DE2219000A1

DE2219000A1 - Energieversorgungssystem fuer ein elektrisch angetriebenes fahrzeug

Info

Publication number: DE2219000A1
Application number: DE2219000A
Authority: DE
Inventors: Albert Dipl Ing Hammerstein; Heinrich Dipl Ing Spittler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1972-04-19
Filing date: 1972-04-19
Publication date: 1973-10-25
Also published as: FR2180799B3; FR2180799A1

Description

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ROBERT BOSCH GMBH, Stuttgart

Energieversorgungssystem für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug '

Die. Erfindung bezreht sich auf ein Energieversorgungssystem für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, insbesondere Elektrofahrrad, mit einer Batterie als Energiequelle für einen Fahrmotor, der einen auf einer Welle befestigten Anker mit einer V/ick lung und ein Magnetsystem zur Erzeugung eines Erregerfeldes aufweist, und einen weiteren Verbraucher, dessen Nennspannung geringer ist als die Batteriespannung.

Die Erfindung geht aus von der Überlegung, daß die Energiequelle für den Fahrmotor meist eine höhere Spannung aufweisen muß als die Spannung, die zum Betrieb einzelner weiterer Ver-

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braucher notwendig ist. So hat sich beispielsweise herausgestellt, daß zum Betrieb des Fahrmotors für ein Elektrofahrrad, der eine Leistung von ca. 300 Watt aufnimmt, eine Batteriespannung von mindestens 2Ί Volt zur Verfügung stehen muß, damit die Ströme und damit auch die KupferVerluste nicht zu hoch v/erden. Dagegen wird beispielsweise zum Betrieb der Beleuchtungsanlage eines solchen Fahrzeuges nur eine Spannungsquelle von beispielsweise 6 Volt benötigt. Eine Überschreitung dieser Spannungshöhe für die Beleuchtungsanlage ist deshalb nicht zweckmäßig, weil sonst die handelsüblichen und genormten Glühlampen nicht verwendet werden können.

Die Erfindung geht weiter aus von der Erkenntnis, daß eine Anzapfung der Batterie aus Gründen der Ladebilanz unzweckmäßig ist. Befinden sich nämlich in einer Batterie Zellen, die infolge der größeren Entladung eine geringere Kapazität besitzen als andere, so erschöpfen sich die erwähnten Zellen vorzeitig und werden spännungslos. Bei weiterem, durch die gesunden Zellen aufrecht erhaltenen Stromfluß werden die Platten der kranken Zellen entgegengesetzt aufgeladen, d.h. umgepolt, wobei die negative Platte positiv und die positiven Platten negativ werden. Die Platten krümmen sich dann und die Batteriespannung wird durch die Gegenspannung der umgepolten Zellen herabgesetzt. Eine solche ungleichmäßig belastete Batterie wird also frühzeitig zerstört. Darüberhinaus ist bei · vielen der modernen Batterien eine Anzapfung einzelner Zellen mit einfachen Mitteln gar nicht mehr möglich.

Bei der Entwicklung eines elektrisch betriebenen Fahrzeuges ist weiter zu berücksichtigen, daß bei dem heutigen Entwicklungsstand vor allem das Problem besteht, in der Batterie

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bei verhältnismäßig geringem Gewicht eine verhältnismäßig große Energie zu speichern. Das bedingt andererseits, daß an die verfügbaren Batterien abgesehen vom Fahrmotor möglichst wenig zusätzliche Verbraucher an die Batterie angeschlossen werden sollen, damit der erzielbare Aktionsradius nicht unnötig eingeschränkt wird. Wenn dies aus irgendwelchen Gründen aber nicht zu umgehen ist, muß wenigstens darauf geachtet werden, daß der Anschluß dieser zusätzlichen Verbraucher an die Energiequelle möglichst verlustarm durchgeführt wird.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Energieversorgungssystem zu schaffen, durch das die für den Verbraucher erforderliche Spannung möglichst verlustlos zur Verfugung gestellt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Verbraucher über einen umlaufenden Spannungsumformer gespeist wird, der als Bauteil den Fahrmotor enthält.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Umformer als Motorgenerator ausgebildet, der aus dem Fahrmotor und einem von diesem unmittelbar "angetriebenen Dynamo aufgebaut ist. Bei diesem System wird die elektrische Energie der Batterie zunächst durch den Fahrmotor vollständig in mechanische Energie umge\iandelt und diese dann durch den Dynamo wieder in elektrische Energie zurückverwandelt. Durch geeignete Ausbildung der einzelnen Elemente ist es dabei möglich, die Batteriespannung auf einen geringeren Spannungswert herabzusetzen, der zur Versorgung des zusätzlichen Verbrauchers ausreicht.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist'der Umformer eine Art Einankerumformer, bei dem die Ankerwicklung des Fahrmotors angezapft ist.

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Der Umformer wird vorzugsweise so ausgebildet, daß der Dynamo und der Fahrmotor wenigstens ein Bauteil gemeinsam haben. Dieses gemeinsame Bauteil kann das Magnetsystem zur Felderregung sein oder auch der Anker, der in einer Statorwicklung des Dynamos die zur Versorgung des Verbrauchers notwendige Spannung erzeugt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung verschiedener, in den Figuren 1 bis 4 dargestellter Ausführungsbeispiele hervor.

In Figur 1 ist schematisch ein Umformer dargestellt, der aus dem Fahrmotor 1 und einem Dynamo 2 besteht. Der Fahrmotor hat einen auf einer Welle 3 befestigten Anker 4 mit einer nicht näher dargestellten Wicklung. Diese Wicklung ist über den Kommutator 5, die Bürsten 6, die Leitungen 7 und den Schalter 8 mit der Batterie 9 elektrisch leitend verbindbar. Der Motor 1 hat weiterhin ein Magnetsystem 10, das vorzugsweise aus Permanentmagneten aufgebaut sein kann.

Der Dynamo 2 hat ebenfalls einen Anker 11, der sich innerhalb des durch ein Magnetsystem erzeugten Feldes drehen kann. Die zur Versorgung des Verbrauchers 13, welcher in der Zeichnung durch eine Glühlampe dargestellt ist, erforderliche Spannung wird an Schleifringen 14 abgegriffen, die mit einer nicht näher dargestellten Wicklung auf dem Anker 11 elektrisch leitend verbunden sind.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind Fahrmotor und Dynamo getrennte Bauteile, die aneinander angeflanscht sind und somit eine Baueinheit bilden. Die Welle des Fahrmotors und die Welle des Dynamos sind drehfest miteinander verbunden.

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Bei einer verbesserten in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführung sind der Fahrmotor und der Dynamo gemeinsam in einem Gehäuse untergebracht, wobei der Anker 4 des Fahrmotors 1 und der Anker 11 des Dynamos auf einer gemeinsamen Welle befestigt sind. Diese Ausführung ist hinsichtlich des Platzbedarfes vorteilhafter als die in Fig. 1 dargestellte Baueinheit.

Das in Fig. 2 gezeichnete Ausführungsbeispiel ist hinsichtlich des Platzbedarfes und des Materialaufwandes gegenüber den vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispielen dadurch verbessert, daß der Dynamo und der Fahrmotor ein weiteres gemeinsames Bauteil, nämlich ein gemeinsames Magnetsystem zur Felderregung aufvjeisen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.- 3 haben der Fahrmotor 1 und der Dynamo 2 einen gemeinsamen Anker mit einer gemeinsamen Wicklung, die in einer Statorwicklung 15 wegen der .nicht unendlich feinen Kommutierung (Flußpulsation) die zur Versorgung des Verbrauchers 13 erforderliche Spannung erzeugt.

Bei den in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispielen sind der Motorstromkreis und der Verbraucherstromkreis miteinander nicht elektrisch leitend verbunden. Bei dem in Fig. >] dargestellten Ausführungsbeispiel ist dagegen die Ankerwicklung des_Fahrmotors angezapft und über die Schleifringe 14 mit dem Verbraucher 13 elektrisch leitend verbunden. Es handelt sich bei dieser Ausführungsform um eine Art Einankerumformer, bei dem die Umformung der Energie in einem Anker stattfindet.

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Derartige Umformer zeichnen sich durch einen besonders guten Wirkungsgrad aus, der beispielsweise mit einem auf elektronischer Basis aufgebauten Spannungswandler nicht erreichbar wäre. Darüberhinaus sind sie sehr billig in der Herstellung, so daß ihnen trotz des größeren Gewichts und des größeren Raumbedarfs gegenüber einem elektronischen Spannungswandler insbesondere bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen der Vorzug gegeben wird.

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Claims

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Stuttgart 5.4«1972

Ansprüche

/l.!Energieversorgungssystem für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, insbesondere Elektrofahrrad, mit einer Batterie als Energiequelle für einen Fahrnot or _s der einen auf. einer Welle befestigten Anker mit einer Wicklung und ein Magnetsystem zur Erzeugung eines Erregerfeldes aufv/eist_a und einen weiteren Verbraucher, dessen Nennspannung geringer ist als die Batteriespannung, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbraucher (13) über einen umlaufenden Spannüngsumformer₉·
der- als Bauteil den Fahrmotor (1) enthält _s gespeist wird.

2. Energieversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umformer als Motorgenerator ausgebildet ist, der aus dem Fahrmotor (1) und einem von diesem unmittelbar angetriebenen Dynamo (2) aufgebaut ist,

3. Energieversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umformer eine Art Einankerumformer ist, bei dem die Ankerwicklung des Fahrmotors (1) angezapft ist.

k. Energieversorgungssytem nach Anspruch 2, dadurch gekenn- . . ·

zeichnet, daß der Dynamo (2) am-Fahrmotor (1) angeflanscht . ist.

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5. Energieversorgungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dynamo (2) und der Fahrmotor (1) wenigstens ein Bauteil gemeinsam haben.

6. Energieversorgungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (11) des Dynamo (2) und der Anker (Jj) des Fahrmotors (1) auf einer gemeinsamen VJeHe (3) befestigt sind.

7. Energieversorgungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dynamo (2) und der Fahrmotor (1) ein gemeinsames Magnetsystem (10) zur Felderregung aufweisen.

8. Energieversorgungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dynamo (2) und der Fahrmotor (1) einen gemeinsamen Anker (*J) mit einer geraeinsamen Wicklung aufweisen, die in einer Statorwicklung (15) des Dynamo (2) die zur Versorgung des Verbrauchers (13) noti^endige Spannung erzeugt.

9. Energieversorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrmotor (1) und der Dynamo (2) eine Baueinheit bilden.

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