DE102005049779A1 - Schaltungsanordnung zum Betreiben eines als Heizelement eingesetzten PTC-Elements - Google Patents

Schaltungsanordnung zum Betreiben eines als Heizelement eingesetzten PTC-Elements Download PDF

Info

Publication number
DE102005049779A1
DE102005049779A1 DE102005049779A DE102005049779A DE102005049779A1 DE 102005049779 A1 DE102005049779 A1 DE 102005049779A1 DE 102005049779 A DE102005049779 A DE 102005049779A DE 102005049779 A DE102005049779 A DE 102005049779A DE 102005049779 A1 DE102005049779 A1 DE 102005049779A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ptc element
fuse
temperature coefficient
circuit arrangement
positive temperature
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Withdrawn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
DE102005049779A
Other languages
English (en)
Inventor
Michael Offenhuber
Siegfried Zerbin
Uwe Haas
Franz Lackner
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102005049779A priority Critical patent/DE102005049779A1/de
Priority to JP2006279648A priority patent/JP2007115680A/ja
Priority to FR0654314A priority patent/FR2892266B1/fr
Publication of DE102005049779A1 publication Critical patent/DE102005049779A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00—Details of electric heating devices
    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227—Applications
    • H05B1/023—Industrial applications
    • H05B1/0236—Industrial applications for vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B60H1/2215—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters
    • B60H1/2218—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters controlling the operation of electric heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. dosing of reducing agent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B60H2001/2228—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant controlling the operation of heaters
    • B60H2001/2231—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant controlling the operation of heaters for proper or safe operation of the heater
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B60H2001/2259—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant output of a control signal
    • B60H2001/2265—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant output of a control signal related to the quantity of heat produced by the heater
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/10—Adding substances to exhaust gases the substance being heated, e.g. by heating tank or supply line of the added substance
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Control Of Resistance Heating (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

Vorgeschlagen wird eine Schaltungsanordnung zum Betreiben eines als Heizelement eingesetzten PTC-Elements (10), bei der das PTC-Element (10) in Reihe mit einer Schmelzsicherung (11) geschaltet ist. Vorgesehen ist ein Impulsbreiten-Modulator (16), der das PTC-Element (10) im getakteten Betrieb mit vorgegebenen Impulsdauern (ti1, ti2) und/oder vorgegebenen Periodendauern (tp1, tp2) vollständig ein- oder abschaltet, wobei die Impulsdauern (ti1, ti2) und/oder die Periodendauern (tp1, tp2) derart festgelegt sind, dass wenigstens ein Maß (1) für den Effektivwert Ieff des im PTC-Element (10) fließenden Stroms (I) stets unterhalb des Schmelzintegrals (2) der Schmelzsicherung (11) liegt.

Description

  • Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung zum Betreiben eines als Heizelement eingesetzten PTC-Elements nach der Gattung des Hauptanspruchs.
  • PTC-Elemente sind Halbleiterbauelemente, die einen temperaturabhängigen Widerstand mit positivem, extrem nichtlinearem Temperaturkoeffizienten aufweisen, wobei der Kaltwiderstand bei Umgebungstemperatur, beispielsweise 20°C, und der Warmwiderstand im stationären Betrieb definiert sind.
  • PTC-Elemente können zur Strombegrenzung, zur Temperaturbegrenzung sowie als Heizelemente eingesetzt werden. In der DE P 31 38 547 A1 ist eine Temperatur-Regeleinrichtung für einen Sauerstoffsensor beschrieben, bei der das Heizelement des Sensors als PTC-Element ausgebildet ist oder bei der ein resistives Heizelement des Sensors und ein PTC-Element in Reihe geschaltet sind. Durch den Einsatz eines PTC-Elements ergibt sich der wesentliche Vorteil, dass keine weitere Steuerelektronik erforderlich ist, da ein PTC-Element aufgrund des positiven Temperaturkoeffizienten seines Widerstands selbstregelnde Eigenschaften aufweist.
  • Allgemein bekannt ist die Ansteuerung eines resistiven, nicht als PTC-Element ausgebildeten Heizelements im getakteten Betrieb, bei welchem das Heizelement mit einer vorgegebenen Impulsdauer und/oder vorgegebenen Periodendauer entweder vollständig ein- oder abgeschaltet wird, um die Temperatur des Heizelements einzustellen. In der DE 197 49 535 A1 ist eine Schaltungsanordnung zum Beheizen eines Sensors bekannt geworden, bei der ein resistives, nicht als PTC-Element ausgebildetes Heizelement getaktet angesteuert wird. Die getaktete Ansteuerung des resistiven Heizelements erfolgt im Rahmen einer Temperaturregelung mit einem Zweipunkt-Temperaturregler, sodass die Impulsdauer und/oder die Häufigkeit der Impulse vom Zweipunkt-Regler festgelegt wird. Die für die Temperaturregelung erforderliche Erfassung der Ist-Temperatur des resistiven Heizelementes erfolgt beispielsweise mit einem separaten Temperatursensor, der thermisch mit dem resistiven Heizelement gekoppelt ist. Alternativ kann die Ist-Temperatur des resistiven Heizelements indirekt über den Innenwiderstand des resistiven Heizelements ermittelt werden.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Zur Absicherung von elektrischen Schaltungen, insbesondere zur Absicherung gegenüber unzulässig hohen Strömen, die einerseits die Bauelemente gefährden können und andererseits eine Brandgefahr darstellen, können Schmelzsicherungen eingesetzt werden, die eingeteilt sind einerseits nach einem vorgegebenen Auslösestrom und andererseits nach einer vorgegebenen Zeit-Strom-Charakteristik, die das Verhalten der Schmelzzeit als Funktion des Fehlerstroms beschreibt. Unterschieden wird zwischen flinken und trägen Schmelzsicherungen, wobei mehrere Abstufungen vorgesehen sind. Entscheidend für das Ansprechen einer Schmelzsicherung ist das Schmelzintegral, das den Energiebetrag angibt, der zum Schmelzen des Schmelzleiterdrahtes benötigt wird. Das Schmelzintegral beschreibt somit die Charakteristik und das Impulsverhalten einer Schmelzsicherung. Das Schmelzintegral wird ermittelt aus dem Stromquadrat von 10 × Auslösestrom und der dazugehörigen Schmelzzeit.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Betreiben eines als Heizelement eingesetzten PTC-Elements anzugeben, die preisgünstig realisierbar ist, eine hohe Sicherheit aufweist und eine rasches Erreichen der vorgegebenen Temperatur der zu beheizenden Vorrichtung ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird durch die im unabhängigen Anspruch angegebenen Merkmale gelöst.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Betreiben eines als Heizelement eingesetzten PTC-Elements sieht vor, dass das PTC-Element in Reihe mit einer Schmelzsicherung geschaltet ist. Vorgesehen ist ein Impulsbreiten-Modulator, der das PTC-Element im getakteten Betrieb mit einer vorgegebenen Impulsdauer und/oder vorgegebenen Periodendauer vollständig ein- oder abschaltet. Die Impulsdauer und/oder die Periodendauer sind derart festgelegt, dass wenigs tens ein Maß für den Effektivwert des im PTC-Element fließenden Stroms stets unterhalb des Schmelzintegrals der Schmelzsicherung liegt.
  • Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ermöglicht zunächst die Auslegung der Schaltungsanordnung auf einen im PTC-Element fließenden Strom, der weit unterhalb des Kaltstroms des PTC-Elements liegt. Dadurch kann die Schaltungsanordnung preisgünstig realisiert werden.
  • Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist eine hohe Sicherheit auf, die nicht nur dadurch gegeben ist, dass ohnehin ein PTC-Element als selbst begrenzendes Heizelement vorgesehen ist, sondern dass zusätzlich eine Schmelzsicherung vorgesehen ist. Besonders vorteilhaft ist, dass der Auslösestrom der Schmelzsicherung auf einen Wert festgelegt werden kann, der nur knapp oberhalb des Heißstroms des PTC-Elements liegt.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ergeben sich aus abhängigen Ansprüchen.
  • Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Impulsdauer und/oder die Periodendauern des vom Impulsbreiten-Modulator bereitgestellten Schaltsignals verändert werden in Abhängigkeit wenigstens von einem Maß des durch das PTC-Element fließenden Stroms.
  • Eine Ausgestaltung sieht eine fest vorgegebene ansteigende Rampe vor, welche die Impulsdauer und/oder die Periodendauer des vom Impulsbreiten-Modulator bereitgestellten Schaltsignals festlegt. Eine Weiterbildung dieser Ausgestaltung sieht eine exponentiell ansteigende Rampe vor. Eine andere Weiterbildung dieser Ausgestaltung sieht vor, dass die ansteigende Rampe einen Endwert aufweist, bei dem das vom Impulsbreiten-Modulator bereitgestellte Schaltsignal einem Signal entspricht, das ständig den Einschaltzustand aufweist. Mit dieser Maßnahme wird die in einem Schaltelement auftretende Verlustleistung minimiert und die bei gegebener Betriebsspannung vom PTC-Element zur Verfügung gestellte Heizleistung maximiert.
  • Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die vorgegebene Impulsdauer und/oder die vorgegebene Periodendauer von der Betriebsspannung der Schaltungsanordnung abhängen. Mit dieser Maßnahme kann eine Anpassung an unterschiedliche Betriebspannungen vorgenommen werden, welche eine Spannungsquelle bereitstellt.
  • Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung eignet sich insbesondere zum Einsatz in Kraftfahrzeugen, bei denen sowohl 12V- als auch 24V-Applikationen auftreten können. Das vom PTC-Element zu beheizende Element ist beispielsweise ein im Kraftfahrzeug mitgeführter Betriebsstoff, wie beispielsweise eine Harnstoff-Wasser-Lösung, aus der Ammoniak gewonnen wird, das in einem SCR-Katalysator als Reagenzmittel benötigt wird.
  • Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sich aus der folgenden Beschreibung.
    •
  • Zeichnung
  • 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, 2 zeigt einen Stromverlauf in Abhängigkeit von der Zeit, 3 zeigt ein Schaltsignal in Abhängigkeit von der Zeit und 4 zeigt einen rampenförmigen Signalverlauf in Abhängigkeit von der Zeit.
  • 1 zeigt ein PTC-Element 10, das in Reihe mit einer Schmelzsicherung 11 und einem Schaltelement 12 geschaltet ist. Die Reihenschaltung 10, 11, 12 ist über einen Schalter 13 mit einer Spannungsquelle 14 verbindbar, die eine Betriebsspannung U aufweist. Im PTC-Element 10 fließt im geschlossenen Zustand des Schaltelements 12 und des Schalters 13 der Strom I. Das PTC-Element 10 ist thermisch gekoppelt mit einem zu beheizenden Element 15.
  • Das Schaltelement 12 wird von einem Impulsbreiten-Modulator 16 mit einem Schaltsignal S beaufschlagt und stellt dem Impulsbreiten-Modulator 16 ein Stromsignal IS zur Verfügung. Dem Impulsbreiten-Modulator 16 werden weiterhin ein von einem Spannungswähler 17 bereitgestelltes Spannungssignal 18 und ein von einem Rampengenerator 19 bereitgestelltes Rampensignal R zur Verfügung gestellt. Der Rampengenerator 19 und der Spannungswähler 17 sind mit dem Schalter 13 verbunden.
  • 1 zeigt einen im PTC-Element 10 fließenden Strom I in Abhängigkeit von der Zeit t. Der Strom I beginnt zu einem Einschaltzeitpunkt t0 mit einem Kaltstrom IK, der beispielsweise 30A beträgt. Der Strom I nimmt während einer Aufheizdauer D exponentiell auf einen Heißstrom IH ab, der beispielsweise 5A beträgt. Eingetragen ist ein Zeitintervall td.
  • 3 zeigt das Schaltsignal S in Abhängigkeit von der Zeit t. Das Schaltsignal S weist Impulsdauern ti1, ti2 und Periodendauern tp1, tp2 auf. Während der Impulsdauern ti1, ti2 weist das Schaltsignal S einen Einschaltpegel "1" und außerhalb der Impulsdauern ti1, ti2 einen Ausschaltpegel "0" auf.
  • 4 zeigt ein Rampensignal R in Abhängigkeit von der Zeit t. Das Rampensignal R beginnt zum Einschaltzeitpunkt t0 mit einem Startwert SW und endet nach einer effektiven Aufheizdauer D' mit einem Endwert EW.
  • Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung arbeitet folgendermaßen:
    Das PTC-Element 10 ist zum Beheizen des Elements 15 vorgesehen, mit dem das PTC-Element 10 thermisch gekoppelt ist. Aus Sicherheitsgründen ist das PTC-Element 10 in Reihe mit der Schmelzsicherung 11 geschaltet. Ohne weitere Maßnahmen würde sich bei einem Schließen des Schalters 13 der in 2 gezeigte Strom I in Abhängigkeit von der Zeit t einstellen, der einen exponentiellen Abfall vom Kaltstrom IK auf den Heißstrom IH aufweist. Zum Einschaltzeitpunkt t0 beträgt der Strom beispielsweise 30A und fällt während der Aufheizdauer D, während welcher die Temperatur des PTC-Elements 10 auf die Endtemperatur ansteigt, auf den Heißstrom IH ab, der beispielsweise 5A beträgt. Die Schaltungsanordnung, insbesondere die Schmelzsicherung 11, müsste auf den Kaltstroms IK von beispielsweise 30A ausgelegt werden.
  • Zur Vermeidung dieser nur für die Aufheizdauer D erforderlichen Überdimensionierung ist das Betreiben des PTC-Elements 10 im Rahmen eines getakteten Betriebs vorgesehen, bei dem das PTC-Element 10 entweder vollständig ein- oder abgeschaltet ist. Das Schaltsignal S gemäß 3, mit dem das Schaltelement 12, beispielsweise ein Feldeffekt-Transistor, beaufschlagt wird, weist deshalb nur entweder den Einschaltpegel "1" oder den Ausschaltpegel "0" auf. Der Einschaltpegel „1" tritt während der Impulsdauern ti1, ti2 auf, die mit der vorgegebenen Periodendauer tp1, tp2 periodisch in zeitlicher Folge auftreten.
  • Durch eine geeignete Auslegung des Schaltsignals S ist es möglich, die Schmelzsicherung 11 mit einem Auslösestrom vorzusehen, der nur knapp oberhalb des Heißstroms IH des im PTC-Element 10 fließenden Stroms I im stationären Zustand nach der Aufheizdauer D liegt. Weiterhin kann die gesamte Schaltungsanordnung, die vom Strom I durchflossen wird, hinsichtlich der thermischen Belastung auf den im Vergleich zum Kaltstrom IK erheblich geringeren Heißstrom IH ausgelegt werden.
  • Bei der Auslegung des Schaltsignals S ist derart vorzugehen, dass wenigstens ein Maß für den Effektivwert des Stroms I kleiner ist als das Schmelzintegral der Schmelzsicherung 11. Der Effektivwert des Stroms I ist durch folgende Formel darstellbar:
    Figure 00060001
    • I = momentaner Strom
    • td = Stromdauer, hier z. B. Zeitintervall td
  • Das Schmelzintegral der Schmelzsicherung 11 ist gegeben durch: Schmelzintegral ≙ I2·td (2)
    • I
    = momentaner Strom
    td
    = Stromdauer, hier z. B. Zeitintervall td
  • Wie man anhand der Formel (1) erkennt, reicht es aus, beispielsweise anstelle des Effektivwerts des Stroms I das Quadrat des Effektivwerts Ieff des Stroms heranzuziehen. Das in Formel (1) eingetragene Zeitintervall td muss geeignet gewählt werden. Vorzugsweise wird der Strom I in den jeweils betrachteten Intervallen td als linear abfallend angenommen, sodass eine einfache Mittelwertbildung innerhalb der Intervalle td möglich ist. Das Intervall td, dessen Dauer mit zunehmender Zeit t vorzugsweise zunimmt, liegt minimal beispielsweise bei 10 ms. Bis zum Erreichen des Heißstroms IH können mehrere Sekunden in Abhängigkeit von der Wärmekapazität des PTC-Elements 10, der Wärmekapazität des zu beheizenden Elements 15 sowie der Umgebungstemperatur vergehen.
  • Die mittlere Einschaltdauer des Schaltsignals S ist derart festzulegen, dass das Maß (1) für den Effektivwert Ieff des Stroms I das Schmelzintegral (2) zu keinem Zeitpunkt überschreitet. Das Schaltsignal S weist eine Periodendauer von beispielsweise 10 ms–100 ms auf während die Impulsdauern ti1, ti2 im Bereich von beispielsweise 1 ms–90 ms liegen können. Die Festlegung des Schaltsignals S kann aufgrund des bekannten Zusammenhangs zwischen dem Maß (1) für den Effektivwert Ieff des Stroms I und dem Schmelzintegral (2) theoretisch berechnet wer den. Vorzugsweise ist eine Applikation vorgesehen, bei welcher das Schaltsignal S experimentell im Rahmen von Versuchen mit einem konkreten Schaltungsaufbau festgelegt wird.
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass das Schaltsignal S derart festgelegt wird, dass die Erwärmung des PTC-Elements 10 und der dadurch stetig abnehmende Strom I berücksichtigt werden. Die Berücksichtigung kann beispielsweise durch eine Messung des Stroms I erfolgen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Erfassung des Stroms im Schaltelement 12 integriert. Derartige Schaltelemente 12 mit integriertem Stromsensor sind im Handel erhältlich. In Abhängigkeit vom Strom I können die Impulsdauern ti1, ti2 sukzessive verlängert und/oder die Periodendauern tp1, tp2 sukzessive verkürzt werden. Die kontinuierliche Anpassung des Schaltsignals S erfolgt wieder vorzugsweise anhand einer Applikation.
  • Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung, die ohne die Erfassung des Stroms auskommt, sieht ebenfalls eine Variation der Impulsdauern ti1, ti2 und/oder der Periodendauern tp1, tp2 vor. Das Schaltsignal S kann mit dem fest vorgegebenen Rampensignal R beeinflusst werden, das zwischen dem Startwert SW und dem Endwert EW ansteigt. Das Rampensignal R kann beispielsweise linear ansteigen. Vorzugsweise ist der in 4 gezeigte exponentielle Anstieg vorgesehen, der insbesondere im Hinblick auf den in 2 gezeigten Verlauf des Stroms I in Abhängigkeit von der Zeit t festgelegt wird. In 4 ist die effektive Aufheizdauer D' eingetragen, die aufgrund des getakteten Betriebs länger ist als die in 2 eingetragene Aufheizdauer D. Mit dem Rampensignal R können aufeinander folgende Impulsdauern ti1, ti2 jeweils verlängert und/oder aufeinander folgende Periodendauern tp1, tp2 jeweils verkürzt werden. Prinzipiell ist es möglich, den Verlauf des Rampensignals R zu berechnen. Vorzugsweise ist wieder eine Festlegung des Rampensignals R im Rahmen einer Applikation an einem konkreten Schaltungsaufbau vorgesehen.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass nach der effektiven Aufheizdauer D' das Schaltsignal S nur noch den Einschaltpegel "1" aufweist, sodass das Schaltelement 12 ständig vollständig eingeschaltet ist. Mit dieser Maßnahme wird einerseits erreicht, dass im Schaltelement 12 die minimal mögliche Verlustleistung auftritt und dass andererseits das PTC-Element 10 die maximal mögliche Heizleistung bei der gegebenen Betriebspannung U bereitstellen kann.
  • Mit dem Einsatz des Spannungswähler 17, der das Spannungssignal 18 an den Impulsbreiten-Modulator 16 abgibt, kann das Schaltsignal S in Abhängigkeit von der Betriebsspannung U der Spannungsquelle 14 festgelegt werden. Dadurch kann die erfindungsgemäße Schaltungsanord nung mit verschiedenen Betriebsspannungen, beispielsweise 12V oder 24V betrieben werden. Der Spannungswähler 17 legt das Spannungssignal 18 beispielsweise unmittelbar anhand der Betriebsspannung U selbstständig fest. Gegebenenfalls kann eine manuelle Auswahl vorgesehen sein, die im Rahmen einer Festlegung eines Ablaufprogramms vorgesehen ist.

Claims (6)

  1. Schaltungsanordnung zum Betreiben eines als Heizelement eingesetzten PTC-Elements (10), bei der das PTC-Element (10) in Reihe mit einer Schmelzsicherung (11) geschaltet ist und bei der ein Impulsbreiten-Modulator (16) vorgesehen ist, der das PTC-Element (10) im getakteten Betrieb mit vorgegebenen Impulsdauern (ti1, ti2) und/oder vorgegebenen Periodendauern (tp1, tp2) vollständig ein- oder abschaltet und bei der die vorgegebenen Impulsdauern (ti1, ti2) und/oder die vorgegebenen Periodendauern (tp1, tp2) derart festgelegt sind, dass wenigstens ein Maß (1) für den Effektivwert (Ieff) des im PTC-Element (10) fließenden Stroms (I) stets unterhalb des Schmelzintegrals (2) der Schmelzsicherung (11) liegt.
  2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der die Impulsdauern (ti1, ti2) und/oder die Periodendauern (tp1, tp2) in Abhängigkeit vom im PTC-Element (10) fließenden Strom (I) festgelegt sind.
  3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der ein Rampensignal (R) mit einer ansteigenden Rampe vorgesehen ist, welche die Impulsdauern (ti1, ti2) und/oder die Periodendauern (tp1, tp2) festlegt.
  4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, bei der das Rampensignal (R) ausgehend von einem Startwert (SW) einen exponentiellen Anstieg bis zum Erreichen eines Endwertes (EW) aufweist.
  5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der das Schaltsignal (S) nach einer effektiven Aufheizdauer (D') des PTC-Elements (10) ständig einen Einschaltpegel („1") aufweist.
  6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der die Impulsdauern (tp1, tp2) und/oder die Periodendauern (tp1, tp2) von der Betriebsspannung (U) des PTC-Elements (10) abhängen.
DE102005049779A 2005-10-18 2005-10-18 Schaltungsanordnung zum Betreiben eines als Heizelement eingesetzten PTC-Elements Withdrawn DE102005049779A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005049779A DE102005049779A1 (de) 2005-10-18 2005-10-18 Schaltungsanordnung zum Betreiben eines als Heizelement eingesetzten PTC-Elements
JP2006279648A JP2007115680A (ja) 2005-10-18 2006-10-13 ヒータエレメントとして用いられたｐｔｃ電熱素子の作動のための回路装置
FR0654314A FR2892266B1 (fr) 2005-10-18 2006-10-17 Circuit de commande d'un element ptc utilise comme element chauffant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005049779A DE102005049779A1 (de) 2005-10-18 2005-10-18 Schaltungsanordnung zum Betreiben eines als Heizelement eingesetzten PTC-Elements

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102005049779A1 true DE102005049779A1 (de) 2007-04-19

Family

ID=37896471

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102005049779A Withdrawn DE102005049779A1 (de) 2005-10-18 2005-10-18 Schaltungsanordnung zum Betreiben eines als Heizelement eingesetzten PTC-Elements

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2007115680A (de)
DE (1) DE102005049779A1 (de)
FR (1) FR2892266B1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009141051A1 (de) * 2008-05-21 2009-11-26 Emcon Technologies Germany (Augsburg) Gmbh Verfahren zum regenerieren eines abgasreinigungsfilters sowie verdampfer
WO2013107714A1 (de) * 2012-01-16 2013-07-25 Webasto SE Elektrische heizung
WO2014072176A1 (en) * 2012-11-06 2014-05-15 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Device for providing a liquid additive, and method for heating the additive

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5875279B2 (ja) * 2011-08-04 2016-03-02 三菱重工業株式会社 ヒータ制御装置及び方法並びにプログラム
JP6221863B2 (ja) * 2014-03-17 2017-11-01 株式会社デンソー 車載用輻射ヒータ制御装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009141051A1 (de) * 2008-05-21 2009-11-26 Emcon Technologies Germany (Augsburg) Gmbh Verfahren zum regenerieren eines abgasreinigungsfilters sowie verdampfer
US10309284B2 (en) 2008-05-21 2019-06-04 Faurecia Emissions Control Technologies, Germany Gmbh Method of regenerating an exhaust gas purification filter, and vaporizer
WO2013107714A1 (de) * 2012-01-16 2013-07-25 Webasto SE Elektrische heizung
WO2014072176A1 (en) * 2012-11-06 2014-05-15 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Device for providing a liquid additive, and method for heating the additive
US10526946B2 (en) 2012-11-06 2020-01-07 Continental Automotive Gmbh Device for providing a liquid additive, and method for heating the additive

Also Published As

Publication number Publication date
FR2892266B1 (fr) 2016-08-05
FR2892266A1 (fr) 2007-04-20
JP2007115680A (ja) 2007-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10245098B4 (de) Lastbetriebsvorrichtung mit Überstromschutz
EP1385073B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Funktionsprüfung einer elektrischen Heizeinrichtung
EP3417672B1 (de) Elektrische vorrichtung, insbesondere heizer, sowie vorrichtung und verfahren zur ansteuerung einer elektrischen vorrichtung
DE102012200570A1 (de) Elektrische Heizung
DE102011009672A1 (de) Elektrische Heizung, Fahrzeug mit elektrischer Heizung sowie Verfahren zum Steuern einer elektrischen Heizung
EP0189086B1 (de) Glühelement
DE102005049779A1 (de) Schaltungsanordnung zum Betreiben eines als Heizelement eingesetzten PTC-Elements
DE102007058740A1 (de) Schaltungsanordnung mit einer Überstromsicherung
EP0315934B1 (de) Verfahren zur Temperaturregelung von Glühkerzen bei Dieselmotoren und Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens
DE102006059625A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung eines elektromagnetischen Ventils
WO2019206964A1 (de) Verfahren zur reduktion eines temperaturanstiegs bei einem steuerbaren schaltelement
DE10214398A1 (de) Stellvorrichtung
DE1964924C3 (de) Einrichtung zum Schutz eines elektrischen Verbrauchers gegen Übertemperaturen
DE102012110585A1 (de) Vorrichtung zur Bereitstellung eines flüssigen Additivs und Verfahren zum Heizen des Additivs
DE2935196A1 (de) Sicherheitseinrichtung fuer elektrische verbraucher in kraftfahrzeugen
DE102015104275B4 (de) Absicherungsvorrichtung und absicherungsverfahren für ein fahrzeug-bordnetz und damit ausgestattetes fahrzeug-bordnetz
DE4331250C1 (de) Vorrichtung zur Begrenzung des Einschaltstromes in einem Laststromkreis
DE112007002958B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung eines Füllstandes und einer Temperatur eines Fluids
EP1630923B1 (de) Steuerschaltung für eine Mehrzahl elektrischer Verbraucher mit einer Absicherung für Halbleiterschalter
DE102015015461B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Schalten eines Stromes in einer elektrischen Versorgungsleitung sowie Kraftfahrzeug
DE102007017581B4 (de) Verfahren zur Ansteuerung eines kaltleitenden elektrischen Lastelementes, Schalteinheit für ein kaltleitendes elektrisches Lastelement, Glühlampensteuerung und Fahrzeug
WO2004082334A1 (de) Heizgerät mit einem schmiegsamen wärmeteil
DE3522546A1 (de) Schaltungsanordnung in elektroherden zur heizleistungssteuerung
WO2012028575A1 (de) Schaltung und verfahren zur einschaltstrombegrenzung
DE1563837B2 (de) Magnetischer ausloeser

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed

Effective date: 20120709

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings