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Die Erfindung geht von einem Heizmodul nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aus.
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In einigen Betriebszuständen, beispielsweise
beim Kaltstart, beim Kurzstreckenverkehr oder bei langen Talfahrten
von Kraftfahrzeugen, ist der Wärmeeintrag
ins Kühlmittel
durch die Brennkraftmaschine selbst nicht mehr ausreichend, insbesondere wenn
der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine sehr gut ist und folglich
geringe Wärmeverluste
entstehen. Demzufolge erreicht die Brennkraftmaschine ihre optimale
Temperatur in der kurzen Zeit nicht oder erst sehr spät, was zu
einem erhöhten
Kraftstoffverbrauch und zu erhöhten
Abgasemissionen führt.
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Da bei niedrigen Außentemperaturen
erhebliche Wärmemengen
benötigt
werden, um die Fahrzeugscheiben zu enteisen oder den Fahrzeuginnenraum
zu beheizen, sind die Fahrsicherheit und der Fahrkomfort eingeschränkt. Derzeit
wird diese Problematik vorwiegend mit chemischen oder elektrischen
Zuheizern gelöst.
Chemische Zuheizer, beispielsweise Brenner, bieten zwar durch die
Möglichkeit,
auch im Stillstand der Brennkraftmaschine zu heizen, einen hohen
Komfort sind aber relativ teuer. Herkömmliche, elektrische Zuheizer
nach dem Prinzip einer Widerstandsheizung sind in der Leistung stark
eingeschränkt,
weil durch den Generator nicht beliebig viel Strom zur Verfügung gestellt
werden kann.
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Aus der
DE 100 15 064 A1 ist ein
Wirbelstromzuheizer für
ein Kraftfahrzeug bekannt. Ein Antrieb, z.B. eine Brennkraftmaschine,
treibt über
einen Generator ein drehbares, scheibenförmiges oder topfförmiges Teil
aus elektrisch gut leitendem Material, beispielsweise Kupfer, Bronze,
Aluminium oder dgl., über
eine Achse an. Das Teil bewegt sich in einem Magnetfeld eines Magneten,
so dass in ihm ein Wirbelstrom induziert wird. Das gleichzeitig
gut Wärme
leitende Teil überträgt die dabei
entstehende Wärme
auf ein Kühlmittel
eines Kühl-
und Heizkreislaufs der Brennkraftmaschine und/oder des Kraftfahrzeugs.
Das Kühlmittel
transportiert die Wärme
weiter, die unter anderem zum Vorwärmen der Brennkraftmaschine,
zum Entfrosten der Scheiben und Beheizen eines Innenraums dient.
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Die Magnete können unterschiedlich gestaltet
sein. In der Regel werden Elektromagnete verwendet. Die Heizleistung
wird durch eine temperaturabhängige
und/oder drehzahlabhängige Änderung des
Magnetfelds gesteuert bzw. geregelt, indem entweder die Position
des Magneten zum rotierenden Teil oder insbesondere bei Elektromagneten
die Stromstärke
variiert wird. Der Strom wird abgeschaltet, wenn keine zusätzliche
Wärme benötigt wird.
Zusätzlich
kann der Wirbelstromzuheizer durch eine Kupplung vom Antrieb getrennt
werden. Bei einer Ausführung
bildet der Generator mit dem Wirbelstromzuheizer eine Baueinheit,
so dass beide gemeinsame Versorgungsanschlüsse für den Strom und das Kühlmittel
besitzen. In jedem Fall bilden die elektrischen und chemischen Zuheizer
zusätzliche Bauteile,
die montiert werden müssen
und zudem einen bestimmten Bauraum beanspruchen.
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Bevor ein Zuheizer aktiviert wird,
wird die Verlustwärme
genutzt, die beim Betrieb der Brennkraftmaschine und ihrer Aggregate
und Einrichtungen entsteht und die in einem Thermomanagement nach
relevanten Kriterien auf die Bedarfsstellen verteilt wird. Zu solchen
Wärmequellen
zählen
auch elektrisch betriebene Komponenten und deren Leistungselektronik,
die an den Kühlmittelkreislauf
angeschlossen sind.
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Vorteile der
Erfindung
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Nach der Erfindung besitzt ein Heizmodul mindestens
einen steuerbaren Leistungshalbleiter. Das kann ein bipolarer Transistor,
ein Feldeffekttransistor oder ein Thyristor sein. Der steuerbare
Leistungshalbleiter wird durch ein Kühlmittel eines Kühl- und
Heizkreislaufs gekühlt
und über
seine Steuerelektrode, z.B. ein Gate oder eine Basis, in Abhängigkeit
vom Wärmebedarf
eines Kraftfahrzeugs und/oder einer Brennkraftmaschine angesteuert.
Der Leistungshalbleiter wirkt quasi als regelbarer Heizwiderstand über den
ein Heizstrom fließt,
der von der Spannung an der Steuerelektrode abhängig ist. Das erfindungsgemäße Heizmodul
kann überall
im Kühlmittelkreislauf
eingesetzt werden. Zweckmäßigerweise
wird der Leistungshalb leiter in eine durch Flüssigkeit gekühlte Elektronikkomponente
integriert, so dass kein zusätzlicher
Bauaufwand entsteht, insbesondere wenn er außer zu Heizzwecken zu weiteren notwendigen
Regelaufgaben, insbesondere zur Leistungs- und/oder Drehzahlregelung
von elektrischen Maschinen genutzt wird. Da im Kraftfahrzeugbau
immer mehr elektrisch angetriebene Komponenten verwendet werden,
steigt auch der Bedarf an Leistungshalbleitern, so dass diese in
ausreichender Menge zu Heizzwecken genutzt werden können.
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Beispielsweise werden in einem Kraftfahrzeug
zunehmend Elektromotoren mit einer elektronischen Kommutierung verwendet.
Ihre Einsatzgebiete erstrecken sich auf alle im Kraftfahrzeug zu
erbringenden Drehbewegungen. Die Vorteile elektronisch kommutierter
Elektromotoren liegen einerseits in der einfachen Ansteuerungsmöglichkeit,
die eine optimale Anpassung an die notwendigen Arbeitspunkte ermöglicht,
und andererseits in der Einbindung in das interne Bussystem des
Kraftfahrzeuges, wodurch alle integrierten Komponenten im Fahrzeugmanagement überwacht
und gesteuert werden können.
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Um eine Drehbewegung hinsichtlich
Drehrichtung, Beschleunigung, Drehzahl und Drehmoment zu erzeugen,
werden die Statorwicklungen eines elektronisch kommutierten Elektromotors
in einer vom verwendeten Wicklungsschema vorgegebenen Weise bestromt.
Dadurch bildet sich zu jedem Zeitpunkt ein aus dem Stromfluss resultierendes
magnetisches Feld aus, das sich in Drehrichtung bewegt. Aus der
abweichenden Winkellage des Rotormagnetfelds zum Statormagnetfeld
entsteht das Drehmoment und der Rotor wird in Richtung des Statormagnetfelds
gedreht. Dabei wird die Drehrichtung durch die Reihenfolge der An steuerung
der Statorwicklungen bestimmt, während
die Drehzahl durch die Taktfrequenz bestimmt wird, mit der die Statorwicklungen nacheinander
bestromt werden. Zudem bestimmen wechselnde Lastzustände das
vom Motor zu erbringende Motordrehmoment, welches von der Stromstärke des
in die Wicklungen eingespeisten Stromes beeinflusst wird.
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Der elektronisch kommutierte Elektromotor wird
aus dem Gleichspannungsnetz des Kraftfahrzeugs versorgt und die
Ansteuerung der Statorwicklungen erfolgt über steuerbare Leistungshalbleiter. Diese
Leistungshalbleiter werden unter Berücksichtigung der aktuellen
Rotorlage, welche ständig
durch einen Sensor überwacht
wird, und den Sollvorgaben angesteuert.
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Die Leistungshalbleiter sind in der
Regel in einem Leistungsmodul zwischen einem Pluspotential und einem
Massepotential des Bordnetzes paarweise in Reihe geschaltet, wobei
die Leistungshalbleiterpaare parallel zu einander liegen. Zwischen
den Leistungshalbleitern eines Leistungshalbleiterpaares besteht
eine Verbindung zu einer Statorwicklung, die an ihrem anderen Ende
mit mindestens einer der anderen Statorwicklungen verbunden ist.
Im Motorbetrieb werden die Leistungshalbleiterpaare zur Kommutierung
phasenverschoben und zur Leistungsregelung pulsweitenmoduliert angesteuert,
wobei die in Reihe liegenden Leistungshalbleiter in der Regel nicht gleichzeitig
durchgesteuert werden. Ein gleichzeitiges Sperren ist in Abhängigkeit
des Betriebszustands möglich.
Wird an die Steuerelektrode der Leistungshalbleiter eine Spannung
angelegt, werden die Leistungshalbleiter unter entsprechenden Lastbedingungen
von einem Strom bis zu dem maximalen Nenn strom durchflossen. Die
dabei im Leistungshalbleiter entstehende Wärme führt das Kühlmittel in den Kühl- und
Heizkreislauf ab, wodurch einerseits eine zur Zerstörung des
Halbleiters führende Überhitzung
verhindert wird und andererseits Wärme für das Thermomanagement zur
Verfügung
steht.
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Diese stromabhängige Wärmeentwicklung eines Leistungshalbleiters,
welche normalerweise eine ungewollte Verlustleistung darstellt,
wird nach der Erfindung gezielt für Heizzwecke eingesetzt. Dazu
werden in einem reinen Heizbetrieb alle Leistungshalbleiter des
Leistungsmoduls linear, gleichzeitig angesteuert. Die Steuerelektroden
der Leistungshalbleiter werden in Abhängigkeit vom Wärmebedarf
des Kraftfahrzeugs und/oder der Brennkraftmaschine durch die Regeleinheit
pulsweitenmoduliert angesteuert, so dass ein definierter Strom durch die
Leistungshalbleiter fließt
und diese gezielt aufheizt. Eine maximale Heizleistung entsteht,
wenn alle Leistungshalbleiter dauereingeschaltet sind. Die Leistung
kann dann über
die Gatespannung geregelt werden. Neben dem Heizbedarf wird der
Zustand der Wärmeabgabe
von der zulässigen
Temperatur in den Leistungshalbleitern und der Effizienz der Wärmeabfuhr
bestimmt.
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Beim gleichzeitigen Ansteuern aller
Leistungshalbleiter wird kein Drehfeld erzeugt. In diesem Fall liegen
alle Spulen auf dem gleichen Potential und der Elektromotor läuft nicht.
Der Heizbetrieb kann auch bei Stillstand der Brennkraftmaschine
aktiviert und geregelt werden und z.B. zum Vorwärmen des Fahrgastraums oder
der Brennkraftmaschine dienen. Zu diesem Zweck wird eine elektrisch
angetriebene Kühlmittelpumpe
aktiviert, die das im Heizmodul erwärmte Kühlmittel zu den Be darfsstellen
fördert. Nach
der Erfindung ist auch eine Kombination von Heiz- und Motorbetrieb
möglich.
Dies ist zweckmäßig, wenn
z.B. das Leistungsmodul einer elektrisch betriebenen Kühlmittelpumpe
zugeordnet ist und das erwärmte
Kühlmittel
auch bei Stillstand der Brennkraftmaschine im Kühlmittelkreislauf zirkulieren
soll. Gegenüber
dem reinen Heizbetrieb, alle Leistungshalbleiter sind gleichzeitig
angesteuert, werden im kombinierten Betrieb, wenn sich der Motor
trotz zusätzlicher
Heizung weiter drehen soll, die einzelnen Phasen weiter getaktet
angesteuert.
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Die erzeugte Wärme wird durch das Kühlmittel
abtransportiert und kann in einem Kraftfahrzeug unter anderem zum
Vorwärmen
der Brennkraftmaschine, zum Entfrosten der Scheiben und Beheizen eines
Innenraums dienen. Der Heizbetrieb wird abgeschaltet, wenn keine
zusätzliche
Wärme benötigt wird.
Durch die Kombination von Motorsteuerung und Heizfunktion in einem
Leistungsmodul entfallen herkömmliche
Zuheizer im Kraftfahrzeug, wodurch Einbauraum sowie Kosten für Material,
Fertigung und Montage eingespart werden. Gleichzeitig reduzieren sich
der Aufwand und die Kosten für
die Realisierung beider Funktionen, indem weniger Leistungshalbleiter,
nur ein Modulansteuerungssystem mit Controller, weniger Treiberbausteine
usw. sowie nur eine Verpackung der Elektronik benötigt werden.
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Das erfindungsgemäße Prinzip ist in einem Kraftfahrzeug
für eine
Vielzahl von elektrischen Einrichtungen, wie beispielsweise Startergeneratoren oder
Synchrongleichrichter, realisierbar. Die meisten Vorteile ergeben
sich bei einem Einsatz in einer elektrisch angetriebenen Kühlmittelpumpe,
insbeson dere wenn das Heizmodul eine Baueinheit mit der Pumpe bildet.
Es ist dann über
kurze Kühlmittelkanäle an den
Kühlmittelkreis
angeschlossen. Durch die intensive Kühlung wird einerseits nicht
benötigte
Wärme schnell
an das Kühlmittel
abgegeben, so dass die Leistungshalbleiter effektiver gekühlt werden
und so deren Siliziumfläche
kleiner dimensioniert werden kann, und andererseits gelangt die
erzeugte Wärme auf
kurzem Wege zu den Bedarfsstellen. Zweckmäßigerweise liegt das Heizmodul in einem Nebenstrom der
Pumpe, wobei ein Regelventil zweckmäßigerweise die Aufteilung auf
den Haupt- und Nebenstrom vornimmt, so dass mit zunehmendem Heizbetrieb eine
größere Kühlmittelmenge
durch das Heizmodul fließt,
bis im reinen Heizbetrieb die gesamte Kühlmittelmenge durch den Nebenstrom über das
Heizmodul fließt.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus
der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die
Ansprüche enthalten
zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale
zweckmäßigerweise auch
einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Kühl-
und Heizkreislaufs eines Kraftfahrzeugs,
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2 eine
perspektivische Darstellung einer Pumpe für ein Kühlmittel,
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3 eine
Baugruppenzeichnung der Pumpe,
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4 ein
Leistungsmodul in perspektivischer Darstellung schräg von unten,
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5 ein
Schaltschema der Pumpe und
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6 ein
Leistungsmodul, bei dem die Leistungshalbleiterschalter aus mehreren
parallel geschalteten Leistungshalbleiterchips bestehen.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Eine Brennkraftmaschine 10,
mit einem Zylinderkopf 12 und einem Motorblock 14 ist
an einem Kühlmittelkreislauf 16 angeschlossen,
in dem eine elektrisch angetriebene Pumpe 30 ein Kühlmittel
in Pfeilrichtung fördert
(1). Die Pumpe 30 fördert das
Kühlmittel
in der Startphase vom Zylinderkopf 12 über einen ersten Kühlmittelweg 22,
eine Bypassleitung, direkt zum Motorblock 14 zurück. Dieser
kleine Kreislauf bringt wenig Kühlleistung
auf, so dass die Brennkraftmaschine 10 schnell ihre Betriebstemperatur
erreicht und der Kraftstoffverbrauch sowie die Schadstoffemission
vorteilhafterweise reduziert werden. Parallel zur Bypassleitung 22 ist
in einem zweiten Kühlmittelweg
ein Hauptkühler 18 vorgesehen, der
mit einem Lüfter 20 zusammenarbeitet
und dem Kühlmittel überschüssige Wärme entzieht,
nachdem die Brennkraftmaschine 10 ihre Betriebstemperatur erreicht
hat. Ein Thermostatventil 34, das an der Abzweigung der
Bypassleitung 22 angeordnet ist, verteilt den Kühlmittelstrom
auf den Kühler 18 und/oder die
Bypassleitung 22. Das Thermostatventil 34 ist
als 3-Wege-Ventil
ausgeführt
und weist einen zusätzlichen
Anschluss zu einem Ausgleichsbehälter 32 auf.
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In einem parallel geschalteten dritten
Kühlmittelweg
ist ein Heizungswärmetauscher 24 angeordnet.
Dieser heizt einen Fahrgastraum eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs.
Der Kühlmittelstrom durch
den Heizungswärmetauscher 24 wird
durch ein Volumenstromregelventil 38 im Rücklauf begrenzt.
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In einer Verbindungsleitung 42 des
Kühlmittelkreislaufs 16 sind
außerdem
noch kühlmittelgekühlte elektrische
Maschinen 26, wie beispielsweise Starter oder Generatoren.
Ferner sind Elektronikkomponenten 28 in einer weiteren
Verbindungsleitung 40 zwischen der Bypassleitung 22 und
einem Volumenstromregelventil 38 vorgesehen. Die Leitungen 40 und 42 bilden
einen Nebenkreislauf des Kühlmittels,
dessen Durchfluss durch das Volumenstromregelventil 36 begrenzt
werden kann.
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Im Kühlmittelkreislauf 16 ermittelt
eine nicht dargestellte Regeleinheit in Abhängigkeit von einer Vielzahl
gemessener oder berechneter Parameter den Kühlleistungsbedarf bzw. Wärmebedarf
jedes einzelnen vom Kühlsystem
erfassten Aggregats oder Bauteils und regelt die Kühlmittelströme individuell, jedoch
unter Berücksichtigung
des Gesamtsystems und vorgegebener Prioritäten, wie Sicherheit, Wirtschaftlichkeit,
Emissionsverhalten, Komfort usw. Um beim Start möglichst schnell die gewünschten
thermischen Zustände
zu erreichen, wird zu nächst
die in der Brennkraftmaschine 10 und den Aggregaten 26, 28 entstehende
Verlustwärme
genutzt. Reichen diese Wärmequellen
nicht aus oder soll bereits vor dem Start der Brennkraftmaschine 10 Wärme zur
Verfügung
gestellt werden, werden zusätzliche
Heizelemente, insbesondere ein erfindungsgemäßes Heizmodul in Form eines
Leistungsmoduls 52 aktiviert. Dieses kann Bestandteil der
zentralen, an den Kühlmittelkreislauf
angeschlossenen Elektronikkomponente 28 oder als dezentrale
Bausteine 48 einzelnen elektrisch betriebenen Komponenten
zugeordnet sein, z.B. der Pumpe 30 (2).
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Die Elektronikkomponente 48 zum
Ansteuern der elektrischen Pumpe 30 ist zweckmäßigerweise
auf dem Lagerschild montiert (2)
und umfasst das Leistungsmodul 52 sowie ein darauf montiertes Steuermodul 50.
Ein umspritztes Stanzgitter 82 bildet die elektrische Verbindung
zwischen einem Pluspotential 64 eines Stromanschlusses
und dem Leistungsmodul 52 sowie den Phasenanschlüssen 80 von
Statorwicklungen 68, 70, 72 eines elektronisch kommutierten
Motors der Pumpe 30 (5),
wobei jeweils zwei Phasenanschlüsse 80 einer
Statorwicklung 68, 70, 72 in üblicher
Schaltung zugeordnet sind.
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Das Leistungsmodul 52 mit
seinen Leistungshalbleitern 94, 96, 98, 100, 102, 104 in
Form von Power-MOS-FETs und evtl. mit zusätzlichen Schutzfunktionen wie Übertemperaturschutz,
ist in einem Nebenkreis an den Hauptkreis des Kühlmittelstroms der Pumpe 30 angeschlossen.
Dabei kann jeder Leistungshalbleiterschalter 94, 96, 98, 100, 102, 104 auch
aus mehreren parallel geschalteten Leistungshalbleiterchips bestehen
( 6). Der Hauptkreis
der Pumpe 30 hat einen Kühlmitteleinlass 44 und
einen Kühlmittelauslass 46.
Das Leistungsmodul 52 ist mit seinem Kühlmitteleinlass 58 bzw.
Kühlmittelauslass 60 an
einen Nebenkreisauslass 54 bzw. Nebenkreiseinlass 56 der
Pumpe 30 angeschlossen (3, 4). Ein Regelventil 62 regelt
den Volumenstrom durch den Hauptkreis und den Nebenkreis, so dass
im reinen Heizbetrieb der gesamte Volumenstrom über das Leistungsmodul 52 geleitet wird.
Da das Leistungsmodul 52 am Lagerschild der Pumpe 30 montiert
ist, ist die Verbindung zwischen den Kreisläufen sehr kurz, so dass die
Leistungshalbleiter 94 bis 104 effektiv gekühlt werden.
Gleichzeitig wird die entstandene Wärme schnell über den
Kühlmittelkreislauf 16 den
Bedarfsstellen, z. B. der Brennkraftmaschine 10 oder dem
Heizungswärmetauscher 24,
zugeführt.
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Die Leistungshalbleiter 94, 96, 98,100, 102, 104 des
Leistungsmoduls 52 sind paarweise in Reihe zwischen dem
Pluspotential 64 und dem Massepotential 66 der
Stromversorgung geschaltet, wobei die dem Pluspotential zugewandten
Leistungshalbleiter 96, 100, 104 mit
ihrem Sourceanschluss 110 am Pluspotential 64 anliegen,
während
die dem Massepotential 66 zugewandten Leistungshalbleiter 94, 98, 102 mit
ihrem Drainanschluss 108 an dem Massepotential 66 anliegen.
Bei den paarweise einander zugeordneten Leistungshalbleitern 94, 96 bzw. 98,
100 bzw. 102, 104 ist jeweils ein Drainanschluss 108 mit einem
Sourceanschluss 110 verbunden. Zwischen den Leistungshalbleitern 94, 96 eines
Leistungshalbleiterpaares wird ein Leistungsanschluss 74, 76, 78 für die Statorwicklungen 68, 70, 72 abgegriffen,
die in Sternform verschaltet sind. Die Leistungshalbleiter 94, 96, 98, 100, 102, 104 werden
von einem Steuermodul 50 über ihre Gateanschlüsse 106 angesteuert. Das
Steuermodul 50 umfasst einen Reglerbaustein 86,
der aus Signalen am Signaleingang 92 sowie an der Signalleitung vom
Leistungsmodul 52 an der Signalleitung 90 ein
Signal für
einen Gatetreiber 88 erzeugt, an dessen Ausgängen 84 die
Gateanschlüsse 106 der
Leistungshalbleiter 94 bis 104 angeschlossen sind,
so dass diese entsprechend den Ausgangssignalen an den Steuerausgängen 84 angesteuert werden.
Das Steuermodul 50 kann auch eine Sensorleitung zur Überwachung
der Temperatur des Leistungsmoduls 52 enthalten.
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Bei einem reinen Motorbetrieb werden
die Statorwicklungen 68 bis 72 jeweils phasenweise
versetzt bestromt, indem ein Leistungshalbleiter 94, 98, 102 auf
der Seite des Massepotentials 66 und ein Leistungshalbleiter 96, 100, 104 auf
der Seite des Pluspotentials 64 angesteuert werden. Wird
z.B. der Leistungshalbleiter 94 und der Leistungshalbleiter 100 angesteuert,
werden die Statorwicklungen 68 und 72 bestromt,
während
bei einer Ansteuerung des Leistungshalbleiters 94 und des
Leistungshalbleiters 104 die Statorwicklungen 70 und 72 bestromt
sind. Die Leistungshalbleiter 94 bis 104 werden
nacheinander so angesteuert, dass an den Statorwicklungen 68 bis 72 ein
drehendes Magnetfeld erzeugt wird, wobei jeweils höchstens
ein Leistungshalbleiter 94 bis 104 eines Leistungshalbleiterpaares 94, 96 bzw. 98, 100 bzw. 102,
104 angesteuert wird. Die Leistung des Motors wird durch eine
Pulsweitenmodulation der Steuerspannungen an den angesteuerten Gates 106 der
Leistungsmodule 94 bis 104 geregelt. Im Motorbetrieb
bestimmt daher die Motorleistung die thermischen Verluste an den
Leistungshalbleitern 94 bis 104, die durch das
Kühlmittel
abgeführt
werden.
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Im Heizbetrieb werden die Leistungshalbleiter 94 bis 104 eines
Leistungshalbleiterpaares 94, 96 bzw. 98,
100 bzw. 102,
104 gleichzeitig angesteuert, so
dass über
ein Leistungshalbleiterpaar eine leitende Verbindung zwischen dem
Pluspotential 64 und dem Massenpotential 66 besteht.
Die über
die Leistungshalbleiter 94 bis 104 fließende Stromstärke und der
Spannungsabfall bestimmen über
den Leistungshalbleiter 94, 96, 98, 100, 102, 104 die
Heizleistung des Leistungsmoduls 52, das somit als Heizmodul wirksam
ist. Wird der gesamte Kühlmittelstrom
der Pumpe 30 über
den Nebenkreis und das Leistungsmodul 52 geführt, können die
Leistungshalbleiter 94 bis 104 eine maximale Wärme erzeugen,
ohne die für sie
zulässigen
Temperaturen zu überschreiten.
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Soll während des Heizbetriebs der
Motor ebenfalls betrieben werden, kann ein gemischter Motorheizbetrieb
realisiert werden, indem die Leistungshalbleiterpaare 94, 96 bzw. 98,
100 bzw. 102, 104 wie im Motorbetrieb phasenversetzt
getaktet angesteuert werden. Dabei fließt ein Teilstrom jeweils über die Statorwicklungen 68 bis 72,
während
ein Teilstrom direkt über
die Verbindung der Leistungshalbleiterpaare 94, 96 bzw. 98, 100 bzw. 102,
104 vom Massepotential 66 zum Pluspotential 64 fließt.
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- 10
- Brennkraftmaschine
- 12
- Zylinderkopf
- 14
- Motorblock
- 16
- Kühlmittelkreislauf
- 18
- Hauptkühler
- 20
- Lüfter
- 22
- Bypassleitung
- 24
- Heizungswärmetauscher
- 26
- elektrische
Maschine
- 28
- Elektronikkomponente
- 30
- Pumpe
- 32
- Ausgleichsbehälter
- 34
- Thermostatventil
- 36
- Volumenstromregelventil
- 38
- Volumenstromregelventil
- 40
- Verbindungsleitung
- 42
- Verbindungsleitung
- 44
- Kühlmitteleinlass
- 46
- Kühlmittelauslass
- 48
- Elektronikkomponente
- 50
- Steuermodul
- 52
- Leistungsmodul
- 54
- Nebenkreisauslass
- 56
- Nebenkreiseinlass
- 58
- Kühlmitteleinlass
- 60
- Kühlmittelauslass
- 62
- Regelventil
- 64
- Pluspotential
- 66
- Massepotential
- 68
- Statorwicklung
- 70
- Statorwicklung
- 72
- Statorwicklung
- 74
- Leistungsanschluss
- 76
- Leistungsanschluss
- 78
- Leistungsanschluss
- 80
- Phasenanschluss
- 82
- Signalverbindung
- 84
- Steuerausgang
- 86
- Reglerbaustein
- 88
- Gatetreiber
- 90
- Signalleitung
- 92
- Signaleingang
- 94
- Leistungshalbleiter
- 96
- Leistungshalbleiter
- 98
- Leistungshalbleiter
- 100
- Leistungshalbleiter
- 102
- Leistungshalbleiter
- 104
- Leistungshalbleiter
- 106
- Gateanschluss
- 108
- Drainanschluss
- 110
- Sourceanschluss