DE102005006248A1

DE102005006248A1 - Parallelstartanlage mit geringem Verdrahtungsaufwand

Info

Publication number: DE102005006248A1
Application number: DE102005006248A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Wanner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-02-11
Filing date: 2005-02-11
Publication date: 2006-08-17
Also published as: WO2006084521A1; KR101050575B1; ES2752734T3; KR20070102542A; EP1851428B1; US20080283012A1; US7821146B2; EP1851428A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Starteranordnung zum Starten von Verbrennungsmotoren, umfassend mehrere parallel geschaltete Starter (1), die jeweils einen Startermotor (2) und ein Einrückrelais (4) aufweisen. Diese Parallelstartanlage kann besonders einfach und kostengünstig realisiert werden, wenn wenigstens einer der Starter (1) ein Leistungsrelais (12) umfasst, das den Hauptstrompfad (8) zum zugehörigen Startermotor (2) schaltet und das Einrückrelais (4), das Leistungsrelais (12) und der Startermotor (2) jeweils als bauliche Einheit realisiert sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Parallelstartanlage zum Starten von Verbrennungsmotoren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zum Starten von Verbrennungsmotoren werden üblicherweise elektrisch betätigte Starter verwendet. Bei größeren Motoren mit mehreren Zehn oder Hundert Litern Hubraum, wie z.B. Schiffsmotoren, ist es bekannt, mehrere Starter parallel zu schalten, um die hohe Starterleistung bereitstellen zu können.

1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Parallelstartanlage mit zwei Startern 1a, 1b. Jeder der Starter umfasst einen Startermotor 2a, 2b und ein Einrückrelais 4a, 4b, das üblicherweise zwei Aufgaben erfüllt: zum Einen spurt das Einrückrelais 4a, 4b ein vom Startermotor 2a, 2b angetriebenes Ritzel (nicht gezeigt) in einen Zahnkranz des Verbrennungsmotors ein. Zum Anderen schließt das Einrückrelais 4a, 4b einen Hauptstrompfad 8 mittels eines Schließers 5a, 5b, wenn das Ritzel in den Zahnkranz eingerückt ist. Dadurch wird der eigentliche Andrehvorgang gestartet.

Um zu verhindern, dass einer der beiden Starter 1a, 1b früher als der andere mit dem Startvorgang beginnt, sind die beiden Starter 1a, 1b derart miteinander verschaltet, dass der Hauptstrompfad 8 zu den Startermotoren 2a, 2b erst dann geschlossen wird, wenn beide Ritzel eingerückt sind bzw. beide Einrückrelais 4a, 4b vollständig angezogen haben. Die beiden Einrückrelais 4a, 4b sind hier bezüglich ihrer Steueranschlüsse parallel geschaltet und an eine Klemme 50 angeschlossen, die mit dem Anlassschalter (Schalter 6) verbunden ist. Die Lastanschlüsse (Klemmen 30, 30b) der Relais 4a, 4b sind hingegen seriell miteinander verschaltet. Die Klemme 30 des ersten Starters 1a ist an einer Batterie angeklemmt und wird von dieser mit einer Spannung U+ versorgt.

Bei einem Startvorgang – d.h. nach Betätigen der Zündung 6 – werden die Wicklungen HW (Haltewicklung) und EW (Einzugswicklung) der Einrückrelais 4a, 4b bestromt. Dadurch ziehen beide Einrückrelais 4a, 4b an, wobei die Schalter 5a, 5b geschlossen werden. Wenn beide Schalter 5a, 5b geschlossen sind, werden beide Startermotoren 2a, 2b gleichzeitig bestromt und starten den Verbrennungsmotor. Nachteilig ist hierbei, dass beide Einrückrelais 4a, 4b den gesamten Strom für beide Startermotoren 2a, 2b schalten und führen müssen. Bei unsauberen Ansteuersignalen (Signalpreller) kann daher ein hoher Kontaktverschleiß auftreten und es besteht ein hohes Risiko für Kontaktschweißen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Schaltsicherheit zu verbessern. Darüber hinaus soll eine Parallelstartanlage geschaffen werden, die mit möglichst wenig Aufwand verdrahtet werden kann. Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, die bei herkömmlichen Einrückrelais übliche Verkettung der Funktionen „Einrücken" und „Hauptstrom schalten" aufzutrennen und statt dessen zwei Relais vorzusehen, von denen das eine (Einrückrelais) ausschließlich die Funktion „Einrücken" und das andere (Leistungsrelais) ausschließlich die Funktion „Hauptstrom schalten" ausführt. Das Einrückrelais und das Leistungsrelais sind vorzugsweise zusammen mit dem zugehörigen Startermotor als bauliche Einheit konstruiert. Dadurch kann eine Parallelstartanlage geschaffen werden, die einfach und kostengünstig verdrahtet werden kann und in der die Leistungsrelais nicht auf übermäßig starke Belastungen ausgelegt sein müssen.

Die Starter sind vorzugsweise derart verschaltet, dass die Leistungsrelais erst dann den Hauptstrom der Startermotoren schalten, wenn alle Einrückrelais angezogen haben (d.h. alle Ritzel eingespurt sind bzw. die Einspurfedern gespannt).

Gemäß einer ersten Ausführungsform (2) der Erfindung sind die Einrückrelais zweier Starter seriell miteinander verbunden. D.h. der Steueranschluss des nachfolgenden Einrückrelais ist mit dem Lastanschluss des vorhergehenden Einrückrelais verschaltet. Die Lastanschlüsse der Einrückrelais liegen vorzugsweise an Klemme 30. Bei serieller Verschaltung der Einrückrelais fließt ein relativ hoher Strom zum zweiten Einrückrelais, wodurch ein relativ dickes Anschlusskabel zwischen den Startern notwendig ist.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform (4) der Erfindung sind die Einrückrelais zweier Starter bezüglich ihrer Steueranschlüsse parallel geschaltet. Die Lastanschlüsse der Einrückrelais sind vorzugsweise seriell geschaltet, wobei der erste Lastanschluss vorzugsweise an Klemme 30 liegt. Der Lastanschluss des letzten Einrückrelais ist vorzugsweise mit dem Steueranschluss (50k) eines Leistungsrelais verschaltet. Die Leistungsrelais sind vorzugsweise parallel geschaltet. Die Serienschaltung der Lastanschlüsse hat den Vorteil, dass der Stromfluss zwischen zwei Startern wesentlich geringer ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst jeder der Starter ein eigenes Leistungsrelais, das den Stromfluss zum Startermotor schaltet. Wahlweise kann auch wenigstens einer der Starter kein eigenes Leistungsrelais umfassen (5). In diesem Fall erfüllt dieses Einrückrelais beide Funktionen, nämlich „Einrücken" und „Hauptstrom schalten".

Zwischen zwei parallel geschalteten Startern ist vorzugsweise eine dreipolige Verbindung vorgesehen. Wenn das Anschlusskabel eines Starters eine Steckverbindung aufweist, können mehrere Starter in einfacher Weise verbunden werden. Bei der Verdrahtung der Starter ist dabei nur darauf zu achten, an welcher Stelle in der Kette von Startern der betreffende Starter angeordnet ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 den elektrischen Schaltplan einer aus dem Stand der Technik bekannten Parallelstartanlage;
2 den Schaltplan einer Parallelstartanlage gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
3 den konstruktiven Aufbau einer Parallelstartanlage gemäß 2;
4 den Schaltplan einer Parallelstartanlage gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
5 den Schaltplan einer Parallelstartanlage gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung; und
6a, 6b den Schaltplan einer Parallelstartanlage mit drei Startern.
Bezüglich der Erläuterung von 1 wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.
2 zeigt eine Parallelstartanlage mit zwei Startern 1a, 1b. Jeder der Starter 1a, 1b umfasst ein Startrelais 13a, 13b, ein Einrückrelais 4a, 4b, ein Leistungsrelais 12a, 12b und einen Startermotor 2a, 2b. Der Hauptstrom der Startermotoren 2a, 2b wird von den Leistungsrelais 12a, 12b geschaltet. Die Einrückrelais 4a, 4b dienen lediglich zum Einrücken des Ritzels (nicht gezeigt) in den Zahnkranz und dem Bereitstellen des Verdrehstromes.
Bei einem Startvorgang ziehen die parallel geschalteten und mit Klemme 50 verbundenen Startrelais 13a, 13b gleichzeitig an und schließen die zugehörigen Schalter 14a, 14b. Dadurch wird ein Strompfad 7 zwischen Klemme 30 und Klemme 50i geschlossen und der Steueranschluss beider Einrückrelais 4a, 4b bestromt. Die Einrückrelais 4a, 4b sind hier seriell geschaltet, d.h., der Steueranschluss des Einrückrelais 4b ist mit dem Lastanschluss (Klemme 50n) des Einrückrelais 4a verbunden. Es schließt daher zunächst der Schalter 16a des ersten Einrückrelais 4a und danach der Schalter 16b des zweiten Einrückrelais 4b. Die Lastanschlüsse (Klemme 50m) der beiden Einrückrelais 4a, 4b sind an Klemme 30 geschaltet.
Der Lastanschluss (Klemme 50n) des zweiten Einrückrelais 4b ist mit den Steueranschlüssen (Klemme 50k) der Leistungsrelais 12a, 12b verschaltet. Mit dem Schließen des zweiten Schalters 16b werden daher die Steueranschlüsse der Leistungsrelais 12a, 12b bestromt. Die Leistungsrelais 12a, 12b sind hier parallel geschaltet. Dadurch schließen beide zugehörigen Schalter 18a, 18b etwa gleichzeitig und schließen den Strompfad 8 zwischen Klemme 30 und Klemme 45 der Startermotoren 2a bzw. 2b. Der Verbrennungsmotor (nicht gezeigt) wird dadurch etwa gleichzeitig von beiden Startermotoren 2a, 2b angetrieben.
Die beiden Starter 1a, 1b sind hier mittels einer dreipoligen elektrischen Leitung 11 miteinander verbunden. Über die Steuerleitung 7 zwischen Klemme 50n und 50i fließt dabei ein relativ hoher Strom von z.B. 200A, der für das Ansteuern des Relais 4b erforderlich ist. Bei der in 4 dargestellten Parallelstartanlage ist dieser Strom wesentlich reduziert, wodurch ein dünneres Kabel Verwendung finden kann.
3 zeigt den physikalischen Aufbau der Parallelstartanlage von 2. Jeder der Starter 1a, 1b ist dabei als eine bauliche Einheit konstruiert, die jeweils einen Startermotor 2a, 2b, ein Startrelais 13a, 13b, ein Einrückrelais 4 und ein Leistungsrelais 12a, 12b umfasst. Die Starter 1a, 1b sind über eine dreipolige elektrische Leitung 11 miteinander verbunden.
4 zeigt eine Parallelstartanlage mit zwei Startern 1a, 1b, die im wesentlichen identisch aufgebaut sind wie die Starter von 2. Bezüglich der Erläuterung der einzelnen Elemente und deren Funktionsweise wird daher auf die Beschreibung zu 2 verwiesen. Im Unterschied zur Anordnung von 2 sind hier die Lastanschlüsse (Klemmen 50m, 50n) der Einrückrelais 4a, 4b seriell miteinander verschaltet. Dadurch fließt auf der Leitung 7 zwischen den Klemmen 50n und 50m nur ein wesentlich geringerer Steuerstrom von ca. 20A, wodurch eine wesentlich dünnere Leitung verwendet werden kann.
Der Lastschalter 18b des Einrückrelais 4b ist wiederum mit den Klemmen 50k der parallel geschalteten Leistungsrelais 12a, 12b verbunden. Die Steueranschlüsse (Klemme 50i) der Einrückrelais 4a, 4b sind parallel geschaltet und liegen über den Lastkontakt 14a, 14b der Startrelais jeweils an Klemme 30.
5 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Parallelstartanlage mit zwei parallel geschalteten Startern 1a, 1b ähnlich 2. Bei dieser Variante umfasst jedoch nur der erste Starter 1a ein eigenes Leistungsrelais 12a. Im Unterschied zu 2 wird der Hauptstrom des Startermotors 2b vom kombinierten Einrückrelais 4b geschaltet. Das Einrückrelais 4b betätigt hierbei einen Schalter 16b, der zwischen Klemme 30 und Klemme 45 des Startermotors 2b geschaltet ist. Wenn der Kontakt 16b geschlossen wird, wird der Steueranschluss 50k des Leistungsrelais 17a bestromt. Der Kontakt 18a schaltet etwas zeitverzögert zu 16b den Strom für den Motor 2a. Diese Variante hat den Vorteil, dass nur ein Leistungsrelais 4 benötigt wird. Allerdings ergibt sich eine geringe Zeitverzögerung beim Andrehen der Motoren 2a, 2b, da das Einrückrelais 4b zunächst den Motor 2b einschaltet und danach erst das seriell verbundene Leistungsrelais 12a bestromt, das dann den Hauptstrom zum Motor 2a schaltet.
6a und 6b zeigen eine Parallelschaltung von drei Startern 1a, 1b und 1c. Wahlweise könnten auch mehr Starter 1 parallel geschaltet werden. Die Starter 1 sind intern alle identisch aufgebaut. Lediglich die externe Verschaltung ist je nach Position des Starters 1a, 1b bzw. 1c in der Starterkette unterschiedlich ausgeführt. Bei einer Kette von n Startern 1 sind alle in der Mitte liegenden Starter bezüglich ihrer externen Verschaltung identisch ausgeführt. Nur der erste und letzte Starter 1a bzw. 1n müssen in diesem Fall unterschiedlich verdrahtet werden. Dies kann besonders einfach und kostengünstig durchgeführt werden.

1: Starter
2: Startermotor
3: Reihenschlusswicklung
4: Einrückrelais
5: Lastschalter der Einrückrelais 4
6: Anlassschalter
7: Steuerleitung
8: Hauptstromleitung
9: Masseleitung
11: Verbindungsleitungen
12: Leistungsrelais
13: Startrelais
14: Lastschalter des Startrelais
15: Öffner des Einrückrelais
16: Schließer des Einrückrelais
17: Wicklung des Leistungsrelais
18: Lastschalter des Leistungsrelais 12

Claims

Starteranordnung zum Starten von Verbrennungsmotoren mit mehreren parallel geschalteten Startern (1), die jeweils einen Startermotor (2) und ein Einrückrelais (4) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Starter (1) ein Leistungsrelais (12) umfasst, das einen Hauptstrompfad (8) zum zugehörigen Startermotor (2) schaltet, und das Einrückrelais (4), das Leistungsrelais (12) und der Startermotor (2) als bauliche Einheit realisiert sind.
Starteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Starter (1) derart verschaltet sind, dass die Startermotoren (2) erst dann voll bestromt werden, wenn alle Einrückrelais (4) angezogen haben.
Starteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrückrelais (4) seriell geschaltet sind und der Lastanschluss (50n) des letzten Einrückrelais (4b) mit dem Steueranschluss (50k) eines der Leistungsrelais (12) verschaltet ist.
Starteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrückrelais (4) der Starter (1) bezüglich der Steueranschlüsse (50i) parallel und die Lastanschlüsse (50m, 50n) seriell geschaltet sind, wobei der Lastanschluss (50n) des letzten Einrückrelais (4b) mit dem Steueranschluss (50k) eines der Leistungsrelais (12) verschaltet ist.
Starteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Starter (1) ein Leistungsrelais (12) umfasst, wobei die Leistungsrelais (12) parallel geschaltet und mit einem der Einrückrelais (4) seriell verbunden sind.
Starteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrückrelais (4) seriell verschaltet sind, wenigstens der letzte Starter (1b) in dieser Reihe kein Leistungsrelais (12) aufweist, und das Einrückrelais (4) dieses Starters (1b) den Hauptstrompfad (8) zum Startermotor (2) schaltet.
Starteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jeweils zwei Startern (1) eine dreipolige elektrische Verbindung (11) besteht.
Starteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jeweils zwei Startern (1) eine Steckverbindung vorgesehen ist.