EP1604441A1 - Anordnung zum schutz vor überlast eines elektromotors - Google Patents

Anordnung zum schutz vor überlast eines elektromotors

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Publication number
EP1604441A1
EP1604441A1 EP04716556A EP04716556A EP1604441A1 EP 1604441 A1 EP1604441 A1 EP 1604441A1 EP 04716556 A EP04716556 A EP 04716556A EP 04716556 A EP04716556 A EP 04716556A EP 1604441 A1 EP1604441 A1 EP 1604441A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switching element
electric motor
connection
arrangement according
designed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04716556A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Bielesch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Behr GmbH and Co KG filed Critical Behr GmbH and Co KG
Publication of EP1604441A1 publication Critical patent/EP1604441A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/085—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load
    • H02H7/0852—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load directly responsive to abnormal temperature by using a temperature sensor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/25—Devices for sensing temperature, or actuated thereby
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/66—Structural association with auxiliary electric devices influencing the characteristic of, or controlling, the machine, e.g. with impedances or switches

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for protection against overload of an electric motor, in particular an electrically driven fan blower for a vehicle.
  • fan blowers In vehicles, in particular internal combustion engines, electrically operated fan blowers are used to cool the internal combustion engines. This enables targeted control and regulation of the heat balance of the internal combustion engine.
  • the fan blower or the fan is usually operated in one or more speed levels. Usually the fan in the maximum speed level is connected directly to a battery supply for supply with full battery voltage without additional series resistors.
  • an on-board electrical system fuse is generally provided. This is also used to protect the fan against a possible fire due to overload, for example if the fan blocks at the maximum speed.
  • the air-conditioning are connected in the field to protect against over- temperatures reversible thermal circuit breaker in the circuit of the thermal components in question, whereby in case of failure, ie, over-temperature, current flow 'is interrupted in this circuit.
  • the thermal protection switch is designed as a break contact. As the thermal protection switch is known to be designed to be reversible, it is switched on again when the temperature falls below the critical temperature. by virtue of Due to the restricted functional and temperature range and the high current load, such circuit breakers can only be used to a limited extent in the motor cooling area.
  • the invention is therefore 'the object of the invention to provide an arrangement for protecting against overload of an electric motor, which effects a sufficiently good protection without that a protection is prematurely and unintentionally triggered.
  • the object is achieved according to the invention by an arrangement for protecting against overloading an electric motor, in particular an electrically driven fan blower for a vehicle, the electric motor being provided with a multi-pole connection, of which two connecting elements are assigned to a switching element which, in parallel with the electric motor, makes thermal contact therewith is switched so that the relevant switching element is triggered in the event of excess temperatures.
  • the invention is based on the consideration that in the event of overtemperature in one of the electric motors, for example due to stiffness or due to blocking of a fan driven by the electric motor due to the penetration of a foreign body, there is considerable thermal stress, in particular excessive Warming can occur, which consequently leads to an increase in the internal resistance of the electric motor.
  • a fuse arranged in the circuit of the electric motor does not respond due to the current flow limited by the increased internal resistance. Therefore, according to the invention, the electric motor is provided with a multi-pole connection, of which two connection elements are assigned to a switching element which is connected in a thermally contacting manner parallel to the electric motor.
  • Such an integration of a switching element directly on the electric motor, in particular at a point at which the highest temperatures can occur during operation or in the event of a blockage, and an assignment of connection elements is, in addition to a particularly simple and inexpensive one Contacting and, as a result, particularly precise and rapid triggering in the event of overheating and thus, in the event of a fault, particularly simple and adequately good monitoring and plausibility check of the triggering of the switching element are made possible. That is, by the critical temperatures directly causing the temperature increase
  • the multipole connection is expediently designed as a plug-in or cable connection.
  • the multi-pin connection is designed as a 3-pin plug connection or, analogously, in an alternative embodiment as a 3-wire cable connection.
  • an associated motor connection can be made as standard using a plug or a corresponding cable connection.
  • the switching element can be designed as an opener, closer or changeover switch.
  • the switching element can be designed as an opener, closer or changeover switch.
  • Switching element designed as an opener and connected between the positive or negative connection element and a further connection element of the multi-pole connection.
  • This enables a particularly simple and inexpensive circuit, one of the switch contacts of the switching element being connected directly to the negative or negative connection element of the electric motor.
  • one of the switch contacts of the switching element is connected directly to the positive or positive connection element of the electric motor.
  • the second switch contact is connected in both cases - connection to negative pole or positive pole - with another, e.g. a medium one
  • connection element of a 3-pin connection of the electric motor connected This contact or this middle connection element can expediently be designed for low currents compared to the connection elements which also serve as motor connections.
  • the switching element designed as an opener in a further preferred embodiment it can also be designed as a changeover switch.
  • the switching element is preferably connected on the voltage side between the positive and the negative connection element of the multi-pole connection and is connected on the circuit side to a further connection element, for example a middle connection element of the multi-pole connection.
  • the multi-pole connection can be designed in different ways.
  • the multi-pole connection can preferably be designed as a 3-pole (or 3-core) connection.
  • the connection can be designed as a 2-pin connection (or 2-wire) with an additional contact or an additional cable, the additional contact being used to detect overloading of the electric motor.
  • the switching element is expediently designed as a temperature-dependent component.
  • the switching element can be used as a thermal protection switch, in particular as a bimetal strip, as a semiconductor component, e.g. a TEMPFET, or as a temperature-dependent resistor.
  • a thermal protection switch in particular as a bimetal strip
  • a semiconductor component e.g. a TEMPFET
  • a temperature-dependent resistor e.g. a temperature-dependent resistor.
  • Other alternative electronic or mechanical components with corresponding temperature-dependent characteristics such as PTC resistors or semiconductor switches, can also be used as switching elements.
  • the switching element is integrated in the electric motor for a particularly safe and simple detection of excess temperatures on the electric motor.
  • at least one interference suppression element e.g. a capacitor switched.
  • the switching element is on a
  • Brush plate of the electric motor arranged. This ensures a sufficiently good thermal contact and thus the best possible heat transfer. gear. to identify the " excess temperatures and thus the overload on the electric motor.
  • such an arrangement of the switching element on the brush plate takes up little installation space and is therefore particularly simple and can be introduced into existing free spaces and can therefore be easily retrofitted.
  • the switching element is preferably designed such that it is triggered at a temperature of greater than 50 ° C., in particular in a range from 50 ° C. to 220 ° C., preferably in a range from 150 ° C. to 210 ° C. In other words: for a simple design of the switching element, it is sufficient that its tolerance ranges for triggering are in the upper, critical temperature range of the electric motor.
  • a fuse element is expediently provided for switching off a circuit feeding the electric motor when a critical limit value of, for example, 60 A is exceeded.
  • a fuse element for current-dependent triggering can be provided in a second stage.
  • the circuit for power supply to the electric motor is interrupted when a critical current value of, for example, greater than 60 A is exceeded.
  • an interference suppression capacitor can expediently be connected in parallel with the switching element. Depending on the requirements, other interference suppressors can also be used.
  • a check 'closing element is at least connected to a motor supply line with a feedback line.
  • the connection element of a motor supply line can be connected to a feedback line via a decoupling element, for example a diode.
  • a switching element for example a relay for switching from one speed level to another, can also be provided for speed-dependent control of the electric motor.
  • the switchover element is preferably also connected to a feedback line.
  • several electric motors can also be connected in series or in parallel.
  • a switching element is expediently assigned to each electric motor, the switching elements being able to trip independently of one another. If, in the event of a fault, only one of the electric motors switches off automatically by means of the associated switching element and its downstream, separate monitoring, the other electric motor can continue to be operated as intended, preferably at an increased speed, to increase the cooling and thus the air output.
  • the advantages achieved by the invention are, in particular, that in the event of a short-circuit of an electric motor caused, for example, by excess temperatures, the integration of a switching element that thermally contacts the electric motor in the electric motor itself enables detection and monitoring of the critical temperatures directly at the heat source.
  • an electric motor e.g. a fan or blower
  • assigned switching element and its connection to a multi-pole, e.g. A 3-pin connection of the electric motor is a separate monitoring and thus safe and accurate shutdown of the faulty
  • FIG. 2 schematically further embodiments for an arrangement for protection against overload of an electric motor with a two-stage speed control
  • Fig. 4 schematically shows an embodiment of an arrangement for protection against overload for two interconnected electric motors in series / parallel connection
  • Fig. 5 schematically shows an example of an installation location of the switching element in the electric motor.
  • FIG. 1A shows a circuit for an arrangement 1 for protecting (hereinafter, in short, protective arrangement 1) against overload of an electric motor 2.
  • the electric motor 2 is, for example, a drive for a fan, not shown, or a blower of a vehicle, not shown for ventilation of an internal combustion engine of the vehicle, not shown.
  • the protective arrangement 1 comprises a switching element 4 which is connected in parallel to the electric motor 2.
  • a multi-pole, for example a 3-pole connection 6 with three connection elements 6a to 6c is provided.
  • the two outer connection elements 6a and 6c serve, among other things, to supply voltage to the electric motor 2, one of the outer connection elements 6a representing the plus connection and the other outer connection element representing the minus connection.
  • this can be designed as a plug or cable connection.
  • With a 3-pin connection this can also be designed as a 2-pin connection with an additional contact or as standard as a 3-pin connection.
  • a conventional motor plug-in connection with 2 contacts or connections can thus also be supplemented with the monitoring function of the switching element 4 described below by adding the additional contact.
  • the switching element 4 is integrated directly in the drive or electric motor 2.
  • the switching element 4 is attached directly to the electric motor 2, for example at a suitable location, in particular directly in the vicinity of a place where the heat is generated in the event of a fault.
  • the switching element 4 is arranged, for example, on the component side of a brush plate (not shown) of the electric motor 2.
  • the switching element 4 can also be attached at another location that is safely suitable for thermal tripping.
  • the switching element 4 is preferably designed as a temperature-dependent component, e.g. as a reversible thermal protection switch, for example in the form of a bimetal strip.
  • the switching element 4 is designed as a two-way switch 8.
  • the changeover switch 8 is connected on the voltage side to the two outer connection elements 6a and 6c of the multipole connection 6.
  • the changeover switch 8 is connected to the middle connection element 6b. Due to the fact that the middle connection element 6b is only occupied on the circuit side, it can be designed for low currents.
  • FIGS. 1B and 1C show alternative embodiments for the switching element 4 and its circuitry connection to the connection 6 of the electric motor 2.
  • the switching element 4 is each designed as an opener 10.
  • the switching element 4 can also be designed as a make contact in a manner not shown in detail. Only the interconnection of the switching element 4 with the connection 6 of the electric motor 2 is different.
  • the switching element 4 is connected between the middle connection element 6b and the outer, for example serving as a negative connection, negative connection element 6c.
  • FIG. 1C the switching element 4 is connected between the middle connection element 6b and the outer positive connection element 6a, which serves as a positive connection.
  • 1D and 1 E show further exemplary embodiments for the switching element 4, for example in the form of a temperature-dependent semiconductor element 11, for example an electronic component such as a TEMPFET, which can be designed with or without an additional circuit, or a temperature-dependent resistor 9, for example PTC resistor.
  • a temperature-dependent semiconductor element 11 for example an electronic component such as a TEMPFET, which can be designed with or without an additional circuit, or a temperature-dependent resistor 9, for example PTC resistor.
  • excess temperatures can occur.
  • the critical temperature ⁇ is around 180 ° C depending on the application.
  • This excess temperature on the electric motor 2 means that the internal resistance Ri of the electric motor 2 falls below a tripping current required to trip a conventional fuse, for example a limit value of 60 A, which in turn results in a considerable thermal load.
  • the switching element 4 is for example designed such that due to its thermally contacting arrangement with the electric motor 2 is a triggering at a temperature ⁇ & greater than 50 ° C, in particular in a range from 50 ° C to 220 ° C, preferably in a range of 150 ° G to 210 ° C, whereby the voltage supply to the electric motor 2 is interrupted when the switching element 4 is triggered.
  • a triggering at a temperature ⁇ & greater than 50 ° C in particular in a range from 50 ° C to 220 ° C, preferably in a range of 150 ° G to 210 ° C, whereby the voltage supply to the electric motor 2 is interrupted when the switching element 4 is triggered.
  • FIG. 2 shows a circuit example of an arrangement 1 for protecting the electric motor 2, which is operated, for example, for a multi-stage fan system with several speed stages Sn, for example for two speed stages S1 and S2.
  • the two outer connection elements 6a and 6c of the multi-pole, in particular 3-pole connection 6 serve to supply voltage to the electric motor 2 and are connected via a positive line 12 to the positive pole "+" of a battery, not shown, and via a negative line 14 to the negative pole "-" connected to the battery.
  • the switching element 4 is designed as a break contact 10 and is connected between the outer connection element 6c and the middle connection element 6b, also called the connection of the electric motor 2.
  • the switching element 4 is connected in series to the parallel to one another via the connection or the middle connecting element 6b.
  • the speed levels S1 and S2 each include a relay R1 or R2 and an associated switch SS1 or SS2 as a switching element U.
  • the respective relay R1 or R2 is controlled via the associated switch SS1 or SS2, as a result of which the associated high-current switch HS1 or HS2 is switched for the respective speed level S1 or S2.
  • a feedback line 16 (also called a monitoring line) can be arranged parallel to the speed stages S1 and S2 in series with the switching element 4 immediately after the output of the middle connection element 6b.
  • the feedback line 16 is connected, for example, to an input of an engine and / or battery control unit in a manner not shown in detail.
  • one of the switches SS1 or SS2 for the speed stage S1 or S2 of the electric motor 2 is actuated, so that the electric motor 2 is started.
  • the control current for the relevant relay R1 or R2 flows in a circuit K from the positive line 12 via an on-board electrical system fuse 18 which may be connected in the positive line 12, via the relevant relay R1 or R2 and via the switching element 4 to the negative line 14.
  • the monitoring - or feedback line 16 for the switching element 4 is thus at negative potential.
  • the switching element 4 thermally contacting the electric motor 2 is triggered. This means that the circuit K is interrupted, so that both relays R1 and R2 drop out and interrupt the main circuit H. With the interruption of the circuit K by the switching element 4, the feedback line 16 is set to plus potential.
  • the switching element 4 is preferably provided with a switching hysteresis for tolerance ranges.
  • the resistor R of the first fan stage can additionally be protected by a microtemperature fuse MTS connected in series with the resistor R.
  • a connected motor controller can now, for example, control the electric motor 2 on the basis of the positive potential present, the error message for increased temperature ⁇ of the electric motor 2 being simultaneously output and possibly displayed.
  • the system can be automatically reset to its original state, if necessary, after correcting the fault and / or cooling the electric motor 2 appropriately.
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment for the arrangement 1, wherein the feedback line 16 is connected to the outer connection element 6a.
  • the status of the drive or electric motor 2 can be queried indirectly or in addition to the connection to the middle connection element 6b. That By means of such a circuit arrangement it can be checked whether the electric motor 2 is supplied with voltage or whether an error due to excess temperature has been triggered on the electric motor 2.
  • the triggering of this fuse element 18 can be indirectly monitored by means of the feedback line 16 by switching it immediately after the output of the outer connection element 6a and parallel to a fuse element 18 serving as an on-board electrical system fuse.
  • the electric motor 2 is provided with two speed stages S1 and S2 and the associated control by means of the relays R1 or R2 and the switches SS1 or SS2 and the high current switches HS1 or HS2.
  • FIG. 4 shows another application.
  • two identical or similar drive or electric motors 2 are provided for a ventilation system.
  • the electric motors 2 are connected in series or in parallel. That is, to operate such a two-stage fan system for the internal combustion engine at different speed levels Sn, the two electric motors 2 can be switched in series for a minimum speed in speed level S1 and in parallel for a maximum speed in speed level S2 by means of a switching element U.
  • the on-board electrical system fuse 18 is connected in series with the electric motors 2.
  • each electric motor 2 is provided with an associated switching element 4. If both electric motors 2 are now blocked, the switching element 4 whose electric motor 2 is connected to the negative line 14 responds due to rising temperatures 3 in the case of the series connection of the two electric motors 2 in the speed stage S1. As a result, the circuit K is interrupted by the two relays R1 and R2 of the speed levels S1 and S2.
  • Diodes 20 are provided for decoupling the two switching elements 4. In a preferred type of application, these diodes 20 can also be integrated in the electric motors 2 and connected to any switching element 4, as described in FIGS. 1A to 1E. Furthermore, the required diodes 20 can be integrated directly in the relay R1 or R2 or other control devices in another application. Depending on the type and structure, an interference suppression element 22, for example an interference suppression capacitor, can also be connected in parallel with the respective switching element 4. As already described in FIG. 2 and FIG. 3, an additional Liehe feedback line 16, the function of the system is monitored and queried indirectly.
  • FIG. 5 shows an example of a possible installation location of the switching element 4 on the electric motor 2.
  • the switching element 4 is arranged, for example, on a carrier plate 24 (also called a brush plate) of the electric motor 2.
  • a carrier plate 24 also called a brush plate
  • the switching element 4 is therefore attached directly to the electric motor 2, for example at a suitable location, in particular directly in the vicinity of a place where the heat is generated in the event of a fault.
  • R1, R2 relays

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

Abstract

Für eine hinreichend gute Absicherung auch in Reihenschaltung von mehreren Elektromotoren ist erfindungsgemäss eine Anordnung (1) zum Schutz vor Überlast eines Elektromotors (2), insbesondere eines elektrisch angetriebenen Lüftergebläses für ein Fahrzeug, wobei der Elektromotor (2) mit engem 3-poligen Anschluss versehen ist, von denen zwei Anschlusselemente einem Schaltelement (4) zugeordnet sind, das parallel zum Elektromotor (2) diesen thermisch kontaktierend geschaltet ist, so dass bei Übertemperaturen ein Auslösen des Schaltelements (4), insbesondere ein Abschalten des betreffenden Elektromotors (2) durch entsprechende Beschaltung bewirkt ist.

Description

Anordnung zum Schutz vor Überlast eines Elektromotors
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Schutz vor Überlast eines Elektromotors, 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 Drehzahlstufen betrieben. Gewöhnlich ist der Lüfter in der maximalen Drehzahlstufe direkt ohne zusätzliche Vorwiderstände an eine Batterieversorgung zur Versorgung mit voller Batteriespannung verbunden. Speziell zum Schutz der Verkabelung gegenüber einem Brand durch Überlastung ist daher im allgemeinen eine Bord- netzsicherung vorgesehen. Diese wird auch zum Schutz des Lüfters gegenüber einem möglichen Brand durch Überlastung verwendet, wenn beispielsweise der Lüfter in der maximalen Drehzahlstufe blockiert.
Üblicherweise werden im Bereich der Klimatisierung zum Schutz vor Über- temperaturen reversible Thermoschutzschalter in den Stromkreis der betreffenden 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 Thermoschutzschalter 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 Bordnetzsicherungen baubedingt hohe Toleranzen auf, welche insbesondere alterungsbe- dingt dazu führen, dass der ursprünglich ausgelegte Auslösewert mit der Lebens- 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 Gebläse 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 rechtzeitig 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 Maximaldrehzahl geschaltet werden. Kommt es dabei bei einem Betrieb der Lüfter 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, wodurch der Stromkreis unterbrochen wird. Demgegenüber kommt es im Fehlerfall von in Reihenschaltung angeordneten Lüftern zu einer Erhöhung des Innenwiderstands des Lüfters und der Zuleitungen, wodurch der Auslö- sestrom des Sicherungselements unterschritten bleibt. Auch hier ist mit zunehmenden Alter der Bordnetzsicherungen eine Abweichung der ge- wünschter 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 realisieren 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 hinreichend 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 angetriebenen Lüftergebläses für ein Fahrzeug, wobei der Elektromotor mit einem mehrpoligen Anschluss versehen ist, von denen zwei Anschlusselemente einem Schaitelement 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 Unteransprüche.
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 erfindungsgemäß 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 Betrieb 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 Überwachung und Plausibilitätsprüfung der diesen Schutz erforderlichen Anforde- rungen an das Schaltelement gegeben.
Zweckmäßigerweise ist der mehrpolige Anschluss als Steck- oder Kabelan- 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 zugehöriger 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 einfache 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 Schaltelements direkt mit dem positiven oder Plus-Anschlusselement des Elektromotors 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 verbunden. Zweckmäßigerweise ist dieser Kontakt oder dieses mittlere Anschlusselement gegenüber den auch als Motoranschlüsse dienenden Anschlusselementen für niedrige Ströme auslegbar. Alternativ zu dem als Öffner ausgebildeten Schaltelement kann dieses in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform auch als Wechselschalter ausgebildet sein. Hierbei ist das Schaltelement spannungsseitig bevorzugt zwischen dem positiven und dem negativen Anschlusselement des mehrpoligen Anschlusses geschaltet und schaltungsseitig mit einem weiteren Anschlusselement, z.B. einem mittleren Anschlusselement des mehrpoligen Anschlusses, 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 Anschluss als ein 2-poliger Anschluss (oder 2-adriger) mit einem zusätzlichen Kontakt oder einem zusätzlichen Kabel ausgeführt sein, wobei der zusätzliche Kontakt zur Erkennung von Überlastung des Elektromotors dient.
Um einen temperaturbedingten Fehlerfall sicher erkennen zu können, ist das- Schaltelement zweckmäßigerweise als ein temperaturabhängiges Bauelement ausgeführt-. In einer möglichen Ausführungsform kann das Schaltelement als Thermoschutzschalter, insbesondere als Bimetallstreifen, als ein Halbleiterbauelement, z.B. ein TEMPFET, oder als ein temperaturabhängiger Widerstand ausgebildet sein. Derartige thermische, insbesondere reversible 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 Schalteiemente 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 Anordnung 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 Schaltelementes 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 unterbrochen. 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- ' Schlusselement einer Motorzuleitung mit einer Rückmeldeleitung verbunden. Je nach Art und Ausführung kann das Anschlusselement einer Motorzuleitung über ein Entkopplungselement, z.B. eine Diode mit einer Rückmeldeleitung 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 Ausführungsform ist dabei zweckmäßigerweise jedem Elektromotor ein Schaltele- ment zugeordnet, wobei die Schaltelemente unabhängig voneinander auslösen können. Schaltet im Fehlerfall nur einer der Elektromotoren selbsttätig mittels des zugehörigen Schaltelements und dessen nachgeschalteter, separater Überwachung ab, dann kann der andere Elektromotor bestimmungsgemäß, 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 Erfassung und Überwachung der kritischen Temperaturen direkt an der Wärmequelle möglich ist. Durch ein dem Elektromotor, z.B. einem Lüfter oder Gebläse, zugeordnetes Schaltelement und dessen Anbindung an einen mehrpoligen, 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 werden.
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 Normalzustand,
Fig. 2, 3 schematisch weitere Ausführungsformen für eine Anordnung zum Schutz vor Überlast eines Elektromotors mit einer zweistufigen Dreh Zahlsteuerung, Fig. 4 schematisch eine Ausführungsform einer Anordn.ung 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 Bezugszeichen 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 einen nicht näher dargestellten Lüfter oder ein Gebläse eines nicht näher dargestellten 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 Gebläses oder des Lüfters auftreten kann, . zu schützen, umfasst die Schutzanordnung 1 ein Schaltelement 4, das parallel zum Elektromotor 2 geschaltet 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 Anschlusselemente 6a den Plus-Anschluss und das andere äußere Anschlusselement 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 Zusatzkontaktes 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. Alternativ kann das Schaltelement 4 auch an einer anderen für eine thermische Auslösung sicher geeigneten Stelle angebracht sein.
Das Schaltelement 4 ist bevorzugt als ein temperaturabhängiges Bauelement ausgeführt, z.B. als ein reversibler Thermoschutzschalter beispielsweise 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 geschaltet. Schaltungsseitig ist der Wechselschalter 8 mit dem mittleren Anschlusselement 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 Anschluss 6 des Elektromotors 2 dargestellt. In beiden Figur 1 B 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 Schließer 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 Anschlusselement 6c geschaltet. Demgegenüber ist in der Figur 1C das Schaltelement 4 zwischen dem mittleren Anschlusselement 6b und dem äußeren, als Plusanschluss dienenden positiven Anschlusselement 6a geschaltet. Die Figuren 1D und 1 E zeigen weitere beispielhafte Ausführungsformen für das Schaltelement 4, z.B. in Form eines temperaturabhängigen Halbleiterelements 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 Übertemperaturen kommen. Beispielsweise liegt die kritische Temperatur θ 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 Auslösestrom, beispielsweise einen Grenzwert von 60 A unterschreitet, was wiederum 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 Anordnung mit dem Elektromotor 2 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°G bis 210°C, erfolgt, wodurch bei Auslösen des Schaltelements 4 die Spannungsversorgung des Elektromotors 2 unter- brechen wird. Nachfolgend werden anhand der weiteren Figuren verschiedene 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 Drehzahlstufen 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 Spannungsversorgung des Elektromotors 2 und sind über eine Plusleitung 12 mit dem Pluspol "+" einer nicht näher dargestellten Batterie und über eine Minusleitung 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 Elektromotors 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 verbunden. 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 Drehzahlstufe 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 Anschlusselements 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 Elektromotor 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 betreffende 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 θ des Elektromotors 2 und beispielsweise durch Blockierung des Lüfters zu einem Anstieg der Tempβ- ratur θ in einen unzulässigen Temperaturbereich, so löst das thermisch mit dem Elektromotor 2 kontaktierende Schaltelement 4 aus. D.h. Der Stromkreis K wird hierdurch unterbrochen, so dass beide Relais R1 und R2 abfallen 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 Schalthysterese 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 beispielsweise eine angeschlossene Motorsteuerung anhand des anliegenden Pluspotenzials den Elektromotor 2 ansteuern, wobei gleichzeitig die Fehlermeldung für erhöhte Temperatur θ 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 System 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 Anschlusselement 6b neben der Abfrage des Zustands des Schaltelements 4 alternativ oder zusätzlich der Zustand des Antriebs oder Elektromotors 2 indirekt abgefragt werden. D.h. mittels einer derartigen Schaltungsanordnung ist sowohl 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 Sicherungselement 18 die Auslösung dieses Sicherungselements 18 indirekt überwacht werden. Der Elektromotor 2 ist wie in Figur 2 dargestellt mit zwei Drehzahlstufen 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 Lüftungssystem beispielsweise zwei gleiche oder ähnliche Antriebs- oder Elektromotoren 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 Umschaltelements U zum einen in Reihe für eine Minimaldrehzahl in der Drehzahlstufe S1 und zum anderen parallel für eine Maximaldrehzahl in der Drehzahlstufe S2 geschaltet werden. Zur Absicherung des Hauptstromkrei- ses H ist des Weiteren die Bordnetzsicherung 18 in Reihe zu den Elektromotoren 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 temperaturkritischer 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 Elektromotoren 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 Temperaturen 3 im Fall der Reihenschaltung der beiden Elektromotoren 2 in der Drehzahlstufe 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 Drehzahlstufen S1 und S2 unterbrochen.
In einem anderen Fall, in welchem beide Elektromotoren 2 in der maximalen Drehzahlstufe S2 betrieben werden (= Parallelbetrieb der beiden Elektromotoren 2 an der Batteriespannung), ist das System über das Sicherungselement 18 geschützt..
Zur Entkopplung der beiden Schaltelemente 4 sind Dioden 20 vorgesehen. Diese Dioden 20 können in bevorzugter Anwendungsart auch in den Elektromotoren 2 integriert und mit jedem beliebigen Schaltelement 4, wie in Figur 1A bis 1 E 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- liehe 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 Schaltelement 4 beispielsweise auf einer Trägerplatte 24 (auch Bürstenplatte genannt) des Elektromotors 2 angeordnet. Für eine sichere thermisch kontaktierende 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 entsteht, angebracht.
Bezugszeichenliste
1 Anordnung zum Schutz vor Überlast eines Ele
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 θ Temperatur

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Anordnung (1) zum Schutz vor Überlast eines Elektromotors (2), insbesondere eines elektrisch angetriebenen Lüftergebläses für ein Fahrzeug, wobei der Elektromotor (2) mit einem mehrpoligen Anschluss (6) versehen ist, von denen mindestens zwei Anschlusselemente (6a und 6b bzw. 6b und 6c bzw. 6a bis 6c) einem Schaltele- 5 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 o Steck- oder Kabelanschluss ausgebildet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Schaltelement (4) als
Öffner (10), Schließer oder Wechselschalter (8) ausgebildet ist.
5 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. 0
5. Anordnung nach Anspruch 3, bei der das als ein Wechselschalter (8) ausgebildete Schaltelement (4) spannungsseitig zwischen dem positiven und dem negativen Anschlusselement (6a und 6c) des mehrpoligen Anschlusses (6) geschaltet ist und schaltungsseitig mit einem 5 weiteren Anschlusselement (6b) verbunden ist.
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der mehrpolige Anschluss (6) als ein 3-poliger 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 ausgebildet 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 parallel 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 (θ) 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 Motorzuleitung eine Rückmeldeleitung (16) angeschlossen ist.
14. Anordnung nach einem der üβiitiefr- an mindestens einem Anschlusselement (6b) einer Motorzuleitung über ein Entkopplungselement, insbesondere eine Diode (20) eine Rückmeldeleitung (16) angeschlossen ist.
15. Anordnung nach Anspruch 14, bei der mindestens ein Entkopplungselement 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.
EP04716556A 2003-03-10 2004-03-03 Anordnung zum schutz vor überlast eines elektromotors Withdrawn EP1604441A1 (de)

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