DE4226311A1 - Three=phase current generator for vehicle - uses voltage between star-point and earth (roughly half line voltage) to power auxiliaries in vehicle - Google Patents

Three=phase current generator for vehicle - uses voltage between star-point and earth (roughly half line voltage) to power auxiliaries in vehicle

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Abstract

An AC generator for a car has a three-phase, star-connected stator winding coupled to three diodes pairs in a conventional rectifier bridge, giving 12 V positive output at the B+ terminal, and a rectified voltage at the D+ terminal for the rotor winding and regulator circuit. The voltage between the start point and earth (roughly half line voltage) is tapped off and used for to drive some vehicle auxiliaries at reduced load (e.g. a cooling fan). Alternatively, the main 12 V battery can be replaced by two 6 V ones in series, both being charged from the B+ terminal for major loads and one being charged from the new terminal for minor loads. ADVANTAGE- Excellent means of increasing overall engine efficiency by using a previously-ignored generator voltage for some tasks.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehstromgenerator gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a three-phase generator according to Preamble of claim 1.

Drehstromgeneratoren für Kraftfahrzeuge, die zwei Span­ nungen liefern, sind beispielsweise bekannt aus der DE-A 26 03 783. Dort wird die zweite, höhere Spannung über eine Kaskadenschaltung erreicht.Three-phase generators for motor vehicles, the two span supplies are known for example from DE-A 26 03 783. There the second, higher voltage is over a cascade connection is achieved.

Die DE-B 23 52 087 beschreibt einen Drehstromgenerator für ein Kraftfahrzeug, bei dem die zweite Spannung mit Hilfe eines Hilfstransformators erzielt wird.DE-B 23 52 087 describes a three-phase generator for a motor vehicle in which the second voltage with Auxiliary transformer is achieved.

Dieser Stand der Technik zeigt, daß Bedarf besteht, bei einem Fahrzeug zwei Spannungen zur Verfügung zu stellen. Entweder handelt es sich dabei um eine höhere Spannung als die übliche Bordspannung, die für Verbraucher großer Leistung zur Verfügung gestellt werden soll, beispiels­ weise für eine heizbare Frontscheibe. Umgekehrt kann es auch wünschenswert sein, eine niedrigere als übliche Bordspannung zu besitzen, um zweistufige Verbraucher mit einer niedrigeren Leistung zu betreiben, ohne daß über Vorschaltwiderstände oder ähnliche Maßnahmen Verlustlei­ stungen in Kauf genommen werden müssen. Ein Beispiel da­ für ist ein Kühlerlüfter.This prior art shows that there is a need for to provide two voltages to a vehicle. Either it is a higher voltage than the usual on-board voltage, which is great for consumers Performance should be made available, for example wise for a heated windscreen. Conversely, it can also be desirable a lower than usual To have on-board voltage to use two-stage consumers operate at a lower power without over Series resistors or similar measures must be accepted. An example there for is a radiator fan.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Schaltung zur Bereitstellung einer weiteren Spannung im Kraftfahr­ zeug anzugeben, wobei weitgehend der herkömmliche Dreh­ stromgenerator weiterverwendet werden kann. The object of the invention is a simple circuit to provide additional tension in the motor vehicle Stuff to specify, largely the conventional rotation current generator can continue to be used.  

Die Aufgabe wird gelöst durch den Hauptanspruch.The task is solved by the main claim.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß am Sternpunkt der drei sternförmig zueinandergeschalteten Wicklungen die Spannung abgegriffen wird. Damit steht eine Spannung zur Verfügung, die etwa die halbe Spannung der Ausgangsspan­ nung des Generators anbietet. Da diese Spannung nur ein­ fach gleichgerichtet ist, besitzt sie eine höhere Wel­ ligkeit als die normale Ausgangsspannung, was jedoch bei vielen Anwendungsfällen unbedeutend ist.According to the invention it is provided that at the star point three windings interconnected in a star shape Voltage is tapped. This creates a tension Available that is about half the voltage of the output span offers the generator. Because this tension is only one is the same direction, it has a higher world than the normal output voltage, but at is insignificant in many applications.

Für weitere Anwendungssysteme sind zwei Akkumulatoren möglich, die in Serie geschaltet sind und mit dem ge­ meinsamen Punkt ihrer Serienschaltung an den Sternpunkt geführt sind. Die volle Bordspannung kann den Akkumula­ toren entnommen werden durch Serienschaltung, die halbe Spannung dadurch, daß nur einer der Akkus zur Stromver­ sorgung dient oder ggf. die beiden Akkus parallel ge­ schaltet werden.There are two accumulators for other application systems possible, which are connected in series and with the ge common point of your series connection to the star point are led. The full on-board voltage can accumulate gates are removed by series connection, half Voltage by the fact that only one of the batteries for Stromver supply or, if necessary, the two batteries in parallel be switched.

Wenn an die Gleichrichtung der im Sternpunkt abgegriffe­ nen Spannung erhöhte Anforderungen gestellt werden, kann ein Glättungskondensator vorgesehen werden. Dies z. B. ist dann möglich, wenn die im Sternpunkt abgegriffene Spannung 12 Volt beträgt und zur Versorgung des üblichen Bordnetzes im Kraftfahrzeug verwendet wird, während die abgegriffene höhere Spannung, die am Ausgang zur Verfü­ gung steht, mindestens 24 Volt beträgt, wobei sie bei Belastung des Sternpunktes bis auf maximal 40 Volt an­ steigen kann. Diese höhere Spannung kann für intensive Verbraucher, z. B. eine heizbare Frontscheibe, einge­ setzt werden. If higher demands are made on the rectification of the voltage tapped at the star point, a smoothing capacitor can be provided. This z. B. is possible if the tapped voltage in the star point is 12 volts and is used to supply the usual electrical system in the motor vehicle, while the tapped higher voltage that is available at the output is at least 24 volts Star point can rise to a maximum of 40 volts. This higher voltage can be used for intensive consumers, e.g. B. a heated windscreen, is set.

Selbstverständlich sind weitere Glättungsmaßnahmen bei hohen Ansprüchen möglich.Of course, further smoothing measures are included high demands possible.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung er­ klärt. Es zeigenThe invention is based on the drawing clarifies. Show it

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung; Fig. 1 a first embodiment of the invention;

Fig. 2 die Erfindung unter Verwendung von zwei Akkumulatoren; und Figure 2 shows the invention using two accumulators. and

Fig. 3 eine weitere erfindungsgemäße Ausführungs­ form. Fig. 3 shows another embodiment of the invention.

In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 10 schematisch ein herkömmlicher Drehstromgenerator dargestellt, dessen drei sternförmige Wicklungen 12, 14 und 16 mit den Buch­ staben U, V und W bezeichnet sind. Die drei sternförmig angeordneten Wicklungen 12, 14 und 16 sind mit ihrem einen Ende im Sternpunkt 46 zusammengeschlossen, die an­ deren Enden führen über die Erregerdioden 34, 36 und 38 zum Anschluß 40 zur Generatorkontrollampe.In Fig. 1, the reference numeral 10 schematically shows a conventional three-phase generator, the three star-shaped windings 12 , 14 and 16 with the letters U, V and W are designated. The three star-shaped windings 12 , 14 and 16 are connected at one end to the star point 46 , which at their ends lead via the excitation diodes 34 , 36 and 38 to the connection 40 to the generator control lamp.

Zugleich liegt der dem Sternpunkt 46 abgewandte Anschluß der Wicklungen 12, 14 und 16 an einem Paar Gleichrich­ terdioden. Die Anode der einen Gleichrichterdiode, mit 18, 22, 26 bezeichnet, von denen jeweils eine einer Wicklung 12, 14, 16 zugeordnet ist, ist mit dem Wick­ lungsende verbunden, während die Kathoden aller drei Dioden 18, 22 und 26 gemeinsam an den positiven Span­ nungsausgang 30 des Generator gelegt sind. Der positive Spannungsausgang 30 ist zugleich mit einem Entstörkon­ densator 62 gegen Masse gelegt. At the same time lies the connection of the windings 12 , 14 and 16 facing away from the star point 46 on a pair of rectifier terdiodes. The anode of a rectifier diode, designated 18, 22, 26 , each of which is assigned to a winding 12 , 14 , 16 , is connected to the winding end, while the cathodes of all three diodes 18 , 22 and 26 together on the positive Voltage output 30 of the generator are placed. The positive voltage output 30 is also connected to an interference suppressor 62 to ground.

Das zweite Gleichrichter-Diodenpaar besteht aus den Dioden 20, 24 und 28, die mit ihrer Kathode jeweils mit einer der Wicklungen verbunden sind und mit ihrer Anode zum Masseanschluß 32 gelegt sind.The second pair of rectifier diodes consists of diodes 20 , 24 and 28 , which are each connected to one of the windings with their cathode and are connected to ground connection 32 with their anode.

Der positive Spannungsausgang 30 führt in herkömmlicher Weise auf den Pluspol eines Akkumulators 56, der mit 64 geerdet ist. Ein Schalter 58 liegt an dem positiven Spannungsausgang 30 und kann, schematisch dargestellt, eine Last 60 zuschalten, die mit 62 an Masse liegt.The positive voltage output 30 leads in a conventional manner to the positive pole of an accumulator 56 which is grounded at 64 . A switch 58 is connected to the positive voltage output 30 and, shown schematically, can switch on a load 60 which is connected to ground at 62 .

Die Drehstromwicklung 42 und ein Regler 44 sind weiter­ hin in herkömmlicher Weise vorgesehen, um den Drehstrom­ generator 10 wie bekannt zu betreiben.The three-phase winding 42 and a controller 44 are further provided in a conventional manner in order to operate the three-phase generator 10 as is known.

Bei einem derartigen, herkömmlich aufgebauten Drehstrom­ generator soll eine zweite Spannung abgegriffen werden. Erfindungsgemäß wurde herausgefunden, daß zum Abgriff dieser Spannung sich der Sternpunkt 46 anbietet. Ein Ab­ griff der Spannung am Sternpunkt 46, der auf einen An­ schluß 48 als Ausgang aus dem Generator gelegt ist, liegt auf etwa halber Spannung des Ausganges 30. Schema­ tisch dargestellt ist ein Schalter 50, über den eine Last 52 ein- und ausgeschaltet werden kann, die bei 54 auf Masse gelegt ist. Diese Last 52 erhält somit nur die halbe Spannung der Last 60. Beispielsweise kann ein Küh­ lerlüfter, der, wenn er mit voller Spannung, also über den Anschlußpunkt, mit Spannung versorgt wird, mit ver­ minderter Leistung betrieben werden, wenn er vom An­ schlußpunkt 30 getrennt wird und dafür plusseitig auf den Anschlußpunkt 48 gelegt wird. Das Vorsehen von Vor­ schaltwiderständen, in denen Leistung "nutzlos" in Wärme umgesetzt wird, entfällt, es ist eine verlustfreie Redu­ zierung der Kühllüfterleistung möglich. In such a conventionally constructed three-phase generator, a second voltage is to be tapped. According to the invention it was found that the star point 46 offers itself for tapping this voltage. From reached the voltage at the star point 46 , which is connected to a circuit 48 as an output from the generator, is at about half the voltage of the output 30th A switch 50 is shown schematically, via which a load 52 can be switched on and off, which is connected to ground at 54 . This load 52 therefore receives only half the voltage of the load 60 . For example, a cooler fan which, if it is supplied with full voltage, that is to say via the connection point, can be operated with reduced power if it is disconnected from the connection point 30 and is therefore connected on the plus side to the connection point 48 . The provision of series resistors, in which power is "useless" is converted into heat, there is a loss-free reduction of the cooling fan power is possible.

Da die Dioden 18, 22 und 26 nicht mehr zur Gleichrich­ tung der in Punkt 46 abgegriffenen Spannung verwendet werden, sondern die Gleichrichtung allein über die Dio­ den 20, 24 und 28 erfolgt, ist die Welligkeit der in Punkt 48 abgegriffenen Spannung schlechter, was aber für die meisten Anwendungsfälle ohne Bedeutung ist.Since the diodes 18 , 22 and 26 are no longer used to rectify the voltage tapped at point 46 , but rather the rectification takes place solely via diodes 20 , 24 and 28 , the ripple of the voltage tapped at point 48 is worse, but what is irrelevant for most applications.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform. Sie unter­ scheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 1 ledig­ lich dadurch, daß zwei Akkumulatoren 64 und 66 vorgese­ hen sind, wobei der Akkumulator 64 zwischen den Punkten 30 und 48 liegt, wohingegen der Akkumulator 66 zwischen dem Spannungsausgang 48 und dem Masseanschluß 68 liegt. Beide Akkumulatoren 64 und 66 haben in etwa die halbe Netzspannung der Spannung, die im Spannungsausgang 30 zur Verfügung steht. Durch Serienschaltung der beiden Akkumulatoren 64 und 66 kann die gesamte übliche Bord­ spannung, wie sie im Anschluß 30 erzeugt wird, abgegrif­ fen werden, durch Ausnutzung nur eines der beiden Akku­ mulatoren, ggf. auch durch eine Parallelschaltung der beiden kann die halbe Spannung zur Verfügung gestellt werden, wie sie beispielsweise für den Verbraucher 52 notwendig ist. Fig. 2 shows a further embodiment. It differs from the embodiment of FIG. 1 single Lich in that two batteries 64 and 66 are hen vorgese, the battery 64 between points 30 and 48 , whereas the battery 66 is between the voltage output 48 and the ground terminal 68 . Both accumulators 64 and 66 have approximately half the mains voltage of the voltage that is available in voltage output 30 . By connecting the two accumulators 64 and 66 in series , the entire usual on-board voltage, as generated in connection 30, can be tapped, by utilizing only one of the two accumulators, possibly also by connecting the two in parallel, half the voltage is available be made, as is necessary for example for the consumer 52 .

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, die sich gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 da­ durch unterscheidet, daß der Akkumulator 56, der in Fig. 1 dargestellt ist, entfällt und durch einen Akkumulator 66 ersetzt ist, der gegen Erde 68 geführt ist. Die in einem Kraftfahrzeug übliche Bordspannung, heutzutage 12 Volt, wird im Sternpunkt 46 abgegriffen und über den Akkumulator 66 gespeichert. Zur besseren Glättung ist ein Glättungskondensator 70 vorgesehen, der mit seinem positiven Anschluß mit dem Spannungsausgang 58 verbunden ist und mit seinem negativen Anschluß geerdet ist.In Fig. 3, another embodiment is shown which differs from the embodiment according to Fig. 1 there by, that the accumulator 56 shown in Fig. 1 is omitted and is replaced by an accumulator 66, out of the to ground 68 is. The on-board voltage common in a motor vehicle, nowadays 12 volts, is tapped at the star point 46 and stored via the accumulator 66 . For better smoothing, a smoothing capacitor 70 is provided, which is connected with its positive connection to the voltage output 58 and is grounded with its negative connection.

Im Spannungsausgang 30 steht eine höhere Spannung zur Verfügung, die im Leerlauffall des Generators etwa dop­ pelt so hoch ist wie die im Spannungsausgang 48 anste­ hende Spannung. Ein symbolisch dargestellter Schalter 58 ermöglicht es, eine Last 60 zu- und abzuschalten, die Last 60 ist mit ihrem anderen Ausgang auf den Massepunkt 62 gelegt.A higher voltage is available in the voltage output 30 , which is approximately twice as high as the voltage in the voltage output 48 when the generator is idling. A symbolically represented switch 58 makes it possible to switch a load 60 on and off; the load 60 is connected to the ground point 62 with its other output.

Bei der Last 60 kann es sich um einen Verbraucher han­ deln, der erhebliche Energien erfordert, so daß bei üb­ licher Bordspannung hohe Ströme zur Verfügung gestellt werden müßten. Durch die erhöhte Spannung ist es mög­ lich, die Strombelastung und dementsprechend auch die Kabelauslegung kleiner zu halten. Ein Anwendungsbeispiel für den Verbraucher 60 wäre eine heizbare Frontscheibe.The load 60 may be a consumer that requires considerable energy, so that high currents would have to be made available at the on-board voltage. Due to the increased voltage, it is possible to keep the current load and, accordingly, the cable design smaller. An example of use for the consumer 60 would be a heatable windscreen.

Erfindungsgemäß ist es durch den beschriebenen Eingriff in den Drehstromgenerator möglich, gegenüber der norma­ len Spannung zugleich eine zweite, etwa halb so große Spannung abzugreifen, ohne daß schaltungstechnisch auf­ wendige Maßnahmen getroffen werden müssen.According to the invention, it is due to the intervention described possible in the three-phase generator, compared to norma len tension at the same time a second, about half the size Tapping voltage without switching on maneuverable measures must be taken.

Claims (4)

1. Drehstromgenerator für ein Kraftfahrzeug mit drei in einer Sternschaltung angeordneten Wicklungen (12, 14, 16), die mit ihrem einen Anschluß an einen gemeinsa­ men Sternpunkt (46) geführt sind, und drei Gleich­ richter-Diodenpaaren (18, 20; 22, 24; 26, 28), von denen jeweils die einen (18, 22, 26) eines jeden Paares mit ihrer Anode an die Wicklung (12, 14, 16) und mit ihrer Kathode an den positiven Spannungsaus­ gang (30), und deren jeweils andere (20, 24, 28) eines jeden Paares mit der Kathode an die Wicklung (12, 14, 16) und mit der Anode mit dem Masseausgang (32) des Generators verbunden sind, wobei am positi­ ven Ausgang (30) eine erste Spannung abgreifbar ist, und mit Einrichtungen zum Abgriff einer zweiten Span­ nung, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Spannung am Sternpunkt (46) abgegriffen wird.1. three-phase generator for a motor vehicle with three windings arranged in a star connection ( 12 , 14 , 16 ), which are guided with their one connection to a common star point ( 46 ), and three rectifier-diode pairs ( 18 , 20 ; 22 , 24 ; 26 , 28 ), of which each one (18, 22, 26) of each pair with its anode to the winding ( 12 , 14 , 16 ) and with its cathode to the positive voltage output ( 30 ), and their each other ( 20 , 24 , 28 ) of each pair are connected to the winding ( 12 , 14 , 16 ) with the cathode and to the ground output ( 32 ) of the generator with the anode, with a first at the positive output ( 30 ) Voltage can be tapped, and with devices for tapping a second voltage, characterized in that the second voltage is tapped at the star point ( 46 ). 2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am Sternpunkt (46) abgegriffene Spannung etwa die Hälfte der am positiven Ausgang (30) abgenommenen Spannung beträgt.2. Generator according to claim 1, characterized in that the voltage tapped at the star point ( 46 ) is approximately half of the voltage tapped at the positive output ( 30 ). 3. Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwei Akkumulatoren (64, 66) vorgesehen sind, deren Betriebsspannung in etwa halb so groß ist wie die Spannung am positiven Ausgang (30), wobei der eine Akkumulator (64) mit einem positiven Pol mit dem positiven Ausgang (30) und mit seinem negativen Pol mit dem mit dem Sternpunkt (46) in Verbindung stehen­ den Ausgang (48) verbunden ist, und der andere Akku­ mulator (66) mit seinem positiven Pol am negativen Pol des ersten Akkus (64) liegt und mit seinem nega­ tiven Pol auf Masse (68) gelegt ist.3. Generator according to claim 1 or 2, characterized in that two batteries ( 64 , 66 ) are provided, the operating voltage of which is approximately half the voltage at the positive output ( 30 ), the one battery ( 64 ) with a positive pole with the positive output ( 30 ) and with its negative pole with which the star point ( 46 ) is connected to the output ( 48 ), and the other battery mulator ( 66 ) with its positive pole at the negative pole of the first batteries ( 64 ) and is placed with its negative pole to ground ( 68 ). 4. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem mit dem Sternpunkt (46) ver­ bundenen Ausgang (48) ein Glättungskondensator (70) zugeordnet ist.4. Generator according to one of claims 1 to 3, characterized in that with the star point ( 46 ) connected output ( 48 ) is assigned a smoothing capacitor ( 70 ).
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