DE20113916U1 - Dual voltage supply device for a motor vehicle - Google Patents
Dual voltage supply device for a motor vehicleInfo
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Description
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IG 3990 A
Th/DüIG 3990 A
Th/Dü
Die Erfindung betrifft eine Zweispannungsversorgungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Generator zum Erzeugen elektrischer Energie wobei die vom Generator ableitbare Generatorspannung über einen ohmschen Widerstand einem Anschluss zur Ableitung der Bordnetzspannung zuführbar ist, an dem auch der Generatorregler angeschlossen ist. Eine solche Zweispannungsversorgungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug ist aus der DE 38 01 478 C1 bekannt. Der nicht veränderbare ohmsche Widerstand wird von einem Dünnfilm-Heizwiderstand einer Heizscheibe gebildet der bei Bedarf wirksam oder unwirksam geschaltet werden kann. Aus der DE 39 19 562 A1 ist eine weitere Vorrichtung und ein Verfahren zur Spannungsversorgung für einen Heizwiderstand bekannt der über ein Umschaltgerät auch mit einer höheren Spannung als der Bordnetzspannung aus dem Generator betrieben werden kann. Während des Betriebes des Heizwiderstandes wird jedoch das Bordnetz aus der Batterie versorgt.The invention relates to a dual voltage supply device for a motor vehicle with a generator for generating electrical energy, whereby the generator voltage that can be derived from the generator can be fed via an ohmic resistor to a connection for deriving the on-board network voltage, to which the generator regulator is also connected. Such a dual voltage supply device for a motor vehicle is known from DE 38 01 478 C1. The non-changeable ohmic resistor is formed by a thin-film heating resistor of a heating disk that can be switched on or off as required. DE 39 19 562 A1 discloses a further device and a method for supplying voltage to a heating resistor that can also be operated from the generator with a higher voltage than the on-board network voltage via a switching device. During operation of the heating resistor, however, the on-board network is supplied from the battery.
Eine Einrichtung zur Energieversorgung in einem Kraftfahrzeugbordnetz ist aus der DE 197 55 050 A1 bekannt. Das Kraftfahrzeugbordnetz weist hierbei eine erste und eine zweite Spannung auf. Die erste Bordnetzspannung von 42 V wird von einem Generator geliefert und einem DC/DC-Wandler zugeführt. Der DC/DC-Wandler erzeugt eine zweite Spannung von 14 V.A device for supplying energy to a motor vehicle electrical system is known from DE 197 55 050 A1. The motor vehicle electrical system has a first and a second voltage. The first electrical system voltage of 42 V is supplied by a generator and fed to a DC/DC converter. The DC/DC converter generates a second voltage of 14 V.
Aufgabe der Erfindung ist die weitere vorteilhafte Ausgestaltung einer Zweispannungsversorgungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere soll dessen Wirtschaftlichkeit erhöht werden.The object of the invention is to further advantageously design a dual-voltage supply device for a motor vehicle, in particular to increase its economic efficiency.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der Patentansprüche 1 und 2 gelöst.The object is achieved according to the invention by the subject matter of patent claims 1 and 2.
Vorteil der Erfindung gemäß des Gegenstandes des Patentanspruches 1 ist, dass die vom Generator ableitbare elektrische Generatorspannung über ei-The advantage of the invention according to the subject matter of claim 1 is that the electrical generator voltage that can be derived from the generator is
nen ersten Anschluss zum Ableiten einer ersten elektrischen Spannung einem veränderbaren ohmschen Widerstand zuführbar ist und dem veränderbaren ohmschen Widerstand ein zweiter Anschluss zum Ableiten der Bordnetzspannung und der Generatorregler nachgeschaltet sind. Da dem veränderbaren ohmschen Widerstand der Generatorregler nachgeschaltet ist, kann am ersten Anschluss in Abhängigkeit vom Widerstand des veränderbaren ohmschen Widerstandes eine höhere Spannung als die Bordspannung ableitbar sein wodurch in einem daran anschließbaren Hochstromwandler hohe Leistungen bei geringem Strom umsetzbar sind. Da die Regelung des Generators in Abhängigkeit der Spannung am zweiten Anschluss, also erst nach dem veränderbaren ohmschen Widerstand erfolgt, wird der Generator in Abhängigkeit vom Widerstand des veränderbaren ohmschen Widerstandes im freien Betrieb mit einer höheren Spannung als die Bordnetzspannung betrieben wodurch er sehr wirtschaftlich arbeitet.a first connection for deriving a first electrical voltage can be fed to a variable ohmic resistor, and a second connection for deriving the on-board voltage and the generator regulator are connected downstream of the variable ohmic resistor. Since the generator regulator is connected downstream of the variable ohmic resistor, a higher voltage than the on-board voltage can be derived at the first connection depending on the resistance of the variable ohmic resistor, which means that high outputs can be implemented with low current in a high-current converter that can be connected to it. Since the generator is controlled depending on the voltage at the second connection, i.e. only after the variable ohmic resistor, the generator is operated in free operation with a higher voltage than the on-board voltage depending on the resistance of the variable ohmic resistor, which makes it very economical.
Vorzugsweise ist der veränderbare ohmsche Widerstand als Spannungsregeleinrichtung ausgeführt an dem die Differenzspannung zwischen der Generatorspannung und der Bordnetzspannung zur Erzeugung von beispielsweise Wärmeenergie abfällt.Preferably, the variable ohmic resistance is designed as a voltage control device at which the differential voltage between the generator voltage and the vehicle electrical system voltage drops to generate, for example, thermal energy.
Ein kostengünstiger Aufbau ergibt sich, wenn der einstellbare Widerstand als von einem Regler einstellbarer Widerstand, beispielweise einem Leistungstransistor oder einem MOS-FET, gebildet ist.A cost-effective design is achieved if the adjustable resistor is formed as a resistor that can be adjusted by a controller, for example a power transistor or a MOS-FET.
Um ein schnelles Aufheizen des Kraftfahrzeuges insbesondere im Winter zu ermöglichen ist es vorteilhaft, wenn die von dem Widerstand ableitbare Wärmeenergie dem Heizungskreislauf des Kraftfahrzeuges zuführbar ist.In order to enable rapid heating of the motor vehicle, particularly in winter, it is advantageous if the thermal energy derived from the resistor can be fed into the heating circuit of the motor vehicle.
In Verbindung hiermit ist es vorteilhaft, wenn die Steuereinrichtung aufgrund eines Heizungsanforderungssignals zur Erzeugung von Wärmeenergie anregbar ist. Hierdurch erfolgt keine unnötige Belastung des Generators, wenn keine Wärmeenergie benötigt wird.In connection with this, it is advantageous if the control device can be excited to generate heat energy based on a heating request signal. This means that there is no unnecessary load on the generator when no heat energy is required.
Es ist von Vorteil, wenn die Zweispannungsversorgungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug einen Generator zum Erzeugen elektrischer Energie und eine dem Generator zugeordnete GeneratorreglerVSpannungsregeleinrichtung aufweist, wenn die vom Generator ableitbare elektrische Generatorspannung über einen ersten Anschluss zum Ableiten einer ersten elektrischen Spannung einem Spannungswandler zuführbar ist, wenn am zweiten AnschlussIt is advantageous if the dual voltage supply device for a motor vehicle has a generator for generating electrical energy and a generator regulator/voltage control device associated with the generator, if the electrical generator voltage derivable from the generator can be fed to a voltage converter via a first connection for deriving a first electrical voltage, if at the second connection
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des Spannungswandlers die Bordnetzspannung ableitbar ist und wenn die GeneratorreglerVSpannungsregeleinrichtung den Generator hinsichtlich eines hohen Wirkungsgrades regelt. Aufgrund dieser Ausführung kann der Generator 1 im wesentlichen im freien Spannungsbetrieb betrieben werden und arbeitet somit besonders effektiv. Es ergeben sich Benzin- und Emissionseinsparungen beim Betrieb des Kraftfahrzeuges mit einer Brennkraftmaschine. Zudem sind Energiewandler an den ersten Anschluss anschließbar, die relativ spannungsunabhängig arbeiten können und hohe Ströme aufnehmen, so dass das Bordnetz entlastet wird. Hierdurch kann auch der Spannungswandler in Hinsicht auf eine geringere Ausgangsleistung dimensioniert werden, so dass sich Kosteneinsparungen ergeben.of the voltage converter, the on-board network voltage can be derived and when the generator regulatorVvoltage control device regulates the generator with a high degree of efficiency. Due to this design, the generator 1 can essentially be operated in free voltage mode and thus works particularly effectively. This results in fuel and emission savings when operating the vehicle with an internal combustion engine. In addition, energy converters can be connected to the first connection, which can work relatively independently of the voltage and absorb high currents, so that the on-board network is relieved. This also allows the voltage converter to be dimensioned with a view to a lower output power, resulting in cost savings.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Generatorregler-/Spannungsregeleinrichtung aufgrund eines Schubbetriebsignals die Spannung am ersten Anschluss auf eine höherer Spannung als die Bordnetzspannung regelt, da somit in einer Phase geringer Belastung der Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeuges die für die Aufwärmung benötigte Energie umgesetzt werden kann. Erfolgt diese Regelung aufgrund eines Bremssignals, so kann hierüber in wirtschaftlicher Weise auch noch die Bremsenergie in elektrische Energie bzw. Wärmeenergie umgewandelt werden.It is particularly advantageous if the generator regulator/voltage control device regulates the voltage at the first connection to a higher voltage than the vehicle electrical system voltage based on an overrun signal, as this means that the energy required for warming up can be converted in a phase of low load on the vehicle's drive system. If this regulation takes place based on a braking signal, the braking energy can also be converted into electrical energy or thermal energy in an economical manner.
In Verbindung hiermit ist es auch vorteilhaft, wenn dem ersten Anschluss ein Hochstromenergiespeicher zugeordnet ist und wenn die im Hochstromenergiespeicher gespeicherte elektrische Energie über einen/den elektrischen Spannungswandler an den zweiten Anschluss leitbar ist. Die im Schubbetrieb oder beim Bremsen erzeugte elektrische Energie kann somit im Hochstromenergiespeicher gespeichert und beispielsweise bei der Beschleunigung des Kraftfahrzeuges, insbesondere zur Entregung des Generators, in das Bordnetz gespeist werden.In connection with this, it is also advantageous if a high-current energy storage device is assigned to the first connection and if the electrical energy stored in the high-current energy storage device can be conducted to the second connection via an electrical voltage converter. The electrical energy generated during overrun or braking can thus be stored in the high-current energy storage device and fed into the vehicle electrical system, for example when the motor vehicle accelerates, in particular to de-excite the generator.
Damit keine unzulässig hohen Spannung entstehen ist es vorteilhaft, wenn dem Generator ein Spannungsbegrenzer derart zugeordnet ist, dass die am ersten Anschluss ableitbare Spannung < 60 Volt ist.To prevent unacceptably high voltages from occurring, it is advantageous if a voltage limiter is assigned to the generator in such a way that the voltage that can be derived at the first connection is < 60 volts.
Werden an den ersten Anschluss Komfort- und/oder Hochstromwandler angeschlossen, so können diese mit einer höheren Spannung als die Bordnetzspannung betrieben werden. Insbesondere kann ihnen vorteilhaft die imIf comfort and/or high-current converters are connected to the first connection, they can be operated with a higher voltage than the vehicle electrical system voltage. In particular, they can benefit from the
Hochstromenergiespeicher gespeicherte Energie zur Verfügung gestellt werden. High current energy storage systems can provide stored energy.
Ist an den ersten Anschluss ein elektromotorischer Kühlventilator angeschlossen und ist der elektromotorische Kühlventilator aufgrund eines Signals eines Temperatursensors zum Erfassen der Temperatur der Antriebseinrichtung, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, in Verbindung mit der Steuereinrichtung ansteuerbar, so kann zum Einen der elektromotorische Kühlventilator mit einer höheren Spannung als der Bordnetzspannung und damit mit einem geringeren Strom betrieben werden zum Anderen ist aber dessen Leistung in Abhängigkeit vom über die Steuereinrichtung eingestellten Widerstand des veränderbaren ohmschen Widerstandes bzw. der eingestellten Spannung auf einfache und kostengünstige Weise regelbar.If an electromotive cooling fan is connected to the first connection and the electromotive cooling fan can be controlled in conjunction with the control device based on a signal from a temperature sensor for detecting the temperature of the drive device, for example an internal combustion engine, then on the one hand the electromotive cooling fan can be operated with a higher voltage than the vehicle electrical system voltage and thus with a lower current, but on the other hand its power can be regulated in a simple and cost-effective manner depending on the resistance of the variable ohmic resistor set via the control device or the set voltage.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnungen. Further advantages and details of the invention will become apparent from the following description of an embodiment with reference to the drawings.
Es zeigt:It shows:
Rg. 1 eine Zweispannungsversorgungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug nach der Erfindung in prinzipieller Darstellung,Rg. 1 a two-voltage supply device for a motor vehicle according to the invention in a schematic representation,
Fig. 2 eine detailliertere Darstellung der Zweispannungsversorgungseinrichtung nach der Fig. 1 undFig. 2 is a more detailed illustration of the dual voltage supply device according to Fig. 1 and
Fig. 3 eine weitere Zweispannungsversorgungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug nach der Erfindung in prinzipieller Darstellung.Fig. 3 shows a further dual-voltage supply device for a motor vehicle according to the invention in a schematic representation.
In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zweispannungsversorgungseinrichtung dargestellt, die einen Generator 1 zum Erzeugen elektrischer Energie und einen dem Generator 1 zugeordneten Generatorregler 2 aufweist.The figures show an embodiment of a dual-voltage supply device according to the invention, which has a generator 1 for generating electrical energy and a generator controller 2 assigned to the generator 1.
Die vom Generator 1 ableitbare Generatorspannung ist über einen ersten Anschluss 3 einem veränderbaren ohmschen Widerstand 4 zuführbar, dem ein zweiter Anschluss 5 sowie der Generatorregler 2 nachgeschaltet sind. Durch eine entsprechende Regelung des Generators 1 über den Generatorregler 2 ist am zweiten Anschluss 5 die Bordnetzspannung ableitbar. DerThe generator voltage that can be derived from the generator 1 can be fed via a first connection 3 to a variable ohmic resistor 4, which is followed by a second connection 5 and the generator regulator 2. By appropriately regulating the generator 1 via the generator regulator 2, the on-board network voltage can be derived at the second connection 5. The
Generator 1 steht, zur Erzeugung der elektrischen Energie, in bekannter Weise mit einer Antriebseinrichtung, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, des Kraftfahrzeuges in Wirkverbindung.Generator 1 is operatively connected to a drive device, for example an internal combustion engine, of the motor vehicle in a known manner in order to generate electrical energy.
Im Betrieb des Generators 1 zum Erzeugen elektrischer Energie fällt, da dieser im wesentlichen im freien Betrieb betrieben wird, an dem veränderbaren ohmschen Widerstand 4 in Abhängigkeit dessen Widerstandes die Differenzspannung zwischen der Generatorspannung und der Bordnetzspannung beispielsweise zur Erzeugung von Wärmeenergie ab.When the generator 1 is operating to generate electrical energy, since it is essentially operated in free mode, the differential voltage between the generator voltage and the vehicle electrical system voltage drops across the variable ohmic resistor 4 depending on its resistance, for example for generating thermal energy.
Diese Wärmeenergie kann gemäß der Fig. 2 beispielsweise einem Heizungskreislauf 6 des Kraftfahrzeuges zur Verfügung gestellt werden damit beispielsweise die Brennkraftmaschine schneller ihre Betriebstemperatur erreicht und/oder der Innenraum eines Kraftfahrzeuges möglichst schnell aufgeheizt werden kann. Aus der Fig. 2 geht hervor, dass dem ersten Anschluss 3 über einen Schalter 7 auch noch Komfort- und/oder Hochstromwandler 8 zugeordnet werden können. Dies hat den Vorteil, dass diese Komfort- und/oder Hochstromwandler 8 mit einer höheren Spannung als die Bordnetzspannung versorgt werden können und somit bei gleicher Leistung weniger Strom aufnehmen. Alternativ oder zusätzlich kann einem Hochstromenergiespeicher 9 auch noch die am ersten Anschluss 3 anliegende Generatorspannung, vorzugsweise über eine Diode 10, zugeleitet werden. Der Hochstromenergiespeicher 9 kann vorzugsweise als Kondensator, insbesondere als Super Cap Kondensator ausgeführt sein, der sehr viel Energie innerhalb kurzer Zeit aufnehmen und abgeben kann.According to Fig. 2, this thermal energy can, for example, be made available to a heating circuit 6 of the motor vehicle so that, for example, the internal combustion engine reaches its operating temperature more quickly and/or the interior of a motor vehicle can be heated up as quickly as possible. Fig. 2 shows that comfort and/or high-current converters 8 can also be assigned to the first connection 3 via a switch 7. This has the advantage that these comfort and/or high-current converters 8 can be supplied with a higher voltage than the vehicle electrical system voltage and thus consume less current for the same output. Alternatively or additionally, the generator voltage applied to the first connection 3 can also be fed to a high-current energy store 9, preferably via a diode 10. The high-current energy store 9 can preferably be designed as a capacitor, in particular as a super cap capacitor, which can absorb and release a great deal of energy within a short period of time.
Über einen zweiten Schalter 11 kann den Komfort- und/oder Hochstromwandlern 8 die im Hochstromenergiespeicher 9 gespeicherte Energie zusätzlich oder alternativ zur Verfügung gestellt werden, um den Generator 1 und damit die Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeuges, beispielsweise bei der Beschleunigung, zu entlasten.Via a second switch 11, the energy stored in the high-current energy storage device 9 can be made available additionally or alternatively to the comfort and/or high-current converters 8 in order to relieve the load on the generator 1 and thus the drive device of the motor vehicle, for example during acceleration.
Über einen Spannungswandler 12 ist die im Hochstromenergiespeicher 9 gespeicherte elektrische Energie aber auch dem zweiten Anschluss 5 zur Entlastung des Bordnetzes zuführbar.The electrical energy stored in the high-current energy storage device 9 can also be fed to the second connection 5 via a voltage converter 12 in order to relieve the load on the on-board network.
Der Spannungswandler 12 ist hierzu vorzugsweise als DC/DC-Wandler ausgeführt. For this purpose, the voltage converter 12 is preferably designed as a DC/DC converter.
&sgr; &idigr; ♦&sgr;&idigr;♦
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der veränderbare ohmsche Widerstand 4 als Spannungsregeleinrichtung ausgeführt ist, die einen von einer Regler-/Steuereinrichtung 13 steuerbaren Widerstand 14 aufweist. Der Widerstand 14 kann hierbei als ohmscher Widerstand, als Leistungstransistor oder als MOS-FET ausgeführt sein.It is particularly advantageous if the variable ohmic resistor 4 is designed as a voltage control device which has a resistor 14 which can be controlled by a regulator/control device 13. The resistor 14 can be designed as an ohmic resistor, as a power transistor or as a MOS-FET.
Finden ohmsche Widerstände Verwendung, so können diese in einer Serien- und/oder Parallelschaltung betrieben werden. Über das Zu- oder Abschalten von Wiederständen über zugeordnete Schalter lässt sich der Widerstand und damit die erzeugbare Wärmeenergie und gleichzeitig aber auch die am ersten Anschluss 3 ableitbare Spannung verändern oder einstellen. Ein stufenloses Ändern der erzeugbaren Wärmeenergie bzw. der ableitbaren Spannung ist möglich, wenn der Widerstand 14 von zumindest einem Leistungstransistor oder MOS-FET gebildet ist und von der Regler-/ Steuereinrichtung 13 hinsichtlich des erforderlichen ohmschen Widerstandes entsprechend eingestellt oder geregelt wird.If ohmic resistors are used, they can be operated in a series and/or parallel circuit. By switching resistors on or off using assigned switches, the resistance and thus the heat energy that can be generated and at the same time the voltage that can be derived at the first connection 3 can be changed or adjusted. A continuous change in the heat energy that can be generated or the voltage that can be derived is possible if the resistor 14 is formed by at least one power transistor or MOS-FET and is set or regulated accordingly by the regulator/control device 13 with regard to the required ohmic resistance.
Über ein, der Regler-/Steuereinrichtung 13 zuführbares Heizungsanforderungssignal wird der Widerstand 14 hinsichtlich seines Widerstandes so erhöht, dass die erforderliche Wärmeenergie in Abhängigkeit von der Maximalbelastbarkeit des Generators 1 erzeugt wird und die Bordnetzspannung am Anschluss 5 konstant bleibt.Via a heating request signal that can be fed to the regulator/control device 13, the resistance of the resistor 14 is increased such that the required heat energy is generated depending on the maximum load capacity of the generator 1 and the on-board network voltage at the connection 5 remains constant.
Darüber hinaus kann durch Zuleiten eines Schubbetriebsignals 16 und/oder eines Bremssignals 17 eine Widerstandsänderung derart erfolgen, dass dem Hochstromenergiespeicher 9 eine möglichst hohe Spannung zugeführt wird. Der Hochstromenergiespeicher 9 lässt sich somit in Phasen geringer Belastung der Antriebseinrichtung mit Energie versorgen, die dann, in Phasen hoher Belastung, zur Entlastung des Bordnetzes und damit des Generators 1, wieder abgegeben werden kann. Damit die Spannung am ersten Anschluss 3 aber keine unzulässig hohen Werte annehmen kann ist diesem ein Spannungsbegrenzer 18 zugeordnet, der beispielsweise Teil der Regler-/ Steuereinrichtung 13 ist. In Abhängigkeit von der höchst zulässigen Spannung die vorzugsweise < 60 Volt ist, kann beispielsweise eine entsprechende Veränderung des Wertes des Widerstandes 14 erfolgen.In addition, by supplying a coasting signal 16 and/or a braking signal 17, a resistance change can occur such that the high-current energy storage device 9 is supplied with the highest possible voltage. The high-current energy storage device 9 can thus be supplied with energy in phases of low load on the drive device, which can then be released again in phases of high load to relieve the on-board network and thus the generator 1. To ensure that the voltage at the first connection 3 cannot assume impermissibly high values, a voltage limiter 18 is assigned to it, which is, for example, part of the regulator/control device 13. Depending on the highest permissible voltage, which is preferably < 60 volts, the value of the resistor 14 can, for example, be changed accordingly.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn der veränderbare ohmsche Widerstand A und/oder der Widerstand 14 in einen wassergekühlten Generator 1 integriert sind/ist, da somit zum Einen eine schnelle Aufheizung der Antriebsein-It is particularly advantageous if the variable ohmic resistance A and/or the resistance 14 are integrated into a water-cooled generator 1, as this enables rapid heating of the drive units.
richtung möglich ist, wenn der Generator 1 in den Kühlkreislauf der Antriebseinrichtung integriert ist und zum Anderen der Generator 1 aufgrund der damit verbundenen guten Wärmeableitung hoch belastbar ist.direction is possible if the generator 1 is integrated into the cooling circuit of the drive device and, on the other hand, the generator 1 can withstand high loads due to the associated good heat dissipation.
Besonders günstig ist es, wenn dem ersten Anschluss 3 über einen Thermoschalter 19 zum Erfassen der Temperatur der Antriebseinrichtung auch noch ein elektromotorischer Kühlventilator 20 zugeordnet werden kann. Dem elektromotorischen Kühlventilator 20 ist somit eine Spannung zuleitbar, die höher als die Bordnetzspannung ist wodurch der Strom bei gleicher Leistungsaufnahme reduziert ist. Wird der ReglerVSteuereinrichtung 13 auch noch das Signal eines Temperatursensors 21 zum Erfassen der Temperatur der Antriebseinrichtung und/oder des Kühlmittels der Antriebseinrichtung zugeführt, so kann über die ReglerVSteuereinrichtung 13 durch Verändern oder Einstellen des Widerstandes 4, 14 die Spannung vom ersten Anschluss 3 in Abhängigkeit von der über den Temperatursensor 21 erfassten Temperatur eingestellt werden. In Abhängigkeit dieser Temperatur kann über die am ersten Anschluss 3 ableitbare und dem elektromotorischen Kühlventilator 20 zuführbare Spannung dessen Drehzahl und damit dessen Kühlwirkung verändert werden. Es ist selbstverständlich dass hierzu der elektromotorische Kühlventilator 20 für den Betrieb mit der höchstmöglichen Spannung am ersten Anschluss 3 ausgelegt sein muss. In Verbindung hiermit ist es vorteilhaft wenn auch dem elektromotorischen Kühlventilator 20 die im Hochstromenergiespeicher 9 gespeicherte Energie zuführbar ist. Hierzu kann beispielsweise ein zwischen dem ersten Anschluss 3 und dem Thermoschalter 19 vorgesehener dritter Schalter 22 geöffnet und durch Schließen eines vierten Schalters 23 eine Verbindung zwischen dem Hochstromenergiespeicher 9 und dem Thermoschalter 19 hergestellt werden.It is particularly advantageous if an electromotive cooling fan 20 can also be assigned to the first connection 3 via a thermal switch 19 for detecting the temperature of the drive device. The electromotive cooling fan 20 can thus be supplied with a voltage that is higher than the vehicle electrical system voltage, which reduces the current with the same power consumption. If the controller/control device 13 is also supplied with the signal from a temperature sensor 21 for detecting the temperature of the drive device and/or the coolant of the drive device, the voltage from the first connection 3 can be adjusted via the controller/control device 13 by changing or adjusting the resistor 4, 14 depending on the temperature detected by the temperature sensor 21. Depending on this temperature, the speed of the fan 20 and thus its cooling effect can be changed via the voltage that can be derived from the first connection 3 and fed to the electromotive cooling fan 20. It goes without saying that the electromotive cooling fan 20 must be designed for operation with the highest possible voltage at the first connection 3. In connection with this, it is advantageous if the energy stored in the high-current energy storage device 9 can also be supplied to the electromotive cooling fan 20. For this purpose, for example, a third switch 22 provided between the first connection 3 and the thermal switch 19 can be opened and a connection can be established between the high-current energy storage device 9 and the thermal switch 19 by closing a fourth switch 23.
Aus der Figur 3 geht ein Ausführungsbeispiel einer weiteren erfindungsgemäßen Zweispannungsversorgungseinrichtung hervor, wobei in den vorherigen Figuren erläuterte Elemente auch hier mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Gemäß der Figur 3 ist die vom Generator 1 ableitbare elektrische Generatorspannung über den ersten elektrischen Anschluss 3 zum Ableiten einer ersten elektrischen Spannung einem variablen Spannungswandler 24 zuführbar, an dessen zweitem Anschluss 5 die Bordnetzspannung ableitbar ist. Dem Generator 1 ist eine Spannungsregeleinrichtung 25 zugeordnet, die die Ausgangsspannung des Generators 1 vorzugsweise so regelt, dass dieser mit optimalem Wirkungsgrad betrieben werden kann. Die Ausgangsspannung des Generators 1 kann somit beispielsweise variabel imFigure 3 shows an embodiment of a further dual voltage supply device according to the invention, wherein elements explained in the previous figures are also provided with the same reference numerals here. According to Figure 3, the electrical generator voltage that can be derived from the generator 1 can be fed via the first electrical connection 3 for deriving a first electrical voltage to a variable voltage converter 24, at whose second connection 5 the on-board network voltage can be derived. A voltage control device 25 is assigned to the generator 1, which preferably controls the output voltage of the generator 1 so that it can be operated with optimum efficiency. The output voltage of the generator 1 can thus, for example, be variable in the
Bereich von 6-60 V, , vorzugsweise 12- 60V, insbesondere 12-42 V variabel sein. Auch hier können dem ersten Anschluss 3 ein Hochstromenergiespeicher 9, ein elektromotorischer Kühlventilator 20, Komfort- und/oder Hochstromwandler 8 sowie sonstige Wandler 26 zugeordnet sein, die relativ spannungsunabhängig arbeiten können. Als sonstige Wandler 26 werden beispielsweise ein elektromechanischer Abgasturbolader, ein elektromechanischer Kompressor für die Klimaanlage sowie elektromechanische Pumpen, Stellglieder und Ventilatoren genannt. Im Ausführungsbeispiel sind dem elektromotorischen Kühlerventilator 20, dem Komfort- undfoder Hochstromwandler 8 und dem sonstigen Wandler 26 fünfte, sechste und siebte Schalter 27, 28, 29 zugeordnet, die über die Spannungsregeleinrichtung 25 aufgrund beispielsweise des Heizungsanforderungssignals 15, des Schubbetriebssignals 16, des Bremssignals 17, des Temperatursignals 30 des Temperatursensors 21, und/oder sonstiger Signale 31 zum Steuern der sonstigen Wandler 26 steuerbar sind.The voltage can be variable in the range of 6-60 V, preferably 12-60 V, in particular 12-42 V. Here too, the first connection 3 can be assigned a high-current energy storage device 9, an electromotive cooling fan 20, a comfort and/or high-current converter 8 and other converters 26 that can operate relatively independently of the voltage. Examples of other converters 26 are an electromechanical exhaust gas turbocharger, an electromechanical compressor for the air conditioning system and electromechanical pumps, actuators and fans. In the exemplary embodiment, fifth, sixth and seventh switches 27, 28, 29 are assigned to the electromotive cooling fan 20, the comfort and/or high-current converter 8 and the other converter 26, which can be controlled via the voltage control device 25 based on, for example, the heating request signal 15, the overrun signal 16, the braking signal 17, the temperature signal 30 of the temperature sensor 21, and/or other signals 31 for controlling the other converters 26.
Die Ansteuerung der fünften, sechsten und siebten Schalter, 27, 28, 29 erfolgt aufgrund der soeben erwähnten Signale analog zur Beschreibung gemäß des Ausführungsbeispieles nach der Figur 2. Selbstverständlich ist auch, dass hierbei die im Hochstromenergiespeicher 9 gespeicherte Energie, beispielsweise während der Beschleunigung des Kraftfahrzeuges zur Entlastung des Generators 1 dem elektromotorischen Kühlventilator 20 und/oder dem Komfort- und/oder Hochstromwandler 8 und/oder dem sonstigen Wandler 26 und/oder dem variablen Spannungswandler 24 zur Unterstützung des Bordnetzes zugeführt werden kann.The fifth, sixth and seventh switches 27, 28, 29 are controlled based on the signals just mentioned, analogously to the description according to the embodiment according to Figure 2. It is also self-evident that the energy stored in the high-current energy storage device 9 can be fed to the electromotive cooling fan 20 and/or the comfort and/or high-current converter 8 and/or the other converter 26 and/or the variable voltage converter 24 to support the on-board network, for example during acceleration of the motor vehicle to relieve the load on the generator 1.
Im Heizbetrieb kann der Generator 1 mit freier Spannung betrieben werden, so dass er im optimalen Leistungs- und Wirkungsgradbereich arbeitet.In heating mode, generator 1 can be operated with free voltage so that it operates in the optimal power and efficiency range.
Im Schubbetrieb des Kraftfahrzeuges kann der Generator 1 ebenfalls mit freier Spannung und im Normalbetrieb beispielsweise mit einer Spannung zwischen 14 und 20 V betrieben werden, so dass der Generator 1 beim Beschleunigen entregt und somit die Brennkraftmaschine entlastet und die im Hochstromenergiespeicher 9 gespeicherte elektrische Energie dem Bordnetz zur Verfügung gestellt werden kann.When the motor vehicle is coasting, the generator 1 can also be operated with free voltage and in normal operation, for example, with a voltage between 14 and 20 V, so that the generator 1 is de-excited during acceleration and thus relieves the load on the internal combustion engine and the electrical energy stored in the high-current energy storage device 9 can be made available to the on-board network.
Aufgrund des Heizungsanforderungssignals 15 kann der Generator 1 ebenfalls mit freier Spannung betrieben und aufgrund eines Signals des Temperatursensors 21 die vom Generator 1^ ableitbare Spannung entsprechend derDue to the heating request signal 15, the generator 1 can also be operated with free voltage and, due to a signal from the temperature sensor 21, the voltage derivable from the generator 1^ can be adjusted according to the
Kühlanforderung im Bereich zwischen 12-60 V vorzugsweise im Bereich von 14 - 42 V geregelt werden.Cooling requirements should be regulated in the range between 12-60 V, preferably in the range of 14 - 42 V.
Da die Ausgangsspannung des Generators 1 von der Drehzahl abhängt wird diese Spannung über die Spannungsregeleinrichtung 25 so geregelt, dass der Generator 1 mit höchstem Wirkungsgrad arbeitet und/oder das Leistungsmaximum abgeben kann.Since the output voltage of the generator 1 depends on the speed, this voltage is regulated via the voltage control device 25 so that the generator 1 operates with the highest efficiency and/or can deliver the maximum power.
Besonders vorteilhaft kann dieser Einrichtung auch noch ein Schwungmassenspeicher zugeordnet sein, der vorzugsweise über einen elektromechanischen Antrieb ansteuerbar ist, insbesondere in Phasen, in denen keine Energie benötigt oder z. B. Bremsenergie umgesetzt werden soll. In Phasen hoher Belastung der Brennkraftmaschine kann dieser dann die in der Schwungmasse gespeicherte Energie, vorzugsweise über den elektromechanischen Antrieb, in elektrischer Energie wandlen, die ebenfalls dem Bordnetz zur Verfügung gestellt wird. Dieser Schwungmassenspeicher kann den Hochstromenergiespeicher ersetzen oder diesem zugeordnet werden.It is particularly advantageous for this device to also be associated with a flywheel storage device, which can preferably be controlled via an electromechanical drive, particularly in phases in which no energy is required or, for example, braking energy is to be converted. In phases of high load on the internal combustion engine, this can then convert the energy stored in the flywheel, preferably via the electromechanical drive, into electrical energy, which is also made available to the on-board network. This flywheel storage device can replace the high-current energy storage device or be associated with it.
Claims (11)
mit einem Generator (1) zum Erzeugen elektrischer Energie und
mit einem dem Generator (1) zugeordneten Generatorregler (2),
wobei die vom Generator (1) ableitbare elektrische Generatorspannung über einen ersten Anschluss (3) zum Ableiten der ersten Spannung einem veränderbaren ohmschen Widerstand (4) zuführbar ist,
wobei dem veränderbaren ohmschen Widerstand (4) ein zweiter Anschluss (5) zum Ableiten der zweiten Spannung als Bordnetzspannung und der Generatorregler (2) nachgeschaltet sind
wobei die erste Spannung am ersten Anschluss (3) über den veränderbaren ohmschen Widerstand (4) von einer Steuereinrichtung einstellbar ist und
wobei der Generatorregler (2) die zweite Spannung am zweiten Anschluss (5) auf die Bordnetzspannung regelt. 1. Dual voltage power supply device for a motor vehicle,
with a generator ( 1 ) for generating electrical energy and
with a generator controller ( 2 ) assigned to the generator ( 1 ),
wherein the electrical generator voltage derivable from the generator ( 1 ) can be fed to a variable ohmic resistor ( 4 ) via a first connection ( 3 ) for deriving the first voltage,
wherein the variable ohmic resistance ( 4 ) is followed by a second connection ( 5 ) for deriving the second voltage as vehicle electrical system voltage and the generator regulator ( 2 )
wherein the first voltage at the first terminal ( 3 ) is adjustable by a control device via the variable ohmic resistance ( 4 ) and
wherein the generator regulator ( 2 ) regulates the second voltage at the second terminal ( 5 ) to the vehicle electrical system voltage.
mit einem Generator (1) zum Erzeugen elektrischer Energie und
mit einer dem Generator (1) zugeordneten Spannungsregeleinrichtung (25),
wobei die vom Generator (1) ableitbare elektrische Generatorspannung über einen ersten Anschluss (3) zum Ableiten einer ersten Spannung einem Spannungswandler (24) zuführbar ist,
wobei am zweiten Anschluss (5) des Spannungswandlers (24) die zweite Spannung als Bordnetzspannung ableitbar ist und
wobei die Spannungsregeleinrichtung (25) aufgrund eines Schubbetriebsignals (16) und/oder Bremssignals (17) und/oder eines Heizungsanforderungssignals (15) und/oder eines Kühlanforderungssignals die erste Spannung (3) auf eine elektrische Spannung höher als die Bordnetzspannung regelt. 2. Dual voltage power supply device for a motor vehicle,
with a generator ( 1 ) for generating electrical energy and
with a voltage control device ( 25 ) associated with the generator ( 1 ),
wherein the electrical generator voltage derivable from the generator ( 1 ) can be fed to a voltage converter ( 24 ) via a first connection ( 3 ) for deriving a first voltage,
wherein the second voltage can be derived as on-board voltage at the second terminal ( 5 ) of the voltage converter ( 24 ) and
wherein the voltage control device ( 25 ) regulates the first voltage ( 3 ) to an electrical voltage higher than the vehicle electrical system voltage based on a coasting signal ( 16 ) and/or braking signal ( 17 ) and/or a heating request signal ( 15 ) and/or a cooling request signal.
wobei dem ersten Anschluss (3) ein Hochstromenergiespeicher (9) zugeordnet ist,
wobei die im Hochstromenergiespeicher (9) gespeicherte elektrische Energie über einen/den elektrischen Spannungswandler (12, 24) an den zweiten Anschluss (5) leitbar ist. 7. Dual voltage supply device according to one of claims 1 to 6,
wherein the first connection ( 3 ) is assigned a high-current energy storage device ( 9 ),
wherein the electrical energy stored in the high-current energy storage device ( 9 ) can be conducted to the second terminal ( 5 ) via an electrical voltage converter ( 12 , 24 ).
wobei an den ersten Anschluss (3) ein elektromotorischer Kühlventilator als Verbraucher (20) anschließbar ist und
wobei der elektromotorische Kühlerventilator (20) aufgrund eines Signals eines Temperatursensors (21) zum Erfassen der Temperatur einer Antriebseinrichtung in Verbindung mit der Steuereinrichtung/Spannungsregeleinrichtung (13, 25) ansteuerbar ist. 10. Dual voltage supply device according to one of claims 1 to 9,
wherein an electromotive cooling fan can be connected to the first connection ( 3 ) as a consumer ( 20 ) and
wherein the electromotive cooling fan ( 20 ) can be controlled based on a signal from a temperature sensor ( 21 ) for detecting the temperature of a drive device in conjunction with the control device/voltage regulating device ( 13 , 25 ).
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| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
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