DE102017218861A1 - Circuit arrangement and motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Schaltungsanordnung, umfassend wenigstens einen Aktor (5), wobei der Aktor (5) wenigstens eine Komponente umfasst, welche einen temperaturabhängigen elektrischen Widerstand aufweist und durch deren Bestromung eine Kraft und/oder ein Drehmoment durch den Aktor (5) ausübbar ist, wobei zu der Komponente des Aktors wenigstens ein zweipoliges Widerstandselement (6) in Reihe geschaltet ist, wobei ein temperaturabhängiger elektrischer Widerstand des Widerstandselements (6) einen Temperaturkoeffizienten aufweist, welcher innerhalb eines Betriebstemperaturbereichs ein umgekehrtes Vorzeichen gegenüber einem Temperaturkoeffizienten des temperaturabhängigen Widerstandes der Komponente des Aktors (5) aufweist.Circuit arrangement, comprising at least one actuator (5), wherein the actuator (5) comprises at least one component which has a temperature-dependent electrical resistance and by the energization of a force and / or torque through the actuator (5) is exercisable, wherein the Component of the actuator at least a two-pole resistor element (6) is connected in series, wherein a temperature-dependent electrical resistance of the resistance element (6) has a temperature coefficient which has an inverse sign over a temperature coefficient of the temperature-dependent resistance of the component of the actuator (5) within an operating temperature range ,

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung umfassend wenigstens einen Aktor, wobei der Aktor wenigstens eine Komponente umfasst, welche einen temperaturabhängigen elektrischen Widerstand aufweist und durch deren Bestromung eine Kraft und/oder ein Drehmoment durch den Aktor ausübbar ist.The invention relates to a circuit arrangement comprising at least one actuator, wherein the actuator comprises at least one component which has a temperature-dependent electrical resistance and by the energization of which a force and / or torque can be exerted by the actuator.

Aktoren, durch welche eine Kraft und/oder ein Drehmoment ausübbar sind, kommen bei einer Vielzahl von verschiedenen Anwendungen zum Einsatz. Dabei kann es vorkommen, dass sich ein Aktor im Betrieb selbst erwärmt oder dass der Aktor in einer Umgebung angeordnet ist, welche während des Betriebs des Aktors Temperaturschwankungen unterworfen sein kann. Um eine Beeinträchtigung der Funktionsweise des Aktors in solchen Situationen zu verhindern, kann eine Kompensation von Temperatureffekten, welche den Betrieb des Aktors beeinflussen, vorgesehen werden.Actuators, by which a force and / or torque are exercised, are used in a variety of different applications. It may happen that an actuator heats itself during operation or that the actuator is disposed in an environment which may be subject to temperature fluctuations during operation of the actuator. In order to prevent an impairment of the operation of the actuator in such situations, a compensation of temperature effects, which influence the operation of the actuator, be provided.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Ansätze zur Kompensation von Temperatureffekten bei Schaltungsanordnungen bekannt.Various approaches to compensate for temperature effects in circuit arrangements are known from the prior art.

So wird in DE 103 12 919 A1 ein induktiver Wegsensor beschrieben, welcher eine in einem Schwingkreis angeschlossene Resonanzspule, ein Sensorgehäuse und ein in dem Sensorgehäuse integriertes, temperaturabhängiges elektrisches Bauelement umfasst. Um eine Temperaturkompensation zu ermöglichen, ist das temperaturabhängige Bauelement unmittelbar mit dem Schwingkreis verschaltet und mit der Resonanzspule verbunden, so dass die Schaltung aus Resonanzspule und Bauelement als Temperaturkompensationsschaltung ausgebildet ist, durch die eine zusätzliche Dämpfung des Schwingkreises bewirkt wird. Durch diese zusätzliche Dämpfung des Schwingkreises wird eine automatische Temperaturkompensation, also die Kompensation eines Temperaturfehlers, erzielt.So will in DE 103 12 919 A1 an inductive displacement sensor described which comprises a resonant coil connected in a resonant circuit, a sensor housing and an integrated in the sensor housing, temperature-dependent electrical component. In order to enable a temperature compensation, the temperature-dependent component is directly connected to the resonant circuit and connected to the resonance coil, so that the circuit of resonance coil and component is designed as a temperature compensation circuit, through which an additional damping of the resonant circuit is effected. By this additional damping of the resonant circuit automatic temperature compensation, so the compensation of a temperature error is achieved.

DE 37 40 676 A1 offenbart eine Schaltungsanordnung zur Energieeinsparung durch induktive Netzspannungsabsenkung für Nieder- und Hochdruckentladungslampen sowie Quecksilberdampflampen. In einer Versorgungsleitung zu den Lampen ist eine Induktivität geschaltet, die im Kernmaterial als Trafo ausgebildet ist. Parallel zur Wicklung der Induktivität werden Kaltleiter geschaltet, welche während einer Zündphase einer angeschlossenen Lampe die Reduzierwicklung kurzschließen, womit während der Zündphase die volle Netzspannung an der angeschlossenen Lampe anliegt. Nach einem Erwärmen der Kaltleiter während des Betriebes der Lampe erreichen diese einen hochohmigeren Zustand, so dass der Versorgungsstrom über die Reduzierwicklung geleitet wird. DE 37 40 676 A1 discloses a circuit arrangement for energy saving by inductive mains voltage reduction for low and high pressure discharge lamps and mercury vapor lamps. In a supply line to the lamps an inductance is connected, which is formed in the core material as a transformer. Parallel to the winding of the inductance PTC thermistors are connected, which short-circuit the Reduzierwicklung during an ignition phase of a connected lamp, whereby the full mains voltage is applied to the connected lamp during the ignition phase. After heating the PTC thermistors during operation of the lamp, these reach a high-impedance state, so that the supply current is passed through the Reduzierwicklung.

DE 10 2005 050 741 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur thermischen Überwachung und zum Betrieb eines Elektromotors mittels einer direkten Messung der Temperatur des Elektromotors. Dazu wird ein Temperaturwert einer Motorwicklung oder einer Leistungshalbleiterschaltung, welche zur Ansteuerung des Elektromotors dient, über einen Temperatursensor gemessen. Überschreitet diese Temperatur einen vorgegebenen Schwellwert, so wird eine Reduzierung der Leistung des Elektromotors vorgenommen, bis der ermittelte Temperaturwert des Elektromotors den vorgegebenen Schwellwert wieder unterschreitet. DE 10 2005 050 741 A1 describes a method and apparatus for thermal monitoring and operation of an electric motor by means of a direct measurement of the temperature of the electric motor. For this purpose, a temperature value of a motor winding or a power semiconductor circuit, which serves to drive the electric motor, measured via a temperature sensor. If this temperature exceeds a predetermined threshold value, a reduction of the power of the electric motor is performed until the determined temperature value of the electric motor falls below the predetermined threshold value again.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Schaltungsanordnung zur Temperaturkompensation beim Betrieb eines Aktors anzugeben.The invention has for its object to provide an improved circuit arrangement for temperature compensation during operation of an actuator.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zu der Komponente des Aktors wenigstens ein zweipoliges Widerstandselement in Reihe geschaltet ist, wobei ein temperaturabhängiger elektrischer Widerstand des Widerstandselements einen Temperaturkoeffizienten aufweist, welcher innerhalb eines Betriebstemperaturbereichs ein umgekehrtes Vorzeichen gegenüber einem Temperaturkoeffizienten des temperaturabhängigen Widerstandes der Komponente des Aktors aufweist.To achieve this object, the invention provides that to the component of the actuator at least a two-pole resistive element is connected in series, wherein a temperature-dependent electrical resistance of the resistive element has a temperature coefficient, which within an operating temperature range, a reverse sign to a temperature coefficient of the temperature-dependent resistance of the component Actors has.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass in dem Betriebstemperaturbereich eine temperaturabhängige Widerstandsänderung der Komponente des Aktors dadurch kompensiert wird, dass das zu der Komponente des Aktors in Reihe geschaltete Widerstandselement eine umgekehrte, temperaturabhängige Änderung seines Widerstandes aufweist. Erwärmt sich die Komponente des Aktors im Betrieb und steigt beispielsweise aufgrund der Erwärmung der Widerstand der Komponente des Aktors, so kann durch ein Widerstandselement, dessen Widerstand aufgrund der steigenden Temperatur im gleichen Maße abnimmt, der Einfluss der Erwärmung auf den Betrieb des Aktors reduziert oder verhindert werden. Dadurch kann erreicht werden, dass sich ein Gesamtwiderstand der Reihenschaltung aus der Komponente des Aktors und dem Widerstandselements im Betriebstemperaturbereich nicht oder nur in einem zu vernachlässigendem Maße ändert, so dass bei einer konstanten Betriebsspannung, welche über dieser Reihenschaltung abfällt, eine temperaturunabhängige Bestromung der Komponente des Aktors erreicht werden kann. Der Betriebstemperaturbereich deckt dabei sowohl die mögliche Eigenerwärmung der Schaltungsanordnung während ihres Betriebes als auch eine Erwärmung der Schaltungsanordnung durch andere, fremde Wärmequellen, ab. Abhängig von dem Temperaturverhalten der Komponente des Aktors kann das zweipolige Widerstandselement entweder als Heißleiter oder als Kaltleiter ausgebildet sein, mithin also eine Verringerung oder eine Zunahme seines Widerstandes bei Erwärmung zeigen.The advantage of the solution according to the invention is that in the operating temperature range, a temperature-dependent change in resistance of the component of the actuator is compensated by the fact that the resistor element connected in series with the component of the actuator has a reverse, temperature-dependent change in its resistance. If the component of the actuator heats up during operation and the resistance of the component of the actuator increases, for example because of the heating, the influence of the heating on the operation of the actuator can be reduced or prevented by a resistance element whose resistance decreases to the same extent due to the rising temperature become. It can thereby be achieved that a total resistance of the series connection of the component of the actuator and the resistance element in the operating temperature range does not change or only to a negligible extent, so that at a constant operating voltage which drops across this series connection, a temperature-independent energization of the component Actors can be achieved. The operating temperature range covers both the possible self-heating of the circuit arrangement during its operation and a heating of the circuit arrangement by other, foreign heat sources from. Depending on the temperature behavior of the component of the actuator, the two-pole resistive element can be used either as a thermistor or as PTC thermistor be formed, so therefore show a reduction or increase in its resistance when heated.

Für das Widerstandselement kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass es ein Ohm'scher Widerstand ist. Das Widerstandselement kann dabei auf einem Halbleiter basieren oder aus einem Metall beziehungsweise einer Metalllegierung bestehen.For the resistance element can be inventively provided that it is an ohmic resistance. The resistance element may be based on a semiconductor or consist of a metal or a metal alloy.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Komponente des Aktor eine aus einem metallischen Leiter gebildete elektrische Spule ist. Die Spule kann dabei mehrere Wicklungen umfassen. Die Wicklungen können durch einen Metalldraht, beispielsweise einen Kupferdraht, erzeugt werden. Eine solche metallische Spule weist das Verhalten eines Kaltleiters auf. Der Widerstand steigt somit bei einer Erwärmung. In diesem Fall wird das Widerstandselement als Heißleiter ausgeführt, also als ein Widerstandselement, welches bei steigenden Temperaturen eine Abnahme seines Widerstandes zeigt. Erfindungsgemäß weist das Widerstandselement innerhalb des Betriebstemperaturbereichs der Schaltungsanordnung einen Temperaturkoeffizienten auf, welcher ein umgekehrtes Vorzeichen gegenüber dem Temperaturkoeffizienten der als elektrische Spule ausgeführten Komponente des Aktors aufweist. Die Bestromung der Spule, welche bei einer konstanten Betriebsspannung der Reihenschaltung von Widerstandselement und Spule auch bei wechselnden Temperaturen durch die erfindungsgemäße Kompensation der temperaturabhängigen Änderung des Widerstandes mit einem konstanten Strom betrieben wird, kann durch das durch die Spule erzeugte Magnetfeld eine Aktuation des Aktors durch Ausübung einer Kraft und/oder eines Drehmomentes zur Folge haben.According to the invention, it can be provided that the at least one component of the actuator is an electrical coil formed from a metallic conductor. The coil can comprise several windings. The windings can be generated by a metal wire, for example a copper wire. Such a metallic coil has the behavior of a PTC thermistor. The resistance thus increases with a warming. In this case, the resistance element is designed as a thermistor, so as a resistance element, which shows a decrease in its resistance at increasing temperatures. According to the invention, the resistance element has, within the operating temperature range of the circuit arrangement, a temperature coefficient which has an inverse sign relative to the temperature coefficient of the component of the actuator embodied as an electrical coil. The energization of the coil, which is operated at a constant operating voltage of the series circuit of resistance element and coil even at changing temperatures by the inventive compensation of the temperature-dependent change of the resistance with a constant current, can be actuated by the magnetic field generated by the coil actuation of the actuator a force and / or a torque result.

Das Widerstandselement und die Komponente des Aktors können in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung über ein Kopplungselement der Schaltungsanordnung thermisch gekoppelt sein. Durch eine solche thermische Kopplung kann vorteilhaft erreicht werden, dass das Widerstandselement und die Komponente des Aktors im Wesentlichen die gleiche Temperatur aufweisen. Als Kopplungselement kann beispielsweise ein wärmeleitendes Substrat verwendet werden, auf dem sowohl das Widerstandselement als auch die Komponente des Aktors angeordnet sind, oder es kann ein Gehäuse der Schaltungsanordnung oder des Aktors verwendet werden, welches das Widerstandselement und die Komponente des Aktors thermisch koppelt.The resistance element and the component of the actuator can be thermally coupled in a preferred embodiment of the invention via a coupling element of the circuit arrangement. By such a thermal coupling can be advantageously achieved that the resistance element and the component of the actuator have substantially the same temperature. As a coupling element, for example, a thermally conductive substrate may be used, on which both the resistive element and the component of the actuator are arranged, or it can be a housing of the circuit arrangement or the actuator can be used, which thermally couples the resistor element and the component of the actuator.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der Aktor bei einer Beaufschlagung der Reihenschaltung von der Komponente und dem Widerstandselement mit einer konstanten Spannung innerhalb des Betriebstemperaturbereichs eine im Wesentlichen konstante Kraft und/oder ein im Wesentlichen konstantes Drehmoment erzeugt. In diesem Zusammenhang ist im Wesentlichen konstant so zu verstehen, dass die Spannung beziehungsweise die Kraft und/oder das Drehmoment innerhalb des Betriebstemperaturbereichs eine Änderung von weniger als 5 %, insbesondere von weniger als 1 % aufweist. Dies kann dadurch erreicht werden, dass das Widerstandselement einen Temperaturkoeffizienten aufweist, welcher dem Temperaturkoeffizienten der Komponente des Aktors, durch deren Bestromung die Kraft und/oder das Drehmoment ausübbar ist, entgegengesetzt ist.According to the invention, it can be provided that the actuator generates a substantially constant force and / or a substantially constant torque when the series circuit is acted upon by the component and the resistance element with a constant voltage within the operating temperature range. In this connection, it should be understood that the voltage or the force and / or the torque within the operating temperature range has a change of less than 5%, in particular less than 1%. This can be achieved by virtue of the fact that the resistance element has a temperature coefficient which is opposite to the temperature coefficient of the component of the actuator by virtue of which the force and / or the torque can be exerted.

Für den Gesamtwiderstand der Reihenschaltung von der Komponente des Aktors und dem Widerstandselement kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass er innerhalb des Betriebstemperaturbereichs eine Änderung von weniger als 5 %, insbesondere von weniger als 1 %, aufweist. Diese Widerstandsänderung kann sich insbesondere auf den Gleichstromwiderstand beziehungsweise den Realteil einer Impedanz der Reihenschaltung aus Komponente des Aktors und Widerstandselement beziehen.For the total resistance of the series connection of the component of the actuator and the resistive element may be provided according to the invention that within the operating temperature range, it has a change of less than 5%, in particular less than 1%. This change in resistance may relate in particular to the DC resistance or the real part of an impedance of the series connection of the component of the actuator and the resistance element.

Für den Betriebstemperaturbereich kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass er sich zumindest von einer unteren Grenze von -30 °C zu einer oberen Grenze von 130 °C erstreckt. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass sich der Temperaturbereich zumindest von einer unteren Grenze von -50 °C zu einer oberen Grenze von 150 °C erstreckt. Der Betriebstemperaturbereich berücksichtigt dabei insbesondere den Einfluss der Umgebung der Schaltungsanordnung, also Temperaturschwankungen der Schaltungsanordnung, welche auf Änderungen einer Umgebungstemperatur zurückzuführen sind, wie auch Einflüsse, die dadurch entstehen können, dass sich die Schaltungsanordnung, insbesondere die Komponente des Aktors, während eines Betriebs des Aktors erwärmt.For the operating temperature range can be inventively provided that it extends at least from a lower limit of -30 ° C to an upper limit of 130 ° C. It can preferably be provided that the temperature range extends at least from a lower limit of -50 ° C to an upper limit of 150 ° C. The operating temperature range takes into account in particular the influence of the environment of the circuit arrangement, ie temperature fluctuations of the circuit arrangement, which are due to changes in ambient temperature, as well as influences that may arise because the circuit arrangement, in particular the component of the actuator, during operation of the actuator heated.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der Aktor ein Elektromotor oder ein elektromagnetisches Stellelement ist. Bei der Komponente eines als Elektromotor oder elektromagnetisches Stellelement ausgeführten Aktors kann es sich insbesondere um eine Spule beziehungsweise eine Spulenanordnung handeln, durch deren Bestromung ein Magnetfeld erzeugt wird, welches eine Kraft- und/oder eine Drehmomentausübung des Aktors erzeugt.According to the invention it can be provided that the actuator is an electric motor or an electromagnetic actuator. The component of an actuator designed as an electric motor or an electromagnetic control element may, in particular, be a coil or a coil arrangement, by the energization of which a magnetic field is generated which generates a force and / or torque application of the actuator.

Neben der Schaltungsanordnung betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, das eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung umfasst.In addition to the circuit arrangement, the invention relates to a motor vehicle comprising a circuit arrangement according to the invention.

Für die Schaltungsanordnung kann dabei erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass sie in einem Motorraum des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Bei dem Aktor kann es sich beispielsweise um einen Lüftermotor oder einen Motor zum Betrieb einer Kühlmittel- oder Kraftstoffpumpe des Kraftfahrzeugs handeln. Durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird eine Kompensation von Temperatureffekten erzielt, welche insbesondere aufgrund der Anordnung der Schaltungsanordnung in einem Motorraum des Kraftfahrzeugs auftreten können. In einem Motorraum treten insbesondere Temperaturschwankungen zwischen einem Beginn des Betriebs direkt nach dem Starten des Kraftfahrzeugs und einem Zustand, in dem sich die Komponenten im Motorraum des Fahrzeugs auf Betriebstemperatur erwärmt haben, auf.For the circuit arrangement can be inventively provided that it is arranged in an engine compartment of the motor vehicle. at The actuator can be, for example, a fan motor or an engine for operating a coolant or fuel pump of the motor vehicle. By means of the circuit arrangement according to the invention, a compensation of temperature effects is achieved, which can occur in particular due to the arrangement of the circuit arrangement in an engine compartment of the motor vehicle. In an engine compartment occur in particular temperature fluctuations between a start of operation directly after starting the motor vehicle and a state in which the components in the engine compartment of the vehicle have warmed up to operating temperature on.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

  • 1 eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,
  • 2 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, sowie
  • 3 eine geschnittene Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
Further advantages and details of the invention will become apparent from the embodiments described below and with reference to the drawings. Showing:
  • 1 a schematic side view of an embodiment of a motor vehicle according to the invention,
  • 2 a circuit diagram of an embodiment of a circuit arrangement according to the invention, as well
  • 3 a sectional side view of an embodiment of a circuit arrangement according to the invention.

Das in 1 dargestellte Kraftfahrzeug 1 umfasst einen Motorraum 2 (hier gestrichelt dargestellt), in dem ein Motor 3 des Kraftfahrzeugs sowie eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 4 angeordnet sind. Die Schaltungsanordnung 4 umfasst einen Aktor 5 sowie ein Widerstandselement 6. Durch die Anordnung im Motorraum 2 des Kraftfahrzeugs 1 unterliegt die Schaltungsanordnung 4 während des Betriebes des Kraftfahrzeugs großen Temperaturschwankungen. Insbesondere ist zu erwarten, dass bei Beginn des Betriebes des Kraftfahrzeugs 1 im Motorraum 2 eine Temperatur entsprechend der Temperatur in der Umgebung des Kraftfahrzeugs herrscht, wohingegen die Temperatur im Motorraum während des laufenden Betriebes des Kraftfahrzeugs, beispielsweise durch vom Motor 3 erzeugte Abwärme, ansteigt. Auch kann sich der Aktor 5, bei dem es sich beispielsweise um einen Lüftermotor oder den elektromechanischen Antrieb einer Kraftstoffpumpe oder eines Kompressors handelt, während seines Betriebes selbst erwärmen. Eine Kompensation von aufgrund dieser Erwärmung auftretenden Effekten wird erfindungsgemäß durch das Widerstandselement 6 erreicht.This in 1 illustrated motor vehicle 1 includes an engine compartment 2 (shown here in dashed lines), in which a motor 3 of the motor vehicle and a circuit arrangement according to the invention 4 are arranged. The circuit arrangement 4 includes an actor 5 and a resistance element 6 , By the arrangement in the engine compartment 2 of the motor vehicle 1 is subject to the circuitry 4 during the operation of the motor vehicle large temperature fluctuations. In particular, it is expected that at the beginning of the operation of the motor vehicle 1 in the engine compartment 2 a temperature corresponding to the temperature in the environment of the motor vehicle prevails, whereas the temperature in the engine compartment during operation of the motor vehicle, for example by the engine 3 generated waste heat, increases. Also, the actor can 5 , which is, for example, a fan motor or the electromechanical drive of a fuel pump or a compressor, heat itself during its operation. A compensation of occurring due to this heating effects according to the invention by the resistive element 6 reached.

In 2 ist ein Schaltbild der Schaltungsanordnung 4 dargestellt. Der Aktor 5 (hier gestrichelt dargestellt) umfasst dabei eine Komponente, welche als aus einem metallischen Leiter gebildete Spule 7 ausgeführt ist und in Reihe zu dem als Ohm'schen Widerstand ausgeführten, zweipoligen Widerstandselement 6 geschaltet ist. Die Reihenschaltung aus Widerstandselement 6 und Spule 7 wird mit einer konstanten Betriebsspannung UB betrieben. Abhängig von dem sich aus dem Gesamtwiderstand der Reihenschaltung von Widerstandselement 6 und Spule 7 ergebenden Gesamtwiderstands fließt ein Betriebsstrom IB durch die Spule.In 2 is a circuit diagram of the circuit arrangement 4 shown. The actor 5 (shown here by dashed lines) in this case comprises a component which as a coil formed from a metallic conductor 7 is executed and in series with the executed as ohmic resistance, bipolar resistance element 6 is switched. The series connection of resistance element 6 and coil 7 comes with a constant operating voltage U B operated. Depending on the resulting from the total resistance of the series connection of resistive element 6 and coil 7 resulting total resistance flows an operating current I B through the coil.

Das aufgrund des Betriebsstroms IB in der Spule 7 erzeugte Magnetfeld kann in Wechselwirkung mit weiteren Komponenten des Aktors die Ausübung einer Kraft und/oder die Ausübung eines Drehmoments durch den Aktor 5 bewirken. Das Widerstandselement 6 weist einen temperaturabhängigen Widerstand mit einem Temperaturkoeffizienten auf, welcher ein umgekehrtes Vorzeichen gegenüber dem Temperaturkoeffizienten der Spule 7 aufweist. Weiterhin sind die Widerstände von Widerstandselement und Komponente des Aktors derart aufeinander abgestimmt, dass sich bei einer Temperaturveränderung die Widerstände von Widerstandselement und Komponente um einen gleichen Betrag, jedoch mit umgekehrten Vorzeichen, ändern. Die Spule 7, welche aus einem in mehreren Windungen verlaufenden Metalldraht, beispielsweise einem Kupferdraht, besteht, weist ein Kaltleiterverhalten auf, so dass der Widerstand der Spule bei steigenden Temperaturen aufgrund von Eigenerwärmung und/oder aufgrund von Erwärmung des Umfeldes der Schaltungsanordnung 4 ansteigt. Als Widerstandselement 6 kommt in diesem Fall ein Halbleiter zum Einsatz, dessen Widerstandswert bei steigenden Temperaturen entsprechend abfällt, so dass sich für die Reihenschaltung aus Widerstandselement 6 und Spule 7 ein innerhalb eines Betriebstemperaturbereiches konstanter Gesamtwiderstand ergibt. Konstant ist in diesem Sinne so zu verstehen, dass die Änderung des Gesamtwiderstands der Reihenschaltung innerhalb des Betriebstemperaturbereichs eine Änderung von weniger als 5 %, insbesondere von weniger als 1 %, aufweist. Alternativ zu einem Halbleiter kann auch ein Widerstandselement mit einem Heißleiterverhalten aus einem Metall oder einer Metalllegierung verwendet werden.That's because of the operating current I B in the coil 7 The magnetic field generated in interaction with other components of the actuator, the exercise of a force and / or the exercise of torque by the actuator 5 effect. The resistance element 6 has a temperature dependent resistor with a temperature coefficient which is an opposite sign to the temperature coefficient of the coil 7 having. Furthermore, the resistances of the resistance element and the component of the actuator are matched to one another in such a way that the resistances of the resistance element and the component change by the same amount but with the opposite sign when the temperature changes. The sink 7 , which consists of a multi-turn metal wire, such as a copper wire, has a PTC behavior, so that the resistance of the coil at increasing temperatures due to self-heating and / or due to heating of the environment of the circuit 4 increases. As a resistance element 6 In this case, a semiconductor is used, the resistance value of which drops correspondingly as the temperature increases, so that the resistor element is connected in series 6 and coil 7 a constant total resistance within an operating temperature range. Constant in this sense is to be understood that the change in the total resistance of the series circuit within the operating temperature range has a change of less than 5%, in particular less than 1%. As an alternative to a semiconductor, it is also possible to use a resistance element with a thermistor behavior of a metal or a metal alloy.

Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Widerstandselement 6 so ausgelegt sein, dass der Aktor für beliebige Temperaturen innerhalb des Betriebstemperaturbereichs bei Beaufschlagung der Reihenschaltung des Widerstandselements 6 und der Spule 7 mit der Betriebsspannung UB eine konstante Kraft und/oder ein konstantes Drehmoment erzeugt, wobei auch in diesem Fall konstant so zu verstehen ist, dass die Kraft und/oder das Drehmoment eine Änderung von weniger als 5 %, insbesondere von weniger als 1 % innerhalb des gesamten Betriebstemperaturbereichs aufweisen.Additionally or alternatively, the resistive element 6 be designed so that the actuator for any temperatures within the operating temperature range upon application of the series connection of the resistive element 6 and the coil 7 with the operating voltage U B generates a constant force and / or a constant torque, in which case it should also be understood that the force and / or the torque have a change of less than 5%, in particular of less than 1%, within the entire operating temperature range.

Der Betriebstemperaturbereich kann dabei beispielsweise eine untere Grenze von -30 °C und eine obere Grenze von 130 °C aufweisen. Abhängig von den zulässigen Betriebstemperaturen des Kraftfahrzeugs 1 sowie von den Temperaturen, welche während des Betriebes des Kraftfahrzeugs 1 innerhalb des Motorraums 2 erreicht werden, ist es beispielsweise auch möglich, dass der Betriebstemperaturbereich eine untere Grenze von -50 °C und eine obere Grenze von 150 °C aufweist. The operating temperature range may, for example, have a lower limit of -30 ° C and an upper limit of 130 ° C. Depending on the permissible operating temperatures of the motor vehicle 1 as well as the temperatures which occur during operation of the motor vehicle 1 inside the engine compartment 2 For example, it is also possible that the operating temperature range has a lower limit of -50 ° C and an upper limit of 150 ° C.

3 zeigt eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 4. Das Widerstandselement 6 sowie die Spule 7 sind dabei auf einem als wärmeleitendes Substrat ausgeführten Kopplungselement 8 der Schaltungsanordnung 4 angeordnet. Aufgrund der gemeinsamen Anordnung des Widerstandselements 6 und der Spule 7 auf dem wärmeleitenden Substrat wird erreicht, dass das Widerstandselement 6 und die Spule 7 eine gleiche Temperatur aufweisen und somit auftretenden Temperaturschwankungen auch in gleicher Weise unterliegen. Zusätzlich oder alternativ zu der Anordnung auf dem Kopplungselement 8 ist es auch möglich, dass das Widerstandselement 6 und die Spule 7 in einem gemeinsamen Gehäuse 9 angeordnet sind, wobei das Gehäuse 9 beispielsweise ein Gehäuse des Aktors 5 sein kann. Eine Anordnung von Widerstandselement 6 und Spule 7 in einem gemeinsamen Gehäuse 9 und/oder in räumlicher Nähe trägt weiter dazu bei, dass das Widerstandselement 6 und die Spule 7 auftretenden Temperaturschwankungen in gleicher Weise unterliegen. 3 shows a schematic and sectional side view of a circuit arrangement according to the invention 4 , The resistance element 6 as well as the coil 7 are on a running as a thermally conductive substrate coupling element 8th the circuit arrangement 4 arranged. Due to the common arrangement of the resistive element 6 and the coil 7 on the thermally conductive substrate is achieved that the resistance element 6 and the coil 7 have the same temperature and thus subject to temperature fluctuations in the same way. Additionally or alternatively to the arrangement on the coupling element 8th It is also possible that the resistance element 6 and the coil 7 in a common housing 9 are arranged, wherein the housing 9 For example, a housing of the actuator 5 can be. An arrangement of resistance element 6 and coil 7 in a common housing 9 and / or in close proximity further contributes to the resistance element 6 and the coil 7 are subject to occurring temperature fluctuations in the same way.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10312919 A1 [0004]DE 10312919 A1 [0004]
  • DE 3740676 A1 [0005]DE 3740676 A1 [0005]
  • DE 102005050741 A1 [0006]DE 102005050741 A1 [0006]

Claims (10)

Schaltungsanordnung, umfassend wenigstens einen Aktor (5), wobei der Aktor (5) wenigstens eine Komponente umfasst, welche einen temperaturabhängigen elektrischen Widerstand aufweist und durch deren Bestromung eine Kraft und/oder ein Drehmoment durch den Aktor (5) ausübbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Komponente des Aktors wenigstens ein zweipoliges Widerstandselement (6) in Reihe geschaltet ist, wobei ein temperaturabhängiger elektrischer Widerstand des Widerstandselements (6) einen Temperaturkoeffizienten aufweist, welcher innerhalb eines Betriebstemperaturbereichs ein umgekehrtes Vorzeichen gegenüber einem Temperaturkoeffizienten des temperaturabhängigen Widerstandes der Komponente des Aktors (5) aufweist.Circuit arrangement comprising at least one actuator (5), wherein the actuator (5) comprises at least one component which has a temperature-dependent electrical resistance and by the energization of which a force and / or torque can be exerted by the actuator (5), characterized in that at least one two-pole resistive element (6) is connected in series with the component of the actuator, wherein a temperature-dependent electrical resistance of the resistive element (6) has a temperature coefficient which reverses the sign of a temperature coefficient of the temperature-dependent resistance of the component of the actuator within an operating temperature range ( 5). Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement (6) ein Ohm'scher Widerstand ist.Circuit arrangement according to Claim 1 , characterized in that the resistance element (6) is an ohmic resistor. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Komponente des Aktors (5) eine aus einem metallischen Leiter gebildete elektrische Spule (7) ist.Circuit arrangement according to Claim 1 or 2 , characterized in that the at least one component of the actuator (5) is an electrical coil (7) formed from a metallic conductor. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement (6) und die Komponente des Aktors (5) über ein Kopplungselement (8) der Schaltungsanordnung (4) thermisch gekoppelt sind.Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the resistance element (6) and the component of the actuator (5) via a coupling element (8) of the circuit arrangement (4) are thermally coupled. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (5) bei einer Beaufschlagung der Reihenschaltung von Komponente des Aktors (5) und Widerstandselement (6) mit einer konstanten Spannung innerhalb des Betriebstemperaturbereichs eine im Wesentlichen konstante Kraft und/oder ein im Wesentlichen konstantes Drehmoment erzeugt.Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator (5) at a loading of the series connection of the component of the actuator (5) and resistance element (6) with a constant voltage within the operating temperature range, a substantially constant force and / or in the Generated essentially constant torque. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtwiderstand der Reihenschaltung von der Komponente des Aktors (5) und dem Widerstandselement (6) innerhalb des Betriebstemperaturbereichs eine Änderung von weniger als 5%, insbesondere von weniger als 1%, aufweist.Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the total resistance of the series connection of the component of the actuator (5) and the resistance element (6) within the operating temperature range, a change of less than 5%, in particular less than 1%. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebstemperaturbereich sich zumindest von einer unteren Grenze von -30 °C zu einer oberen Grenze von 130 °C erstreckt.Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the operating temperature range extends at least from a lower limit of -30 ° C to an upper limit of 130 ° C. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (5) ein Elektromotor oder ein elektromagnetisches Stellelement ist.Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator (5) is an electric motor or an electromagnetic actuator. Kraftfahrzeug, umfassend eine Schaltungsanordnung (4) nach einem der vorangehenden Ansprüche.Motor vehicle comprising a circuit arrangement (4) according to one of the preceding claims. Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (4) in einem Motorraum (2) des Kraftfahrzeugs (1) angeordnet ist.Motor vehicle after Claim 9 , characterized in that the circuit arrangement (4) in an engine compartment (2) of the motor vehicle (1) is arranged.
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Non-Patent Citations (1)

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Title
Norm ISO 16750-4 2010-04-15. Road vehicles – Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment – Part 4: Climatic loads *

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