Drehstromgenerator mit erhöhter Ausgangsleistung Stand der Technik Bei bekannten Klauenpolgeneratoren wird die Energie für die Erregung aus dem Bordnetz des jeweiligen Kraftfahrzeugs ent- nommen. Dies geschieht unter Verwendung eines Generatorreg- lers, der einen geschalteten Halbleiter als Schaltelement auf- weist. Der Generatorregler stellt die Erregerspannung zwischen OV und der Bordnetzspannung ein. Dies ist in der Figur 1 ge- zeigt, die ein Diagramm zur Veranschaulichung der Positionie- rung des Generatorreglers R zwischen dem Bordnetz BN und der Erregerwicklung WE des Generators zeigt.

Die Figur 2 zeigt eine bekannte Generatorschaltung, die einen Generatorregler R, eine Erregerwicklung WE, eine Gleichrich- teranordnung G und drei Ständerwicklungen WS aufweist. Die Ständerwicklungen bilden eine Sternschaltung und sind bezüg- lich des nichtgezeichneten Läufers zueinander um jeweils 120° versetzt. Ihre Wicklungsanfänge, die mit der Gleichrichteran- ordnung verbunden sind, sind mit den Buchstaben U, V, W be- zeichnet. Wird der Läufer gedreht, so wird in jeder dieser Ständerwicklungen eine Wechselspannung erzeugt. Die drei er- zeugten Wechselspannungen sind zueinander um 120° versetzt.

Aus der DE 196 34 096 A ist ein Spannungsversorgungssystem mit erhöhter Ausgangsleistung bekannt, die dann erzeugt wird, wenn mittels eines externen Steuersignals ein erhöhter Strombedarf signalisiert wird. Das bekannte System weist einen Drehstrom- generator auf, dessen Wicklungen über Gleichrichter die Ver- sorgungsspannung für ein Fahrzeugbordnetz liefern. Weiterhin enthält der Generator eine Erregerwicklung, durch die der von

einem Spannungsregler beeinflussbare Erregerstrom fließt. Die Erregerwicklung ist während vorgebbarer Zeiten mit einer ge- genüber der Versorgungsspannung erhöhten Spannung betreibbar.

Diese erhöhte Spannung wird durch Zuschaltung von zusätzlichen Wicklungen mit Gleichrichtern im Generator oder durch einen dem Generator zugeordneten Gleichspannungswandler erzeugt. Da- bei erfolgt die Regelung des Generators durch den Spannungs- regler, welcher gesteuerte Transistoren aufweist, derart, dass die Ausgangsspannung des Generators auf Bordnetzniveau bleibt.

Vorteile der Erfindung Demgegenüber wird durch die Erfindung, wie sie im Anspruch 1 angegeben ist, eine erhöhte Ausgangsleistung des Generators erreicht, in dem im Sinne einer verbesserten magnetischen Aus- nutzung des Generators die Welligkeit an den Wicklungsenden der Erregerwicklung für eine kapazitive Spannungserhöhung ge- nutzt wird. Dies geschieht kostengünstig durch eine passive Zusatzschaltung, die keine Transistoren aufweist. Dies führt im Vergleich zu Schaltungstopologien, die beispielsweise Gleichspannungswandler zur Spannungsvervielfachung verwenden, zu Vorteilen im Hinblick auf die elektromagnetische Verträg- lichkeit.

Weiterhin ermöglicht die beanspruchte Vorgehensweise eine ein- fache und kostengünstige Integration der zusätzlichen notwen- digen Bauteile in den Generator.

Gegenüber allen aktiv gesteuerten Zusatzschaltungen ergeben sich Vorteile dadurch, dass keine aktiv gesteuerten Bauele- mente notwendig sind. Es sind herkömmliche Dioden und Konden- satoren einsetzbar. Weiterhin treten keine Sättigungseffekte auf. Die Zusatzschaltung gemäß der Erfindung arbeitet kurz- schluss-und leerlauffest.

Eine weitere Spannungserhöhung kann in vorteilhafter Weise durch Verwendung einer Kaskadenschaltung erreicht werden.

Zeichnung Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren 3-8 bei- spielhaft näher erläutert. Die Figur 3 zeigt eine Skizze zur Veranschaulichung der Anordnung der Zusatzschaltung gemäß ei- nem ersten Ausführungsbeispiel für die Erfindung. Die Figur 4 zeigt eine Skizze zur Veranschaulichung der Anordnung der Zu- satzschaltung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel für die Erfindung. Die Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Zusatzschaltung gemäß der Erfindung. Die Figur 6 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Generatorschaltung gemäß der Erfindung. Die Figur 7 zeigt ein zweites Ausführungsbei- spiel für eine Generatorschaltung gemäß der Erfindung. Die Fi- gur 8 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung der Spannungs- verläufe an den Wicklungsabgriffen der Ständerwicklungen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einen Drehstromgene- rator, bei dem es sich vorzugsweise um einen Klauenpolgenera- tor handelt, eine lediglich passive Bauelemente aufweisende Zusatzschaltung eingesetzt, durch deren Verwendung eine Erhö- hung der an der Erregerwicklung des Generators abfallenden Er- regerspannung erzielt wird. Dadurch erhöht sich auch der durch die Erregerwicklung fließende Erregerstrom und somit die vom Generator zur Verfügung gestellte Ausgangsleistung.

Mit einer Zusatzschaltung gemäß der Erfindung kann beispiels- weise eine Verdoppelung oder Verdreifachung der Ausgangsspan- nung des Generators erreicht werden. Eine weitere Erhöhung der Ausgangsspannung des Generators ist durch zusätzliche Verwen- dung einer Kaskadenschaltung möglich.

Die Figur 3 zeigt eine Skizze zur Veranschaulichung der Anord- nung. einer Zusatzschaltung gemäß einem ersten Ausführungsbei- spiel für die Erfindung. Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel ist ein Anschluss der Zusatzschaltung ZS1 mit dem 14V-Bordnetz verbunden und ein zweiter Anschluss über den Generatorregler R an den massefernen Anschluss der Erregerwicklung WE ange-

schlossen. Der andere Anschluss der Erregerwicklung WE. ist di- rekt mit Masse GND verbunden. Weiterhin weist die Zusatzschal- tung ZS1 Anschlüsse U, V, W auf, die mit den Ständerwicklungen verbunden sind.

Die Figur 4 zeigt eine Skizze zur Veranschaulichung der Anord- nung einer Zusatzschaltung gemäß einem zweiten Ausführungsbei- spiel für die Erfindung. Bei diesem zweiten Ausführungsbei- spiel ist ein Anschluss der Zusatzschaltung ZS2 mit dem 14V- Bordnetz verbunden und ein zweiter Anschluss über den Genera- torregler R an den massefernen Anschluss der Erregerwicklung WE angeschlossen. Weiterhin erstreckt sich die Zusatzschaltung ZS2 auch auf die Verbindung zwischen dem massenahen Anschluss der Erregerwicklung WE und Masse GND. Ferner weist die Zusatz- schaltung ZS2 Anschlüsse U, V, W auf, die mit den Ständerwick- lungen verbunden sind.

Die Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Zusatz- schaltung ZS1, wie sie im Zusammenhang mit der Figur 3 verwen- det werden kann. Bei dieser Zusatzschaltung handelt es sich um eine passiv betriebene Boosterschaltung, die zwischen dem 14V- Anschluss und dem Generatorregler R gemäß Figur 3 angeordnet ist. Diese Boosterschaltung weist eine Parallelschaltung dreier Signalzweige auf, wobei jeder Signalzweig zwei in Reihe geschaltete Dioden enthält. Der Verbindungspunkt zwischen den beiden Dioden des ersten Signalzweiges ist über einen Konden- sator mit dem Anschluss U verbindbar. Der Verbindungspunkt zwischen den beiden Dioden des zweiten Signalzweiges ist über einen Kondensator mit dem Anschluss V verbindbar. Der Verbin- dungspunkt zwischen den beiden Dioden des dritten Spannung- zweiges ist über einen Kondensator mit dem Anschluss W verb- bindbar.

Bei alternativen Ausführungsformen, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, weist die Zusatzschaltung lediglich eine Pa- rallelschaltung zweier Signalzweige oder gar nur einen Signal- zweig auf, wobei jeder dieser Signalzweige ebenso aufgebaut ist wie einer der in der Figur 5 gezeigten Signalzweige.

Setzt man eine Boosterschaltung gemäß Figur 5 in einen Klauen- polgenerator ein, so entsteht die in Figur 6 dargestellte Vor- richtung, die ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Genera- torschaltung gemäß der Erfindung zeigt.

Setzt man darüber hinaus eine derartige Boosterschaltung zu- sätzlich in den Verbindungszweig zwischen dem massenahen An- schluss der Erregerwicklung WE und Masse ein, so entsteht die in Figur 7 dargestellte Vorrichtung, die ein zweites Ausfüh- rungsbeispiel für eine Generatorschaltung gemäß der Erfindung zeigt. Dieses Ausführungsbeispiel beruht auf der grundsätzli- chen Anordnung gemäß der Figur 4.

Der Verlauf der Wicklungsspannungen an den Abgriffen U, V, W ist für einen dieser Wicklungsstränge in der Figur 8 gezeigt.

In dieser Figur ist längs der Abszisse die Zeit und längs der Ordinate die Spannung aufgetragen. Es ist ersichtlich, dass die Wicklungsspannungen näherungsweise rechteckförmig verlau- fen.

Im folgenden wird anhand eines Stranges des Drehstromgenera- tors die Funktionsweise der Spannungserhöhungsschaltung am Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 näher erläutert. Zunächst liegt am Abgriff U eine Spannung von-0,7V vor. Dies ist dar- auf zurückzuführen, dass dieser Abgriff U über eine Diode mit Masse GND verbunden ist, wobei diese Diode eine Flussspannung von 0,7V aufweist.

An dem im U-Strang angeordneten Kondensator, der über eine Di- ode der Zusatzschaltung mit dem Bordnetz verbunden ist, liegt eine Spannung von 14V an. Es erfolgt ein Stromfluss aus dem Bordnetz über die Diode auf den Kondensator. Dadurch steigt das Potential am Abgriff U auf einen Wert an, der der Summe aus der Bordnetzspannung und der Flussspannung der Diode ent- spricht, d. h. auf einen Wert (U, r, + 0, 7V). Dies entspricht ei- ner Anhebung der Ladung des Kondensators.

Anschließend fließt Ladung vom Kondensator über die zweite Di- ode der Zusatzschaltung in den Erregerkreis. Dadurch sinkt das

Potential am Abgriff U wieder auf-0,7V. Dieser Vorgang, der sich ständig wiederholt, erfolgt um 120° zeitversetzt in jedem der Stränge U, V, W.

Beispielsweise gilt für den Erregerstrom Ierr = 8A und für die Erregerspannung Uerr = 24V. Die Energieabgabe des Kondensators berechnet sich zu E C[( 2 U14)2-(Uerr-U14) Für die Leistung der Boosterschaltung gilt : P l#3/2#C[(2#U14)2-(Uerr-U14)2] Damit erhält man : C # 1500 µF, wenn f = 180 Hz.

Bei einer Veränderung der Randbedingungen ergeben sich andere Werte.