DE102021200075A1

DE102021200075A1 - Temperaturschutzstromkreis

Info

Publication number: DE102021200075A1
Application number: DE102021200075.4A
Authority: DE
Inventors: Haibo Zhang; Kang Zhan
Original assignee: Bosch Automotive Products Suzhou Co Ltd
Current assignee: Bosch Automotive Products Suzhou Co Ltd
Priority date: 2020-01-07
Filing date: 2021-01-07
Publication date: 2021-07-08
Also published as: CN113161991A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Temperaturschutzstromkreis, wobei der vorstehend bezeichnete Temperaturschutzstromkreis umfasst: ein wärmeempfindliches Element sowieein mit dem vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Element seriell gekoppeltes spannungsteilendes Element, wobei der elektrische Widerstandswert des vorstehend bezeichneten spannungsteilenden Elements gemäß einem externen Steuerungssignal Veränderungen erfährt, so dass der Differenzwert zwischen dem elektrischen Widerstandswert des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements und dem elektrischen Widerstandswert des vorstehend bezeichneten spannungsteilenden Elements innerhalb eines voreingestellten Bereichs liegt.Somit können selbst bei hohen Temperaturen die elektrische Spannung der beiden Enden des wärmeempfindlichen Elements und die elektrische Spannung der beiden Enden des vorstehend bezeichneten spannungsteilenden Elements vergleichbar werden, was eine effektive Steigerung der Betriebspräzision des Temperaturschutzstromkreises bewirkt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Temperaturschutzmechanismus, insbesondere einen Temperaturschutzstromkreis, ein Verfahren zur Steuerung des vorstehend bezeichneten Temperaturschutzstromkreises, eine elektronische Steuerungseinheit, ein Fahrzeug und ein Computerspeichermedium.
Bei der Ausgabe hoher Leistung erfolgt möglicherweise eine Überschreitung des normalen Betriebstemperaturbereichs von Leistungskomponenten, wobei ein Betrieb unter Temperaturüberschreitung zu Beschädigungen und einer erheblichen Verkürzung der Lebensdauer der Komponenten führt, ebenso wie die Zuverlässigkeit des Systembetriebs eine enorme Beeinträchtigung erfährt. Aus diesem Grunde ist die Konzeption eines Temperaturschutzstromkreises erforderlich, welcher bei Bereichsüberschreitung der Betriebstemperatur den entsprechenden Schutz gewährleistet.
Beispielsweise ist in der ECU (elektronische Steuerungseinheit) von Elektrofahrzeugen nach dem Stand der Technik ein Stromkreis zum Schutz bei Temperaturunterschreitung/Temperaturüberschreitung vorgesehen, um zu verhindern, dass elektronische Komponenten Beschädigung infolge von Wärmeeinwirkung erfahren. Bei solchen herkömmlichen Schutzstromkreisen erfolgt die Temperaturmessung dadurch, dass eine serielle Kopplung von spannungsteilendem elektrischem Widerstand und wärmeempfindlicher elektrischer Widerstandskomponente mit Ablesung der elektrischen Spannung der beiden Enden der wärmeempfindlichen elektrischen Widerstandskomponente erfolgt.
Bei der wärmeempfindlichen elektrischen Widerstandskomponente handelt es sich um eine Art von wärmeempfindlichem Element, wobei gemäß unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten eine Unterteilung in wärmeempfindliche elektrische Widerstandskomponente mit positivem Temperarturkoeffizienten (PTC) und wärmeempfindliche elektrische Widerstandskomponente mit negativem Temperarturkoeffizienten (NTC) vorgenommen wird. Beispielsweise nimmt der elektrische Widerstandswert einer wärmeempfindlichen elektrischen Widerstandskomponente mit negativem Temperarturkoeffizienten (NTC) im Zuge einer Temperaturerhöhung ab.
Bei einer angenommenen Referenzstromquelle von 5V beträgt der elektrische Widerstandswert des mit der wärmeempfindlichen elektrischen Widerstandskomponente seriell gekoppelten spannungsteilenden elektrischen Widerstands 100K Ohm. Bei einer Temperatur von 25°C beträgt der elektrische Widerstandswert der wärmeempfindlichen elektrischen Widerstandskomponente mit negativem Temperarturkoeffizienten 100K und zu diesem Zeitpunkt beträgt die elektrische Spannung der beiden Enden der betreffenden wärmeempfindlichen elektrischen Widerstandskomponente 2,5V, wobei die elektrische Spannung der beiden Enden des spannungsteilenden elektrischen Widerstands ebenfalls 2,5V beträgt. Bei einer Erhöhung der Temperatur auf 100°C verändert sich der elektrische Widerstandswert der wärmeempfindlichen elektrischen Widerstandskomponente mit negativem Temperarturkoeffizienten auf lediglich 100 Ohm und die elektrische Spannung der beiden Enden der wärmeempfindlichen elektrischen Widerstandskomponente beträgt ungefähr 0,005V, während die elektrische Spannung der beiden Enden des spannungsteilenden elektrischen Widerstands 4,995V beträgt. Bei einer weiteren Erhöhung der Temperatur auf 110°C beträgt der elektrische Widerstandswert der wärmeempfindlichen elektrischen Widerstandskomponente mit negativem Temperarturkoeffizienten 50 Ohm und die elektrische Spannung der beiden Enden beträgt ungefähr 0,0025V. Hieraus ist ersichtlich, dass die elektrische Spannung der beiden Enden der wärmeempfindlichen elektrischen Widerstandskomponente mit negativem Temperarturkoeffizienten bei niedriger Temperatur (beispielsweise einer Temperatur von 25°C) eine signifikante Veränderung erfährt (also eine relativ hohe Messpräzision aufweist), während bei hoher Temperatur (beispielsweise einer Temperatur von 110°C) eine relativ geringe Veränderung besteht (also keine besonders ideale Messpräzision vorliegt).
Wegen der Veränderungscharakteristik der elektrischen Spannung der beiden Enden der betreffenden wärmeempfindlichen elektrischen Widerstandskomponente und wegen des weiten Betriebstemperaturbereichs der ECU führt die Konzeption zum Temperaturschutz nach dem Stand der Technik möglicherweise dazu, dass die ECU vorzeitig in den Status mit Temperaturschutz übergeht (obwohl die Temperatur noch innerhalb des zulässigen Bereichs liegt), beziehungsweise den Temperaturschutz nicht rechtzeitig gewährleisten kann (also beispielsweise übermäßig hohe Temperatur vorliegt).
Aus diesem Grund ist ein verbesserter Temperaturschutzmechanismus wünschenswert.
Inhalt der Erfindung
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung erfolgt die Bereitstellung eines Temperaturschutzstromkreises, wobei der vorstehend bezeichnete Temperaturschutzstromkreis umfasst: ein wärmeempfindliches Element, sowie ein mit dem vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Element seriell gekoppeltes spannungsteilendes Element, wobei der elektrische Widerstandswert des vorstehend bezeichneten spannungsteilenden Elements gemäß einem externen Steuerungssignal Veränderungen erfährt, so dass der Differenzwert zwischen dem elektrischen Widerstandswert des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements und dem elektrischen Widerstandswert des vorstehend bezeichneten spannungsteilenden Elements innerhalb eines voreingestellten Bereichs liegt.
Optional ist vorgesehen, dass in dem vorstehend bezeichneten Temperaturschutzstromkreis das erste Ende des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements mit dem vorstehend bezeichneten spannungsteilenden Element verbunden ist, während das zweite Ende des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements mit einer Referenzstromquelle verbunden ist.
Optional ist vorgesehen, dass in dem vorstehend bezeichneten Temperaturschutzstromkreis das vorstehend bezeichnete spannungsteilende Element umfasst:

einen ersten elektrischen Widerstand, wobei ein Ende des vorstehend bezeichneten ersten elektrischen Widerstands mit dem ersten Ende des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements verbunden ist, während das andere Ende des vorstehend bezeichneten ersten elektrischen Widerstands mit der Erde verbunden ist, sowie
einen zweiten elektrischen Widerstand, wobei ein Ende des vorstehend bezeichneten zweiten elektrischen Widerstands mit dem ersten Ende des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements verbunden ist, während das andere Ende des vorstehend bezeichneten zweiten elektrischen Widerstands mit dem Steuerungsende des vorstehend bezeichneten Temperaturschutzstromkreises verbunden ist, wobei das vorstehend bezeichnete Steuerungsende dem Empfang des vorstehend bezeichneten externen Steuerungssignals dient.

Optional ist vorgesehen, dass in dem vorstehend bezeichneten Temperaturschutzstromkreis das vorstehend bezeichnete externe Steuerungssignal bei Überschreitung oder Entsprechung des voreingestellten Temperaturschwellenwerts durch die Temperatur der gemessenen Komponente einen niedrigen elektrischen Pegel aufweist und bei Unterschreitung des voreingestellten Temperaturschwellenwerts durch die Temperatur der gemessenen Komponente einen hohen Widerstandszustand aufweist.
Optional ist vorgesehen, dass in dem vorstehend bezeichneten Temperaturschutzstromkreis außerdem umfasst ist: ein mit dem vorstehend bezeichneten spannungsteilenden Element parallel gekoppeltes wellenfilterndes Element.
Optional ist vorgesehen, dass in dem vorstehend bezeichneten Temperaturschutzstromkreis das vorstehend bezeichnete wellenfilternde Element umfasst:

eine erste elektrische Kapazitanz, wobei die vorstehend bezeichnete erste elektrische Kapazitanz mit dem vorstehend bezeichneten ersten elektrischen Widerstand parallel gekoppelt ist.

Optional ist vorgesehen, dass in dem vorstehend bezeichneten Temperaturschutzstromkreis das vorstehend bezeichnete wellenfilternde Element außerdem umfasst: einen dritten elektrischen Widerstand, wobei ein Ende des vorstehend bezeichneten dritten elektrischen Widerstands mit dem ersten Ende des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements verbunden ist, während das andere Ende des vorstehend bezeichneten dritten elektrischen Widerstands mit dem Ausgabeende des vorstehend bezeichneten Temperaturschutzstromkreises verbunden ist, sowie eine zweite elektrische Kapazitanz, wobei ein Ende der vorstehend bezeichneten zweiten elektrischen Kapazitanz mit dem Ausgabeende des vorstehend bezeichneten Temperaturschutzstromkreises verbunden ist, während das andere Ende der vorstehend bezeichneten zweiten elektrischen Kapazitanz mit der Erde verbunden ist.
Optional ist vorgesehen, dass in dem vorstehend bezeichneten Temperaturschutzstromkreis das erste Ende des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements mit dem vorstehend bezeichneten spannungsteilenden Element verbunden ist, während das zweite Ende des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements mit der Erde verbunden ist.
Optional ist vorgesehen, dass in dem vorstehend bezeichneten Temperaturschutzstromkreis das vorstehend bezeichnete spannungsteilende Element umfasst:

einen ersten elektrischen Widerstand, wobei ein Ende des vorstehend bezeichneten ersten elektrischen Widerstands mit dem ersten Ende des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements verbunden ist, während das andere Ende des vorstehend bezeichneten ersten elektrischen Widerstands mit einer Referenzstromquelle verbunden ist,
sowie einen zweiten elektrischen Widerstand, wobei ein Ende des vorstehend bezeichneten zweiten elektrischen Widerstands mit dem ersten Ende des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements verbunden ist, während das andere Ende des vorstehend bezeichneten zweiten elektrischen Widerstands mit dem Steuerungsende des vorstehend bezeichneten Temperaturschutzstromkreises verbunden ist, wobei das vorstehend bezeichnete Steuerungsende dem Empfang des vorstehend bezeichneten externen Steuerungssignal dient.

Optional ist vorgesehen, dass in dem vorstehend bezeichneten Temperaturschutzstromkreis das vorstehend bezeichnete externe Steuerungssignal bei Überschreitung oder Entsprechung des voreingestellten Temperaturschwellenwerts durch die Temperatur der gemessenen Komponente einen hohen elektrischen Pegel aufweist und bei Unterschreitung des voreingestellten Temperaturschwellenwerts durch die Temperatur der gemessenen Komponente einen hohen Widerstandszustand aufweist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung erfolgt die Bereitstellung eines Verfahrens zur Steuerung des vorstehend bezeichneten Temperaturschutzstromkreises, wobei das vorstehend bezeichnete Verfahren umfasst: Messung der Temperatur der zu messenden Komponente, sowie bei Überschreitung oder Entsprechung des voreingestellten Temperaturschwellenwerts durch die gemessene Temperatur Ausgabe eines ersten Steuerungssignals zur Steuerung des vorstehend bezeichneten Temperaturschutzstromkreises und andernfalls Ausgabe eines zweiten Steuerungssignals.
Optional ist vorgesehen, dass es sich bei dem vorstehend bezeichneten ersten Steuerungssignal um ein Signal niedrigen elektrischen Pegels oder hohen elektrischen Pegels handelt, während es sich bei dem vorstehend bezeichneten zweiten Steuerungssignal um ein Signal hohen Widerstandszustands handelt.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung erfolgt die Bereitstellung einer elektronischen Steuerungseinheit, umfassend einen vorstehend bezeichneten Temperaturschutzstromkreis.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung erfolgt die Bereitstellung eines Zweirad-Elektrofahrzeugs, umfassend eine Stromspeicherbatterie, einen Elektromotor sowie zwei Fahrzeugräder, wobei ein Fahrzeugrad durch den vorstehend bezeichneten Elektromotor angetrieben wird, wobei der Betrieb des vorstehend bezeichneten Elektromotors durch die vorstehend bezeichnete elektronische Steuerungseinheit gesteuert wird.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung erfolgt die Bereitstellung eines Computerspeichermediums, wobei das vorstehend bezeichnete Medium Befehle umfasst, wobei die vorstehend bezeichneten Befehle während des Betriebs das vorstehend bezeichnete Verfahren ausführen.
Bei der Temperaturschutzkonzeption nach der vorliegenden Erfindung erfolgt durch ein externes Steuerungssignal die Regulierung des elektrischen Widerstands des spannungsteilenden Elements, so dass auch bei hohen Temperaturen die elektrische Spannung der beiden Enden des wärmeempfindlichen Elements mit der elektrischen Spannung der beiden Enden des vorstehend bezeichneten spannungsteilenden Elements vergleichbar werden. Somit erfolgt eine effektive Steigerung der Betriebspräzision des Temperaturschutzstromkreises.
Figurenliste
Durch die beigefügten Abbildungen und die nachfolgenden detaillierten Erläuterungen werden die vorstehend beschriebenen sowie weitere Zielsetzungen und Vorteile der vorliegenden Erfindung noch umfassender verdeutlicht. Hierbei werden für identische oder ähnliche Elemente identische Bezugszeichen verwendet.

zeigt die Darstellung eines Temperaturschutzstromkreises nach einem praktischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die zeigen Darstellungen der Konstruktion des Temperaturschutzstromkreises nach unterschiedlichen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
zeigt schematisch das Verfahren zur Steuerung des Temperaturschutzstromkreises nach einem praktischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Praktische Ausführungsbeispiele
Es ist zu verstehen, dass unter dem hier verwendeten Begriff „Fahrzeug“ beziehungsweise unter anderen ähnlichen Begriffen verschiedenste Kraftfahrzeuge und nicht motorisierte Fahrzeuge zu verstehen sind, beispielsweise Personenkraftwagen (einschließlich SUV, Busse, Lastwagen usw.) sowie verschiedene Nutzfahrzeuge, Schiffe, Flugzeuge, Motorräder, Fahrräder usw., ebenso wie Hybridantrieb-Kraftfahrzeuge, Elektrofahrzeuge usw. umfasst sind. Unter Hybridantrieb-Kraftfahrzeugen werden Fahrzeuge mit zwei oder mehr Antriebsquellen verstanden, beispielsweise Fahrzeuge mit Benzinantrieb und Elektroantrieb.
Zwar werden bei den der Veranschaulichung dienenden praktischen Ausführungsbeispielen mehrere Einheiten zur Ausführung der Abläufe verwendet, aber es ist zu verstehen, dass diese Abläufe auch durch ein Modul oder mehrere Module ausgeführt werden können.
Außerdem gilt, dass die Steuerungslogik der vorliegenden Erfindung als ausführbare Programmbefehle gestaltet werden und auf einem computerlesbaren Medium umfasst sein kann. Diese ausführbaren Programmbefehle werden durch einen Prozessor usw. ausgeführt. Die computerlesbaren Medien umfassen, ohne diesbezügliche Beschränkung, ROM, RAM, optische Disketten, Magnetdisketten, Floppy-Disks, Flash-Drives, intelligente Karten sowie optische Datenspeichervorrichtungen. Das computerlesbare Medium kann in einem an das Internet angeschlossene Computernetzwerk vorgesehen sein, so dass beispielsweise mittels eines an Bord des Fahrzeugs befindlichen Fernkommunikationsservice oder eines Steuerungsgeräte-Bereichsnetzwerks (CAN) auf dezentrale Weise die Speicherung und Ausführung des computerlesbaren Mediums umgesetzt werden kann.
Sofern keine konkrete anderweitige Erwähnung erfolgt oder aus dem Kontext offensichtlich anderweitige Angaben hervorgehen, ist der im vorliegenden Text der Beschreibung verwendete Begriff „ungefähr“ so zu verstehen, dass ein Wert innerhalb eines normalen Abweichungsbereichs liegt, beispielsweise innerhalb von 2 Standardabweichungen von Durchschnittswerten liegt.
Im nachfolgenden Text erfolgt unter Berücksichtigung der beigefügten Abbildungen eine detaillierte Erläuterung des Temperaturschutzstromkreises nach praktischen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
zeigt die Darstellung eines Temperaturschutzstromkreises 1000 nach einem praktischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie aus ersichtlich, umfasst der Temperaturschutzstromkreis 1000 ein wärmeempfindliches Element 110 sowie ein mit dem vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Element 110 seriell/parallel gekoppeltes spannungsteilendes Element 120, wobei der elektrische Widerstandswert des vorstehend bezeichneten spannungsteilenden Elements 120 gemäß einem externen Steuerungssignal Veränderungen erfährt, so dass der Differenzwert zwischen dem elektrischen Widerstandswert des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements 110 und dem elektrischen Widerstandswert des vorstehend bezeichneten spannungsteilenden Elements 120 innerhalb eines voreingestellten Bereichs liegt.
Im Kontext der vorliegenden Beschreibung der Erfindung wird unter dem Begriff „wärmeempfindliches Element“ ein aus wärmeempfindlichem Material hergestelltes Element verstanden, dass unter Nutzung der Veränderungen der physikalischen Charakteristik verschiedener Objekte im Zuge von Veränderungen der Temperatur Veränderungen erfährt. Bei einigen praktischen Ausführungsbeispielen kann es sich bei dem wärmeempfindlichen Element um ein NTC handeln. Der elektrische Widerstandswert solcher wärmeempfindlicher Elemente nimmt im Zuge einer Erhöhung der Temperatur ab. Solche Elemente können auf gedruckten Stromleiterplatten vorgesehen werden. Hierbei werden die wärmeempfindlichen Elemente NTC üblicherweise als elektrische Widerstände in der Art von Metallfilmen, kleinen elektrischen Kapazitanzen in Keramikausführung oder Oberflächenlötungen gestaltet. In solchen Fällen wird üblicherweise von wärmeempfindlichen elektrischen Widerständen NTC gesprochen. Bei einer Verwendung zur Messung der Oberflächentemperaturen von Objekten oder der Temperaturen von Umgebungen wird das wärmeempfindliche Element zur Erleichterung der Messung wie auch der Montage üblicherweise gemäß dem konkreten Anwendungsfall in einer der genannten Ausführungen gestaltet. Hierbei wird üblicherweise von wärmeempfindlichen Sensoren gesprochen.
Die wärmeempfindlichen Elemente NTC weisen die Merkmale linearer Veränderungen in Abhängigkeit von der Temperatur, ebenso wie lineare Veränderungen des elektrischen Widerstandswerts auf. Außerdem weisen diese wärmeempfindlichen Elemente unter bestimmten Temperaturbedingungen bestimmte Überspannungscharakteristiken auf. Daher können wärmeempfindliche Elemente NTC unter Nutzung linearer Veränderungen in Abhängigkeit von der Temperatur zur Messung, Anzeige und Steuerung der Temperatur von Anlagen oder Umgebungen verwendet werden, ebenso wie unter Nutzung der Überspannungscharakteristik bei bestimmten Temperaturbedingungen eine Verwendung für Schutz- und Warnfunktionen von Stromkreisen oder Anlagen erfolgen kann.
Unter dem Begriff „spannungsteilendes Element“ wird im Kontext der vorliegenden Beschreibung der Erfindung ein Element verstanden, welches gemeinsam mit dem seriell gekoppelten wärmeempfindlichen Element einen spanungsteilenden Stromkreis mit elektrischem Widerstand bildet. Bei einigen praktischen Ausführungsbeispielen ist die Summe der elektrischen Spannung der beiden Enden des wärmeempfindlichen Elements und der elektrischen Spannung des spannungsteilendes Elements die elektrische Spannung der Referenzstromquelle. In Fällen, wo die elektrische Spannung der Referenzstromquelle unverändert bleibt, gilt, dass je höher die elektrische Spannung der beiden Enden des spannungsteilenden Elements ist, die elektrische Spannung der beiden Enden des wärmeempfindlichen Elements umso geringer ist, und umgekehrt.
Bei dem in gezeigten Temperaturschutzstromkreis 1000 erfährt der elektrische Widerstandswert des vorstehend bezeichneten spannungsteilenden Elements 120 gemäß einem externen Steuerungssignal Veränderungen, so dass der Differenzwert zwischen dem elektrischen Widerstandswert des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements 110 und dem elektrischen Widerstandswert des vorstehend bezeichneten spannungsteilenden Elements 120 innerhalb eines voreingestellten Bereichs liegt. Beispielsweise wird ein voreingestellter Bereich von -1K bis 1K Ohm vorgesehen. Hierbei werden der elektrische Widerstandswert des wärmeempfindlichen Elements 110 und der elektrische Widerstandswert des spannungsteilenden Elements 120 innerhalb eines voreingestellten Bereichs gehalten, wobei die Spannungsteilung zwischen den beiden Elementen ebenfalls vergleichbar bleibt und es, anders als beim Stand der Technik, nicht dazu kommt, dass „die elektrische Spannung der beiden Enden der wärmeempfindlichen elektrischen Widerstandskomponente extrem gering ist, während sich die elektrische Spannung der beiden Enden des spannungsteilenden elektrischen Widerstands unbegrenzt der Referenzstromquelle annähert“. Natürlich versteht ein Fachmann des betreffenden technischen Gebiets, dass der voreingestellte Bereich gemäß den konkreten Umständen entsprechend eingestellt werden kann und nicht auf die im Text der vorliegenden Beschreibung der Erfindung genannten Beispiele beschränkt ist. Außerdem ist die Spanungsteilung zwischen den beiden Elementen vergleichbar und im Zuge einer Temperaturerhöhung nimmt der elektrische Widerstandswert des wärmeempfindlichen Elements 110 ab, wobei die Veränderungen der elektrischen Spannung der beiden Enden des wärmeempfindlichen Elements nach wie vor messbar sind und die Betriebspräzision des Temperaturschutzstromkreises eine effektive Steigerung erfährt.
zeigt eine Darstellung der Konstruktion des Temperaturschutzstromkreises nach einem praktischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie aus ersichtlich, umfasst der betreffende Temperaturschutzstromkreis ein erstes wärmeempfindliches Element NTC1, einen ersten elektrischen Widerstand R1 sowie einen zweiten elektrischen Widerstand R2, wobei der erste elektrische Widerstand R1 und der zweite elektrische Widerstand R2 das spannungsteilende Element bilden. Die beiden elektrischen Widerstände sind seriell mit dem wärmeempfindlichen Element NTC1 gekoppelt und bilden gemeinsam mit dem wärmeempfindlichen Element NTC1 einen spannungsteilenden Stromkreis mit elektrischem Widerstand.
Das erste Ende des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements NTC1 ist mit dem vorstehend bezeichneten spannungsteilenden Element verbunden, während das zweite Ende des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements NTC1 mit einer Referenzstromquelle (+3,3V) verbunden ist. Ein Ende des vorstehend bezeichneten ersten elektrischen Widerstands R1 ist mit dem ersten Ende des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements NTC1 verbunden, während das andere Ende des vorstehend bezeichneten ersten elektrischen Widerstands R1 mit der Erde GND1 verbunden ist. Ein Ende des vorstehend bezeichneten zweiten elektrischen Widerstands R2 ist mit dem ersten Ende des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements NTC1 verbunden, während das andere Ende des vorstehend bezeichneten zweiten elektrischen Widerstands R2 mit dem Steuerungsende P1 des vorstehend bezeichneten Temperaturschutzstromkreises verbunden ist. Hierbei dient das Steuerungsende P1 dem Empfang des vorstehend bezeichneten externen Steuerungssignals.
Bei einigen praktischen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung weist das vorstehend bezeichnete externe Steuerungssignal bei Überschreitung oder Entsprechung des voreingestellten Temperaturschwellenwerts durch die Temperatur der gemessenen Komponente (beispielsweise ECU) einen niedrigen elektrischen Pegel und bei Unterschreitung des voreingestellten Temperaturschwellenwerts durch die Temperatur der gemessenen Komponente einen hohen Widerstandszustand auf. Der voreingestellte Temperaturschwellenwert kann beispielsweise 50°C betragen.
Bei niedriger Temperatur (also bei einer Temperatur der gemessenen Komponente unterhalb des voreingestellten Temperaturschwellenwerts) weist das Steuerungsende P1 einen hohen Widerstandszustand auf (entsprechend unterbrochenem „Stromkreis“), wobei die Referenzstromquelle die Verteilung zwischen dem wärmeempfindlichen Element NTC1 und dem ersten elektrischen Widerstand R1 vornimmt. Der elektrische Widerstandswert des ersten elektrischen Widerstands R1 und der elektrische Widerstandswert des wärmeempfindlichen Elements NTC1 bei niedriger Temperatur sind vergleichbar (also innerhalb des voreingestellten Bereichs befindlich) und somit ist die Differenz der Spannungsteilung zwischen den beiden Elementen nicht übermäßig groß. Dies bedeutet ebenso, dass bei niedriger Temperatur an dem Ausgabeende P2 des Temperaturschutzstromkreises (dieses kann auch als „Temperaturmessende“ des Temperaturschutzstromkreises verstanden werden) stattfindende Veränderungen der elektrischen Spannung mit relativ hoher Präzision Veränderung der Temperatur darstellen können.
Bei Überschreitung oder Entsprechung des Temperaturschwellenwerts (also bei „hoher Temperatur“, beispielsweise 100°C) durch die Temperatur der gemessenen Komponente nimmt der elektrische Widerstandswert des wärmeempfindlichen Elements NTC1 im Vergleich zu Gegebenheiten mit niedriger Temperatur erheblich ab, normalerweise um Hunderte von Ohm (beispielsweise 100 Ohm). Nunmehr besteht eine erhebliche Differenz zwischen dem elektrischen Widerstandswert des wärmeempfindlichen Elements NTC1 und dem elektrischen Widerstandswert des ersten elektrischen Widerstands R1. Falls die Referenzstromquelle lediglich zwischen den beiden Elementen die Spannungsteilung vornimmt, führt dies zu einer übermäßigen Differenz der Spannungsteilung. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass falls die Referenzstromquelle bei hoher Temperatur lediglich zwischen den beiden Elementen die Spannungsteilung vornimmt, die an dem Ausgabeende P2 des Temperaturschutzstromkreises auftretenden Veränderungen der elektrischen Spannung nicht unverzüglich die Veränderungen der Temperatur darstellen können.
Bei dem in gezeigten praktischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist das Steuerungsende P1 bei hoher Temperatur einen niedrigen elektrischen Pegel auf. Weil der erste elektrische Widerstand R1 mit einem Ende des zweiten elektrischen Widerstands R2 verbunden ist und das andere Ende des ersten elektrischen Widerstands R1 mit der Erde verbunden ist, ist das andere Ende des zweiten elektrischen Widerstands R2 mit einem niedrigen elektrischen Pegel verbunden. Nunmehr kann das durch den ersten elektrischen Widerstand R1 und den zweiten elektrischen Widerstand R2 gebildete spannungsteilende Element äquivalent als Widerstandskomponente fungieren, welche durch parallele Kopplung von zwei elektrischen Widerständen (nämlich dem ersten elektrischen Widerstand R1 und dem zweiten elektrischen Widerstand R2) gebildet ist, wobei der elektrische Widerstandswert der betreffenden elektrischen Widerstandskomponente geringer als der elektrische Widerstandswert des ersten elektrischen Widerstands R1 ist und auch geringer als der elektrische Widerstandswert des zweiten elektrischen Widerstands R2 ist. Durch das Vorsehen eines geeigneten Werts für den zweiten elektrischen Widerstand R2 kann bewirkt werden, dass der elektrische Widerstandswert des durch parallele Kopplung von erstem elektrischem Widerstand R1 und zweitem elektrischem Widerstand R2 gebildeten spannungsteilenden Elements sowie der elektrische Widerstandswert des wärmeempfindlichen Elements NTC1 innerhalb des voreingestellten Bereichs bleiben. Dies führt dazu, dass die Differenz der Spannungsteilung zwischen dem wärmeempfindlichen Element NTC1 und dem spannungsteilenden Element nicht übermäßig groß ist. Somit erfolgt die Verwirklichung der Zielsetzung, dass bei hoher Temperatur an dem Ausgabeende P2 des Temperaturschutzstromkreises (dieses kann auch als „Temperaturmessende“ des Temperaturschutzstromkreises aufgefasst werden) stattfindende Veränderungen der elektrischen Spannung mit relativ hoher Präzision Veränderungen der Temperatur darstellen können.
Somit kann bei dem vorstehend bezeichneten praktischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durch das Anlegen eines Steuerungssignals niedrigen elektrischen Pegels an den Temperaturschutzstromkreis bei niedriger Temperatur die Verwirklichung einer Temperaturmessung mit hoher Präzision erfolgen.
zeigt eine Darstellung der Konstruktion des Temperaturschutzstromkreises nach einem praktischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie aus ersichtlich, umfasst der betreffende Temperaturschutzstromkreis ein erstes wärmeempfindliches Element NTC1, einen ersten elektrischen Widerstand R1 sowie einen zweiten elektrischen Widerstand R2, wobei der erste elektrische Widerstand R1 und der zweite elektrische Widerstand R2 das spannungsteilende Element bilden. Die beiden elektrischen Widerstände sind seriell mit dem wärmeempfindlichen Element NTC1 gekoppelt und bilden gemeinsam mit dem wärmeempfindlichen Element NTC1 einen spannungsteilenden Stromkreis mit elektrischem Widerstand.
Das erste Ende des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements NTC1 ist mit dem vorstehend bezeichneten spannungsteilenden Element verbunden, während das zweite Ende des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements NTC1 mit der Erde GND1 verbunden ist. Ein Ende des vorstehend bezeichneten ersten elektrischen Widerstands R1 ist mit dem ersten Ende des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements NTC1 verbunden, während das andere Ende des vorstehend bezeichneten ersten elektrischen Widerstands R1 mit der Referenzstromquelle (+3,3V) verbunden ist. Ein Ende des vorstehend bezeichneten zweiten elektrischen Widerstands R2 ist mit dem ersten Ende des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements NTC1 verbunden, während das andere Ende des vorstehend bezeichneten zweiten elektrischen Widerstands R2 mit dem Steuerungsende P1 des vorstehend bezeichneten Temperaturschutzstromkreises verbunden ist. Hierbei dient das Steuerungsende P1 dem Empfang des vorstehend bezeichneten externen Steuerungssignals.
Bei einigen praktischen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung weist das vorstehend bezeichnete externe Steuerungssignal bei Überschreitung oder Entsprechung (also „hoher Temperatur“) des voreingestellten Temperaturschwellenwerts durch die Temperatur der gemessenen Komponente (beispielsweise ECU) einen hohen elektrischen Pegel und bei Unterschreitung des voreingestellten Temperaturschwellenwerts (also „niedriger Temperatur“) durch die Temperatur der gemessenen Komponente einen hohen Widerstandszustand auf.
Bei niedriger Temperatur (also bei einer Temperatur der gemessenen Komponente unterhalb des voreingestellten Temperaturschwellenwerts) weist das Steuerungsende P1 einen hohen Widerstandszustand auf (entsprechend unterbrochenem Stromkreis), wobei die Referenzstromquelle die Verteilung zwischen dem wärmeempfindlichen Element NTC1 und dem ersten elektrischen Widerstand R1 vornimmt. Der elektrische Widerstandswert des ersten elektrischen Widerstands R1 und der elektrische Widerstandswert des wärmeempfindlichen Elements NTC1 bei niedriger Temperatur sind vergleichbar (also innerhalb des voreingestellten Bereichs befindlich) und somit ist die Differenz der Spannungsteilung zwischen den beiden Elementen nicht übermäßig groß. Dies bedeutet ebenso, dass bei niedriger Temperatur an dem Ausgabeende P2 des Temperaturschutzstromkreises (dieses kann auch als „Temperaturmessende“ des Temperaturschutzstromkreises verstanden werden) stattfindende Veränderungen der elektrischen Spannung mit relativ hoher Präzision Veränderung der Temperatur darstellen können.
Bei Überschreitung oder Entsprechung des Temperaturschwellenwerts (also bei „hoher Temperatur“, beispielsweise 100°C) durch die Temperatur der gemessenen Komponente nimmt der elektrische Widerstandswert des wärmeempfindlichen Elements NTC1 im Vergleich zu Gegebenheiten mit niedriger Temperatur erheblich ab, normalerweise um Hunderte von Ohm (beispielsweise 100 Ohm). Nunmehr besteht eine erhebliche Differenz zwischen dem elektrischen Widerstandswert des wärmeempfindlichen Elements NTC1 und dem elektrischen Widerstandswert des ersten elektrischen Widerstands R1. Falls die Referenzstromquelle lediglich zwischen den beiden Elementen die Spannungsteilung vornimmt, führt dies zu einer übermäßigen Differenz der Spannungsteilung. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass falls die Referenzstromquelle bei hoher Temperatur lediglich zwischen den beiden Elementen die Spannungsteilung vornimmt, die an dem Ausgabeende P2 des Temperaturschutzstromkreises auftretenden Veränderungen der elektrischen Spannung nicht unverzüglich die Veränderungen der Temperatur darstellen können.
Bei dem in gezeigten praktischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist das Steuerungsende P1 bei hoher Temperatur einen hohen elektrischen Pegel auf. Weil der erste elektrische Widerstand R1 mit einem Ende des zweiten elektrischen Widerstands R2 verbunden ist und das andere Ende des ersten elektrischen Widerstands R1 mit der Referenzstromquelle verbunden ist, ist das andere Ende des zweiten elektrischen Widerstands R2 mit einem hohen elektrischen Pegel verbunden. Nunmehr kann das durch den ersten elektrischen Widerstand R1 und den zweiten elektrischen Widerstand R2 gebildete spannungsteilende Element äquivalent als elektrische Widerstandskomponente fungieren, welche durch parallele Kopplung von zwei elektrischen Widerständen (nämlich dem ersten elektrischen Widerstand R1 und dem zweiten elektrischen Widerstand R2) gebildet ist, wobei der elektrische Widerstandswert der betreffenden elektrischen Widerstandskomponente geringer als der elektrische Widerstandswert des ersten elektrischen Widerstands R1 ist und auch geringer als der elektrische Widerstandswert des zweiten elektrischen Widerstands R2 ist. Durch das Vorsehen eines geeigneten Werts für den zweiten elektrischen Widerstand R2 kann bewirkt werden, dass der elektrische Widerstandswert des durch parallele Kopplung von erstem elektrischem Widerstand R1 und zweitem elektrischem Widerstand R2 gebildeten spannungsteilenden Elements sowie der elektrische Widerstandswert des wärmeempfindlichen Elements NTC1 innerhalb des voreingestellten Bereichs bleiben. Dies führt dazu, dass die Differenz der Spannungsteilung zwischen dem wärmeempfindlichen Element NTC1 und dem spannungsteilenden Element nicht übermäßig groß ist. Somit erfolgt die Verwirklichung der Zielsetzung, dass bei hoher Temperatur an dem Ausgabeende P2 des Temperaturschutzstromkreises (dieses kann auch als „Temperaturmessende“ des Temperaturschutzstromkreises aufgefasst werden) stattfindende Veränderungen der elektrischen Spannung mit relativ hoher Präzision Veränderungen der Temperatur darstellen können.
Somit kann bei dem vorstehend bezeichneten praktischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durch das Anlegen eines Steuerungssignals niedrigen elektrischen Pegels an den Temperaturschutzstromkreis bei niedriger Temperatur die Verwirklichung einer Temperaturmessung mit hoher Präzision erfolgen.
zeigt eine Darstellung der Konstruktion des Temperaturschutzstromkreises nach einem praktischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welche der Konstruktion des Temperaturschutzstromkreises aus ähnelt. Der in gezeigte Temperaturschutzstromkreis umfasst ebenfalls ein wärmeempfindliches Element NTC1, einen ersten elektrischen Widerstand R1 sowie einen zweiten elektrischen Widerstand R2, wobei der erste elektrische Widerstand R1 und der zweite elektrische Widerstand R2 das spannungsteilende Element bilden. Die beiden elektrischen Widerstände sind seriell mit dem wärmeempfindlichen Element NTC1 gekoppelt und bilden gemeinsam mit dem wärmeempfindlichen Element NTC1 einen spannungsteilenden Stromkreis mit elektrischem Widerstand. Das erste Ende des wärmeempfindlichen Elements NTC1 ist mit dem spannungsteilenden Element verbunden, während das zweite Ende des wärmeempfindlichen Elements NTC1 mit der Referenzstromquelle (+3,3V) verbunden ist. Ein Ende des vorstehend bezeichneten ersten elektrischen Widerstands R1 ist mit dem ersten Ende des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements NTC1 verbunden, während das andere Ende des vorstehend bezeichneten ersten elektrischen Widerstands R1 mit der Erde GND1 verbunden ist. Ein Ende des vorstehend bezeichneten zweiten elektrischen Widerstands R2 ist mit dem ersten Ende des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements NTC1 verbunden, während das andere Ende des vorstehend bezeichneten zweiten elektrischen Widerstands R2 mit dem Steuerungsende P1 des vorstehend bezeichneten Temperaturschutzstromkreises verbunden ist. Hierbei dient das Steuerungsende P1 dem Empfang des vorstehend bezeichneten externen Steuerungssignals.
Im Unterschied zu dem Temperaturschutzstromkreis aus umfasst der Temperaturschutzstromkreis aus außerdem: ein mit dem vorstehend bezeichneten spannungsteilenden Element parallel gekoppeltes wellenfilterndes Element. Wie in gezeigt, umfasst das vorstehend bezeichnete wellenfilternde Element: eine erste elektrische Kapazitanz C1, wobei die vorstehend bezeichnete erste elektrische Kapazitanz C1 mit dem vorstehend bezeichneten ersten elektrischen Widerstand R1 parallel gekoppelt ist. Die vorstehend bezeichnete erste elektrische Kapazitanz C1 kann Hochfrequenzstörsignale effizient eliminieren.
Wie weiter in gezeigt, kann das vorstehend bezeichnete wellenfilternde Element außerdem umfassen: eine aus einem dritten elektrischen Widerstand R3 und einer zweiten elektrischen Kapazitanz C2 gebildete Wellenfilterkomponente geringen Durchlasses. Konkret ist vorgesehen, dass ein Ende des vorstehend bezeichneten dritten elektrischen Widerstands R3 mit dem ersten Ende des vorstehend bezeichneten ersten elektrischen Widerstands R1 verbunden ist, während das andere Ende des vorstehend bezeichneten dritten elektrischen Widerstands R3 mit dem Ausgabeende P2 des vorstehend bezeichneten Temperaturschutzstromkreises verbunden ist. Ein Ende der vorstehend bezeichneten zweiten elektrischen Kapazitanz C2 ist mit dem Ausgabeende P2 des vorstehend bezeichneten Temperaturschutzstromkreises verbunden, während das andere Ende der vorstehend bezeichneten zweiten elektrischen Kapazitanz C2 mit der Erde GND 2 verbunden ist. Bei der vorstehend bezeichneten Wellenfilterkomponente geringen Durchlasses handelt es sich um eine zweistufige Wellenfilterkomponente, welche Hochfrequenzstörsignale weiter eliminiert.
Bei einigen praktischen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung weist das vorstehend bezeichnete externe Steuerungssignal bei Überschreitung oder Entsprechung (also „hoher Temperatur“) des voreingestellten Temperaturschwellenwerts durch die Temperatur der gemessenen Komponente (beispielsweise ECU) einen niedrigen elektrischen Pegel und bei Unterschreitung des voreingestellten Temperaturschwellenwerts (also „niedriger Temperatur“) durch die Temperatur der gemessenen Komponente einen hohen Widerstandszustand auf.
Bei niedriger Temperatur (also bei einer Temperatur der gemessenen Komponente unterhalb des voreingestellten Temperaturschwellenwerts) weist das Steuerungsende P1 einen hohen Widerstandszustand auf (entsprechend unterbrochenem Stromkreis), wobei die Referenzstromquelle die Verteilung zwischen dem wärmeempfindlichen Element NTC1 und dem ersten elektrischen Widerstand R1 vornimmt. Der elektrische Widerstandswert des ersten elektrischen Widerstands R1 und der elektrische Widerstandswert des wärmeempfindlichen Elements NTC1 bei niedriger Temperatur sind vergleichbar (also innerhalb des voreingestellten Bereichs befindlich) und somit ist die Differenz der Spannungsteilung zwischen den beiden Elementen nicht übermäßig groß. Dies bedeutet ebenso, dass bei niedriger Temperatur an dem Ausgabeende P2 des Temperaturschutzstromkreises (dieses kann auch als „Temperaturmessende“ des Temperaturschutzstromkreises verstanden werden) stattfindende Veränderungen der elektrischen Spannung mit relativ hoher Präzision Veränderung der Temperatur darstellen können.
Bei Überschreitung oder Entsprechung des Temperaturschwellenwerts (also bei „hoher Temperatur“, beispielsweise 100°C) durch die Temperatur der gemessenen Komponente nimmt der elektrische Widerstandswert des wärmeempfindlichen Elements NTC1 im Vergleich zu Gegebenheiten mit niedriger Temperatur erheblich ab, normalerweise um Hunderte von Ohm (beispielsweise 100 Ohm). Nunmehr besteht eine erhebliche Differenz zwischen dem elektrischen Widerstandswert des wärmeempfindlichen Elements NTC1 und dem elektrischen Widerstandswert des ersten elektrischen Widerstands R1. Falls die Referenzstromquelle lediglich zwischen den beiden Elementen die Spannungsteilung vornimmt, führt dies zu einer übermäßigen Differenz der Spannungsteilung. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass falls die Referenzstromquelle bei hoher Temperatur lediglich zwischen den beiden Elementen die Spannungsteilung vornimmt, die an dem Ausgabeende P2 des Temperaturschutzstromkreises auftretenden Veränderungen der elektrischen Spannung nicht unverzüglich die Veränderungen der Temperatur darstellen können.
Bei dem in gezeigten praktischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist das Steuerungsende P1 bei hoher Temperatur einen hohen elektrischen Pegel auf. Weil der erste elektrische Widerstand R1 mit einem Ende des zweiten elektrischen Widerstands R2 verbunden ist und das andere Ende des ersten elektrischen Widerstands R1 mit der Erde verbunden ist, ist das andere Ende des zweiten elektrischen Widerstands R2 mit einem niedrigen elektrischen Pegel verbunden. Nunmehr kann das durch den ersten elektrischen Widerstand R1 und den zweiten elektrischen Widerstand R2 gebildete spannungsteilende Element äquivalent als elektrische Widerstandskomponente fungieren, welche durch parallele Kopplung von zwei elektrischen Widerständen (nämlich dem ersten elektrischen Widerstand R1 und dem zweiten elektrischen Widerstand R2) gebildet ist, wobei der elektrische Widerstandswert der betreffenden elektrischen Widerstandskomponente geringer als der elektrische Widerstandswert des ersten elektrischen Widerstands R1 ist und auch geringer als der elektrische Widerstandswert des zweiten elektrischen Widerstands R2 ist. Durch das Vorsehen eines geeigneten Werts für den zweiten elektrischen Widerstand R2 kann bewirkt werden, dass der elektrische Widerstandswert des durch parallele Kopplung von erstem elektrischem Widerstand R1 und zweitem elektrischem Widerstand R2 gebildeten spannungsteilenden Elements sowie der elektrische Widerstandswert des wärmeempfindlichen Elements NTC1 innerhalb des voreingestellten Bereichs bleiben. Dies führt dazu, dass die Differenz der Spannungsteilung zwischen dem wärmeempfindlichen Element NTC1 und dem spannungsteilenden Element nicht übermäßig groß ist. Somit erfolgt die Verwirklichung der Zielsetzung, dass bei hoher Temperatur an dem Ausgabeende P2 des Temperaturschutzstromkreises (dieses kann auch als „Temperaturmessende“ des Temperaturschutzstromkreises aufgefasst werden) stattfindende Veränderungen der elektrischen Spannung mit relativ hoher Präzision Veränderungen der Temperatur darstellen können.
Somit kann bei dem vorstehend bezeichneten praktischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durch das Anlegen eines Steuerungssignals hohen elektrischen Widerstandszustands auf den Temperaturschutzstromkreis bei niedriger Temperatur und durch das Anlegen eines Steuerungssignals niedrigen elektrischen Widerstandszustands auf den Temperaturschutzstromkreis bei hoher Temperatur die Verwirklichung einer Temperaturmessung mit hoher Präzision unter sämtlichen Temperaturbedingungen erfolgen.
zeigt eine Darstellung der Konstruktion des Temperaturschutzstromkreises nach einem praktischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welche der Konstruktion des Temperaturschutzstromkreises aus ähnelt. Der in gezeigte Temperaturschutzstromkreis umfasst ebenfalls ein wärmeempfindliches Element NTC1, einen ersten elektrischen Widerstand R1 sowie einen zweiten elektrischen Widerstand R2, wobei der erste elektrische Widerstand R1 und der zweite elektrische Widerstand R2 das spannungsteilende Element bilden. Die beiden elektrischen Widerstände sind seriell mit dem wärmeempfindlichen Element NTC1 gekoppelt und bilden gemeinsam mit dem wärmeempfindlichen Element NTC1 einen spannungsteilenden Stromkreis mit elektrischem Widerstand. Das erste Ende des wärmeempfindlichen Elements NTC1 ist mit dem spannungsteilenden Element verbunden, während das zweite Ende des wärmeempfindlichen Elements NTC1 mit der Erde GND1 verbunden ist. Ein Ende des vorstehend bezeichneten ersten elektrischen Widerstands R1 ist mit dem ersten Ende des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements NTC1 verbunden, während das andere Ende des vorstehend bezeichneten ersten elektrischen Widerstands R1 mit der Referenzstromquelle (+3,3V) verbunden ist. Ein Ende des vorstehend bezeichneten zweiten elektrischen Widerstands R2 ist mit dem ersten Ende des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements NTC1 verbunden, während das andere Ende des vorstehend bezeichneten zweiten elektrischen Widerstands R2 mit dem Steuerungsende P1 des vorstehend bezeichneten Temperaturschutzstromkreises verbunden ist. Hierbei dient das Steuerungsende P1 dem Empfang des vorstehend bezeichneten externen Steuerungssignals.
Im Unterschied zu dem Temperaturschutzstromkreis aus umfasst der Temperaturschutzstromkreis aus außerdem: ein mit dem vorstehend bezeichneten spannungsteilenden Element parallel gekoppeltes wellenfilterndes Element. Wie in gezeigt, umfasst das vorstehend bezeichnete wellenfilternde Element: eine erste elektrische Kapazitanz C1, wobei die vorstehend bezeichnete erste elektrische Kapazitanz C1 mit dem vorstehend bezeichneten ersten elektrischen Widerstand R1 parallel gekoppelt ist. Die vorstehend bezeichnete erste elektrische Kapazitanz C1 kann Hochfrequenzstörsignale effektiv eliminieren.
Wie weiter in gezeigt, kann das vorstehend bezeichnete wellenfilternde Element außerdem umfassen: eine aus einem dritten elektrischen Widerstand R3 und einer zweiten elektrischen Kapazitanz C2 gebildete Wellenfilterkomponente geringen Durchlasses. Konkret ist vorgesehen, dass ein Ende des vorstehend bezeichneten dritten elektrischen Widerstands R3 mit dem ersten Ende des vorstehend bezeichneten ersten elektrischen Widerstands R1 verbunden ist, während das andere Ende des vorstehend bezeichneten dritten elektrischen Widerstands R3 mit dem Ausgabeende P2 des vorstehend bezeichneten Temperaturschutzstromkreises verbunden ist. Ein Ende der vorstehend bezeichneten zweiten elektrischen Kapazitanz C2 ist mit dem Ausgabeende P2 des vorstehend bezeichneten Temperaturschutzstromkreises verbunden, während das andere Ende der vorstehend bezeichneten zweiten elektrischen Kapazitanz C2 mit der Erde GND2 verbunden ist. Bei der vorstehend bezeichneten Wellenfilterkomponente geringen Durchlasses handelt es sich um eine zweistufige Wellenfilterkomponente, welche Hochfrequenzstörsignale weiter eliminiert.
Bei einigen praktischen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung weist das vorstehend bezeichnete externe Steuerungssignal bei Überschreitung oder Entsprechung (also „hoher Temperatur“) des voreingestellten Temperaturschwellenwerts durch die Temperatur der gemessenen Komponente (beispielsweise ECU) einen hohen elektrischen Pegel und bei Unterschreitung des voreingestellten Temperaturschwellenwerts (also „niedriger Temperatur“) durch die Temperatur der gemessenen Komponente einen hohen Widerstandszustand auf.
Bei niedriger Temperatur (also bei einer Temperatur der gemessenen Komponente unterhalb des voreingestellten Temperaturschwellenwerts) weist das Steuerungsende P1 einen hohen Widerstandszustand auf (entsprechend unterbrochenem Stromkreis), wobei die Referenzstromquelle die Verteilung zwischen dem wärmeempfindlichen Element NTC1 und dem ersten elektrischen Widerstand R1 vornimmt. Der elektrische Widerstandswert des ersten elektrischen Widerstands R1 und der elektrische Widerstandswert des wärmeempfindlichen Elements NTC1 bei niedriger Temperatur sind vergleichbar (also innerhalb des voreingestellten Bereichs befindlich) und somit ist die Differenz der Spannungsteilung zwischen den beiden Elementen nicht übermäßig groß. Dies bedeutet ebenso, dass bei niedriger Temperatur an dem Ausgabeende P2 des Temperaturschutzstromkreises (dieses kann auch als „Temperaturmessende“ des Temperaturschutzstromkreises verstanden werden) stattfindende Veränderungen der elektrischen Spannung mit relativ hoher Präzision Veränderung der Temperatur darstellen können.
Bei Überschreitung oder Entsprechung des Temperaturschwellenwerts (also bei „hoher Temperatur“, beispielsweise 100°C) durch die Temperatur der gemessenen Komponente nimmt der elektrische Widerstandswert des wärmeempfindlichen Elements NTC1 im Vergleich zu Gegebenheiten mit niedriger Temperatur erheblich ab, normalerweise um Hunderte von Ohm (beispielsweise 100 Ohm). Nunmehr besteht eine erhebliche Differenz zwischen dem elektrischen Widerstandswert des wärmeempfindlichen Elements NTC1 und dem elektrischen Widerstandswert des ersten elektrischen Widerstands R1. Falls die Referenzstromquelle lediglich zwischen den beiden Elementen die Spannungsteilung vornimmt, führt dies zu einer übermäßigen Differenz der Spannungsteilung. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass falls die Referenzstromquelle bei hoher Temperatur lediglich zwischen dem wärmeempfindlichen Element NTC1 und erstem elektrischem Widerstand R1 die Spannungsteilung vornimmt, die an dem Ausgabeende P2 des Temperaturschutzstromkreises auftretenden Veränderungen der elektrischen Spannung nicht unverzüglich die Veränderungen der Temperatur darstellen können.
Bei dem in gezeigten praktischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist das Steuerungsende P1 bei hoher Temperatur einen hohen elektrischen Pegel auf. Weil der erste elektrische Widerstand R1 mit einem Ende des zweiten elektrischen Widerstands R2 verbunden ist und das andere Ende des ersten elektrischen Widerstands R1 mit der Referenzstromquelle verbunden ist, ist das andere Ende des zweiten elektrischen Widerstands R2 mit einem hohen elektrischen Pegel verbunden. Nunmehr kann das durch den ersten elektrischen Widerstand R1 und den zweiten elektrischen Widerstand R2 gebildete spannungsteilende Element äquivalent als Widerstandskomponente fungieren, welche durch parallele Kopplung von zwei elektrischen Widerständen (nämlich dem ersten elektrischen Widerstand R1 und dem zweiten elektrischen Widerstand R2) gebildet ist, wobei der elektrische Widerstandswert der betreffenden elektrischen Widerstandskomponente geringer als der elektrische Widerstandswert des ersten elektrischen Widerstands R1 ist und auch geringer als der elektrische Widerstandswert des zweiten elektrischen Widerstands R2 ist. Durch das Vorsehen eines geeigneten Werts für den zweiten elektrischen Widerstand R2 kann bewirkt werden, dass der elektrische Widerstandswert des durch parallele Kopplung von erstem elektrischem Widerstand R1 und zweitem elektrischem Widerstand R2 gebildeten spannungsteilenden Elements sowie der elektrische Widerstandswert des wärmeempfindlichen Elements NTC1 innerhalb des voreingestellten Bereichs bleiben. Dies führt dazu, dass die Differenz der Spannungsteilung zwischen dem wärmeempfindlichen Element NTC1 und dem spannungsteilenden Element nicht übermäßig groß ist. Somit erfolgt die Verwirklichung der Zielsetzung, dass bei hoher Temperatur an dem Ausgabeende P2 des Temperaturschutzstromkreises (dieses kann auch als „Temperaturmessende“ des Temperaturschutzstromkreises aufgefasst werden) stattfindende Veränderungen der elektrischen Spannung mit relativ hoher Präzision Veränderungen der Temperatur darstellen können.
Somit kann bei dem vorstehend bezeichneten praktischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durch das Anlegen eines Steuerungssignals hohen Widerstandszustands an den Temperaturschutzstromkreis bei niedriger Temperatur und durch das Anlegen eines Steuerungssignals hohen elektrischen Pegels auf den Temperaturschutzstromkreis bei hoher Temperatur die Verwirklichung einer Temperaturmessung mit hoher Präzision unter sämtlichen Temperaturbedingungen erfolgen.
Es ist darauf hinzuweisen, dass bei den vorstehend bezeichneten praktischen Ausführungsbeispielen die Referenzstromquelle mit 3,3V elektrischer Spannung angegeben wurde. Ein Fachmann des betreffenden technischen Gebiets wird verstehen, dass der elektrische Spannungswert der Referenzstromquelle hier nur beispielhaften Charakter hat. Der elektrische Spannungswert kann nach den konkreten Erfordernissen beispielsweise auch 5V, 10V oder 15V betragen und ist nicht auf 3,3V beschränkt.
In wird schematisch ein Verfahren 6000 zur Steuerung des Temperaturschutzstromkreises gezeigt. Wie in gezeigt, umfasst das Verfahren 6000 die folgenden Schritte:

In Schritt 610 erfolgt die Messung der Temperatur der zu messenden Komponente, und
in Schritt 620 erfolgt bei Überschreitung oder Entsprechung des voreingestellten Temperaturschwellenwerts durch die gemessene Temperatur die Ausgabe eines ersten Steuerungssignals zur Steuerung des vorstehend bezeichneten Temperaturschutzstromkreises und andernfalls Ausgabe eines zweiten Steuerungssignals.

Bei einigen praktischen Ausführungsbeispielen handelt es sich bei dem vorstehend bezeichneten ersten Steuerungssignal um ein Signal niedrigen elektrischen Pegels oder hohen elektrischen Pegels, während es sich bei dem vorstehend bezeichneten zweiten Steuerungssignal um ein Signal hohen Widerstandszustands handelt. Dadurch, dass unter unterschiedlichen Temperaturbedingungen unterschiedliche Steuerungssignale an den Temperaturschutzstromkreis angelegt werden, kann der elektrische Widerstandswert des spannungsteilenden Elements gemäß dem externen Steuerungssignal Veränderungen erfahren, so dass der elektrische Widerstandswert des wärmeempfindlichen Elements und der elektrische Widerstandswert des spannungsteilenden Element vergleichbar werden und der Differenzwert zwischen dem elektrischen Widerstandswert des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements und dem elektrischen Widerstandswert des vorstehend bezeichneten spannungsteilenden Elements innerhalb eines voreingestellten Bereichs liegt. Dadurch, dass der elektrische Widerstandswert des wärmeempfindlichen Elements 110 und der elektrische Widerstandswert des spannungsteilenden Elements 120 innerhalb des voreingestellten Bereichs liegen, wird der Wert der Spannungsteilung zwischen dem wärmeempfindlichen Element und dem spannungsteilenden Element vergleichbar.
Anders als beim Stand der Technik, kommt es nicht dazu, dass „die elektrische Spannung der beiden Enden der wärmeempfindlichen elektrischen Widerstandskomponente extrem gering ist, während sich die elektrische Spannung der beiden Enden des spannungsteilenden elektrischen Widerstands unbegrenzt der Referenzstromquelle annähert“. Natürlich versteht ein Fachmann des betreffenden technischen Gebiets, dass der voreingestellte Bereich gemäß den konkreten Umständen entsprechend eingestellt werden kann und nicht auf die im Text der vorliegenden Beschreibung der Erfindung genannten Beispiele beschränkt ist. Beispielsweise kann, ohne diesbezügliche Beschränkung ein Bereich von -1K Ohm bis 1K Ohm gewählt werden. Außerdem ist die Spannungsteilung zwischen den beiden Elementen vergleichbar und im Zuge einer Temperaturerhöhung nimmt der elektrische Widerstandswert des wärmeempfindlichen Elements ab, wobei die Veränderungen der elektrischen Spannung der beiden Enden des wärmeempfindlichen Elements nach wie vor messbar sind und die Betriebspräzision des Temperaturschutzstromkreises eine effektive Steigerung erfährt.
Der Temperaturschutzstromkreis ist beispielhaft in einer elektronischen Steuerungseinheit (ECU) vorgesehen. Diese elektronische Steuerungseinheit wird auch als Fahrtcomputer, Bordcomputer usw. bezeichnet. Hinsichtlich des Verwendungszwecks handelt es sich um einen Mikrocontroller für Fahrzeuge.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei der Temperaturschutzkonzeption nach der vorliegenden Erfindung durch ein externes Steuerungssignal die Regulierung des elektrischen Widerstands des spannungsteilenden Elements erfolgt, so dass auch bei hohen Temperaturen die elektrische Spannung der beiden Enden des wärmeempfindlichen Elements mit der elektrischen Spannung der beiden Enden des vorstehend bezeichneten spannungsteilenden Elements vergleichbar werden. Somit erfolgt eine effektive Steigerung der Betriebspräzision des Temperaturschutzstromkreises.
Die vorstehend bezeichneten Beispiele dienen hauptsächlich der Erläuterung des Temperaturschutzstromkreises nach der vorliegenden Erfindung. Zwar erfolgte in der vorliegenden Beschreibung eine detaillierte Erläuterung bestimmter praktischer Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, aber ein Fachmann des betreffenden technischen Gebiets versteht, dass die vorliegende Erfindung ohne Abweichung von deren Zweck und Umfang auf verschiedene Weisen und Ausgestaltungen verwirklicht werden kann. Beispielsweise kann das wärmeempfindliche Element ein wärmeempfindliches Element mit positivem Temperaturkoeffizienten sein und kein wärmeempfindliches Element NTC. Somit haben die in der vorliegenden Beschreibung aufgeführten praktischen Ausführungsbeispiele lediglich beispielhaften Charakter und stellen keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung dar. Ohne Abweichung von den Patentansprüchen und dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung vorgenommene Abänderungen und Äquivalente fallen sämtlich in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.

Claims

Temperaturschutzstromkreis, dadurch gekennzeichnet, dass der vorstehend bezeichnete Temperaturschutzstromkreis umfasst: ein wärmeempfindliches Element, sowie ein mit dem vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Element seriell gekoppeltes spannungsteilendes Element, wobei der elektrische Widerstandswert des vorstehend bezeichneten spannungsteilenden Elements gemäß einem externen Steuerungssignal Veränderungen erfährt, so dass der Differenzwert zwischen dem elektrischen Widerstandswert des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements und dem elektrischen Widerstandswert des vorstehend bezeichneten spannungsteilenden Elements innerhalb eines voreingestellten Bereichs liegt.
Temperaturschutzstromkreis nach Anspruch 1, wobei das erste Ende des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements mit dem vorstehend bezeichneten spannungsteilenden Element verbunden ist, während das zweite Ende des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements mit einer Referenzstromquelle verbunden ist.
Temperaturschutzstromkreis nach Anspruch 2, wobei das vorstehend bezeichnete spannungsteilende Element umfasst: einen ersten elektrischen Widerstand, wobei ein Ende des vorstehend bezeichneten ersten elektrischen Widerstands mit dem ersten Ende des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements verbunden ist, während das andere Ende des vorstehend bezeichneten ersten elektrischen Widerstands mit der Erde verbunden ist, sowie einen zweiten elektrischen Widerstand, wobei ein Ende des vorstehend bezeichneten zweiten elektrischen Widerstands mit dem ersten Ende des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements verbunden ist, während das andere Ende des vorstehend bezeichneten zweiten elektrischen Widerstands mit dem Steuerungsende des vorstehend bezeichneten Temperaturschutzstromkreises verbunden ist, wobei das vorstehend bezeichnete Steuerungsende dem Empfang des vorstehend bezeichneten externen Steuerungssignals dient.
Temperaturschutzstromkreis nach Anspruch 1 oder 3, wobei das vorstehend bezeichnete externe Steuerungssignal bei Überschreitung oder Entsprechung des voreingestellten Temperaturschwellenwerts durch die Temperatur der gemessenen Komponente einen niedrigen elektrischen Pegel aufweist und bei Unterschreitung des voreingestellten Temperaturschwellenwerts durch die Temperatur der gemessenen Komponente einen hohen Widerstandszustand aufweist.
Temperaturschutzstromkreis nach Anspruch 3, wobei der vorstehend bezeichnete Temperaturschutzstromkreis außerdem umfasst: ein mit dem vorstehend bezeichneten spannungsteilenden Element parallel gekoppeltes wellenfilterndes Element.
Temperaturschutzstromkreis nach Anspruch 5, wobei das vorstehend bezeichnete wellenfilternde Element umfasst: eine erste elektrische Kapazitanz, wobei die vorstehend bezeichnete erste elektrische Kapazitanz mit dem vorstehend bezeichneten ersten elektrischen Widerstand parallel gekoppelt ist.
Temperaturschutzstromkreis nach Anspruch 6, wobei das vorstehend bezeichnete wellenfilternde Element außerdem umfasst: einen dritten elektrischen Widerstand, wobei ein Ende des vorstehend bezeichneten dritten elektrischen Widerstands mit dem ersten Ende des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements verbunden ist, während das andere Ende des vorstehend bezeichneten dritten elektrischen Widerstands mit dem Ausgabeende des vorstehend bezeichneten Temperaturschutzstromkreises verbunden ist, sowie eine zweite elektrische Kapazitanz, wobei ein Ende der vorstehend bezeichneten zweiten elektrischen Kapazitanz mit dem Ausgabeende des vorstehend bezeichneten Temperaturschutzstromkreises verbunden ist, während das andere Ende der vorstehend bezeichneten zweiten elektrischen Kapazitanz mit der Erde verbunden ist.
Temperaturschutzstromkreis nach Anspruch 1, wobei das erste Ende des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements mit dem vorstehend bezeichneten spannungsteilenden Element verbunden ist, während das zweite Ende des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements mit der Erde verbunden ist.
Temperaturschutzstromkreis nach Anspruch 8, wobei das vorstehend bezeichnete spannungsteilende Element umfasst: einen ersten elektrischen Widerstand, wobei ein Ende des vorstehend bezeichneten ersten elektrischen Widerstands mit dem ersten Ende des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements verbunden ist, während das andere Ende des vorstehend bezeichneten ersten elektrischen Widerstands mit einer Referenzstromquelle verbunden ist, sowie einen zweiten elektrischen Widerstand, wobei ein Ende des vorstehend bezeichneten zweiten elektrischen Widerstands mit dem ersten Ende des vorstehend bezeichneten wärmeempfindlichen Elements verbunden ist, während das andere Ende des vorstehend bezeichneten zweiten elektrischen Widerstands mit dem Steuerungsende des vorstehend bezeichneten Temperaturschutzstromkreises verbunden ist, wobei das vorstehend bezeichnete Steuerungsende dem Empfang des vorstehend bezeichneten externen Steuerungssignal dient.
Temperaturschutzstromkreis nach Anspruch 1 oder 9, wobei das vorstehend bezeichnete externe Steuerungssignal bei Überschreitung oder Entsprechung des voreingestellten Temperaturschwellenwerts durch die Temperatur der gemessenen Komponente einen hohen elektrischen Pegel aufweist und bei Unterschreitung des voreingestellten Temperaturschwellenwerts durch die Temperatur der gemessenen Komponente einen hohen Widerstandszustand aufweist.
Verfahren zur Steuerung des Temperaturschutzstromkreises nach Anspruch 1, wobei das vorstehend bezeichnete Verfahren umfasst: Messung der Temperatur der zu messenden Komponente, sowie bei Überschreitung oder Entsprechung des voreingestellten Temperaturschwellenwerts durch die gemessene Temperatur Ausgabe eines ersten Steuerungssignals zur Steuerung des vorstehend bezeichneten Temperaturschutzstromkreises und andernfalls Ausgabe eines zweiten Steuerungssignals.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei es sich bei dem vorstehend bezeichneten ersten Steuerungssignal um ein Signal niedrigen elektrischen Pegels oder hohen elektrischen Pegels handelt, während es sich bei dem vorstehend bezeichneten zweiten Steuerungssignal um ein Signal hohen Widerstandszustands handelt.
Elektronische Steuerungseinheit, umfassend einen Temperaturschutzstromkreis nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 10.
Zweirad-Elektrofahrzeug, umfassend eine Stromspeicherbatterie, einen Elektromotor sowie zwei Fahrzeugräder, wobei ein Fahrzeugrad durch den vorstehend bezeichneten Elektromotor angetrieben wird, wobei der Betrieb des vorstehend bezeichneten Elektromotors durch die elektronische Steuerungseinheit nach Anspruch 13 gesteuert wird.
Computerspeichermedium, dadurch gekennzeichnet, dass das vorstehend bezeichnete Medium Befehle umfasst, wobei die vorstehend bezeichneten Befehle während des Betriebs das Verfahren nach Anspruch 11 oder 12 ausführen.