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Die Erfindung betrifft die elektrische Energieversorgung von elektrischen Einrichtungen, die sich an Bord eines Kraftfahrzeuges befinden.
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Moderne Kraftfahrzeuge umfassen eine Vielzahl von Hilfsausstattungen, die für den Betrieb des Fahrzeuges unabdingbar sind, wie z. B. Pumpen oder Gebläse, oder die dem Komfort und einer zusätzlichen Sicherheit dienen, wie z. B. Klimaanlagen, Brems-Antiblockiersysteme, kurz auch ABS genannt, aufblasbare Sicherheitskissen oder Airbags etc. Einige dieser Einrichtungen, wie z. B. die Airbags, können nur elektrisch betätigt werden. Andere, wie z. B. Gebläse oder Pumpen, können mechanisch angetrieben werden, mittels des Motors selbst. Deren Funktion ist jedoch in diesem Fall von der Drehzahl des Motors abhängig, was einen beachtlichen Nachteil darstellt.
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Aus diesem Grund werden immer häufiger diese Ausstattungen mittels eines Elektromotors angetrieben, der wiederum von einer Stromquelle des Fahrzeugs versorgt wird. Dies ermöglicht es, den Betrieb dieser Einrichtungen von dem des Motors zu entkoppeln, um z. B. einen Betrieb zu ermöglichen, wenn der Motor ausgeschaltet ist oder bei geringer Drehzahl dreht. Diese Tendenz, immer mehr Ausstattungen des Fahrzeugs in elektrischer Weise zu betätigen, impliziert jedoch eine große Last für die elektrische Quelle oder Stromquelle des Fahrzeugs. Die letztere kann sich somit in einer ungenügenden Verfügbarkeit befinden, um die Funktion von vitalen Sicherheitseinrichtungen gewährleisten zu können (Airbag, ABS). Wenn z. B. die Stromquelle eine Speicherbatterie ist, kann deren Ladung ungenügend sein.
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Die
DE 3936638C1 beschreibt ein Verfahren zur Sicherung der elektrischen Energieversorgung in Fahrzeugen, bei dem die elektrischen Verbrauchen in verschieden Gruppen aufgeteilt werden. In Abhängigkeit von dem Ladungszustand der Batterie werden bei Unterschreiten von Schwellwerten entsprechende Signale generiert, durch welche eine Reduzierung der Leistungsaufnahme einer der Gruppen veranlasst wird.
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Die
DE 4422329 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Bordnetzes in Fahrzeugen, bei dem Gruppen von Verbrauchern unterschiedliche Prioritäten zugeordnet sind. Falls es der Ladezustand der Batterie erfordert, wird die Energiezufuhr zu Verbrauchern geringerer Priorität durch ein Steuergerät mittels Pulsweitenmodulation verringert. Dem Steuergerät werden dazu verschiedene Signale zugeführt.
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Die
DE 19645944 A1 beschreibt ein Steuergerät für ein Bordnetz mit zwei Batterien, welches beim Unterschreiten eines vorgegebenen Spannungsniveaus in der Bordnetzspannung beide Batterien parallel schaltet und eine Notbetriebsinformation übermittel, so dass nicht funktions- oder sicherheitsrelevante Verbraucher abgeschaltet werden.
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Die
DE 19931144 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Fahrzeug-Bordnetzes. Auch hier werden bei Unterschreiten eines Grenzwerts für die Bordspannung gegebenenfalls Verbraucher abgeschaltet oder mit reduzierter Leistung betrieben.
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Aus diesem Grund besteht ein Bedarf für eine Vorrichtung, die in der Lage ist, die Stromquelle eines Fahrzeugs in solch einer Weise zu schützen, dass diese immer verfügbar ist, um gewisse essentielle Sicherheitsfunktionen gewährleisten zu können und die Verbrauchern zur Verfügung gestellte Energie in einfacher und kostengünstiger Weise zu begrenzen.
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Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung eine Schutzvorrichtung für eine Stromquelle zur Versorgung von zumindest einer elektrischen Einrichtung gemäß Anspruch 1 vor.
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Die elektrische Einrichtung kann ein Motor sein, der einen Kompressor antreibt oder eine Kühlmittelpumpe des Motors. Es kann sich ebenfalls um einen Gebläsemotor handeln, einen Positivtemperaturkoeffizient-Widerstand oder auch um einen Katalysator. Die Stromquelle wird meist gebildet sein durch eine Batterie oder Sammlerbatterie bzw. durch einen Akkumulator, kann jedoch auch eine Lichtmaschine oder eine Brennstoffzelle sein.
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Die zweite Steuereinheit bestimmt den Verfügbarkeitszustand der Stromquelle. Beispielhaft bestimmt die zweite Steuereinheit den Ladezustand, wenn es sich bei der Quelle um eine Batterie handelt. Ausgehend von dieser Information stellt die zweite Steuereinheit einen Funktions- oder Betriebsmodus der elektrischen Einrichtung dar, ausgewählt unter mehreren Möglichkeiten. Wenn z. B. der Verfügbarkeitszustand der Quelle über einer oberen Schwelle liegt, so wird die elektrische Einrichtung bei voller Leistung betrieben, bzw. wird es dieser zumindest ermöglicht, bei dieser Leistung betrieben zu werden. Wenn die Verfügbarkeit der Stromquelle enthalten ist zwischen einer oberen Schwelle und einer unteren Schwelle, wird die elektrische Einrichtung über einen abgestuften Funktionsmodus verfügen, in welchem sie bei lediglich einem Teil ihrer Leistung betrieben wird. Schließlich wird die zweite Steuereinheit einfach die Funktion oder den Betrieb der elektrischen Einrichtung anhalten oder unterbrechen, wenn der Zustand der Verfügbarkeit der Stromquelle bei einem Wert unterhalb der unteren Schwelle bzw. des unteren Schwellenwertes vorliegt.
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Somit wird in dem abgestuften oder reduzierten Funktions- bzw. Betriebsmodus die Stromquelle lediglich einen Teil der Gesamtleistung für die elektrische Einrichtung bereitstellen, und wenn der Verfügbarkeitszustand unterhalb der unteren Schwelle vorliegt, keine Energie an die elektrische Einrichtung abgeben. Die Stromquelle ist somit geschützt und verbleibt verfügbar zur bedarfsweisen Betätigung von essentiellen Sicherheitseinrichtungen des Fahrzeugs.
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Gemäß einem Vergleichsbeispiel versorgt die Stromquelle unmittelbar oder direkt die elektrische Einrichtung, wobei die zweite Steuereinheit auf die elektrische Einrichtung selbst einwirkt, so dass die Menge an elektrischer Energie bestimmt wird, die die Einrichtung von der Stromquelle für ihren Betrieb oder ihre Funktion benötigt oder anfordert. Diese Ausführungsform ist vorteilhafterweise anwendbar auf den Fall, in dem die elektrische Einrichtung eine Widerstandseinrichtung ist, wie z. B. ein Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten, verwendet zum Zwecke der Erwärmung des Innenraumes des Fahrzeugs. In dem abgestuften oder reduzierten Funktions- oder Betriebsmodus kann die zweite Steuereinheit die Schaltung dieses Widerstandes in solch einer Weise verändern, dass sie nur noch eine begrenzte elektrische Leistung aufnimmt, und wenn die Verfügbarkeit der Stromquelle unterhalb eines unteren Schwellenwertes vorliegt, so wird die zweite Steuereinheit die Versorgung dieses Widerstandes unterbrechen.
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Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die zweite Steuereinheit zwischen der Stromquelle und der elektrischen Einrichtung zwischengelagert bzw. zwischengeschaltet, wobei die zweite Steuereinheit mehr oder weniger eine Charakteristik des elektrischen Stromes verändert, der die elektrische Einrichtung versorgt, so dass die Menge an zu der elektrischen Einrichtung durch die Stromquelle gelieferter oder abgegebener elektrischer Energie begrenzt oder reduziert wird.
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Diese Ausführungsform ist vorteilhafterweise anwendbar auf den Fall, in dem die elektrische Einrichtung ein Motor ist, von dem die Drehzahl variabel ist, indem man die Versorgungsstromfrequenz verändert. Wenn die Frequenz des Stromes abnimmt, nimmt die Drehzahl des Motors ebenfalls ab und demzufolge liegt eine niedrigere elektrische Leistungsaufnahme vor.
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Erfindungsgemäß ist die zweite Steuereinheit durch einen Wechselrichter gebildet, der eine variable Frequenz an die elektrische Einrichtung anlegen kann, sowie bevorzugt durch eine Steuerschaltung des Wellengenerators bzw. Wechselrichters, wobei die Schaltung eine Widerstandsanordnung umfasst, zwischengeschaltet zwischen einem Masseanschluss und einem Maximalspannungsanschluss des Wechselrichters, wobei die Widerstandsanordnung über eine Vielzahl von Anschlusskontaktstellen oder Anschlüssen verfügt, die mit einer zwischengelagerten Kontaktstelle oder einem zwischengelagerten Anschluss des Wechselrichters verbunden werden kann, und zwar mittels einer Steuerleitung, die mit einer Regeleinrichtung versehen ist, wobei das Verfügsbarkeitssignal, bereitgestellt von der Steuereinheit, der Regeleinrichtung zur Verfügung gestellt wird, so dass diese die zwischengeschaltete Kontaktstelle des Wechselrichters mit einer Anschlusskontaktstelle der Widerstandsanordnung verbindet, und zwar bestimmt in Abhängigkeit von dem Verfügbarkeitssignal.
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Gemäß einer Ausführungsvariante ist die Widerstandsanordnung durch eine Teilerbrücke gebildet, die eine Vielzahl von Widerständen umfasst, die unter sich und an deren Enden Anschlusskontakte oder Kontaktstellen bestimmen, wobei die Regeleinrichtung die Steuerleitung mit einer der Anschlusskontaktstellen in Abhängigkeit vom Verfügbarkeitssignal verbindet.
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Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Widerstandsanordnung durch einen einzelnen Widerstand gebildet sein, der ein Potentiometer ausbildet und eine einzelne Anschlusskontaktstelle umfasst, die in kontinuierlicher Weise versetzt werden kann von einem Ende zu dem anderen des einzelnen Widerstandes.
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Bei einer insbesondere bevorzugten Ausführungsform umfasst die Teilerbrücke bzw. die Spannungsteilerbrücke zwei Widerstände, die zwischen sich einen Knoten bestimmen, wobei die Steuereinheit durch einen ersten Schalter gebildet ist, der über eine Normalfunktionsposition verfügt, in welcher die Steuerleitung direkt oder unter Zwischenschaltung eines Schutzwiderstandes mit der Maximalspannungskontaktstelle des Wechselrichters verbunden ist, um einen normalen Funktionsmodus der elektrischen Einrichtung zu ermöglichen, sowie über eine abgestufte oder reduzierte Funktionsposition, in welcher die Steuerleitung mit dem Knoten der Teilerbrücke verbunden ist, um einen abgestuften oder reduzierten Funktionsmodus der elektrischen Einrichtung zu ermöglichen, und durch einen zweiten Schalter, der über eine geschlossene Position verfügt, in welcher die Steuerleitung mit dem Masseanschluss bzw. der Massekontaktstelle des Wellengenerators bzw. Wechselrichters verbunden ist, um die Funktion der elektrischen Einrichtung zu verhindern.
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Vorteilhafterweise umfasst die Widerstandsanordnung ein Potentiometer mit Endanschlüssen oder -Kontaktstellen, die direkt oder indirekt mit der Maximalsspannungskontaktstelle und der Massekontaktstelle des Wechselrichters verbunden sind, sowie mit einer Gleit- oder Cursor-Kontaktstelle, die mit der zwischengelagerten Kontaktstelle des Wechselrichters verbunden ist, und zwar unter Zwischenschaltung des ersten Schalters, wenn dieser sich in seiner geschlossenen Position befindet, wobei die Vorrichtung ferner eine manuelle Steuerung umfasst, einstellbar durch einen Benutzer und in der Lage, direkt oder indirekt das Potentiometer zu steuern.
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Die zwei Widerstände der Teilerbrücke können getrennt oder distinkt zu dem Potentiometer vorliegen, wobei das Potentiometer auch den einen der zwei Widerstände der Teilerbrücke ausbilden kann. Diese Ausführungsform ist vorteilhafterweise anwendbar auf den Fall, in dem die elektrische Einrichtung eine Einrichtung ist, die manuell von einem Insassen des Fahrzeugs gesteuert werden kann. Wenn die erste Steuereinheit bestimmt hat, dass die Stromquelle in einem Verfügbarkeitszustand vorlag, um dessen normaler Funktion bzw. dessen normalem Betrieb zu genügen (Verfügbarkeit oberhalb des oberen Schwellenwertes), kann der Fahrer des Fahrzeuges oder einer der Insassen nach Belieben die Funktion oder den Betrieb der elektrischen Einrichtung steuern oder regeln, z. B. einen Motor, der den Kompressor eines Klimakreises antreibt.
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Die elektrische Einrichtung kann insbesondere ein Elektromotor sein, der einen Kompressor eines Klimakreises antreibt, wobei die manuelle Steuerung in der Lage ist, eine kontinuierliche Einstellung oder Regelung der Drehzahl des Motors bereitzustellen zwischen einer minimalen Geschwindigkeit, die einem Modus „ganz warm” entspricht, und einer maximalen Geschwindigkeit oder Drehzahl, die einem Modus „ganz kalt” entspricht, wenn die Vorrichtung in dem Funktions- oder Betriebsmodus normal vorliegt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung, welche auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug nimmt, in welchen gilt:
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1 ist eine schematische Ansicht eines Vergleichsbeispiels, in welcher die zweite Steuereinheit den Funktionsmodus der elektrischen Einrichtung selbst steuert;
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2 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die zweite Steuereinheit zwischen der Stromquelle und der elektrischen Einrichtung zwischengelagert oder zwischengeschaltet ist;
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3 ist eine schematische Darstellung einer Steuereinheit, umfassend einen Wellengenerator, der eine variable Frequenz an eine elektrische Einrichtung anwenden oder anlegen kann, gebildet durch einen Synchronmotor;
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4 ist eine Darstellung einer insbesondere bevorzugten Ausführungsform, in welcher die Steuerschaltung des Wechselrichters zwei getrennte Schalter umfasst;
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5 ist eine Darstellung einer Widerstandsanordnung, umfassend eine manuelle Steuerung, die von einem Benutzer betätigbar ist.
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In 1 beziffert das Bezugszeichen 2 eine elektrische Quelle oder Stromquelle, wie z. B. eine Sammlerbatterie oder auch eine Lichtmaschine oder eine Brennstoffzelle. Die Stromquelle 2 versorgt eine elektrische Einrichtung 4, wie z. B. einen Motor, der ein Gebläse, eine Pumpe, einen Kompressor eines Klimakreises antreibt, oder auch ein katalytischer Topf oder Katalysator oder ein Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten PTC. Eine erste Steuereinheit 6 bestimmt die Verfügbarkeit der Stromquelle 2 oder anders ausgedrückt die Fähigkeit, elektrische Energie an die elektrische Einrichtung 4 zu liefern. Wenn z. B. die Stromquelle eine Sammler- oder Akkumulatorbatterie ist, wie dies häufig der Fall ist, bestimmt die Steuereinheit die Ladung oder den Ladezustand des Akkumulators bzw. der Batterie.
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Die erste Steuereinheit 6 emittiert ein Verfügbarkeitssignal 8, abhängig von der Verfügbarkeit der Quelle 2. Das Signal 8 wird an eine zweite Steuereinheit 10 angelegt, die einen Funktions- oder Betriebsmodus der elektrischen Einrichtung bestimmt, angepasst an den Verfügbarkeitszustand der Stromquelle. Wenn die Stromquelle eine Batterie ist, bestimmt die zweite Steuereinheit 10 das Ladeniveau C der Batterie. Dieses Ladeniveau wird z. B. ausgedrückt als Prozentangabe der Maximalladung. Abhängig von diesem Ladeniveau bestimmt die zweite Steuereinheit 10 für die elektrische Einrichtung 4 einen Funktions- oder Betriebsmodus, ausgewählt unter mehreren möglichen, z. B. zumindest zwei Funktionsmodi, nämlich einen normalen Funktionsmodus und einen abgestuften oder reduzierten Funktionsmodus. Zwischen dem maximalen Ladeniveau Cmax und einem ersten Ladeniveau C1, kleiner oder gleich zu Cmax, bestimmt die zweite Steuereinheit 10 einen normalen Funktionsmodus der elektrischen Einrichtung 10, anders ausgedrückt, einen Betriebsmodus, in welchem die elektrische Einrichtung bei voller Leistung funktionieren bzw. betrieben werden kann. Wenn das Ladeniveau der Batterie 2 enthalten ist zwischen C1 und einem zweiten Ladeniveau C2, welches niedriger als C1 ist, stellt die zweite Steuereinrichtung 10 einen abgestuften oder reduzierten Funktionsmodus der elektrischen Einrichtung 4 ein, oder unterbricht ganz einfach die letztere. In der Ausführungsform von 1 versorgt die Stromquelle direkt oder unmittelbar die elektrische Einrichtung, wobei die zweite Steuereinheit 10 die Konfiguration der elektrischen Einrichtung in solch einer Weise verändert, dass die Menge an elektrischer Energie, die letztere von der Stromquelle 2 für ihren Betrieb in dem abgestuften oder reduzierten Funktionsmodus anfordert, begrenzt oder reduziert ist. Wenn z. B. die elektrische Einrichtung durch elektrische Widerstände gebildet ist, werden die wechselseitigen Verbindungen dieser Widerstände in solch einer Weise verändert, dass die elektrische Nennleistung abnimmt oder reduziert ist.
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In 2 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Sie unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Ausführungsform durch die Tatsache, dass die zweite Steuereinheit 10 zwischengeschaltet oder zwischengelagert ist zwischen der Stromquelle 2 und der elektrischen Einrichtung 4. Während in der Ausführungsform von 1 der Strom der Stromquelle 2 direkt an die elektrische Einrichtung 4 geliefert wird, wird in der Ausführungsform der 2 der Strom der Stromquelle 2 zu der zweiten Steuereinheit 10 geführt oder geliefert, wobei letztere zumindest ein Merkmal dieses Stromes verändert, wie z. B. die Spannung oder die Intensität, bevor der Strom zu der elektrischen Einrichtung 4 übermittelt wird. Wenn die Stromquelle 2 eine Batterie ist, die einen Gleichstrom bereitstellt, kann die zweite Steuereinheit – diesen Gleichstrom umwandeln in einen Wechselstrom mit variabler Frequenz.
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Diese Darstellung ist insbesondere anwendbar auf den Fall, in welchem die elektrische Einrichtung 4 einen Synchro-Elektromotor bzw. einen synchronen Elektromotor umfasst, dessen Drehzahl durch die Frequenz des elektrischen Stromes einstellbar ist, der ihm zugeführt wird. Wie bei der vorangegangenen Ausführungsform kann die zweite Steuereinheit 10 somit einen Funktions- oder Betriebsmodus der elektrischen Einrichtung 4 unter einer Vielzahl von möglichen bestimmen, z. B. einen Normal-Funktionsmodus, einen abgestuften oder reduzierten Funktionsmodus, in welchem die elektrische Einrichtung bei teilweiser Leistung betrieben wird, und einen Stopp- oder Aus-Modus. Der Funktions- oder Betriebsmodus der elektrischen Einrichtung wird, wie vorangehend beschrieben, bestimmt in Abhängigkeit des Verfügbarkeitssignales 8, welches von der ersten Steuereinheit 6 zur zweiten Steuereinheit 10 geliefert oder ausgegeben wird.
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In 3 ist eine insbesondere bevorzugte Ausgestaltung einer zweiten Steuereinheit 10 dargestellt, verwendbar in einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung, wie in 2 dargestellt. Die Steueranordnung umfasst einen Wechselrichter oder Wellengenerator 12, der einen elektrischen Strom mit variabler Frequenz an eine elektrische Einrichtung anlegen kann, gebildet durch einen elektrischen Drei-Phasen-Motor 4 vom synchronen oder Synchro-Typ. Der Wechselrichter oder Wellengenerator 12 verfügt über drei Ausgänge 14, die mit dem Motor 4 über drei Leitungen 16 verbunden sind, entsprechend jeweils den drei Phasen des Drei-Phasen-Stromes. Der Wechselrichter oder Wellengenerator 12 ist mit einer Stromversorgungsquelle 2 verbunden, wie einer Leistungsbatterie oder einer Lichtmaschinenanordnung, geeignet, um eine kontinuierliche Spannung oder eine Gleichspannung Uht zu liefern.
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Der Wechselrichter oder Wellengenerator 12 wird von einer Steuerschaltung gesteuert und in seiner Gesamtheit durch das allgemeine Bezugszeichen 20 beziffert. Der Wellengenerator umfasst drei Anschlüsse oder Kontaktstellen: einen Massenanschluss oder Massenkontaktstelle 22, entsprechend einer Spannung 0 (U = 0 Volt), einen Maximalspannungsanschluss bzw. eine Maximalspannungskontaktstelle 24, entsprechend einer Maximalspannung (U = Umax) erzeugt von dem Wechselrichter oder Wellengenerator, sowie eine zwischengelagerte Kontaktstelle oder einen zwischengelagerten Anschluss 26, auch Schiebe- oder Cursor-Kontaktstelle genannt, entsprechend einer variablen Spannung (U = Uvar), enthalten zwischen 0 Volt und Umax.
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In dem Beispiel beträgt die maximale Spannung Umax 5 Volt, und die Versorgungsfrequenz des Motors kann verändert werden zwischen 0 Hertz für die Spannung U = 0 Volt bis hin zu 150 Hertz für die Spannung Umax = 5 Volt.
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Die Steuerschaltung bzw. der Steuerungsschaltkreis 20 umfasst ebenfalls eine Widerstandsanordnung, in ihrer Gesamtheit mit dem generellen Bezugszeichen 28 beziffert, zwischengeschaltet oder zwischengelagert zwischen der Massekontaktstelle 22 und der Maximalspannungskontaktstelle 24 des Wechselrichters 12. Zu diesem Zweck umfasst die Widerstandsanordnung eine erste Endkontaktstelle oder einen ersten Endanschluss 32, verbunden mit der Maximalspannungskontaktstelle über eine Leitung 38, in welcher ein Schutzwiderstand 40 vorgesehen ist, sowie eine zweite Endkontaktstelle 36, mit einer Leitung 42 an dem Masseanschluss 22 des Wechselrichters angeschlossen. Die Widerstandsanordnung 28 ist aus mehreren Widerständen gebildet, drei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel, nämlich die Widerstände 44, 46 und 48. Die Widerstände 44 und 46 bestimmen zwischen sich eine Anschlusskontaktstelle 50, während die Widerstände 46 und 48 zwischen sich eine Anschlusskontaktstelle 52 bestimmen. Insgesamt verfügt die Widerstandsanordnung 28, gebildet aus drei Widerständen, somit über vier Anschlusskontaktstellen, unter Berücksichtigung der zwei Endanschlüsse oder -Kontaktstellen 32 und 36. Schließlich umfasst die Steuerschaltung eine Regel- oder Einstell- bzw. Steuereinrichtung 60.
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Das Verfügbarkeitssignal der Stromquelle 2, emittiert von der Steuereinheit 6, wird an die Steuer- oder Einstell- bzw. Regeleinrichtung 60 angelegt. Die Steuer- bzw. Regel- bzw. Einstelleinrichtung ist mit der zwischengelagerten Kontaktstelle 26 des Wechselrichters 12 durch eine Steuerleitung 62 verbunden. Die Regeleinrichtung 60 bestimmt, mit welcher Anschlusskontaktstelle der Widerstandsanordnung 8 die Steuerleitung 62 verbunden wird. Die Steuereinrichtung kann somit in dem dargestellten Ausführungsbeispiel vier Funktions- oder Betriebsmodi des Elektromotors 4 bestimmen. Wenn die Steuerleitung 62 mit der Anschlusskontaktstelle 32 verbunden ist, so ist die Frequenz des elektrischen Stromes, der dem Motor zugeführt wird, maximal, was dem Normal-Funktionsmodus entspricht. Wenn die Steuerleitung 62 mit der Anschlusskontaktstelle 40 verbunden ist, bilden der Widerstand 44 einerseits und die Widerstände 46 und 48 andererseits eine Teilerbrücke, die die an die zwischengelagerte Kontaktstelle 26 des Wechselrichters angelegte Spannung begrenzt oder reduziert. Die Frequenz des elektrischen Stromes, der dem Motor zugeführt ist, wird somit reduziert, was einem abgestuften oder reduzierten Funktions- bzw. Betriebsmodus entspricht. Wenn die Steuerleitung 62 mit der Anchlusskontaktstelle 52 verbunden ist, ist die Situation identisch, wobei jedoch die Steuerspannung des Wechselrichters oder Wellengenerators niedriger oder geringer ist, wodurch die Frequenz des Stromes ebenfalls geringer ist. Dieser Funktionsmodus entspricht somit einem zweiten abgestuften oder reduzierten Betriebsmodus, in welchem der Schutz der Stromquelle beachtlicher ist als beim ersten Punkt. Schließlich, wenn die Steuerleitung 62 mit der Anschlusskontaktstelle 36 verbunden ist, wird ein Stop oder Anhalten des Motors 4 gesteuert oder befehligt, durch die Erdung oder Masseschaltung der zwischengelagerten oder zwischengeschalteten Kontaktstelle des Wechselrichters oder Wellengenerators. Die Stromquelle 2, die somit überhaupt keinen Strom mehr liefert, ist somit vollständig geschützt.
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In 4 ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung einer Stromquelle dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist die Widerstandsanordnung 28 aus lediglich zwei Widerständen gebildet, nämlich den Widerstanden 44 und 46, die zwischen sich eine einzelne Anschlusskontaktstelle 50 bestimmen. Die Widerstandsanordnung 28 umfasst somit insgesamt drei Anschlusskontaktstellen, die zwei Endkontaktstellen oder -Anschlüsse 32 und 36 und den Anschluss bzw. die Kontaktstelle 50 enthalten, zwischen den Widerständen 44 und 46.
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Die Steuer- bzw. Regel- oder Einstelleinrichtung, angegeben durch das generelle Bezugszeichen 60, ist gebildet aus zwei distinkten Schaltern, nämlich einem ersten Schalter 70 und einem zweiten Schalter 72. Der Schalter 70 verfügt über zwei Positionen. In einer ersten Position (Position I oder geschlossene Position) ist die Steuerleitung 62 mit der Anschlusskontaktstelle 32 verbunden, welche wiederum, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Schutzwiderstandes 40, mit der Maximalspannungskontaktstelle oder dem Maximalspannungsanschluss 24 des Wechselrichters verbunden ist. Dies ermöglicht einen Normal-Funktions- oder -Betriebsmodus des Motors, in welchem die Drehzahl maximal ist.
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In einer zweiten Position (Position II) ist die Steuerleitung 62 mit der Anschlusskontaktstelle 50 verbunden, die sich zwischen den Widerständen 44 und 46 befindet. Wie es vorangehend unter Bezugnahme auf die 3 erläutert wurde, spielt die Widerstandsanordnung 28 die Rolle einer Teilerbrücke, die die Spannung begrenzt, die an die zwischengelagerte oder zwischengeschaltete Kontaktstelle 26 des Wechselrichters angelegt ist, wodurch ein abgestufter oder reduzierter Funktionsmodus des Motors gesteuert wird.
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Der zweite Schalter 72 ist an einer Leitung 74 montiert, die die Steuerleitung 62 und die Leitung 42 verbindet. Wenn der Schalter 72 in seiner offenen Position wie in 4 gezeigt vorliegt, so bestimmt der Schalter 70 den normalen oder abgestuften bzw. reduzierten Funktions- oder Betriebsmodus an dem Motor. Im Gegensatz hierzu ist die zwischengeschaltete Kontaktstelle oder der zwischengeschaltete Anschluss 26 des Wechselrichters oder Wellengenerators mit dem Masseanschluss 22 verbunden, wenn der Schalter 72 in der geschlossenen Position vorliegt, wobei die an den Anschluss oder die Kontaktstelle 26 angelegte Spannung 0 ist. Hierdurch wird ein Anhalten oder Stoppen des Motors gesteuert. Der Schalter 70 wird von einem ersten Sensor 80 gesteuert, wobei der zweite Schalter 72 von einem zweiten Sensor 82 gesteuert wird, der Teil der ersten Steuereinheit 6 ist. Anders ausgedrückt, zeichnet sich diese Ausführungsform dadurch aus, dass die Einstell- oder Regeleinrichtung 60 mittels zweier distinkter Schalter gebildet ist, jeweils durch ein distinktes Signal 8 gesteuert.
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In der folgenden Tabelle sind die drei Funktions- oder Betriebsmodi der elektrischen Einrichtung zusammengefasst:
| | C < 40% | 40% < C < 60% | 60% < C |
| Unterbrecherkabel 70 | 0 Volt | 0 Volt | 12 Volt |
| Unterbrecherkabel 72 | 0 Volt | 12 Volt | 12 Volt |
| Schalter 70 | Position II (oder beliebig) | Position II | Position I |
| Schalter 72 | geschlossen | offen | offen |
| Modus | Stop | abgestuft | normal |
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In dem Ausführungsbeispiel der 3 und 4 wird der Funktions- oder Betriebsmodus des Motors automatisch bestimmt, und zwar ausschließlich ausgehend von der Verfügbarkeit der Stromquelle 2. Ein Benutzer kann die Drehzahl dieses Motors nicht einstellen.
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In 5 ist eine alternative Ausführungsform dargestellt, die eine Regel- oder Einstelleinrichtung umfasst, auf die ein Benutzer zugreifen kann. Diese Ausführungsform ist ähnlich zu jener von 4, wobei jedoch der Widerstand 44, statt einen festgelegten Wert aufweisend, durch ein Potentiometer 90 ersetzt wurde.
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Das Potentiometer 90 umfasst eine Gleit- oder Cursor-Kontaktstelle 92, die mit dem zwischengelagerten Anschluss bzw. der zwischengelagerten Kontaktstelle 26 des Wechselrichters über die Steuerleitung 62, und den ersten Schalter 70 verbunden ist. Wenn die Verfügbarkeit der Stromquelle genügend ist, um einen Normalbetrieb des Motors zu erlauben, ist die Steuerleitung 62 statt verbunden zu sein mit dem Endanschluss 32 der Widerstandsanordnung 28, mit der Cursor- oder Gleitkontaktstelle 92 verbunden. Das Potentiometer 90 ist mit einer manuellen Steuerung 94 verbunden, die an dem Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Die manuelle Steuerung umfasst einen Griff 96 vom Schieber- oder Cursor- bzw. Gleittyp, der translatorisch oder rotationsmäßig versetzt werden kann zwischen zwei Endpositionen, entsprechend einem Maximalwert und einem Minimalwert des Widerstandes des Potentiometers. Wenn der Wert des Widerstandes des Potentiometers minimal ist, fällt die Schieber- oder Cursor- oder Gleitkontaktstelle 92 mit der Anschlusskontaktstelle 32 zusammen, wobei die Drehzahl des Motors maximal ist. Im Gegensatz hierzu fällt die Cursor- oder Schieberkontaktstelle mit der zwischengelagerten Kontaktstelle 50 zusammen, wenn der Widerstand des Potentiometers maximal ist, wobei die Drehzahl des Motors begrenzt oder reduziert ist.
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In diesem Fall ist jedoch die Begrenzung oder Reduzierung der Drehzahl des Motors bedingt durch den Wunsch des Benutzers, und nicht bedingt durch die Notwendigkeit die Quelle zu schützen, da die Steuereinheit bestimmt hat, dass die Verfügbarkeit der letzteren ausreichend ist (oberhalb der oberen Schwelle), um den normalen Betrieb der elektrischen Einrichtung 4 zu ermöglichen.
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Dieses Ausführungsbeispiel, in welchem der Benutzer nach Belieben die Drehzahl des Motors einstellen oder regeln kann, wenn die Verfügbarkeit an der Quelle ausreichend ist, ist beispielhaft anwendbar auf die Regelung oder Steuerung eines Klimakreises, in dem der Regel- oder Einstellgriff 96 versetzt werden kann zwischen einer sogenannten „ganz kalt”- und einer sogenannten „ganz warm”-Position, um die Innentemperatur des Innenraumes abhängig von der Außentemperatur anpassen zu können.
