DE19616504A1

DE19616504A1 - Bordnetz mit einem Startergenerator in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE19616504A1
Application number: DE19616504A
Authority: DE
Inventors: Wolf-Dieter Dr Stock; Rainer Dipl Ing Miersch
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1995-05-05
Filing date: 1996-04-25
Publication date: 1996-11-07

Description

Die Erfindung betrifft ein Bordnetz mit einem Startergenerator in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Unter der Bezeichnung Startergenerator-Vorrichtungen sind beispielsweise aus der EP-0 103 821 Elektromaschinen bekannt, bei denen ein wicklungsloser Rotor einerseits über eine Trennkupplung mit der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine und andererseits mit der Eingangswelle eines Getriebes verbunden ist. Der Elektromaschinenrotor ist von einem Stator umgeben, dessen Wicklungen über eine Regeleinrichtung mit der Kraftfahr zeugbatterie oder anderen elektrischen Verbrauchern des Kraftfahrzeuges in Verbindung steht. In Abhängigkeit von der jeweiligen Betriebssituation kann die beschriebene Elektro maschine zum Anwerfen der stillstehenden Brennkraftmaschine oder als Generator zum Aufladen der Fahrzeugbatterie und zum Speisen des Bordnetzes genutzt werden.

Bei den bisher bekannten Fahrzeugbordnetzen ist es vorgesehen, daß die im generatori schen Betrieb erzeugte Wechselspannung in der Regeleinrichtung gleich gerichtet und so als Gleichspannung für das elektrische Versorgungsnetz in dem Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt wird. Durch die gestiegenen Anforderungen an die Abgasemission von Kraftfahrzeugen vor allem während der Kaltstartphase wurde vorgeschlagen, im Abgas katalysator eines Kraftfahrzeuges eine elektrische Heizung vorzusehen, mit der der Katalysator in deutlich kürzerer Zeit als bisher auf seine für den Abgasreinigungsprozeß optimale Temperatur bringbar ist. Die hohe Leistungsaufnahme einer solchen Katalysator heizung belastet aber das elektrische Bordnetz und insbesondere die Fahrzeugbatterie in dieser Startphase vor allem in der kalten Jahreszeit, so daß bei den üblichen, mit normalen Anlassern und Generatoren ausgerüsteten Kraftfahrzeuge eine deutlich höhere Batterie kapazität und/oder Generatorleistung erforderlich ist.

Vor diesem Hintergrund bestand die Aufgabe der Erfindung darin, für ein Kraftfahrzeug mit einer Startergenerator-Elektromaschine ein Kraftfahrzeugbordnetz vorzuschlagen, mit dem ein ohmscher Verbraucher insbesondere eine elektrische Katalysatorbeizung während der Warmlaufphase des Motors eines Kraftfahrzeuges problemlos betreibbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, während vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.

Erfindungsgemäß ist also ein Kraftfahrzeugbordnetz vorgesehen, bei dem die Stator-Wick lung der Startergenerator-Maschine direkt mit einem zusätzlichen elektrischen Verbraucher, beispielsweise der Heizung für den Abgaskatalysator mittels einer gesonderten Zu schaltvorrichtung bei Bedarf verbindbar ist. Durch dieses Auskoppeln der ungeregelten Wechselspannung der Elektromaschine zum Betreiben von großen ohmschen Verbrau chern, vorzugsweise von einer Katalysatorheizung braucht die Gleichrichtungsleistung der Regelungseinrichtung nicht erhöht zu werden.

Bei einer derartigen Betriebsweise der Elektromaschine kann auch beispielsweise eine Heck- oder Frontscheibenheizung oder eine Sitzheizung des Kraftfahrzeuges sinnvoll zuge schaltet werden, da es sich in all diesen Fällen um ohmsche Verbraucher handelt, die keine Gleichspannungsversorgung benötigen.

Die beschriebene Zuschaltvorrichtung kann demnach von einem separaten Steuergerät, von dem Anlasserschalter der Brennkraftmaschine oder von Betätigungsschaltern von ohmschen Verbrauchern betätigt werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß an der Startergenerator-Maschine zusätzliche Statoren vorgesehen sind, deren Wicklungen über Zuschaltvorrichtungen mit den ohmschen Verbrauchern direkt verbindbar sind. Dadurch kann auf einfache Weise die Generatorleistung erhöht werden.

Die Erfindung läßt sich anhand einer Zeichnung erläutern. In ihr ist in

Fig. 1 der Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem Startergenerator, in

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Bordnetzes mit einer Auskoppelungs vorrichtung für einen ohmschen Verbraucher und in

Fig. 3 ein Bordnetz gemäß Fig. 2, aber mit zusätzlichem Stator für den ohmschen Verbraucher dargestellt.

In Fig. 1 ist demnach mit 1 eine Brennkraftmaschine bezeichnet, deren Kurbelwelle 6 über eine Trennkupplung 18 mit dem Rotor 4 einer Startergenerator-Elektromaschine 3 verbun den ist. Abtriebsseitig steht diese Elektromaschine 3 mit ihrem Rotor 4 über eine Kupplung 21 mit der Getriebeeingangswelle 7 eines Getriebes 2 in Verbindung. Der Rotor 4 der Elektromaschine 3 ist von einem Stator 5 umgeben, dessen Wicklungen über eine hier nicht dargestellte Regelvorrichtung 9 mit dem hier nicht dargestellten Bordnetz des Kraftfahr zeuges gekoppelt ist.

In Fig. 2 ist die Startergenerator-Kombination 3 stylisiert dargestellt. Der wicklungslose Rotor 4 erzeugt im generatorischen Betrieb bei der Drehung um seine Achse 19 in der Wicklung 8 des Stators 5 eine elektrische Wechselspannung, die in bekannter Weise in der Regelvorrichtung 9 zu einer Gleichspannung umgewandelt und der Fahrzeugbatterie 10 sowie den elektrischen Verbrauchern 11 des Kraftfahrzeuges zur Verfügung gestellt wird.

Zusätzlich ist eine Zuschaltvorrichtung 12 dargestellt, mit deren Hilfe die Wechselspannung der Elektromaschine 3 zu einem gesonderten ohmschen Verbraucher 15 ableitbar ist. Die Steuerung der Zuschaltvorrichtung 12 erfolgt direkt oder indirekt beispielsweise über den Anlasserschalter 16 der Brennkraftmaschine, ein gesondertes Steuergerät 17 oder anderen hier nicht dargestellten Betätigungsschaltern von leistungsstarken ohmschen Verbrauchern.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist eine Elektromaschine 3 vorgesehen, die we nigstens einen Stator 5 aufweist, dessen Wicklungen 8 mit der Regelvorrichtung 9 zu Um wandlung der Wechselspannung der Elektromaschine 3 in Gleichspannung für die Verbrau cher 10 und 11 genutzt wird. Zudem verfügt die Elektromaschine 3 über mindestens einen weiteren separaten Stator 14, dessen Wicklung 20 über eine Zuschaltvorrichtung 13 mit dem ohmschen Verbraucher 15, beispielsweise der Katalysatorheizung oder einer Sitz- oder Scheibenheizung des Kraftfahrzeuges in Verbindung steht. Auch hier wird die Zuschaltvorrichtung 13 von einem gesonderten Steuergerät 17 oder nicht dargestellten Anlasser- oder Betätigungsschaltern betätigt. Bei dem Bordnetz nach dieser Fig. 3 ist ein größerer Bauteil- und Integrationsaufwand zur Herstellung eines solchen Bordnetzes notwendig, es erlaubt aber das separate Abgreifen von zusätzlicher elektrischer Leistung aus der Elektromaschine 3.

Claims

1. Bordnetz in einem Kraftfahrzeug,
mit einer wahlweise als Generator oder als Starter für eine Brennkraftmaschine arbei tenden Elektromaschine (3), welche einen mit der Kurbelwelle (6) der Brennkraftma schine (1) verbindbaren Rotor (4) sowie wie wenigstens einen gehäusefesten und mit Wicklungen (8) versehenen Stator (5) aufweist,
wobei die Wicklung (8) des Stators (5) mit einer Regelvorrichtung (9) verbunden ist, mit der die Wechselspannung der Elektromaschine (3) in Gleichspannung umwandelbar ist, und bei dem die Regelvorrichtung (9) mit der Fahrzeugbatterie (10) und elektrischen Verbrauchern (11) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorwicklung (8, 20) mittels einer Zuschaltvorrichtung (12, 13) direkt mit einem ohmschen Verbraucher (15) verbindbar ist.

2. Bordnetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschaltvorrichtung (12, 13) von einem separaten Steuergerät (17), von dem Anlasserschalter (16) für die Brennkraftmaschine (1) oder von Betätigungsschalten für ohmsche Verbraucher (15) direkt oder indirekt betätigbar ist.

3. Bordnetz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ohmsche Verbraucher (15) mit der Wicklung (20) eines zusätzlichen oder sepa raten Stators (14) verbindbar ist.

4. Bordnetz nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein ohmscher Verbraucher (15), eine elektrische Heizung für einen Abgaskatalysator, eine Heckscheiben- oder Sitzheizung ist.