DE20023396U1

DE20023396U1 - Mobiles Stromerzeugungssystem

Info

Publication number: DE20023396U1
Application number: DE20023396U
Authority: DE
Original assignee: Aura Systems Inc
Current assignee: Aura Systems Inc
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 2000-02-14
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2010-02-15
Also published as: WO2000051230A1; EP1163717A1; US6157175A; AU3364600A

Abstract

Mobiles Stromerzeugungssystem bestehend aus:
einer induktiven Generatoreinheit mit elektrisch leitenden Statorfeldwicklungen und einem elektrisch leitenden ferromagnetischen scheibenförmigem Rotor zum Erzeugen eines Generatorstromsignals, wobei die Generatoreinheit extern von einem Kraftfahrzeugmotor angetrieben wird und für die Installation im Motorraum eines Kraftfahrzeugs konfiguriert ist;
einer elektronischen Steuereinheit, welche auf mindestens eine der beiden nachstehender Änderungen – Amplitudenänderung und Frequenzänderung – des Generatorstromsignals reagiert und ein Ausgangsstromsignal erzeugt, wobei das Ausgangsstromsignal eine im wesentlichen konstante Spannung, eine im wesentlichen konstante Frequenz und mindestens eine Phase hat; und
einer elektrischen Ausgangsklemme, welche das Ausgangsstromsignal von der elektronischen Steuereinheit erhält und welche das Ausgangsstromsignal nach außen weitermeldet, wobei diese elektrische Ausgangsklemme so konfiguriert ist, dass sie den Anschluss von externen elektrischen Lasten an das System aufnimmt.

Description

1. Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf den Bereich der Erzeugung von elektrischem Strom und im einzelnen auf ein mobiles Stromerzeugungssystem unter der Motorhaube mit einem Generator, der von einem Kraftfahrzeugmotor angetrieben wird, und im wesentlichen gut regulierten elektrischen Strom erzeugt.
2. Beschreibung der derzeitigen Situation
In vielen Anwendungen und in vielen Industriebereichen besteht Bedarf an mobilem handelsüblichen Wechselstrom. Dabei besteht ein immer größer werdender Bedarf an einem mobilen Stromerzeugungssystem, das zum einen den Bedarf von Maschinen, die viel Strom benötigen, wie schwere Baumaschinen, deckt, und zum anderen auch gut regulierten Strom für empfindliche Geräte wie Rechner liefert. Ferner sollte das mobile Stromerzeugungssystem nicht nur in der Lage sein, diesen Strom im stationären Einsatz zu erzeugen, sondern es sollte denselben Stromtyp auch erzeugen können, während sich das System bewegt. Ein mobiles Stromerzeugungssystem sollte beispielsweise vielseitig genug sein, um zum einen den Strombedarf von Rettungsfahrzeugen, die lebensrettende Einsätze durchführen, bei fahrendem Fahrzeug zu decken und um zum anderen den Strombedarf von empfindlichen intelligenten bzw. informationsverarbeitenden Rechnern und Telekommunikationsgeräten an isolierten Orten auf der Welt zu decken.
Es gibt verschiedene Arten von mobilen Stromerzeugungssystemen nach bekanntem Stand der Technik. Die üblichsten Systeme nach bekanntem Stand der Technik, die verwendbaren; qualitativ einwandfreien Strom erzeugen, sind tragbare autonome Generatoreinheiten. Diese autonomen Systeme können zwar beim Fahren keinen Strom erzeugen, doch sie sind insofern mobil als sie an einen stationären Ort, an dem Strom benötigt wird, transportiert werden können. Diese autonomen Systeme liefern in der Regel Strom mit einer Leistung von 2,5 bis 10,0 kW und werden überwiegend als residente Notreservestromsysteme, als Primärstromanlagen an abgelegenen Orten, als vorübergehende Bau- bzw. Arbeitsstromerzeuger und als Notstromsysteme eingesetzt.
Diese autonomen Systeme sind in der Regel mit einem Primärmotor verbunden, wie einem kleinen Dieselmotor (z.B. 2 – 20 PS), der mechanische Energie liefert, die dann in elektrische Energie umgewandelt wird. Der kleine Motor ist an die Eingangswelle der Generatoreinheit gekoppelt und der Stromregulierungskreis ist an die elektrische Generatoreinheit angeschlossen, um einen Ausgangsstrom mit 120–240 V AC / 60 Hz zu erzeugen. Typischerweise sind die Generatoreinheiten in diesen herkömmlichen tragbaren Systemen synchrone Wechselstromgeneratoren mit Rotoren, die sich mit konstanter Frequenz in den Statorwicklungen drehen. Durch Aufrechterhaltung einer konstanten Rotorfrequenz bleibt auch die Frequenz des Ausgangsstroms des Wechselstromgenerators konstant. Die Rotorfrequenz und damit die Drehzahl des Dieselmotors wird so gewählt, dass sichergestellt ist, dass die Frequenz des Ausgangsstroms im wesentlichen konstant 60 Zyklen pro Sekunde (Hz) beträgt. Diese Frequenz entspricht der Standardstromfrequenz von Stromversorgungsnetzen. Die Leistung des Dieselmotors muss dann so gewählt werden, dass unabhängig von der Last, die durch die Generatoreinheit an den Motor angeschlossen wird, die Drehzahl des Dieselmotors konstant bleibt. Diese Last ergibt sich durch den vorhandenen Wert des Stroms, der von der Generatoreinheit bei unterschiedlichem Strombedarf der versorgten Geräte entwickelt wird.
Andere mobiles Stromerzeugungssysteme gemäß dem bekannten Stand der Technik sind „Unter-der-Haube"-Systeme, die typischerweise in Verbindung mit einem Wechselstromgenerator oder der Batterie eines Kraftfahrzeugs arbeiten, um einen „Auf-dem-Flug"-Strom zu liefern, während das Fahrzeug fährt. Die Menge und die Qualität des von diesen Systemen erzeugten Ausgangsstroms sind durch die Grenzen des Wechselstromgenerators und der Batterie gegeben. So ist zum Beispiel zum Zeitpunkt der Abfassung dieses Patentantrages kein Unter-der-Haube-System bekannt, das einen gut regulierten Strom mit 120 V Wechselspannung / 60 Hz / 5 kW erzeugt. So sind konventionelle Unter-der-Haube-Systeme nicht in der Lage, die Art von gut geregeltem, wesentlichen Strom zu liefern, der sowohl für empfindliche Anwendungen als auch für Anwendungen mit hohem Strombedarf erforderlich ist. Diese Systeme sind beispielsweise nicht in der Lage, bei fahrendem Fahrzeug, egal bei welcher Motordrehzahl des Fahrzeugs, einen gut regulierten Strom mit 120 V Wechselspannung / 60 Hz / 5 kW zu erzeugen.
Ein weiterer Nachteil bzw. eine weitere Beschränkung des herkömmlichen tragbaren autonomen Erzeugungssystems ist der Umstand, dass die Primärmotoren (beispielsweise Dieselmotoren), um eine konstante Frequenz zu liefern, immer mit maximaler Drehzahl laufen müssen, obwohl die an diese Maschinen angeschlossenen Lasten minimal oder gar Null sind. Ferner muss der Kilowattgleichwert der Nennleistung des Dieselmotors wesentlich größer sein als der maximale Kilowattwert des Erzeugungssystems, damit sichergestellt ist, dass die an den Motor angeschlossene Last die Motordrehzahl nicht verändert – eine wesentliche Voraussetzung dafür, dass die Frequenz im Ausgangsstrom gleich bleibt.
Ein weiterer Nachteil bzw. eine weitere Beschränkung dieser herkömmlichen tragbaren autonomen Erzeugungssysteme ist der Umstand, dass sie von den Abmessungen her relativ sperrig und vom Gewicht her relativ schwer sind. Aufgrund dieser physikalischen Faktoren ist der Transport und die Handhabung dieser Systeme durch eine einzige Person virtuell nicht möglich und der Transport in Personenkraftwagen ist unbequem. Doch auch wenn diese Geräte für den Transport auf spezielle Anhänger oder Lkw-Plattformen montiert werden, kann aufgrund ihrer Abmessungen und ihres Gewichts doch der Einsatz mehrerer Personen erforderlich sein, um das Gerät am Aufstellungsort zu platzieren. Ferner ist der Strom, auch wenn die Systeme während der Fahrt Strom liefern können, in quantitativer bzw. qualitativer Hinsicht nicht so gut wie beim stationären Betrieb.
Ein weiterer Nachteil dieser herkömmlichen tragbaren autonomen Erzeugungssysteme ist der Umstand, dass sie einen Kraftstofftank besitzen, der die Primärmotoren (beispielsweise Dieselmotoren) mit Kraftstoff versorgt. Deshalb ist klar, dass diese Systeme nur dann in geschlossenen Personentransportfahrzeugen befördert werden können, wenn alternative Maßnahmen für eine angemessene Lüftung des Systems getroffen werden.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Systeme und Methoden gemäß den Prinzipien dieser Erfindung entsprechen dem vorstehend aufgezeigten Bedarf, über ein mobiles Stromerzeugungssystem zu verfügen, das eine große Strommenge liefern und dennoch leicht im Motorraum eines Personenkraftwagens installiert werden kann.
Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, einen oder mehrere Nachteile und Beschränkungen, die die vorstehend genannten Stromerzeugungssysteme, welche dem bekannten Stand der Technik entsprechen, aufweisen, zu beseitigen.
Eine primäre Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, unabhängig von der Betriebsgeschwindigkeit des Fahrzeugs einen gut regulierten Ausgangsstrom mit konstanter Frequenz zu liefern wie beispielsweise einen Strom mit 120 V AC / 60 Hz / 5 kW.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein mobiles Stromerzeugungssystem zu liefern, das von einem Kraftfahrzeug und in jeder Art von Kraftfahrzeug bequem an jeden beliebigen Ort transportiert werden kann.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein mobiles Stromerzeugungssystem zu liefern, das transportiert werden kann, ohne dass ein körperlicher Krafteinsatz von Personen erforderlich ist.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein mobiles Stromerzeugungssystem zu liefern, das sowohl bei der Fahrt als auch beim stationären Betrieb einen breiten und gut regulierten Strom liefert.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein mobiles Stromerzeugungssystem zu liefern, das keinen separaten Tank für die Unterbringung von Kraftstoff erfordert.
Die Systeme und Methoden gemäß den Prinzipien dieser Erfindung, die in diesen Unterlagen dargestellt und beschrieben sind, betreffen einen induktiven Stromerzeuger, der ein Generatorstromsignal produziert, wobei die Eingangswelle des Stromerzeugers extern von einem Kraftfahrzeugmotor angetrieben wird. Eine elektronische Steuereinheit reagiert auf Amplituden- und/oder Frequenzänderungen des Stromsignals und erzeugt ein Ausgangsstromsignal, das im wesentlichen konstante Spannung, im wesentlichen konstante Frequenz und mindestens eine Phase hat und diese an eine Stromausgangsklemme liefert, an die die externen elektrischen Lasten angeschlossen sind. Die elektronische Steuereinheit umfasst einen Drei-Phasen-Vektor-Steuer-Controller, der das Generatorstromsignal reguliert und der einen Gleichspannungsbus auf einem im vorhinein festgelegten Spannungswert hält, einen Prozessor, der den Spannungswert des Gleichspannungsbusses überwacht, und einen Wechselrichter, der den Spannungswert des Gleichspannungsbusses erhält und ihn in ein AC-Ausgangsstromsignal umwandelt.
Die vorliegende Erfindung umfasst auch eine Generatorgeschwindigkeitserfassung, welche die Daten bezüglich der Rotordrehzahl des elektrischen Generators an den Prozessor sendet, wobei der Vektorcontroller den Strom des Generatorstromsignals einstellt, indem er eine Schlupffrequenz berechnet, die auf der vom Prozessor gelieferten Generatordrehgeschwindigkeit basiert, und indem er den Generator über oder unter der berechneten optimalen Schlupffrequenz betreibt. Wenn das Fahrzeug mit konstanter Drehzahl im Leerlauf läuft, generiert der Prozessor, nachdem er eine elektrische Last am Wechselrichter festgestellt und die Generatordrehdaten erhalten hat, ein Befehlssignal, das die Drosselklappenbetätigungsvorrichtung so betätigt, dass die Generatordrehzahl im wesentlichen konstant bleibt.
Ferner umfasst die vorliegende Erfindung ein Untersystem für Sicherheitsabschaltung, das den Generatorbetrieb im Falle eines Fehlerzustandes beendet. Fehlerzustände sind, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein, Generatorüberhitzung, Generatorstromüberlastung und Systemüberlastung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Zeichnungen im Anhang zu diesen Unterlagen, die zu dieser Spezifikation gehören und einen wesentlichen Teil von ihr darstellen, zeigen eine bevorzugte Darstellung der Erfindung und erläutern zusammen mit der Beschreibung die Inhalte, Vorteile und Prinzipien der Erfindung.
In den Zeichnungen:
ist 1 ein Blockdiagramm, das die Hauptkomponenten, welche eine Ausführung dieser Erfindung bilden, darstellt,
zeigt 2A die Montageklammer für die Generatoreinheit,
zeigt 2B eine Montageoption für die Generatoreinheit sowie die Riemen-Scheiben-Gruppe,
ist 3A eine Seitenteilansicht einer bevorzugten Generatoreinheit,
ist 3B eine Seitenteilquerschnittsansicht, welche die interne Struktur einer bevorzugten Generatoreinheit zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die nachstehende ausführliche Beschreibung dieser Erfindung bezieht sich auf die Begleitzeichnungen, auf denen die bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung dargestellt sind. Andere Ausführungsformen sind möglich, und Abänderungen an den Ausführungsformen können gemacht werden, ohne dass hierdurch vom Grundgedanken bzw. vom Umfang der Erfindung abgewichen wird. Deshalb stellt die nachstehende ausführliche Beschreibung keine Beschränkung der Erfindung dar. Der Umfang der Erfindung ist in den nachstehenden Patentansprüchen beschrieben.
1 zeigt ein mobiles Stromerzeugungssystem 10, das eine Ausführungsform dieser Erfindung darstellt. Das System 10 umfasst eine elektronische Steuereinheit (ECU) 135, die elektrisch mit einer elektrischen Generatoreinheit 100 und einer elektrischen Ausgangsklemme 125 verbunden ist.
Die Generatoreinheit 100 ist ein Induktionsgenerator, der eine externe mechanische Leistungsquelle benötigt, deren Leistung er in elektrische Energie umwandelt. Die Generatoreinheit 100 ist an einen Kraftfahrzeugmotor gekoppelt, so dass die erforderliche mechanische Leistung von der Drehenergie des Motors geliefert wird. Die Generatoreinheit 100 ist kompakt genug, damit sie leicht in den Motorraum von Fahrzeugen jeden Typs eingebaut werden kann und ist so angepasst, damit sie genau wie andere motorgetriebene Zubehöraggregate auch an Kraftfahrzeugmotoren anmontiert werden kann. Die 2A zeigt eine Halteklammer 200, die für den Anbau der Generatoreinheit 100 an den Fahrzeugmotor verwendet wird. Die Generatoreinheit 100 umfasst auch eine Kurbelwelle 101, die aus dem Gehäuse der Generatoreinheit 100 herausragt und über eine Riemen-Scheiben-Gruppe 105 an den Motor gekoppelt ist. 3A zeigt die Eingangskurbelwelle 101 und 2B zeigt die Generatoreinheit 100-Riemen-Scheiben-Gruppe 105 für die Verbindung mit dem Motor. Die Riemen-Scheiben-Gruppe 105 kann einen zusätzlichen Antriebsriemen besitzen, der über eine weitere, bereits am Motor vorhandene Riemenscheibe vom Motor angetrieben wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung ist die Generatoreinheit 100 ein elektrischer Axialspaltinduktionsgenerator des Typs, der in dem US-Patent Nr. 5.734.217 beschrieben ist, welches dem Erwerber dieser Erfindung gehört und das in dieser Unterlage als Bezugsunterlage angegeben ist. Die Generatoreinheit 100, wie in den 3A und 3B dargestellt und wie im Patent 217 beschrieben, umfasst zwei Statoren 312, 314 auf beiden Seiten einer Einzelrotorscheibe 316. Die Rotorscheibe 316 ist vorrangig aus ferromagnetischem Werkstoff realisiert, der die Flussleitfähigkeit der Rotorscheibe 316 verstärkt bzw. deren elektrische Leitfähigkeit verbessert. Die Statorfeldwicklungen oder Spulen 332 liegen einander gegenüber und sind in ausreichendem Abstand vom Rotor angeordnet, um einen Luftspalt 336, 228 zu bilden. Die Statoren 312, 314 sind auf Gehäusen montiert, die den strukturellen Halt liefern, der erforderlich ist, damit sie die hohen Werte der internen magnetischen Lasten, die während des normalen Betriebs entstehen, aushalten können. Die Rotorscheibe 316 ist auf die Eingangskurbelwelle 101 montiert, wird sowohl bei radialer als auch bei axialer Belastung sicher gehalten und wird bei sämtlichen Belastungsfällen präzise zwischen den Statoren 312, 314 gehalten. Wie vorstehend angegeben und wie in 3A dargestellt, ragt das Ende der Eingangskurbelwelle 101 aus der Vorderseite der Generatoreinheit 100 heraus und trägt eine Scheibe der Riemen-Scheiben-Gruppe 105. Dank der vorstehend erläuterten Merkmale hat die bevorzugte Generatoreinheit 100 eine verstärkte Flussleitfähigkeit und eine verbesserte elektrische Leitfähigkeit. Damit ist die bevorzugte Generatoreinheit 100 in der Lage, einen sehr effizienten Betrieb zu gewährleisten, und erreicht wesentlich höhere Drehmomentkräfte als andere Generatoren vergleichbarer Größe.
Bei diesem bevorzugten Typ einer Generatoreinheit 100 werden Dreiphasen-Wechselspannungen auf die Statorfeldwicklungen 332 angewandt, um elektrische Ströme zu bilden, die eine Reihe von magnetischen Polen bilden, welche sich auf kreisförmigen Pfaden bewegen. Hierdurch entsteht eine Magnetflusswelle, die über den Luftspalt 336, 228 und durch die Rotorscheibe 316 reicht. Die Frequenz der Magnetwelle ist die Frequenz der angewandten Spannungen. Die Wellenlänge der Welle ist von der Geometrie her durch die Länge des Rundpfades und durch die Anzahl von Polpaaren der Konstruktion der Statorfeldwicklungen 332 festgelegt. Wenn die Rotorscheibe 316 mit einer höheren Geschwindigkeit dreht, zieht das Widerstandsdrehmoment mechanische Energie oder Drehenergie aus der Eingangskurbelwelle 101 und der Strom in den Spulen 332 wird in einen Rückwärtsfluss gezwungen, um elektrische Energie zu liefern.
Die Stärke dieses Magnetflusses legt die Amplitude des von der Generatoreinheit 100 abgegebenen Stroms fest und ist direkt von der Motordrehzahl abhängig. Deshalb, ändert sich während der Fahrt des Fahrzeugs, da sich die Drehzahl des Fahrzeugmotors ändert, auch die Drehzahl der Eingangskurbelwelle 101 entsprechend. Diese variierende Drehzahl der Eingangskurbelwelle 101 bewirkt, dass die Generatoreinheit 100 ein Stromsignal mit variierender Amplitude und Frequenz erzeugt. Die elektronische Steuereinheit (ECU) 135 reagiert auf das variierende Stromsignal und bildet mindestens ein elektrisches Wechselspannung-Einphasenausgangsstromsignal mit im wesentlichen konstanter Spannung und fester Frequenz. Das Ausgangsstromsignal wird dann an die Stromausgangsklemme 125 geliefert, über die elektrische Geräte bzw. deren Lasten angeschlossen werden können. Die Ausgangsklemme 125 kann als Klemme für den Anschluss zusätzlicher Stromkabel oder als traditionelle Steckdose, wie von der NEC-Vorschrift (National Electrical Code) oder von den örtlichen Bauvorschriften vorgeschrieben, konfiguriert werden.
Wie in 1 dargestellt umfasst die ECU einen Prozessor 115, der über einen Befehlsvorrat programmiert werden kann, einen Drei-Phasen-Vektor-Steuer-Controller 110, einen Gleichspannungsbus 130, einen Neutralschienenwandler 131 und einen Wechselrichter 120. Der Vektorcontroller 110 reagiert auf das von der Generatoreinheit 100 erzeugte Signal mit variierender Amplitude bzw. Frequenz und wirkt so, dass der Gleichspannungsbus 130 bei einem im vorhinein festgelegten Gleichspannungswert gehalten wird. Der Gleichspannungsbus 130 wendet die im vorhinein festgelegte Gleichspannung auf einen Wechselrichter 120 an, der das Wechselspannung-Ausgangsstromsignal liefert. Wenn eine Gleichspannung gewünscht wird, könnte der Wechselrichter 120 im System entfallen. Es ist ebenfalls möglich, gleichzeitig sowohl ein Wechselspannungs- als auch ein Gleichspannung-Ausgangsstromsignal zu liefern.
Der Neutralschienenwandler 131 erzeugt und hält eine Spannung in der Mitte zwischen den Plus- und Minus-Schienen des Gleichspannungsbusses 130. Auf diese Weise werden 400 Volt Gleichspannung als Plus 200 Volt Bus 130a in Bezug auf den Neutralschienenwandler 131 und als Minus 200 Volt Bus 130b in Bezug auf den Neutralwandler 131 gehalten.
Der Wechselrichter 120 erzeugt den Ausgangsstrom, indem er die vom Gleichspannungsbus 130 erhaltene Gleichspannung in ein Wechselstromsignal umwandelt. In einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung hält der Vektorcontroller den Gleichspannungsbus 130 bei einer Nennspannung von Plus 200 V Gleichspannung und Minus 200 V Gleichspannung in Bezug auf die Neutralschiene 131. Der Plus- Gleichspannung -Bus 130a kann eine Platte eines Kondensators oder jeweils eine Platte eines jeden von mehreren Kondensatoren sein, die mit der anderen Platte bzw. den anderen Platten, die an die Neutralschiene 131 gekoppelt ist/sind, parallel verbunden sind. Der Minus-Gleichspannung -Bus 130b kann auch eine Platte eines Kondensators oder jeweils eine Platte eines jeden von mehreren Kondensatoren sein, die mit der anderen Platte bzw. den anderen Platten, die an die Neutralschiene 131 gekoppelt ist/sind, parallel verbunden sind. Anschließend wandelt der Wechselrichter 120 die Plus 200 V Gleichspannung und die Minus 200 V Gleichspannung in eine Vielzahl von Wechselspannung-Ausgangsstromsignalen, wie beispielsweise, zwei 120 V Wechselspannung / 60 Hz Signale mit 180 Grad Phasenverschiebung um. Die Spannung zwischen den zwei Signalen beträgt 240 V Wechselspannung, wohingegen die Spannung zwischen jedem Signal und einer Neutralschiene 131 120 V Wechselspannung beträgt. Die Neutralschiene 131 ermöglicht die Erzeugung einer Kombination von 120-V-Wechselspannung und 240-V-Wechselspannung-Signalen, ohne dass ein Ausgangstransformator erforderlich ist.
Der Wechselrichter 120 liefert die Vielzahl von Wechselspannung-Ausgangsstromsignalen an die Ausgangsklemme 125. In einer Ausführungsform dieser Erfindung kann die elektrische Ausgangsklemme 125 konventionelle 120-V-Wechselspannung- und 240-V-Wechselspannung-Standardsteckdosen umfassen. Zusätzlich kann jede Steckdose einer Ausgangsklemme 125 durch einen entsprechend bemessenen Leistungsschalter 124a, 124b geschützt sein. Die Auswahl der Leistungsschalter 124a, 124b und der dazugehörigen Drähte, die den Wechselrichter 120 mit jeder Steckdose der Ausgangsklemme 125 verbinden, erfolgt vorzugsweise gemäß den die in der NEC-Vorschrift festgelegten Standards.
Das System 10 ist selbstausgleichend und entspricht damit dem Prinzip, dass der von dem System 10 erzeugte Strom dem Strom entsprechen muss, der aus dem System entnommen wird. Hierzu verwendet das System 10 den Vektorcontroller 110, der die Leistung des von der Generatoreinheit 100 erzeugten Stromsignals reguliert. Das System 10 überwacht den Spannungswert des Gleichspannungsbusses 130 und der Vektorcontroller 110 hält, über Stromanpassungen des Generators 100, den Gleichspannungsbus 130 bei einem im vorhinein festgelegten Spannungswert (z.B. Plus und Minus 200V Gleichspannung). Wird beispielsweise, wie nachstehend detailliert erläutert, eine Last auf das System 10 angewandt, und erfasst der Prozessor 115 dabei ein Leistungsloch, dann reagiert der Vektorcontroller 110, indem er die Generatoreinheit 100 dazu veranlasst, genügend Strom zu produzieren, um den gezogenen Strom auszugleichen. Wird die angewandte Last vom System 10 abgetrennt oder abgeschaltet, reagiert der Vektorcontroller 110, indem er den von der Generatoreinheit 100 erzeugten Strom drosselt.
Der Vektorcontroller 110 regelt den Ausgangsstrom der Generatoreinheit 100, indem er entweder über oder unter dem optimalen „Schlupf" arbeitet, durch Änderung des auf die Statorfeldwicklungen 332 angewandten Wechselspannungswerts. Der „Schlupf", ausgedrückt als Prozentsatz, definiert sich als die Schlupffrequenz geteilt durch die auf die Statoren 312, 314 angewandte elektrische Frequenz. Die Schlupffrequenz ist die Differenz zwischen der mechanischen Frequenz – abhängig von der Drehzahl des Generators 100 – und der elektrischen Frequenz. Durch Einstellung der elektrischen Frequenz kann der Schlupf eingestellt werden, wodurch sich die Höhe der Ströme in der Rotorscheibe 316 einstellt. Die Drehzahl des Generators 100 wird durch einen Generatorgeschwindigkeitssensor 190 bestimmt, der wie in 1 dargestellt, in der Nähe der Riemen-Scheiben-Gruppe 105 angebracht ist. Der Generatorgeschwindigkeitssensor 190 kann als beliebiger Sensor, der Drehzahlwerte erfasst, ausgebildet sein, wie die im Fahrzeug vorhandene Tachoschaltung oder ein Halleffekt-Sensor. Nach Festlegung der Geschwindigkeit des Generators 100 (d.h. Umdrehungen pro Minute), sendet der Sensor 190 ein Signal, das die Geschwindigkeitsinformation transportiert, zurück an den Prozessor 115. Daraufhin leitet der Prozessor 115 die Geschwindigkeitsinformation an den Vektorcontroller 110 weiter, der den optimalen Schlupf in Abhängigkeit der Geschwindigkeit der Generatoreinheit 100 und des Stroms der Statorfeldwicklungen 332 berechnet und das Stromsignal der Generatoreinheit 100 regelt, indem die Generatoreinheit 100 entsprechend über oder unter dem optimalen Schlupf betrieben wird.
Wie vorstehend angegeben ist das System 10 selbstausgleichend und überwacht damit die Spannungswerte des Gleichspannungsbusses 130 und reguliert das Stromsignal des Generators 100 so, dass der Gleichspannungsbus 130 bei einem im vorhinein festgelegten Spannungswert gehalten wird. Der Prozessor 115 überwacht mit Hilfe des Vektorcontrollers 110 kontinuierlich den Spannungswert des Gleichspannungsbusses 130. Wird ein Abfall des Spannungswerts festgestellt, der größer ist als die festgelegte Toleranzschwelle, misst der Prozessor 115 über den Wechselrichter 120 die an der Ausgangsklemme 125 des Systems 10 angeschlossene Last. Dann variiert der Vektorcontroller 110 den Strom in den Statorfeldwicklungen 332, um das Stromsignal des Generators 100 anzupassen und um sicherzustellen, dass genügend Strom austritt, um den Gleichspannungsbus 130 bei dem im vorhinein festgelegten Spannungswert zu halten.
Wird beispielsweise eine elektrische Last an die Ausgangsklemmen 125 angewandt, wird Strom aus dem Gleichspannungsbus 130 gezogen, was dazu führt, dass die Ausgangsspannung des Spannungsbus 130 – wenn auch nur vorübergehend – unter die eingestellten Werte für Plus und Minus 200V Gleichspannung sinkt. Wenn der Prozessor 115 den Abfall in der Spannung des Gleichspannungsbusses 130 erfasst und die Last misst, befiehlt er dem Vektorcontroller 110, den Stromsignalstrom des Generators 100 entsprechend der Last zu erhöhen. Der Vektorcontroller 110, der den Befehlen des Prozessors 115 gehorcht, reagiert, indem er den Strom in den Statorfeldwicklungen 332 der Generatoreinheit 100 verändert und/oder die Betriebsschlupffrequenz regelt, so dass genügend zusätzlicher Strom in dem Stromsignal des Generators 100 erzeugt wird, um den Gleichspannungsbus 130 zu dem eingestellten Spannungswert zurückzubringen. Wenn umgekehrt die Last von den Ausgangsklemmen 125 abgekoppelt oder abgeschaltet wird, wird der Wert des Gleichspannungsbusses 130 über seine eingestellten Werte steigen und der Vektorcontroller 110 wird reagieren, indem er den Strom in den Statorfeldwicklungen 332 so abändert, dass die Stromsignalerzeugung des Generators 100 gedrosselt und die Spannung wieder reduziert wird. Durch Eingliederung des Prozessors 115 erfolgt dies extrem schnell und genau und die tolerierbare Spannungsänderungsschwelle wird so gehalten, dass unter normalen Bedingungen die Spannung maximal um ca. ein Volt um den Sollwert herum schwankt, so dass es nicht zu dem Glühlampen-„Flackern" kommt.
Beim anfänglichen Einschalten des Systems 10 liegt keine Spannung am Gleichspannungsbus 130 an. Da der Generator 100 wie vorstehend beschrieben ein Induktionsgenerator ist und eine Selbsterregung fehlt, bewirkt das Fehlen von Gleichspannung am Bus 130, dass der Vektorcontroller 110 keinen Strom für die Statorfeldwicklungen 332 entwickeln bzw. anwenden kann. Deshalb kann das System 10 ferner mit einer Batterie 160 versehen sein, wobei die Batterie vorzugsweise die vorhandene 12-V-Gleichstrombatterie des Kraftfahrzeugs ist, aber auch eine eigens hierfür vorgesehene unabhängige Batterie sein kann. Ein Pol der Batterie 160 wird elektrisch mit dem Prozessor 115 verbunden. Damit schaltet der Prozessor 115 kurz nach dem anfänglichen Starten die Spannung von der Batterie 160 auf den Vektorcontroller 110. Dann entwickelt der Vektorcontroller 110 im Gegenzug aus der Spannung der Batterie 160 einen Strom für die Statorfeldwicklungen 332 des Generators 100 und ermöglicht dadurch das anfängliche Laden des Kondensators/der Kondensatoren des Gleichspannungsbusses 130. Sobald Spannung des Gleichspannungsbusses 130 die im vorhinein festgelegte Schwelle erreicht, kann der Prozessor 115 die Batterie 160 vom System 10 wegschalten. Danach reicht die Spannung des Gleichspannungsbusses 130 aus, damit der Vektorcontroller 110 Strom für die Statorfeldwicklungen 332 des Generators entwickelt.
Ferner kann das System 10 eine Benutzerschnittstelle oder ein Steuermodul 118 besitzen. Das Modul kann beispielsweise Strommessvorrichtungen, Ein-/Aus-Steuerschalter, einen Schalter für Hochleistungsmodus (z.B. zum Anschließen von Maschinen, die hohe Anlaufströme erfordern), eine Not-/Fehlerzustandsanzeige und andere optische Anzeigen besitzen, die dem Fachmann hinreichend bekannt sind.
Einer der zahlreichen Vorzüge des Systems 10 ist seine Fähigkeit, dieselbe Art von konditionierter elektrischer Energie zu liefern, gleich ob das Kraftfahrzeug fährt oder steht. Es gibt beispielsweise viele Anwendungen, in denen das System 10 in der Lage ist, im stationären Einsatz Strom für eine fahrzeugexterne Last zu liefern (beispielsweise Zurverfügungstellung von vorübergehendem Strom auf einer Baustelle für schwere Baumaschinen, während das Fahrzeug geparkt ist). In diesen Fall arbeitet der Fahrzeugmotor mit einer einzigen Drehzahl (d.h. im Leerlauf) und entsprechend dreht die Eingangskurbelwelle 101 mit einer konstanten Drehzahl. Wie vorstehend erwähnt wandelt die Generatoreinheit 100 externe mechanische Energie bzw. Drehenergie in elektrische Energie um. Da mechanische Leistung gleich Drehmoment mal Motordrehzahl (d.h. Umdrehungen pro Minute) ist und die Motordrehzahl konstant ist, wird bei größerem Leistungsbedarf dem Fahrzeugmotor ein größeres Drehmoment abverlangt. In der Regel beeinflussen Drehmomentschwankungen die Motordrehzahl nachteilig, und zwar insbesondere bei Dieselmotoren, bei denen es zu einer Reduzierung der Motordrehzahl kommen kann. Diese Drehzahlreduzierung hat eine degenerative Wirkung, da, gemäß der oben genannten Definition der mechanischen Leistung, eine Drehzahlreduzierung des Motors zu einem höherem Drehmomentbedarf führt, der wiederum eine weitere Drehzahlreduzierung bewirkt. Wie nachstehend detailliert beschrieben, wird das System 10, wenn diese allmähliche Drehzahlreduzierung nicht ausgeglichen wird, eine Abschaltung aufgrund niedriger Drehzahl vornehmen (d.h. siehe Sicherheitsabschalt-Untersysteme).
Das System 10 gleicht die Drehzahlreduzierung aus, indem es dem Motor gestattet, mehr Kraftstoff zu verbrauchen, um die Abgabe von mechanischer Leistung durch den Motor zu erhöhen. Zusätzlich muss die vom Generatorgeschwindigkeitssensor 190 ermittelte Geschwindigkeit des Generators 100 in Abhängigkeit der elektrischen Last erhöht werden, um die Spitzeneffizienz zu halten. Hierzu meldet der Vektorcontroller 110 über den Prozessor 115 den momentanen Leistungsbedarf, basierend auf der elektrischen Last, an eine Drosselklappe 140.
Die Drosselklappe arbeitet, um die Geschwindigkeit des Generators 100 zu halten, indem sie die Fahrzeugmotordrossel betätigt. Ein im Prozessor 115 codierter Algorithmus für die Betätigung der Drosselklappe 140 setzt die gewünschte Motordrehzahl für das spezifische Fahrzeug in Beziehung zu dem momentanen Leistungsbedarf und legt eine drosselgesteuerte Geschwindigkeit fest. Der Prozessor 115 vergleicht die drosselgesteuerte Geschwindigkeit mit der tatsächlichen Geschwindigkeit des Generators 100, die vom Generatorgeschwindigkeitssensor 190 geliefert wird. Ist die tatsächliche Geschwindigkeit des Generators 100 kleiner als die drosselgesteuerte Geschwindigkeit, befiehlt der Prozessor 115 der Drosselklappe 140, einen Drosselpositonierer 150 so zu betätigen, dass der Kraftstoffverbrauch des Motors erhöht wird, bis die drosselgesteuerte Geschwindigkeit und die tatsächliche Geschwindigkeit des Generators 100 gleich groß sind. Ist die tatsächliche Geschwindigkeit größer als die drosselgesteuerte Geschwindigkeit, wird der Drosselpositonierer 150 so betätigt, dass der Kraftstoffverbrauch des Motors reduziert wird, bis die Geschwindigkeiten gleich sind. Die Drosselklappenvorrichtung kann eine konventionelle handelsübliche Betätigungsvorrichtung für die Drosselpositionierung sein.
Zum Schutz vor Schäden durch anormale Ereignisse oder Fehlerzustände kann das System 10 ferner ein Sicherheitsabschalt-Untersystem 170 umfassen. Das Sicherheitsabschalt-Untersystem 170 hat die Aufgabe, bei anormalen Ereignissen oder Fehlerzuständen das System 10 abzuschalten, indem der Betrieb des Generators 100 beendet und/oder die Drosselklappe 140 durch mechanische Abtrennung von der Fahrzeugmotordrossel deaktiviert wird.
Das Sicherheitsabschalt-Untersystem 170 schützt vor Generatorüberhitzung und umfasst einen Generatorwicklungstemperatursensor 102, der in die Statorfeldwicklungen 332 eingebettet ist und die Innentemperatur des Generators 100 überwacht. Wie bekannt ist, erzeugt der Temperatursensor 102 ein Stromsignal, das sich nach der erfassten Temperatur richtet. Dieses Stromsignal wird dann an den Prozessor 115 gesendet. Wird die Generatoreinheit 100 unter hohen Last- und Temperaturbedingungen betrieben, könnte die Innentemperatur des Generators 100 die sicheren Werte überschreiten. Wenn die vom Signal des Temperatursensors 102 gemeldete Innentemperatur eine im vorhinein festgelegte Schwelle überschreitet, reagiert der Prozessor 115, indem er dem Vektorcontroller 110 befiehlt, sämtliche Ströme in der Statorfeldwicklung 332 zu deaktivieren, und indem er die Generatoreinheit 100 effektiv deaktiviert und das System 10 abschaltet.
Das Sicherheitsabschalt-Untersystem 170 schützt das System 10 mit Hilfe von Leistungsschaltern 124a, 124b auch vor Überlast. Wenn auf das System 10 eine Last angewandt wird, die eine Leistungsmenge verlangt, die über dem Auslegungswert des Systems liegt, übersteigt der Ausgangsstrom des Wechselrichters 120 die Spitzenwerte. Dann reagiert der Prozessor 115, indem er dem Vektorcontroller 110 befiehlt, sämtliche Ströme in der Statorfeldwicklung 332 zu deaktivieren, und indem er das System 10 abschaltet.
Zusätzlich schützt das Sicherheitsabschalt-Untersystem 170 vor Überlastung des Generators 100. Wie vorstehend angegeben, hängt die vom Generator 100 gezogene Strommenge von der Last und von der Geschwindigkeit des Generators 100 ab. Wenn bei hohem Bedarf und geringer Generatordrehzahl (was passieren könnte, wenn die Drosselklappe 140 nicht schnell genug auf große angewandte Lasten reagieren kann) der Strom des Generators 100 eine im vorhinein festgelegte Schwelle überschreitet, aktiviert das System 10 eine Abschaltung wegen niedriger Drehzahl. Der Prozessor 115 reagiert, indem er dem Vektorcontroller 110 befiehlt, sämtliche Ströme zu der Statorfeldwicklung 332 zu deaktivieren, und indem er das System 10 abschaltet.
Ferner schützt das Sicherheitsabschalt-Untersystem 170 gegen eine Überhitzung der elektronischen Steuereinheit (ECU) 135. Ähnlich wie bei dem Schutz vor Überhitzung des Generators 100 besitzt das Sicherheitsabschalt-Untersystem 170 einen Leistungsplatinen-Temperatursensor 180, der die Temperatur der ECU 135 überwacht. Überschreitet die vom Temperatursensor 180 angegebene Temperatur des ECU 135 eine im vorhinein festgelegte Schwelle, reagiert der Prozessor 115, indem er dem Vektorcontroller 110 befiehlt, sämtliche Ströme in der Statorfeldwicklung 332 zu deaktivieren, und indem er den Generator effektiv deaktiviert bzw. das System 10 abschaltet.
Die vorstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung hat erläuternde und beschreibende Funktion; sie erhebt jedoch keinen Anspruch auf Vollständigkeit und stellt auf keinen Fall eine Beschränkung der Erfindung auf die vorstehend beschriebene Ausführung dar. Änderungen und Abweichungen, die auf den oben genannten Prinzipien beruhen oder durch praktische Gründe bei der Anwendung der Erfindung erforderlich sind, sind möglich.

Claims

Mobiles Stromerzeugungssystem bestehend aus: einer induktiven Generatoreinheit mit elektrisch leitenden Statorfeldwicklungen und einem elektrisch leitenden ferromagnetischen scheibenförmigem Rotor zum Erzeugen eines Generatorstromsignals, wobei die Generatoreinheit extern von einem Kraftfahrzeugmotor angetrieben wird und für die Installation im Motorraum eines Kraftfahrzeugs konfiguriert ist; einer elektronischen Steuereinheit, welche auf mindestens eine der beiden nachstehender Änderungen – Amplitudenänderung und Frequenzänderung – des Generatorstromsignals reagiert und ein Ausgangsstromsignal erzeugt, wobei das Ausgangsstromsignal eine im wesentlichen konstante Spannung, eine im wesentlichen konstante Frequenz und mindestens eine Phase hat; und einer elektrischen Ausgangsklemme, welche das Ausgangsstromsignal von der elektronischen Steuereinheit erhält und welche das Ausgangsstromsignal nach außen weitermeldet, wobei diese elektrische Ausgangsklemme so konfiguriert ist, dass sie den Anschluss von externen elektrischen Lasten an das System aufnimmt.
Mobiles Stromerzeugungssystem gemäß Anspruch 1, in Verbindung mit einem Fahrzeugmotor, wobei dieses System mit dem Fahrzeugmotor verbunden ist und von ihm angetrieben wird.
Mobiles Stromerzeugungssystem gemäß Anspruch 2, wobei die elektronische Steuereinheit folgendes umfasst: einen Drei-Phasen-Vektorcontroller, der elektronisch an die induktive Generatoreinheit gekoppelt ist und das Generatorstromsignal reguliert, einen Gleichspannungsbus, der elektrisch an den Vektorcontroller gekoppelt ist, wobei der Vektorcontroller auf das Generatorstromsignal reagiert, um den Gleichspannungsbus bei einem im vorhinein festgelegten Spannungswert zu halten, und einen Wechselrichter, der elektrisch an den Gleichspannungsbus gekoppelt ist, wobei der Spannungswert des Gleichspannungsbusses von dem Wechselrichter empfangen und in das Wechselspannung-Ausgangsstromsignal umgewandelt wird.
Mobiles Stromerzeugungssystem gemäß Anspruch 3, wobei die elektronische Steuereinheit weiterhin einen Prozessor umfasst, der über einen Befehlsvorrat programmierbar ist und elektrisch sowohl an den Vektorcontroller als auch an den Wechselrichter gekoppelt ist, und der mit dem Vektorcontroller bzw. dem Wechselrichter kommuniziert und der den Spannungswert des Gleichspannungsbusses überwacht.
Mobiles Stromerzeugungssystem gemäß Anspruch 4, wobei der Prozessor Befehle an den Vektorcontroller ausgibt, welche auf der Erfassung einer elektrischen Last am Wechselrichter beruhen, und dass der Vektorcontroller einen Stromwert des Generatorstromsignals einstellt, indem er als Reaktion auf die erhaltenen Befehle Strom auf die Statorfeldwicklung anwendet.
Mobiles Stromerzeugungssystem gemäß Anspruch 5, das ferner einen Generatorgeschwindigkeitssensor umfasst, der die Drehzahl der genannten induktiven Generatoreinheit erfasst, wobei der Prozessor Befehle an den Vektorcontroller ausgibt, basierend auf der Erfassung einer elektrischen Last am Wechselrichter, und dass der Vektorcontroller reagiert, indem er den Stromwert des Generatorstromsignals einstellt, indem er eine optimale Schlupffrequenz, basierend auf der Generatordrehzahl, berechnet und indem er die Generatoreinheit über oder unter der optimalen Schlupffrequenz betreibt.
Mobiles Stromerzeugungssystem gemäß Anspruch 6, das ferner eine Drosselklappenbetätigungsvorrichtung umfasst, welche die Fahrzeugmotordrossel steuert, wobei der Prozessor, nachdem am Wechselrichter eine elektrische Last festgestellt wurde und als Reaktion auf die Generatordrehzahl ein Befehlssignal erzeugt, das die Drosselklappenbetätigungsvorrichtung so richtet, dass die Generatordrehzahl im wesentlichen konstant gehalten wird.
Mobiles Stromerzeugungssystem gemäß Anspruch 7, das ferner eine Batterie besitzt, die die Statorfeldwicklungen der Generatoreinheit mit Anlaufstrom versorgt.
Mobiles Stromerzeugungssystem gemäß Anspruch 8, das ferner folgendes umfaßt: einen Generatortemperatursensor, der verhindert, dass die Generatoreinheit eine im vorhinein festgelegte Temperaturschwelle überschreitet, einen Leistungsschalter, der verhindert, dass das Ausgangsstromsignal eine im vorhinein festgelegte Spitzenwertschwelle überschreitet, einen Temperatursensor für die elektronische Steuereinheit, der verhindert, dass die elektronische Steuereinheit eine im vorhinein festgelegte Temperaturschwelle überschreitet, wobei der Prozessor auf die Überschreitung von Schwellen in der Form reagiert, dass er den Vektorcontroller daran hindert, Ströme zu bilden und auf die Statorfeldwicklungen anzuwenden.
Mobiles Stromerzeugungssystem bestehend aus: einer induktiven Generatoreinheit mit elektrisch leitenden Statorfeldwicklungen und einem elektrisch leitenden ferromagnetischen scheibenförmigem Rotor, die ein Generatorstromsignal erzeugt, wobei die Generatoreinheit extern von einem Kraftfahrzeugmotor angetrieben wird und für die Installation im Motorraum eines Kraftfahrzeugs konfiguriert ist; einer elektronischen Steuereinheit, welche auf mindestens eine der beiden nachstehender Änderungen – Amplitudenänderung und Frequenzänderung – des Generatorstromsignals reagiert und ein Ausgangsstromsignal erzeugt, wobei das Ausgangsstromsignal eine im wesentlichen konstante Spannung, eine im wesentlichen konstante Frequenz und mindestens eine Phase hat und die elektronische Steuereinheit folgendes umfasst: einen Drei-Phasen-Vektorcontroller, der elektrisch an die induktive Generatoreinheit gekoppelt ist und das Generatorstromsignal reguliert, einen Gleichspannungsbus, der elektrisch an den Vektorcontroller gekoppelt ist, wobei der Vektorcontroller auf das Generatorstromsignal reagiert, um den Gleichspannungsbus bei einem im vorhinein festgelegten Gleichspannungswert zu halten, und einen Wechselrichter, der elektronisch an den Gleichspannungsbus gekoppelt ist, wobei der Spannungswert des Gleichspannungsbusses von dem Wechselrichter empfangen und in das Ausgangsstromsignal umgewandelt wird, und einen Prozessor, der über einen Befehlsvorrat programmiert werden kann und elektrisch sowohl an den Vektorcontroller als auch an den Wechselrichter gekoppelt ist, und der den Spannungswert des Gleichspannungsbusses überwacht, einen Generatorgeschwindigkeitssensor, der die Drehzahl der Generatoreinheit ermittelt, und eine elektrische Ausgangsklemme, die das Ausgangsstromsignal von der elektronischen Steuereinheit erhält und das Ausgangsstromsignal nach außen weitermeldet, wobei diese elektrische Ausgangsklemme so konfiguriert ist, dass sie den Anschluss von externen elektrischen Lasten an das System aufnehmen kann.
Mobiles Stromerzeugungssystem gemäß Anspruch 10, das in Verbindung mit einem Fahrzeugmotor, wobei das System an den Fahrzeugmotor gekoppelt ist und von diesem angetrieben wird.
Mobiles Stromerzeugungssystem gemäß Anspruch 11, wobei der Prozessor Befehle an den Vektorcontroller ausgibt, basierend auf der Erfassung einer elektrischen Last am Wechselrichter, und dass der Vektorcontroller reagiert, indem er den Stromwert des Generatorstromsignals einstellt, indem er eine optimale Schlupffrequenz, basierend auf der Generatordrehzahl, berechnet und indem er die Generatoreinheit über oder unter der optimalen Schlupffrequenz betreibt.
Mobiles Stromerzeugungssystem gemäß Anspruch 12, wobei der Vektorcontroller den Stromwert eines Generatorstromsignals einstellt, indem er den Strom, der auf die Statorfeldwicklungen angewandt wird, als Reaktion auf die vom Prozessor erteilten Befehle abändert.
Mobiles Stromerzeugungssystem gemäß Anspruch 13, ferner eine Drosselklappenbetätigungsvorrichtung umfassend, wobei der Prozessor, nachdem am Wechselrichter eine elektrische Last festgestellt wurde und als Reaktion auf die Generatorgeschwindigkeit Befehle für die Drosselklappenbetätigungsvorrichtung erzeugt, um die Generatordrehzahl im wesentlichen konstant zu halten.
Mobiles Stromerzeugungssystem gemäß Anspruch 14, das ferner folgendes umfaßt: einen Generatortemperatursensor, der verhindert, dass die Generatoreinheit eine im vorhinein festgelegte Temperaturschwelle überschreitet, einen Leistungsschalter, der verhindert, dass das Ausgangsstromsignal eine im vorhinein festgelegte Spitzenwertschwelle überschreitet, einen Temperatursensor für die elektronische Steuereinheit, der verhindert, dass die elektronische Steuereinheit eine im vorhinein festgelegte Temperaturschwelle überschreitet, wobei der Prozessor auf die Überschreitung von Schwellen in der Form reagiert, dass er den Vektorcontroller daran hindert, Ströme zu bilden und auf die Statorfeldwicklungen anzuwenden.
Mobiles Stromerzeugungssystem bestehend aus: Generatorvorrichtung mit elektrisch leitenden Statorfeldwicklungen und einem elektrisch leitenden ferromagnetischen scheibenförmigem Rotor, die ein Generatorstromsignal erzeugt, wobei die Generatoreinheit extern von einem Kraftfahrzeugmotor angetrieben wird und für die Installation im Motorraum eines Kraftfahrzeugs konfiguriert ist; elektronischer Steuervorrichtung, welche auf Änderungen des Stromsignals reagiert und ein Ausgangsstromsignal erzeugt, das im wesentlichen konstante Spannung, im wesentlichen konstante Frequenz und mindestens eine Phase hat; Ausgangsklemmvorrichtung, welche das Ausgangsstromsignal von der elektronischen Steuervorrichtung erhält und das Ausgangsstromsignal nach außen weitermeldet, wobei diese elektrische Ausgangsklemmvorrichtung so konfiguriert ist, dass über sie der Anschluss von externen elektrischen Lasten an das System erfolgt.
Mobiles Stromerzeugungssystem gemäß Anspruch 16, wobei dieses System mit dem Fahrzeugmotor verbunden ist und von ihm angetrieben wird.
Mobiles Stromerzeugungssystem gemäß Anspruch 17, wobei die elektronische Steuervorrichtung folgendes umfasst: eine Vektorcontroller-Vorrichtung, die an die induktive Generatoreinheit gekoppelt ist und das Signal reguliert, eine Gleichspannungsbus-Vorrichtung, die an die Vektorcontroller-Vorrichtung gekoppelt ist, wobei die Vektorcontroller-Vorrichtung auf das Signal reagiert und die Gleichspannungsbus-Vorrichtung bei einem im vorhinein festgelegten Spannungswert hält, eine Wechselrichter-Vorrichtung, die an die Gleichspannungsbus-Vorrichtung gekoppelt ist, wobei der Spannungswert der Gleichspannungsbus-Vorrichtung von der Wechselrichter-Vorrichtung empfangen und in das Ausgangsstromsignal umgewandelt wird, und eine Verarbeitungsvorrichtung, die elektrisch an die Vektorcontroller-Vorrichtung und an die Wechselrichter-Vorrichtung gekoppelt ist, zum Überwachen des Spannungswerts der Gleichspannungsvorrichtung.
Mobiles Stromerzeugungssystem gemäß Anspruch 18, ferner mit einer Geschwindigkeitserfassungsvorrichtung zum Ermitteln der Geschwindigkeit der Generatorvorrichtung, wobei die Verarbeitungsvorrichtung Befehle an die Vektorcontroller-Vorrichtung erteilt, basierend auf der Erfassung einer elektrischen Last an der Wechselrichter-Vorrichtung, und dass die Vektorcontroller-Vorrichtung reagiert, indem sie einen Stromwert des Stromsignals einstellt, indem sie eine optimale Schlupffrequenz, basierend auf der Geschwindigkeit der Generatorvorrichtung, berechnet, und indem sie die Generatorvorrichtung über oder unter der optimalen Schlupffrequenz betreibt.
Mobiles Stromerzeugungssystem gemäß Anspruch 19, wobei die Vektorcontroller-Vorrichtung weiterhin einen Stromwert für das Stromsignal einstellt, indem der Strom, der auf die Statorfeldwicklungen der Generatorvorrichtung angewandt wird, als Reaktion auf die vom Prozessor erteilten Befehle abgeändert wird.
Mobiles Stromerzeugungssystem gemäß Anspruch 20, das ferner eine Drosselklappenbetätigungsvorrichtung umfasst, wobei die Verarbeitungsvorrichtung, nachdem an der Wechselrichtervorrichtung eine elektrische Last festgestellt wurde und von der Geschwindigkeitserfassungsvorrichtung die Generatordrehzahl erfasst wurde, einen Befehl an die Drosselklappenbetätigungsvorrichtung ausgibt, der bewirkt, dass die Geschwindigkeit der Generatorvorrichtung im wesentlichen konstant gehalten wird.
Mobiles Stromerzeugungssystem gemäß Anspruch 21, das ferner eine Batterie besitzt, die die Generatorvorrichtung mit dem Anlaufstrom versorgt.
Mobiles Stromerzeugungssystem gemäß Anspruch 22 das ferner folgendes umfaßt: eine Generatortemperatursensorvorrichtung, die verhindert, dass die Generatorvorrichtung eine im vorhinein festgelegte Temperaturschwelle überschreitet, eine Leistungsschaltervorrichtung, die verhindert, dass das Ausgangsstromsignal eine im vorhinein festgelegte Spitzenwertschwelle überschreitet, eine Temperaturkontrollvorrichtung für die elektronische Steuervorrichtung, die verhindert, dass die elektronische Vorrichtung eine im vorhinein festgelegte Temperaturschwelle überschreitet, wobei die Verarbeitungsvorrichtung auf die Überschreitung von Schwellen in der Form reagiert, dass sie die Vektorcontroller-Vorrichtung daran hindert, Ströme zu bilden und auf die Generatorvorrichtung anzuwenden.