol (56) am nicht an Masse liegenden Anschluss des Gleichrichters (30).

8. Elektrische Schnellheizung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß außer der elektrischen Schnellheizung eine übliche Heizung vorgesehen ist, bei der das warme Kühlmittel der Brennkraftmaschine als Heizmittel Verwendung findet, und daß die

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elektrische Schnellheizung abgestellt wird, sobald die Temperatur des Kühlmittels ausreicht, eine angemessene Wärmemenge dem Fahrgastraum zuzuleiten.

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