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Title:
PROTECTION SYSTEM AGAINST AN ELECTRIC MOTOR OVERLOAD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/082092
Kind Code:
A1
Abstract:
In order to ensure a significantly efficient protection for several electric motors, even serially arranged, the invention provides for a protection system (1) against an electric motor (2) overload, in particular for an electrically controlled vehicle ventilator. The electric motor (2) is provided with a three pole connection whose two elements are connected to a switching element (4) which is in parallel connected to the electric motor (2), thereby forming a thermal contact therewith in such a way that said switching element (4) is trigged when a temperature is increased, in particular for disconnecting the relevant electric motor (2) by a corresponding connection.

Inventors:
BIELESCH THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/002131
Publication Date:
September 23, 2004
Filing Date:
March 03, 2004
Export Citation:
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Assignee:
BEHR GMBH & CO KG (DE)
BIELESCH THOMAS (DE)
International Classes:
H02H7/085; H02K11/00; H02K23/66; (IPC1-7): H02H7/085; H02K11/00
Domestic Patent References:
WO2004006406A22004-01-15
Foreign References:
DE10230253A12004-01-22
DE6608471U1971-09-16
US6326879B12001-12-04
JPS6456995A1989-03-03
US20020047354A12002-04-25
DE2215214A11973-10-11
US5509786A1996-04-23
EP1193838A12002-04-03
DE3248217A11984-06-28
US4319298A1982-03-09
Attorney, Agent or Firm:
BEHR GMBH & CO. KG (G-IP Mauserstrasse 3, Stuttgart, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Anordnung (1) zum Schutz vor Überlast eines Elektromotors (2), ins besondere eines elektrisch angetriebenen Lüftergebläses für ein Fahrzeug, wobei der Elektromotor (2) mit einem mehrpoligen An schluss (6) versehen ist, von denen mindestens zwei Anschlussele mente (6a und 6b bzw. 6b und 6c bzw. 6a bis 6c) einem Schaltele ment (4) zugeordnet sind, das parallel zum Elektromotor (2) diesen thermisch kontaktierend geschaltet ist, so dass bei Übertemperaturen ein Auslösen des betreffenden Schaltelements (4) bewirkt ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der der mehrpolige Anschluss (6) als Steckoder Kabelanschluss ausgebildet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Schaltelement (4) als Öffner (10), Schließer oder Wechselschalter (8) ausgebildet ist.
4. Anordnung nach Anspruch 3, bei der das als ein Öffner (10) oder Schließer ausgebildete Schaltelement (4) zwischen dem positiven oder negativen Anschlusselement (6a bzw. 6c) und einem weiteren Anschlusselement (6b) des mehrpoligen Anschlusses (6) geschaltet ist.
5. Anordnung nach Anspruch 3, bei der das als. ein Wechselschalter (8) ausgebildete Schaltelement (4) spannungsseitig zwischen dem positi ven und dem negativen Anschlusselement (6a und 6c) des mehrpoli gen Anschlusses (6) geschaltet ist und schaltungsseitig mit einem weiteren Anschlusselement (6b) verbunden ist.
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der mehrpolige Anschluss (6) als ein 3poliger Anschluss oder ein 2 poliger Anschluss mit Zusatzkontakt ausgebildet ist.
7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Schaltelement (4) als ein temperaturabhängiges Bauelement ausge bildet ist.
8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Schaltelement (4) als ein Thermoschutzschalter, als ein Halbleiter Bauelement (11) oder als ein temperaturabhängiger Widerstand (9) ausgebildet ist.
9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Schaltelement (4) im Elektromotor (2) integriert ist.
10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der par allel zum Schaltelement (4) mindestens ein Entstörelement (22) ge schaltet ist.
11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Schaltelement (4) derart ausgelegt ist, dass eine Auslösung bei einer Temperatur (, c) von größer 50°C erfolgt.
12. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein Sicherungselement (18) zur Abschaltung eines den Elektromotor (2) speisenden Stromkreises (H) bei Überschreitung eines kritischen Grenzwertes vorgesehen ist.
13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der an mindestens einem Anschlusselement (6a oder 6b) einer Motorzulei tung eine Rückmeldeleitung (16) angeschlossen ist.
14. Anordnung nach einem der vorangegangend üChé, MiRlZr aWn mindestens einem Anschlusselement (6b) einer Motorzuleitung über ein Entkopplungselement, insbesondere eine Diode (20) eine Rück meldeleitung (16) angeschlossen ist.
15. Anordnung nach Anspruch 14, bei der mindestens ein Entkopplungs element im Motor und/oder in einer Ansteuerschaltung angeordnet ist.
16. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der min. destens ein Umschaltelement (U), insbesondere ein Relais (R1, R2) oder ein elektronischer Schalter, zur drehzahlabhängigen Steuerung vorgesehen ist.
17. Anordnung nach Anspruch 16, bei der das Umschaltelement (U) mit der Rückmeldeleitung (16) verbunden ist.
18. Anordnung nach einem der. vorhergehenden Ansprüche, bei der bei zwei in Serie geschalteten Elektromotoren (2) jedem Elektromotor (2) ein Schaltelement (4) zugeordnet ist, welche unabhängig voneinander auslösen.
Description:
Anordnung zum Schutz vor Überlast eines Elektromotors Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Schutz vor Überlast eines Elek- tromotors, insbesondere eines elektrisch angetriebenen Lüftergebläses für ein Fahrzeug.

In Fahrzeugen, insbesondere Verbrennungsmaschinen werden zur Kühlung der Verbrennungsmaschinen elektrisch betriebene Lüftergebläse eingesetzt.

Hierdurch ist eine gezielte Steuerung und Regelung des Wärmehaushalts der Verbrennungsmaschine möglich. Dabei wird das Lüftergebläse oder der Lüfter üblicherweise in einer oder mehreren Drehzahistufen betrieben. Ge- wöhnlich ist der Lüfter in der maximalen Drehzahlstufe direkt ohne zusätzli- che Vorwiderstände an eine Batterieversorgung zur Versorgung mit voller Batteriespannung verbunden. Speziell zum Schutz der Verkabelung gegen- über einem Brand durch Überlastung ist daher im allgemeinen eine Bord- netzsicherung vorgesehen. Diese wird auch zum Schutz des Lüfters gegen- über einem möglichen Brand durch Überlastung verwendet, wenn beispiels- weise der Lüfter in der maximalen Drehzahlstufe blockiert.

Üblicherweise werden im Bereich der Klimatisierung zum Schutz vor Über- temperaturen reversible Thermoschutzschalter in den Stromkreis der be- treffenden thermischen Komponenten geschaltet, wodurch im Fehlerfall, d. h. bei Übertemperatur, der Stromfluss in diesem Stromkreis unterbrochen wird.

Dazu ist der Thermoschutzschalter als Öffner ausgeführt. Da der Thermo- schutzschalter bekannterweise reversibel ausgelegt ist, wird dieser nach Unterschreitung der kritischen Temperatur wieder eingeschaltet. Aufgrund

des eingeschränkten Funktions-und Temperaturbereiches und der hohen Strombelastung sind solche Schutzschalter im Motorkühlungsbereich nur begrenzt einsetzbar. Darüber hinaus weisen handelsübliche Bordnetzsiche- rungen baubedingt hohe Toleranzen auf, welche insbesondere alterurigsbe- dingt dazu führen, dass der ursprünglich ausgelegte Auslösewert mit der Le- bens-oder Laufzeit abweichen kann. Zusätzlich wird dieses Verhalten noch durch das Temperaturverhalten des Lüfters verstärkt, da bei Blockierung des Lüfters sich dessen Innenwiderstand durch Erwärmung erhöht. Erschwerend kommt noch die Widerstandserhöhung der Zuleitungen durch deren Erwär- mung hinzu. Daneben tritt dieses Problem auch bei einer im Lüfter oder Ge- bläse integrierten Schmelzsicherung auf. Um dieses Problem zu reduzieren, kann die Bordnetzsicherung mit einem kleineren Auslösewert ausgeführt sein. Dies führt möglicherweise jedoch zu einem früheren Ansprechen der Bordnetzsicherung auch in ungewollten Fällen. Darüber hinaus kann ein zu frühes Ansprechen der Bordnetzsicherung und somit der Abschaltung des Lüfters zu einer Überhitzung des Kühlsystems und möglicherweise zu einer Schädigung des Verbrennungsmotors führen, wenn der Fehler nicht recht- zeitig erkannt wird.

Daneben ist es auch bekannt, mehrere, z. B. zwei Lüftergebläse einzusetzen, welche mittels eines Umschaltelements, z. B. einem Umschaltrelais sowohl in Reihe für eine Minimaldrehzahl als auch in Parallelschaltung für eine Maxi- maldrehzahl geschaltet werden. Kommt es dabei bei einem Betrieb der Lüf- ter in Parallelschaltung zu einem Fehlerfall bei einem der Lüfter, z. B. ein Lüfter ist blockiert, kann aufgrund eines daraus resultierenden Überstroms ein Sicherungselement, z. B. eine Bordnetzsicherung ausgelöst werden, wo- durch der Stromkreis unterbrochen wird. Demgegenüber kommt es im Feh- lerfall von in Reihenschaltung angeordneten Lüftern zu einer Erhöhung des [nnenwiderstands des Lüfters und der Zuleitungen, wodurch der Auslö- sestrom des Sicherungselements unterschritten bleibt. Auch hier ist mit zu- nehmenden Alter der Bordnetzsicherungen eine Abweichung der ge- wünschten>Ansprechwerte über vorgegebene Toleranzen hinaus möglich.

Somit ist, abhängig von der Konfiguration des Lüftersystems, eine Absiche- rung durch einfache Bauelemente wie beispielsweise der Einsatz von

Schmelzsicherungen nicht immer in allen Spezifikationsbereichen zu realisie- ren und muss oft durch erhebliche Zusatzmaßnahmen gelöst werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Schutz vor Überlast eines Elektromotors anzugeben, welche eine hinrei- chend gute Absicherung bewirkt ohne, dass eine Absicherung vorzeitig und ungewollt ausgelöst wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anordnung zum Schutz vor Überlast eines Elektromotors, insbesondere eines elektrisch an- getriebenen Lüftergebläses für ein Fahrzeug, wobei der Elektromotor mit einem mehrpoligen Anschluss versehen ist, von denen zwei Anschlussele- mente einem Schaltelement zugeordnet sind, das parallel zum Elektromotor diesen thermisch kontaktierend geschaltet ist, so dass bei Übertemperaturen ein Auslösen des betreffenden Schaltelements bewirkt ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran- sprüche.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass es im Falle von Übertemperaturen an einem der Elektromotoren, z. B. durch Schwergängig- keit oder durch Blockierung eines durch den Elektromotor angetriebenen Lüfters aufgrund eines Eindringen eines Fremdkörpers, zu einer erheblichen thermischen Belastung, insbesondere zu einer übermäßigen Erwärmung kommen kann, welche folglich zu einem Ansteigen des Innenwiderstands des Elektromotors führt. Dies wiederum führt dazu, dass eine im Stromkreis des Elektromotors angeordnete Sicherung aufgrund des durch den erhöhten Innenwiderstands begrenzten Stromfluß nicht anspricht. Daher ist erfin- dungsgemäß der Elektromotor mit einem mehrpoligen Anschluss versehen, von dem zwei Anschlusselemente einem Schaltelement zugeordnet sind, das parallel zum Elektromotor thermisch kontaktierend geschaltet ist. Durch eine derartige Integration eines Schaltelements unmittelbar am Elektromotor, insbesondere an einer Stelle, an welcher die höchsten Temperaturen im Be- trieb oder bei Blockierung auftreten können, und einer Zuordnung von An- schlusselementen ist neben einer besonders einfachen und kostengünstigen

Kontaktierung und daraus resultierend einem besonders genauen und schnellen Auslösen bei Überhitzung und somit in einem Fehlerfall auch eine besonders einfache und hinreichend gute Überwachung und Plausibili- tätsprüfung des Auslösens des Schaltelements ermöglicht. D. h. indem die kritischen Temperaturen direkt am die Temperaturerhöhung bewirkenden Element selbst erfasst werden und dem Schaltelement Anschlusselemente des mehrpoligen Anschlusses zugeordnet sind, ist ein möglichst schneller und sicherer Brand-und Überhitzungsschutz bei gleichzeitig guter Überwa- chung und Plausibilitätsprüfung der diesen Schutz erforderlichen Anforde- rungen an das Schaltelement gegeben.

Zweckmäßigerweise ist der mehrpolige Anschluss als Steck-oder Kabeln- schluss ausgeführt. Beispielsweise ist der mehrpolige Anschluss als 3- poliger Steckanschluss oder analog dazu in einer alternativen Ausführungs- form als ein 3-adriger Kabelanschluss ausgeführt. Somit kann ein zugehöri- ger Motoranschluss standardmäßig durch einen Stecker oder durch eine entsprechende Kabelanbindung erfolgen.

Je nach Art und Aufbau der Anordnung kann das Schaltelement als Öffner, Schließer oder Wechselschalter ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das Schaltelement als ein Öffner ausgebildet und zwischen dem positiven oder negativen Anschlusselement und einem weiteren Anschlusselement des mehrpoligen Anschlusses geschaltet. Dies ermöglicht eine besonders einfa- che und kostengünstige Schaltung, wobei einer der Schalterkontakte des Schaltelements direkt mit dem negativen oder Minus-Anschlusselement des Elektromotors verbunden ist. Alternativ dazu und insbesondere zur Anbin- dung weiterer Anwendungen ist einer der Schalterkontakte des Schaltele- ments direkt mit dem positiven oder Plus-Anschlusselement des Elektromo- tors verbunden. Der zweite Schalterkontakt wird in beiden Fällen-An- schluss an Minuspol oder Pluspol-mit einem weiteren, z. B. einem mittleren Anschlusselement eines 3-poligen Anschlusses des Elektromotors verbun- den. Zweckmäßigerweise ist dieser Kontakt oder dieses mittlere Anschlus- setement gegenüber den auch als Motoranschlüsse dienenden Anschlus- elementen für niedrige Ströme auslegbar.

Alternativ zu dem als Öffner ausgebildeten Schaltelement kann dieses in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform auch als Wechselschalter aus. gebildet sein. Hierbei ist das Schaltelement spannungsseitig bevorzugt zwi- schen dem positiven und dem negativen Anschlusselement des mehrpoligen Anschlusses geschaltet und schaltungsseitig mit einem weiteren Anschlus- selement, z. B. einem mittleren Anschlusselement des mehrpoligen An- schlusses, verbunden.

Je nach Vorgabe kann der mehrpolige Anschluss verschiedenartig ausge- führt sein. Beispielsweise kann der mehrpolige Anschluss bevorzugt als ein 3-poliger (oder 3-adriger) Anschluss ausgebildet. Alternativ kann der An- schluss als ein 2-poliger Anschluss (oder 2-adriger) mit einem zusätzlichen Kontakt oder einem zusätzlichen Kabel ausgeführt sein, wobei der zusätzli- che Kontakt zur Erkennung von Überlastung des Elektromotors dient.

Um einen temperaturbedingten Fehlerfall sicher erkennen zu können, ist das Schaltelement zweckmäßigerweise als ein temperaturabhängiges Bauele- ment ausgeführt-. In einer möglichen Ausführungsform kann das Schaltele- ment als Thermoschutzschalter, insbesondere als Bimetallstreifen, als ein Halbleiterbauelement, z. B. ein TEMPFET, oder als ein temperaturabhängi- ger Widerstand ausgebildet sein. Derartige thermische, insbesondere rever- sible Auslöser, biegen sich bei Erwärmung durch und lösen somit bei einer Übertemperatur aus. Auch können weitere alternative elektronische oder mechanische Bauteile mit entsprechenden temperaturabhängigen Kennlini- en, wie beispielsweise PTC-Widerstände oder auch Halbleiterschalter, als Schaltelemente verwendet werden.

Für eine besonders sichere und einfache Detektion von Übertemperaturen am Elektromotor ist das Schaltelement im Elektromotor integriert. Zweckmä- ßigerweise ist parallel zum Schaltelement mindestens ein Entstörelement, z. B. ein Kondensator geschaltet.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei das Schaltelement auf einer Bürstenplatte des Elektromotors angeordnet. Hierdurch ist ein hinreichend gute thermische Kontaktierung und somit ein möglichst guter Wärmeüber-

gang. zur Identifizierung der Übertemperaturen und somit der Überlast am Elektromotor gegeben. Darüber hinaus beansprucht eine derartige Anord- nung des Schaltelements auf der Bürstenplatte wenig Bauraum und ist somit besonders einfach und problemlos in vorhandene Freiräume einbringbar und demzufolge leicht nachrüstbar.

Vorzugsweise ist das Schaltelement derart ausgelegt, dass eine Auslösung bei einer Temperatur von größer 50°C, insbesondere in einem Bereich von 50°C bis 220°C, vorzugsweise in einem Bereich von 150°C bis 210°C, er- folgt. Mit anderen Worten : Für eine einfache Ausführung des Schaltelements ist es ausreichend, dass dessen Toleranzbereiche zum Auslösen im oberen, kritischen Temperaturbereich des Elektromotors liegt.

Zusätzlich ist zweckmäßigerweise ein Sicherungselement zur Abschaltung eines den Elektromotor speisenden Stromkreises bei Überschreitung eines kritischen Grenzwertes von beispielsweise 60 A vorgesehen ist. Mit anderen Worten : Zusätzlich zur temperaturabhängigen Auslösung des Schaltele- mentes und somit zu einer ersten Stufe der Fehlererkennung durch Überlast des fehlerbehafteten Elektromotors kann in einer zweiten Stufe ein Siche- rungselement zur stromabhängigen Auslösung vorgesehen sein. Hierdurch wird bei Überschreitung eines kritischen Stromwertes von beispielsweise größer 60 A der Stromkreis zur Stromversorgung des Elektromotors unter- brochen. Zur Vermeidung von elektromagnetischen Störungen beim Zu- und/oder Abschalten des Schaltelements kann zweckmäßigerweise ein Ent- störkondensator parallel zum Schaltelement geschaltet sein. Abhängig von den Anforderungen sind auch andere Entstörglieder einsetzbar.

Zur Überwachung der Funktionen des Elektromotors ist mindestens ein An- schiusselement einer Motorzuleitung mit einer Rückmeldeleitung verbunden.

Je nach Art und Ausführung kann das Anschlusselement einer Motorzulei- tung über ein Entkopplungselement, z. B. eine Diode mit einer Rückmelde- leitung verbunden sein. Auch kann zur drehzahlabhängigen Steuerung des Elektromotors ein Umschaltelement, z. B. ein Relais zum Umschalten von einer Drehzahlstufe in eine andere vorgesehen sein. Bevorzugt ist hierbei auch das Umschaltelement mit einer Rückmeldeleitung verbunden.

Je nach Anwendungsfall können auch mehrere Elektromotoren in Reihe oder Parallel zueinander geschaltet sein. In einer bevorzugten Ausfüh- rungsform ist dabei zweckmäßigerweise jedem Elektromotor ein Schaltele- ment zugeordnet, wobei die Schaltelemente unabhängig voneinander auslö- sen können. Schaltet im Fehlerfall nur einer der Elektromotoren selbsttätig mittels des zugehörigen Schaltelements und dessen nachgeschalteter, sepa- rater Überwachung ab, dann kann der andere Elektromotor bestimmungs- gemäß, bevorzugt mit erhöhter Drehzahl zur Erhöhung der Kühl-und somit Luftleistung weiter betrieben werden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass bei einem beispielsweise durch Übertemperaturen bewirkten Kurzschluss eines Elektromotors anhand der Integration eines thermisch mit dem Elek- tromotor kontaktierenden Schaltelements im Elektromotor selbst eine Erfas- sung und Überwachung der kritischen Temperaturen direkt an der Wärme- quelle möglich ist. Durch ein dem Elektromotor, z. B. einem Lüfter, oder Ge- bläse, zugeordnetes Schaltelement und dessen Anbindung an einen mehr- poligen, z. B. einen 3-poligen Anschluss des Elektromotors ist eine separate Überwachung und somit sichere und genaue Abschaltung des fehlerhaften Motors möglich. Nach Behebung der Störung kann die Normalfunktion des Elektromotors durch Einschalten des Schaltelements wieder aktiviert wer- den.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen : Fig. 1A bis 1 E schematisch verschiedene Anordnungen zum Schutz vor Überlast eines Elektromotors mit einem zugehörigen-jeweils unter schiedlich ausgeführten bzw. geschalteten-Schaltelement im Nor- malzustand, Fig. 2,3 schematisch weitere Ausführungsformen für eine Anordnung zum Schutz vor Überlast eines Elektromotors mit einer zweistufigen Dreh zahlsteuerung,

Fi. g. 4 schematisch eine Ausführungsform einer Anordnung zum Schutz vor Überlast für zwei miteinander verbundene Elektromotoren in Serien- /Parallelschaltung, und Fig. 5 schematisch ein Beispiel für einen Einbauort des Schaltelements im Elektromotor.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Be- zugszeichen versehen.

Figur 1A zeigt eine Schaltung für eine Anordnung 1 zum Schutz (im weiteren kurz Schutzanordnung 1 genannt) vor Überlast eines Elektromotors 2. Bei dem Elektromotor 2 handelt es sich beispielsweise um einen Antrieb für ei- nen nicht näher dargestellten Lüfter oder ein Gebläse eines nicht näher dar- gestellten Fahrzeugs zur Lüftung einer nicht näher dargestellten Verbren- nungsmaschine des Fahrzeugs. Um den Lüfter und dessen Elektromotor 2 gegen eine Überlast, wie dies beispielsweise bei einer Blockierung des Ge- bläses oder des Lüfters auftreten kann,, zu schützen, umfasst die Schutz- anordnung 1 ein Schaltelement 4, das parallel zum Elektromotor 2 geschal- tet ist.

Sowohl zur Spannungsversorgung des Elektromotors 2 als auch zur Über- wachung des Zustands des Schaltelements 4 ist ein mehrpoliger, z. B. ein 3- poliger Anschluss 6 mit drei Anschlusselementen 6a bis 6c vorgesehen. Die zwei äußeren Anschlusselemente 6a und 6c dienen unter anderem der Spannungsversorgung des Elektromotors 2, wobei eines der äußeren An- schlusselemente 6a den Plus-Anschluss und das andere äußere Anschlus- selement den Minus-Anschluss darstellen. Je nach Art und Aufbau des mehrpoligen Anschlusses 6 kann dieser als Steck-oder Kabelanschluss ausgebildet sein. Bei einem 3-poligen Anschluss kann dieser auch als 2- poliger Anschluss mit einem Zusatzkontakt oder standardmäßig als 3-poliger . Anschluss ausgeführt sein. Somit kann auch ein herkömmlicher Motorsteck- anschluss mit 2 Kontakten oder Anschlüssen durch Hinzufügen des Zusatz- kontaktes um die nachfolgend beschriebene Überwachungsfunktion des Schaltelements 4 ergänzt werden.

Das Schaltelement 4 ist direkt im Antrieb oder Elektromotor 2 integriert. D. h.

Für eine sichere thermisch kontaktierende Anordnung des Schaltelements 4 ist dieses unmittelbar am Elektromotor 2 beispielsweise an einer geeigneten Stelle, insbesondere unmittelbar in Nähe eines Ortes, an welchem die Wär- me im Störungsfall entsteht, angebracht. In bevorzugter Ausführungsform wird das Schaltelement 4 beispielsweise auf der Bestückungsseite einer nicht näher dargestellten Bürstenplatte des Elektromotors 2 angeordnet. Al- ternativ kann das Schaltelement 4 auch an einer anderen für eine thermi- sche Auslösung sicher geeigneten Stelle angebracht sein.

Das Schaltelement 4 ist bevorzugt als ein temperaturabhängiges Bauele- ment ausgeführt, z. B. als ein reversibler Thermoschutzschalter beispielswei- se in Form eines Bimetallstreifens. In einer möglichen Ausführungsform, wie in der Figur 1A gezeigt, ist das Schaltelement 4 als ein Wechselschalter 8 ausgebildet. Dabei ist der Wechselschalter 8 spannungsseitig an die beiden äußeren Anschlusselemente 6a und 6c des mehrpoligen Anschlusses 6 ge- schaltet. Schaltungsseitig ist der Wechselschalter 8 mit dem mittleren An- schlusselement 6b verbunden. Bedingt durch die lediglich schaltungsseitige Belegung des mittleren Anschlusselements 6b kann dieses für. niedrige Ströme ausgebildet sein.

In den Figuren 1 B und 1C sind alternative Ausführungsformen für das Schaltelement 4 und dessen schaltungstechnische Verbindung mit dem An- schluss 6 des Elektromotors 2 dargestellt. In beiden Figur 1B und 1C ist das Schaltelement 4 jeweils als Öffner 10 ausgebildet. Alternativ kann das Schaltelement 4 auch in nicht näher dargestellten Art und Weise als Schlie- ßer ausgebildet sein. Lediglich die Verschaltung des Schaltelements 4 mit dem Anschluss 6 des Elektromotors 2 ist verschieden. In der Figur 1 B ist das Schaltelement 4 zwischen dem mittleren Anschlusselement 6b und dem äu- ßeren, beispielsweise als Negativanschluss dienenden negativen Anschlus- selement 6c geschaltet. Demgegenüber ist in der Figur 1C das Schaltele- ment 4 zwischen dem mittleren Anschlusselement 6b und dem äußeren, als Plusanschluss dienenden positiven Anschlusselement 6a geschaltet.

Die Figuren 1D und 1E zeigen weitere beispielhafte Ausführungsformen für das Schaltelement 4, z. B. in Form eines temperaturabhängigen Halblei- terelements 11, z. B. eines elektronischen Bauteils wie eines TEMPFET, das mit oder ohne eine Zusatzbeschaltung ausgeführt sein kann, bzw. eines temperaturabhängigen Widerstands 9, wie beispielsweise PTC-Widerstand.

Im Fehlerfall des Elektromotors 2, z. B. durch Blockierung kann es zu Über- temperaturen kommen. Beispielsweise liegt die kritische Temperatur S je nach Anwendungsfall bei ca. 180°C. Diese Temperaturüberschreitung am Elektromotor 2 führt dazu, dass der Innenwiderstand Ri des Elektromotors 2 einen zur Auslösung einer herkömmlichen Sicherung erforderlichen Auslö- sestrom, beispielsweise einen Grenzwert von 60 A unterschreitet, was wie- derum eine erhebliche thermische Belastung zur Folge hat. Zur Vermeidung derartiger thermischer Belastungen ist das Schaltelement 4 beispielsweise derart ausgelegt, dass bedingt durch dessen thermisch kontaktierende An- ordnung mit dem Elektromotor 2 eine Auslösung bei einer Temperatur von größer 50°C, insbesondere in einem Bereich von 50°C bis 220°C, vorzug- weise in einem Bereich von 150°C bis 210°C, erfolgt, wodurch bei Auslösen des Schaltelements 4 die Spannungsversorgung des Elektromotors 2 unter- brochen wird. Nachfolgend werden anhand der weiteren Figuren verschie- dene schaltungstechnische Ausführungsformen für die Auslösung und die Anordnung des Schaltelements 4 näher beschrieben.

Die Figur 2 zeigt ein Schaltungsbeispiel eine Anordnung 1 zum Schutz des Elektromotors 2, der beispielsweise für ein mehrstufiges Lüftersystem mit mehreren Drehzahistufen Sn, beispielsweise für zwei Drehzahlstufen S1 und S2 betrieben wird. Die beiden äußeren Anschlusselemente 6a und 6c des mehrpoligen, insbesondere 3-poligen Anschlusses 6 dienen der Spannungs- versorgung des Elektromotors 2 und sind über eine Plusleitung 12 mit dem Pluspol"+"einer nicht näher dargestellten Batterie und über eine Minuslei- tung 14 mit dem Minuspol"-"der Batterie verbunden. Das Schaltelement 4 ist als Öffner 10 ausgebildet und zwischen dem äußeren Anschlusselement 6c und dem mittleren Anschlusselement 6b, auch Anschluss des Elektro- motors 2 genannt, verbunden. Über den Anschluss oder das mittlere An- schlusselement 6b ist das Schaltelement 4 in Reihe zu den parallel zueinan-

der geschalteten Drehzahlstufen S1 und S2 mit der Plusleitung 12 verbun- den. Die Drehzahlstufen S1 und S2 umfassen als ein Umschaltelement U jeweils ein Relais R1 bzw. R2 und einen zugehörigen Schalter SS1 bzw.

SS2. Das jeweilige Relais R1 oder R2 wird über den zugehörigen Schalter SS1 bzw. SS2 angesteuert, wodurch jeweils zugehörige Hochstromschalter HS1 bzw. HS2 für die jeweilige Drehzahistufe S1 bzw. S2 geschaltet werden.

Zusätzlich kann parallel zu den Drehzahlstufen S1 und S2 in Reihe zum Schaltelement 4 unmittelbar nach dem Ausgang des mittleren Anschlus- elements 6b eine Rückmeldeleitung. 16 (auch Überwachungsleitung ge- nannt) angeordnet sein. Die Rückmeldeleitung 16 ist beispielsweise in nicht näher dargestellter Art und Weise mit einem Eingang eines Motor-und/oder Batteriesteuergeräts verbunden.

Im Betrieb der Anordnung 1 wird einer der Schalter SS1 oder SS2 für die Drehzahlstufe S1 bzw. S2 des Elektromotors 2 betätigt, so dass der Elek- tromotor 2 gestartet wird. Dabei fließt der Steuerstrom für das betreffende Relais R1 oder R2 in einem Stromkreis K von der Plusleitung 12 über eine in der Plusleitung 12 ggf. geschaltete Bordnetzsicherung 18, über das betref- fende Relais R1 bzw. R2 und über das Schaltelement 4 zur Minusleitung 14.

Die Überwachungs-oder Rückmeldeleitung 16 für das Schaltelement 4 liegt somit auf Minuspotential.

Kommt es nun zu einem Anstieg der Temperatur S des Elektromotors 2 und beispielsweise durch Blockierung des Lüfters zu einem Anstieg der Tempe- ratur S in einen unzulässigen Temperaturbereich, so löst das thermisch mit dem Elektromotor 2 kontaktierende Schaltelement 4 aus. D. h. Der Strom- kreis K wird hierdurch unterbrochen, so dass beide Relais R1 und R2 abfal- fen und den Hauptstromkreis H unterbrechen. Mit der Unterbrechung des Stromkreises K durch das Schaltelement 4 wird die Rückmeldeleitung 16 auf Pluspotenzial gelegt. Bevorzugt ist das Schaltelement 4 mit einer Schalthy- sterese für Toleranzbereiche versehen. Zusätzlich kann der Widerstand R der ersten Lüfterstufe zusätzlich über eine in Serie mit dem Widerstand R geschaltete Microtemperatursicherung MTS abgesichert sein.

Je nach Art und Anbindung der Rückmeldeleitung 16 kann nunmehr bei- spielsweise eine angeschlossene Motorsteuerung anhand des anliegenden Pluspotenzials den Elektromotor 2 ansteuern, wobei gleichzeitig die Fehler- meldung für erhöhte Temperatur des Elektromotors 2 ausgegeben und ggf. angezeigt wird. In Abhängigkeit von der Funktionalität der betreffenden Motorsteuerung kann ggf. nach Fehlerbehebung und/oder entsprechender Abkühlung des Elektromotors 2, durch entsprechende Ansteuerung, das Sy- stem wieder automatisch in den Ursprungszustand zurückgesetzt werden.

Figur 3 zeigt eine alternative Ausführungsform für die Anordnung 1, wobei die Rückmeldeleitung 16 am äußeren Anschlusselement 6a angeschlossen ist. Hierdurch kann gegenüber dem Anschluss an dem mittleren Anschlus- selement 6b neben der Abfrage des Zustands des Schaltelements 4 alterna- tiv oder zusätzlich der Zustand des Antriebs oder Elektromotors 2 indirekt abgefragt werden. D. h. mittels einer derartigen Schaltungsanordnung ist so- wohl prüfbar, ob der Elektromotor 2 mit Spannung versorgt wird oder ob am Elektromotor 2 ein Fehler aufgrund von Übertemperatur ausgelöst worden sein kann. Zusätzlich kann mittels der Rückmeldeleitung 16 durch deren Schaltung unmittelbar nach dem Ausgang des äußeren Anschlusselements 6a und parallel zu einem als Bordnetzsicherung dienenden Sicherungsele- ment 18 die Auslösung dieses Sicherungselements 18 indirekt überwacht werden. Der Elektromotor 2 ist wie in Figur 2 dargestellt mit zwei Dreh- zahlstufen S1 und S2 und der zugehörigen Ansteuerung mittels der Relais R1 bzw. R2 und der Schalter SS1 bzw. SS2 und der Hochstromschalter HS1 bzw. HS2 versehen.

Figur 4 zeigt einen weiteren Anwendungsfall. Hierbei sind für ein Lüftungssy- stem beispielsweise zwei gleiche oder ähnliche Antriebs-oder Elektromoto- ren 2 vorgesehen. Die Elektromotoren 2 sind dabei in Reihen-oder Parallel- schaltung miteinander verbunden. D. h. Zum Betreiben eines derartigen zweistufigen Lüftersystems für die Verbrennungsmaschine in verschiedenen Drehzahlstufen Sn können die beiden Elektromotoren 2 mittels eines Um- schaltelements U zum einen in Reihe für eine Minimaldrehzahl in der Dreh- zahistufe S1 und zum anderen parallel für eine Maximaldrehzahl in der Drehzahistufe S2 geschaltet werden. Zur Absicherung des Hauptstromkrei-

ses H ist des Weiteren die Bordnetzsicherung 18 in Reihe zu den Elektro- motoren 2 geschaltet.

Kommt es nun im Betrieb beider Elektromotoren 2 in Reihenschaltung zu einer Blockierung beispielsweise eines der Elektromotoren 2, so wirkt dieser als Vorwiderstand für den anderen Elektromotor 2, so dass hier kein tempe- . raturkritischer Bereich erreicht wird. Dabei wird der noch intakte Elektromotor 2 automatisch mit entsprechend höherer Leistung weiter betrieben werden.

Kommt es in der Reihenschaltung nun aber zu dem Fall, dass beide Elek- tromotoren 2 blockieren, so spricht das Sicherungselement 18 aufgrund der hohen Innenwiderstände der Elektromotoren 2 im ungünstigsten Fall nicht an und es kann zu einer Überhitzung kommen. Um dies zu vermeiden, ist jeder Elektromotor 2 mit einem zugehörigen Schaltelement 4 versehen. Sind nun beide Elektromotoren 2 blockiert, so spricht aufgrund steigender Temperatu- ren 9 im Fall der Reihenschaltung der beiden Elektromotoren 2 in der Dreh- zahistufe S1 dasjenige Schaltelement 4 an, dessen Elektromotor 2 an der Minusleitung 14 angeschlossen ist. Hierdurch wird der Stromkreis K durch die beiden Relais R1 und R2 der Drehzahistufen S1 und S2 unterbrochen.

In einem anderen Fall, in welchem beide Elektromotoren 2 in der maximalen Drehzahistufe S2 betrieben werden (= Parallelbetrieb der beiden Elektro- motoren 2 an der Batteriespannung), ist das System über das Sicherungs- element 18 geschützt..

Zur Entkopplung der beiden Schaltelemente 4 sind Dioden 20 vorgesehen.

Diese Dioden 20 können in bevorzugter Anwendungsart auch in den Elek- tromotoren 2 integriert und mit jedem beliebigen Schaltelement 4, wie in Fi- gur 1A bis 1E beschrieben, verschaltet werden. Des Weiteren können die erforderlichen Dioden 20 in einer weiteren Anwendungsform direkt in den Relais R1 oder R2 oder auch anderweitigen Ansteuergeräten integriert sein.

Je nach Art und Aufbau kann parallel zum jeweiligen Schaltelement 4 auch ein Entstörelement 22, z. B. ein Entstörkondensator geschaltet sein. Wie schon in Figur 2 und Figur 3 beschrieben, kann auch hier durch eine zusätz-

liche Rückmeldeleitung 16 die Funktion des Systems überwacht und indirekt abgefragt werden.

Figur 5 zeigt ein Beispiel für einen möglichen Einbauort des Schaltelements 4 am Elektromotor 2. In bevorzugter Ausführungsform wird das Schaltele- ment 4 beispielsweise auf einer Trägerplatte 24 (auch Bürstenplatte ge- nannt) des Elektromotors 2 angeordnet. Für eine sichere thermisch kontak- tierende Anordnung des Schaltelements 4 ist dieses somit unmittelbar am Elektromotor 2 beispielsweise an einer geeigneten Stelle, insbesondere un- mittelbar in Nähe eines Ortes, an welchem die Wärme im Störungsfall ent- steht, angebracht.

Bezugszeichenliste- 1 Anordnung zum Schutz vor Überlast eines Elektromotors 2 Elektromotor 4 Schaltelement 6 mehrpoliger Anschluss 6a, 6b, 6c Anschlusselemente 8 Wechselschalter 9 temperaturabhängiger Widerstand 10 Öffner 11 temperaturabhängiges Halbleiter-Bauelement 12 Plusleitung 14 Minusleitung 16 Rückmeldeleitung 18 Bordnetzsicherung 20 Dioden 22 Entstörelemente, 24 Trägerplatte H Hauptstromkreis K Stromkreis' MTS Mikro-Temperatursicherung R Widerstand R1, R2 Relais U Umschaltelement S1, S2, Sn Drehzahlstufen SS1, SS2 Schalter- HS1, HS2 Hochstromschalter Temperatur




 
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