DE102016207383A1 - Method and device for operating an electrical consumption - Google Patents

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DE102016207383A1 DE102016207383.4A DE102016207383A DE102016207383A1 DE 102016207383 A1 DE102016207383 A1 DE 102016207383A1 DE 102016207383 A DE102016207383 A DE 102016207383A DE 102016207383 A1 DE102016207383 A1 DE 102016207383A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (4) zum Betreiben eines elektrischen Verbrauchers (2), insbesondere Elektromotor (3), mit einem Versorgungsanschluss (Ubat), der mit einer elektrischen Energiequelle verbunden/verbindbar ist, mit einem Verbraucheranschluss, der mit dem Verbraucher (8) verbunden/verbindbar ist, mit einem Anlaufwiderstand (8), der für einen Anlaufvorgang zwischen dem Versorgungsanschluss und dem Verbraucheranschluss mittels wenigstens einer Schaltereinrichtung (7) zwischenschaltbar ist, und mit Mitteln zum Bestimmen einer aktuellen Temperatur (T) des Anlaufwiderstands (8). Es ist vorgesehen, dass die Mittel eine Einrichtung (6) zum Bestimmen eines elektrischen Widerstandswerts (Rd) des Anlaufwiderstands (8) durch Erfassen einer Versorgungsspannung (Ubat) an dem Versorgungsanschluss, einer Betriebsspannung (U3) des Verbrauchers (2) an dem Betriebsanschluss sowie eines Betriebsstroms (I) aufweist.The invention relates to a device (4) for operating an electrical consumer (2), in particular an electric motor (3), having a supply connection (Ubat) which is connected / connectable to an electrical energy source, having a consumer connection which is connected to the consumer (8 ) is connectable / connectable, with a starting resistor (8), which is interchangeable for a start-up process between the supply terminal and the load terminal by means of at least one switch means (7), and means for determining a current temperature (T) of the starting resistance (8). It is provided that the means comprise means (6) for determining an electrical resistance value (Rd) of the starting resistor (8) by detecting a supply voltage (Ubat) at the supply terminal, an operating voltage (U3) of the load (2) at the operating terminal and an operating current (I).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben eines elektrischen Verbrauches, insbesondere Elektromotor, mit einem Versorgungsanschluss, der mit einer elektrischen Energiequelle verbunden/verbindbar ist, mit einem Verbraucheranschluss, der mit dem Verbraucher verbunden/verbindbar ist, mit einem Anlaufwiderstand, der für einen Anlaufvorgang zwischen dem Versorgungsanschluss und dem Verbraucheranschluss mittels wenigstens einer Schaltereinrichtung zwischenschaltbar ist, und mit Mitteln zum Bestimmen einer aktuellen Temperatur des Anlaufwiderstands.The invention relates to a device for operating an electrical consumption, in particular electric motor, with a supply connection, which is connected / connectable to an electrical energy source, with a consumer connection, which is connected / connectable to the consumer, with a starting resistor, which is suitable for a starting operation between the supply connection and the load connection can be switched between by means of at least one switching device, and with means for determining a current temperature of the starting resistance.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Vorrichtung.Furthermore, the invention relates to a method for operating such a device.

Stand der TechnikState of the art

Vorrichtungen und Verfahren zur eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Insbesondere im Kraftfahrzeugbau nimmt die Elektrifizierung von Antriebseinrichtungen zu. Dabei werden sowohl der Fahrzeugantrieb selbst als auch Hilfsmotoren oder Aktoren im Kraftfahrzeug häufig als oder mit einem Elektromotor ausgebildet und durch ein Steuergerät in Abhängigkeit von einem Fahrerwunsch angesteuert. So ist beispielsweise eine Luftunterdruckpumpe bekannt, die durch ein Niedrigvolt-Bordnetz eines Kraftfahrzeugs betrieben wird. Dabei ist eine Ansteuerelektronik in die Leistungselektronik zum Betreiben der Luftunterdruckpumpe beziehungsweise eines Elektromotors der Luftunterdruckpumpe integriert. Für eine Strombegrenzung beim Anlauf des Elektromotors werden Widerstände zur Stromdrosselung eingesetzt. Wenigstens einer dieser Anlaufwiderstände wird dabei beim Anlauf mittels einer Schaltereinrichtung zwischen die Versorgungsspannung und den Elektromotor geschaltet. Ist die Anlaufphase überwunden, so wird der Anlaufwiderstand durch Betätigen der Schaltereinrichtung aus der Stromführung entfernt und stattdessen der Elektromotor direkt an die Spannungsquelle beziehungsweise Leistungselektronik angeschlossen, sodass der Anlaufwiderstand umgangen beziehungsweise überbrückt wird und der von der Leistungselektronik maximal zur Verfügung gestellte Betriebsstrom ausgenutzt wird.Devices and methods of the type mentioned above are known from the prior art. In particular, in the automotive industry, the electrification of drive devices increases. In this case, both the vehicle drive itself and auxiliary motors or actuators in the motor vehicle are often designed as or with an electric motor and driven by a control unit in response to a driver's request. Thus, for example, an air vacuum pump is known, which is operated by a low-voltage electrical system of a motor vehicle. In this case, a control electronics in the power electronics for operating the air vacuum pump or an electric motor of the air vacuum pump is integrated. To limit the current during startup of the electric motor resistors are used for current throttling. At least one of these starting resistors is switched during startup by means of a switch device between the supply voltage and the electric motor. If the start-up phase is overcome, the starting resistor is removed by actuating the switch device from the power supply and instead the electric motor is connected directly to the voltage source or power electronics, so that the starting resistance is bypassed or bridged and the maximum power provided by the power electronics operating current is utilized.

Bei wiederholten Anlaufvorgängen erhitzen sich die Anlaufwiderstände mit der Zeit. Um zu vermeiden, dass der Anlaufwiderstand überhitzt und Schaden nimmt, ist es bekannt, eine Übertemperaturerkennung und Abschaltung zur Überhitzungsvermeidung vorzusehen. Dazu sind Mittel notwendig, welche die aktuelle Temperatur des Anlaufwiderstands überwachen.During repeated start-up processes, the starting resistances heat up over time. In order to avoid that the starting resistor overheats and takes damage, it is known to provide overtemperature detection and shutdown to avoid overheating. For this purpose, means are necessary which monitor the current temperature of the starting resistance.

Bisher ist es dazu bekannt, einen Temperatursensor vorzusehen, welcher dem Anlaufwiderstand zugeordnet ist, um dessen Betriebstemperatur zu messen. Eine Auswerteeinrichtung, beispielsweise eine Steuereinheit, vergleicht dabei den erfassten Temperaturwert mit einer vorgebbaren Grenztemperatur, und schaltet den Elektromotor ab beziehungsweise beendet dessen Ansteuerung, wenn die erfasste Temperatur die vorgegebene Grenztemperatur überschreitet.So far, it has been known to provide a temperature sensor which is associated with the starting resistance in order to measure its operating temperature. An evaluation device, for example a control unit, compares the detected temperature value with a predefinable limit temperature, and switches off the electric motor or terminates its activation when the detected temperature exceeds the predetermined limit temperature.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass auf eine direkte Erfassung der Temperatur des Anlaufwiderstands verzichtet wird. Dadurch werden Vorteile in Bezug auf die Teilekosten sowie auf den zur Verfügung stehenden Bauraum erreicht. Darüber hinaus wird die Vorrichtung insgesamt vereinfacht, weil auf eine Extraschaltung für die Temperaturüberwachung verzichtet werden kann. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Mittel zum Bestimmen der aktuellen Temperatur des Anlaufwiderstands eine Einrichtung zum Bestimmen eines elektrischen Widerstandswertes des Anlaufwiderstands durch Erfassen einer Versorgungsspannung an dem Versorgungsanschluss, einer Betriebsspannung des Verbrauchers an dem Betriebsanschluss sowie eines Betriebsstroms des Verbrauchers aufweisen. Weil der Widerstandswert des Anlaufwiderstands abhängig ist von seiner aktuellen Betriebstemperatur, kann die aktuelle Betriebstemperatur des Anlaufwiderstands bestimmt werden, wenn der aktuelle Widerstandswert bekannt ist. Durch das Erfassen der Versorgungsspannung, der Betriebsspannung sowie des Betriebsstroms, ist es mittels einer einfachen Berechnung möglich, den aktuellen elektrischen Widerstand des Anlaufwiderstands zu bestimmen und in Abhängigkeit dessen dann die Temperatur des Anlaufwiderstands zu ermitteln. Dadurch, dass die Einrichtung Versorgungsspannung, die Betriebsspannung und den Betriebsstrom erfasst, ist somit die Temperatur des Anlaufwiderstands indirekt bestimmbar, ohne dass ein separater Temperatursensor oder eine Temperaturüberwachungsschaltung notwendig sind.The device according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that is dispensed with a direct detection of the temperature of the starting resistance. As a result, advantages in terms of parts costs and the available space are achieved. In addition, the device is simplified as a whole, because it can be dispensed with an extra circuit for temperature monitoring. According to the invention, this is achieved in that the means for determining the current temperature of the starting resistance comprise means for determining an electrical resistance value of the starting resistance by detecting a supply voltage at the supply terminal, an operating voltage of the consumer at the operating terminal and an operating current of the consumer. Because the resistance of the starting resistor is dependent on its current operating temperature, the current operating temperature of the starting resistor can be determined if the current resistance value is known. By detecting the supply voltage, the operating voltage and the operating current, it is possible by means of a simple calculation to determine the current electrical resistance of the starting resistance and then determine the temperature of the starting resistance as a function of this. Characterized in that the device detects supply voltage, the operating voltage and the operating current, thus the temperature of the starting resistance is indirectly determined without a separate temperature sensor or a temperature monitoring circuit are necessary.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Anlaufwiderstand mindestens einen elektrischen Widerstand mit einem hohen Temperaturkoeffizienten aufweist. Desto höher der Temperaturkoeffizient ist, desto stärker wirkt sich die Betriebstemperatur auf den elektrischen Widerstandswert aus, sodass durch den hohen Temperaturkoeffizienten stärkere Veränderungen im Widerstandswert feststellbar sind, sodass ein Ermitteln des Widerstandswerts oder dessen Änderungen mit wenig Aufwand möglich ist, um die Temperatur des Anlaufwiderstands genau zu bestimmen.According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the starting resistor has at least one electrical resistance with a high temperature coefficient. The higher the Temperature coefficient is, the more the operating temperature has an effect on the electrical resistance, so that the high temperature coefficient stronger changes in resistance can be determined, so that it is possible to determine the resistance value or its changes with little effort to determine the temperature of the starting resistance accurately.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Anlaufwiderstand mehrere Widerstände mit einem hohen Temperaturkoeffizienten aufweist, die parallel zueinander geschaltet sind. Dadurch wird der elektrische Widerstand des Anlaufwiderstands insgesamt erhöht und es lässt sich mittels der vorbeschriebenen Einrichtung ein gemittelter Temperaturwert der Widerstände bestimmen. Bei der Anpassung einer bestehenden Vorrichtung zum Betreiben eines elektrischen Verbrauchers, die mehrere Anlaufwiderstände aufweist, können diese dafür einfach durch Anlaufwiderstände mit einem erhöhten Temperaturkoeffizienten ersetzt werden. Damit ist auch ein Nachrüsten einer bereits bestehenden Vorrichtung zur Temperaturüberwachung auf einfache und kostengünstige Art und Weise möglich.Furthermore, it is preferably provided that the starting resistor has a plurality of resistors with a high temperature coefficient, which are connected in parallel. As a result, the electrical resistance of the starting resistor is increased overall and it can be determined by means of the device described above, an average temperature value of the resistors. When adapting an existing device for operating an electrical consumer, which has several starting resistors, they can simply be replaced by starting resistors with an increased temperature coefficient. This retrofitting an existing device for temperature monitoring in a simple and cost-effective manner is possible.

Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass der jeweilige elektrische Widerstand als Kupferwiderstand oder Nickelwiderstand ausgebildet ist. Sowohl Kupfer als auch Nickel weisen einen hohen Temperaturkoeffizienten auf, sodass die Temperatur, wie zuvor bereits beschrieben, gut und genau bestimmbar ist. Furthermore, it is preferably provided that the respective electrical resistance is designed as a copper resistor or nickel resistor. Both copper and nickel have a high temperature coefficient, so that the temperature, as previously described, is good and accurately determinable.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Einrichtung eine Steuereinheit, insbesondere einen Mikroprozessor aufweist, welcher die erfassten Spannungs- und Stromwerte auswertet, den elektrischen Widerstand bestimmt und den bestimmten elektrischen Widerstandswert insbesondere mit einem vorgebbaren Grenzwert vergleicht, um eine kritische Temperaturerhöhung zu erfassen. Die Steuereinheit ist insbesondere dazu ausgebildet, den elektrischen Verbraucher abzuschalten beziehungsweise nicht weiter mit Energie zu versorgen, wenn der bestimmte Temperaturwert die vorgebbare Grenztemperatur überschritten hat.Furthermore, it is preferably provided that the device has a control unit, in particular a microprocessor, which evaluates the detected voltage and current values, determines the electrical resistance and in particular compares the determined electrical resistance value with a predefinable limit value in order to detect a critical increase in temperature. The control unit is designed, in particular, to switch off the electrical load or not continue to supply it with energy when the specific temperature value has exceeded the predefinable limit temperature.

Die elektrische/elektronische Baueinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 6 zeichnet sich durch die erfindungsgemäße Vorrichtung aus. Es ergeben sich dabei die bereits genannten Vorteile.The electrical / electronic assembly with the features of claim 6 is characterized by the device according to the invention. This results in the already mentioned advantages.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 zeichnet sich dadurch aus, dass in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung, der Betriebsspannung und des Betriebsstroms ein aktueller elektrischer Widerstandswert des Anlaufwiderstands bestimmt und in Abhängigkeit dessen die Temperatur des Anlaufwiderstands ermittelt wird. Die ermittelte Temperatur wird insbesondere mit einem vorgebbaren Grenzwert verglichen und bei Überschreiten des Grenzwerts durch die ermittelte Temperatur zur Vermeidung einer Überhitzung der Verbraucher abgeschaltet beziehungsweise eine Ansteuerung des Verbrauchers beendet. Es ergeben sich dadurch die bereits genannten Vorteile.The inventive method with the features of claim 7 is characterized in that depending on the supply voltage, the operating voltage and the operating current, a current electrical resistance value of the starting resistance determined and depending on the temperature of the starting resistance is determined. The determined temperature is compared, in particular, with a predefinable limit value and, when the limit value is exceeded, switched off by the determined temperature in order to avoid overheating of the loads or termination of an activation of the load. This results in the already mentioned advantages.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Temperatur erst dann bestimmt wird, wenn der Betriebsstrom des Verbrauchers einen eingeschwungenen Zustand erreicht hat. Die Anlaufphase ist nicht für die Temperaturbestimmung geeignet, weil hier sich der Strom schnell und stark verändert. Sobald der Strom jedoch einen eingeschwungenen Zustand erreicht hat, ist die Temperaturbestimmung erfolgreich durchführbar.In particular, it is provided that the temperature is determined only when the operating current of the consumer has reached a steady state. The start-up phase is not suitable for temperature determination, because here the current changes rapidly and strongly. However, once the current has reached a steady state, the temperature determination is successfully carried out.

Insbesondere ist hierzu vorgesehen, dass die Temperatur erst dann bestimmt wird, wenn eine vorbestimmte Zeitdauer nach Zwischenschalten des Anlaufwiderstands abgelaufen ist. Wird also für einen Anlaufvorgang der Anlaufwiderstand durch Betätigen der Schalteinrichtung zwischengeschaltet, beginnt eine Zeitmessung. Wird die vorgebbare Zeitdauer erreicht, beginnt die Auswertung des Betriebsstroms, der Betriebsspannung sowie der Versorgungsspannung, um den elektrischen Widerstandswert des Anlaufwiderstands und damit die Temperatur des Anlaufwiderstands zu ermitteln. Alternativ zum Berücksichtigen der vorbestimmten Zeitdauer ist bevorzugt vorgesehen, dass der Stromverlauf überwacht wird, und dass die Bestimmung der Temperatur erst dann beginnt, wenn aus dem überwachten Stromverlauf ein eingeschwungener Zustand des Betriebsstroms erkennbar ist.In particular, it is provided for this purpose that the temperature is determined only when a predetermined period of time has expired after interposition of the starting resistor. Thus, if the start-up resistance is interposed by actuating the switching device for a start-up process, a time measurement begins. If the predefinable period of time is reached, the evaluation of the operating current, the operating voltage and the supply voltage begins to determine the electrical resistance of the starting resistance and thus the temperature of the starting resistance. As an alternative to taking into account the predetermined period of time, it is preferably provided that the current profile is monitored, and that the determination of the temperature only begins when a steady state of the operating current can be detected from the monitored current profile.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigenIn the following, the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Show this

1 eine vorteilhafte Baueinheit in einer vereinfachten Darstellung und 1 an advantageous structural unit in a simplified representation and

2 ein Diagramm zur Temperaturbestimmung eines Anlaufwiderstands. 2 a diagram for determining the temperature of a starting resistor.

1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung eine Baueinheit 1 für ein Kraftfahrzeug, die eine Luftunterdruckpumpe 2 mit einem Elektromotor 3 sowie eine Vorrichtung 4 zum Ansteuern des Elektromotors 3 aufweist. Die Vorrichtung 4 weist eine Leistungselektronik 5 auf, sowie eine Steuereinheit 6 in Form eines Mikroprozessors zum Ansteuern der Leistungselektronik 5. Die Leistungselektronik ist mit einer Energiequelle durch einen Versorgungsanschluss (Ubat) und ist durch einen ersten Schalter T1 verbindbar. Mittels eines Messwiderstands RS wird ein Betriebsstrom I der Leistungselektronik 5 beziehungsweise des Elektromotors 3 überwacht. 1 shows in a simplified representation of a structural unit 1 for a motor vehicle, which is an air vacuum pump 2 with an electric motor 3 as well as a device 4 for driving the electric motor 3 having. The device 4 has a power electronics 5 on, as well as a control unit 6 in form of Microprocessor for driving the power electronics 5 , The power electronics is connected to an energy source through a supply connection (U bat ) and can be connected by a first switch T 1 . By means of a measuring resistor R S is an operating current I of the power electronics 5 or the electric motor 3 supervised.

Der Elektromotor 3 ist durch eine Schalteinrichtung 7 mit der Spannungsquelle beziehungsweise dem ersten Schalter T1 verbindbar. Die Schaltereinrichtung weist zwei betätigbare Schalter T2 und T3 auf, die als mechanische oder als Halbleiterschalter ausgebildet sein können. Die Schalter T1, T2 und T3 werden durch die Steuereinheit 6 betätigt. Der Schaltet T2 ist einerseits mit dem Messwiderstand RS und andererseits mit der Elektromaschine 3 verbunden. Wird der Schalter T2 betätigt beziehungsweise geschlossen, so wird die Elektromaschine 3 somit mit der Spannungsversorgung Ubat verbunden. The electric motor 3 is through a switching device 7 connectable to the voltage source or the first switch T 1 . The switch device has two actuatable switches T 2 and T 3 , which can be designed as mechanical or semiconductor switches. The switches T 1 , T 2 and T 3 are controlled by the control unit 6 actuated. The switching T 2 is on the one hand with the measuring resistor R S and on the other hand with the electric machine 3 connected. If the switch T 2 is operated or closed, then the electric machine 3 thus connected to the power supply U bat .

Der andere Schalter T3 der Schaltereinrichtung 7 ist einerseits mit dem Messwiderstand RS und andererseits mit einem Anlaufwiderstand 8 verbunden, welcher vorliegend drei Widerstände 9 aufweist, die parallel zueinander geschaltet sind. Die Widerstände 9 beziehungsweise der Anlaufwiderstand 8 ist somit zwischen dem Schalter T3 und dem Elektromotor 3 geschaltet, sodass dann, wenn der Schalter T2 geöffnet und der Schalter T3 geschlossen ist, der Betriebsstrom I, der der Elektromaschine 3 zugeführt wird, durch den Anlaufwiderstand 8 gedrosselt ist.The other switch T 3 of the switch device 7 is on the one hand with the measuring resistor R S and on the other hand with a starting resistor 8th connected, which present three resistors 9 has, which are connected in parallel to each other. The resistors 9 or the starting resistance 8th is thus between the switch T 3 and the electric motor 3 switched so that when the switch T 2 is opened and the switch T 3 is closed, the operating current I, that of the electric machine 3 is supplied by the starting resistance 8th is throttled.

Die Steuereinheit 6 erfasst im Betrieb die Betriebsspannung U3 der Elektromaschine 3, die Versorgungsspannung Ubat sowie den Betriebsstrom I.The control unit 6 detected during operation, the operating voltage U 3 of the electric machine 3 , the supply voltage U bat and the operating current I.

Die Widerstände 9 sind als Kupferwiderstände oder Nickelwiderstände ausgebildet, sodass sie einen im Vergleich zu üblichen Anlaufwiderständen erhöhten Temperaturkoeffizienten aufweisen. Für Kupfer ist der Temperaturkoeffizient-Wert typischerweise 3900ppm/°C. Durch das Verwenden mehrerer Widerstände 9 wird bei einem Anlaufvorgang, bei welchem der Schalter T2 geöffnet und der Schalter T3 geschlossen ist, die Wärme gut in dem Anlaufwiderstand 8 verteilt. Der Widerstandswert Rd des Anlaufwiderstands 8 ist von der Temperatur T der Widerstände 9 abhängig. Um eine verbesserte Wärmeabfuhr zu gewährleisten, ist insbesondere vorgesehen, dass die Widerstände 9 auf einer Leiterplatte geätzt werden/sind.The resistors 9 are designed as copper resistors or nickel resistors, so that they have an increased compared to conventional starting resistors temperature coefficient. For copper, the temperature coefficient value is typically 3900ppm / ° C. By using multiple resistors 9 In a starting operation in which the switch T 2 is opened and the switch T 3 is closed, the heat is good in the starting resistance 8th distributed. The resistance R d of the starting resistance 8th is the temperature T of the resistors 9 dependent. In order to ensure improved heat dissipation, it is provided in particular that the resistors 9 etched on a circuit board / are.

Wie bereits erwähnt, ist während eines Anlaufvorgangs der Schalter T2 geöffnet und der Schalter T3 geschlossen, damit der Strom I von dem Anlaufwiderstand 8/Rd gedrosselt ist. Es gilt dabei der folgende Zusammenhang: Us = I(Rs + Rd (T)) + U3 (1)

Figure DE102016207383A1_0002
As already mentioned, during a starting operation, the switch T 2 is opened and the switch T 3 is closed, so that the current I is throttled by the starting resistor 8 / R d . The following relationship applies: U s = I (R s + R d (T)) + U 3 (1)
Figure DE102016207383A1_0002

Aufgrund des Temperaturkoeffizienten der Kupferwiderstände 9 gilt für den Anlaufwiderstand Rd: Rd(T) = Rd(T0)(1 + α(T – T0)) (3) Due to the temperature coefficient of the copper resistors 9 applies to the starting resistance R d : R d (T) = R d (T 0 ) (1 + α (T - T 0 )) (3)

Wobei T die aktuelle Temperatur der Widerstände 9 ist, unter der Annahme, dass die Widerstände 9 die gleiche Temperatur aufweisen, T0 eine Referenztemperatur und α der Temperaturkoeffizient der Widerstände 9 (αKupfer = 3,9 × 10–3K–1) Where T is the actual temperature of the resistors 9 is, assuming that the resistors 9 have the same temperature, T 0 is a reference temperature and α is the temperature coefficient of the resistors 9 (α copper = 3.9 × 10 -3 K -1 )

Die Gleichungen (1) bis (3) können umformuliert werden, sodass für die Temperatur T gilt:

Figure DE102016207383A1_0003
The equations (1) to (3) can be reformulated so that the following applies to the temperature T:
Figure DE102016207383A1_0003

Die Gleichung (4) gilt dann, wenn der Strom I relativ groß ist. Weil sich die Elektromaschine 3 elektrisch wie eine Spule verhält, ändert sich der Strom I beim Anfahren schnell und stark. Daher ist eine Anlaufphase für eine Temperaturermittlung nicht geeignet.Equation (4) holds when the current I is relatively large. Because the electric machine 3 behaves electrically like a coil, the current I changes fast and strong when starting. Therefore, a start-up phase is not suitable for a temperature determination.

2 zeigt dazu in einem Diagramm über die Zeit t den Verlauf des Stroms I bei einem Anlaufvorgang, sowie die Schaltstellungen der Schalter T1, T2 und T3. In der Anlaufphase entstehen Zeitfenster F, in welchem der Strom nur geringe Änderungen aufweist und insofern einen eingeschwungenen Zustand erreicht hat. Diese Zeitfenster F eignen sich zum Bestimmen der Betriebstemperatur der Widerstände 9 beziehungsweise Anlaufwiderstands 8. Um diese Zeitfenster zu erreichen, beginnt die Erfassung der Versorgungsspannung Ubat, der Betriebsspannung U3 und des Betriebsstroms I erst nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer. Die Zeitdauer wird dabei so vorgegeben, dass mit Ablauf der Zeitdauer erwartet werden kann, dass der Strom eingeschwungen ist. Alternativ wird der Stromverlauf I beobachtet und erst dann die Messung begonnen, wenn der Strom einen eingeschwungenen Zustand zeigt. 2 shows in a diagram over the time t the course of the current I in a start-up operation, as well as the switching positions of the switches T 1 , T 2 and T 3 . In the start-up phase, time windows F arise in which the current has only slight changes and has thus reached a steady state. These time windows F are suitable for determining the operating temperature of the resistors 9 or starting resistance 8th , To achieve these time windows, the detection of the supply voltage U bat , the operating voltage U 3 and the operating current I begins only after a predetermined period of time. The time duration is set in such a way that it can be expected with the end of the time duration that the current has settled. Alternatively, the current profile I is observed and the measurement is only started when the current shows a steady state.

Weil die zuvor genannten Werte innerhalb des Zeitfensters F erfasst werden konnten, wird in Abhängigkeit der erfassten Daten der Widerstandswert Rd des Anlaufwiderstands 8 ermittelt und daraus die Betriebstemperatur des Anlaufwiderstands 8 bestimmt. Dabei wird die ermittelte Betriebstemperatur mit einer vorgegebenen Grenztemperatur Tg verglichen. Überschreitet die ermittelte Betriebstemperatur T die Grenztemperatur Tg, so beendet die Steuereinheit 6 die Ansteuerung der Elektromaschine, um ein Überhitzen der Widerstände 9 zu verhindern.Because the aforementioned values could be detected within the time window F, the resistance value R d of the starting resistance becomes dependent on the detected data 8th determines and from this the operating temperature of the starting resistance 8th certainly. In this case, the determined operating temperature is compared with a predetermined limit temperature T g . If the determined operating temperature T exceeds the limit temperature T g , the control unit ends 6 the control of the electric machine to overheat the resistors 9 to prevent.

Somit ist es auf einfache Art und Weise und ohne das Vorsehen einer zusätzlichen Temperaturüberwachungsschaltung möglich, die Temperatur der Widerstände 9 beziehungsweise des Anlaufwiderstands 8 zu überwachen und bei Bedarf einen Weiterbetrieb zu verhindern, sodass eine Überhitzung und damit eine Beschädigung des Anlaufwiderstands 8 sicher verhindert wird.Thus, it is possible in a simple manner and without the provision of an additional temperature monitoring circuit, the temperature of the resistors 9 or the starting resistance 8th to monitor and if necessary prevent further operation, so that overheating and thus damage to the starting resistance 8th safely prevented.

Claims (9)

Vorrichtung (4) zum Betreiben eines elektrischen Verbrauchers (2), insbesondere Elektromotor (3), mit einem Versorgungsanschluss (Ubat), der mit einer elektrischen Energiequelle verbunden/verbindbar ist, mit einem Verbraucheranschluss, der mit dem Verbraucher (8) verbunden/verbindbar ist, mit einem Anlaufwiderstand (8), der für einen Anlaufvorgang zwischen dem Versorgungsanschluss und dem Verbraucheranschluss mittels wenigstens einer Schaltereinrichtung (7) zwischenschaltbar ist, und mit Mitteln zum Bestimmen einer aktuellen Temperatur (T) des Anlaufwiderstands (8), dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel eine Einrichtung (6) zum Bestimmen eines elektrischen Widerstandswerts (Rd) des Anlaufwiderstands (8) durch Erfassen einer Versorgungsspannung (Ubat) an dem Versorgungsanschluss, einer Betriebsspannung (U3) des Verbrauchers (2) an dem Betriebsanschluss sowie eines Betriebsstroms (I) aufweist.Contraption ( 4 ) for operating an electrical consumer ( 2 ), in particular electric motor ( 3 ), with a supply connection (U bat ), which is connected / connectable to an electrical energy source, with a consumer connection with the consumer ( 8th ) is connected / connectable, with a starting resistance ( 8th ), which for a start-up process between the supply connection and the consumer connection by means of at least one switch device ( 7 ) and means for determining a current temperature (T) of the starting resistance ( 8th ), characterized in that the means are a device ( 6 ) for determining an electrical resistance value (R d ) of the starting resistance ( 8th by detecting a supply voltage (U bat ) at the supply terminal, an operating voltage (U 3 ) of the consumer ( 2 ) at the service connection and an operating current (I). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlaufwiderstand (8) mindestens einen elektrischen Widerstand (9) mit einem hohen Temperaturkoeffizienten aufweist.Device according to claim 1, characterized in that the starting resistance ( 8th ) at least one electrical resistance ( 9 ) having a high temperature coefficient. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlaufwiderstand (8) mehrere elektrische Widerstände (9) mit einem hohen Temperaturkoeffizienten aufweist, die parallel zueinander geschaltet sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the starting resistance ( 8th ) several electrical resistances ( 9 ) having a high temperature coefficient, which are connected in parallel with each other. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige elektrische Widerstand (9) als Kupferwiderstand ausgebildet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the respective electrical resistance ( 9 ) is formed as a copper resistor. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (6) eine Steuereinheit, insbesondere einen Mikroprozessor, aufweist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device ( 6 ) has a control unit, in particular a microprocessor. Elektrische/elektronische Baueinheit (1), insbesondere Luftunterdruckpumpe, mit einem elektrischen Verbraucher (2) und einer Vorrichtung (4) zum Betreiben des elektrischen Verbrauchers, gekennzeichnet durch die elektrische Ausbildung der Vorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.Electrical / electronic assembly ( 1 ), in particular air vacuum pump, with an electrical consumer ( 2 ) and a device ( 4 ) for operating the electrical consumer, characterized by the electrical design of the device ( 4 ) according to one of claims 1 to 5. Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei für einen Anlaufvorgang der Anlaufwiderstand (8) zwischen den Versorgungsanschluss und den Verbraucheranschluss zwischengeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung (Ubat), der Betriebsspannung (U3) und des Betriebsstroms (I) eine aktuelle Temperatur (T) des Anlaufwiderstands (9) bestimmt wird.Method for operating the device ( 4 ) according to one of claims 1 to 5, wherein for a starting operation of the starting resistance ( 8th ) is interposed between the supply terminal and the load terminal, characterized in that in dependence on the supply voltage (U bat ), the operating voltage (U 3 ) and the operating current (I), a current temperature (T) of the starting resistance ( 9 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (T) erst dann bestimmt wird, wenn der Betriebsstrom (I) des Verbrauchers (2) einen eingeschwungenen Zustand erreicht hat.A method according to claim 7, characterized in that the temperature (T) is determined only when the operating current (I) of the consumer ( 2 ) has reached a steady state. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (T) erst dann bestimmt wird, wenn eine vorbestimmte Zeitdauer nach Zwischenschalten des Anlaufwiderstands (9) abgelaufen ist. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature (T) is determined only when a predetermined period of time after interposition of the starting resistance ( 9 ) has expired.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004046275A1 (en) * 2003-09-23 2005-07-21 Saxotec Gmbh & Co.Kg Unit monitoring temperature of e.g. braking resistances in rail vehicles, infers temperature from voltage and current measurements, and initiates appropriate action if excessive
DE102009047635A1 (en) * 2009-08-12 2011-02-17 Robert Bosch Gmbh Circuit arrangement of a starting device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1650538A1 (en) * 2004-10-23 2006-04-26 LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG Method for determining the operating temperature of electrical components
US8004231B2 (en) * 2005-11-23 2011-08-23 Stmicroelectronics S.A. Control of a triac for the starting of a motor
GB201222284D0 (en) * 2012-12-11 2013-01-23 Nidec Sr Drives Ltd Estimation of resistance in electrical machines

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004046275A1 (en) * 2003-09-23 2005-07-21 Saxotec Gmbh & Co.Kg Unit monitoring temperature of e.g. braking resistances in rail vehicles, infers temperature from voltage and current measurements, and initiates appropriate action if excessive
DE102009047635A1 (en) * 2009-08-12 2011-02-17 Robert Bosch Gmbh Circuit arrangement of a starting device

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