DE19739322B4

DE19739322B4 - Vorrichtung zum Ermitteln eines durch einen elektrischen Verbraucher fließenden Stromes

Info

Publication number: DE19739322B4
Application number: DE1997139322
Authority: DE
Inventors: Martin Kessler; Gerhard Decker
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-09-09
Filing date: 1997-09-09
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2017-09-10
Also published as: DE19739322A1

Abstract

Vorrichtung zum Ermitteln eines durch einen elektrischen Verbraucher fließenden Stromes, mit wenigstens einer in Serie zum Verbraucher geschalteten Entstördrossel (14), wobei Mittel (17, 18, 19) vorhanden sind, mit denen der an der Entstördrossel (14) auftretende Spannungsabfall (U) als Maß für den durch den Verbraucher fließenden Strom erfaßbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pegelwandler (19) vorhanden ist, mit dem der Pegel des an der Entstördrossel (14) abgegriffenen Spannungsabfalls (U) verschiebbar ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Ermitteln eines durch einen elektrischen Verbraucher fließenden Stromes, mit wenigstens einer in Serie zum Verbraucher geschalteten Entstördrossel, wobei Mittel vorhanden sind, mit denen der an der Entstördrossel auftretende Spannungsabfall als Maß für den durch den Verbraucher fließenden Strom erfaßbar ist, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der DE-OS 40 18 713 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt, bei welcher der durch einen Elektromotor fließende Strom aus einem Spannungsabfall ermittelt wird, der an einem Shuntwiderstand auftritt. Der Shunt ist realisiert durch Leiterbahnen einer gedruckten Schaltung, so dass ein separates Bauelement entfallen kann.

Aus der Fachzeitschrift "ELV journal", Heft 4/97, ELV GmbH, D-26786 Leer, S. 12 – 15 ist eine Entstörfilterschaltung zum Reduzieren der von DC-Motoren erzeugten elektromagnetischen Störungen bekannt. Das Entstörfilter enthält Entstördrosseln, wovon jeweils eine in die Zuleitungen zum Elektromotor geschaltet ist.

Eine einleitend dargelegte Vorrichtung zum Ermitteln eines durch einen elektrischen Verbraucher fließenden Stromes ist aus der DE 33 23 905 C2 bekannt. Dabei wird der Spannungsabfall an einer zum Verbraucher in Reihe geschalteten Entstördrossel als Maß für den durch den Verbraucher fließenden Strom erfaßt. Der an der Entstördrossel abfallende Spannungspegel wird unverändert als Regelgröße für eine nachfolgende Stromregelschaltung verwendet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit möglichst geringem Aufwand realisierbare und anpasbare Vorrichtung der eingangs genannten Art zum Ermitteln des durch einen Verbraucher fließenden Stromes anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch dazu abgegebenem Merkmalen gelöst.

Vorteile der Erfindung

Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 sieht vor, dass wenigstens eine in Serie zum Verbraucher geschaltete Entstördrossel gleichzeitig als Stromsensor dient, wobei die an der Entstördrossel abfallende Spannung ein Maß für den durch den Verbraucher fließenden Strom ist. Es ist ein Pegelwandler vorgesehen, mit dem der Pegel der an der Entstördrossel abgegriffenen Spannung verschiebbar ist. Somit kann diese ein Maß für den Verbraucherstrom darstellende Spannung auf einen für einen vorhandenen Regler geeignetes Pegelniveau gebracht werden.

Durch die mehrfache Ausnutzung eines ohnehin vorhandenen elektrischen Bauelements kann die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders kostengünstig realisiert werden.

Neben den geringeren Stoffkosten durch den Wegfall eines separaten Shunts ergibt sich eine Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades durch die Reduzierung der ansonsten auftretenden zusätzlichen Verlustleistung im Shunt. Besonders vorteilhaft ist weiterhin die durch die Wirkungsgradverbesserung bedingte geringere Verlustwärmeentwicklung.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindugnsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus abhängigen Ansprüchen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht eine Tiefpaßfilterung der an der Entstördrossel abgreifbaren Spannung vor. Mit dieser Maßnahme werden unerwünschte hochfrequente Störsignalanteile wirksam unterdrückt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht den Einsatz eines Impedanzwandlers vor, der das erfaßte Spannungssignal niederohmig für die weitere Signalverarbeitung zur Verfügung stellt.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung betrifft die Realisierung der Entstördrossel, die vorzugsweise aus einem elektrischen Werkstoff mit geringem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands hergestellt ist. Mit dieser Maßnahme wird der Einfluß der Temperatur auf das Meßergebnis reduziert. Ein besonders geeignetes Material ist Konstantan.

Als Verbraucher ist vorzugsweise ein Elektromotor vorgesehen, der aufgrund seiner Betriebsweise in besonderem Maße unerwünschte Störsignalanteile erzeugt, die mit der wenigstens einen Entstördrossel minimiert werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird anhand der einzigen Figur näher erläutert.
Eine nicht näher gezeigte Energiequelle stellt an einem ersten und zweiten Stromversorgungsanschluß 10, 11 eine elektrische Energie zum Betreiben eines elektrischen Verbrauchers 12 bereit. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der elektrische Verbraucher 12 ein Elektromotor. Der Elektromotor 12 kann mit einem Schalter 13 ein- und ausgeschaltet werden. In Serie mit dem Elektromotor 12 ist wenigstens eine Entstördrossel 14 geschaltet. In der Figur ist die induktive Komponente 15 sowie die ohmsche Komponente 16 der Entstördrossel 14 dargestellt.
Ein an der Entstördrossel 14 auftretender Spannungsabfall U gelangt nach einer Tiefpaßfilterung in einem Tiefpaß 17 in einen Impedanzwandler 18 und danach an einen Pegelumsetzer 19, der ein Maß I für den durch den Elektromotor 12 fließenden Strom i abgibt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Der elektrische Verbraucher 12, im gezeigten Ausführungsbeispiel der Elektromotor, kann mittels des Schalters 13 ein- und ausgeschaltet werden. Bei eingeschaltetem Elektromotor 12 fließt der Strom i durch den Elektromotor 12. Der Strom i führt zu dem Spannungsabfall U an der Entstördrossel 14. Das Ersatzschaltbild der Entstördrossel 14 enthält deren induktive sowie ohmsche Komponente 15, 16. Die induktive Komponente 15 erbringt die erwünschte Entstörwirkung. Die induktive Komponente 15 stellt für höherfrequente Stromanteile einen mit steigender Frequenz zunehmenden Widerstand dar und unterdrückt somit weitgehend deren auftreten. Erfindungsgemäß ausgenutzt wird der Spannungsabfall U, der überwiegend an der ohmschen Komponente 16 der Entstördrossel 14 auftritt. Die ohmsche Komponente der Entstördrossel 14 ist durch das Wicklungsmaterial, die Leitungslänge sowie den Querschnitt festgelegt.
Der Spannungsabfall U ist ein Maß für den im Elektromotor 11 fließenden Strom i. Eventuell noch vorhandene störende hochfrequente Stromsignalanteile, welche die induktive Komponente 15 der Entstördrossel 14 sowie weitere vorhandene induktive Komponenten im geschlossenen Stromkreis noch nicht unterdrücken konnten, werden im Tiefpaß 17 herausgefiltert. Der Spannungsabfall U an der Entstördrossel 14 steht an sich bereits niederohmig zur Verfügung. Im eingangs angegebenen Stand der Technik "ELV journal" weist der Gleichstromwiderstand der dort eingesetzten Entstördrossel einen Wert von 10 mOhm auf.
Gegebenenfalls ist der Pegelwandler 19 vorgesehen. Pegelwandler 19 kommt eine größere Bedeutung bei. Im gezeigten Ausführungsbeispiel liegt die Entstördrossel 14 unmittelbar am ersten Stromversorgungsanschluß 10, so daß der Spannungsabfall U das Potential am ersten Stromversorgungsanschluß 10 zum Bezugspotential hat. Eine unmittelbare Anbindung des Bezugspotentials des Spannungsabfalls U an ein Potential der Energiequelle wird in den meisten Fällen gegeben sein, da der elektrische Verbraucher 12 im eingeschalteten Zustand niederohmig an den Stromversorgungsanschlüssen 11 und 12 angeschlossen ist. Die enge Bindung des Bezugspotentials des Spannungsabfalls U an das Potential der Energiequelle wird mit dem Pegelumsetzer 19 behoben, der das Signal I als Maß für den Spannungsabfall U ausgibt.
Die Entstördrossel 14 ist üblicherweise aus Kupferdraht hergestellt. Um die Temperaturabhängigkeit der ohmschen Komponente 16 zu minimieren, wird anstelle von Kupfer vorzugsweise ein anderer elektrisch leitender Werkstoff zur Herstellung der Wicklung der Entstördrossel vorgesehen, der einen geringen Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands aufweist. Ein besonders geeignetes Material ist Konstantan.

Claims

Vorrichtung zum Ermitteln eines durch einen elektrischen Verbraucher fließenden Stromes, mit wenigstens einer in Serie zum Verbraucher geschalteten Entstördrossel (14), wobei Mittel (17, 18, 19) vorhanden sind, mit denen der an der Entstördrossel (14) auftretende Spannungsabfall (U) als Maß für den durch den Verbraucher fließenden Strom erfaßbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pegelwandler (19) vorhanden ist, mit dem der Pegel des an der Entstördrossel (14) abgegriffenen Spannungsabfalls (U) verschiebbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tiefpaß (12) zum Unterdrücken von hochfrequenten Störsignalen vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Impedanzwandler (18) vorgesehen ist, zum Bereitstellen des Spannungsabfalls (U) mit einer niedrigen Impedanz.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung der Entstördrossel (14) hergestellt ist aus einem elektrischen Werkstoff mit einem geringen Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Material Konstantan vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbraucher (12) ein Elektromotor vorgesehen ist.