DE4204105A1 - Elektrische stromversorgung fuer motorfahrzeuge - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Gleichstromver­ sorgungen und im besonderen auf Stromversorgungen, die für das Nachrüsten anstelle einer konventionellen Wechselstromma­ schine bzw. Drehstromlichtmaschine (nachfolgend als Drehstrom­ lichtmaschine bezeichnet) eines Fahrzeugs geeignet sind.

Es existieren viele verschiedenartige Gleichstromversorgungen, die in Verbindung mit Fahrzeugen brauchbar sind. Beispiele sol­ cher Vorrichtungen wurden in den folgenden US-Patenten beschrie­ ben: 48 53 557, 45 59 687, 33 16 416, 43 30 715, 47 05 934, 38 99 652, 38 94 242, 41 00 474 und 37 70 976.

Die vorliegende Erfindung strebt danach, eine verbesserte elek­ trische Stromversorgung für Motorfahrzeuge bereitzustellen.

So wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine verbesserte elektrische Stromversorgung bereitge­ stellt, die eine Drehstromlichtmaschine enthält, die eingerich­ tet ist, eine Rotationsantriebsenergie von einem Fahrzeugmotor aufzunehmen, und eine Steuer- und Schaltvorrichtung mit der Wir­ kung, automatisch vom Betrieb im Drehstromlichtmaschinen-Be­ triebsmodus zum Betrieb im Generator-Betriebsmodus als Antwort auf die Trennung der Drehstromlichtmaschine von einer Fahrzeug­ batterie umzuschalten.

Zusätzlich wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung eine verbesserte Stromversorgung für Motor­ fahrzeuge bereitgestellt, die eine Drehstromlichtmaschine ent­ hält, die eingerichtet ist, eine Rotationsantriebsenergie von einem Fahrzeugmotor aufzunehmen, und eine Steuer- und Schaltvor­ richtung, die in Verbindung mit der Drehstromlichtmaschine wirk­ sam ist, um eine Leerlaufversorgungsausgangsspannung (floating mains voltage output) zu liefern.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Steuer- und Schaltvorrichtung nur passive Komponenten.

Ferner wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung eine verbesserte Stromversorgung für Motorfahr­ zeuge bereitgestellt, die eine Drehstromlichtmaschine enthält, die eingerichtet ist, eine Rotationsantriebsenergie von einem Fahrzeugmotor aufzunehmen, und eine Steuer- und Schaltvorrich­ tung, die in Verbindung mit der Drehstromlichtmaschine wirksam ist und eine Vorrichtung zur Versorgung eines Schweiß-Ausgangs (welding output) und eine Vielzahl von Dioden, die in parallelen Paaren angeordnet sind, enthält.

Ferner wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung eine verbesserte Stromversorgung für Motorfahr­ zeuge bereitgestellt, die eine Drehstromlichtmaschine enthält, die eingerichtet ist, eine Rotationsantriebsenergie von einem Fahrzeugmotor aufzunehmen, und eine Steuer- und Schaltvorrich­ tung, die in Verbindung mit der Drehstromlichtmaschine und einem Warnlicht für den Fahrer wirksam ist, um einem Fahrzeugführer anzuzeigen, wenn die Drehstromlichtmaschine von der Fahrzeugbat­ terie getrennt ist.

Zusätzlich wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung eine verbesserte Stromversorgung für Motor­ fahrzeuge bereitgestellt, die eine Drehstromlichtmaschine ent­ hält, die eingerichtet ist, eine Rotationsantriebsenergie von einem Fahrzeugmotor aufzunehmen, und eine Steuer- und Schaltvor­ richtung, die in Verbindung mit der Drehstromlichtmaschine wirk­ sam ist, wobei die Drehstromlichtmaschine und die Steuer- und Schaltvorrichtung getrennte Mittel zum Liefern von Betriebsaus­ gangsspannungen bzw. Netzausgangsspannungen (nachfolgend als Be­ triebsausgangsspannung bezeichnet) und Mittel zur Versorgung von Ausgängen mit niederen Spannungen bei hohen Strömen zum Schweißen oder zum Aufladen der Batterie enthalten, wobei die getrenn­ ten Mittel gleichzeitig betrieben werden können, um das Schweißen und die Lieferung von Betriebsausgangsspannungen zu ermögli­ chen.

Die vorliegende Erfindung wird durch die folgende ausführliche Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren besser verstanden und eingesehen werden, wobei

Fig. 1 eine verallgemeinerte Blockdiagramm-Darstellung einer Stromversorgung ist, die gemäß einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut und wirk­ sam ist,

Fig. 2/1 und 2/2 zusammen eine ausführliche schematische Dar­ stellung der Stromversorgung von Fig. 1 sind.

Es wird nun auf die Fig. 1, 2/1 und 2/2 Bezug genommen, die eine Stromversorgung, die gemäß einer bevorzugten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung aufgebaut und wirksam ist, ver­ anschaulichen. Im allgemeinen umfaßt die Stromversorgung eine Drehstromlichtmaschine 10, die einen einzelnen Rotor 12 und eine damit verbundene Regelung 14 besitzt, wie zum Beispiel eine von der Firma Bosch in Deutschland käufliche 90A-Drehstromlichtma­ schine, welche abgeändert ist, wie es in den Fig. 2/1 und 2/2 gezeigt und nachstehend beschrieben ist.

Wie in den Fig. 2/1 und 2/2 zu sehen, wurde die einzelne Sta­ torwicklung der herkömmlichen Drehstromlichtmaschine durch ein Paar um den ursprünglichen Kern gewickelte Statorwicklungen 16 und 18 ersetzt, welche beide vom Rotor 12 induktiv getrieben werden. Die beiden Statorwicklungen 16 und 18 sind getrennt und induktiv und elektrisch voneinander isoliert, so daß die Lei­ stungsabgabe der Statorwicklung 18 unabhängig von der Leistungs­ abgabe von Fahrzeugbatterie und Fahrzeuggestell oder einer ande­ ren festen Spannungsquelle "treibt" ("floats").

Die Regelungssteuerschaltung 20 und die Gleichrichterbrücken­ schaltung 22, ebenso wie die Schaltung 24 für den Ladungsan­ zeigelampen-Treiber sind mit der Drehstromlichtmaschine 10 ver­ bunden und in einem Steuerungs- und Verbindungsgehäuse 19 ver­ bunden.

Wie in Fig. 2/1 zu sehen ist gemäß einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung jede der drei Wicklungen 30, 32 und 34 des Stators 16 mit einem Paar Dioden 36 verbunden, welche miteinander verbunden sind, um Plus- beziehungsweise Mi­ nus-Ausgangsgleichströme entsprechend an positive beziehungswei­ se negative Buchsenklemmen A und C zu liefern. Die Buchsenklem­ men A und C werden zum Schweißen und zum Aufladen der Batterie gebraucht. Normalerweise ist die Fahrzeugbatterie 38 mit der Klemme A mittels einer Schnellverbindungsklemme B, wie zum Bei­ spiel Klemmelemente, die unter den Katalognummern BN 511.01.003 und BN 511.0006 von Alexander Binzel in Deutschland erhältlich sind, verbunden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung ist die Schaltung 24 für den Ladungsanzeigelampen-Treiber wirksam, wenn die Fahrzeugbatterie 38 von der Klemme A abgekop­ pelt ist, um die Lampe 40 einzuschalten, die anzeigt, daß die Batterie 38 nicht geladen wird. Wenn die positive Klemme der Batterie 38 mit der Klemme A verbunden ist, leuchtet die Lampe 40 nicht mehr.

Die Schaltung 24 umfaßt ein Relais 42, das einen Eingangswech­ selstrom von der Wicklung 30 des Stators 16 über die Diode 44 erhält, wenn die Batterie 38 mit der Klemme A verbunden ist. Dieses Relais positioniert in Abwesenheit des Eingangswechsel­ stroms, d. h. wenn die Batterie 38 nicht mit der Klamme A verbun­ den ist, und wenn der Fahrzeugmotor arbeitet, der die Drehstrom­ lichtmaschine treibt, einen Schalter 46, wie in Fig. 2/1 ge­ zeigt, um eine Seite der Lampe 40 zu erden. In diesem Fall, wenn der Fahrzeugzündschalter 48 geschlossen ist, was ein Relais 47 veranlaßt, einen Schalter 49 zu schließen, wodurch Batteriespan­ nung an die andere Seite der Lampe 40 geliefert wird, wird die Lampe erleuchtet, was den Bediener warnt, daß die Batterie 38 nicht verbunden ist.

Die Regelungssteuerschaltung 20 beinhaltet ein Relais 50, das ebenfalls eine Zufuhr von der Wicklung 30 des Stators 16 über eine Diode 51 erhält, und dazu dient, die Position eines Schal­ ters 52 zu steuern, so daß der Schalter 52 offen ist, wie in Fig. 2/1 gezeigt, wenn die Batterie 38 von der Klemme A abgekop­ pelt ist, wodurch die Spannung der Batterie 38 nur mit der Steuerung 14 über eine Diode 54 verbunden wird, so daß die Lei­ stungsabgabe der Statorwicklungen 18 die Batterie 38 nicht laden kann.

Wendet man sich nun der Fig. 2/2 zu, ist zu sehen, daß die Sta­ torwicklungen 18 jeweils mit einer Primärspule 60 eines Trans­ formators 62 verbunden sind, was einen Teil der Regelungssteuer­ schaltung 20 bildet. Die korrespondierenden Sekundärspulen 64 sind über eine Diodenbrücke 66 mit der Steuerung 14 verbunden, um eine Rückkopplungseingangsspannung zur Steuerung 14 zu schaf­ fen, wenn die Fahrzeugbatterie von der Klemme A abgekoppelt ist. Dieser Arbeitsmodus wird "Generator"-Betriebsmodus genannt. Im Generator-Betriebsmodus ist der Transformator 62 in Verbindung mit der Diodenbrücke 66 wirksam, um einen Erhaltungsstrom (maintenance current) an den Rotor 12 zu liefern, wodurch eine Belastung der Fahrzeugbatterie 38 ausgeschlossen wird. Wenn die Stromversorgung im Generator-Betriebsmodus wirksam ist, ist es normalerweise nötig, die Umdrehungen des Motors zu erhöhen. Dies kann durch jede geeignete mechanische oder elektrische Vorrich­ tung erreicht werden.

Wenn die Fahrzeugbatterie 38 mit der Klemme A verbunden ist, be­ stimmt ihre Spannung den Betrieb der Steuerung 14 wie bei übli­ chen Drehstromlichtmaschinen. Dieser Arbeitsmodus wird der "Drehstromlichtmaschinen"-Betriebsmodus genannt. Im "Drehstromlichtmaschinen"-Betriebsmodus werden keine Betriebs­ ausgangsspannungen an den Klemmen E und F bereitgestellt.

Die Statorwicklungen 18 sind jeweils über geeignete Dioden 68 mit den Ausgangsklemmen E und F verbunden, die dazu dienen, Be­ triebsgleichspannungen zu liefern. Beide Statorwicklungen 18 und die Primärspulen 60 sind so gewählt, daß sie der gewünschten Ausgangsspannung an den Klemmen E und F entsprechen, zum Bei­ spiel jede beliebige Gleichspannung von 110V, 220V oder 240V.

Claims (10)

1. Elektrische Stromversorgung für Motorfahrzeuge, die umfaßt: eine Drehstromlichtmaschine (10), die eingerichtet ist, eine Rotationsantriebsenergie von einem Fahrzeugmotor auf­ zunehmen, und Steuer- und Schaltmittel mit der Wirkung, automatisch vom Betrieb im Drehstromlichtmaschinen-Be­ triebsmodus zum Betrieb im Generator-Betriebsmodus als Ant­ wort auf die Trennung der Drehstromlichtmaschine (10) von einer Fahrzeugbatterie (38) umzuschalten.

2. Elektrische Stromversorgung für Motorfahrzeuge, die umfaßt: eine Drehstromlichtmaschine (10), die eingerichtet ist, eine Rotationsantriebsenergie von einem Fahrzeugmotor auf­ zunehmen, und Steuer- und Schaltmittel, die in Verbindung mit der Drehstromlichtmaschine (10) wirksam sind, um eine Leerlaufversorgungsausgangsspannung zu liefern.

3. Elektrische Stromversorgung nach den Ansprüchen 1 und 2, worin die genannten Steuer- und Schaltmittel nur passive Komponenten umfaßt.

4. Elektrische Stromversorgung für Motorfahrzeuge, die eine Drehstromlichtmaschine (10) enthält, die eingerichtet ist, eine Rotationsantriebsenergie von einem Fahrzeugmotor aufzunehmen, und Steuer- und Schaltmittel, die in Verbin­ dung mit der Drehstromlichtmaschine (10) wirksam sind und Mittel zur Versorgung eines Schweißausgangs (means for providing a welding output) und eine Vielzahl von Dioden, die in parallelen Paaren angeordnet sind, enthalten.

5. Elektrische Stromversorgung für Motorfahrzeuge, die eine Drehstromlichtmaschine (10) enthält, die eingerichtet ist, eine Rotationsantriebsenergie von einem Fahrzeugmotor aufzunehmen, und Steuer- und Schaltmittel, die in Verbin­ dung mit der Drehstromlichtmaschine (10) und einem Warn­ licht für den Fahrer wirksam sind, um einem Fahrzeugführer anzuzeigen, wenn die Drehstromlichtmaschine (10) von der Fahrzeugbatterie (38) getrennt ist.

6. Elektrische Stromversorgung für Motorfahrzeuge, die eine Drehstromlichtmaschine (10) enthält, die eingerichtet ist, eine Rotationsantriebsenergie von einem Fahrzeugmotor aufzunehmen, und eine Steuer- und Schaltvorrichtung, die in Verbindung mit der Drehstromlichtmaschine (10) wirksam ist, wobei die Drehstromlichtmaschine (10) und die Steuer- und Schaltmittel getrennte Mittel zum Liefern von Betriebsaus­ gangsspannungen und Mittel zur Versorgung von Ausgängen mit niederen Spannungen bei hohen Strömen zum Schweißen oder zum Aufladen der Batterie enthalten, wobei die getrennten Mittel gleichzeitig betrieben werden können, um das Schweißen und die Lieferung von Betriebsausgangsspannungen zu ge­ statten.

7. Elektrische Stromversorgung nach Anspruch 1, worin die ge­ nannten Schaltmittel in Verbindung mit der Drehstromlicht­ maschine (10) wirksam sind, um eine Leerlaufversorgungs­ spannung zu liefern.

8. Elektrische Stromversorgung nach den Ansprüchen 1 und 2, die außerdem Mittel zur Versorgung eines Schweißausgangs umfaßt und eine Vielzahl von Dioden, die in parallelen Paa­ ren angeordnet sind, enthält.

9. Elektrische Stromversorgung nach allen vorangegangenen An­ sprüchen, die außerdem ein Warnlicht für den Fahrer umfaßt, um einem Fahrzeugführer anzuzeigen, wenn die Drehstrom­ lichtmaschine (10) von der Fahrzeugbatterie (38) getrennt ist.

10. Elektrische Stromversorgung für Motorfahrzeuge, die eine Drehstromlichtmaschine (10) enthält, die eingerichtet ist, eine Rotationsantriebsenergie von einem Fahrzeugmotor aufzunehmen, und eine Steuer- und Schaltvorrichtung, die in Verbindung mit der Drehstromlichtmaschine (10) wirksam ist, wobei die Drehstromlichtmaschine (10) und die Steuer- und Schaltmittel getrennte Mittel zum Liefern von Betriebsaus­ gangsspannungen und Mittel zur Versorgung von Ausgängen mit niederen Spannungen bei hohen Strömen zum Schweißen oder zum Aufladen der Batterie enthalten, wobei die Drehstrom­ lichtmaschine (10) eine einzelne Steuerung enthält, die sowohl mit den Mitteln zum Liefern von Betriebsausgangs­ spannungen als auch mit den Mitteln zur Versorgung von Aus­ gängen mit niederen Spannungen bei hohen Strömen wirksam ist.