DE4223854A1

DE4223854A1 - Vorrichtung zur energieversorgung von kraftfahrzeugteilen

Info

Publication number: DE4223854A1
Application number: DE4223854A
Authority: DE
Inventors: Toshio Iwata; Kazutoshi Kaneyuki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-07-18
Filing date: 1992-07-20
Publication date: 1993-01-28
Anticipated expiration: 2012-07-21
Also published as: DE4223854C3; US6218643B1; DE4223854C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energieversorgungsvorrichtung für die Versorgung von Heizelementen, die unterschiedliche Teile eines Kraftfahrzeugs und dergleichen erwärmen, mit elektrischer Energie. Insbesondere betrifft sie eine derartige Energieversorgungsvorrichtung, die einen verschwenderischen Energieverbrauch bei einem Fehlerzustand verhindern kann, beispielsweise bei einem Kurzschluß der Heizelemente.

Im allgemeinen sind Kraftfahrzeugteile mit unterschiedlichen Heizelementen ausgerüstet, die mit elektrischer Energie von einer gemeinsamen Energiequelle in Form einer Batterie versorgt werden.

Wenn beispielsweise die Temperatur der Ansaugluft, die im Zylinder einer Brennkraftmaschine eingesaugt wird, niedrig ist, wird das Zünden der Ansaugluft verhältnismäßig schwierig, so daß es zur Sicherstellung einer ordnungsgemäßen Zündung erforderlich ist, die Ansaugluft zu heizen. Insbesondere bei Dieselmotoren wird beim Anlassen des Motors die Zündung sehr schwierig. Zur Verbesserung dieser Situation ist ein Heizelement erforderlich, beispielsweise eine Glühheizung. Weiterhin wird eine Gebläseluftheizung verwendet, um die vordere Windschutzscheibe und dergleichen eines Kraftfahrzeuges abzutauen. Weiterhin ist bei kaltem Wetter die Funktion eines Katalysators (katalytischen Wandlers), der Auspuffgase einer Brennkraftmaschine behandelt und reinigt, in Folge niedriger Temperaturen beeinträchtigt oder verschlechtert, so daß in diesem Fall eine Heizvorrichtung erforderlich ist, um den Katalysator zu erwärmen.

Der Energieverbrauch dieser unterschiedlichen Arten von Heizelementen erreicht gewöhnlich ein Maximum von einigen Kilowatt. Unter Berücksichtigung, daß die Quellenspannung einer Batterie für Kraftfahrzeuge gewöhnlich 12 Volt beträgt, ist daher ein Strom von etwa 400 Ampere erforderlich, wodurch die Batterie stark belastet wird.

Fig. 14 erläutert als Blockschaltbild ein typisches Beispiel einer Energieversorgungsvorrichtung zur Versorgung unterschiedlicher Arten von Kraftfahrzeug- Heizelementen mit elektrischer Energie. In dieser Figur weist die dargestellte Vorrichtung einen Wechselspannungsgenerator in Form einer Lichtmaschine 1 auf, in welchem ein Gleichrichter vorgesehen ist, und eine Batterie 2, die so ausgebildet ist, daß sie durch die Lichtmaschine 1 geladen wird. Der Wechselspannungsgenerator 1 ist im Betrieb mit einem nicht dargestellten Motor verbunden, so daß er durch den Motor drehend angetrieben wird. Die Lichtmaschine 1 und die Batterie 2 bilden zusammen eine elektrische Energiequelle für die Zufuhr elektrischer Energie zu einem Heizelement in Form einer elektrischen Heizvorrichtung 3.

Die Heizvorrichtung 3 kann an einem Bestandteil des Kraftfahrzeugs vorgesehen sein, beispielsweise an einem Katalysator und dergleichen, um diesen zu erhitzen. Die Heizvorrichtung 3 ist elektrisch mit einem Verbindungspunkt zwischen der Lichtmaschine 1 und der Batterie 2 verbunden. Ein Temperatursensor 4 ist vorgesehen, um die Temperatur des Heizelementes zu messen, also die Umgebungstemperatur der Heizvorrichtung 3. Ein Steuerschalter 5 ist an seinem einen Ende mit der Heizvorrichtung 3 verbunden, und an seinem anderen Ende mit Masse, um die Energieversorgung zur Heizvorrichtung 3 selektiv ein- und auszuschalten. Eine Steuerschaltung 6 ist an einen Temperatursensor 4 und dem Steuerschalter 5 angeschlossen, um ein Steuersignal C für den Steuerschalter 5 auf der Grundlage eines Ausgangssignals T von dem Temperatursensor 4 zu erzeugen. Wenngleich dies nicht dargestellt ist, ist eine Treiberschaltung zwischen die Steuerschaltung 6 und den Steuerschalter 5 geschaltet, um eine Betriebsspannung für den Schalter 5 auf der Grundlage der Ausgangsspannung der Energieversorgungseinrichtung in Reaktion auf das Steuersignal C von der Steuerschaltung 6 zu erzeugen.

Nachstehend wird der Betriebsablauf dieser Vorrichtung beschrieben. Zunächst wird während des Normalbetriebs des Motors die Lichtmaschine 1 so durch den Motor angetrieben, daß sie sich dreht und elektrische Energie erzeugt, also eine Drei-Phasen-Wechselspannung, die durch den eingebauten Gleichrichter in eine Gleichspannung mit einem geeigneten Wert umgewandelt wird, beispielsweise 12 Volt. Die Gleichspannung wird dann von der Lichtmaschine 1 an die Batterie 2 abgegeben.

Wenn die Temperatur des nicht dargestellten Teils des Kraftfahrzeuges, beispielsweise eines Katalysators, aus irgendeinem Grund während des Betriebs oder beim Anhalten des Motors niedrig wird, so stellt der Temperatursensor 4 diese Situation fest und erzeugt ein Ausgangssignal T, welches die Tatsache anzeigt, daß die gemessene Temperatur unterhalb einer vorbestimmten Untergrenze liegt. In diesem Fall erzeugt die Steuerschaltung 6 in Reaktion auf das Ausgangssignal T von dem Temperatursensor 4 ein Steuersignal C, um den Steuerschalter 5 zu schließen oder einzuschalten. Dies führt dazu, daß die Heizvorrichtung 3 mit elektrischer Energie von der Energiequelle versorgt wird, also von der Lichtmaschine 1 und der Batterie 2, um hierdurch den Katalysator ordnungsgemäß auf eine Temperatur oberhalb der festgelegten Untergrenze zu erwärmen. Nachdem eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, nach welcher ein ausreichender Temperaturanstieg des Katalysators erwartet wird, öffnet die Steuerschaltung 6, d. h. sie schaltet den Steuerschalter 5 ab, und unterbricht so die Energieversorgung der Heizvorrichtung 3. Auf diese Weise kann die gewünschte Funktion oder Leistung des Katalysators sichergestellt werden.

In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, daß die geeignete Temperatur des Katalysators, bei welcher das dort eingesetzte Katalysationsmittel wirksam arbeitet, üblicherweise im Bereich zwischen 350°C und 400°C liegt, und daß die Temperatur der Auspuffgase während des Betriebs des Motors etwa 600°C beträgt. Daher erfolgt eine Energieversorgung der Heizvorrichtung 3 nur während einer kurzen Zeit während des Anlassens eines kalten Motors.

Wenn allerdings elektrische Energie der Heizvorrichtung 3 zugeführt wird, fällt die Ausgangsspannung der Batterie 2 allmählich ab und gelangt schließlich in den Bereich einer Minimalspannung, die für den normalen Betrieb des Motors erforderlich ist. Dies führt dazu, daß das Ausgangsdrehmoment des Motors entsprechend abnehmen kann, und dies führt zu einer Verschlechterung der Laufleistung und der Beschleunigungsleistung. Insbesondere ist zu berücksichtigen, daß die Motorlast zum Zeitpunkt des Anlassens des Motors hoch wird, und daher wird die Batterie übermäßig erschöpft, wenn die Energieversorgung der Heizvorrichtung 3 vor dem Anlassen des Motors durchgeführt wird, und dies macht es schwierig oder unmöglich, den Motor anzulassen, oder verschlechtert zumindest die Lauf- und Beschleunigungsleistung. Darüber hinaus sind die Ladekapazität der Lichtmaschine 1 und die Wiederaufladungskapazität der Batterie 2 begrenzt, und so steigt die Erholungszeit der Batterie 2 an (also die Zeit, die erforderlich ist, um die Batterie 2 auf den ursprünglichen oder vollständig geladenen Pegel zu laden).

Insbesondere verschlechtert sich die Wiederaufladungskapazität der Batterie 2 nach einer Verschlechterung in Folge von Alterungsvorgängen und einer übermäßigen Entladung der Batterie 2, oder im kalten Zustand der Batterie 2, so daß die Batterie 2 einen erheblichen Zeitraum benötigt, um sich wieder zu erholen.

Wenn sich der Katalysator auf einer sehr niedrigen Temperatur befindet, wird darüber hinaus ein langer Zeitraum erforderlich sein, um den Katalysator ausreichend auf eine Temperatur oberhalb eines bestimmten Aktivierungstemperaturpegels zu erwärmen, wenn nur die Batterie 2 allein für diesen Zweck verwendet wird. Um eine gewünschte Menge elektrischer Leistung (also einige Kilowatt) der Heizvorrichtung 3 zuzuführen, ist darüber hinaus ein hoher Strom erforderlich (also ein Strom von etwa 400 Ampere bei einer Batteriespannung von 12 Volt), so daß die erforderlichen Nennströme für den Steuerschalter 5 und die Verdrahtung entsprechend ansteigen.

Da der Steuerschalter 5 ausgeschaltet wird, nachdem die untere Temperaturgrenze für den Katalysator erreicht wurde, fällt dann, wenn die Atmosphärentemperatur sehr niedrig ist, die Temperatur des Katalysators schnell unter die Untergrenze ab, unmittelbar nachdem die Energieversorgung der Heizvorrichtung 3 abgeschaltet wurde, und dies führt zu häufigen Ein- und Ausschaltvorgängen des Steuerschalters 3.

Darüber hinaus nimmt zu Beginn der Energieversorgung für die Heizvorrichtung 3 die Spannung der Batterie 2 momentan ab. Insbesondere in solchen Fällen, in welchen die Batteriekapazität 2 niedrig ist, beispielsweise in Folge einer übermäßigen Entladung und dergleichen, kann daher die Batterie 2 eine Ausgangsspannung aufweisen, die niedriger ist als eine Schwellenspannung, welche für den Betrieb des Steuerschalters 5 für dessen Ein- und Ausschalten erforderlich ist, in Reaktion auf ein Steuersignal C von der Steuerschaltung 6, und dann verbleibt der Steuerschalter 5 in seinem ausgeschalteten Zustand.

Darüber hinaus wird beim Anlassen des Motors bei dem Motoranlaßvorgang die Motorbelastung hoch, so daß dann, wenn gleichzeitig Energie der Heizvorrichtung 3 und einem Motorsteuersystem zugeführt wird, die Ausgangsspannung der Batterie 2 außergewöhnlich absinkt, und dies gibt Anlaß zur Befürchtung, daß sich der Motor nicht erfolgreich anlassen läßt.

Wenn andererseits die Heizvorrichtung kurzgeschlossen wurde, also an Masse gelegt wurde, in Folge irgendeines Fehlers, wird kontinuierlich Energie der Heizvorrichtung 3 zugeführt, unabhängig von dem Ein- oder Ausschaltzustand des Steuerschalters 5, und dies führt zu einem sinnlosen Verbrauch elektrischer Energie.

Mit der vorliegenden Erfindung sollen die voranstehend erwähnten Probleme überwunden werden, die bei der voranstehend genannten Energieversorgungsvorrichtung auftreten.

Eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht in der Bereitstellung einer Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile, welche einen verschwenderischen Energieverbrauch verhindern kann, selbst wenn ein Heizelement kurzgeschlossen wird.

Eine weitere, der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht in der Bereitstellung einer Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile, welche irgendwelche nachteiligen Wirkungen auf den Motorbetrieb während eines Motoranlaßvorgangs verhindern kann.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile, welche Kraftfahrzeugteile schnell und kurzzeitig auf wirksame Weise erwärmen kann.

Eine weitere, der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht in der Bereitstellung einer Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile, welche den ordnungsgemäßen Betrieb eines Steuerschalters selbst dann sicherstellen kann, wenn elektrische Energie einem Heizelement zugeführt wird.

Eine weitere, der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht in der Bereitstellung einer Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile, welche eine übermäßige Verringerung der Ausgangsspannung einer Batterie selbst dann verhindern kann, wenn elektrische Energie einem Heizelement zugeführt wird, um hierdurch einen ordnungsgemäßen Motoranlaßvorgang zu jeder Zeit sicherzustellen.

Eine weitere, der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe liegt in der Bereitstellung einer Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile, welche die Erholungszeit einer Batterie verkürzen kann.

Gemäß einer Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird eine Energieversorgungsvorrichtung für Teile von Kraftfahrzeugen bereitgestellt, welche umfaßt: eine Energieversorgungseinrichtung; eine an die Energieversorgungseinrichtung angeschlossene Heizeinrichtung zum Aufheizen der Kraftfahrzeugteile; einen ersten Schalter, der zwischen die Energieversorgungseinrichtung und die Heizeinrichtung geschaltet ist, um wahlweise die Energieversorgung von der Energieversorgungseinrichtung zur Heizeinrichtung ein- und auszuschalten.

Die Energieversorgungsvorrichtung kann weiterhin eine Steuereinrichtung aufweisen, um den ersten Schalter auf solche Weise zu steuern, daß der erste Schalter ausgeschaltet wird, um zu verhindern, daß zum Zeitpunkt des Anlassens des Motors die Heizeinrichtung mit Energie von der Energieversorgungseinrichtung versorgt wird.

Bei einer Ausführungsform weist die Energieversorgungseinrichtung auf: einen von einem Motor angetriebenen Generator zur Erzeugung elektrischer Energie; und eine an den Generator angeschlossene Energiespeichereinrichtung, die auf diese Weise während des Betriebs des Motors geladen wird. Die Heizeinrichtung ist über den ersten Schalter mit dem Generator und mit der Energiespeichereinrichtung verbunden.

Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Energieversorgungseinrichtung auf: einen von einem Motor angetriebenen Generator zur Erzeugung elektrischer Energie; eine erste und eine zweite Energiespeichereinrichtung, die an den Generator angeschlossen sind, um hierdurch während des Betriebs des Motors geladen zu werden, wobei die erste Energiespeichereinrichtung über den ersten Schalter an den Generator und die Heizeinrichtung angeschlossen ist, und die zweite Energiespeichereinrichtung über den ersten Schalter an die Heizeinrichtung angeschlossen ist; und einen zweiten Schalter, der zwischen den Generator und die zweite Energiespeichereinrichtung sowie zwischen die erste Energiespeichereinrichtung und den ersten Schalter geschaltet ist, um die elektrische Verbindung zwischen diesen Teilen zu steuern, wobei der zweite Schalter durch die Steuereinrichtung gesteuert wird.

Bei einer Ausführungsform weist der zweite Schalter einen Abstellschalter auf, der durch die Steuereinrichtung abgeschaltet wird, um die elektrische Verbindung zwischen der ersten Energiespeichereinrichtung und der Heizeinrichtung während des Anlassens des Motors abzuschneiden.

Bei einer anderen Ausführungsform weist der zweite Schalter einen Umschalter auf, der wahlweise durch die Steuereinrichtung zwischen einem ersten Zustand, in welchem die erste und zweite Energiespeichereinrichtung in Reihe miteinander verbunden sind, und einem zweiten Zustand umgeschaltet wird, in welchem die erste und zweite Energiespeichereinrichtung parallel zueinander geschaltet sind.

Bei einer Ausführungsform wird der Umschalter durch die Steuereinrichtung so gesteuert, daß er den ersten Zustand einnimmt, wenn die Temperatur der betreffenden Kraftfahrzeugteile geringer ist als ein vorbestimmter Wert, und den zweiten Zustand einnimmt, wenn die Temperatur der Kraftfahrzeugteile den vorbestimmten Wert überschreitet.

Bei einer andere Ausführungsform wird der Umschalter durch die Steuereinrichtung auf solche Weise gesteuert, daß er den ersten Zustand einnimmt, wenn die angeforderte Leistung der Heizeinrichtung kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, und den zweiten Zustand einnimmt, wenn die angeforderte Leistung größer ist als der vorbestimmte Wert.

Die Energieversorgungsvorrichtung kann weiterhin eine Verstärkungseinrichtung aufweisen, die zwischen die Steuereinrichtung und den ersten Schalter geschaltet ist, um das von der Steuereinrichtung an den ersten Schalter gelieferte Steuersignal zu verstärken.

Bei einer Ausführungsform weist die Verstärkungseinrichtung auf: eine zwischen die Steuereinrichtung und den ersten Schalter geschaltete Treiberschaltung zum Einschalten des ersten Schalters in Reaktion auf das Steuersignal von der Steuereinrichtung, wobei die Treiberschaltung mit einer Ausgangsspannung der Energieversorgungseinrichtung betrieben wird; und eine Spannungserhöhungsschaltung, die zwischen die Energieversorgungseinrichtung und die Treiberschaltung geschaltet ist, um die Ausgangsspannung der Energieversorgungseinrichtung zu erhöhen, die der Treiberschaltung zugeführt wird.

Gemäß einer weiteren Zielrichtung der Erfindung wird eine Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile zur Verfügung gestellt, die aufweist: einen ersten Generator und einen zweiten Generator, die beide zur Erzeugung elektrischer Energie von einem Motor angetrieben werden; eine erste und eine zweite Energiespeichereinrichtung, die an den ersten bzw. zweiten Generator angeschlossen sind, um hierdurch während des Betriebs des Motors aufgeladen zu werden; eine an den zweiten Generator und die zweite Energiespeichereinrichtung angeschlossene Heizeinrichtung zum Aufheizen der Kraftfahrzeugteile; einen Schalter, der zwischen die Heizvorrichtung und den zweiten Generator sowie zwischen die Heizvorrichtung und die zweite Energiespeichereinrichtung geschaltet ist, um selektiv die Energieversorgung zur Heizeinrichtung ein- und auszuschalten; und eine an den Schalter angeschlossene Steuereinrichtung, um selektiv den Schalter ein- und auszuschalten, in Reaktion auf die Leistungsanforderung der Heizeinrichtung.

Vorzugsweise ist die Ausgangsleistung des zweiten Generators größer als die des ersten Generators, und die Ausgangsleistung der zweiten Energiespeichereinrichtung größer als die der ersten Energiespeichereinrichtung.

Bei einer Ausführungsform ist die zweite Energiespeichereinrichtung getrennt von dem ersten Generator und der ersten Energiespeichereinrichtung.

Bei einer anderen Ausführungsform ist die zweite Energiespeichereinrichtung in Reihe mit der ersten Energiespeichereinrichtung und ebenfalls mit dem ersten Generator geschaltet, um hierdurch aufgeladen zu werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind der erste und zweite Generator als gemeinsame Einheit ausgebildet.

Gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird eine Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile zur Verfügung gestellt, welche aufweist: einen von einem Motor angetriebenen Generator zur Erzeugung einer Ausgangswechselspannung; eine erste Energiespeichereinrichtung, die an den Generator angeschlossen ist, um hierdurch während des Betriebs des Motors aufgeladen zu werden; eine Verstärkungs- und Gleichrichtereinrichtung, die an den Generator angeschlossen ist, um die Ausgangswechselspannung des Generators zu verstärken und gleichzurichten; eine zweite Energiespeichereinrichtung, die an die Verstärkungs- und Gleichrichtereinrichtung angeschlossen ist, um hierdurch aufgeladen zu werden; eine Heizeinrichtung, die mit der Verstärkungs- und Gleichrichtereinrichtung und der zweiten Energiespeichereinrichtung verbunden ist, um die Kraftfahrzeugteile aufzuheizen; einen Schalter, der zwischen die Heizvorrichtung und die Verstärkungs- und Gleichrichtereinrichtung sowie zwischen die Heizvorrichtung und die zweite Energiespeichereinrichtung geschaltet ist, um selektiv die Energieversorgung zu der Heizeinrichtung ein- und auszuschalten; und eine Steuereinrichtung, die an den Schalter angeschlossen ist, um selektiv den Schalter in Reaktion auf die Leistungsanforderung der Heizeinrichtung ein- und auszuschalten.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Energiespeichereinrichtung in Reihe mit der ersten Energiespeichereinrichtung und dem Generator geschaltet, um hierdurch aufgeladen zu werden.

Vorzugsweise weist die Steuereinrichtung eine Spannungssteuereinrichtung auf, die an die Verstärkungs- und Gleichrichtereinrichtung angeschlossen ist, um deren Ausgangsspannung so zu steuern, daß die Ausgangsspannung der Verstärkungs- und Gleichrichtereinrichtung höher ist als die Ausgangsspannung der zweiten Energiespeichereinrichtung und zwar um einen vorbestimmten Wert, wenn letztere geladen wird.

Gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird eine Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile zur Verfügung gestellt, welche aufweist: einen durch einen Motor angetriebenen Generator zur Erzeugung einer Wechselspannung; eine erste Energiespeichereinrichtung, die an den Generator angeschlossen ist, um hierdurch während des Betriebes des Motors geladen zu werden; eine an die erste Energiespeichereinrichtung angeschlossene Verstärkungseinrichtung zum Verstärken von deren Ausgangsspannung; eine an die Verstärkungseinrichtung angeschlossene zweite Energiespeichereinrichtung, so daß diese hierdurch geladen wird; eine an die Verstärkungseinrichtung und die zweite Energiespeichereinrichtung angeschlossene Heizeinrichtung zum Heizen der Kraftfahrzeugteile; einen Schalter, der zwischen die Heizvorrichtung und die Verstärkungseinrichtung sowie zwischen die Heizvorrichtung und die zweite Energiespeichereinrichtung geschaltet ist, um selektiv die Energieversorgung für die Heizeinrichtung ein- und auszuschalten; und eine an den Schalter angeschlossene Steuereinrichtung, um den Schalter wahlweise in Reaktion auf die Leistungsanforderung der Heizeinrichtung ein- und auszuschalten.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Steuereinrichtung eine Spannungssteuereinrichtung auf, die an die Verstärkungseinrichtung angeschlossen ist, um deren Ausgangsspannung auf solche Weise zu steuern, daß die Ausgangsspannung der Verstärkungseinrichtung um einen vorbestimmten Wert höher ist als die Ausgangsspannung der zweiten Energiespeichereinrichtung, wenn letztere geladen wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 1, wobei jedoch eine abgeänderte Ausführungsform der Ausführungsform von Fig. 1 dargestellt ist;

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 4, wobei jedoch eine abgeänderte Ausführungsform der Ausführungsform von Fig. 4 dargestellt ist;

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7 eine weitere Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 8 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 1, wobei jedoch eine abgeänderte Ausführungsform der Ausführungsform von Fig. 7 gezeigt ist;

Fig. 9 eine weitere Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 10 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 1, wobei jedoch eine abgeänderte Ausführungsform der Ausführungsform von Fig. 9 gezeigt ist;

Fig. 11 eine weitere Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 12 eine weitere Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 13 eine weitere Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 14 ein typisches Beispiel für eine Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile.

In den Zeichnungen bezeichnen dieselben Symbole dieselben oder entsprechende Teile oder Elemente.

Nachstehend werden nunmehr unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen beschrieben.

In den Zeichnungen, zunächst in Fig. 1, ist eine Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile dargestellt, die gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Bei dieser Ausführungsform weist die Energieversorgungsvorrichtung eine Energieversorgungseinrichtung P auf, eine Heizeinrichtung in Form einer elektrischen Heizvorrichtung 3, die an die Energieversorgungseinrichtung P angeschlossen ist, um ein nicht dargestelltes Kraftfahrzeugteil zu erhitzen oder zu erwärmen, welches auf einem Kraftfahrzeug angebracht ist, einen ersten Schalter 5 in Form eines Ein/Aus-Schalters, der zwischen die Energieversorgungseinrichtung P und die Heizeinrichtung 3 geschaltet ist, um die Energieversorgung von der Energieversorgungseinrichtung P zur Heizvorrichtung 3 wahlweise ein- und auszuschalten. Die Energieversorgungseinrichtung P weist einen ersten Generator in Form einer ersten Lichtmaschine 1 auf, die durch einen nicht dargestellten Motor des Kraftfahrzeugs angetrieben wird, um elektrische Energie zu erzeugen; sowie eine erste Energiespeichereinrichtung in Form einer ersten Batterie 2, die auf dem Kraftfahrzeug angebracht und an die Lichtmaschine 1 angeschlossen ist, um hierdurch während des Betriebs des Motors aufgeladen zu werden. Ein Temperatursensor 4 ist auf dem Kraftfahrzeugteil oder in dessen Nähe angebracht, um dessen Temperatur zu messen, und erzeugt ein Ausgangssignal T, wenn die gemessene Temperatur höher ist als ein vorbestimmter Wert. Eine Steuereinrichtung in Form einer Steuerschaltung 6 ist so angeschlossen, daß sie das Ausgangssignal T von dem Temperatursensor 4 empfängt, um auf dieser Grundlage den ersten Schalter 5 zu steuern.

Wie besonders einfach aus einem Vergleich der Fig. 1 und 14 hervorgeht, ist bei dieser Ausführungsform die Heizvorrichtung 3 an dem Generator 1 und die Batterie 2 über den ersten Schalter 5 angeschlossen, der auf die nachstehend beschriebene Weise durch die Steuerschaltung 9 gesteuert wird.

Wenn die Temperatur des Kraftfahrzeugteils, beispielsweise eines Katalysators, der die von dem Motor des Kraftfahrzeugs ausgestoßenen Auspuffgase reinigt, nicht niedrig ist (also höher ist als ein vorbestimmter Wert), wird von dem Temperatursensor 4 kein Ausgangssignal T erzeugt, und daher erzeugt die Steuerschaltung 6 ein Steuersignal C in Form eines Ausschaltsignals für den Schalter 5, der hierdurch ausgeschaltet wird. Wenn aus irgendeinem Grund die Heizvorrichtung zufällig kurzgeschlossen wird, wird daher in diesem Zustand von der Energieversorgungseinrichtung P an die Heizvorrichtung 3 keine Energie geliefert, wodurch kein verschwenderischer Energieverbrauch verhindert wird. Aus praktischen Gründen stellt allerdings in dieser Situation der Kurzschluß der Heizvorrichtung 3 einen nicht normalen Zustand dar, der beseitigt werden sollte. Daher ist, obwohl dies nicht gezeigt ist, die Heizvorrichtung 3 mit einem Kurzschlußsensor versehen, um einen Kurzschlußstrom in der Heizvorrichtung 3 festzustellen, so daß dann, wenn der Sensor diesen Zustand feststellt, ein - nicht gezeigter - Alarm betätigt wird, um einen derartigen, nicht normalen Zustand anzuzeigen.

Fig. 2 erläutert eine zweite Ausführungsform der Erfindung, die im wesentlichen gleich der ersten Ausführungsform von Fig. 1 ist, mit der Ausnahme, daß eine Steuerschaltung 6A mit einem Anlaßsignal A von einem nicht gezeigten Anlaßsensor versorgt wird, zusätzlich zu der Versorgung mit dem Ausgangssignal T von dem Temperatursensor 4. Der Anlaßsensor stellt das Anlassen des Motors fest, beispielsweise einen Einschaltzustand eines Tastenschalters, und erzeugt ein entsprechendes Anlaßsignal K. Beim Empfang eines Anlaßsignals K erzeugt bei dieser Ausführungsform die Steuerschaltung 6A ein Steuersignal C in Form eines Ausschaltsignals, unabhängig davon, ob der Temperatursensor 4 ein Ausgangssignal T erzeugt, so daß der Schalter 5 auf diese Weise ausgeschaltet wird, wodurch die Energieversorgung der Heizvorrichtung 3 durch die Energieversorgungseinrichtung P abgeschnitten wird. Daher wird die Batterie 2 während des Anlassens des Motors daran gehindert, sich zur Heizvorrichtung 3 hin zu entladen, wodurch die Spannung der Batterie 2 auf einem geeigneten Niveau gehalten wird, für einen ordnungsgemäßen Betrieb eines - nicht gezeigten - Anlassermotors, wodurch ein verläßliches Anlassen des Motors sichergestellt wird. Wenn der Motor läuft, erzeugt der Anlaßsensor kein Anlaßsignal K, so daß die Steuerschaltung 6A ein Steuersignal C auf der Grundlage eines Temperatursignals T von dem Temperatursensor 4 erzeugt, um den Schalter 5 wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 zu steuern.

Fig. 3 erläutert eine dritte Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform ist im wesentlichen gleich der Ausführungsform von Fig. 2, mit den nachstehend angegebenen Ausnahmen. Bei dieser Ausführungsform weist die Energieversorgungseinrichtung B nämlich einen Generator in Form einer Lichtmaschine 1 auf, und eine erste und eine zweite Energiespeichereinrichtung in Form einer ersten oder Hauptbatterie 2 und einer zweiten oder Hilfsbatterie 7, die an die Lichtmaschine 1 angeschlossen sind, um hierdurch während des Betriebs des Motors aufgeladen zu werden. Ein zweiter Schalter in Form eines Abschalters oder eines Unterbrechungsschalters 8 ist zwischen die Lichtmaschine 1 und die zweite Batterie 7 sowie zwischen die erste Batterie 2 und einen ersten Schalter in Form eines Ein/Aus-Schalters 5 geschaltet, um die elektrischen Verbindungen zwischen diesen Teilen zu steuern. Daher ist der zweite Schalter 8 parallel zur ersten Batterie 2 und in Reihe mit der Lichtmaschine 1 über den ersten Schalter 8 geschaltet, und wird durch ein Abschaltsignal gesteuert, welches von einer Steuereinrichtung B auf der Grundlage eines Anlaßsignals K von einem nicht gezeigten Anlaßsensor erzeugt wird, um selektiv die zweite Batterie 2 von der Lichtmaschine 1 und der ersten Batterie 2 abzutrennen. Der erste Schalter 50 wird durch ein Steuersignal C gesteuert, welches von der Steuerschaltung 6B erzeugt wird, auf der Grundlage eines Temperatursignals T von einem Temperatursensor 4, um selektiv die Energieversorgung der Heizvorrichtung 3 von der zweiten Batterie 7 als auch die Energieversorgung von der Lichtmaschine 1 und der ersten Batterie 2 über den zweiten Schalter 8 zu steuern.

Der Betriebsablauf dieser Ausführungsform erfolgt wie nachstehend angegeben. Wenn die Temperatur eines Kraftfahrzeugteils, beispielsweise eines Katalysators, welches durch die Heizvorrichtung 3 erwärmt oder erhitzt werden soll, nicht niedrig ist (also höher als ein vorbestimmter Wert ist), wird von dem Temperatursensor 4 kein Ausgangssignal T erzeugt, und daher erzeugt die Steuerschaltung 6B ein Steuersignal C in Form eines Ausschaltsignals für den ersten Schalter 5, der hierdurch ausgeschaltet wird.

Wenn andererseits die Temperatur des Kraftfahrzeugteils unter den vorbestimmten Wert absinkt, erzeugt der Temperatursensor 4 ein Ausgangssignal T, auf dessen Grundlage die Steuerschaltung 6B ein Steuersignal C in Form eines Einschaltsignals für den ersten Schalter 5 erzeugt, der hierdurch geschlossen wird. Dies führt dazu, daß elektrische Energie von der zweiten Batterie 7 an die Heizvorrichtung 3 über den ersten Schalter 5 geliefert wird, unabhängig von dem Zustand des zweiten Schalters 8.

Weiterhin erzeugt beim Empfang eines Anlaßsignals K, welches ein Anlassen des Motors anzeigt, die Steuerschaltung 6 ein Ausschaltsignal S für den zweiten Schalter 8, der hierdurch ausgeschaltet wird, wodurch die zweite Batterie 7 und die Heizvorrichtung 3 von der Lichtmaschine 1 und der ersten Batterie 2 abgetrennt werden. Dies führt dazu, daß die Belastung der Lichtmaschine 1 und der ersten Batterie 2 verringert wird, was es beispielsweise gestattet, daß die erste Batterie 2 allein an einen - nicht dargestellten - Anlassermotor elektrische Energie liefert. Daher sinkt während des Anlassens des Motors die Ausgangsspannung der ersten Batterie 2 nicht übermäßig oder auf abnorme Weise ab, wodurch ein ordnungsgemäßes Anlassen des Motors sichergestellt wird. Zu diesem Zeitpunkt versorgt die zweite Batterie 7 weiterhin die Heizvorrichtung 3 über den ersten Schalter 5 mit Energie, so daß die Heizvorrichtung 3 das Kraftfahrzeugteil ordnungsgemäß auf einen Wert oberhalb einer bestimmten erforderlichen Temperatur erhitzen kann, was keine Probleme mit sich bringt.

Wenn nach Beendigung des Motoranlaßvorgangs eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, so stellt der - nicht gezeigte - Anlaßsensor keinen Anlaßstrom fest und erzeugt kein Ausgangssignal. Dies führt dazu, daß die Steuerschaltung 6B kein Ausschaltsignal S erzeugt, wodurch der zweite Schalter 8 eingeschaltet wird, um die zweite Batterie 7 und die Heizvorrichtung 3 mit der Lichtmaschine 1 und der ersten Batterie 2 zu verbinden. In diesem Zustand wird Energie von der Lichtmaschine 1 und der ersten Batterie 2 zusätzlich zu der von der zweiten Batterie 7 geliefert, wodurch die Heizfähigkeit und die Leistung der Heizvorrichtung 3 wesentlich vergrößert wird. Dies führt dazu, daß das Kraftfahrzeugteil auf die erforderliche Temperatur in kurzer Zeit wirksam aufgeheizt werden kann. Nachdem das Kraftfahrzeugteil die geforderte Temperatur erreicht hat, erzeugt der Temperatursensor 3 kein Ausgangssignal T mehr, und daher wird der erste Schalter 5 wiederum durch die Steuerschaltung 6B ausgeschaltet, um die Energieversorgung der Heizvorrichtung 3 zu unterbrechen. Wenn der Motor nicht in Betrieb ist, so erzeugt die Lichtmaschine 1 keine Ausgangsleistung, und es ist nicht wünschenswert, daß die zweite Batterie 7 an die erste Lichtmaschine 1 und die erste Batterie 2 angeschlossen ist. Zu diesem Zweck erzeugt, wenn der Motor anhält, die Steuerschaltung 6B ein Abschaltsignal S, um den zweiten Schalter 8 auszuschalten.

Fig. 4 erläutert eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform ist im wesentlichen gleich der Ausführungsform von Fig. 3, abgesehen von der Ausnahme, daß ein zweiter Schalter 8A einen Umschalter anstelle des Ausschalters 8 von Fig. 3 aufweist. Der Umschalter 8A wird durch die Steuerschaltung 6B auf der Grundlage eines Ausgangssignals T von dem Temperatursensor 4 gesteuert, um wahlweise die Lichtmaschine 1 und die erste Batterie 2 mit der zweiten Batterie 7 oder der Heizvorrichtung 3 über den ersten Schalter 5 zu verbinden. Daher erzeugt bei dieser Ausführungsform die Steuerschaltung 6B auf der Grundlage des Temperatursignals T von dem Temperatursensor 4 ein Steuersignal C, so daß der erste Schalter 5 geschlossen wird und elektrische Energie der Heizvorrichtung 3 zugeführt wird. In dieser Beziehung erzeugt in einer frühen Stufe des Energieversorgungszeitraums die Steuerschaltung 6 ein Umschaltsignal S für den Umschalter 8A, so daß der Schalter 8A in einen ersten Zustand umgeschaltet wird, in welchem die Lichtmaschine 1 und die erste Batterie 2 beide in Reihe mit der zweiten Batterie 7 geschaltet sind, wie in Fig. 7 dargestellt ist, wodurch die Energieversorgung für die Heizvorrichtung 3 vergrößert wird. Wenn daraufhin die Temperatur des - nicht dargestellten - Kraftfahrzeugteils, welches durch die Heizvorrichtung 3 erwärmt wird, einen vorbestimmten Wert erreicht, der niedriger ist als eine vorbestimmte Temperatur, bei welcher der erste Schalter 5 ausgeschaltet wird, erzeugt die Steuerschaltung 6B kein Umschaltsignal S, wodurch der Umschalter 8A in einen zweiten Zustand umgeschaltet wird, in welchem die Lichtmaschine 1 und die erste Batterie 2 beide parallel der zweiten Batterie 7 zugeschaltet werden, wodurch die Energieversorgung für die Heizvorrichtung 3 verringert wird. Nunmehr wird angenommen, daß die Ausgangsspannung der ersten bzw. zweiten Batterie 2, 7 jeweils 12 Volt beträgt. In diesem Fall wird in der frühen Stufe der Energieversorgung die Heizvorrichtung 3 mit einer Gesamtspannung von 24 Volt versorgt, unter der Annahme, daß der Strom konstant ist. Dies führt dazu, daß die Temperatur des von der Heizvorrichtung 3 erhitzten Kraftfahrzeugteils in kurzer Zeit auf den geforderten Pegel ansteigt, also doppelt so schnell wie in dem Fall, in welchem die Heizvorrichtung nur von der zweiten Batterie 7 allein versorgt wird. In Folge der vergrößerten oder verdoppelten Spannung, die der Heizvorrichtung 3 zugeführt wird, kann daher der erforderliche Strom, der zur Erzeugung einer Leistung von mehreren Kilowatt erforderlich ist, klein gehalten werden, nämlich auf etwa 200 Ampere. Dies gestattet eine beträchtliche Verringerung des erforderlichen Nennstroms der Leitungsverbindungen zwischen verschiedenen Bauteilelementen und daher eine wesentliche Verbesserung des Wirkungsgrades der Stromübertragung. Darüber hinaus wird, sobald die Heizvorrichtungstemperatur den vorbestimmten Wert erreicht, der Umschalter 8 in den zweiten Zustand umgeschaltet, so daß die Heizvorrichtung 3 mit einer verhältnismäßig niedrigen Spannung von 12 Volt versorgt wird, um die Temperatur des Kraftfahrzeugteils auf einem im wesentlichen konstanten Pegel zu halten. Dies dient zur Optimalisierung und Verringerung der Gesamtenergieversorgung für die Heizvorrichtung 3. Auf diese Weise kann der Umschalter 8A zwischen dem ersten und zweiten Zustand umgeschaltet werden, abhängig von der Leistungsanforderung der Heizvorrichtung 3.

Fig. 5 erläutert eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die im wesentlichen gleich der Ausführungsform von Fig. 4 ist, jedoch mit der Ausnahme, daß beim Anlassen des Motors ein Anlaßsignal K an die Steuerschaltung 6B′ geliefert wird, wie bei der Ausführungsform von Fig. 2. Wenn bei dieser Ausführungsform die Steuerschaltung 6B′ ein Anlaßsignal K empfängt, welches ein Anlassen des Motors anzeigt, von einem - nicht gezeigten - Anlaßsensor, so erzeugt sie ein Steuersignal C in Form eines Ausschaltsignals, wodurch der erste Schalter 5 abgeschaltet wird, und die gesamte Energieversorgung von der ersten und zweiten Batterie 2, 7 und der Lichtmaschine 1 abtrennt. Daher wird, wie bei der Ausführungsform von Fig. 2, die Belastung der Lichtmaschine 1 und der ersten Batterie 2 verringert, während verhindert wird, daß sich während des Anlassens des Motors die zweite Batterie 2 zur Heizvorrichtung 3 hin entlädt. Abgesehen von den voranstehenden Einzelheiten ist diese Ausführungsform ebenso ausgebildet wie die Ausführungsform gemäß Fig. 4.

Fig. 6 erläutert eine sechste Ausführungsform der Erfindung. Abgesehen von den nachstehenden Bemerkungen ist diese Ausführungsform im wesentlichen gleich der ersten Ausführungsform von Fig. 1. Eine Verstärkungseinrichtung, die allgemein mit der Bezugsziffer 9 bezeichnet ist, ist zwischen die Steuerschaltung 6 und den ersten oder Steuerschalter 5 in Form eines N-MOSFET geschaltet, um das Steuersignal T zu verstärken, welches von der Steuerschaltung 6 dem Steuerschalter 5 zugeführt wird. Die Verstärkungseinrichtung 9 ist wie nachstehend angegeben aufgebaut. Eine Treiberschaltung 10 ist zwischen die Steuerschaltung 6 und den ersten Schalter 5 geschaltet, um den ersten Schalter 5 in Reaktion auf ein Steuersignal C von der Steuerschaltung 6 einzuschalten. Die Treiberschaltung 10 wird mit einer Ausgangsspannung der Energieversorgungseinrichtung B betrieben, welche die Lichtmaschine 1 und die Batterie 2 umfaßt. Eine Spannungserhöhungsschaltung 11 ist zwischen die Energieversorgungseinrichtung P, also einen Verbindungspunkt der Lichtmaschine 1 und der Batterie, und die Treiberschaltung 9 geschaltet, um die Ausgangsspannung der Energieversorgungseinrichtung P zu erhöhen, die als eine Treiberspannung an ein Gate des MOSFET 5 angelegt wird.

Bei der voranstehenden Anordnung wird die Ausgangsspannung der Batterie 2, selbst wenn sie nach dem Einschalten des Schalters 5 abgesunken ist, ordnungsgemäß durch die Spannungserhöhungsschaltung 11 erhöht, auf eine geeignete hohe Spannung, die dann als eine Betätigungsspannung an das Steuer-Gate des Schalters 5 durch die Treiberschaltung 10 angelegt wird, um den ordnungsgemäßen Betrieb des Schalters 5 aufrechtzuerhalten. Daher kann der Schalter 5 seinen ordnungsgemäßen Betrieb aufrechterhalten, nachdem der Schalter 5 geschlossen wurde, so daß die Heizvorrichtung 3 kontinuierlich mit elektrischer Energie von der Batterie 2 über den normal arbeitenden Schalter 5 versorgt werden kann.

Zwar weist bei der voranstehenden Beschreibung der Schalter 5 die Form eines Halbleiterschalters auf, beispielsweise eines MOSFET, jedoch kann er auch als mechanischer Schalter ausgebildet sein, der einen stationären Kontakt und einen beweglichen Kontakt aufweist, und der elektrisch durch ein Ausgangssignal C von der Steuerschaltung 6 über die Treiberschaltung 10 betätigt wird.

Fig. 7 erläutert eine siebte Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform ist im wesentlichen gleich aufgebaut wie die Ausführungsform von Fig. 1, abgesehen von dem Aufbau einer Energieversorgungseinrichtung P1. Bei dieser Ausführungsform weist die Energieversorgungseinrichtung P1 einen ersten oder Hauptgenerator in Form einer ersten oder Hauptlichtmaschine 101 auf, und einen zweiten oder Hilfsgenerator in Form einer zweiten oder Hilfslichtmaschine 107, die beide durch einen Motor angetrieben werden, um elektrische Energie zu erzeugen, sowie eine erste oder Hauptenergiespeichereinrichtung in Form einer ersten oder Hauptbatterie 102 sowie eine zweite oder Hilfsenergiespeichereinrichtung in Form einer zweiten oder Hilfsbatterie 108, die an die erste bzw. zweite Lichtmaschine 101, 107 angeschlossen sind, um hierdurch während des Betriebs des Motors aufgeladen zu werden. Die erste Lichtmaschine 101 und die erste Batterie 102 dienen zur Zufuhr elektrischer Energie an ein Motorsteuersystem, wogegen die zweite Lichtmaschine 107 und die zweite Batterie 108 dazu dienen, eine Heizeinrichtung in Form einer elektrischen Heizvorrichtung 3 zu versorgen, und elektrisch von der ersten Lichtmaschine 101 und der ersten Batterie 102 getrennt sind. Die Heizvorrichtung 3 ist an die zweite Lichtmaschine 107 und die zweite Batterie 108 über einen Steuerschalter in Form eines Ein/Aus-Schalters 105 angeschlossen, so daß sie mit elektrischer Energie von der zweiten Lichtmaschine 107 und der zweiten Batterie 108 über den Schalter 5 versorgt wird, der auf der Grundlage eines Temperatursignals T von einem Temperatursensor 4 durch eine Steuerschaltung 6 gesteuert wird, um ein - nicht dargestelltes - Kraftfahrzeugteil zu erhitzen, beispielsweise einen Katalysator, wie in der Ausführungsform von Fig. 1.

Daher wird bei dieser Ausführungsform die Energiezufuhr zu dem Motorsteuersystem durch die erste Lichtmaschine 101 und die erste Batterie 102 vorgenommen, wogegen die Energieversorgung für die Heizvorrichtung 3 durch die zweite Lichtmaschine 107 und die zweite Batterie 108 erfolgt, die elektrisch getrennt oder unabhängig von der ersten Lichtmaschine 101 und der ersten Batterie 102 sind. Daher kann die Temperatur der Heizvorrichtung 3 in kurzer Zeit wirksam erhöht werden, wie bei der Ausführungsform von Fig. 1, während sichergestellt wird, daß ausreichende elektrische Energie Motorsteuerelementen zugeführt werden kann, beispielsweise einem Anlassermotor des Motorsteuersystems, um hierdurch eine gute Motorleistung zur Verfügung zu stellen.

Abgesehen von den voranstehenden Ausführungen erfolgt der Betriebsablauf dieser Ausführungsform im wesentlichen genauso wie bei der Ausführungsform von Fig. 1.

Fig. 8 zeigt eine Modifikation der Ausführungsform von Fig. 7. Diese Modifikation unterscheidet sich darin von der Ausführungsform von Fig. 7, daß die zweite Batterie 108 in Reihe mit der ersten Lichtmaschine 101 und der ersten Batterie 102 geschaltet ist, so daß die Ausgangsleistung der ersten Lichtmaschine 101 und der ersten Batterie 102 wirksam zur Versorgung der Heizvorrichtung 3 genutzt werden können. Zur Ladung der zweiten Batterie ist es in diesem Falle vorzuziehen, daß die Ausgangsspannung der zweiten Lichtmaschine 107 und der zweiten Batterie 108 auf einen größeren Wert eingestellt wird als die der ersten Lichtmaschine 101 und der ersten Batterie 102. Wenn man annimmt, daß die Ausgangsspannung der ersten Lichtmaschine 101 12 Volt beträgt, und daß die Ausgangsspannung der zweiten Lichtmaschine 107 24 Volt beträgt, dann sind die Ausgangsspannungen der ersten und zweiten Batterien 102, 108 beide gleich 12 Volt, und daher ist die der Heizvorrichtung 3 aufgeprägte Spannung gleich 24 Volt. Allerdings können, falls erforderlich, die erste Batterie 102 und die zweite Batterie 108 auch den gleichen Aufbau aufweisen.

Auch bei dieser Modifikation kann ausreichend Energie von der ersten Lichtmaschine 101 und der ersten Batterie 102 an das Motorsteuersystem geliefert werden, selbst während der Durchführung der Energieversorgung an die Heizvorrichtung 3.

Abgesehen von den voranstehenden Bemerkungen erfolgt der Betriebsablauf bei dieser Modifikation im wesentlichen auf dieselbe Weise wie bei der Ausführungsform von Fig. 7.

Bei den Ausführungsformen der Fig. 7 und 8 können die erste und zweite Lichtmaschine 101 bzw. 107, die von demselben Motor angetrieben werden, aus Raumersparnisgründen als eine einzige Einheit ausgebildet sein.

Fig. 9 stellt eine weitere Ausführungsform der Erfindung dar. Diese Ausführungsform ist im wesentlichen gleich der Ausführungsform von Fig. 7, abgesehen von der Konstruktion einer Energieversorgungseinrichtung P2. Im einzelnen ist bei dieser Ausführungsform die zweite Lichtmaschine 107 von Fig. 7 durch eine Verstärkungs- und Gleichrichtereinrichtung in Form eines Drei-Phasen- Transformators 207 ersetzt, der an die Lichtmaschine 101 angeschlossen ist, um eine Ausgangswechselspannung der Lichtmaschine 101 zu verstärken und gleichzurichten. Die Ausgangsspannungen des Drei-Phasen-Transformators 207 und der zweiten Batterie 108 sind auf einen Wert gesetzt (beispielsweise 24 Volt), der höher ist als die Ausgangsspannungen (beispielsweise 12 Volt) der Lichtmaschine 101 und der ersten Batterie 102. Beispielsweise lädt während des Betriebs des Motors die Lichtmaschine 101 die erste Batterie 102 auf eine Spannung von 12 Volt auf, und erzeugt eine Drei-Phasen- Wechselspannung, die durch Leitungen für drei Phasen an den Drei-Phasen-Transformator 207 angelegt wird, wo sie verstärkt und gleichgerichtet wird, um die zweite Batterie 108 auf eine Spannung von 24 V aufzuladen.

Abgesehen von den voranstehenden Bemerkungen erfolgt der Betriebsablauf bei dieser Ausführungsform im wesentlichen ebenso wie bei der Ausführungsform von Fig. 7.

Fig. 10 erläutert eine Modifikation der Ausführungsform von Fig. 9. Diese Modifikation unterscheidet sich von der Ausführungsform von Fig. 9 darin, daß die zweite Batterie 108 in Reihe mit der ersten Lichtmaschine 101 und der ersten Batterie 102 geschaltet ist, so daß die Ausgangsleistungen der ersten Lichtmaschine 101 und der ersten Batterie 102 wirksam zur Versorgung der Heizvorrichtung 3 eingesetzt werden können, wie bei der Ausführungsform von Fig. 8. Bei dieser Ausführungsform lädt während des Betriebs des Motors die Lichtmaschine 101 die erste Batterie 102 auf eine Spannung von beispielsweise 12 Volt auf, und der Drei-Phasen- Transformator 207 verstärkt die Ausgangsspannung der Lichtmaschine 101 und richtet diese gleich, auf ordnungsgemäße Weise, um so die zweite Batterie 108 auf eine Spannung von 12 Volt aufzuladen. Dies führt dazu, daß der Heizvorrichtung 3 über den Schalter 5 eine Gesamtspannung von 24 Volt zugeführt wird (nämlich die Gesamtsumme einer Ausgangsspannung von 12 Volt der ersten Batterie 102 und einer Ausgangsspannung von 12 Volt der zweiten Batterie 108). Zusätzlich können die erste und zweite Batterie 102, 108 gleich aufgebaut sein.

Abgesehen von den voranstehenden Bemerkungen erfolgt der Betriebsablauf bei dieser Modifikation ebenso wie bei der Ausführungsform von Fig. 9.

Bei den Ausführungsformen der Fig. 9 und 10 nimmt der Drei-Phasen-Transformator 207, der nur zur Verstärkung und Gleichrichtung der dreiphasigen Ausgangswechselspannung der Lichtmaschine 101 dient, weniger Einbauraum auf und gestattet mehr Freizügigkeit bezüglich seiner Anordnung, verglichen mit den Ausführungsformen der Fig. 7 und 8.

Weiterhin sind bei den Ausführungsformen der Fig. 9 und 10, um die dreiphasige Wechselspannungsleistung von der Lichtmaschine 101 abzunehmen und dem Drei-Phasen- Transformator 207 zuzuführen, dreiphasige Wicklungen für die Spannungsverstärkung erforderlich, die an den Transformator 207 angeschlossen und gegenüberliegend den dreiphasigen Wechselspannungswicklungen in der Lichtmaschine 101 angeordnet sind. Die dreiphasigen Wicklungen für die Spannungsverstärkung können in der Lichtmaschine 101 vorgesehen sein, oder sie können getrennt von der Lichtmaschine 101 auf solche Weise ausgebildet sein, daß sie den dreiphasigen Wicklungen in der Lichtmaschine 101 gegenüberliegen. Insbesondere kann im Falle der dreiphasigen Wicklungen für die Spannungsverstärkung, die in der Lichtmaschine 101 vorgesehen sind, eine Wechselspannung von 12 Volt von dreiphasigen Ausgangsklemmen der Lichtmaschine 101 abgenommen, dann auf eine Spannung von 24 Volt verstärkt, und dann durch den Drei-Phasen-Transformator 207 gleichgerichtet werden. Andererseits führen im Falle der getrennten Anordnung die getrennt angeordneten dreiphasigen Wicklungen eine Spannungsverstärkung durch und geben eine verstärkte Wechselspannung von 24 Volt, so daß der Transformator 207 keine Spannungsverstärkungsfunktion aufweisen muß, sondern nur eine Gleichrichterfunktion.

Fig. 11 erläutert eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform ist im wesentlichen gleich der Ausführungsform von Fig. 9, abgesehen von dem Aufbau einer Energieversorgungseinrichtung P3. Bei dieser Ausführungsform wird nämlich die Verstärkungs- und Gleichrichtereinrichtung 207 gemäß Fig. 9 durch eine Verstärkungseinrichtung in Form eines DC/DC-Wandlers 307 (Gleichspannungswandler) ersetzt, die in Reihe mit einem Generator in Form einer Lichtmaschine 101A und der ersten Batterie 102 geschaltet ist, um deren Ausgangsgleichspannungen zu verstärken. Bei dieser Ausführungsform erzeugt die Lichtmaschine 101A während des Betriebs des Motors eine Gleichspannung. Die Ausgangsspannungen des Gleichspannungswandlers 307 und der zweiten Batterie 108 sind auf einen Wert (beispielsweise 24 Volt) eingestellt, der höher ist als die Ausgangsspannungen (beispielsweise 12 Volt) der Lichtmaschine 101A und der ersten Batterie 102. Während des Motorbetriebs lädt die Lichtmaschine 101A beispielsweise die erste Batterie 102 auf eine Spannung von 12 Volt auf und erzeugt eine Gleichspannung, die dem Gleichspannungswandler 307 zugeführt wird, wo sie verstärkt wird, um die zweite Batterie 108 auf eine Spannung von 24 Volt aufzuladen. Wenn der Motor nicht in Betrieb ist, so wird die Ausgangsspannung der ersten Batterie 102 durch den Gleichspannungswandler 307 verstärkt, um die zweite Batterie 108 aufzuladen.

Bei dieser Ausführungsform nimmt der Gleichspannungswandler 307, der nur zur Verstärkung der Ausgangsgleichspannung der Lichtmaschine 101A dient, weniger Einbauraum ein und weist höhere Freiheiten bezüglich seiner Anordnung auf, verglichen mit den Ausführungsformen der Fig. 7 und 8. Darüber hinaus kann während eines Motorstillstands die zweite Batterie 108 durch die erste Batterie 102 über den Gleichspannungswandler 307 aufgeladen werden.

Abgesehen von den voranstehenden Bemerkungen sind der Betriebsablauf und der Aufbau dieser Ausführungsform im wesentlichen ebenso wie bei der Ausführungsform der Fig. 7.

Fig. 12 erläutert eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 11 bezüglich des Aufbaus einer Steuereinrichtung 6C unterscheidet. Die Steuereinrichtung 6C weist nämlich eine Spannungssteuereinrichtung auf, die an die Verstärkungseinrichtung in Form des Gleichspannungswandlers 307 angeschlossen ist, um deren Ausgangsspannung so zu kontrollieren, daß die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 307 höher ist als die Ausgangsspannung der zweiten Energiespeichereinrichtung in Form der zweiten Batterie 108, und zwar um einen vorbestimmten Wert, wenn letztere geladen wird.

Wenn bei dieser Ausführungsform der Schalter 5 auf der Grundlage eines Temperatursignals T von dem Temperatursensor 4 von der Steuereinrichtung 6C abgeschaltet wird, nachdem ein - nicht dargestelltes - Kraftfahrzeugteil ausreichend über eine vorbestimmte Temperatur hinaus erhitzt wurde, wird die zweite Batterie 108 zur Erholung durch die Lichtmaschine 101A oder die erste Batterie 102 über den Gleichspannungswandler 307 aufgeladen. Zu diesem Zeitpunkt mißt die Spannungserhöhungseinrichtung in der Steuereinrichtung 6C die Ausgangsspannung der zweiten Batterie 108 und die Temperatur in diesem Bereich, und ermittelt, ob die auf diese Weise gemessene Temperatur geringer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert, unterhalb dessen die Ladekapazität der zweiten Batterie 108 beeinträchtigt wird. Ein derartiger Schwellenwert wird vorher auf der Grundlage einer temperaturabhängigen Ladecharakteristik der zweiten Batterie 108 festgelegt. Falls der genannte Zustand auftritt, erhöht die Spannungserhöhungseinrichtung die Ausgangsspannung (beispielsweise in dem Normalzustand um 24 bis 26 Volt herum) des Gleichspannungswandlers 307 um einen vorbestimmten Wert (beispielsweise 6 Volt). Daher wird die zweite Batterie 108 durch die auf diese Weise erhöhte Ausgangsspannung von dem Gleichspannungswandler 307 in kurzer Zeit schnell geladen. Auf der Grundlage der Größe der Ausgangsspannung der zweiten Batterie 108 oder der Ladedauer stellt die Steuereinrichtung 6C fest, ob das Aufladen der zweiten Batterie 108 beendet ist. Nach Beendigung der Ladung führt die Steuereinrichtung 6C die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 307 auf den ursprünglichen oder normalen Pegel zurück. Dies erfolgt deswegen, da es ungewünscht ist, eine unnötig hohe Spannung an die vollständig aufgeladene Batterie 108 anzulegen.

Abgesehen von den voranstehenden Bemerkungen sind der Betriebsablauf und der Aufbau dieser Ausführungsform im wesentlichen ebenso wie bei der Ausführungsform der Fig. 11.

Fig. 13 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die im wesentlichen gleich der Ausführungsform von Fig. 12 ist, jedoch mit der Ausnahme, daß die Verstärkungseinrichtung 307 durch eine Verstärkungs- und Gleichrichtereinrichtung in Form eines Drei-Phasen- Transformators 207 ersetzt wird, welcher die dreiphasige Ausgangswechselspannung eines Generators in Form einer Lichtmaschine 101 verstärkt und gleichrichtet. Diese Ausführungsform stellt im wesentlichen dieselben Vorteile zur Verfügung, die bei der Ausführungsform gemäß Fig. 12 erhalten werden. Bei dieser Ausführungsform weist der Drei-Phasen-Transformator 207 mehrere Anzapfungen zum Umschalten der Wicklungen auf, um die Anzahl wirksamer Schleifen der Wicklung zu ändern. Daher bilden die Wicklungsumschaltanzapfungen einen Teil der Spannungserhöhungseinrichtung. Während eines Motorstillstands kann der Drei-Phasen-Transformator 207 nicht die zweite Batterie aufladen, jedoch ist die erste Batterie 102 von der zweiten Batterie 108 getrennt, so daß eine übermäßige Verringerung der Ausgangsspannung der ersten Batterie auf verläßliche Weise während der Zeit vermieden wird, in welcher die Energiezufuhr zu der Heizvorrichtung 3 von der zweiten Batterie 108 über den Schalter 5 durchgeführt wird.

Claims

1. Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile, gekennzeichnet durch:
eine Energieversorgungseinrichtung;
eine an die Energieversorgungseinrichtung angeschlossene Heizeinrichtung zum Erhitzen der Kraftfahrzeugteile; und
einen ersten Schalter, der zwischen die Energieversorgungseinrichtung und der Heizeinrichtung geschaltet ist, um selektiv die Energiezufuhr von der Energieversorgungseinrichtung zur Heizeinrichtung ein- und abzuschalten.

2. Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, um den ersten Schalter auf solche Weise zu steuern, daß der erste Schalter abgeschaltet wird, um zum Zeitpunkt des Anlassens des Motors die Energiezufuhr von der Energieversorgungseinrichtung an die Heizeinrichtung zu verhindern.

3. Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgungseinrichtung aufweist:
einen von einem Motor angetriebenen Generator zur Erzeugung elektrischer Energie; und
eine an den Generator angeschlossene Energiespeichereinrichtung, die während des Motorbetriebs hierdurch aufgeladen wird;
wobei die Heizeinrichtung über den ersten Schalter mit dem Generator und der Energiespeichereinrichtung verbunden ist.

4. Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgungseinrichtung aufweist:
einen von einem Motor angetriebenen Generator zur Erzeugung elektrischer Energie;
eine erste und eine zweite Energiespeichereinrichtung, die an den Generator angeschlossen sind, um hierdurch während des Betriebs des Motors aufgeladen zu werden, wobei die erste Energiespeichereinrichtung an den Generator und an die Heizeinrichtung über den ersten Schalter angeschlossen ist, und die zweite Energiespeichereinrichtung an die Heizeinrichtung über den ersten Schalter angeschlossen ist; und
einen zweiten Schalter, der zwischen den Generator und die zweite Energiespeichereinrichtung und zwischen die erste Energiespeichereinrichtung und den ersten Schalter geschaltet ist, um die elektrische Verbindung zwischen diesen Teilen zu steuern, wobei der zweite Schalter durch die Steuereinrichtung gesteuert wird.

5. Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schalter einen Ausschalter aufweist, der durch die Steuereinrichtung ausgeschaltet wird, um die elektrische Verbindung zwischen der ersten Energiespeichereinrichtung und der Heizeinrichtung während des Anlassens des Motors zu unterbrechen.

6. Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schalter einen Umschalter aufweist, der wahlweise durch die Steuereinrichtung zwischen einem ersten Zustand, in welchem die erste und die zweite Energiespeichereinrichtung in Reihe miteinander geschaltet sind, und einem zweiten Zustand umgeschaltet wird, in welchem die erste und die zweite Energiespeichereinrichtung parallel zueinander geschaltet sind.

7. Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter so durch die Steuereinrichtung gesteuert wird, daß er den ersten Zustand einnimmt, wenn die Temperatur der Kraftfahrzeugteile niedriger ist als ein vorbestimmter Wert, und den zweiten Zustand einnimmt, wenn die Temperatur der Kraftfahrzeugteile den vorbestimmten Wert überschreitet.

8. Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter so durch die Steuereinrichtung gesteuert wird, daß er den ersten Zustand einnimmt, wenn die erforderliche Leistung der Heizeinrichtung kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, und den zweiten Zustand einnimmt, wenn die erforderliche Leistung größer ist als der vorbestimmte Wert.

9. Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine Verstärkungseinrichtung vorgesehen ist, die zwischen die Steuereinrichtung und den ersten Schalter geschaltet ist, um das von der Steuereinrichtung dem ersten Schalter zugeführte Steuersignal zu verstärken.

10. Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinrichtung aufweist:
eine Treiberschaltung, die zwischen die Steuereinrichtung und den ersten Schalter geschaltet ist, um den ersten Schalter in Reaktion auf das Steuersignal von der Steuereinrichtung einzuschalten, wobei die Treiberschaltung durch eine Ausgangsspannung der Energieversorgungseinrichtung betrieben wird; und
eine Spannungserhöhungsschaltung, die zwischen die Energieversorgungseinrichtung und die Treiberschaltung geschaltet ist, um die Ausgangsspannung, die der Treiberschaltung zugeführt wird, der Energieversorgungseinrichtung zu erhöhen.

11. Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile, gekennzeichnet durch:
einen ersten Generator und einen zweiten Generator, die beide von einem Motor angetrieben werden, um elektrische Energie zu erzeugen;
eine erste und eine zweite Energiespeichereinrichtung, die an den ersten bzw. zweiten Generator angeschlossen sind, um hierdurch während des Motorbetriebs geladen zu werden;
eine an den zweiten Generator und die zweite Energiespeichereinrichtung angeschlossene Heizeinrichtung zum Aufheizen der Kraftfahrzeugteile;
einen Schalter, der zwischen die Heizvorrichtung und den zweiten Generator und zwischen die Heizvorrichtung und die zweite Energiespeichereinrichtung geschaltet ist, um wahlweise die Energieversorgung der Heizeinrichtung ein- und auszuschalten; und
eine an den Schalter angeschlossene Steuereinrichtung, um wahlweise den Schalter in Reaktion auf die Leistungsanforderung der Heizeinrichtung ein- und auszuschalten.

12. Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsleistung des zweiten Generators größer ist als die des ersten Generators, und daß die Ausgangsleistung der zweiten Energiespeichereinrichtung größer ist als die der ersten Energiespeichereinrichtung.

13. Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Energiespeichereinrichtung von dem ersten Generator und der ersten Energiespeichereinrichtung getrennt ist.

14. Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Energiespeichereinrichtung in Reihe mit der ersten Energiespeichereinrichtung und ebenfalls mit dem ersten Generator geschaltet ist, um hierdurch aufgeladen zu werden.

15. Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Generator als gemeinsame Einheit ausgebildet sind.

16. Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile gekennzeichnet durch:
eine von einem Motor angetriebenen Generator zur Erzeugung einer Ausgangswechselspannung;
eine erste, an den Generator angeschlossene Energiespeichereinrichtung, welche hierdurch während des Motorbetriebs aufgeladen wird;
eine Verstärkungs- und Gleichrichtereinrichtung, die mit dem Generator verbunden ist, um die Ausgangswechselspannung des Generators zu verstärken und gleichzurichten;
eine zweite Energiespeichereinrichtung, die an die Verstärkungs- und Gleichrichtereinrichtung angeschlossen ist, um hierdurch aufgeladen zu werden;
eine Heizeinrichtung, die mit der Verstärkungs- und Gleichrichtereinrichtung und der zweiten Energiespeichereinrichtung verbunden ist, um die Kraftfahrzeugteile zu erhitzen;
einen Schalter, der zwischen die Heizvorrichtung und die Verstärkungs- und Gleichrichtereinrichtung sowie zwischen die Heizvorrichtung und die zweite Energiespeichereinrichtung geschaltet ist, um wahlweise die Energieversorgung zu der Heizeinrichtung ein- und auszuschalten; und
eine Steuereinrichtung, die an den Schalter angeschlossen ist, um wahlweise den Schalter in Reaktion auf die Leistungsanforderung der Heizeinrichtung ein- und auszuschalten.

17. Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Energiespeichereinrichtung in Reihe mit der ersten Energiespeichereinrichtung und dem Generator geschaltet ist, um hierdurch aufgeladen zu werden.

18. Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Spannungssteuereinrichtung aufweist, die an die Verstärkungs- und Gleichrichtungseinrichtung angeschlossen ist, um deren Ausgangsspannung so zu steuern, daß die Ausgangsspannung der Verstärkungs- und Gleichrichtereinrichtung höher ist als die Ausgangsspannung der zweiten Energiespeichereinrichtung, und zwar um einen vorbestimmten Wert, wenn letztere geladen wird.

19. Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile, gekennzeichnet durch:
einen von einem Motor angetriebenen Generator zur Erzeugung einer Wechselspannung;
eine an den Generator angeschlossene erste Energiespeichereinrichtung, die hierdurch während des Motorbetriebs geladen wird;
eine an die erste Energiespeichereinrichtung angeschlossene Verstärkungseinrichtung zum Verstärken von deren Ausgangsspannung;
eine zweite Energiespeichereinrichtung, die an die Verstärkungseinrichtung angeschlossen ist, um hierdurch aufgeladen zu werden;
eine Heizeinrichtung, die mit der Verstärkungseinrichtung und der zweiten Energiespeichereinrichtung verbunden ist, um die Kraftfahrzeugteile aufzuheizen;
einen Schalter, der zwischen die Heizvorrichtung und die Verstärkungseinrichtung sowie zwischen die Heizvorrichtung und die zweite Energiespeichereinrichtung geschaltet ist, um wahlweise die Energieversorgung zu der Heizeinrichtung ein- und auszuschalten; und
eine an den Schalter angeschlossene Steuereinrichtung, um den Schalter in Reaktion auf die Leistungsanforderung der Heizeinrichtung wahlweise ein- und auszuschalten.

20. Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Energiespeichereinrichtung in Reihe mit der ersten Energiespeichereinrichtung und mit dem Generator geschaltet ist, um hierdurch aufgeladen zu werden.

21. Energieversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeugteile nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Spannungssteuereinrichtung aufweist, die an die Verstärkungseinrichtung angeschlossen ist, um deren Ausgangsspannung so zu steuern, daß die Ausgangsspannung der Verstärkungseinrichtung um einen vorbestimmten Wert höher ist als die Ausgangsspannung der zweiten Energiespeichereinrichtung, wenn diese aufgeladen wird.