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    Ein Maschinenanlasser enthält einen Anlassmotor (1), der einen Anker (5), eine seriell gewickelte Feldwicklung (6) und eine parallel gewickelte Feldwicklung (7) und eine Kurzschließeinheit (2, 4) enthält, um die seriell gewickelte Feldwicklung (6) in Einklang mit einer Maschinenstartbedigung kurzzuschließen. Die seriell gewickelte Feldwirkung besitzt einen geeigneten Strombegrenzungswiderstand. Die Kurzschließeinheit (2, 4) schließt die seriell gewickelte Feldwicklung (6) kurz, nachdem die Kurbelwelle einer Maschine eine erste obere Totpunktlage einer Maschine passiert hat.
    公开号:DE102004007393A1
    申请号:DE200410007393
    申请日:2004-02-16
    公开日:2004-09-09
    发明作者:Masaru Kariya Kamiya；Tsutomu Nishio Nakamura；Masahiko Kariya Osada；Takashi Kariya Senda；Sinji Kariya Usami；Yoshikazu Kariya Yokochi
    申请人:Denso Corp；
    IPC主号:F02N11-08
    专利说明:
    [0001] Die vorliegende Erfindung betriffteinen Maschinenanlasser mit einem Anlassermotor, der eine Feldwicklungzum Erzeugen eines Magnetfeldes enthält.
    [0002] Die JP-A-Hei 3-37373 offenbart einenMaschinenanlasser. Üblicherweisebesitzt ein Anlassermotor eine in Reihe gewickelte Feldwicklungund eine parallel gewickelte Feldwicklung. Ein Steuerelement istin Reihe mit der parallel gewickelten Feldwicklung geschaltet, umden Strom zu steuern, welcher der parallel gewickelten Feldwicklung über eine Steuerschaltungzugeführtwird. Wenn der Anlasser betätigtwird, nimmt ein
    [0003] Strom, der durch eine Batterie demAnlassermotor zugeführtwird, entsprechend der Zeitkonstanten der Stromversorgungsschaltungdes Anlassermotors zu, um die Kurbelwelle einer Maschine in Drehungzu versetzen. Die Größe des Stromes,der dem Anlassermotor zugeführtwird, wird zu einem Maximum, wenn die Kurbelwelle ihre Drehung beginnt unddanach wird dieses allmählichkleiner, und zwar auf Grund einer elektromotorischen Gegenkraft.
    [0004] Da die Größe des Stromes, welcher demAnlassermotor zugeführtist, sehr hoch ist, wenn die Kurbelwelle ihre Drehung beginnt, wirddie Klemmenspannung der Batterie sehr niedrig, so daß verschiedeneelektrische Zubehöreinrichtungeneines Fahrzeugs nicht richtig arbeiten können.
    [0005] Wenn auf der anderen Seite der Anlassermit der Maschine verbunden wird, verursachen ein Kleinzahnrad desAnlassers und ein Ringzahnrad der Maschine starke Geräusche, wennder elektrische Strom, welcher dem Anlassermotor zugeführt wird, zugroß ist.Solch ein großerelektrischer Strom kann eine Funkenbildung zwischen den Bürsten undeinem Kommutator des Anlassermotors verursachen und kann die Lebensdauerdesselben verkürzen.
    [0006] Es ist daher eine Hauptaufgabe derErfindung, einen verbesserten Maschinenanlasser zu schaffen, dervon den oben erläutertenProblemen nicht behaftet ist.
    [0007] Ein anderes Ziel der Erfindung bestehtdarin, einen Maschinenanlasser zu schaffen, der eine Strombegrenzungseinrichtungenthält,um den Anlasserstrom eines Anlassermotors zu begrenzen.
    [0008] Gemäß einer Ausführungsformder Erfindung enthältein Anlassermotor eine erste Feldwicklung, die einen vorbestimmtenStrombegrenzungswiderstand aufweist, um ein Drehmoment zu liefern,um ein erstes oberes Todpunktzentrum zu überwinden. Es wurde beobachtet,daß dasvon dem Anlassermotor gelieferte Drehmoment zur Überwindung des oberen Todpunktzentrumssolch eine Größe des Hauptstromserforderlich macht, der wesentlich kleiner ist als die Einschaltstromspitze.Es wurde ferner auch beobachtet, daß der Anlassermotor ein Startdrehmomenterzeugen muß,welches ausreichend bemessen ist, um die Maschine aus dem Stillstandszustand herausin Drehung zu versetzen, welche sehr viel größer ist als das Drehmomentzum Überwindendes oberen Todpunktzentrums. Es ist jedoch nicht erforderlich, sovielStrom wie bei der Einschaltstromspitze des Anlassermotors zuzuführen.
    [0009] Es kann daher die Einschaltstromspitzedes Anlassermotors innerhalb eines vorbestimmten Wertes gesteuertwerden, so daß dieBatteriespannung daran gehindert werden kann, übermäßig stark abzufallen, während derAnlassermotor ein ausreichendes Drehmoment zum Antreiben der Maschineliefert, um ein oberes Todpunktzentrum bzw. eine obere Todpunktlagezu überwinden.Ferner schließteine Kurzschlußschaltungseinrichtungdie erste Feldwicklung kurz, nachdem eine Kurbelwelle einer Maschine eineerste obere Todpunktlage der Maschine passiert hat. Es kann daherein Energieverlust verursacht durch den Strombegrenzungswiderstandminimiert werden.
    [0010] In bevorzugter Weise arbeitet dieKurzschlußschaltungseinrichtungentsprechend einem von einer Vielzahl von Zuständen, die auch einen Betrageines Stromes enthalten, welcher dem Anlassermotor zugeführt wird,ferner eine Stromzuführzeit, eineMaschinendrehzahl und einen Maschinendrehwinkel.
    [0011] Die erste Feldwicklung kann eineVielzahl an Magnetpolkernen enthalten und ebenso in Reihe geschalteteerste Wicklungsabschnitte, die jeweils auf den Polkernen montiertsind. Eine zweite Feldwicklung kann in Reihe mit der ersten Feldwicklunggeschaltet sein und kann eine Vielzahl an parallel geschaltetenzweiten Wicklungsabschnitten enthalten, die jeweils auf den Polkernenmontiert sind. Daher liefern die in Reihe geschalteten ersten Wicklungsabschnitteeinen Widerstand, der dafürausreichend ist, um den Startstrom des Anlassermotors zu begrenzen,und die parallel geschalteten zweiten Wicklungsabschnitte lieferneinen niedrigen Widerstand, um den Strom zu erhöhen, welcher der zweiten Feldwicklungzugeführtwird.
    [0012] Die erste Feldwicklung kann eineParallelschaltung aus den in Reihe geschalteten ersten Wicklungsabschnittenenthalten. In solch einem Fall enthält die zweite Feldwicklungeine Vielzahl an parallel geschalteten zweiten Wicklungsabschnitten,die jeweils mit der ersten Feldwicklung in Reihe geschaltet sind.Der erste Wicklungsabschnitt kann aus einem Draht gebildet sein,der einen kleineren Durchmesser aufweist oder eine kleinere Anzahlan Windungen bildet als die parallel geschalteten zweiten Wicklungsabschnitte.Diese Anordnung liefert auch einen Widerstand, der zum Begrenzendes Startstromes des Anlassers wirksam ist.
    [0013] Als abgewandelte Ausführungsformkann die zweite Feldwicklung eine parallel gewickelte Wicklung enthalten,die in Reihe mit der ersten Feldwicklung und parallel zu dem Ankergeschaltet ist. Statt dessen kann die zweite Feldwicklung auch eineparallel gewickelte Wicklung enthalten, die parallel zu der erstenFeldwicklung und dem Anker geschaltet ist. Die zweite Feldwicklungkann auch in Reihe mit der ersten Feldwicklung und parallel zu demAnker geschaltet sein.
    [0014] In bevorzugter Weise ist die Kurzschlußschaltungseinrichtungdurch ein Relais und eine Steuerschaltung gebildet zum Steuern desRelais gemäß einemZustand bzw. einer Bedingung, wie beispielsweise der Größe des Stromes,welcher dem Anlassermotor zugeführtwird, der Stromzufuhrzeit und einer Maschinendrehzahl oder einemMaschinendrehwinkel. Die Steuerschaltung kann die Steuerzeitlagendes Relais gemäß einerFahrzeugbedingung oder Fahrzeugzustand steuern.
    [0015] Ein anderes Ziel der Erfindung bestehtdarin, einen Maschinenanlasser zu schaffen, der die Fähigkeithat, eine Maschine zu starten, ohne dabei einen Spannungsabfallder Batterie von nicht mehr als 2 Volt zu verursachen.
    [0016] Gemäß einer anderen Ausführungsformder Erfindung enthältein Maschinenanlasser eine Stromversorgungsleitung mit einem Hauptschalter,einen Anlassermotor mit einem Anker, eine in Reihe gewickelte Feldwicklungund eine parallel gewickelte Feldwicklung, eine Feldstrom-Steuereinrichtungzum Steuern des Feldstromes, welcher der parallel gewickelten Feldwicklungzugeführtwird, eine Spannungsabfall-Steuereinrichtung zum Steuern des Spannungsabfallsder Batterie innerhalb 2 Volt, wenn der Hauptschalter geschlossenwird, um den Ankerstrom zuzuführen.Der Anlassermotor ist so ausgebildet, daß er ein Drehmoment entwickelt,um eine erste obere Todpunktlage zu überwinden, und zwar selbst dann,wenn die Spannung der Batterie um 2 Volt von ihrer Normalspannungaus abfällt.
    [0017] Die Spannungsabfallsteuereinrichtungdes oben dargestellten Maschinenanlassers kann auch ein Strombegrenzungsgliedenthalten, um den Strom zu begrenzen, welcher dem Anker zugeführt wird.
    [0018] Die oben erläuterte Spannungsabfall-Steuereinrichtungkann ferner ein Kurzschlußrelaisenthalten, welches parallel zu dem Strombegrenzungsglied zum Begrenzendes Stromes geschaltet ist, und eine Relaissteuereinrichtung enthalten,um das Relais von einem Ausschaltzustand in einen Einschaltzustandzu schalten, wenn eine vorbestimmte Bedingung oder Zustand erreichtwird.
    [0019] Die oben erläuterte Relais-Steuereinrichtung schaltetin bevorzugter Weise das Kurzschlußschaltungsrelais von einemAusschaltzustand in einen Einschaltzustand, wenn eine vorbestimmteZeit verstrichen ist, wenn die Maschinendrehzahl einen vorbestimmtenWert erreicht oder wenn der dem Anker zugeführte Strom auf einen Soll-Betrag abfällt.
    [0020] Die oben erläuterte Feldstrom-Steuereinrichtungkann die parallel gewickelte Feldwicklung mit einer maximalen Größe des Feldstromesversorgen, wenn der Maschinenanlasser die Maschine antreibt, undmit einem Soll-Betrag des Feldstromes antreiben, nachdem das kurzschlußerzeugendeRelais von dem Ausschaltzustand in den Einschaltzustand geschaltetwurde.
    [0021] Die oben erläuterte Feldstrom-Steuereinrichtungkann der parallel gewickelten Feldwicklung den Soll-Betrag des Feldstromeszuführen,nachdem der dem Anker zugeführteStrom angestiegen ist und danach wieder abfällt.
    [0022] Die oben erläuterte Feldstrom-Steuereinrichtungkann der parallel gewickelten Feldwicklung den Soll-Betrag des Feldstromeszuführen,wenn die Maschine sich weiter dreht, nachdem eine erste obere Todpunktlage überwundenwurde.
    [0023] Die oben erläuterte Feldstrom-Steuereinrichtungkann der parallel gewickelten Feldwicklung den Soll-Betrag des Feldstromeszuführen,um die Ausgangsleistung des Anlassermotors zu maximieren.
    [0024] Die oben erläuterte Feldstrom-Steuereinrichtungkann der parallel gewickelten Feldwicklung den Soll-Betrag des Feldstromeszuführen,um die Spannung der Batterie höherals ein vorbestimmter Wert zu halten.
    [0025] Die oben erläuterte Feldstrom-Steuereinrichtungkann der parallel gewickelten Feldwicklung den Soll-Betrag des Feldstromeszuführen,um die Drehzahl der Maschine höherzu halten als ein vorbestimmter Wert.
    [0026] Die oben dargelegte Feldstrom-Steuereinrichtungkann auch der parallel gewickelten Feldwicklung den Soll-Betragdes Feldstromes zuführen, umden Hauptstrom, welcher dem Anker zugeführt wird, auf einem vorbestimmtenWert zu halten.
    [0027] Auch kann die oben beschriebene Feldstrom-Steuereinrichtungder parallel gewickelten Feldwicklung einen Soll-Betrag des Feldstromeszuführen,so daß derSoll-Betrag desFeldstromes in Einklang mit einer Differenz zwischen einem aktuellenBetrag des Hauptstromes und dem Soll-Betrag des Hauptstromes geändert wird,wenn der aktuelle Betrag bzw. Ist-Betrag detektiert wird.
    [0028] Die oben erläuterte Feldstrom-Steuereinrichtungkann der parallel gewickelten Feldwicklung auch einen Soll-Betragdes Feldstromes zuführen,so daß derSoll-Betrag des Feldstromes in Einklang mit einer Differenz zwischeneiner vorbestimmten Spannung der Batterie und einer aktuellen Spannungbzw. Ist-Spannung der Batterie geändert wird.
    [0029] Die oben erläuterte Feldstrom-Steuereinrichtungkann der parallel gewickelten Feldwicklung einen Soll-Betrag desFeldstromes zuführen,so daß derSoll-Betrag des Feldstromes in Einklang mit einer Differenz zwischeneiner vorbestimmten Drehzahl der Maschine und einer aktuellen Drehzahlder Maschine geändertwird.
    [0030] Auch kann . die oben erläuterte Feldstrom-Steuereinrichtungder parallel gewickelten Feldwicklung einen Soll-Betrag des Feldstromeszuführen,so daß derAnlassermotor eine maximale Energie ausgeben kann.
    [0031] Die oben erläuterte Feldstrom-Steuereinrichtungkann der parallel gewickelten Feldwicklung einen Soll-Betrag desFeldstromes zuführen,so daß dieSpannung der Batterie höhersein kann als eine vorbestimmte Spannung.
    [0032] Der Soll-Betrag des Feldstromes wirdso gesteuert, daß dieDrehzahl der Maschine auf einer vorbestimmten Drehgeschwindigkeitgehalten wird.
    [0033] Die oben erläuterte Feldstrom-Steuereinrichtungkann den Soll-Betrag des Feldstromes und den Hauptstrom in Einklangmit einer Maschinenstartbedingung ändern.
    [0034] Die oben erläuterte Feldstrom-Steuereinrichtungkann der parallel gewickelten Feldwicklung einen Soll-Betrag desFeldstromes wenigstens dann zuführen,wenn die Maschine durch einen Zündschlüssel gestartetwird.
    [0035] Die oben erläuterte Feldstrom-Steuereinrichtungkann der parallel gewickelten Feldwicklung einen Soll-Betrag desFeldstromes zuführen,so daß sichdie Maschine mit einer vorbestimmten Drehzahl dreht, wenn eine Anormalität detektiertwird, wenn die Maschine gestartet wird.
    [0036] Der oben erläuterte Maschinenanlasser ist fernerdadurch gekennzeichnet, daß diesereine Einrichtung zum Auslöseneines Alarms enthält,wenn der Batteriespannungsabfall größer als 2 Volt wird. Der obenerläuterteMaschinenanlasser ist auch dadurch gekennzeichnet, daß er eineEinrichtung enthält,um die Einrichtung zum Auslösendes Alarms bei einer vorbestimmten Bedingung außer Bereitschaft setzt.
    [0037] Die oben erläuterte Feldstrom-Steuereinrichtungkann auch den Feldstrom steuern, welcher der parallel gewickeltenFeldwicklung zugeführtwird, und zwar in Einklang mit einer Änderung in einer Maschinenlast,so daß dieSpannungsänderunginnerhalb von 0,3 Volt gesteuert oder geregelt werden kann.
    [0038] Andere Ziele, Merkmale und Eigenschaften derErfindung als auch Funktionen der in Beziehung stehenden Teile dervorliegenden Erfindung ergeben sich klarer aus einem Studium derfolgenden detaillierten Beschreibung, der anhängenden Ansprüche undder Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
    [0039] 1 einSchaltungsdiagramm eines Maschinenanlassers mit einem Anlassermotorgemäß der erstenAusführungsformder Erfindung;
    [0040] 2 einFlußdiagrammeiner Steueroperation des Maschinenanlassermotors, der in 1 gezeigt ist;
    [0041] 3 einenGraphen, der eine Charakteristik des Stroms wiedergibt, welcherdem Anlassermotor zugeführtwird, der in 1 gezeigtist;
    [0042] 4 einSchaltungsdiagramm eines Maschinenanlassers gemäß einer zweiten Ausführungsformder Erfindung;
    [0043] 5 einSchaltungsdiagramm eines Maschinenanlassers gemäß einer dritten Ausführungsformder Erfindung;
    [0044] 6 eineFlußdiagrammeiner Steueroperation eines Maschinenanlassers, der in 5 gezeigt ist;
    [0045] 7 einSchaltungsdiagramm, welches eine Anordnung von Feldwicklungen desAnlassermotors eines Maschinenanlassers gemäß einer vierten Ausführungsformder Erfindung veranschaulicht;
    [0046] 8 einSchaltungsdiagramm, welches eine modifizierte Anordnung der Feldwicklungeneines Anlassermotors eines Maschinenanlassers gemäß der viertenAusführungsformder Erfindung darstellt;
    [0047] 9 einSchaltungsdiagramm eines Maschinenanlassers gemäß der vierten Ausführungsformder Erfindung;
    [0048] 10 einFlußdiagrammder Steueroperation des Maschinenanlassers, der in 9 gezeigt ist;
    [0049] 11 einenGraphen, der eine Batteriespannungskennlinie zeigt, wenn eine Maschinegestartet wird;
    [0050] 12 einFlußdiagrammder Steueroperation des Maschinenanlassers gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung;
    [0051] 13 einenGraphen, der eine Batteriespannungskennlinie zeigt, wenn eine Maschineangekurbelt wird;
    [0052] 14 einSchaltungsdiagramm eines Maschinenanlassers gemäß einer sechsten Ausführungsformder Erfindung;
    [0053] 15 einFlußdiagrammeiner Steueroperation des Maschinenanlassers gemäß der sechsten Ausführungsformder Erfindung;
    [0054] 16A,16B, 16C, 16D, 16E und 16F ein Flußdiagramm der Steueroperationdes Maschinenanlassers gemäß der sechstenAusführungsform;
    [0055] 17 einenGraphen, der eine Charakteristik eines Anlassermotors des Maschinenanlassers gemäß der sechstenAusführungsformveranschaulicht; und
    [0056] 18 einFlußdiagrammzum Einstellen eines vorbestimmten Feldstromes des Anlassermotors desMaschinenanlassers gemäß der sechstenAusführungsform.
    [0057] Die Erfindung wird im folgenden unterHinweis auf die anhängendenZeichnungen beschrieben.
    [0058] Ein Maschinenanlasser gemäß der ersten Ausführungsformwird unter Hinweis auf die 1 bis 3 beschrieben.
    [0059] Wie in 1 gezeigtist, enthältein Maschinenanlasser einen Anlassermotor 1, ein Relais 2,ein Steuerelement 3 und eine Steuereinheit 4.Der Anlassermotor 1 enthält einen Anker 5,eine in Reihe gewickelte erste Feldwicklung 6 und eineparallel gewickelte zweite Feldwicklung 7. Die erste Feldwicklung 6 besitzteinen inneren Widerstand 6r, der etwa mehrere mΩ oder das1,5- bis 4-fache der Widerstände wiedes internen Widerstandes einer herkömmlichen, in Reihe gewickeltenFeldwicklung aufweist.
    [0060] Das Relais 2 ist in einerFeldwicklungskurzschließschaltung 8 angeordnet,welche die erste Feldwicklung 6 kurzschließt. DasRelais 2 besitzt eine Treiberwicklung 2a, einenbeweglichen Kontakt 2b und einen normalerweise offenenKontakt 2c. Das Relais 2 wird eingeschaltet, wenndie Treiberwicklung 2a erregt wird, und wird ausgeschaltet,wenn die Treiberschaltung 2a entregt wird. Das Steuerelement 3 bestehtaus einem MOSFET, der in Reihe zu der parallel gewickelten Feldwicklung 7 geschaltetist. Die Steuereinheit 4 steuert das Relais 2,um dieses einzuschalten oder auszuschalten, wenn eine Maschine gestartetwird, und steuert auch das Steuerelement 3, um die Größe und dieRichtung des Stromes zu ändern,welcher der parallel gewickelten Wicklung 7 zugeführt wird.
    [0061] Die Steuereinheit 4 steuertdas Relais, wie dies in einem Flußdiagramm dargestellt ist,welches in 2 gezeigtist. Zuerst wird ein Maschinenstartsignal bei dem Schritt 10 eingespeist.Dann wird abhängigdavon, ob eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist oder nicht, seitdemder Anlasserstrom zugeführt wurde,bei dem Schritt 11 überprüft. DieseUberprüfungwird durchgeführt,um sicherzustellen, daß der Anlasserdie Maschine überdie erste obere Todpunktlage der Maschine hinaus antreibt bzw. inDrehung versetzt hat, und daß dasGegendrehmoment der Maschine abnimmt, und zwar mit Zunahme der Drehgeschwindigkeitder Maschine.
    [0062] Wenn das Ergebnis bei dem Schritt11 JA lautet, folgt der Schritt 12, um die Relaiswicklung 2a zuerregen, wodurch der bewegbare Kontakt 2b von dem AUS-Zustandin den EIN-Zustand gebracht wird, so daß die erste Feldwicklung 6 kurzgeschlossenwird. Daher nimmt die Drehzahl des Anlassermotors auf eine normaleAnkurbeldrehzahl zu. Dann wird geprüft, ob die Drehzahl der Maschineauf einen vorbestimmten Wert angestiegen ist (z.B. die normale Ankurbeldrehzahl)oder nicht, wobei dies bei dem Schritt 13 überprüft wird. Diese Überprüfung wird ausgeführt, umsicherzustellen, daß dieMaschine mit einer normalen Ankurbeldrehzahl angekurbelt wird. Wenndas Ergebnis JA lautet, folgt ein Schritt 14, um die Relaiswicklung 2a zuentregen, so daß derbewegbare Kontakt 2b von dem EIN-Zustand in den AUS-Zustandgebracht wird, was den Anfangszustand des Anlassers 1 darstellt.Schließlichwird der Anlassermotor bei dem Schritt 15 gestoppt.
    [0063] Es wird daher das Relais 2 ausgeschaltetgehalten, nachdem der Anlasserstrom dem Anlassermotor 1 zugeführt wurde,bis eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist oder bis die Maschineeine obere Todpunktlage überwundenhat. Es wird daher der Anlasserstrom des Anlassermotors 1 demAnker überdie erste Feldwicklung 6 zugeführt, es wird der Betrag desAnlasserstromes durch den Widerstand der ersten Feldwicklung 6 begrenzt,so daß dieBatteriespannung daran gehindert wird, übermäßig abzufallen.
    [0064] Es wird das Relais 2 eingeschaltet,um nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitperiode seit derZufuhr des Stromes zu dem Anlassermotor erfolgt ist, einen Kurzschließvorgangauszuführen, umden Anlassermotor 1 zu veranlassen, das erste obere Todpunktzentrumzu überwinden.Daher ändertsich der Strom, welcher dem Anlassermotor 1 des Anlasserszugeführtwird, entsprechend der ersten Ausführungsform der Erfindung ineiner gesteuerten Weise, wie dies durch eine ausgezogene Linie in 3 dargestellt ist, in welchereine gepunktete Linie eine Kennlinie des Anlasserstromes nach demStand der Technik veranschaulicht.
    [0065] Ein Maschinenanlasser gemäß der zweiten Ausführungsformder Erfindung wird nun unter Hinweis auf 4 beschrieben. Nebenbei bemerkt, werdenbei den nachfol genden Ausführungsformendie gleichen Bezugszeichen verwendet wie bei der früheren Ausführungsform,und diese Bezugszeichen geben die gleichen oder im wesentlichendie gleichen Abschnitte, Teile, Komponenten oder Elemente an, wiebei der früherenAusführungsform.
    [0066] Ein Anlassermotor 1 besitzteine andere, in Reihe gewickelte Feldwicklung 9 zusätzlich zuden Komponenten des Anlassers gemäß der ersten Ausführungsform.Die zusätzliche,in Reihe gewickelte Feldwicklung 9 bildet die zweite Feldwicklungzu der parallel gewickelten Feldwicklung 7.
    [0067] Das Relais 2 wird ausgeschaltet,um den Anlasserstrom durch einen Widerstand der ersten Feldwicklungzu begrenzen, und zwar bis zum Erreichen eines vorbestimmten Zeitpunktes,um die erste obere Todpunktlage zu überwinden, und zwar seit derAnlassermotor 1 mit dem Anlasserstrom versorgt wird. Danachwird das Relais 2 eingeschaltet, um die erste Feldwicklung 6 kurzzuschließen, sodaß derAnlassermotor 1 durch die zweite Feldwicklung 7, 9 inDrehung versetzt wird. In diesem Fall beträgt der Strom, der durch diezusätzlicheFeldwicklung 9 hindurch fließt, Hunderte an Ampere, umdas Maschinenantriebsdrehmoment zu erhöhen.
    [0068] Wenn der Anlassermotor 1 vierMagnetpole 6a besitzt, sind die erste Feldwicklung 6 unddie zusätzliche,in Reihe geschaltete Feldwicklung 9 so geschaltet, wiein 7 dargestellt ist.Die erste Feldwicklung 6 ist durch in Reihe geschaltetevier Wicklungsabschnitte 6b gebildet, von denen jeder aufeinem der Magnetpole 6a montiert ist. Die zusätzliche Feldwicklung 9 bestehtaus vier parallel geschalteten Wicklungsabschnitten 9b,von denen jeder auf einem der Magnetpolkerne 6a montiertist. Die erste Feldwicklung 6 kann aus zwei parallel geschaltetenPaaren von in Reihe geschalteten zwei Wicklungsabschnitten 6b gebildetsein, wie in 8 dargestelltist. Die oben erläutertenAnordnungen könneneinen bevorzugten Widerstandswert zum Begrenzen des Startstromsdes Anlassermotors 1 liefern. Es ist auch möglich, denDurchmesser der Magnetdrähteder Wicklungen 6, 9 zu ändern, um einen bevorzugten Widerstandswertzu erreichen.
    [0069] Ein Maschinenanlasser gemäß der dritten Ausführungsformder Erfindung wird nun unter Hinweis auf die 5 und 6 beschrieben.Zusätzlichzu den Komponenten des Anlassers, der in 4 gezeigt ist, sind eine Kurzschlußschaltung 10 undein Relais 11 parallel zu der zusätzlichen Feldwicklung 9 geschaltet,wie in 5 dargestelltist. Das Relais 11 enthälteine Relaiswicklung 11a und einen bewegbaren Kontakt 11b.
    [0070] Im Betrieb wird ein Maschinenstartsignalbei dem Schritt 20 zuerst eingespeist, wie dies in 6 dargestellt ist. Dann wird bei demSchritt 21 überprüft, ob eineerste vorbestimmte Zeit verstrichen ist, nachdem der Anlassermotor 1 erregtwurde oder nicht, oder ob die Maschinendrehzahl eine erste vorbestimmteDrehzahl erreicht hat oder nicht.
    [0071] Wenn das Ergebnis des Schrittes 21JA lautet, wird die Relaiswicklung 2a erregt, um den bewegbarenKontakt 2b von dem AUS-Zustand in den EIN-Zustand zu bewegen,um die erste Feldwicklung 6 bei dem Schritt 22 kurzzuschließen. Dannwird bei dem Schritt 23 geprüft,ob eine zweite vorbestimmte Zeit (die länger ist als die erste vorbestimmteZeit) verstrichen ist oder nicht, nachdem der Anlassermotor 1 erregtwurde, oder ob der Anlasser die Kurbelwelle in Drehung versetzt,um die erste obere Todpunktlage zu überwinden oder nicht.
    [0072] Wenn das Ergebnis bei dem Schritt 23 JA lautet,folgt ein Schritt 24, so daß dieRelaiswicklung 11a erregt wird, um den bewegbaren Kontakt 11b von demAUS-Zustand in denEIN-Zustand zu schalten, um die zusätzliche, in Reihe angeschlosseneFeldwicklung 9 kurzzuschließen. Es wird dann bei dem Schritt25 überprüft, ob dieMaschinendrehzahl eine zweite vorbestimmte Drehzahl erreicht hat(z.B. eine normale Ankurbeldrehzahl) oder nicht.
    [0073] Wenn das Ergebnis bei dem Schritt25 JA lautet, folgt ein Schritt 26, so daß die Relaiswicklungen 2a, 11a entregtwerden, um den bewegbaren Kontakt von dem EIN- Zustand in den AUS-Zustand zu bewegen.Schließlichwird der Anlassermotor 1 entregt.
    [0074] Es wird somit der Startstrom desAnlassermotors 1 dem Anker 5 über die erste Feldwicklung 6 unddie zusätzliche,in Reihe geschaltete Wicklung 9 zugeführt, wenn zwei Relais 2, 11 nichterregt werden. Es wird daher der Betrag des Anlasserstromes durchdie Widerständeder Wicklungen 6, 9 begrenzt, so daß die Batterieanschlußspannungdaran gehindert werden kann, übermäßig abzufallen.Wenn zwei Relais erregt werden, liefert lediglich die parallel gewickelteFeldwicklung 7 ein Magnetfeld für den Anlassermotor 1.In diesem Fall wird der Gesamtwiderstand des Anlassermotors 1 sehrniedrig, so daß ein hohesDrehmoment zum Ankurbeln vorgesehen werden kann.
    [0075] Ein Maschinenanlasser gemäß der vierten Ausführungsformwird nun unter Hinweis auf die 9 bis 11 beschrieben.
    [0076] Wie in 9 dargestelltist, enthältein Maschinenanlasser einen Anlassermotor 1, ein Relais 2, einSteuerelement 3, eine Steuerschaltung (ECU) 4, einenelektromagnetischen Schalter 13 und einen Anlasserwiderstand 14.
    [0077] Der Anlassermotor 1 enthält einenAnker 5, eine reihengewickelte Feldwicklung 6 undeine parallel gewickelte zweite Feldwicklung 7. Die inReihe gewickelte Feldwicklung 6 besitzt mehr Windungenals die parallel geschaltete zweite Feldwicklung 7.
    [0078] Der elektromagnetische Schalter 13 istdurch eine Wicklung 13a und einen bewegbaren Kontakt 13b gebildetund wird durch die ECU 7 erregt, um eine Stromversorgungsschaltungdes Anlassermotors 1 zu schließen. Der Anlasserwiderstand 14 ist zwischenden elektromagnetischen Schalter 13 und die erste Feldwicklung 6 geschaltet,so daß erin Reihe mit dem Anker 5 liegt, um den Startstrom zu begrenzenoder um die Einschaltstromspitze zu begrenzen, welcher Strom voneiner Batterie B zugeführtwird, so daß derSpannungsabfall der Batterie B auf einen Wert innerhalb von 2 Voltbegrenzt werden kann.
    [0079] Das Relais 2 ist parallelzu dem Anlasserwiderstand 14 geschaltet, und zwar zwischendem elektromagnetischen Schalter 13 und der ersten Feldwicklung 6,um den Anlasserwiderstand 14 kurzzuschließen, wenndieser erregt wird. Das Relais 2 ist in einer Feldwicklungskurzschließschaltung 8 angeordnet,welche die erste Feldwicklung 6 kurzschließt. DasRelais 2 besitzt eine Treiberwicklung 2a, einen bewegbarenKontakt 2b und einen normalerweise offenen Kontakt 2c.Das Relais 2 wird eingeschaltet, wenn die Treiberwicklung 2a erregtwird, und wird ausgeschaltet, wenn die Treiberwicklung 2a entregt wird.
    [0080] Das Steuerelement 3 bestehtaus einem MOSFET, der in Reihe mit der parallel gewickelten Feldwicklung 7 angeschlossenist. Die Steuereinheit 4 steuert das Relais 2,um dieses einzuschalten und auszuschalten, wenn eine Maschine gestartetwird, und steuert auch das Steuerelement 3, um den Wert desStromes zu ändern,welcher der parallel gewickelten Wicklung 7 zugeführt wird.
    [0081] Wenn die Maschine gestartet wird,arbeitet die ECU 4 in einer solchen Weise, wie diese ineinem Flußdiagrammvon 10 veranschaulichtist.
    [0082] Bei einem Schritt 110 wird ein Maschinenstartsignalder ECU 4 eingespeist. Dieses Maschinenstartsignal wirderzeugt, wenn ein Schlüsselschaltereingeschaltet wird oder wenn eine Maschine, die in einem Fahrzeugmontiert ist, mit einem automatischen Maschinenstopp- und -startsystemausgestattet ist, nach dem Stoppen wieder gestartet wird.
    [0083] Nebenbei bemerkt, ist das Maschinenstopp- und-startsystem ein System fürein Fahrzeug, welches die Maschine automatisch anhält, wenndas Fahrzeug stoppt, und zwar in einer kurzen Zeit, beispielsweiseaus einem Grund, daß einVerkehrssignal auf Rot steht, und automatisch die Maschine startet,wenn die Ursache verschwindet, wie beispielsweise, wenn das Verkehrssignalvon Rot auf Grün wechselt.
    [0084] Es wird dann der elektromagnetischeSchalter 13 bei dem Schritt 111 eingeschaltet. Demzufolge wirdein Startstrom von der Batterie B dem Anlassermotor 1 über denStrombegrenzungswiderstand 4 zugeführt, so daß eine übermäßige Einschaltstromspitze verhindertwerden kann.
    [0085] Bei dem Schritt 112 wird überprüft, ob der Spannungsabfallder Batterie B kleiner ist als 2 Volt oder nicht, und es folgt dannder Schritt 113, wenn das Ergebnis bei dem Schritt 112 JA lautet.Ansonsten folgt der Schritt 119, um dem Fahrer ein Warnsignal zuliefern, beispielsweise mit Hilfe einer Warnlampe.
    [0086] Bei dem Schritt 113 wird überprüft, ob eine vorbestimmteZeit verstrichen ist oder nicht, und zwar nachdem der Anlassermotor 1 erregtwurde, um eine Zeitlage zum Kurzschließen des Widerstandes 14 zu bestimmen.Es ist auch möglich,die Zeitlage dadurch zu bestimmen, indem die Drehzahl des Anlassermotors 1 geprüft wirdoder die Größe des Stromesgeprüftwird, welcher dem Anlassermotor 1 zugeführt wird. Wenn das Ergebnisbei dem Schritt 113 JA lautet, folgt der Schritt 114. Ansonstenwird die oben erläuterte Überprüfung solange wiederholt, bis das Ergebnis JA lautet.
    [0087] Bei dem Schritt 114 wird das Relais 2 eingeschaltet,um den Strombegrenzungswiderstand 14 kurzzuschließen bzw.zu überbrücken. Alsein Ergebnis wird die volle Spannung der Batterie B an den Anlassermotor 1 angelegt.Jedoch ist der Strom, welcher dem Anlassermotor 1 zugeführt wird,der mit einer Drehzahl dreht höherals eine vorbestimmte Drehzahl, von seinem Spitzenwert aus abgefallen. Dannwird bei einem Schritt 115 der Strom, welcher der parallel gewickeltenFeldwicklung 7 zugeführt wird,durch das Steuerelement 3 gesteuert, um die Drehzahl desAnlassermotors 1 auf eine normale Ankurbeldrehzahl zu erhöhen. Danachwird bei dem Schritt 116 überprüft, ob derSpannungsabfall der Batterie B kleiner als 2 Volt ist oder nicht,und es folgt dann der Schritt 117, wenn das Ergebnis bei dem Schritt116 JA lautet. Im anderen Fall wird zu dem Schritt 115 zurückgekehrt.
    [0088] Bei dem Schritt 117 wird überprüft, ob die Drehzahlder Maschine einen vorbestimmten Wert erreicht hat oder nicht, umden Start der Maschine zu bestimmen, und es folgt ein Schritt 118,wenn das Ergebnis bei dem Schritt 117 JA lautet. Im anderen Fall wirdzu dem Schritt 116 zurückgekehrt,um die Überprüfung beidemselben zu wiederholen.
    [0089] Bei einem Schritt 118 wird der elektromagnetischeSchalter 13 entregt, um die Zufuhr des Stromes zu dem Anlassermotor 1 zustoppen.
    [0090] Die Warnanzeige, die bei dem Schritt119 vorgenommen werden kann, kann außer Bereitschaft gesetzt werdenbzw. abgeschaltet werden, wenn die Maschine zum ersten Mal nacheinem längerenStillstand gestartet wird.
    [0091] Es kann somit die Batteriespannunginnerhalb von 2 Volt gesteuert oder geregelt werden, wie in 11 gezeigt ist.
    [0092] Es wird nun ein Maschinenanlassergemäß der fünften Ausführungsformder Erfindung unter Hinweis auf die 12 und 13 beschrieben.
    [0093] Wenn die Maschine gestartet wird,arbeitet die ECU 4 in einer solchen Weise, wie diese ineinem Flußdiagrammin 10 dargestellt ist.
    [0094] Bei dem ersten Schritt 120 wirdein Maschinenstartsignal der ECU 4 eingespeist.
    [0095] Es wird dann der elektromagnetischeSchalter 13 bei dem Schritt 121 eingeschaltet.Demzufolge wird ein Startstrom von der Batterie B dem Anlassermotor 1 über denStrombegrenzungswiderstand 4 zugeführt, so daß die Entstehung einer Einschaltstromspitzeverhindert wird.
    [0096] Bei einem Schritt 122 wird überprüft, ob eine vorbestimmteZeit verstrichen ist oder nicht, und zwar nachdem der Anlassermotor 1 erregtwurde, um eine Zeitlage für dasKurzschließendes Widerstandes 14 zu ermitteln. Es ist auch möglich, dieZeitlage durch Überprüfung derDrehzahl des Anlassermotors 1 oder des Betrages des Stromeszu ermitteln, welcher dem Anlassermotor 1 zugeführt wird.Wenn das Ergebnis bei dem Schritt 122 JA lautet, folgt ein Schritt 123.Im anderen Fall wird die oben erläuterte Uberprüfung solange fortgesetzt, bis das Ergebnis zu JA wird.
    [0097] Bei dem Schritt 123 wird das Relais 2 eingeschaltet,um den Strombegrenzungswiderstand 14 kurzzuschließen bzw.zu überbrücken. Alsein Ergebnis wird die volle Spannung der Batterie B an den Anlassermotor 1 angelegt.
    [0098] Dann, bei einem Schritt 124, wirdder Strom, welcher der parallel gewickelten Feldwicklung 7 zugeführt wird,durch das Steuerelement 3 gesteuert, so daß eine Änderungin der Batteriespannung innerhalb von 0,3 Volt reguliert werdenkann, währenddie Maschine angekurbelt wird.
    [0099] Danach wird bei dem Schritt 125 überprüft, ob dieSpannungsänderungder Batterie B kleiner als 0,3 Volt ist oder nicht, und es folgtein Schritt 126, wenn das Ergebnis bei dem Schritt 125 JA lautet.Im anderen Fall wird zu dem Schritt 124 zurückgekehrt, um die Uberprüfung beidem Schritt 125 zu wiederholen.
    [0100] Bei dem Schritt 126 wird überprüft, ob die Maschinegestartet ist oder nicht, und es folgt ein Schritt 127, wenn dasErgebnis bei dem Schritt 126 JA lautet. Im anderen Fall wird zudem Schritt 125 zurückgekehrt,um die Überprüfung beidiesem Schritt zu wiederholen.
    [0101] Bei dem Schritt 127 wird der elektromagnetischeSchalter 13 entregt, um die Zufuhr des Stromes zu dem Anlassermotor 1 zustoppen.
    [0102] Es wird somit der Strom, welcherder parallel gewickelten Feldwicklung 7 zugeführt wird,so gesteuert, daß die Änderungin der Batteriespannung innerhalb von 0,3 Volt geregelt werden kann,wie dies in 13 gezeigtist.
    [0103] Ein Maschinenanlasser gemäß der sechsten Ausführungsformwird nun unter Hinweis auf die 14 bis 18 beschrieben.
    [0104] Wie in 14 gezeigtist, enthältein Maschinenanlasser einen Anlassermotor 1, der eine Maschinestartet, ein Relais 2, welches einen Anlasserwiderstand 14 kurzschließt, eineSteuerschaltung (ECU) 4 zum Steuern des Anlassermotors 1,einen elektromagnetischen Schalter 13, ein Anlasserrelais 20,einen Zündschlüssel, eineSteuereinheit 22 eines Maschinenstopp- und -startsystems,eine Steuereinheit 23 eines Maschinensteuersystems usw.
    [0105] Der Anlassermotor 1 enthält einenAnker 5, einen Kommutator 5a mit einer Bürsteneinheit,eine reihengewickelte Feldwicklung 6 und eine parallel gewickelteFeldwicklung 7. Der elektromagnetische Schalter 13 istaus einer Wicklung 13a und einem bewegbaren Kontakt 13b gebildet.Der elektromagnetische Schalter 13 ist in Reihe mit demAnlasserrelais 20 geschaltet und wird erregt, um eine Stromversorgungsschaltungdes Anlassermotors 1 zu schließen, wenn das Anlasserrelais 20 eingeschaltetwird. Das Anlasserrelais 20 ist über einen Zündschlüssel 21 mit der BatterieB verbunden und wird eingeschaltet, wenn der Schlüsselschalter 21 durcheinen Fahrer eingeschaltet wird. Das Anlasserrelais 20 besitzteine Relaiswicklung 20a, die mit der Steuereinheit des Maschinenstopp-und -startsystems 22 verbunden ist. Das Anlasserrelais 20 wirddurch das Maschinenstopp- und -startsystem 22 gesteuert, während die Maschinedurch das Maschinenstopp- und -startsystem 22 betrieben wird, undzwar überdas Maschinensteuersystem 23. Wenn beispielsweise einevorbestimmte Bedingung zum zeitweiligen anhalten der Maschine auftritt,sendet das Maschinenstopp- und -startsystem zu dem Maschinensteuersystem 23 ein Maschinenstoppsignal(um die Brennstoffzufuhr zu unterbrechen oder die Zündsignalezu unterbrechen).
    [0106] Der Anlasserwiderstand 14 istzwischen den elektromagnetischen Schalter 13 und die inReihe gewickelte Feldwicklung geschaltet, so daß er in Reihe mit dem Anker 5 liegt,um auf diese Weise den Startstrom zu begrenzen oder um den Einschaltspit zenstromzu begrenzen, der von einer Batterie B zugeführt wird, so daß der Spannungsabfallder Batterie auf eine Größe innerhalbvon 2 Volt begrenzt werden kann, wenn die normale Batteriespannung 12 Volt beträgt.
    [0107] Das Relais 2 besitzt eineRelaiswicklung 2a, welche durch den Regler 4 gesteuertoder geregelt wird, und einen normalerweise offenen Kontakt 2b, derparallel zu dem Anlasserwiderstand 14 geschaltet wird,um den Anlasserwiderstand 14 kurzzuschließen bzw.zu überbrücken, wenneine Erregung erfolgt.
    [0108] Die Steuereinheit (ECU) 4 enthält eineRelaissteuerschaltung zum Steuern des Kurzschließrelais 2, und enthält eineFeldstrom-Steuerschaltung zum Steuern des Feldstromes, welcher derparallel gewickelten Feldwicklung 7 zugeführt wird.
    [0109] Die Feldstrom-Steuerschaltung istaus einer Brückenschaltungaus MOSFETs gebildet, die den Feldstrom und dessen Tastverhältnis zwischen0 und 100% steuern.
    [0110] Die ECU 4 arbeitet in solcherWeise, wie dies durch ein Flußdiagrammin 15 dargestellt istund auch anhand eines Zeitplans dargestellt ist, welcher in den 16A bis 16F dargestellt ist.
    [0111] Wenn das Anlasserrelais 20 zusolch einer Zeitlage eingeschaltet wird, wie in 16A gezeigt ist, wird ein Signal STAder ECU 4 bei dem Schritt 200 eingespeist, wiedies in 16B dargestelltist.
    [0112] Dann wird das Tastverhältnis desFeldstromes, welcher der parallel gewickelten Wicklung 7 zugeführt wird,auf 100% gesteuert, was bei dem Schritt 210 erfolgt, wie in 16C dargestellt ist, umauf diese Weise ein ausreichendes Anlasserdrehmoment zum Überwindendes ersten oberen Todpunktzentrums zu erzeugen.
    [0113] Bei dem Schritt 220 wird überprüft, ob eine Zeitlagezum Kurzschließendes Anlasserwiderstandes 14 detektiert worden ist odernicht. Ein Beispiel: (1) es wird über prüft, ob eine vorbestimmte Zeitverstrichen ist, nachdem das STA-Signal eingespeist wurde oder nicht;(2) es wird überprüft, ob einevorbestimmte Drehzahl der Maschine detektiert worden ist oder nicht;oder (3) es wird überprüft, ob derBetrag des Hauptstromes kleiner ist als ein vorbestimmter Stromoder nicht.
    [0114] Nebenbei bemerkt, kann die Zeitlagedetektiert werden, wenn der Anker 5 mit der Drehung beginnt.Wenn in diesem Fall eine elektromotorische Gegenkraft erzeugt wird,wird der Hauptstrom reduziert.
    [0115] Wenn das Ergebnis bei dem Schritt220 JA lautet, folgt ein Schritt 230. Im anderen Fall wird zu demSchritt 220 zurückgekehrtund dieser so lange wiederholt bis das Ergebnis zu JA wird.
    [0116] Bei dem Schritt 230 wird das Kurzschließrelais 2 eingeschaltet,um den Anlasserwiderstand 14 kurzzuschließen, wiein 16E gezeigt ist.
    [0117] Bei einem Schritt 240 wird geprüft, ob das ersteobere Todpunktzentrum bzw. die erste obere Todpunktlage (TDC) detektiertworden ist oder nicht. Es ist möglich,das erste obere Todpunktzentrum dadurch zu detektieren, indem eineAnderung in dem Hauptstrom detektiert wird, welcher dem Anlassermotorzugeführtwird, anstatt direkt das erste obere Todpunktzentrum zu detektieren,da sich nämlichder Hauptstrom ändert,wie in 16D dargestelltist. Wenn das Ergebnis bei dem Schritt 240 JA lautet, folgt einSchritt 250. Im anderen Fall wird der Schritt 240 so lange wiederholt,bis das Ergebnis zu JA wird.
    [0118] Bei dem Schritt 250 wird der Feldstromder parallel gewickelten Feldwicklung 7 zugeführt und wirdin solcher Weise gesteuert, daß dasTastverhältnisD ein vorbestimmtes VerhältnisD2 erreicht. Der der parallel gewickelten Feldwicklung 7 zugeführte Feldstromwird auf sein Maximum (D = 100%) gesteuert, bis der Anlassermotor 1 daserste obere Todpunktzentrum TDC überwindet,wo die Maschine das maximale Gegendrehmoment T1 erzeugt. Zu diesem Zeitpunkterreicht die Batteriespannung den Wert V1, der höher liegt als 10 Volt, wiein 17 gezeigt ist. Nachdemder Anlassermotor 1 das erste obere Todpunktzentrum TDC überwundenhat, wird das Gegendrehmoment der Maschine zu einem AnkurbeldrehmomentT2, welches kleiner ist als das maximale Gegendrehmoment T1. DasTastverhältnisD2 liefert eine ausreichende Ausgangsleistung P2 des Anlassermotors 1,sofern die Batteriespannung höherliegt als 10 Volt.
    [0119] Diese Anordnung ist für ein Fahrzeugsehr wichtig, bei dem ein Maschinenstopp- und -startsystem montiert ist. Wenndas Tastverhältnisbei D1 bleibt, kann der Anlassermotor 1 seine Energie nicht inausreichender Weise ausgeben (P0) oder kann nicht mit einer hohenDrehzahl arbeiten. Auf der anderen Seite wird die Batteriespannungniedriger als 10 Volt, wenn das Tastverhältnis D3 erreicht ist, welcheskleiner ist als D2, obwohl der Anlassermotor 1 seine maximaleLeistung P3 liefert. Demzufolge können vielfältige Fahrzeugzubehöreinrichtungennicht in richtiger Weise arbeiten.
    [0120] Bei dem Schritt 260 wird überprüft, ob die Maschinegestartet hat oder nicht. Beispielsweise wird die Drehzahl der Maschinedetektiert und wird mit einer vorbestimmten Drehzahl verglichen.Wenn das Ergebnis bei dem Schritt 260 JA lautet, endet die Steueroperationder ECU 4. Wenn das Ergebnis hingegen NEIN lautet, wirdder Schritt 260 so lange wiederholt, bis das Ergebnis JA lautet.
    [0121] Der vorbestimmte Feldstrom bei deroben beschriebenen Ausführungsformwird gemäß einem Flußdiagramm,welches in 18 dargestelltist, gesteuert oder geregelt.
    [0122] Ein Schritt 340 folgt nach dem Schritt230, bei dem das TastverhältnisD' auf D (das heißt D' = D) eingestelltwird.
    [0123] Bei einem Schritt 350 wird ein vorbestimmter HauptstromIO erzeugt, der eine niedrigere Grenze der Batteriespannung, wiebeispielsweise 10 Volt, einstellt und auch eine maximale Ausgangsleistung desAnlassermotors 1 einstellt.
    [0124] Bei einem Schritt 360 wird überprüft, ob eine Anormalität detektiertworden ist oder nicht. Wenn das Ergebnis bei dem Schritt 360 NEINlautet, folgt ein Schritt 370. Auf der anderen Seite folgt ein Schritt 430,wenn das Ergebnis JA lautet, und zwar für einen solchen Fall, bei demdie Batterie B keine normale Energie mehr liefert, und zwar aufGrund einer sehr niedrigen Temperatur.
    [0125] Bei einem Schritt 370 wird überprüft, ob das ersteobere Todpunktzentrum (TDC) detektiert worden ist oder nicht, undzwar in der gleichen Weise, wie dies oben beschrieben wurde. Wenndas Ergebnis bei dem Schritt 370 JA lautet, folgt ein Schritt 380. Aufder anderen Seite bzw. im anderen Fall wird zu dem Schritt 360 zurückgekehrt.
    [0126] Bei dem Schritt 380 wird eine Anormalität weiterdetektiert. Wenn irgendeine Anormalität nicht detektiert wird, ergibtsich das Ergebnis NEIN. Es folgt dann ein Schritt 390, um den aktuellenHauptstrom I1 zu detektieren, und zwar mit Hilfe eines Sensors 24,der in 14 gezeigt ist.Im anderen Fall wird JA erzeugt und es folgt ein Schritt 430.
    [0127] Bei dem Schritt 400 wird das Tastverhältnis D inEinklang mit der Differenz zwischen dem vorbestimmten HauptstromI0 und dem aktuellen Hauptstrom I1 geändert. Das heißt, wennein Betrag des aktuellen Hauptstromes I1 größer ist als der Soll-Betragdes Hauptstromes I0 (das heißtI1 > I0), wird das Tastverhältnis Ddes Feldstromes erhöht,um den aktuellen Hauptstrom bzw. Ist-Hauptstrom zu reduzieren. Aufder anderen Seite wird das Tastverhältnis D reduziert, um den aktuellenHauptstrom zu erhöhen, wennI1 < I0 ist. Dieoben erläuterteRückkopplungssteuerungoder -regelung kann eine Differentialfunktion enthalten, um dieAnsprechgeschwindigkeit zu verbessern.
    [0128] Bei einem Schritt 410 wird das Tastverhältnis D' auf D eingestellt,welches bei dem Schritt 400 eingestellt wurde.
    [0129] Bei einem Schritt 420 wird überprüft, ob die Maschinegestartet ist oder nicht, und zwar in der gleichen Weise, wie diesoben beschrieben wurde. Wenn das Ergebnis dabei JA lautet, wirddie Feldstromsteuerung oder Feldstromregelung beendet. Wenn aufder anderen Seite das Ergebnis NEIN lautet, kehrt die Steuerungzu dem Schritt 380 zurück.
    [0130] Bei einem Schritt 430 wird das Tastverhältnis Dauf 100% eingestellt, um dadurch die Maschine zu starten, und zwarselbst dann, wenn eine Anormalität detektiertwurde.
    [0131] Bei einem Schritt 440 wird geprüft, ob die Maschinegestartet hat oder nicht und es wird die Steuerung oder Regelungbeendet, wenn das Ergebnis JA lautet. Im anderen Fall wird der Schritt440 so lange wiederholt, bis das Ergebnis zu JA wird.
    [0132] Somit behält der Maschinenanlasser seine maximaleAusgangsleistung währendder Ankurbeloperation der Maschine bei. Das heißt, die Maschine kann in einervergleichsweise kurzen Zeit gestartet werden, wie dies in 16F gezeigt ist.
    [0133] Anstelle der Steuerung des Tastverhältnissesgemäß einerDifferenz in dem Betrag zwischen dem aktuellen Hauptstrom und demvorbestimmten Hauptstrom ist es auch möglich, das Tastverhältnis entsprechendeiner Differenz zwischen der aktuellen Batteriespannung und dervorbestimmten Batteriespannung zu steuern oder entsprechend einerDifferenz zwischen der aktuellen Maschinendrehzahl und einer vorbestimmtenMaschinendrehzahl.
    [0134] Bei der vorangegangenen Beschreibungder vorliegenden Erfindung wurde die Erfindung unter Hinweis aufspezifische Ausführungsformenoffenbart. Es ist jedoch offensichtlich, daß vielfältige Abwandlungen und Änderungenbei den spezifischen Ausführungsformender vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne dabei den Rahmen derErfindung zu verlassen, wie er aus den anhängenden Ansprüchen hervorgeht.
    权利要求:
    Claims (36)
    [1] Maschinenanlasser zum Drehen einer Hubkolbenmaschinemit einer Vielzahl von oberen Todpunktlagen, dadurch gekennzeichnet,daß derMaschinenanlasser folgendes aufweist: einen Anlassermotor (1),der durch eine Batterie erregt wird, wobei der Anlassermotor einenAnker (5), eine reihengewickelte erste Feldwicklung (6)mit einem vorbestimmten Strombegrenzungswiderstand (6r)und eine parallel gewickelte zweite Feldwicklung (7) aufweist;und eine Kurzschließeinrichtung(2, 4) zum Kurzschließen der ersten Feldwicklung(6), nachdem der Anlassermotor die Maschine in Drehungversetzt hat, um eine erste obere Todpunktlage zu überwinden; wobeider Strombegrenzungswiderstand (6r) den Hauptstrom begrenzt,welcher dem Anker zugeführt wird,um ein ausreichendes Drehmoment des Anlassermotors (1)zum Überwindender ersten oberen Todpunktlage zu liefern, dabei jedoch zu verhindern, daß die Klemmenspannungder Batterie auf einen vorbestimmten minimalen Wert abfällt.
    [2] Maschinenanlasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß dieKurzschließeinrichtung(2, 4) die erste Feldwicklung (6) dannkurzschließt,wenn der Hauptstrom auf einen vorbestimmten Wert abfällt.
    [3] Maschinenanlasser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß dieKurzschließeinrichtungdie erste Feldwicklung (6) dann kurzschließt, wenneine vorbe stimmte Zeit verstrichen ist, nachdem der Hauptstrom demAnker zugeführtwurde.
    [4] Maschinenanlasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß dieerste Feldwicklung (6) eine Vielzahl an Magnetpolkernen(6a) und eine Vielzahl von in Reihe geschalteten erstenWicklungsabschnitten (6b) umfaßt, die jeweils an den Polkernen(6a) montiert sind, und die zweite Feldwicklung (7)eine Vielzahl von parallel gewickelten zweiten Wicklungsabschnitten(7b) umfaßtdie miteinander parallel geschaltet sind und wobei ein in Reihegewickelter zweiter Wicklungsabschnitt (9) in Reihe zuder ersten Feldwicklung (6) geschaltet ist, die jeweilsauf den Polkernen (6a) montiert sind.
    [5] Maschinenanlasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß dieerste Feldwicklung (6) eine Vielzahl von Magnetpolkernen(6a) und eine Vielzahl von ersten Wicklungsabschnitten(6b) aufweist, die jeweils auf den Polkernen (6a)montiert sind, um eine Parallelschaltung aus einer Vielzahl vonin Reihe geschalteten ersten Wicklungsabschnitten (6b)zu bilden, und die zweite Feldwicklung (7) eine Vielzahlvon parallel geschalteten zweiten Wicklungsabschnitten (7b)aufweist, die jeweils auf den Polkernen (6a) montiert sindund jeweils mit der Parallelschaltung in Reihe geschaltet sind.
    [6] Maschinenanlasser nach Anspruch 4 oder Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, daß dererste Wicklungsabschnitt (6b) einen Draht mit einem kleinerenDurch messer oder einer größeren Anzahlvon Windungen als bei der Vielzahl der parallel geschalteten zweitenWicklungsabschnitte (7b) aufweist.
    [7] Maschinenanlasser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,daß diezweite Feldwicklung (9) in Reihe mit der ersten Feldwicklung(6) und parallel zu dem Anker (5) geschaltet ist.
    [8] Maschinenanlasser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,daß diezweite Feldwicklung parallel zu der ersten Feldwicklung (6)und dem Anker (5) geschaltet ist.
    [9] Maschinenanlasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß diezweite Feldwicklung (7) in Reihe mit der ersten Feldwicklung(6) und parallel zu dem Anker (5) geschaltet ist.
    [10] Maschinenanlasser nach einem der Ansprüche 7 bis9, dadurch gekennzeichnet, daß derAnlasser ein Steuerelement (3) aufweist, um den Strom zu steuern,welcher der parallel gewickelten Wicklung (7) zugeführt wird,wobei das Steuerelement (3) in Reihe mit der parallel gewickeltenWicklung (7) angeschlossen ist.
    [11] Maschinenanlasser nach Anspruch 7 oder Anspruch8, dadurch gekennzeichnet, daß derAnlasser eine zweite Kurzschließeinrichtung(10, 11) aufweist, um den in Reihe gewickeltenzweiten Wicklungsabschnitt (9) kurzzuschließen.
    [12] Maschinenanlasser nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,daß diezweite Kurzschließeinrichtung(10, 11) ein Relais (11, 11a, 11b)und eine Steuerschaltung (4) enthält, um das Relais (11)entsprechend einer einer Vielzahl von Bedingungen zu steuern, dieeinen Betrag des Stromes mit enthalten, welcher dem Anlassermotor(1) zugeführtwird, ferner eine Stromzuführzeit,eine Maschinendrehzahl und einen Maschinendrehwinkel enthalten.
    [13] Maschinenanlasser nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,daß dieSteuerschaltung (4) die Steuerzeitlagen des Relais in Einklangmit einer Fahrzeugbedingung oder Fahrzeugzustand ändert.
    [14] Maschinenanlasser, der durch eine Batterie (B) angetriebenwird, dadurch gekennzeichnet, daß der Maschinenanlasser folgendesenthält: eineStromversorgungsleitung mit einem Hauptschalter (13); einenAnlassermotor (1), der einen Anker (5), eine in Reihegewickelte Feldwicklung (6) und eine parallel gewickelteFeldwicklung (7) enthält,wobei der Anker (5) und die reihengewickelte Feldwicklung(5) über dieStromversorgungsleitung mit der Batterie (B) verbunden wird, wennder Hauptschalter (13) geschlossen wird; eine Feldstrom-Steuereinrichtung(3, 4) zum Steuern des Stromes, welcher der parallelgewickelten Feldwicklung (7) zugeführt wird; und eine Spannungsabfall-Steuereinrichtung(2, 4, 14), die mit der Stromversorgungsleitungin Reihe geschaltet ist, um den Spannungsabfall der Batterie auf wenigerals 2 Volt zu regeln, wenn der Hauptschalter (13) geschlossenwird, um Strom dem Anker (5) zuzuführen, wobei der Anlassermotor(1) so ausgebildet ist, daß er ein Drehmoment entwickelt,um eine erste obere Todpunktlage zu überwinden, wenn die Spannung derBatterie (B) um 2 Volt von ihrer normalen Spannung abfällt.
    [15] Maschinenanlasser nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,daß dieSpannungsabfall-Steuereinrichtung (2, 4, 14)ein Strombegrenzungsglied (14) zum Begrenzen des Stromesaufweist, welcher dem Anker (5) zugeführt wird.
    [16] Maschinenanlasser nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,daß dieSpannungsabfall-Steuereinrichtung (2, 4, 14)ferner ein Kurzschließrelais(2) enthält,welches parallel mit dem Strombegrenzungsglied zum Begrenzen desStromes (14) geschaltet ist, um das Strombegrenzungsgliedkurzzuschließenoder zu überbrücken, wenn dieseeingeschaltet wird, und eine Relais-Steuereinrichtung (4)enthält,um das Relais von einem Ausschaltzustand in einen Einschaltzustandumzuschalten, wenn eine vorbestimmte Bedingung auftritt.
    [17] Maschinenanlasser nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,daß dieRelais-Steuereinrichtung(4) das Kurzschließrelais(2) von einem Ausschaltzustand in einen Einschaltzustandschaltet, wenn eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, wenn dieMaschinendrehzahl einen vorbestimmten Wert erreicht oder wenn derdem Anker (5) zugeführte Stromauf einen Soll-Betrag abnimmt.
    [18] Maschinenanlasser nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,daß dieFeldstrom-Steuereinrichtung (3, 4) der parallelgewickelten Feldwicklung (7) einen maximalen Betrag desFeldstromes zuführt, wennder Maschinenanlasser die Maschine antreibt, und einen Soll-Betragdes Feldstromes zuführt, nachdemdas Kurzschließrelais(2) von dem Ausschaltzustand in den Einschaltzustand umgeschaltet wurde.
    [19] Maschinenanlasser nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,daß dieFeldstrom-Steuereinrichtung (3, 4) der parallelgewickelten Feldwicklung (7) den Soll-Betrag des Feldstromes zuführt, nachdemder dem Anker (5) zugeführteStrom angestiegen ist und danach abfällt.
    [20] Maschinenanlasser nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,daß dieFeldstrom-Steuereinrichtung (3, 4) der parallelgewickelten Feldwicklung (7) den Soll-Betrag des Feldstromes zuführt, wenn dieDrehung der Maschine fortgesetzt wird, nachdem ein erstes oberesTodpunktzentrum bzw. Todpunktlage überwunden wurde.
    [21] Maschinenanlasser nach einem der Ansprüche 18 bis20, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldstrom-Steuereinrichtung(3, 4) der parallel gewickelten Feldwicklung (7)den Soll-Betrag des Feldstromes zuführt, um die Ausgangsleistungdes Anlassermotors (1) zu maximieren.
    [22] Maschinenanlasser nach einem der Ansprüche 18 bis20, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldstrom-Steuereinrichtung(3, 4) der parallel gewickelten Feldwicklung (7)den Soll-Betrag des Feldstromes zuführt, um die Spannung der Batterie(B) höherals ein vorbestimmter Wert zu halten.
    [23] Maschinenanlasser nach einem der Ansprüche 18 bis20, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldstrom-Steuereinrichtung(3, 4) der parallel gewickelten Feldwicklung (7)den Soll-Betrag des Feldstromes zuführt, um die Drehzahl der Maschinehöher alsein vorbestimmter Wert zu halten.
    [24] Maschinenanlasser nach einem der Ansprüche 18 bis20, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldstrom-Steuereinrichtung(3, 4) der parallel gewickelten Feldwicklung (7)den Soll-Betrag des Feldstromes zuführt, um den Hauptstrom, welcherdem Anker (5) zugeführtwird, auf einem vorbestimmten Wert zu halten.
    [25] Maschinenanlasser nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet,daß dieFeldstrom-Steuereinrichtung (3, 4) der parallelgewickelten Feldwicklung (7) den Soll-Betrag oder Soll-Wert des Feldstromes zuführt, sodaß derSoll-Betrag des Feldstromes in Einklang mit einer Differenz zwischeneinem aktuellen Betrag des Hauptstromes und dem Soll-Betrag desHauptstromes geändertwird, wenn der aktuelle Betrag detektiert wird.
    [26] Maschinenanlasser nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet,daß dieFeldstrom-Steuereinrichtung (3, 4) der parallelgewickelten Feldwicklung (7) den Soll-Betrag oder Soll-Wert des Feldstromes zuführt, sodaß derSoll-Betrag des Feldstromes in Einklang mit einer Differenz zwischeneiner vorbestimmten Spannung der Batterie (B) und einer aktuellenSpannung der Batterie (B) geändertwird.
    [27] Maschinenanlasser nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet,daß dieFeldstrom-Steuereinrichtung (3, 4) der parallelgewickelten Feldwicklung (7) den Soll-Betrag des Feldstromes in solcher Weise zuführt, daß der Soll-Betragdes Feldstromes in Einklang mit einer Differenz zwischen einer vorbestimmtenDrehzahl der Maschine und einer aktuellen Drehzahl bzw. Ist-Drehzahlder Maschine geändertwird.
    [28] Maschinenanlasser nach einem der Ansprüche 25 bis27, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldstrom-Steuereinrichtung(3, 4) der parallel gewickelten Feldwicklung (7)den Soll-Betrag des Feldstromes in solcher Weise zuführt, daß der Anlassermotoreine maximale Energie ausgeben kann.
    [29] Maschinenanlasser nach einem der Ansprüche 25 bis27, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldstrom-Steuereinrichtung(3, 4) der parallel gewickelten Feldwicklung (7)den Soll-Betrag des Feldstromes in solcher Weise zuführt, daß die Spannung derBatterie (B) höherals eine vorbestimmte Spannung bleiben kann.
    [30] Maschinenanlasser nach einem der Ansprüche 25 bis27, dadurch gekennzeichnet, daß der Soll-Betragdes Feldstromes so gesteuert oder geregelt wird, daß die Drehzahlder Maschine auf einer vorbestimmten Drehgeschwindigkeit gehaltenwerden kann.
    [31] Maschinenanlasser nach einem der Ansprüche 24 bis30, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldstrom-Steuereinrichtung(3, 4) den Soll-Betrag des Feldstromes und denHauptstrom in Einklang mit einer Maschinenstartbedingung oder -startzustand ändert.
    [32] Maschinenanlasser nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet,daß dieFeldstrom-Steuereinrichtung (3, 4) der parallelgewickelten Feldwicklung (7) den Soll-Betrag des Feldstromes wenigstens dannzuführt,wenn die Maschine durch einen Zündschlüssel gestartetwird.
    [33] Maschinenanlasser nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet,daß dieFeldstrom-Steuereinrichtung (3, 4) der parallelgewickelten Feldwicklung (7) den Soll-Betrag des Feldstromes zuführt, sodaß sichdie Maschine mit einer vorbestimmten Drehzahl drehen kann, wenneine Anormalitätbeim Starten der Maschine detektiert wurde.
    [34] Maschinenanlasser nach einem der Ansprüche 14 bis33, dadurch gekennzeichnet, daß derAnlasser eine Einrichtung zum Auslösen eines Alarmsignals enthält, wennder Batteriespannungsabfall größer als2 Volt wird.
    [35] Maschinenanlasser nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet,daß derAnlasser eine Einrichtung enthält,um die Einrichtung zum Auslöseneines Alarms bei einer vorbestimmten Bedingung außer Bereitschaftzu setzen.
    [36] Maschinenanlasser nach einem der Ansprüche 14 bis35, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldstrom-Steuereinrichtungden Feldstrom steuert, welcher der parallel gewickelten Feldwicklungzugeführtwird, und zwar in Einklang mit einer Änderung in einer Maschinenlast,so daß dieSpannungsänderunginnerhalb von 0,3 Volt gesteuert oder geregelt werden kann.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US7077092B2|2006-07-18|
    US20050253393A1|2005-11-17|
    FR2851793A1|2004-09-03|
    US20040168664A1|2004-09-02|
    US6938599B2|2005-09-06|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2010-12-16| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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