DE4421066C2 - Elektrische Energieversorgungseinrichtung für eine Heizvorrichtung - Google Patents
Elektrische Energieversorgungseinrichtung für eine HeizvorrichtungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische
Energieversorgungseinrichtung für eine Heizvorrichtung
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
Zum Reinigen von Abgasen einer Brennkraftmaschine verwen
dete Katalysatoren werden bekanntermaßen nicht unter
halb einer vorbestimmten Temperatur aktiviert, so daß sie
unterhalb dieser Temperatur nicht in der Lage sind, das Ab
gas zu reinigen. Insbesondere wird ein Katalysator ohne
Heizvorrichtung durch die Wärme des Abgases erwärmt. Da das
Abgas beim Starten der Brennkraftmaschine eine niedrige
Temperatur aufweist und die Brennkraftmaschine
noch nicht erwärmt ist, kann der Katalysa
tor das Abgas nicht ausreichend reinigen.
Eine bekannte Katalysatoreinrichtung, die eine mit dem
Katalysator bedeckte Heizvorrichtung enthält, ist in der
JP 48-54312 A offenbart. Entsprechend der im Stand der Technik offenbar
ten Katalysatoreinrichtung werden unverbrannte Bestandteile
im Abgas von der Heizvorrichtung verdampft, wenn der Motor
gestartet wird.
Da jedoch der Katalysatoreinrichtung entsprechend ein
großer Stromstoß (nachstehend als "elektrischer Strom" be
zeichnet) aus einer die Heizvorrichtung aktivierenden Bat
terie zugeführt wird, wenn die Heizvorrichtung in Betrieb ist, hat
die Batterie nur eine kurze Lebensdauer. Ferner muß die
Batterie ein großes Leistungsvermögen aufweisen.
Eine weitere bekannte elektrische Energieversorgungseinrichtung
(im folgenden als "elektrische Energieversorgung" bezeich
net) für eine einen Katalysator beheizende Heizvorrichtung
ist in der JP 4-276111 A offenbart. Die dem Stand der Technik entspre
chende elektrische Energieversorgung umfaßt einen geladenen
Kondensator, der zur Energiezufuhr zu der Heizvorrichtung
verwendet wird. Der geladene Kondensator wird direkt von
der Batterie auf die Batteriespannung aufgeladen. Wenn die
Heizvorrichtung aufgeheizt wird, wird daher der elektrische Strom
nicht aus der die Heizvorrichtung aktivierenden Batterie
entzogen. In einem frühen Stadium der Aktivierung der Heiz
vorrichtung kann dem Kondensator ferner ein
im Vergleich zur Batterie, großer elektrischer Strom
entnommen werden, der der Heizvorrichtung zugeführt wird.
Demzufolge kann die elektrische Energieversorgung den Kata
lysator schnell erwärmen.
Da die dem Stand der Technik gemäße Heizvorrichtung mit
Batteriespannung betrieben wird, muß der Heizvorrichtung
zum Erwärmen des Katalysators jedoch ein großer elektri
scher Strom zugeführt werden, wenn der Kondensator von der
Batterie geladen wird. Daher verringert sich die an die
Heizvorrichtung angelegte Spannung durch Spannungsabfälle an den Zuführungsleitun
gen und Schaltern und dergleichen.
Aus der EP-0 533 037 A1 ist desweiteren eine elektrische
Energieversorgungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt,
mittels der neben weiteren Verbrauchern ebenfalls die Heiz
einrichtung eines Katalysators mit elektrischer Energie ver
sorgt wird. Die Energieversorgungseinrichtung umfaßt dabei
einen Hochleistungskondensator, in dem durch die Energiever
sorgungseinrichtung für Verbraucher großer Leistung eine
entsprechende Energie gespeichert wird. Eine Batterie der
Energieversorgungseinrichtung wird mittels eines Generators
aufgeladen. Desweiteren wird der Hochleistungskondensator bis
zur Batteriespannung (Bordnetzspannung) durch entsprechendes
Verbinden mit der Batterie aufgeladen, wobei eine uner
wünschte Entladung des Hochleistungskondensators mittels
einer Diode vermieden wird. Eine Steuerungseinrichtung steu
ert in Abhängigkeit von vorgegebenen Parametern die Aufladung
des Hochleistungskondensators und das Verbinden desselben mit
der elektrischen Heizeinrichtung.
Aus der DE 38 05 256 A1 ist ferner eine Reserveschaltung zur
Notstromversorgung eines Verbrauchers in einem Fahrzeug be
kannt, mittels der im Falle eines erheblichen Spannungsein
bruchs oder bei Ausfall der vollständigen Leistungsversorgung
des Fahrzeugs eine Notstromversorgung aufrechterhalten werden
kann. Zu diesem Zweck ist ein Kondensator vorgesehen, der mit
einer Spannung geladen wird, die höher ist als die Batterie
spannung des Bordnetzes des Fahrzeugs. Die erhöhte Ladespan
nung des Kondensators wird von einer Spannungserhöhungsein
richtung (Booster) einschließlich einer Magnetspule bereit
gestellt, wobei mittels einer Steuerungseinrichtung der
Spannungserhöhungseinrichtung eine geeignete Pulsfolge zu
geführt wird. Infolge der zugeführten Pulsfolge wird in der
Magnetspule eine hohe Spannung induziert, mit der sodann der
Kondensator zur Notstromversorgung eines Verbrauchers geladen
wird.
Bei der Verwendung derartiger Energie- bzw. Stromversorgungs
einrichtungen tritt jedoch der Nachteil auf, daß beim Be
treiben eines Großverbrauchers in einem Kraftfahrzeug bei
spielsweise eine Heizeinrichtung eines Katalysators, wenn
dieses zuvor nicht aufgeheizt ist, ein sehr hoher Strom
fließt, der die Spannungsstabilität des gesamten Bordnetzes
infolge von Spannungsabfällen über die Zuführungsleitungen
nachteilig beeinflußt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ener
gieversorgungseinrichtung für eine Heizvorrichtung derart
auszugestalten, daß ein in die Heizvorrichtung fließender
sehr großer elektrischer Strom (Stromstoß) vermieden wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs angegebenen Mitteln gelöst.
Auf diese Weise wird zuerst die Heizvorrichtung mittels der im
Hilfskondensator enthaltenen Energie versorgt, wobei zuvor
der Hilfskondensator auf die Spannung der Batterie (Bord
netzspannung) aufgeladen ist. Wurde der Heizvorrichtung die
gespeicherte Energie des Hilfskondensators zugeführt, und ist
die Heizvorrichtung damit vorgeheizt, dann wird der Hilfs
kondensator von der Heizvorrichtung getrennt und der Konden
sator mit der Heizvorrichtung verbunden. Der Kondensator ist
dabei auf eine mittels der Spannungsverstärkerschaltung ge
bildete erhöhte Spannung aufgeladen und gibt nach Schließen
des dritten Schalters die gespeicherte Energie zusätzlich an
die bereits vorgeheizte Heizvorrichtung ab. Somit kann ein
erheblicher Spannungseinbruch infolge eines Stromstoßes nach
Einschalten der Heizvorrichtung im Bordnetz des Kraftfahr
zeugs vermieden werden und gleichzeitig die Heizvorrichtung
in ausreichender Weise aufgeheizt werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei
spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrie
ben. Es zeigt:
Fig. 1 eine Schaltungsanordnung eines Aus
führungsbeispiels einer elektrischen Energieversorgungsein
richtung für eine Heizvorrichtung.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der elektrischen Energieversorgung
für eine Heizvorrichtung gemäß Fig. 1 beschrieben.
Die elektrische Energieversorgung umfaßt einen einen
Induktor 6a enthaltenden DC-DC-Konverter 6 als eine Spannungserhöhungsschaltung.
Die Spannung einer Batterie 8 wird direkt
einem Kondensator 7 zugeführt. Andererseits wird eine durch
Transformieren der Spannung der Batterie 8 mit dem DC-DC-
Konverter 6 erzeugte Spannung von 40 Volt einem eine Viel
zahl von Kondensator-Elementen enthaltenden Kondensator 9
zugeführt. Bei dem Ausführungsbeispiel hat der Kondensator
7 eine Kapazität von 100 Farad und der Kondensator 9 eine
Kapazität von 30 Farad. Ein erster Schalter 10 wird wahlweise zwischen
einer ersten Position zum Laden des Kondensators 7
und einer zweiten Position zum Laden des Kondensators 9 umgeschaltet.
Jeder Schalter von zweiten und dritten Schaltern 11 und 12 ist geschlossen,
um eine Heizvorrichtung 13 mit den Kondensatoren
7 oder 9 zu betreiben. Gemäß dem Ausführungsbeispiel
wird der zweite Schalter 11 geschlossen, wenn der
Motor angelassen wird. Der zweite Schalter 11 wird geöffnet, wenn
eine vorbestimmte Zeitdauer nach dem Schließen des zweiten Schalters
11 abgelaufen ist. Andererseits erfolgt das Schließen
des dritten Schalters 12 nach dem Schließen des zweiten Schalters 11. Nachdem
die Heizvorrichtung 13 durch das Entladen der Kondensatoren
7 und 9 ausreichend erwärmt wurde, wird der dritte Schalter
12 geöffnet.
Die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels wird
nachstehend beschrieben. Bevor der Motor gestartet wird,
wird zuerst jeder der Kondensatoren 7 und 9 durch die wahlweise
Betätigung des ersten Schalters 10 geladen. Wenn der Motor
angelassen wird, wird der zweite Schalter 11 geschlossen und die
Heizvorrichtung 13 mit dem Katalysator wird von dem aus dem
Kondensator 7 fließenden Strom beheizt. Gemäß der in der
JP 4-276111 A
offenbarten bekannten elektrischen Energieversorgung,
bei der der Kondensator direkt mit der Batterie verbunden
ist, fließt ein Strom von 150 Ampere in die Heizvorrich
tung, die einen elektrischen Widerstand von 70 Milliohm
hat. Da die Heizvorrichtung 13 einen elektrischen Wider
stand von 450 Milliohm hat, fließt jedoch gemäß diesem Aus
führungsbeispiel ein elektrischer Strom von 30 Ampere in
die Heizvorrichtung 13.
Danach wird der zweite Schalter 11 geöffnet und der dritte Schalter 12
geschlossen. Daher kann die Heizvorrichtung 13 weiterhin
mit dem von dem Kondensator 9 zufließenden Strom betrieben
werden, wobei der Kondensator 9 von der Spannung geladen
wird, die durch Transformieren der Spannung der Batterie 8
mit dem DC-DC-Konverter 6 erzeugt wird. Da die Heizvorrich
tung 13 bereits durch das Entladen des Kondensators 7 teilweise
erwärmt wurde, ist der elektrische Widerstand der Heizvor
richtung 13 beim Betrieb ausreichend groß. Deshalb ist der
von dem Kondensator 9 in die Heizvorrichtung 13 fließende
Strom nicht groß.
Da die Kondensatoren 7 und 9 wahlweise zugeschaltet werden,
um mit der Heizvorrichtung 13 verbunden zu werden, kann bei
dem vorstehenden Aufbau der Stromstoß klein sein, wenn der
Katalysator nicht geheizt ist. Ferner kann daher die durch
die Zuführungsleitungen und Schalter verursachte Spannungs
verminderung klein gehalten werden.
Claims (1)
- Elektrische Energieversorgungseinrichtung für eine Heizvorrichtung, mit:
einer mit der Heizvorrichtung (13) elektrisch verbundenen Batterie (8), und
einer Steuereinrichtung (10, 11, 12) zur Steuerung der Aufladung und Entladung eines Kondensators (2; 9; 15),
dadurch gekennzeichnet, daß
eine mit der Batterie elektrisch verbundene Spannungserhöhungsschaltung (6) vorgesehen ist,
der Kondensator (9) zwischen der Heizvorrichtung und der Spannungserhöhungsschaltung angeordnet ist,
zwischen der Heizvorrichtung und der Batterie (8) ein Hilfskondensator (7) vorgesehen ist, wobei
die Steuereinrichtung einen ersten Schalter (10), der die Batterie wahlweise entweder mit der Spannungserhöhungsschaltung oder dem Hilfskondensator (7) verbindet, einen zweiten Schalter (11), der den Hilfskondensator (7) mit der Heizvorrichtung (13) verbindet und einen dritten Schalter (12) aufweist, der den Kondensator (9) mit der Heizvorrichtung (13) verbindet und von dieser trennt, und wobei
der zweite Schalter (11) geöffnet wird, nachdem eine vorbestimmte Zeitdauer seit dem Schließen des zweiten Schalters (11) abgelaufen ist, und der dritte Schalter (12) geschlossen wird, nachdem der zweite Schalter (11) geschlossen wird.
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