DE4421066C2

DE4421066C2 - Elektrische Energieversorgungseinrichtung für eine Heizvorrichtung

Info

Publication number: DE4421066C2
Application number: DE4421066A
Authority: DE
Inventors: Nobuyuki Oota; Motonobu Akaki; Hiroshi Okazaki; Teruo Tatsumi; Yasutoshi Yamada
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1993-06-22
Filing date: 1994-06-16
Publication date: 1998-07-02
Anticipated expiration: 2014-06-17
Also published as: JPH0711941A; US5580477A; DE4421066A1

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

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.