DE102008043546A1 - Current limiting device for controller to supply defined current to starter motor of internal-combustion engine of commercial vehicle, has resistors i.e. power resistors, made of alloy, where resistors are embedded in sealing compound - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung bezieht sich auf eine Strombegrenzungsvorrichtung für eine Steuerung zur definierten Bestromung einer elektrischen Maschine von einer Vorrichtung. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung einer Strombegrenzungsvorrichtung für eine Steuerung zur definierten Bestromung einer elektrischen Maschine einer Vorrichtung.The The invention relates to a current limiting device for a controller for defined energization of an electrical machine from a device. The invention further relates to a Method for producing a current limiting device for a controller for defined energization of an electrical machine a device.
Es ist bekannt, bei Nutzfahrzeugen einen Startermotor als elektrische Maschine mit einem kleineren Andrehstrom zu bestromen. Der Andrehstrom wird über das Bestromen einer Einzugswicklung im Starterrelais und dessen Widerstand bereit gestellt. Sobald ein Starterrelais eingespurt ist, wird der Startermotor direkt über eine Schaltvorrichtung vom Starterrelais mit der Starterbatterie verbunden.It is known in commercial vehicles, a starter motor as electrical To power machine with a smaller cranking current. The cranking current is over the energizing of a pull-in winding in the starter relay and its Resistance provided. Once a starter relay meshed is, the starter motor is directly via a switching device from the starter relay connected to the starter battery.
Es sind Widerstandslegierungen zum Heizen in Heizvorrichtungen bekannt.It are known resistance alloys for heating in heaters.
Es sind ferner klassische Leistungswiderstände als Draht- oder SMD-Bauelemente bekannt.It are also classic power resistors as wire or SMD components known.
Ferner ist aus dem folgenden Stand der Technik bekannt, für Start-Stopp-Betriebsstrategien ein Starterritzel vom Startermotor während eines Auslaufens der Brennkraftmaschine zu beschleunigen und in den drehenden Zahnkranz einzuspuren.Further is known from the following prior art, for start-stop operating strategies Starter pinion from the starter motor during a run-out to accelerate the internal combustion engine and into the rotating ring gear einzuspuren.
Aus
der
Die
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Strombegrenzungsvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Strombegrenzungsvorrichtung in einer Steuerung integrierbar ist.It Object of the present invention is a current limiting device of the type mentioned in such a way that the current limiting device can be integrated in a controller.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Gegenstand der Patentansprüche 1 und 10 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.According to the invention the object by the subject of the claims 1 and 10 solved. The dependent claims define preferred developments of the invention.
Ein, der Erfindung zugrunde liegender Gedanke ist, die Strombegrenzungsvorrichtung möglichst einfach als ein Widerstandsmodul auszubilden, so dass es in eine Steuerung integrierbar ist. Ferner sollen mit dem Widerstandsmodul sehr hohe Ströme angesteuert werden können, um starke elektrische Maschinen, wie beispielsweise einen Startermotor für eine Brennkraftmaschine zu bestromen.One, The invention is based thought, the current limiting device as simple as a resistance module, so that it can be integrated into a controller. Furthermore, should with the Resistance module can be driven very high currents, strong electric machines, such as a starter motor for to energize an internal combustion engine.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Strombegrenzungsvorrichtung mit mindestens einem Widerstand als Leistungswiderstand aus einer Widerstandslegierung hergestellt ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass die Strombegrenzungsvorrichtung als integriertes Modul in einer Steuerung ausbildbar ist. Bei einer besonders bevorzugten Anwendung ist die Strombegrenzungsvorrichtung in einer Steuerung für einen Starter motor als elektrische Maschine integriert eingebaut. Der Startermotor kann für eine längere Zeit somit auf eine konstante Drehzahl beschleunigt werden, um beispielsweise in einem Start-Stopp-Betrieb ein Starterritzel in einen Zahnkranz mit auslaufender Drehzahl einzuspuren. Der Startermotor wird somit umgekehrt zum bisher bekannten Stand der Technik zuerst beschleunigt und dann eingespurt und nicht umgekehrt erst eingespurt und dann beschleunigt. Um die Leistungselektronik in der Steuerung vor einer zu starken Wärmebelastung zu schützen, kann das Strombegrenzungsmodul alternativ separat zur Steuerung ausgebildet sein. Die Strombegrenzungsvorrichtung ist für Impulsbelastungen ausgelegt, um eine elektrische Maschine mit einem definierten Strom eine kurze Zeit zu betreiben.The The object is achieved in that the current limiting device with at least one resistor as a power resistor from a Resistance alloy is formed manufactured. This has the advantage that the current limiting device as an integrated module in one Control can be formed. In a particularly preferred application is the current limiting device in a controller for built a starter motor integrated as an electric machine. The starter motor can thus for a longer time be accelerated to a constant speed, for example in a start-stop operation, a starter pinion in a sprocket To run in with expiring speed. The starter motor is thus reversed to the previously known prior art, first accelerated and then meshed in and not vice versa first then and then accelerated. To the power electronics in the control before a To protect strong heat load, that can Current limiting module alternatively designed separately for control be. The current limiting device is for impulse loads Designed to be an electrical machine with a defined current to operate for a short time.
Um einen verbesserten Anschluss auszubilden, sind bevorzugt Anschlüsse des mindestens einen Widerstands an der Strombegrenzungsvorrichtung aus einem elektrisch sehr gut leitfähigen anderen Metall oder Metalllegierung, insbesondere aus Kupfer, hergestellt.Around To form an improved connection are preferably connections the at least one resistor on the current limiting device from a very good electrically conductive other metal or metal alloy, in particular made of copper.
Bevorzugt ist der mindestens eine Widerstand zur Wärmedämmung in einer Vergussmasse eingebettet. Die Vergussmasse ist bevorzugt eine Zementmasse. Weiter bevorzugt sind Anschlüsse in der Vergussmasse fest und nicht federnd verankert. Die Anschlüsse des mindestens einen Widerstands sind somit sicher in der Vergussmasse eingebunden und sicher eingegossen.Preferably, the at least one resistor for thermal insulation is embedded in a potting compound. The potting compound is preferably a cement paste. Further preferred are connections in the potting compound firmly and not resiliently anchored. The connections of the at least one resistor are thus securely embedded in the potting compound and cast securely.
Um die Herstellung einer Steuerung mit der Strombegrenzungsvorrichtung kostengünstig zu vereinfachen, ist der mindestens eine Widerstand mit bondbaren Anschlüssen ausgebildet. Somit ist die Strombegrenzungsvorrichtung automatisiert und rechnergesteuert in der Steuerung herstellbar. Hierfür sind die Anschlüsse flächig ausgebildet.Around the manufacture of a controller with the current limiting device cost-effective to simplify, is the at least one Resistor formed with bondable terminals. Consequently the current limiting device is automated and computer controlled can be produced in the controller. For this are the connections formed flat.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Anschlüsse des mindestens einen Widerstandes schweiß- und/oder lötbar ausgebildet. Somit ist die Strombegrenzungsvorrichtung an bestehende Prozesse leicht anpassbar.According to one Particularly preferred embodiment are the connections the at least one resistor weldable and / or solderable educated. Thus, the current limiting device to existing Processes easily customizable.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform, um verschiedene Stromstufen für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Startermotor, bereit zu stellen, ist die Strombegrenzungsvorrichtung als Modul mit mehreren, insbesondere mit drei, Widerständen und besonders bevorzugt parallel angeordneten Widerständen, ausgebildet.According to one further preferred embodiment, to different current stages for an electrical machine, in particular a starter motor, to provide, the current limiting device is a module with several, in particular three, resistors and especially preferably arranged in parallel resistors formed.
Um eine kompakte Strombegrenzungsvorrichtung zu realisieren, sind die Widerstände parallel angeordnet.Around to realize a compact current limiting device are the Resistors arranged in parallel.
Mit mehreren Widerständen, die entweder einzeln, zusammen oder wechselseitig geschaltet werden können, kann der Startermotor mit verschiedenen Strömen definiert bestromt werden, um definierte Drehzahlen insbesondere bei Start-Stopp-Betriebsstrategien einer Brennkraftmaschine zu erreichen oder eine Kurbelwellenpositionierung durchzuführen, wenn der Startermotor mit definierten Strömen kurzzeitig beaufschlagt wird. Drei Widerstände sind beispielsweise ausreichend, um einen Andrehstrom mit einem Widerstand, einen konstanten Beschleunigungsstrom mit zwei Widerständen oder einen höheren Strom temporär für eine Kurbelwellenpositionierung einer Brennkraftmaschine zu realisieren.With multiple resistances, either individually, together or can be switched alternately, the starter motor be defined with different currents to be energized defined speeds, especially in start-stop operating strategies an internal combustion engine or a crankshaft positioning perform when the starter motor with defined currents is acted upon briefly. Three resistors are for example sufficient to make a starting current with a resistance, a constant Acceleration current with two resistors or a higher one Power temporarily for a crankshaft positioning to realize an internal combustion engine.
Gemäß einer die Erfindung weiterbildenden Ausführungsform, um eine kompakt gebaute Strombegrenzungsvorrichtung zu schaffen, ist der mindestens eine Widerstand mit parallelen Lagen, insbesondere dreilagig, ausgebildet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Widerstandselemente auch dreidimensional gefaltet sein. Vorzugsweise sind die im Modul eingebauten Widerstände im wesentlichen mit einem gleich großen ohmschen Widerstand ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass das Modul einfacher aufgebaut ist, einfach fertigbar ist und die Widerstände auch im Betrieb wechselseitig einsetzbar sind. Natürlich ist es möglich, in alternativen Ausführungsformen Widerstände mit verschiedenen ohmschen Werten einzusetzen.According to one the invention further developing embodiment to a to provide compactly constructed current limiting device is the at least one resistor with parallel layers, in particular three layers, educated. According to another embodiment The resistance elements can also be folded in three dimensions be. Preferably, the built-in resistors in the module essentially with an equal ohmic resistance educated. This has the advantage that the module has a simpler structure is easily manufacturable and the resistors are also in the Operation are mutually applicable. Of course it is possible, in alternative embodiments resistors to be used with different ohmic values.
Um den thermischen Einfluss der Widerstandslegierung zwischen den Lagen untereinander noch besser auszuschließen, sind die Lagen mit einer in die Vergussmasse eingebetteten Isolierschicht, insbesondere einer Isolierfolie oder Abstandshaltern, von einander abgegrenzt ausgebildet.Around the thermal influence of the resistance alloy between the layers Even better to exclude each other, are the layers with an insulating layer embedded in the potting compound, in particular an insulating film or spacers, delimited from each other educated.
Weiter bevorzugt, um die Strombegrenzungsvorrichtung sicher in einer Steuerung einzubauen, ist das Modul der Strombegrenzungsvorrichtung mit mehreren Widerständen in einem Metallprofil, besonders bevorzugt einem Aluminiumprofil, ausgebildet. Ein Aluminiumprofil hat den Vorteil, dass die Wärmeentwicklung besser gekapselt und als Wärmesenke eingesetzt werden kann. Das Modul wird in der Steuerung gemäß bekannten Prozessen eingeklebt und/oder geschraubt oder vernietet.Further preferred to the current limiting device safely in a controller To install, is the module of the current limiting device with several Resistances in a metal profile, particularly preferred an aluminum profile, formed. An aluminum profile has the Advantage that the heat development better encapsulated and can be used as a heat sink. The module is in the Glued control according to known processes and / or screwed or riveted.
Eine derartige Strombegrenzungsvorrichtung hat den Vorteil, dass sie für Start-Stopp-Betriebsstrategien mit einem hohen Strom für den Startermotor für einen gezielten Hochlauf des Startermotors einsetzbar ist und dabei auftretende Stromimpulsbelastungen aushält. Das Modul ist dabei so dimensioniert, dass Impulsverlustleistungen im Kilowattbereich thermisch gepuffert an eine angebaute Wärmesenke kontinuierlich abgegeben werden können. Die elektrischen Anschlüsse an der Strombegrenzungsvorrichtung sind flächig auf einer Seite angeordnet, so dass notwendige Bondkräfte aufgrund des mechanischen Aufbaus beim Bonden einsetzbar sind und eine kostengünstige Massenfertigung für Großserien realisierbar ist.A Such current limiting device has the advantage that it for start-stop operating strategies with a high current for the starter motor for a targeted run-up the starter motor is used and occurring current pulse loads endures. The module is dimensioned so that pulse power dissipation kilowatts thermally buffered to an attached heat sink can be dispensed continuously. The electrical Connections to the current limiting device are flat arranged on one side, allowing necessary bond forces can be used due to the mechanical structure during bonding and a cost-effective mass production for large series is feasible.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen einer Strombegrenzungsvorrichtung dadurch gelöst, dass an eine Widerstandslegierung, vorzugsweise in Bandform, flächige Anschlüsse aus einem anderen Metall oder Metalllegierung, insbesondere aus Kupfer, angebracht werden, die Widerstandslegierung in Lagen umgebogen wird, wobei bevorzugt die Enden der Anschlüsse zur Oberfläche der Anschlüsse parallel nach unten abgebogen werden. Die Widerstandslegierung wird in einer Vergussmasse eingebettet, bevorzugt wird die Widerstandslegierung in ein Metallprofil eingesetzt und besonders bevorzugt wird zwischen den Lagen der Widerstandslegierung und dem Metallprofil vor dem Einbetten eine Isolierfolie eingesetzt oder durch Abstandshalter in der Vergussmasse sichergestellt. Somit ist eine Strombegrenzungsvorrichtung als Modul in einer Steuerung für eine elektrische Maschine und insbesondere einen Startermotor integrierbar und kostengünstig herstellbar. Die Strombegrenzungsvorrichtung kann Ströme für eine elektrische Maschine bei einem Start-Stopp-Betrieb definiert, temporär begrenzen.The The object is achieved by a method for producing a current-limiting device solved in that to a resistance alloy, preferably in band form, surface connections from another Metal or metal alloy, in particular of copper, attached be bent, the resistance alloy in layers, being preferred the ends of the connections to the surface of the connections be bent parallel downwards. The resistance alloy will embedded in a potting compound, the resistance alloy is preferred used in a metal profile and is particularly preferred between the layers of the resistance alloy and the metal profile before Embedding an insulating sheet is used or by spacers ensured in the potting compound. Thus, a current limiting device as a module in a control for an electric machine and in particular a starter motor integrated and inexpensive produced. The current limiting device can currents for an electric machine in a start-stop operation defined, temporary limit.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind und diese Strombegrenzungsvorrichtung auch in anderen Schaltungsanwendungen eingesetzt werden kann.It is understood that the above and to be explained below Characteristics not only in the specified combination, but also in other combinations can be used and this current limiting device can also be used in other circuit applications.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to an embodiment explained in more detail with reference to drawings. Show it:
Die
Die
Steuerung
Die
Für
eine verbesserte Wärmedämmung und Isolierung ist
zwischen den einzelnen Lagen des Widerstandsmaterials eine Isolierung
zum Beispiel eine Isolationsfolie
Die
Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Strombegrenzungsvorrichtung werden an einer Widerstandslegierung flächige Anschlüsse aus beispielsweise Kupfer angebracht, eine weitere Beschichtung zur Bereitstellung einer bondbaren Oberfläche ist als weitere Ausführungsform möglich. Die Widerstandslegierung wird für eine Bauform in Lagen umgebogen, wobei die Enden der Anschlüsse parallel zur Oberfläche der Anschlüsse gestuft nach unten abgebogen werden. Die Widerstandslegierung wird in einer Vergussmasse eingebettet und zur Befestigung in einer Startvorrichtung in ein Metallprofil eingesetzt. Diese Verfahrensschritte werden beispielsweise für drei nebeneinander liegende Widerstände ausgeführt.According to one inventive method for producing a Current limiting device are used on a resistance alloy flat connections made of copper, for example attached, another coating to provide a bondable Surface is possible as another embodiment. The resistance alloy is for a design in layers bent over, with the ends of the terminals parallel to Surface of the connections stepped downwards become. The resistance alloy is embedded in a potting compound and for mounting in a starting device in a metal profile used. These process steps are used for example carried out three adjacent resistors.
Es
ist somit ein Verfahren zum Herstellen und ein mechanischer Aufbau
einer Strombegrenzungsvorrichtung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- - DE 102006039112 A1 [0007] DE 102006039112 A1 [0007]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20140603 |