JPH02246799A

JPH02246799A - 発電機の作動方法

Info

Publication number: JPH02246799A
Application number: JP1328542A
Authority: JP
Inventors: Erich Kroehling; エーリツヒ・クレーリング
Original assignee: STILL GmbH
Current assignee: STILL GmbH
Priority date: 1988-12-20
Filing date: 1989-12-20
Publication date: 1990-10-02
Also published as: KR900010220A; ES2031678T3; DE3842834A1; DE58901089D1; DK647589A; GR3004703T3; DK647589D0; BG50506A3; EP0374584B1; DK168171B1; EP0374584A1; ATE74405T1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、内燃機関に接続されている、始動機としての
直流分巻発電機を作動するｔ；めの方法およびこの方法
を実施するための装置に関する。

従来の技術内燃機関の始動のために通例特別な電気始動モータが使
用される。このモータにはスタータバッテリーから給電
されかつビニオンを介してリングギアを備えている、内
燃機関のはずみ車を回転させる。電気駆動モータに給電
する大型の電気発電機を駆動する内燃機関において、特
別な始動モータおよびリングギアを省略することができ
るように、発電機を介して始動過程を行うこと、すなわ
ち発電機を始動機として使用することが公知である。こ
の目的のために発電機は特別な補助巻線を備えている。

この形式の方法ないしこの形式の装置は、Ｋ、　５ａｃ
ｈｓ　　著の“Ｅｌｅｋｔｒｉｓｃｈｅ　Ｔｒｊｅｂｆ
ａｈｒｚｅｕｇｅ”第２巻、ｔｓ６４５頁に記載されて
おり、その際ディーゼル電気駆動部を備えた車両が取り
扱われている。補助巻線の設計はスタータバッテリーに
整合されている。

発明が解決しようとする問題点始動のために補助巻線のない発電機が使用されかつ界磁
巻線が電機子巻線と同時にスタータバッテリーに接続す
るとき、スタータバッテリーの電圧は投入接続過程の間
著しく低下しかつ発電機は僅かしか励磁されない。その
結果として、励磁状態（磁束）および電機子電流に比例
する、発電機によって発生されるトルクは、ディーゼル
機関をスタートさせるには著しく低すぎる。

本発明の課題は、補助巻線を必要としない、内燃機関に
接続されている、始動機としての直流分巻発電機を作動
するためのコストのかからない方法およびこれに適した
装置を提供することである。

問題点を解決するための手段この課題は本発明によれば、電機子巻線より時間的に前
に界磁巻線に電流を流すことによって解決される。

発明の作用まず、発電機の界磁巻線に電流を流すことにより強く励
磁し、時間遅延して電機子巻線に電流を流すと、申し分
のないトルクを発生するために十分大きい界磁磁界が存
在する。その際電機子巻線に、界磁巻線の時定数の２倍
に相当する時間の経過後ようやく電流を流すようにすれ
ば有利である。その理由はそのときには最大励磁磁界の
８５％以上に達するからである。界磁磁界を形成するた
めのこの時間は、始動過程を点火キーの操作によって開
始しＩ；後、約０．５ないしｌ　ｓｅｃである。

電機子回路におけるオーミック抵抗を低く抑えるために
、本発明の別の実施例によれば始動過程の際に補極巻線
を遮断することができる。

本発明によれば上述の方法は次の回路装置によって実現
される。すなわち電機子巻線を電圧源に接続する導線内
に、時限素子に作動接続されておりかつ継電器スイッチ
に連結されているスイッチが設けられており、その際前
記時限素子は、前記継電器スイッチに接続されている信
号線内に設けられており、該信号線は始動過程の間前記
電圧源に接続されており、その際信号線に、発電機調整
器に接続されているリレーによって制御されるスイッチ
が設けられており、その際前記リレーは電流の流れる方
向に依存して切り替え可能であるようにした回路装置で
ある。

スイッチは電圧源と電機子巻線とを時間遅延して接続し
、一方界磁巻線はただちに電圧源に接続されるので、そ
の結果界磁磁界は妨害されることなく形成することがで
きる。電圧源として界磁巻線に問題なく給電しかつ界磁
磁界を発生するために十分な大きさであり引き続いて申
し分ない電機子電流を取り出すことができるスタータバ
ッテリーが使用される。界磁磁界が形成されて後ようや
く、スイッチは閉成されかつ電機子巻線に電流が流れ、
これに基づいてトルりが発生されかつ発電機の回転子お
よびこれに接続されている内燃機関のクランク軸が回転
させられる。その際界磁磁界はほんの僅かしか減衰され
ない。

また本発明によれば、始動過程の間は発電機を制御し、
かつ回路技術的に発電機が電流を発生する期間作動する
主電流回路から切り離される制御電流回路を形成するこ
とができる。

また本発明によれば信号線にリレーによって制御される
、電流の流れる方向に依存して切り換え可能であるスイ
ッチが設けられているので、内燃機関が始動しかつ自動
的に回転し、その結果接続された発電機が電流を発生す
るようになると、発電機の電機子巻線を自動的にスター
タバッテリーから切り離すことができる。このために、
自動車技術において公知のように、リレーを発電機調整
器に接続すると有利である。

発電機が電気駆動モータに接続されておりかつこの駆動
モータに通常作動時において給電する本発明の実施例に
よれば、発電機を駆動モータに接続する導線内に、始動
過程の期間は導線を遮断するスイッチが設けられている
。これにより駆動モータには電流が流れず、その結果ス
タータバッテリーの電流はもっばら、始動機として機能
する発電機で利用することができる。

上述の方法および所属の回路装置は、産業車両、殊に内
燃機関によって駆動される発電機から電流供給を行う１
つまたは複数の電気駆動モータを有するホークリットに
使用すると特に有利である。

実施例次に本発明を図示の実施例につき図面を用いて詳細に説
明する。

第１図において横軸に時間が示されておりかつ縦軸にス
タータバッテリーの電圧および界磁巻線および電機子巻
線を流れる電流がパーセント表示で示されている。Ａで
示す曲線はスタータバッテリーの電圧経過を示している
。Ｂで示す曲線は、電機子巻線を流れる電流の経過を示
している。Ｃは界磁巻線を流れる電流の経過である。破
線りはバッテリー電圧が一定である場合の界磁電流の安
定した増加を示している。

バッテリー電圧はスタート過程の開始時には１００％で
あるとする。スタート過程の開始は横軸で０で示されて
いる。そのとき同時に界磁巻線および電機子巻線を電流
が流れるとき、電機子巻線を流れる電流は非常に迅速に
上昇するしかし申し分ない回転運動を発生することはで
きない。というのは界磁磁界がまだ形成されていないか
らである。界磁巻線および電機子巻線に同時５こ給電さ
れている場合電流消費が高いので、バッテリー電圧は降
下しかつ例えば約５０％まで低下する。その結果として
界磁電流は非常に緩慢に上昇しかつ電機子電流は再び降
下する。確かにバッテリー電圧も再び緩慢に上昇するが
、本来のレベルに再び達することはない。界磁電流、従
って界磁磁界も引き続きその最大値には達しない。それ
故に励磁が不足しているため電機子に発生されるトルク
も小さな値にとどまる。

破線りは、通例使用される始動モータに対して使用され
るようなスタータバッテリーの場合ではなくて、非常に
大きなバッテリー容量においてのみ達せられる一定のバ
ッテリー電圧の場合に対する界磁電流の上昇を示してい
る。スタータバッテリーは始動モータに対して申し分の
ない容量をもっている。というのは始動モータはビニオ
ンを介して内燃機関のクランク軸の歯付きはずみ車に作
用しかつ大きな変換比のためにトルクの相応の増大が行
われるかれである。

この形式のスタータバッテリーは、補助巻線を有しない
、始動機としては目的に適っていない発電機の給電のた
めに使用されると、既述のように、バッテリー電圧は著
しく低下する。

この問題は、曲線Ｅに示すように界磁電流を電機子電流
より時間的に前に流すことによって解決される。この場
合時点０、すなわち始動過程の開始の際に、例えば界磁
電流の８５％が流れるので、電流が電機子巻線を流れる
とき１、界Ｆｉｉ磁界は相当に形成されていることにな
る。それから図示されていないが確かに界磁電流は再び
低下するが、界磁磁界は電機子電流の形成開始時点にお
いて既に存在しかつある程度の惰性を有しているので、
電機子に対してただちに申し分ないトルクを与えること
ができる。

第２図は、導線３および４を介して電気駆動モータ５に
接続されておりかつ内燃機関ｌの回転の際に駆動モータ
に電流を供給する発電機２に接続されている内燃機関ｌ
を示している。発電機２は界磁巻線６、補極巻線７およ
び電機子巻線８を備えている。モータ５は界磁巻線６ａ
を有している。発電機２の界磁巻線６は出力段９を介し
て電流が供給される。出力段９の制御は始動過程の間ス
タート制御部１０を介して、また発電機作動の間は駆動
制御部１１を介して行われる。この実施例では双投スイ
ッチとして構成されているスイッチ１２によってスター
タバッテリー１３は導線１４および１５を介して導線３
および４に接続可能である。導線３内に、駆動モータ５
を発電機２から切り離すことができるように、スイッチ
１６が設けられている第３図は駆動制御部１１の基本構
成を示す図である。スタータバッテリー１３に導線１７
および１８および信号線１９を介して継電器スイッチ２
０が接続されている。この継電器スイッチは電機子巻線
８に、必要な場合スイッチ１２を介して電流を供給し、
従って発電機を投入接続する。時限素子２１が継電器ス
イッチ２０に直列に設けられている。同じく継電器スイ
ッチ２０に直列に信号線Ｉ９に、発電機調整器２４を導
線１７に接続する導線２４ａ内に存在するリレー２３に
よって制御されるスイッチ２２が設けられている。発電
機調整器２４はスタータバッテリー１３の充電および配
電線の給電のために設けられている発電ｓ！２５、およ
び導線２４ｂを介して導線２４ａとは別個にもう一度導
導線１　’７に接続されておりかつ導線２４ｃを介して
導線１８に接続されている。導線２４ａに、導線１９ａ
内に挿入接続されているリレー２７によって制御される
スイッチ２６が設けられている。導線１９ａは導線１８
に接続されておりかつ導線１７ａを介して導線１７に接
続されておりかつ従って導線１９に並列に接続されてい
る。同じく、界磁巻線６にスイッチ２８ａを介して出力
段９を介して電流を供給する継電器スイッチ２８が存在
する導線１９ｂが導線１７ａおよび１８に接続されてお
りかつ従って導線１９および１９ａに並列に接続されて
いる。更に導線１９ｃは導線１８に接続されおりかつ導
溝線１７ｂを介して導線１７に接続されている、従って
導線１９．１９ａおよび１９ｂに並列に接続されている
。導線１９ｃに、スイッチ１６に接続されている継電器
スイッチ２９が設けられている。これまで説明してきた
スイッチ、継電器スイッチおよびリレーは通常位置にお
いて開放されており、すなわちそれらはそれぞれの導線
を遮断している。

導線１７ａおよび１８は最後に更に、導線１９ａないし
１９ｃに並列に接続されている導線１９ｄを介して接続
されている。導線１９ｄには、スイッチ３１を制御する
リレー３０が設けられている。このスイッチは導線１９
ｃ内に継電器スイッチ２９に直列に設けられている。ス
イッチ３１は通常位置において、すなわち継電器スイッ
チ２９１こ電流が流れない状態のとき、閉成されており
、従って導線１９ｃを遮断していない。

導線１７ａおよび１７ｂは始動スイッチ３２を介して相
互にかつ導線１７に接続可能である。始動スイッチ３２
は３つの位置を有している。第１装置Ｉは、導線１７ａ
および１７ｂが導溝線１７に接続されておらずかつ従っ
て電流が流れていない休止位置である。第２位置■にお
いて導線１７は導線１７ｂに接続されており、これによ
り導線１７ｂはスタータバッテリー１３に接続されてい
る。スイッチ３２の第３位置ｍは導線１７を同時に導線
１７ａおよび１７ｂに接続し、これらに電流が流れるよ
うにする。

位置■および■は連続運転位置である。位置■は始動過
程の間固定されなければらならい。スイッチ３２の釈放
の際このスイッチは自動的に位置■に復帰する。

始動の際スイッチ３２は位置ｍに押圧されるこれにより
リレー２７および３０が制御されこのためにスイッチ２
６は閉成されかつスイッチ３１は開放される。従ってス
イッチ３１は導線１７ｂを切り離し、その結果継電器ス
イッチ２９には電流は流れずかつスイッチ１６は発電機
２および電気駆動モータ５の間の導線３を遮断する。

更に、界磁巻線６へ電流が流れるように、継電器スイッ
チ２８が遅延されずに投入接続される。

スイッチ２６の閉或は、リレー２３およびスイッチ２２
を介して継電器スイッチ２０および時限素子２１に電圧
が印加されるように作用する。それ故に継電器スイッチ
２０は時間遅延されて発電機２ないしその電機子巻線８
をスタータバッテリー１３に切り換え、その結果内燃機
関ｌが回転し始めかつ加速するまで、内燃機関１のクラ
ンク軸を回転させるトルクが発生される。内燃機関ｌが
自動的に回転するとき、発電機２５は電圧を送出し、そ
の結果導線２４ａにおける電流の流れる方向が反転しか
つ流れの方向に依存して切り替わるリレー２３が、信号
線１９におけるスイッチ２２を開放する。これに基づい
て継電器スイッチ２０には電流は流れずスイッチ１２は
開放されかつ発電機２は再びスタータバッテリー１３か
ら切り離される。

引き続いてスイッチ３２が釈放されるとこのスイッチは
自動的に位置■に復帰し、これによりリレー２７には電
流は流れなくなりかつスイッチ２６は開放する。ｍ電器
スイッチ２８は同じくスタータバッテリー１３から切り
離され、その結果スタータバッテリー１３から界磁巻線
６にもはや電流が流れない。そこで界磁電流は発電機２
５によって自動的に発生されかつ駆動制御部１１によっ
て監視される。最終的にリレー３０にも電流は流れず、
このためにスイッチ３１の閉成およびこれに基づき継電
器スイッチ２９の吸引が生じ、その結果スイッチ１６は
遮断された導線３を再び接続しかつ発電機電流は電気駆
動モータ５に流れることができる。

発明の効果本発明によれば、内燃機関に対する始動機としての、電
気駆動モータを駆動する、内燃機関に接続されている発
電機において磁界巻線に電機子巻線より早く電流を供給
するので、従来のように界磁巻線と電機子巻線を同時に
スタータバッテリに接続する場合に生ずるバッテリー電
圧の急降下による発電機の機関開始トルクの不足を米す
こきがないという利点を有する。また本発明は付加的な
補助巻線のない発電機に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、電機子巻線および界磁巻線電流の時間に依存
した経過を示す波形図であり、第２図は、主電流回路の
ブロック線図であり、第３図は、発電機を始動機として
使用するための制御回路の回路略図である。１・・・内燃機関、２．２５・・・発電機、５・・・駆
動モータ、６，６ａ・・・界磁巻線、７・・・補極巻線
、８・・・電機子巻線、９・・・出力段、ｌＯ・・・ス
タート制御部、１１・・・駆動制御部、１３・・・スタ
ータバッテリー　１２．１６．２２，２６．２８ａ。３１．３２・・・スイッチ、２０，２８．２９・・・継
電器スイッチ、２１・・・時限素子、２３，２７゜３０
・・・リレー　２４・・・発電機調整器、３２・・・始
動スイッチニｈ２．ト！ｇ；−ｊ手（方式）事件の表示平成　１発明の名称特許頼第３２８５４２発電機の作動方法３゜補正をする者平成２年３月２７日（発送日）

Claims

【特許請求の範囲】１、内燃機関に接続されている、始動機としての直流分
巻発電機を作動するための方法において、界磁巻線（６）に時間的に電機子巻線（８）より前に電流を流すことを特徴とする発電機の作動方
法。２、電機子巻線（８）に、界磁巻線（６）の時定数の２
倍に相当する時間の経過後電流を流すことを特徴とする
請求項１記載の発電機の作動方法。３、補極巻線を有する発電機であって、該補極巻線（７
）を内燃機関（１）の始動の際に遮断することを特徴と
する請求項１または２記載の発電機の作動方法。４、電機子巻線（８）を電圧源（１３）に接続する導線
（１４）内に、時限素子（２１）に作動接続されており
かつ継電器スイッチ（２０）に連結されているスイッチ
（１２）が設けられており、その際前記時限素子（２１
）は、前記継電器スイッチ（２０）に接続されている信
号線内に設けられており、該信号線は始動過程の間前記
電圧源に接続されており、その際信号線（１９）に、発
電機調整器（２４）に接続されているリレー（２３）に
よつて制御されるスイッチ（２２）が設けられており、
その際前記リレー（２３）は電流の流れる方向に依存し
て切り換え可能であることを特徴とする請求項１から３
までのいずれか１項記載の方法を実施する回路装置。５、発電機が電気駆動モータに接続されており発電機（
２）を前記駆動モータ（５）に接続する導線（３）内に
、始動過程の期間中導線（３）を遮断するスイッチ（１
６）が設けられていることを特徴とする請求項４記載の
回路装置。