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Die
vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Steuerung
von Kraftfahrzeuganlassern.
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Ein
Kraftfahrzeuganlasser umfaßt
herkömmlicherweise
(1) einen Elektromotor M, ein Anlaßschütz 10 und
eine Steuerschaltung 20 für dieses Anlaßschütz 10.
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Das
Anlaßschütz 10 enthält eine
Spule B (oder mehrere) und einen beweglichen Kern, der einen Schalter
K ansteuert. Zu weiteren Einzelheiten kann auf die am 28. Juni 2000
eingereichte FR-A-2 795 884 verwiesen werden, und zwar insbesondere auf
deren 1.
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Wenn
dabei die Spule B mit Strom versorgt wird, während der beispielsweise durch
den Zündschlüssel betätigte Anlaßschalter
geschlossen ist, kann sich der bewegliche Kern verschieben und auf einen
Stift einwirken, der elastisch mit einem beweglichen Kontakt herkömmlicherweise
in Form einer Platte verbunden ist, der wiederum dazu bestimmt ist,
in Endlage mit ortsfesten Stromversorgungsklemmen in Kontakt zu
kommen, die an die Plusklemme (+Bat) der Batterie bzw. an den Elektromotor
M angeschlossen sind. Der Schalter K umfaßt daher den beweglichen Kontakt
und die Klemmen. Wenn er geschlossen ist, wird der Motor M mit Strom
versorgt.
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Die
Steuerschaltung 20 enthält
einen mit der Spule B in Reihe geschalteten Transistor T1 sowie
einen Mikroprozessor 25 zur Steuerung dieses Transistors
T1.
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Das
Anlaßschütz 10 hat
daher die Funktion eines elektrischen Schalters zwischen einer Spannungsquelle
(der Fahrzeugbatterie) und dem Motor M sowie außerdem eine Antriebsfunktion
für die
Eingriffsmittel zwischen dem Motor M und dem Verbrennungsmotor des
Fahrzeugs.
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Wie
man dies in 1 der vorerwähnten FR-A-2 795 884 erkennen
kann, ist das Anlaßschütz 10 im
einzelnen oberhalb des Motors M angeordnet und mit diesem parallel
geschaltet.
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Der
bewegliche Kern ist mit dem oberen Ende eines gabelförmigen Hebels
unter Einfügung einer
Feder verbunden, die als Zahn-gegen-Zahn-Feder bezeichnet wird.
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Das
untere Ende des Hebels kann auf eine Einspurvorrichtung einwirken,
die eine Nabe, ein Ritzel und einen zwischen dem Ritzel und der
Nabe eingefügten
Freilauf umfaßt.
Der besagte Freilauf umfaßt
einen äußeren Teil
in Form eines fest mit der Nabe verbundenen Käfigs, einen fest mit dem Ritzel verbundenen
inneren Teil und zwischen dem inneren und äußeren Teil eingefügte Rollen.
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Wenn
das Ritzel durch den Hebel über
den beweglichen Kern verschoben wird, ist es dazu bestimmt, mit
dem Anlaßzahnkranz
des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs ineinanderzugreifen, wobei davon auszugehen
ist, daß die
Nabe der Einspurvorrichtung an einer Ausgangswelle eingreift, die
direkt oder indirekt durch den Elektromotor M angetrieben werden
kann.
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Aufgrund
dieser zweiten Funktion des Anlaßschützes sowie aus Verschleißgründen des
Kerns hat es sich als notwendig erwiesen, eine zu schnelle Bewegung
dieses Kerns zu vermeiden.
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Um
die Verschiebungskinetik des beweglichen Kerns und der Einspurvorrichtung
zu beherrschen, wird eine Änderung
der Nutzstromstärke
in der Spule B gewählt,
wobei insbesondere verschiedene spezifische mechanische Parameter
der jeweiligen Einspurvorrichtung zu berücksichtigen sind, wie etwa
ihre Trägheit
und die Reibungskräfte,
auf die sie bei ihrer Vorwärtsbewegung
von ihrer Ruheposition zu ihrer Arbeitsposition trifft.
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Außerdem sind
die Trägheit
und die Reibungskräfte
des Kerns zu berücksichtigen.
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So
kann zum Beispiel die Masse einer Einspurvorrichtung von 1 bis 4
variieren, je nachdem ob sie für
den Anlasser eines kleinen Personenkraftwagens oder für den Anlasser
eines Lastkraftwagens bestimmt ist. In ähnlicher Weise fällt die
Reibung einer Einspurvorrichtung bei einem Schraubtriebanlasser
deutlich größer als
bei einem Schubtriebanlasser aus.
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In
der FR-A-2 795 884 ist vorgeschlagen worden, die Spule des Anlaßschützes durch
einen veränderlichen
Impulsstrom zu versorgen, bei dem die Veränderung des Taktverhältnisses
und somit des Effektivstroms im Laufe der Zeit von den Parametern
des beweglichen Kerns abhängig
sind.
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In
Abhängigkeit
von dem jeweiligen Anlasser, für
den er bestimmt ist, wird der Mikrocontroller 25 entsprechend
programmiert.
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In
der Praxis ist der Mikrocontroller 25 auf einer Elektronikkarte
angeordnet, wobei sich die Karten häufig nur durch die Programmierung
des Mikrocontrollers unterscheiden. Die Karte ist vorzugsweise im
Anlaßschütz 10 in
der Nähe
des ortsfesten Kerns des Anlaßschützes 10 eingebaut,
wie dies beispielsweise in der EP-A-0 751 545 beschrieben wird,
auf die hier zu weiteren Einzelheiten verwiesen werden kann. Es
bestehen daher hohe Risiken hinsichtlich einer Verwechslung der
Karten und einer fehlerhaften Bestückung der Anlaßschütze, Anlasser
oder Fahrzeuge mit ungeeigneten Karten.
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Darüber hinaus
ist diese Fehlerart nach dem Einbau der Karte im Anlaßschütz und nach
dessen Einbau im Anlasser schwer zu erfassen, zumal die elektronischen
Schaltungen, die zum Anlaßschütz gehören, in
dieses integriert sind.
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Eine
Lösung
bestünde
darin, eine elektronische Diagnosekarte am Anlaßschütz vorzusehen. Eine solche
Karte weist jedoch eine platzaufwendige Anschlußtechnik auf. Darüber hinaus
handelt es sich um eine kostenaufwendige Lösung.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil hier zu beseitigen,
das heißt,
eine einfache und zuverlässige
Bestimmung der Programmierart eines Mikrocontrollers zur Steuerung
eines Anlaßschützes zu
ermöglichen,
insbesondere wenn dieses bereits im Anlasser eingebaut ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Verfahren zur Stromversorgung eines Anlaßschützes eines elektrischen Kraftfahrzeuganlassers gelöst, bei
dem an einer Speiseschaltung des Anlaßschützes ein Effektivspeisesignal
mit einem ausgewählten
Verlauf bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem an
der Speiseschaltung ein zusätzliches
Signal mit einer ausgewählten
Form bereitgestellt wird, um die Bestimmung des Verlaufs des Effektivspeisesignals
zu vereinfachen.
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Außerdem schlägt die Erfindung
eine Vorrichtung zur Stromversorgung eines Anlaßschützes eines Kraftfahrzeuganlassers
vor, umfassend eine Speiseschaltung für das Anlaßschütz und Mittel, um an dieser
Schaltung ein Effektivspeisesignal mit einem ausgewählten Verlauf
bereitzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem Mittel umfaßt, um an
der Speiseschaltung ein zusätzliches
Signal mit einer ausgewählten
Form bereitzustellen, um die Bestimmung des Verlaufs des Effektivspeisesignals zu
vereinfachen.
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Weitere
Merkmale, Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich deutlicher
aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf
die beigefügten
Figuren. Darin zeigen im einzelnen:
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1 eine
Schaltungsanordnung zur Stromversorgung eines Anlaßschützes nach
dem Stand der Technik;
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2 ein
Diagramm zur Darstellung des Verlaufs eines Taktverhältnisses
der Speisespannung einer Anlaßschützspule;
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3 ein
Diagramm zur Darstellung des Verlaufs eines Taktverhältnisses
der Speisespannung einer Anlaßschützspule
gemäß der Erfindung;
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4 eine
erfindungsgemäße Kennimpulsfolge.
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In 2 sind
in der Abszisse aufeinanderfolgende Zeitpunkte im Verlauf der Verschiebung
eines beweglichen Kerns eines Anlaßschützes (Einzugszeitraum des Kerns)
und in der Ordinate das Taktverhältnis
der Speisespannung der Spule B des Anlaßschützes angegeben.
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Diese 2 ist
mit 3 der FR-A-2 795 884 identisch. So wird die Spule
B über
den Transistor T im Impulsmodus mit Pulsweitenmodulation oder "Pulse Width Modulation" (PWM) entsprechend
der englischen Terminologie gespeist, wobei der Transistor T durch
den Mikrocontroller 25 angesteuert wird.
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Während einer
ersten Phase, die von einem Zeitpunkt t0 bis
zu einem Zeitpunkt t1 dauert, kommt ein
Taktverhältnis
R1 zur Anwendung, das nahe oder gleich 100% ausfällt. Während dieser Phase fließt eine
hohe effektive Stromstärke
durch die Spule B, und der bewegliche Kern ist einer ausreichend
hohen Anziehungskraft ausgesetzt, um ihn von seiner Ruheposition
abzulösen
und ihn in Bewegung zu setzen. Diese Phase ist ausreichend kurz,
damit eine hohe Anziehungskraft auf den Kern nur zu dem Zweck bewirkt
wird, um ihn abzulösen.
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Während einer
zweiten Phase, die vom Zeitpunkt t1 bis
zu einem Zeitpunkt t3 dauert, ergibt sich am
Transistor T1 zunächst (bis zu einem Zeitpunkt
t2) ein Taktverhältnis R2 in etwa gleich 50%,
so daß der Effektivstrom
in der Spule B gerade ausreichend ist; um die restlichen Reibungskräfte, die
sich nach dem Ablösen
des beweglichen Kerns verringert haben, zu überwinden. Während dieses
ersten Zeitintervalls setzt der bewegliche Anker daher seine Verschiebung
bis zum Schließen
des Anlaßschützes ohne
zu hohe Geschwindigkeit fort.
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In
einem zweiten Zeitintervall dieser zweiten Phase, das zwischen dem
Zeitpunkt t2 und t3 abläuft, und
nach einer bestimmten oder vorbestimmten Zeit in dem unvorhergesehenen
Fall, in dem der Schalter K nicht geschlossen werden konnte, insbesondere wenn
anormal hohe Kräfte
im Anlaßschütz, in der Gabel,
in der Einspurvorrichtung und/oder im Motor M auftreten – während sich
der bewegliche Kontakt des Schalters K nicht in Kontakt mit den
Stromversorgungsklemmen befindet – bringt der Mikrocontroller 25 eine
kontinuierliche und progressive Erhöhung des Taktverhältnisses
zur Anwendung, die vom Verhältnis
R2 ausgeht und wieder zum Verhältnis
R1 gelangt. Dieses Zeitintervall ermöglicht es, über die fortschreitende Steigerung
der effektiven Stromstärke das
Schließen
des Anlaßschützes 10 sicherzustellen.
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In
einer zusätzlichen
Phase zwischen dem Zeitpunkt t3 und einem Zeitpunkt t4 wird das
Taktverhältnis
auf R1 gehalten, um den beweglichen Kern in seiner Kontaktposition
(Schalter K geschlossen) mit einer hohen Anziehungskraft zu halten,
die Sprünge des
beweglichen Kerns gegen den ortsfesten Kern des Anlaßschützes verhindert.
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Diese
Anordnung schafft die Möglichkeit,
die Stromspitzen zu absorbieren, die durch das Anlassen des Verbrennungsmotors
durch den Elektromotor M bedingt sind. Nach einer dritten Phase
kommt ein Taktverhältnis
R3 zur Anwendung, das hier kleiner als R2 ist, um den Schalter in
der Schließposition zu
halten. Zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 kann natürlich auch
ein Taktverhältnis
zur Anwendung kommen, das beispielsweise größer als R1 ist.
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Das
Diagramm von 3 zeigt diese besondere Form
des Verlaufs des Taktverhältnisses,
bei dem die Werte für
Dauer und Taktverhältnisse
jeweils an die mechanischen Besonderheiten des zugehörigen Anlaßschützes angepaßt sind.
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Das
Diagramm von 3 zeigt jedoch nach einem Merkmal
der Erfindung eine Vorphase, die von einem Zeitpunkt t–1 bis
zum Zeitpunkt t0 dauert und während der
die Spule B eine ausgewählte
Impulsfolge empfängt,
um sowohl durch einen Benutzer anhand einfacher Mittel leicht zu
prüfen
als auch leicht erkennbar zu sein, das heißt, daß sie besondere Formmerkmale
aufweist, die leicht erkennbar sind und durch die sie kaum mit einem
anderen Signal verwechselt werden kann.
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Diese
Impulsfolge kommt hier spezifisch mit dem Verlauf des vorstehend
beschriebenen Taktverhältnisses
zur Anwendung, mit dem sie untrennbar verbunden ist, da sie gleichzeitig
mit diesem besonderen Verlauf im Mikrocontroller 25 programmiert
ist.
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Im
vorliegenden Beispiel bildet diese Impulsfolge L, insoweit sie eine
besondere, ausschließlich dem
vorangehenden Taktverhältnisverlauf
zugeordnete Form aufweist, eine intrinsische Markierung oder Referenz
dieses besonderen Steuersignals, intrinsisch in bezug auf den Gegenstand,
den sie bestimmen soll, das heißt
das Verhalten des Mikrocontrollers 25.
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Es
kann daher kein Irrtum zwischen der durch dieses Vorsignal gebildeten
Angabe und dem effektiv durch den Mikrocontroller 25 erzeugten
Steuersignal auftreten.
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Die
Impulsfolge weist hier ein Taktverhältnis R4 kleiner als R2 auf,
so daß die
aus dieser Impulsfolge resultierende effektive Stromstärke keine
Verschiebung des beweglichen Kerns bewirkt, so daß keine
mechanische Einwirkung auf das Anlaßschütz stattfindet.
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In 4 ist
diese Impulsfolge eingehender dargestellt worden. Das Taktverhältnis R4
ist hier größer als
das Taktverhältnis
R3. Als Variante ist es kleiner als das Taktverhältnis R3.
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Die
besonderen Formmerkmale dieser Impulsfolge bestehen hier in ihrer
Gesamtdauer T (gleich der Differenz zwischen t0 und
t–1).
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Im
vorliegenden Beispiel wird daher eine unterschiedliche Dauer für Karten
mit unterschiedlichem Verhalten gewählt.
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Durch
diese Dauer T läßt sich
daher ohne zusätzliche
Schaltung an einem Anlasser sowohl an einer Fertigungsstraße als auch
an einem vollständigen
Anlasser oder auch an einem in einem Fahrzeug eingebauten Anlasser
einfach die Referenz einer bei einem elektronischen Anlasser verwendeten
Karte bestimmen.
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Diese
Dauer T entspricht außerdem
einer vorbestimmten Impulszahl.
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Mit
Hilfe eines Oszilloskops, das die momentane Stromstärke mißt, kann
ein Anlagenbediener diese Anzahl der während dieser Vorphase aufgetretenen
Impulse einfach bestimmen. Er entnimmt dazu das Steuersignal, beispielsweise
am Ausgang des Mikroprozessors 25, am Eingang des Transistors
T1, am Ausgang des Transistors T1, oder aber die Klemmenspannung
der Spule B.
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Ein
solches Kennsignal kann außerdem
mit Hilfe einer für
seine Erkennung geeigneten Erfassungsvorrichtung erfaßt werden,
die beispielsweise vorprogrammiert ist, um auf das erwartete Signal
zu reagieren.
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Als
Variante kann dieses Kennsignal den Stromversorgungsmodus angeben,
indem es eine Codierung trägt.
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Eine
solche codierte Impulsfolge kann insbesondere ein Zeitverhältnis zwischen
dem oberen Zustand und dem unteren Zustand aufweisen, das für die durch
die Karte an die Spule B beim Anlassen gelieferte Stromstärkenänderung
charakteristisch ist.
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Die
Bestimmung kann außerdem
durch eine codierte Impulsfolge stattfinden, die wenigstens zwei Zeit-
oder Dauerstufen im oberen Zustand umfaßt.
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Das
Kennsignal ist beispielsweise ein Signal mit Pulsweitenmodulation
(PWM). In einer einfachen Ausführungsart
wird eine PWM-Frequenz des Signals von t–1 bis
t0 programmiert, die von der nach t0 verwendeten Frequenz verschieden ist, wobei
die Bestimmung durch Messung der Frequenz erfolgt. In einer anderen
Ausführungsart
wird das Kennsignal mit einer Frequenzmodulation entsprechend einem gegebenen
Code programmiert.
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In
diesen verschiedenen Fällen
weist die Impulsfolge an der Speiseschaltunng der Spule(n) des Anlaßschützes (hier
zeitlich vor dem Betrieb des Anlaßschützes 10) eine Codierung
auf, die es ermöglicht,
die im Mikrocontroller 25 verwendete Programmierart zu
bestimmen, ohne daß diese
Impulsfolge den beweglichen Kern in Bewegung setzt (aber nicht einschränkend).
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Das
zusätzliche
Signal kann daher so gewählt
werden, daß keine
mechanische Einwirkung auf das Anlaßschütz stattfindet.
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Die
Impulsfolge gibt eine spezifische Programmierung an und ermöglicht beispielsweise
die Unterscheidung zwischen Steuerprogrammierungen, die sehr nahe
beieinander liegen können
und die ansonsten nur schwer unterscheidbar wären. Sie ermöglicht beispielsweise
die Unterscheidung adaptativer Programmierungen, indem sie die Anpassungsart
aufzeigt, die sie anwenden.
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Als
Variante ist das zusätzliche
Signal keine Impulsfolge.
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Die
vorliegende Erfindung ist natürlich
nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt.
Im zweiten Zeitintervall der zweiten Phase kann der Mikrocontroller 25 beispielsweise
systematisch eine kontinuierliche und progressive Erhöhung des
Taktverhältnisses
auch im Falle einer ordnungsgemäßen Funktionsweise
zur Anwendung bringen. Als Variante kann diese Erhöhung des
Taktverhältnisses
nicht progressiv durch eine abrupte Vergrößerung des Taktverhältnisses
ausgeführt
werden, um zum Taktverhältnis
R1 zurückzukehren.
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In
allen Fällen
wird daher an einer Speiseschaltung des Anlaßschützes ein Effektivspeisesignal
mit einem ausgewählten
Verlauf bereitgestellt, wobei erfindungsgemäß außerdem ein zusätzliches Signal
mit einer ausgewählten
Form bereitgestellt wird, um die Bestimmung des Verlaufs des Effektivspeisesignals
zu vereinfachen.
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[Text zu den Figuren]
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1
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- Clé de
contact: Zündschlüssel
- Circuit de commande du contacteur: Steuerschaltung des
- Anlaßschützes
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2
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- Rapport cyclique: Taktverhältnis
- temps: Zeit
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3
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4
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- courant instantane: Momentanstrom
- temps: Zeit