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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist ein Leistungsschalter für den Niederspannungsbereich,
eine Verwendung eines derartigen Leistungsschalters sowie eine elektrische
Heizeinheit mit integriertem Leistungsschalter. Anwendbar sind der
Leistungsschalter, die Verwendung des Leistungsschalters sowie die
elektrische Heizeinheit insbesondere im Zusammenhang mit einer elektrischen
Zusatzheizeinrichtung (PTC) einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs.
Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich in erster Linie auf diesen
Anwendungsfall, der Leistungsschalter sowie die elektrische Heizeinheit sind
jedoch auch in anderen technischen Bereichen einsetzbar.
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Elektrische
Zusatzheizelemente, die im Kfz-Bereich eingesetzt werden, insbesondere
hier als elektrische Zusatzheizungen von Klimaanlagen, weisen in
der Regel eine erhöhte
Leistungsaufnahme auf, was im Niederspannungsbordnetz von Kraftfahrzeugen
die Verwendung hochstromfester Leitungen und Schaltelemente für die Spannungsversorgung der
Heizelemente erforderlich macht. 1 zeigt
einen Motorraum eines Kraftfahrzeugs mit einer Klimaanlage 100,
die mit einer elektrischen Zusatz-Heizeinrichtung PTC ausgestattet
ist, nach dem Stand der Technik. Das verwendete PTC-Modul 40 umfasst
drei mechanisch miteinander verbundene Heizelemente 42,
die unabhängig
voneinander betrieben werden können.
Entsprechend weist das PTC-Modul 40 einen gemeinsamen Massean schluss
und jeweils einen Anschluss für
jedes im PTC-Modul 40 angeordnete Heizelement 42 auf.
Je nach Wärmebedarf
im Kraftfahrzeuginnenraum werden in der Regel ein bis drei Heizelemente 42 des
PTC-Elements 40 angesteuert. Die Heizleistung wird durch
Zu- bzw. Abschalten einzelner Heizelemente 42 kontrolliert.
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Die
für das
Ein- bzw. Ausschalten der im PTC-Element enthaltenen Heizelemente
erforderlichen Schaltelemente sind nach dem Stand der Technik in
einer gemeinsamen Schaltbox 300 untergebracht, wobei die
enthaltenen Schaltelemente, die hier in der Regel als hochstromfeste
Relais ausgestaltet sind, von einem zentralen Motorsteuergerät 200 angesteuert
werden.
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Das
Motorsteuergerät 200 wiederum
erhält die
Information darüber,
welcher Wärmebedarf
im Kraftfahrzeuginnenraum anliegt, d.h. welche Heizelemente 42 im
PTC-Modul 40 angesteuert werden müssen, vom separat ausgebildeten
Klimabediengerät 150,
welches aus dem Kraftfahrzeuginnenraum bedienbar ist. Das Motorsteuergerät 200 und
das Klimabediengerät 150 kommunizieren
dabei über
ein Kfz-internes Bussystem, beispielsweise über den so genannten CAN-Bus.
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Die
elektrische Beschaltung der im PTC-Modul 40 enthaltene
Heizelemente 42 sowie deren Betätigung über drei in der Schaltbox 300 angeordnete hochstromfeste
Relais ist in 2 dargestellt.
Die im PTC-Modul 40 enthaltenen drei Heizelemente 42 können unabhängig voneinander
in einer Parallelschaltung betrieben werden.
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Nachteilig
an der aus dem Stand der Technik vorbekannten Konstruktion, wie
sie sich aus den 1 und 2 ergibt, ist dabei einerseits,
dass es sich bei den für
die Betätigung
der Heizelemente erforderlichen hochstromfesten Relais um kostenintensive Bauteile
handelt, die die Gesamtkosten der Fahrzeugherstellung erhöhen. Darüber hinaus
ist die Lebensdauer derartiger Relais endlich, denn gerade im Hochstrombereich
unterliegen die elektrischen Schaltkontakte einer unvermeidbaren
Abnutzung. Schließlich
wird die zentrale Schaltbox des Kraftfahrzeugs in der Regel nicht
unmittelbar am PTC-Modul angeordnet werden können, welches wiederum in oder
an der Klimaanlage angeordnet ist. Daher sind in den meisten Anwendungsfällen hochstromtragfähige elektrische
Zuleitungen erforderlich, die auf der einen Seite die Batterie mit
der Schaltbox und andererseits die Schaltbox mit den im PTC-Modul
angeordneten elektrischen Heizelementen verbinden. Um ausreichende
Sicherheitsreserven für
einen Betrieb des PTC-Moduls auch unter erhöhten Umgebungstemperaturen
zu gewährleisten,
müssen
die Querschnitte dieser Versorgungsleitungen entsprechend groß dimensioniert
werden. Damit kann die Leitungsführung
im Motorraum bereits problematisch werden. Darüber hinaus verursachen lange
Verbindungsleitungen stets unvermeidliche Leistungsverluste.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Leistungsschalter
für den
Niederspannungsbereich anzugeben, der sich insbesondere für eine Verwendung
im Zusammenhang mit einer elektrischen Zusatzheizeinrichtung einer
Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs eignet, sowie eine elektrische Heizeinheit
mit integriertem Leistungsschalter insbesondere für eine Verwendung
mit einer elektrischen Zusatzheizeinrichtung einer Kfz-Klimaanlage
anzugeben, welche die Nachteile der aus dem Stand der Technik vorbekannten
Konstruktionen vermeidet.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch einen Leistungsschalter mit den Merkmalen des
Anspruchs 1, durch eine Verwendung eines solchen Leistungsschalters
gemäß Anspruch
10 sowie durch eine elektrische Heizeinheit mit integriertem Leistungsschalter gemäß Anspruch
12.
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Ein
erfindungsgemäßer Leistungsschalter für den Niederspannungsbereich
weist einen Kontaktstift und mindestens zwei Kontaktbuchseen auf. Der
Kontaktstift weist eine Längsachse
L auf und ist längs
eines Verschiebewegs W in Richtung seiner Längsachse L verschieblich angeordnet.
Die Kontaktbuchseen sind dazu ausgebildet, den Kontaktstift unter
Ausbildung eines hochstromfesten elektrischen Kontakts in sich aufzunehmen.
Weiterhin sind die Kontaktbuchseen hintereinander längs des
Verschiebeweg W angeordnet.
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Im
erfindungsgemäßen Leistungsschalter wird
eine elektrische Verbindung zwischen zwei Kontaktpunkten hergestellt,
in dem der Kontaktstift in benachbarte Kontaktbuchsen eingeschoben
wird, wodurch diese miteinander verbunden werden.
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Im
Gegensatz zu den sonst weit verbreiteten Drehschaltern wird hier
nicht ein elektrischer Kontakt zwischen einer Kontaktfläche und
einen mittels eines Drehknopfs betätigen Schleifer hergestellt.
Vielmehr wird in der vorliegenden Erfindung ein elektrischer Kontakt
zwischen einem Kontaktstift und zwei Kontaktbuchsen hergestellt,
welcher aufgrund der Tatsache, dass die Kontaktbuchsen den Kontaktstift
allseitig umschließen,
mit deutlich höheren
Strömen
belastet werden kann als der sich im Fall des Drehschalters ausbildende
linienhafte elektrische Kontakt zwischen Kontaktfläche und
Schleifer.
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Besondere
Vorteile ergeben sich, wenn der Kontaktstift des erfindungsgemäßen Leistungsschalters
einen kupferhaltigen Kern aufweist, der an seiner Oberfläche mit
einer korrosionsbeständigen
abriebfesten Leitbeschichtung versehen ist. Hierzu ist aus dem Stand
der Technik eine Vielzahl geeigneter Leitbeschichtungen bekannt,
die insbesondere aus metallischen Legierungen bestehen können.
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Weitere
Vorteile ergeben sich, wenn zumindest eine Kontaktbuchse des erfindungsgemäßen Leistungsschalters,
vorteilhaft aber alle Kontaktbuchsen, ein inliegendes hyperbolisches
Kontaktgitter aufweisen, welches dazu vorgesehen ist, den Kontaktstift
unter Ausbildung von einer Mehrzahl von Linienkontakten in sich
aufzunehmen. Entsprechende Kontaktbuchseen werden beispielsweise
von der deutschen Firma Amphenol-Tuchel Electronics GmbH, D-74080
Heilbronn unter der Marke „Radsok" vertrieben. Die
Amphenol-Tuchel Electronics GmbH ist eine Tochtergesellschaft der
US-amerikanischen Firma Amphenol-Tuchel, Canton, MI 48187, USA. Aus
einer Mehrzahl nationaler und internationaler technischer Schutzrechte
ergeben sich Einzelheiten entsprechender Kontaktbuchsen. Beispielhaft
hierfür seien
die WO 03/032450 A1, die WO 03/044901 sowie die WO 00/70713, genannt
aus denen sich Einzelheiten des Aufbaus und der Herstellung von
entsprechenden Kontaktbuchseen ergeben. Der Offenbarungsgehalt der
in Bezug genommenen Offenlegungsschriften wird hiermit vollumfänglich zum
Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung gemacht.
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Besondere
Vorteile ergeben sich, wenn das vorgenannte innen liegende hyperbolische
Kontaktgitter einen Kern aus einer Beryllium-Kupfer-Legierung aufweist.
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Weitere
Vorteile lassen sich realisieren, wenn der Kontaktstift mittels
eines motorisch betätigten
Antriebs längs
des Verschiebewegs verschieblich ist. Der motorisch betätigte mechanische
Antrieb wird dabei vorzugsweise von einer in der Motorelektronik oder
im Klimabediengerät
ausgebildeten Steuereinheit angesteuert. Hierzu weist der motorisch
betätigte mechanische
Antrieb einen Anschluss für
eine Steuerleitung auf. Besondere Vorteile ergeben sich, wenn der
motorisch betätigte
mechanische Antrieb eine Schnittstelle für ein Kfz-internes Bussystem
aufweist. In diesem Fall können
das Klimabediengerät,
die zentrale Motorsteuerung und die Steuereinheit des motorisch
betätigten
mechanischen Antriebs des Leistungsschalters über dieses gemeinsame Kfz-interne
Bussystem kommunizieren, welches beispielsweise als CAN-Bus ausgestaltet
sein kann.
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Weitere
Vorteile ergeben sich, wenn der Leistungsschalter eine Überwachungsschaltung
zur Überwachung
einer korrekten Schaltfunktion umfasst, um etwaige Fehlfunktionen
des Leistungsschalters erkennen und diese der zentralen Motorsteuerung
melden zu können.
Eine solche Überwachungsschaltung
kann beispielsweise auf einen korrekten Betrieb des für den mechanischen
Antrieb verwendeten Elektromotors empfindlich sein. Daneben kann
z.B. auch der durch das vom erfindungsgemäßen Leistungsschalter betätigte Heizelement
fließende
Strom von der Überwachungsschaltung überwacht
werden. Schließlich
kann die Überwachungsschaltung
auch eine ungestörte
Bewegung des Kontaktstiftes längs
seines Verschiebewegs W überwachen.
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Ist
das PTC-Modul der Klimaanlage mehrstufig ausgestaltet, so wird der
zur Betätigung
des PTC-Moduls verwendete Leistungsschalter vorteilhaft drei oder
mehr Kontaktbuchsen aufweisen, die hintereinander längs des
Verschiebewegs angeordnet sind. Auf diese Weise kann ein mehrstufiger
Leistungsschalter realisiert werden, der selektiv ein oder zumindest
zwei elektrische Heizelemente betätigen kann.
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Besonders
bevorzugt ist die Verwendung eines erfindungsgemäßen Leistungsschalters zum Schalten
eines elektrischen Heizelements, wobei der Leistungsschalter hier
zum Ein- bzw. Ausschalten des elektrischen Heizelements verwendet
wird. Insbesondere geeignet ist der Leistungsschalter zum Ein- bzw.
Ausschalten elektrischer Heizelemente, die in einem PTC-Modul einer
Kfz- Klimaanlage
angeordnet sind. Hier ergibt sich der besondere Vorteil, dass pro
zu betätigendem
Heizelement ein Relais in der zentralen Schaltbox ein Relais und
eine Sicherung eingespart werden kann, wodurch kostbarer Bauraum
in der Schaltbox eingespart werden kann.
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Schließlich wird
die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst durch
eine elektrische Heizeinheit mit einem integrierten erfindungsgemäßen Leistungsschalter
und zumindest einem elektrischen Heizelement, wobei der Leistungsschalter
und das elektrische Heizelement mechanisch zu einer Baugruppe zusammengefasst
sind. Besonders bevorzugt ist dabei, dass der Leistungsschalter
in eine elektrische Heizeinheit integriert wird, die ein PTC-Modul
umfasst, in welchem mehrere elektrische Heizelemente, insbesondere
zwei oder drei Heizelemente, angeordnet sind. Da das PTC-Modul in
der Regel unmittelbar an der Klimaanlage angeordnet ist, kann der
Leistungsschalter auch im Innenraum der Klimaanlage, insbesondere
im Innenraum der HVAC, angeordnet werden. Hierdurch ist eine effektive
Kühlung
des Leistungsschalters gewährleistet,
wodurch der Leistungsschalter für
niedrigere Umgebungstemperaturen ausgelegt werden kann, wodurch
sich weitere Kostenvorteile ergeben.
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Weitere
Vorteile und Merkmale des erfindungsgemäßen Leistungsschalters, der
erfindungsgemäßen Heizeinheit
sowie der erfindungsgemäßen Verwendung
eines Leistungsschalters ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie
dem nun folgenden Ausführungsbeispiel,
welches anhand der Zeichnung nachstehend näher erläutert wird. In dieser zeigen:
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1:
eine schematische Darstellung eines PTC-Elements einer Klimaanlage
im Motorraum eines Kraftfahrzeugs nach dem Stand der Technik in Aufsicht,
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2:
eine elektrische Schaltskizze des PTC-Moduls der Klimaanlage aus 1.
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3:
eine schematische Darstellung des Motorraums eines Kraftfahrzeugs
mit einer Klimaanlage, welche mit einem PTC-Modul mit erfindungsgemäßem Leistungsschalter
ausgestattet ist,
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4:
eine schematische Darstellung des PTC-Moduls der Klimaanlage aus 3,
und
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5:
eine Schaltskizze des PTC-Moduls der Klimaanlage aus 3.
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3 zeigt
den Motorraum eines Fahrzeugs, in dem eine Klimaanlage 100 mit
einer elektrischen Zusatzheizeinrichtung in Form eines PTC-Moduls 40 angeordnet
ist. Die Klimaanlage 100 wird vom Innenraum des Kraftfahrzeugs
aus über
ein Klimabediengerät 150 bedient,
welches über
das Kfz-interne CAN-Bussystem mit einem zentralen Motorsteuergerät 200 kommuniziert.
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In
das Klimabediengerät 150 ist
die Klimaanlagensteuerung integriert, welche über den CAN-Bus vom Motorsteuergerät 200 für die Klimaanlagensteuerung
relevante Messparameter übermittelt
bekommt, wie beispielsweise die Innenraumtemperatur.
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Die
Klimaanlagensteuerung kommuniziert mit den in der Klimaanlage 100 vorhandenen
Stelleinrichtungen ebenfalls über
den CAN-Bus und steuert darüber
die Klimaanlage 100 gemäß den Vorgaben
des Benutzers des Kfz, welcher dieser über das Klimabediengerät 150 eingegeben
hat, unter Berücksichtigung
der vom Motorsteuergerät 200 empfangenen
Messparameter.
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In
die Klimaanlage 100 ist eine elektrische Heizeinheit 1 integriert,
welches ein PTC-Modul 40 und einen Leistungsschalter 10 umfasst.
In das PTC-Modul 40 sind drei voneinander unabhängig betreibbare
elektrische Heizelemente 42.1, 42.2 und 42.3 integriert.
Der elektrische Leistungsschalter 10 ist dabei dazu vorgesehen,
die elektrischen Heizelemente 42.1 bis 42.3 mit
einer elektrischen Versorgungsspannung zu versorgen. Hierzu ist
der Leistungsschalter 10 über eine Masselastleitung 50 und eine
Versorgungsleitung 60 mit einer externen Spannungsquelle 250 verbunden,
die in der Regel von der Kfz-Batterie gebildet wird. Dabei ist im
gezeigten Ausführungsbeispiel
eine ausreichend dimensionierte elektrische Sicherung 52 in
die Masselastleitung 50 integriert.
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Der
Aufbau der in der Klimaanlage 100 angeordneten elektrischen
Heizeinheit 1 ergibt sich nun aus 4. In der
elektrischen Heizeinheit 1 ist ein PTC-Modul 40,
welches drei voneinander unabhängige
elektrische Heizelemente 42.1 bis 42.3 umfasst, und
ein Leistungsschalter 10 zu einer mechanischen Einheit
zusammengefasst. Der elektrische Leistungsschalter 10 umfasst
die längs
einer Achse Z geraden hintereinander angeordneten vier Kontaktbuchsen 30.0 bis 30.3,
die koaxial mit der Achse Z angeordnet sind. In der Versorgungskontaktbuchse 30.0,
welche mit der Versorgungsleitung 60 verbunden ist, ist
ein zylindrischer Kontaktstift 20 angeordnet, welche eine
Längsachse
L aufweist. Der Kontaktstift 20 ist dabei in der Versorgungskontaktbuchse 30.0 in
Richtung der Achse Z längs
eines Verschiebewegs W verschieblich. In seiner ersten Extremposition,
die aus 4 ersichtlich ist, greift der Kontaktstift 20 ausschließlich in
die Versorgungskontaktbuchse 30.0 ein. Bewegt sich der
Kontaktstift 20 längs
seines Verschiebeweges 20, so kommt er nacheinander in
Eingriff mit den weiteren Kontaktbuchsen 30.1 bis 30.3 und
verbindet diese nacheinander mit der Versorgungskontaktbuchse 30.0.
Die Kontaktbuchsen 30.1 bis 30.3 sind dabei jeweils
mit einem ersten Anschluss der elektrischen Heizelemente 42.1 bis 42.3 verbunden.
Deren zweiter elektrischer Anschluss ist dabei jeweils auf Masse
gelegt und kontaktiert somit die Masselastleitung 50.
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Wird
der Kontaktstift 20 aus seiner in 4 gezeigten
ersten Extremposition längs
seines Verschiebewegs W bewegt, so verbindet er nacheinander den
ersten Anschluss der elektrischen Heizelemente 42.1 bis 42.3 mit
der Versorgungsleitung 60 und beaufschlagt damit die im
PTC-Modul 40 enthaltenen elektrischen Heizelemente 42.
bis 42.3 nacheinander mit ihrer Versorgungsspannung. Je
nach Stellung des Kontaktstifts 20 längs seines Verschiebewegs W
wird also entweder kein elektrisches Heizelement 42 des
PTC-Moduls 40 betrieben, oder das erste elektrische Heizelement 42.1 alleine,
oder das erste und das zweite elektrische Heizelement 42.1 und 42.2 gemeinschaftlich,
oder alle drei elektrischen Heizelemente 42.1 bis 42.3 gemeinschaftlich
betrieben.
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Zur
Bewegung des Kontaktstifts 20 längs seines Verschiebewegs W
ist dabei ein mechanischer Antrieb 22 mit dem Kontaktstift 20 verbunden,
der im vorliegenden Ausführungsbeispiel
von einem elektrischen Gleichstrommotor 24 gebildet wird,
auf dessen Welle ein Zahnrad 26 angeordnet ist. Dieses
greift in eine Zahnstange 28 ein, welche auf dem Kontaktstift 20 angebracht
ist. Durch die Kombination von auf der Motorwelle angeordnetem Zahnrad 26 und
Zahnstange 28 wird die Drehbewegung des Gleichstromelektromotors 24 in
eine Translationsbewegung des Kontaktstifts 20 umgesetzt,
so dass dieser mittels des Motors 24 längs seines Verschiebeweges
W bewegt werden kann. Dabei ist es sinnvoll, die Bewegung des Kontaktstifts 20 längs seines
Verschiebeweges W zu überwachen,
beispielsweise um den Motor 24 abschalten zu können, sobald
der Kontaktstift 20 seine jeweiligen Extremlagen erreicht
hat, um eine Beschädigung
des Motors 24 zu vermeiden. Darüber hinaus kann der Motorstrom
des Motors 24 überwacht
werden, um bei einer etwaigen Blockade des Kontaktstifts 20 eine
Beschädigung
des dann blockierten Motors 24 durch Überlastung zu vermeiden.
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Anstelle
eines Gleichstrom-Elektromotors kann auch ein elektrischer Schrittmotor
oder ein sonstiger motorischer Antrieb verwendet werden, der dazu
geeignet ist, eine Linearbewegung des Kontaktstifts 20 zu
bewirken.
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Darüber hinaus
ist es sinnvoll, den in den einzelnen elektrischen Heizelementen 42.1 bis 42.3 des
PTC-Moduls 40 fließenden
elektrischen Strom in Abhängigkeit
von der Schaltstellung des Leistungsschalters 10 zu erfassen.
Fließt
bei einer Stellung des Kontaktstifts 20, in der das erste
elektrische Heizelement 42.1 mit der externen Spannungsquelle 250 verbunden
sein sollte, kein oder kein ausreichender Strom durch das elektrische
Heizelement 42.1, so ist dies ein Hinweis auf eine Fehlfunktion
entweder des elektrischen Leistungsschalters 10 oder des
elektrischen Heizelements 42.1, was zur Generierung eines
Fehlersignals verwendet werden kann.
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Vorzugsweise
ist der Motor 24 des mechanischen Antriebs 22 des
Leistungsschalters 10 ebenfalls mit einer Motorelektronik
ausgestattet, welche über
den Kfz-eigenen
CAN-Bus mit der Klimaanlagensteuerung im Klimabediengerät 150 kommuniziert.
Die Klimaanlagensteuerung generiert dabei die entsprechenden Stellsignale
für die
Motorsteuerung des Leistungsschalters 10, so dass der Kontaktstift 20 vom
Motor 24 in die erforderliche Position bewegt wird.
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Weitere
Einzelheiten zum Kontaktstift
20 und zu den Kontaktbuchsen
30 ergeben
sich aus der korrespondierenden deutschen Patentanmeldung zum Aktenzeichen
DE 10 2006 015 502.5 derselben
Anmelderin, deren Offenbarungsgehalt durch diese Bezugnahme vollumfänglich zum
Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
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5 zeigt
schließlich
die elektrische Verschaltung der in der Klimaanlage 100 verbauten
elektrischen Heizeinheit 1, welche ein mehrelementiges PTC-Modul 40 und
einen Leistungsschalter 10 mit integriertem mechanischen
Antrieb 22 umfasst. Die im PTC-Modul 40 angeordneten
elektrischen Heizelemente 42.1 bis 42.3 werden
von der Bordbatterie als externe Spannungsquelle 250 über eine
Masselastleitung 50, in der eine ausreichend dimensionierte
Sicherung 52 angeordnet ist (typische Belastbarkeit: 100
Ampere), und über
eine Versorgungsleitung 60 mit ihrer Versorgungsspannung
versorgt. Die Klimaanlagensteuerung ist im Klimabediengerät 150 integriert,
und kommuniziert über
den Kfz-internen CAN-Bus 70 sowohl mit dem Motorsteuergerät 200 als
auch mit der Motorsteuerung des im Leistungsschalter 10 integrierten
Gleichstromelektromotors 24. Alternativ kann die im Klimabediengerät 150 enthaltene
Klimaanlagensteuerung auch bereits eine Motorelektronik zur Ansteuerung
des Motors 24 des Leistungsschalter 10 umfassen,
und über
Steuerleitungen mit dem Motor 24 zu dessen direkter Ansteuerung
verbunden sein.
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Ebenso
können
die in der Klimaanlage 100 enthaltenen Stellelemente über den
CAN-Bus 70 mit der Klimaanlagensteuerung im Klimabediengerät 150 kommunizieren.
Jedoch ist es genauso möglich, in
der Klimaanlagensteuerung entsprechende Endstufen zur Ansteuerung
der in der Klimaanlage 100 vorgesehenen Stellelemente auszubilden
und diese über
einzelne Steuerleitungen anzusprechen.
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Für den Fachmann
ist offensichtlich, dass es keinen Einfluss auf die Erfindung hat,
ob die Klimaanlagensteuerung in das Klimabediengerät 150 oder
in das Motorsteuergerät 200 integriert
ist. Auch spielt es keine Rolle, ob die Klimaanlagensteuerung den
mechanischen Antrieb 22 im Leistungsschalter 10 über ein
digitales Bussystem anspricht oder über (analoge) Steuerleitungen.
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Wie
aus 5 ersichtlich ist, bietet die Verwendung eines
erfindungsgemäßen Leistungsschalters 10 bzw.
einer erfindungsgemäßen elektrischen Heizeinheit 1 in
einer Klimaanlage 100 eines Kfz den Vorteil, dass entgegen
der aus dem Stand der Technik vorbekannten Verschaltung und Betätigung über eine
zentrale Schalt- und Sicherungsbox 300 eine Mehrzahl von
Versorgungsleitungen 60 entfallen kann. Vorliegend wird
nur eine Masselastleitung 50 und eine einzige Versorgungsleitung 60 benötigt, die beide
ausreichend dimensioniert werden können. Darüber hinaus kann durch die Verwendung
eines erfindungsgemäßen Leistungsschalters 10 eine
gegenüber
dem Stand der Technik deutlich verbesserte Stromtragfähigkeit
des zur Betätigung
der elektrischen Heizelemente 42.1 bis 42.3 benötigten elektrischen
Schaltelemente erzielt werden, wodurch die Lebensdauer deutlich
verbessert und ein störungsfreier
Betrieb auch bei höchsten
Umgebungstemperaturen sichergestellt werden kann. Schließlich bietet die
Verwendung eines erfindungsgemäßen Heizelements 1 in
der Klimaanlage 100 den Vorteil eines geräuschfreien
Betriebs, wogegen die gemäß dem Stand
der Technik in der zentralen Schaltbox vorzusehenden Hochlastrelais
deutlich wahrnehmbare Schaltgeräusche
verursachen. Hierdurch wird das NVH-Verhalten („Noise, Vibration, Harshness)
des Fahrzeugs deutlich verbessert.
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Die
vorliegende Erfindung wurde am Beispiel eines elektrischen Heizelements
mit integriertem Leistungsschalter erläutert, welches zur Integration in
die Klimaanlage eines Kfz vorgesehen ist. Der erfindungsgemäße Leistungsschalter 10 eignet
sich jedoch weiterhin für
eine Vielzahl weiterer Anwendungen, die sich dem Fachmann aus seinen
Eigenschaften, insbesondere seiner hohen Stromtragfähigkeit bei
niedrigen Spannungen, unmittelbar erschließen. Der Schutz aus der vorliegenden
Anmeldung soll sich auch auf diese Anwendungsbereiche des erfindungsgemäßen Leistungsschalters
erstrecken.
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- 1
- el.
Heizeinheit
- 10
- Leistungsschalter
- 20
- Kontaktstift
- 22
- mechanischer
Antrieb
- 24
- Motor
- 26
- Zahnrad
- 28
- Zahnstange
- 30.x
- Kontaktbuchse
- 40
- PTC-Modul
- 42.x
- el.
Heizelement
- 50
- Masselastleitung
- 52
- Sicherung
- 60
- Versorgungsleitung
- 70
- CAN-Bus
- 100
- Klimaanlage
- 150
- Klimabediengerät
- 200
- Motorsteuergerät
- 250
- externe
Spannungs
-
- quelle