DE2338215A1 - Schaltungsanordnung fuer den elektromotor eines geblaeses - Google Patents

Schaltungsanordnung fuer den elektromotor eines geblaeses

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Description

R. 1 5 8 R
16.7.1973 Kü/Ma
Anlage zur
Patentanmeldung
ROBERT BOSCH GMBH, Stuttgart Schaltungsanordnung; für den Elektromotor eines Gebläses
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltanordnung für den Elektromotor eines Gebläses, insbesondere eines Radialgebläses mit einem Trommelläufer mit vorwärtsgekrümmten Schaufeln in Kraftfahrzeug-Klimaanlagen.
Es ist bekannt, dass ein spannungsgenteuerter Motor, d.h. beispielsweise ein über einen veränderbaren Vorwiderstand an eine Spannungsquelle angeschlossener permanenterregter Motor mit zunehmender Belastung einen grösseren Strom und damit eine höhere Leistung
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aufnimmt, wobei zugleich die Motordrehzahl abnimmt. Im Kurzschlussfall, also wenn der Motor blockiert wird, könnte damit trotz kleiner Motorspannung ein nur durch den Motorkurzschlusswiderstand bestimmter Strom fliessen, der zur Überhitzung des Motors, des Steuerteiles und sogar zu übermässiger Belastung des ganzen Netzes führen könnte.
Sehr nachteilig ist die bekannte Spannungssteuerung dann, wenn der Elektromotor ein Gebläse antreibt, welches starken Belastungsschwankungen ausgesetzt ist. Dies tritt beispielsweise bei Gebläsen auf, die in Kraftfahrzeug-Klimaanlagen eingebaut sind, denn die aufgenommene Leistung des Elektromotors ist dann sehr stark abhängig von der Fahrgeschwindigkeit bzw. dem durch diesen hervorgerufenen Staudruck. Bei zunehmender Fahrgeschwindigkeit und grosser werdendem Staudruck wird oftmals eine so hohe Leistung von dem Elektromotor aufgenommen, dass entweder der Motor durchbrennt oder aber die Batteriespannung zusammenbricht. Dieser Effekt einer starken Erhöhung der Stromaufnahme tritt besonders bei Radialgebläsen auf, die einen Trommelläufer mit vorwärtsgekrümmten Schaufeln aufweisen.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Schaltanordnung zu schaffen, durch die mit Sicherheit verhindert wird, dass die Stromaufnahme . des Elektromotors einen bestimmten, vorgegebenen Wert übersteigt.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass dem Elektromotor ein eingeprägter Strom zugeführt ist.
Schaltungen, über die einem Verbraucher ein eingeprägter Strom zuführbar ist, sind für andere Anwendungen schon bekannt gev/oräen. Im Prinzip wurde dabei eine Energle-
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quelle mit möglichst hohem Innenwiderstand simuliert, so dass der Strom bei einer Änderung des Widerstandes des Verbrauchors praktisch konstant bleibt. Häufig verwendet man für diese Schaltungen den Begriff "Konstantstromquelle".
Durch die Zuführung eines eingeprägten Stromes zu dem Elektromotor, der ein Gebläse antreibt, oder anders ausgedrückt, durch die Versorgung des für ein Gebläse verwendeten Elektromotors aus einer Konstantstromquelle erreicht man folgende Vorteile:
Auch bei hohem Staudruck, d.h. bei hoher Belastung des Gebläses bleibt der von dem Elektromotor aufgenommene Strom konstant. Ein einmal eingestellter Stromwert wird also mit Sicherheit auch dann nicht überschritten, wenn das Gebläse infolge eines zu hohen Staudrucks stillsteht, der Elektromotor praktisch also blockiert wird. Eine Überhitzung des Motors · wird damit
wirksam verhindert. Auch kann die Batterie bzw. das Bordnetz nicht übermässig belastet werden.
Bei grösserer Belastung des Gebläses sinkt zugleich die Gebläsedrehzahl und damit auch die Motordrehzahl ab, so dass bei einem Radialgebläse mit einem Trommelläufer mit vorwärtsgekrümmten Schaufeln ein teilweiser Ausgleich des Luftmengendurchsatzes erreicht wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Ein Elektromotor 10 treibt ein nicht näher dargestelltes Gebläse an, welches in einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage
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eingesetzt ist. In den Motorstromkreis ist die Kollektor-Emitters trecke eines Transistors 11 in Reihe mit einem Messwiderstand 12 geschaltet.
Parallel zu der Spannungsquelle liegt ein Potentiometer 15* dessen Abgriff. 14 an den einen Eingang 15 eines Vergleichsverstärkers 16 angeschlossen ist, dessen .Ausgang 17 mit der Dosis 18 des Transistors 11 verbunden ist. Die an dem Messwiderstand 12 abgegriffene Mess-Spannung wird dem anderen Eingang 19 des VergleichsVerstärkers 16 über einen Verstärker 20 zugeführt.
Die Schaltungsanordnung arbeitet folgendermassen: Mittels des Potentiometers 1J> wird eine bestimmte Vergleichsspannung an den einen Eingang 15 des Vergleichsverstärkers 16 gelegt, wodurch auch am Ausgang 17 dieses Vergleichsverstärkers positives Potential erscheint und damit der Transistor 11 in den leitenden Zustand gebracht wird. Damit fliesst ein Strom von der Spannungsquelle durch den Motor, die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 11 und den Messwiderstand 12, der so lange anwächst, bis die Spannung am Messwiderstand 12 der durch das Potentiometer 14 eingestellten Vergleichsspannung entspricht.
Es sei nun angenommen, dass das in eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage eingebaute Gebläse infolge eines Staudrucks bei höherer Fahrgeschwindigkeit belastet wird, so dass der Motorstrom sich erhöhen müsste. Diese Stromänderung würde eine grössere Spannung am Messwiderstand 12 zur Folge haben, die dem einen Eingang 19 des Vergleichsverstärkers l6 zugeführt wird. Damit würde sich auch
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das Potential am Ausgang 17 des Vergleichsverstärkers ändern, und zwar so, dass die Basis-Emitter-Spannung des Transitors 11 geringer wird und so die Stromaufnahme des Motors ebenfalls wieder kleiner wird. Der Motorstrom ist damit der durch das Potentiometer IJ eingestellten Spannung direkt proportional und kann also niemals über den Wert hinaus ansteigen, der durch die Stellung des Abgriffs 14 am Potentiometer 15 festgelegt ist. Durch entsprechende Dimensionierung des Potentiometers 15 kann also die Grosse des Motorstroms eindeutig festgelegt werden. Damit ist also zum einen eine Begrenzung der Leistungsaufnahme gegeben, zugleich wird aber der durch den Motor fliessende Strom bei jeder Stellung des Potentiometers konstant gehalten, so dass sich Belastungsänderungen infolge erhöhten Staudrucks auf den Motorstrom nicht auswirken können.
Bei einem bestimmten, durch das Potentiometer festgelegten Motorstrom wird sich bei einer Erhöhung der Belastung des Gebläses die Motordrehzahl vermindern. Bei einem Radialgebläse mit einem Trommelläufer mit vorwärtsgekrümmten Schaufeln wird sich aufgrund der Lüfterkennlinie mit dieser Drehzahlverringerung zugleich auch die geförderte Luftmenge verringern, so dass ein teilweiser Ausgleich des grösseren Luftmengendurchsatzes bei stärkerem Staudruck gegeben ist.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Schaltungsanordnung wird die an dem Messwiderstand 12 abgegriffene Spannung dem Eingang 19 des Vergleichsverstärkers verstärkt zugeführt. Selbst wenn das Potentiometer 15 den vollen Eingangsspannungsbereich überstreichen soll,
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kann daher der Messwiderstand sehr klein sein. Es ist aber auch denkbar, bei grösserem Messwiderstand die daran abgegriffene Spannung dem Vergleichsverstärker 16 unmittelbar zuzi»"ühren. Ebenso ist es denkbar, den Abgriff 14 des Potentiometers \J> unmittelbar mit der Basis l8 des Transistors 11 zu verbinden, wenn der Widerstand 12 ausreichend gross gewählt wird. Die Basis-Emitter-Spannung verringert sich dann jeweils direkt um die an dem stromgegenkoppelnden Widerstand 12 abgegriffene Spannungserhöhung.
An Stelle des Potentiometers Ij5 kann selbstverständlich ein Messwiderstand eingesetzt werden, der beispielsweise die an den einen Eingang 15 des Vergleichsverstärkers angelegte Vergleichspannung in Abhängigkeit von der Temperatur im Innenraum des Kraftfahrzeuges ändert. Es ist damit auf einfache Weise möglich, beispielsweise die in das Wageninnere zu fördernde Warmluftmenge in Abhängigkeit von der Temperatur im Innenraum selbsttätig zu regeln.
Wesentlich bei der beschriebenen Schaltungsanordnung ist, dass sich der Motorstrom auch bei stehendem, d.h. blockiertem Motor nicht über einen gegebenen und durch das Potentiometer 15 eingestellten Wert hinaus erhöhen kann, so dass eine Überlastung des Motors und des Bordnetzes wirksam vermieden ist. Bei den bisher üblichen spannungsgesteuerten Gebläsemotoren wächst dagegen der Motorstrom bei zunehmender Staudruckbelastung des Gebläses, so dass in vielen Fällen der Motor durchbrannte.
Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung bei in Kraftfahrzeug-Klimaanlagen verwendeten Gebläsen beschränkt. Die Steuerung des Elektromotors mit einem eingeprägten
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Strom istvielmehr überall da sinnvoll anzuwenden, wo das Gebläse stark wechselnden Belastungen ausgesetzt ist und wo sich bei einer Belastungserhöhung auch die Leistungsaufnahme des Elektromotors erhöht.
Auch ist die Erfindung nicht beschränkt auf Gebläse einer besonderen Art, beispielsweise Radialgebläsen mit einem Trommelläufer mit vorwärtsgekrümmten Schaufeln, doch ist bei diesen aufgrund der besonderen Lüfterkennlinien eine Stromsteuerung des Antriebsmotors besonders vorteilhaft.
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Claims (1)

  1. Robert Bosch GmbH , R. 1 5 8 6
    Stuttgart
    Ansprüche
    1. Schaltanordnung für den Elektromotor eines Gebläses, insbesondere eines Radialgebläses mit einem Trommelläufer mit vorwärtsgekrümmten Schaufeln in Kraftfahrzeug-Klimaanlagen, dadurch gekennzeichnet, dass dem Elektromotor (10) ein eingeprägter Strom zugeführt ist.
    2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Stromkreis des Elektromotors (10) die KoI-lektor-Emittsr-Strecke eines Transistors (11) geschaltet ist, dessss Basis (18) an den Ausgang (17) eines Vergleichsverstärkers (16) mit zwei Eingängen (15, 19) angeschlossen ist, wobei dem ersten Eingang (15) eine
    • einstellbare Vergleichsspannung und wobei dem zweiten Eingang (19) eine dem Motorstrom proportionale Messspannung zugeführt ist.
    J5. Schaltanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess-Spannung an einem in den Stromkreis des Motors (10), vorzugsweise als Emitter-Widerstand geschalteten Messwiderstand (12) abgegriffen ist.
    4. Schaltanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess-Spannung dem zweiten Eingang (19) des Vergleichsverstärkers (16) über einen Verstärker (20) zugeführt ist.
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