DE2417436A1

DE2417436A1 - Einrichtung zur speisung des elektrischen bordnetzes von kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2417436A1
Application number: DE2417436A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Prof Dr Foerster
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1974-04-10
Filing date: 1974-04-10
Publication date: 1975-10-30
Also published as: FR2267219A1; GB1483016A; FR2267219B1; US4199713A

Description

Daimler-Benz Aktiengase lic ofcaft Daim 99jfl/4

Stuttgart 8. April 1974

Einrichtung zur Speisung des elektrischen Bordnetzes von Kraftfahrzeugen

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Speisung des elektrischen Bordnetzes von Kraftfahrzeugen, welches einen Stromerzeuger, eine Batterie als Speicher und mehrere Verbraucher enthält.

An die Bordnetze von Kraftfahrzeugen sind üblicherweise verschiedene Verbraucher, wie z. B. Zündung, Einspritz-Anlage, Anlasser, Beleuchtung, Lüftung,.Klimaanlage sowie unter Umständen auch noch Nebengeräte, wie z. B. Radio, angeschlossen. Das Bordnetz wird im Kraftfahrzeug von der Brennkraftmaschine mit Hilfe eines Generators, d. h. der Lichtmaschine, gespeist, wobei eine Batterie als Speicher eingeschaltet ist. Diese bekannte Einrichtung zeigt eine Reihe von Nachteilen:

1. Der Generator liefert nur bei laufender Brennkraftmaschine Strom, während bei stehender Brennkraftmaschine der gesamte Bedarf an elektrischer Energie von der Batterie gedeckt werden. Wegen der begrenzten Kapazität der letzteren können größere Stromverbraucher in parkenden Fahrzeugen nicht in Betrieb sein, da sonst die elektrische Energieversorgung ausfällt.

2. Die elektrische Leistung eines Generators ist drehzahlabhängig. Er wird im allgemeinen so ausgelegt, daß er bei normalen Drehzahlen den Bedarf an elektrischer Energie im Fahrzeug mit leichtem Überschuß deckt, um die Batterie stets geladen zu halten. Dies bedeutet, daß bei lang-

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sanier Drehzahl der Brennkraftmaschine (Leerlauf, Stadtfahrt) zu wenig elektrische Energie erzeugt wird, während bei hoher Drehzahl der Brennkraftmaschine (Autobahn) eine Verlustleistung auftritt.

3· Ein mit hoher Drehzahl laufender Generator ist störanfällig.

k. Der Wirkungsgrad der Gesaratkombination einer Brennkraftmaschine mit einem Generator ist im vorliegenden Fall bei Kraftfahrzeugen sehr gering.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile zu vermeiden. D. h., es soll eine Einrichtung vorgeschlagen werden, mit der eine unmittelbare Speisung des elektrischen Bordnetzes ohne den technischen Umweg über die mechanische Arbeit möglich ist.

Diese Aufgabe wird bei den eingangs genannten Einrichtungen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Stromerzeuger ein mit dem Kraftstoff des Kraftfahrzeuges betreibbarer thermionischer Wandler vorgesehen ist. Auf diese Weise ist eine direkte Umwandlung der im Kraftstoff vorhandenen Wärmeenergie in elektrische Energie möglich, ohne daß dabei die vorstehend geschilderten Nachteile auftreten können. Thermionische Wandler basieren auf dem Effekt der thermischen Emission von Elektronen aus einer heißen Elektrode. Diese Geräte haben nach dem heutigen Stand bereits Wirkungsgrade, die für den vorliegenden Anwendungsfall ausreichen. Es ergibt sich bei der Erfindung außerdem noch der Vorteil, daß nun auch bei stehender Brennkraftmaschine das Bordnetz einschließlich etwa angeschalteter Verbraucher, wie z. B. einer Klimaanlage, gespeist werden können. Ferner kann der thermionische Wandler unabhängig vom

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Betriebszustand der Brennkraftmaschine durch den Bedarf des Bordnetzes gesteuert werden. Und schließlich hat ein solcher Wandler keine beweglichen Teile, so daß er mechanisch keiner Abnutzung unterliegt.

Mit der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, daß der thermionische Wandler auf besten Wirkungsgrad bei voller Leistung ausgelegt und nur im Vollastbereich betrieben ist. Die Berücksichtigung von Toillast-Betrieb kann dadurch erfolgen, daß erfindungsgemäß der thermionische Wandler intermittierend betrieben ist. Dabei dient natürlich die Batterie als Speicher. Es ist auf diese Weise möglich, einen guten Wirkungsgrad zu erreichen und außerdem ergibt sich eine schadstoffarme Verbrennung des Kraftstoffes, weil der Brenner im thermionischen Wandler für einen ganz bestimmten Arbeitspunkt ausgelegt werden kann. Es ist dabei erfindungsgemäß eine selbsttätige Zeitschaltung für den intermittierenden Betrieb in Abhängigkeit von zumindest der Leistungsanforderung im Netz und dem Ladezustand der Batterie vorgesehen. Auf diese Weise ist es möglich, den Wandler durch diese Zeitschaltung oder ggf. auch durch Fernsteuerung einzuschalten und auch im parkenden, unbesetzten Fahrzeug den Bedarf großer Stromverbraucher, z. B. einer Klimaanlage,zu decken.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß dem thermionischen Wandler ein Gebläse zur Förderung der Verbrennungsluft und eine Kühlvorrichtung zugeordnet ist. Für das Gebläse ist ein elektrischer Antrieb zweckmäßig. Als Kühlung kommt sowohl eine direkte Luftkühlung als auch eine Wasserkühlung in Frage, wobei die letztere unter Zuhilfenahme des vorhandenen Kühlkreislaufes bei wassergekühlten Motoren ausführbar ist. Weiterhin wäre es denkbar, wenn dem thermionischen Wandler Mittel zugeordnet sind zum Abschalten der Brennstoffzufuhr im Gefahrenfall, d. h. also z. B. bei Überhitzung oder auch beim schadhaften Ausfallen von Verbrauchern.

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Einzelheiten der Erfindung zeigt das Ausführungsbeispiel der Zeichnung anhand des Aufbauschemas einer solchen Anlage. In diesem Schema sind bauliche Einzelheiten sowie Einzelheiten der räumlichen Anordnung nicht berücksichtigt.

Eine Brennkraftmaschine 10 wird von einem nicht mehr dargestellten Kraftstoffbehälter durch die Leitung 11 mit Kraftstoff versorgt. Eine Zweigleitung 12 führt zu dem thermionischen Wandler 13« Dieser dient zur Speisung des Bordnetzes l4, wobei eine Batterie 15 als Speicher dient. An das Bordnetz ik sind mehrere Verbraucher 16 angeschlossen, wie z. B. die Beleuchtung des Fahrzeugs, die Zündung, der Anlasser, eine evtl. vorhandene Klimaanlage usw..

Dem thermionischen Wandler 13 ist ein kleines elektrisches Gebläse 17 zugeordnet, welches ebenfalls aus dem Bordnetz lk gespeist wird und welches für die Zuführung der Verbrennungsluft dient. Ferner ist eine Steuerungseinheit 18 vorgesehen, die den thermionischen Wandler 13 intermittierend betreibt. Dies kann nach einem festgelegten Zeitplan erfolgen, es kann aber auch selbsttätig in Abhängigkeit von der Belastung des Bordnetzes Ik und dem Ladezustand der Batterie 15 und ggf. noch von anderen Größen erfolgen. Die Steuerungseinheit 18 - die übrigens auch ferngesteuert sein kann - schaltet dann selbsttätig die Brennstoffzufuhr durch die Leitung 12 ab bzw. wieder an und zündet im letzteren Fall auch den thermionischen Wandler.

Der thermionische Wandler 13 ist außerdem mit einer Kühlvorrichtung ausgerüstet. Diese Kühlung ist im vorliegenden Fall als Wasserkühlung ausgebildet und an den ohnehin vorhandenen Wasserkühler 19 der Brennkraftmaschine 10 angeschlossen. Der Anschluß erfolgt so, daß die ohnehin vorhandene Kühlwasserumwälzpumpe 20 sowohl den Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine 10 als auch den Kühlkreislauf 21 des thermionischen Wandlers speisen kann. Dies gilt auch dann, wenn der Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine 10 nicht über den Kühler 19, sondern über

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den Kurzschluß 22 verläuft. Die Verteilung der durch die Brennkraftmaschine 10 und durch den thermionischen Wandler 13 strömenden Wassermenge kann durch entsprechende Querschnitte bemessen werden.

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Claims

Ansprüche

1.) Einrichtung zur Speisung des elektrischen Bordnetzes von Kraftfahrzeugen, welches einen Stromerzeuger, eine Batterie als Speicher und mehrere Verbraucher enthält, dadurch gekennzeichnet, daß als Stromerzeuger ein mit dem Kraftstoff des Kraftfahrzeuges betreibbarer thermionischer Wandler vorgesehen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der thermionische Wandler auf besten Wirkungsgrad bei voller Leistung ausgelegt und nur im Vollastbetrieb betrieben ist.

3· Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der thermionische Wandler intermittierend betrieben ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch eine selbsttätige Zeitschaltung für den intermittierenden Betrieb in Abhängigkeit von zumindest der Leistungsanforderung im Bordnetz und dem Ladezustand der Batterie.

5· Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem thermionischen Wandler ein Gebläse zur Förderung der Verbrennungsluft und eine Kühlvorrichtung zugeordnet ist.

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