EP1806283B1 - Außenbordmotor für ein Boot - Google Patents

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EP1806283B1
EP1806283B1 EP20070000148 EP07000148A EP1806283B1 EP 1806283 B1 EP1806283 B1 EP 1806283B1 EP 20070000148 EP20070000148 EP 20070000148 EP 07000148 A EP07000148 A EP 07000148A EP 1806283 B1 EP1806283 B1 EP 1806283B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact
voltage source
outboard drive
current
power supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP20070000148
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English (en)
French (fr)
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EP1806283A2 (de
EP1806283A3 (de
Inventor
Friedrich BÖBEL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Torqeedo GmbH
Original Assignee
Torqeedo GmbH
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Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=37989149&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP1806283(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Priority claimed from EP06003961A external-priority patent/EP1806280A1/de
Application filed by Torqeedo GmbH filed Critical Torqeedo GmbH
Priority to EP20070000148 priority Critical patent/EP1806283B1/de
Publication of EP1806283A2 publication Critical patent/EP1806283A2/de
Publication of EP1806283A3 publication Critical patent/EP1806283A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1806283B1 publication Critical patent/EP1806283B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/17—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven by electric motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H20/00—Outboard propulsion units, e.g. outboard motors or Z-drives; Arrangements thereof on vessels
    • B63H20/007—Trolling propulsion units

Definitions

  • the invention relates to an outboard drive for a boat with an electric motor and to a power supply line and a connected to the power supply line contacting device for connecting a DC voltage source.
  • Outboard engines are among the most widely used propulsion systems for smaller boats.
  • An outboard drive is a complete propulsion unit with motor, propeller, and assistive systems such as a transmission or electronic control unit.
  • the outboard drive is usually attached to the stern of the boat.
  • Outboard drives are available with either petrol or electric motors.
  • the power supply usually takes place via batteries or accumulators (rechargeable batteries).
  • accumulators rechargeable batteries
  • Electronically commutated electric motors are shielded on the input side with capacitors against the battery tofastpuffem harmonics and keep away from the electronics. When connecting the battery, these buffer capacitors can cause high charging current surges, which can lead to sparking and contact burn.
  • Object of the present invention is therefore to develop an outboard drive of the type mentioned so that the above problems are avoided as possible.
  • an outboard drive for a boat having an electric motor and a power supply line and a contacting device connected to the power supply line for connecting a DC voltage source, wherein the contacting device has a first and a second contact stage, wherein in the first contact stage, a current limiting element between the DC voltage source and the power supply line is connected.
  • the outboard drive is equipped with a contacting device, which establishes the contact between the DC voltage source and the power supply line.
  • the contacting device has at least two different contact stages.
  • a current limiting element is connected between the connected DC voltage source and the power supply line.
  • the current limiting element limits the flowing current in the first contact stage, so that the capacitances contained in the connected consumer circuit, that is in the electric motor and in the other electrical components, in particular buffer capacitors, can be charged slowly without Current spikes and charging current surges occur.
  • current limiting element in the following means active or passive electrical or electronic components which limit the current flowing from the DC voltage source to the power supply line current on average. This can be done, in particular, by using an ohmic resistance as the current limiting element or by limiting the time-averaged current by means of a pulse generator, which only permits the current flow temporarily. The maximum current can be adjusted in the latter case via the pulse length and / or the pulse repetition rate.
  • the DC voltage source is preferably connected directly to the power supply line. This means that between the DC voltage source and the power supply line are switched to the unavoidable resistance of the electrical leads of the contactor no active or passive electrical components, such as resistors or inductors.
  • a switching element for example a MOSFET, between the DC voltage source and the power supply line, which is opened in the first contact stage and prevents the current flow and is closed in the second contact stage so that the current can flow via the switching element.
  • the ohmic resistance of the switching element in the current-conducting position should be as low as possible in this case.
  • the power supply usually takes place via batteries or accumulators (rechargeable batteries), for example lead-acid accumulators.
  • batteries are often relatively large and heavy, so that they are not usually mounted directly on the outboard drive, but are housed in the boat.
  • storage of the batteries in the boat inevitably reduces the available space for passengers or payload space within the boat.
  • the electrical lines must be designed for the high currents, for example up to 100 A, which can flow during the operation of electric motors. Due to the high currents, relatively high ohmic losses occur in all current-carrying lines if the line lengths are not kept as short as possible and / or the line cross-sections are as large as possible. However, large cable cross-sections are associated with the disadvantage of high weight.
  • the outboard drive has a place for receiving the DC voltage source, that is, the DC voltage source is integrated into the outboard drive or can be integrated into this.
  • the DC voltage source is integrated into the outboard drive or can be integrated into this.
  • a suitable receiving device for the DC voltage source provided, in which the DC voltage source can be recorded and fixed.
  • the DC voltage source By arranging the DC voltage source as part of the outboard drive, the electrical conduction paths between the DC voltage source and the electric motor or the electrical components associated with the electric motor are shortened as much as possible. Due to the short cable paths, the ohmic resistance in the cables is kept low, without requiring particularly large cable cross-sections. The mentioned weight problem with cables, which cause large currents of up to 100 A, is thereby avoided.
  • connection of the electric motor to the DC voltage source is optimized in terms of electromagnetic compatibility.
  • Galvanic elements primary cells or secondary cells, and particularly preferably accumulators, very particularly preferably lithium-manganese accumulators, are preferably used as DC voltage source.
  • the outboard drive on a housing which einhaust at least a portion of the outboard drive.
  • a DC voltage source is provided as an energy source for the electric motor.
  • the DC voltage source is integrated into the outboard drive and protected by the housing against external influences, in particular against splash water.
  • the outboard drive has an upper, an underwater part and a shaft connecting the upper part and the lower water part, wherein the housing houses at least a part of the upper part.
  • the DC voltage source is housed in this case in the upper part, more precisely in the part of the upper part, which is provided with the housing.
  • the shaft is used to receive the DC voltage source.
  • the DC voltage source takes place in the shaft connecting the upper part and the lower part. It is also possible that the DC voltage source is arranged in the shaft and in the upper part.
  • the DC voltage source may consist of a plurality of individual cells, with part of the cells in the shaft and another part of the cells in the upper part. Basically, the inclusion of the DC voltage source or a part thereof in the underwater part is conceivable, but such a constellation is often difficult to realize for reasons of space.
  • the housing may extend over the entire outboard drive or enclose only part of the outboard drive.
  • a plurality of housings may be provided, for example a housing housing the upper part and a separate housing for the shaft.
  • the DC voltage source is provided with contacts which are directly connectable to the contacting device.
  • the contacts are mounted directly on the DC voltage source, so that no further electrical lines between the contacting and DC voltage source must be provided.
  • the contacting device has, in addition to a connection for the negative pole of the DC voltage source, two connection contacts, a first and a second connection contact, for the positive pole of the DC voltage source, wherein the current limiting element is connected to the first connection contact.
  • the second connection contact is connected directly to the power supply line.
  • the two contact stages are realized by connecting to two different terminal contacts.
  • the positive pole of the DC voltage source can be connected to the first and / or the second terminal contact.
  • the current flows through a current limiting element, for example an ohmic resistance, so that the electrical and electronic components located in the outboard drive are protected against high current surges.
  • connection contact When connecting the DC voltage source, first a conductive connection to the first connection contact is made. In a second phase, the second contact stage, the connection is made to the second terminal contact of the contacting, which has no current-limiting elements.
  • connection contact it is also possible to carry out the first and the second connection contact in such a way that the DC voltage source is connected to both connection contacts in the second contact stage, the current limiting element connected to the first connection contact being bridged by the connection of the DC voltage source to the second connection contact.
  • connection of the DC voltage source to the power supply line takes place at least in two stages.
  • the two contact stages can, as stated above, be realized by separate terminal contacts, which are connected in succession to the DC voltage source.
  • the two-stage can also be achieved by a suitable circuit provided in the contacting device which switches a current limiting element between the terminal contact and the power supply line only in the first contact stage and which allows an unlimited current flow between the terminal contact and power supply line in the second contact stage.
  • the first contact stage of the contacting device and then the second contact stage is connected when connecting the DC voltage source in the space provided for their recording first, that is, the two contact stages are passed through successively.
  • the contacting device is preferably designed so that when connecting the DC voltage source to the second contact stage previously always a connection of the DC voltage source has been made with the first contact stage. This will ensure that in one Initially always flows only limited by the current limiting element current. The current limit is bridged or bypassed only when switching to the second contact stage.
  • the contacting device It is not absolutely necessary to provide the contacting device with separate connection contacts in order to produce a first and a second contact stage. It is also possible to connect the positive pole of the DC voltage source only via a terminal contact to the power supply line, said terminal contact is in turn connected to a current limiting element. The switching from the first to the second contact stage then takes place, for example, by bridging the current limiting element. The bridging of the current limiting element is preferably carried out automatically and / or time-controlled.
  • the contacting device has a first and a second connection contact, wherein a current-limiting resistor is connected between the first connection contact and the power supply line, while a switching element, for example a MOSFET, is connected between the second connection contact and the power supply line.
  • a current-limiting resistor is connected between the first connection contact and the power supply line
  • a switching element for example a MOSFET
  • the positive pole of the DC voltage source is connected to both the first and the second terminal contact.
  • the negative terminal of the DC voltage source is also connected to the corresponding terminal contact of the contacting device.
  • the switching element is opened, so that no current flows through the second connection contact.
  • the line between the first terminal and the power supply line with the current limiting element serves as a measuring line to determine whether the DC voltage source is properly connected to the terminal contacts. Since the first line is designed with a current limiting element and therefore only a small current flows, sparking does not occur when the DC voltage source is connected to the first connection contact.
  • the DC voltage source is properly connected to the contacting device, this is detected via the first line serving as the measuring line and the switching element is closed.
  • a microcontroller is provided which, depending on the input signal of the measuring line, the switching element controls. In this second contact stage, the current then flows directly bypassing the current limiting element via the second terminal contact.
  • the current is limited in order to avoid current spikes and charging current surges. After this initial phase, the current limit is canceled.
  • the transition between the first, current-limited contact stage and the second contact stage can be abrupt in one stage or over several stages, in which the current limit is reduced in each case. Likewise, a continuous reduction of the current limit from an initial value to zero is possible.
  • a first and a second terminal contact are successively arranged so that when connecting the DC voltage source to the second terminal contact this is forced past the first terminal contact, wherein the contact between the DC voltage source and the first terminal contact is closed.
  • the recording and the connection of the DC voltage source can also be achieved via a bayonet-type connection.
  • the DC voltage source is first connected by movement in a first direction with the contacting device, wherein the first contact stage is closed. Only after closing the first contact stage, it is possible to bring the DC voltage source in a second position, wherein the DC voltage source comes into contact with the second contact stage.
  • the space for receiving the DC voltage source is advantageously designed so that the DC voltage source can only be accommodated in a defined position. In this way, a connection of the DC voltage source with incorrect polarity is prevented.
  • the figures show an outboard drive according to the invention.
  • the outboard drive has an upper part 1, a shaft 2 and a lower water part 3.
  • In the lower part 3 there is an electric motor 4 and a control unit 5 for controlling the electric motor 4.
  • the electric motor 4 and the control unit 5 can via a power supply line 6, which through the shaft 2 is led to the upper part 1, are supplied with power.
  • a contacting device 7 is connected to the power supply line 6.
  • a protection circuit 13 protects all electronic components in case of malfunction, such as overvoltages.
  • the upper part 1 has a housing 8 and within the housing 8 a receiving device 9 for a battery 10.
  • the battery 10 When connecting the battery 10 to the contacting device 7, the battery 10 is inserted into the receiving device 9, wherein the positive terminal 14 of the battery 10 comes into contact with the terminal 11 of the contacting device 7. Between the terminal 11 and the power supply line 6, an ohmic resistor 12 is connected, which limits the current flowing from the battery 10 to the electric motor 4 and the control unit 5 current. The minus pole of the battery 10, which is not shown in the figure, is connected to the corresponding connection contact. In this first phase of connecting the battery 10, the capacitances contained in the control unit 5 and the protection circuit 13 are slowly charged without charging current peaks occur.
  • the receiving device 9 is designed so that the battery 10 is always connected first when inserting the first terminal 11, that is, that initially always flows through the ohmic resistor 12 limited current.
  • the power supply line in the first contact stage would first be connected to the zone of the contact tongue, which has a higher ohmic resistance for current limiting.
  • the increase in resistance can be done for example by suitable coating of the contact tongue of the positive pole.
  • the power supply line is connected to the zone of the contact tongue of the positive pole, which has no current limiting element.
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment of the contactor according to the invention.
  • a connecting line 11 is connected to a resistor 12.
  • a further line 21 is connected to the positive terminal 14.
  • the lines 11 and 21 terminate in a common plug, so that they can always be connected only to the positive terminal 14 together.
  • the negative terminal 22 is connected to the corresponding contact 23.
  • a switching element 24 preferably a MOSFET, connected, which can be controlled via a microcontroller 25.
  • the microcontroller 25 After connecting the battery 10, the microcontroller 25 checks whether a proper contact of the plug, that is, the lines 11 and 14, with the positive terminal 14 has come about. In this first contact stage, the MOSFET 24 is opened, so that only a small current flows through the current limiting element 12. If detected by the microcontroller 25 a proper contact is, the microcontroller 25 controls the MOSFET 24 and closes the MOSFET 24. In this second contact stage, the maximum current then flows through the MOSFET 24th

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Außenbordantrieb für ein Boot mit einem Elektromotor sowie mit einer Stromzuführungsleitung und einer an der Stromzuführungsleitung angeschlossenen Kontaktierungsvorrichtung zum Anschließen einer Gleichspannungsquelle.
  • Außenbordantriebe gehören zu den am weitesten verbreiteten Antriebssystemen für kleinere Boote. Ein Außenbordantrieb ist eine komplette Antriebseinheit mit Motor, Propeller und unterstützenden Systemen, wie zum Beispiel einem Getriebe oder einer elektronischen Steuereinheit. Der Außenbordantrieb wird üblicherweise am Heck des Bootes angebracht.
  • Außenbordantriebe werden entweder mit Benzin- oder mit Elektromotoren angeboten. Bei Außenbordantrieben mit Elektromotor erfolgt die Stromversorgung üblicherweise über Batterien beziehungsweise Akkumulatoren (Akkus). Beim Anschluss der Stromversorgung, beispielsweise beim Anschluss eines Akkus, können durch Pufferkondensatoren in den dem Elektromotor vorgeschalteten Systemen hohe Ladestromstöße hervorgerufen werden, die zu Funkenentstehung und Beeinträchtigungen oder gar Beschädigungen am Außenbordantrieb führen können.
  • Aus Sicherheitsgründen sind Elektro-Bootsmotoren häufig für den Niederspannungsbereich bis 42 V ausgelegt. Die einzige Gefahrenquelle in einem Stromkreis unterhalb 42 Volt sind schadhafte Kontakte. Diese können zu einer lokalen Überhitzung und damit zu einer Brandgefahr führen.
  • Elektronisch kommutierte Elektromotoren sind eingangsseitig mit Kondensatoren gegen die Batterie abgeschirmt, um Oberschwingungen abzupuffem und von der Elektronik fern zu halten. Beim Anschluss der Batterie können diese Pufferkondensatoren hohe Ladestromstöße verursachen, die zu Funkenbildung und Kontaktbrand führen können.
  • Das Dokument JP 2005 162055 wird als der nächstliegender Stand der Technik angesehen.
  • Aufgabe vorliegender Erfindung ist es daher, einen Außenbordantrieb der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, dass die oben genannten Probleme möglichst vermieden werden.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Außenbordantrieb für ein Boot gelöst, der einen Elektromotor sowie eine Stromzuführungsleitung und eine an der Stromzuführungsleitung angeschlossene Kontaktierungsvorrichtung zum Anschließen einer Gleichspannungsquelle besitzt, wobei die Kontaktierungsvorrichtung eine erste und eine zweite Kontaktstufe aufweist, wobei in der ersten Kontaktstufe ein Strombegrenzungselement zwischen die Gleichspannungsquelle und die Stromzuführungsleitung geschaltet ist.
  • Der Außenbordantrieb ist mit einer Kontaktiervorrichtung ausgerüstet, welche den Kontakt zwischen der Gleichspannungsquelle und der Stromzuführungsleitung herstellt. Erfindungsgemäß besitzt die Kontaktiervorrichtung mindestens zwei verschiedene Kontaktstufen. In der ersten Kontaktstufe ist zwischen die angeschlossene Gleichspannungsquelle und die Stromzuführungsleitung ein Strombegrenzungselement geschaltet. Das Strombegrenzungselement, beispielsweise ein ohmscher Widerstand, begrenzt in der ersten Kontaktstufe den fließenden Strom, so dass die in der angeschlossenen Verbraucherschaltung, das heißt in dem Elektromotor und in den anderen elektrischen Komponenten, enthaltenen Kapazitäten, insbesondere Pufferkondensatoren, langsam geladen werden können, ohne dass Stromspitzen und Ladestromstöße auftreten.
  • Unter dem Begriff "Strombegrenzungselement" werden im Folgenden aktive oder passive elektrische oder elektronische Bauelemente verstanden, die den von der Gleichspannungsquelle zur Stromzuführungsleitung fließenden Strom im zeitlichen Mittel begrenzen. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass als Strombegrenzungselement ein ohmscher Widerstand verwendet wird oder dass der zeitlich gemittelte Strom mittels eines Pulsgebers, der den Stromfluss nur zeitweise zuläßt, begrenzt wird. Der maximale Strom kann im letzteren Fall über die Pulslänge und / oder über die Pulswiederholrate eingestellt werden.
  • In der zweiten Kontaktstufe ist die Gleichspannungsquelle vorzugsweise direkt an die Stromzuführungsleitung angeschlossen. Dies bedeutet, dass zwischen der Gleichspannungsquelle und der Stromzuführungsleitung bis auf den unvermeidlichen ohmschen Widerstand der elektrischen Leitungen der Kontaktiervorrichtung keine aktiven oder passiven elektrischen Bauelemente, wie zum Beispiel Widerstände oder Induktivitäten, geschaltet sind. Es hat sich aber auch als günstig erwiesen, zwischen Gleichspannungsquelle und Stromzuführungsleitung ein Schaltelement, beispielsweise ein MOSFET, vorzusehen, welches in der ersten Kontaktstufe geöffnet ist und den Stromfluss unterbindet und in der zweiten Kontaktstufe geschlossen ist, damit der Strom über das Schaltelement fließen kann. Der ohmsche Widerstand des Schaltelements in der stromleitenden Stellung sollte in diesem Fall möglichst gering sein.
  • Bei Außenbordantrieben mit Elektromotor erfolgt die Stromversorgung üblicherweise über Batterien beziehungsweise Akkumulatoren (Akkus), beispielsweise Blei-Säure-Akkumulatoren. Solche Akkus sind jedoch häufig relativ groß und schwer, so dass diese bisher in der Regel nicht direkt am Außenbordantrieb angebracht werden, sondern im Boot untergebracht sind. Eine Lagerung der Akkus im Boot verringert jedoch zwangsläufig das für Passagiere oder Nutzlast zur Verfügung stehende Raumangebot innerhalb des Bootes.
  • Zudem sind relativ lange Stromzuführungen von den im Bootsinneren befindlichen Akkus zu dem außen am Bootsheck befestigten Außenbordantrieb notwendig. Die langen elektrischen Leitungswege wirken sich aber negativ auf die elektromagnetische Verträglichkeit aus.
  • Ferner müssen die elektrischen Leitungen auf die hohen Ströme, von zum Beispiel bis zu 100 A, ausgelegt sein, die beim Betrieb von Elektromotoren fließen können. Aufgrund der hohen Ströme kommt es zu relativ hohen ohmschen Verlusten in allen Strom führenden Leitungen, wenn die Leitungslängen nicht möglichst kurz und / oder die Leitungsquerschnitte möglichst groß gehalten werden. Große Leitungsquerschnitte sind jedoch mit dem Nachteil hohen Gewichts verbunden.
  • Vorzugsweise weist daher der Außenbordantrieb einen Platz zur Aufnahme der Gleichspannungsquelle auf, das heißt die Gleichspannungsquelle wird in den Außenbordantrieb integriert beziehungsweise kann in diesen integriert werden. Besonders bevorzugt ist hierzu eine geeignete Aufnahmevorrichtung für die Gleichspannungsquelle vorgesehen, in der die Gleichspannungsquelle aufgenommen und fixiert werden kann.
  • Durch die Anordnung der Gleichspannungsquelle als Teil des Außenbordantriebs werden die elektrischen Leitungswege zwischen der Gleichspannungsquelle und dem Elektromotor beziehungsweise den dem Elektromotor zugeordneten elektrischen Komponenten soweit wie möglich verkürzt. Durch die kurzen Leitungswege wird der ohmsche Widerstand in den Kabeln niedrig gehalten, ohne dass besonders große Kabelquerschnitte nötig wären. Die erwähnte Gewichtsproblematik bei Kabeln, die große Ströme von bis zu 100 A führen, wird dadurch vermieden.
  • Zudem wird die Anbindung des Elektromotors an die Gleichspannungsquelle im Hinblick auf die elektromagnetische Verträglichkeit optimiert.
  • Als Gleichspannungsquelle werden bevorzugt galvanische Elemente, Primärzellen oder Sekundärzellen, und besonders bevorzugt Akkumulatoren, ganz besonders bevorzugt Lithium-Mangan-Akkumulatoren, eingesetzt.
  • In einer vorteilhaften Variante der Erfindung weist der Außenbordantrieb ein Gehäuse auf, welches zumindest einen Teil des Außenbordantriebs einhaust. Innerhalb des Gehäuses ist dabei Platz zur Aufnahme einer Gleichspannungsquelle als Energiequelle für den Elektromotor vorgesehen. Die Gleichspannungsquelle ist in den Außenbordantrieb integriert und durch das Gehäuse gegen äußere Einflüsse, insbesondere gegen Spritzwasser, geschützt.
  • Vorzugsweise besitzt der Außenbordantrieb ein Oberteil, ein Unterwasserteil und einen das Oberteil und das Unterwasserteil verbindenden Schaft, wobei das Gehäuse zumindest einen Teil des Oberteils einhaust. Die Gleichspannungsquelle ist in diesem Fall in dem Oberteil untergebracht, genauer in dem Teil des Oberteils, der mit dem Gehäuse versehen ist.
  • In einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird der Schaft zur Aufnahme der Gleichspannungsquelle genutzt. Die Gleichspannungsquelle findet in dem das Oberteil und das Unterwasserteil verbindenden Schaft Platz. Es ist ebenso möglich, dass die Gleichspannungsquelle in dem Schaft und in dem Oberteil angeordnet ist. Zum Beispiel kann die Gleichspannungsquelle aus mehreren einzelnen Zellen bestehen, wobei ein Teil der Zellen im Schaft und ein anderer Teil der Zellen im Oberteil untergebracht werden. Grundsätzlich ist auch die Aufnahme der Gleichspannungsquelle oder eines Teils davon im Unterwasserteil denkbar, wobei eine derartige Konstellation jedoch aus Platzgründen häufig nur schwer realisierbar ist.
  • Das Gehäuse kann sich über den gesamten Außenbordantrieb erstrecken oder nur einen Teil des Außenbordantriebs umschließen. Ebenso können mehrere Gehäuse vorgesehen sein, beispielsweise ein das Oberteil einhausendes Gehäuse und ein separates Gehäuse für den Schaft.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Gleichspannungsquelle mit Kontakten versehen ist, welche unmittelbar mit der Kontaktierungsvorrichtung verbindbar sind. Insbesondere sind die Kontakte direkt an der Gleichspannungsquelle angebracht, so dass keine weiteren elektrischen Leitungen zwischen Kontaktiervorrichtung und Gleichspannungsquelle vorgesehen werden müssen.
  • Von Vorteil besitzt die Kontaktierungsvorrichtung neben einem Anschluss für den Minuspol der Gleichspannungsquelle zwei Anschlusskontakte, einen ersten und einen zweiten Anschlusskontakt, für den Pluspol der Gleichspannungsquelle, wobei an den ersten Anschlusskontakt das Strombegrenzungselement angeschlossen ist. Der zweite Anschlusskontakt ist dagegen direkt mit der Stromzuführungsleitung verbunden. In dieser Ausführungsform werden die zwei Kontaktstufen durch das Anschließen an zwei verschiedene Anschlusskontakte realisiert. Der Pluspol der Gleichspannungsquelle kann mit dem ersten und / oder dem zweiten Anschlusskontakt verbunden werden. Beim Kontakt des Pluspols der Gleichspannungsquelle mit dem ersten Anschlusskontakt fließt der Strom über ein Strombegrenzungselement, beispielsweise einen ohmschen Widerstand, so dass die in dem Außenbordantrieb befindlichen elektrischen und elektronischen Komponenten vor hohen Stromstößen geschützt sind.
  • Beim Anschließen der Gleichspannungsquelle wird zunächst eine leitende Verbindung mit dem ersten Anschlusskontakt hergestellt. In einer zweiten Phase, der zweiten Kontaktstufe, erfolgt die Verbindung mit dem zweiten Anschlusskontakt der Kontaktiervorrichtung, welcher keine strombegrenzenden Elemente aufweist.
  • Es ist auch möglich, den ersten und den zweiten Anschlusskontakt so auszuführen, dass in der zweiten Kontaktstufe die Gleichspannungsquelle mit beiden Anschlusskontakten verbunden ist, wobei durch die Verbindung der Gleichspannungsquelle mit dem zweiten Anschlusskontakt das an den ersten Anschlusskontakt angeschlossene Strombegrenzungselement überbrückt wird.
  • Erfindungswesentlich ist, dass die Verbindung der Gleichspannungsquelle mit der Stromzuführungsleitung mindestens zweistufig erfolgt. In der ersten Kontaktstufe wird dabei der Stromfluss begrenzt. Die beiden Kontaktstufen können, wie oben ausgeführt, durch separate Anschlusskontakte, die nacheinander mit der Gleichspannungsquelle verbunden werden, verwirklicht sein. Die Zweistufigkeit kann aber auch durch eine geeignete in der Kontaktierungsvorrichtung vorgesehene Schaltung erreicht werden, welche nur in der ersten Kontaktstufe ein Strombegrenzungselement zwischen den Anschlusskontakt und die Stromzuführungsleitung schaltet und welche in der zweiten Kontaktstufe einen unbegrenzten Stromfluss zwischen Anschlusskontakt und Stromzuführungsleitung erlaubt.
  • Es hat sich als günstig und ausreichend erweisen, genau zwei Kontaktstufen zu verwenden. Je nach Ausführung der nachgeschalteten elektrischen und elektronischen Komponenten kann es aber auch sinnvoll sein, die Strombegrenzung in mehr als zwei Stufen zu verringern beziehungsweise aufzuheben oder eine kontinuierliche Verringerung der Strombegrenzung vorzusehen. Letzteres kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein elektronischer Pulsgeber als Strombegrenzungselement vorgesehen wird, welcher nur während der Pulse einen Stromfluss gestattet. Durch kontinuierliche Vergrößerung der Pulsbreite und/oder der Pulswiederholrate kann der mittlere Stromfluss kontinuierlich gesteigert werden.
  • Von Vorteil wird beim Anschluss der Gleichspannungsquelle in den für deren Aufnahme vorgesehenen Platz zunächst die erste Kontaktstufe der Kontaktierungsvorrichtung und dann die zweite Kontaktstufe angeschlossen, das heißt, die beiden Kontaktstufen werden nacheinander durchlaufen. Die Kontaktiervorrichtung ist bevorzugt so ausgeführt, dass beim Anschließen der Gleichspannungsquelle an die zweite Kontaktstufe zuvor stets eine Verbindung der Gleichspannungsquelle mit der ersten Kontaktstufe hergestellt worden ist. Dadurch wird sichergestellt, dass in einer Anfangsphase zunächst immer nur ein durch das Strombegrenzungselement begrenzter Strom fließt. Die Strombegrenzung wird erst beim Umschalten auf die zweite Kontaktstufe überbrückt beziehungsweise umgangen.
  • Es ist nicht zwingend notwendig, die Kontaktiervorrichtung mit separaten Anschlusskontakten zu versehen, um eine erste und eine zweite Kontaktstufe herzustellen. Es ist ebenso möglich, den Pluspol der Gleichspannungsquelle nur über einen Anschlusskontakt an die Stromzuführungsleitung anzuschließen, wobei dieser Anschlusskontakt wiederum mit einem Strombegrenzungselement verbunden ist. Das Umschalten von der ersten in die zweite Kontaktstufe erfolgt dann beispielsweise dadurch, dass das Strombegrenzungselement überbrückt wird. Die Überbrückung des Strombegrenzungselements erfolgt vorzugsweise automatisch und/oder zeitgesteuert.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Kontaktiervorrichtung einen ersten und einen zweiten Anschlusskontakt, wobei zwischen den ersten Anschlusskontakt und die Stromzuführungsleitung ein den Strom begrenzender Widerstand geschaltet ist, während zwischen den zweiten Anschlusskontakt und die Stromzuführungsleitung ein Schaltelement, beispielsweise ein MOSFET, geschaltet ist.
  • Der Pluspol der Gleichspannungsquelle wird sowohl an den ersten als auch an den zweiten Anschlusskontakt angeschlossen. Der Minuspol der Gleichspannungsquelle wird ebenfalls mit dem entsprechenden Anschlusskontakt der Kontaktiervorrichtung verbunden. In dieser ersten Kontaktstufe ist das Schaltelement geöffnet, so dass kein Strom über den zweiten Anschlusskontakt fließt. Die zwischen dem ersten Anschlusskontakt und der Stromzuführungsleitung befindliche Leitung mit dem Strombegrenzungselement dient als Messleitung, um festzustellen, ob die Gleichspannungsquelle ordnungsgemäß mit den Anschlusskontakten verbunden ist. Da die erste Leitung mit einem Strombegrenzungselement ausgeführt ist und daher nur ein geringer Strom fließt, tritt beim Anschluss der Gleichspannungsquelle an den ersten Anschlusskontakt keine Funkenbildung auf.
  • Ist die Gleichspannungsquelle ordnungsgemäß mit der Kontaktiervorrichtung verbunden, so wird dies über die als Messleitung dienende erste Leitung detektiert und das Schaltelement wird geschlossen. Hierzu ist beispielsweise ein Mikrokontroller vorgesehen, der abhängig von dem Eingangssignal der Messleitung das Schaltelement ansteuert. In dieser zweiten Kontaktstufe fließt der Strom dann direkt unter Umgehung des Strombegrenzungselements über den zweiten Anschlusskontakt.
  • Wesentlich an der erfindungsgemäßen Kontaktiervorrichtung ist, dass in der ersten Kontaktstufe der Strom begrenzt wird, um Stromspitzen und Ladestromstöße zu vermeiden. Nach dieser Anfangsphase wird die Strombegrenzung aufgehoben. Der Übergang zwischen der ersten, strombegrenzten Kontaktstufe und der zweiten Kontaktstufe kann abrupt in einer Stufe oder auch über mehrere Stufen erfolgen, in denen die Strombegrenzung jeweils reduziert wird. Ebenso ist eine kontinuierliche Verringerung der Strombegrenzung von einem Anfangswert bis auf Null möglich.
  • Vorzugsweise sind nacheinander ein erster und ein zweiter Anschlusskontakt so angeordnet, dass beim Anschließen der Gleichspannungsquelle an den zweiten Anschlusskontakt diese zwangsläufig an dem ersten Anschlusskontakt vorbeigeführt wird, wobei der Kontakt zwischen der Gleichspannungsquelle und dem ersten Anschlusskontakt geschlossen wird.
  • Die Aufnahme und der Anschluss der Gleichspannungsquelle können auch über eine bajonettartige Verbindung erreicht werden. Hierzu wird die Gleichspannungsquelle zunächst durch Bewegung in eine erste Richtung mit der Kontaktiervorrichtung verbunden, wobei die erste Kontaktstufe geschlossen wird. Erst nach dem Schließen der ersten Kontaktstufe ist es möglich, die Gleichspannungsquelle in eine zweite Position zu bringen, wobei die Gleichspannungsquelle mit der zweiten Kontaktstufe in Kontakt kommt.
  • Der Platz zur Aufnahme der Gleichspannungsquelle ist von Vorteil so ausgeführt, dass die Gleichspannungsquelle nur in einer definierten Position aufgenommen werden kann. Auf diese Weise wird ein Anschließen der Gleichspannungsquelle mit falscher Polung verhindert.
  • Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen:
    • Figur 1
    einen erfindungsgemäßen Außenbordantrieb, wobei der Akkumulator mit der ersten Kontaktstufe der Kontaktiervorrichtung verbunden ist,
    Figur 2
    den erfindungsgemäßen Außenbordantrieb gemäß Figur 1, wobei der Akkumulator mit der zweiten Kontaktstufe der Kontaktiervorrichtung verbunden ist und
    Figur 3
    eine alternative Ausführung der Erfindung.
  • Die Figuren zeigen einen erfindungsgemäßen Außenbordantrieb. Der Außenbordantrieb besitzt ein Oberteil 1, einen Schaft 2 und ein Unterwasserteil 3. Im Unterwasserteil 3 befinden sich ein Elektromotor 4 und eine Steuereinheit 5 zur Ansteuerung des Elektromotors 4. Der Elektromotor 4 und die Steuereinheit 5 können über eine Stromzuführungsleitung 6, welche durch den Schaft 2 zum Oberteil 1 geführt ist, mit Strom versorgt werden. Hierzu ist an die Stromzuführungsleitung 6 eine Kontaktiervorrichtung 7 angeschlossen. Eine Schutzschaltung 13 schützt alle elektronischen Bauteile bei eventuellen Fehlfunktionen, wie zum Beispiel Überspannungen.
  • Das Oberteil 1 weist ein Gehäuse 8 und innerhalb des Gehäuses 8 eine Aufnahmeeinrichtung 9 für einen Akku 10 auf.
  • Beim Anschließen des Akkus 10 an die Kontaktiervorrichtung 7 wird der Akku 10 in die Aufnahmeeinrichtung 9 eingeführt, wobei der Pluspol 14 des Akkus 10 mit dem Anschluss 11 der Kontaktiervorrichtung 7 in Kontakt kommt. Zwischen den Anschluss 11 und die Stromzuführungsleitung 6 ist ein ohmscher Widerstand 12 geschaltet, der den von dem Akku 10 zum Elektromotor 4 beziehungsweise zur Steuereinheit 5 fließenden Strom begrenzt. Der in der Figur nicht eingezeichnete Minuspol des Akkus 10 wird mit dem entsprechenden Anschlusskontakt verbunden. In dieser ersten Phase des Anschließens des Akkus 10 werden die in der Steuereinheit 5 und der Schutzschaltung 13 enthaltenen Kapazitäten langsam geladen, ohne dass Ladestromspitzen auftreten.
  • Wird der Akku 10, wie in Figur 2 gezeigt, in seine endgültige Position gebracht, so kommt der Pluspol 14 des Akkus 10 mit dem zweiten Anschluss 15 der Kontaktiervorrichtung 7 in Kontakt. Hierdurch wird der ohmsche Widerstand 12 überbrückt und die in der ersten Phase vorhandene Strombegrenzung entfällt.
  • Die Aufnahmeeinrichtung 9 ist so ausgeführt, dass der Akku 10 beim Einlegen immer zuerst mit dem ersten Anschluss 11 verbunden wird, das heißt, dass zunächst immer ein durch den ohmschen Widerstand 12 begrenzter Strom fließt.
  • Anstelle der beiden Anschlüsse 11 und 15 ist es auch möglich, nur einen Anschluss ohne Strombegrenzungselement vorzusehen, und die zweistufige Kontaktierung dadurch herzustellen, dass der Pluspol des Akkus eine Kontaktzunge mit zwei Zonen mit unterschiedlichem ohmschen Widerstand aufweist. In diesem Fall würde die Stromzuführungsleitung in der ersten Kontaktstufe zunächst mit der Zone der Kontaktzunge verbunden werden, welche einen höheren ohmschen Widerstand zur Strombegrenzung besitzt. Die Widerstandserhöhung kann beispielsweise durch geeignete Beschichtung der Kontaktzunge des Pluspols erfolgen. In der zweiten Kontaktstufe wird die Stromzuführungsleitung mit der Zone der Kontaktzunge des Pluspols verbunden, welche kein Strombegrenzungselement aufweist.
  • Figur 3 zeigt eine alternative Ausführung der erfindungsgemäßen Kontaktiervorrichtung. An den Pluspol 14 des Akkus 10 wird eine Anschlussleitung 11 mit einem ohmschen Widerstand 12 angeschlossen. Gleichzeitig wird mit dem Pluspol 14 eine weitere Leitung 21 verbunden. Die Leitungen 11 und 21 enden in einem gemeinsamen Stecker, so dass diese immer nur gemeinsam an den Pluspol 14 angeschlossen werden können. Der Minuspol 22 wird mit dem entsprechenden Kontakt 23 verbunden.
  • In die an den Pluspol 14 angeschlossene Leitung 21 ist ein Schaltelement 24, vorzugsweise ein MOSFET, geschaltet, welches über einen Mikrokontroller 25 angesteuert werden kann.
  • Nach dem Anschließen des Akkus 10 überprüft der Mikrokontroller 25, ob ein ordnungsgemäßer Kontakt des Steckers, das heißt der Leitungen 11 und 14, mit dem Pluspol 14 zustande gekommen ist. In dieser ersten Kontaktstufe ist der MOSFET 24 geöffnet, so dass lediglich über das Strombegrenzungselement 12 ein geringer Strom fließt. Wenn durch den Mikrokontroller 25 ein ordnungsgemäßer Kontakt festgestellt wird, steuert der Mikrokontroller 25 den MOSFET 24 an und schließt den MOSFET 24. In dieser zweiten Kontaktstufe fließt der maximale Strom dann über den MOSFET 24.

Claims (10)

  1. Außenbordantrieb für ein Boot, mit einem Elektromotor (4) sowie mit einer Stromzuführungsleitung (6) und einer an der Stromzuführungsleitung (6) angeschlossenen Kontaktierungsvorrichtung (7) zum Anschließen einer Gleichspannungsquelle (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungsvorrichtung (7) eine erste und eine zweite Kontaktstufe (11, 15) aufweist, wobei in der ersten Kontaktstufe (11) ein Strombegrenzungselement (12) zwischen die Gleichspannungsquelle (10) und die Stromzuführungsleitung (6) geschaltet ist.
  2. Außenbordantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenbordantrieb Platz (9) zur Aufnahme der Gleichspannungsquelle (10) aufweist.
  3. Außenbordantrieb nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenbordantrieb ein Gehäuse (8) aufweist, welches zumindest einen Teil des Außenbordantriebs einhaust, wobei innerhalb des Gehäuses (8) Platz (9) zur Aufnahme der Gleichspannungsquelle (10) vorgesehen ist.
  4. Außenbordantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Kontaktstufe (15) die Gleichspannungsquelle (10) direkt an die Stromzuführungsleitung (6) angeschlossen ist.
  5. Außenbordantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungsvorrichtung (7) zwei Anschlüsse (11, 15) aufweist, wobei das Strombegrenzungselement (12) an den ersten Anschluss (11) angeschlossen ist.
  6. Außenbordantrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Aufnehmen der Gleichspannungsquelle (10) in den für deren Aufnahme vorgesehenen Platz (9) zunächst die erste Kontaktstufe (11) der Kontaktierungsvorrichtung (7) und dann die zweite Kontaktstufe (15) geschlossen wird.
  7. Außenbordantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenbordantrieb ein Oberteil (1), ein Unterwasserteil (3) und einen das Oberteil (1) und das Unterwasserteil (3) verbindenden Schaft (2) aufweist, wobei das Gehäuse (8) zumindest einen Teil des Oberteils (1) und / oder des Schaftes einhaust.
  8. Außenbordantrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Platz zur Aufnahme der Gleichspannungsquelle so ausgeführt ist, dass die Gleichspannungsquelle nur in einer definierten Stellung aufgenommen werden kann.
  9. Außenbordantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktiervorrichtung einen ersten und einen zweiten Anschlusskontakt aufweist, wobei mit dem ersten Anschlusskontakt das Strombegrenzungselement und mit dem zweiten Anschlusskontakt ein Schaltelement verbunden ist.
  10. Außenbordantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontrollelement vorgesehen ist, welches das Schaltelement in Abhängigkeit von dem über das Strombegrenzungselement fließenden Strom ansteuert.
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