DE2338215B2

DE2338215B2 - Schaltungsanordnung zum Steuern

Info

Publication number: DE2338215B2
Application number: DE2338215A
Authority: DE
Inventors: Ruediger 7580 Buehl Ratzel; Helmut 7570 Baden-Baden Steinmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-07-27
Filing date: 1973-07-27
Publication date: 1975-07-31
Also published as: GB1480830A; FR2239033B1; DE2338215A1; FR2239033A1; IT1017365B; US4044287A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eii;e Schaltungsanordnung zum Steuern eines Gleichstrommotors, der ein Gebläse, insbesondere ein Radialgebläse mit einem Trommelläufer mit vorwärtsgekrümmten Schaufeln in einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage antreibt.

Es ist bekannt, daß ein spannungsgesteuerter Gleichstrommotor, d. h. beispielsweise ein über einen ver-Änderbaren Vorwiderstand an eine Spannungsquelle angeschlossener parmanenterregter Gleichstrommotor mit zunehmender Belastung einen größeren Strom und damit eine höhere Leistung aufnimmt, wobei zugleich die Motordrehzahl abnimmt. Im Kurzschlußfall, also wenn der Gleichstrommotor blockiert wird, könnte damit trotz kleiner Motorspannung ein nur durch den Motorkurzschlußwiderstand bestimmter Strom fließen, der zur Überhitzung des Gleichstrommotors, des Steuerteiles und sogar zu übermäßiger Belastung des ganzen Netzes führen könnte.

Sehr nachteilig ist die bekannte Spannungssteuerung dann, wenn der Gleichstommotor ein Gebläse antreibt, welches starken Belastungsschwankungen ausgesetzt ist. Dies tritt beispielsweise bei Gebläsen auf, die in Kraftfahrzeug-Klimaanlagen eingebaut sind, denn die eufgenommene Leistung des Gleichstrommotors ist dann sehr stark abhängig von der Fahrgeschwindigkeit bzw. dem durch diesen hervorgerufenen Staudruck. Bei zunehmender Fahrgeschwindigkeit und größer wer- *° denden Staudruck wird oftmals eine so hohe Leistung von dem Gleichstrommotor aufgenommen, daß entweder der Gleichstrommotor durchbrennt oder aber die Batteriespannung zusammenbricht. Dieser Effekt einer starken Erhöhung der Stromaufnahme tritt besonders bei Radialgebläsen auf, die einen Trommelläufer mit vorwärtsgekrürnmten Schaufeln aufweisen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Schaltan-

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Ordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß mit Sicherheit verhindert wird, daß die Stromaufnahme des Gleichstrommotors einen bestimmten, vorgegebenen Wert übersteigt

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Gleichstrommotor ein eingeprägter Strom zu

geführt ist. ... ., .

Schaltungsanordnungen, über die einem Verbraucher ein eingeprägter Strom zuführbar ist. sind für andere Anwendungen schon bekanntgeworden. Im Prinzip wurde dabei eine Energiequelle mit möglichst hohem Innenwiderstand simuliert, so daß der Strom bei einer Änderung des Widerstandes des Verbrauchers praktisch konstant bleibt Häufig verwendet man für diese Schaltungen den Begriff »Konstantstromquelle«.

Durch die Zuführung eines eingeprägten Stromes zu dem Gleichstrommotor, der ein Gebläse antreibt, oder anders ausgedrückt, durch die Versorgung des für ein Gebläse verwendeten Gleichstrommotors aus einer KonstantstromqueUe erreicht man folgende Vorteile:

Auch bei hohem Staudruck, d. h. bei hoher Belastung des Gebläses bleibt der von dem Gleichstrommotor aufgenommene Strom konstant. Elin einmal eingestellter Stromwert wird also mit Sicherheit auch dann nichi überschritten, wenn das Gebläse infolge eines zu hohen Staudrucks stillsteht, der Gleichstrommotor praktisch also blockiert wird. Eine Überhitzung des Gleichstrommotors 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 l.uftmengendmchsatzes er reicht wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Ein Gleichstrommotor 10 treibt ein nicht näher dargestelltes Gebläse an, welches in einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage eingesetzt ist. In den Motorstromkreis ist die Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors 11 in Reihe mit einem Meßwiderstand 12 geschaltet.

Parallel zu der Spannungsquelle l^;egt ein Potentiometer 13, dessen Abgriff 14 an den einen Eingang 15 eines Vergleichsverstärkers 16 angeschlossen ist, desser. Ausgang 17 mit der Basis 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 13 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 Gleichstrommotor, 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 Motorsirom sich erhöhen müßte. Diese Stromänderung würde eine größere Spannung am Meßwiderstand 12 zur Folge haben, die dem einen Eingang 19 de«. Vergleichsverstärkers 16 zugeführt wird. Damit würde sich auch das Potential am Ausgang 17 des Vergleichsverstärkers ändern, und zwar so, daß die Basis-Emitter-Spannung des Transistors 11 geringer wird und so die Stromaufnahme des Nr.otors ebenfalls wieder kleiner wird. Der Motorstrom ist damit der durch das Potentiometer 13 eingestellten Spannung direkt proportional und kann also niemals über den W^rt hinaus ansteigen, der durch die Stellung des Abgriffs 14 am Potentiometer 13 festgelegt ist. Durch entsprechende Dimensionierung des Potentiometers 13 kann also die Größe 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 auf Grund 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 13 den vollen Eingangsspannungsbereich überstreichen soll, kann daher der Meßwiderstand sehr klein sein. Es ist aber auch denkbar, bei größerem Meßwiderstand die darar abgegriffene Spannung dem Vergleichsverstärker 16 unmittelbar zuzuführen. Ebenso ist es denkbar, den Abgriff 14 des Potentiometers 13 unmittelbar mit der Basis 18 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 13 kann selbstverständlich ein Meßwiderstand eingesetzt werden, der beispielsweise die an den einen Eingang 15 des Vergleichsverstärkers 16 angelegte Vergleichspannung in Abhän- gigkeit 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.

iS Wesentlich bei der beschriebenen Schaltungsanordnung ist, daß sich der Motorstrom auch bei stehendem, d. h. blockiertem Gleichstrommotor nicht über einen gegebenen und durch das Potentiometer 13 eingestellten Wert hinaus erhöhen kann, so daß eine Überlastung

ίο des Gleichstrommotors und des Bordnetzes wirksam vermieden ist Bei den bisher üblichen spannungsgesteuerten Gebläsemotoren wächst dagegen der Motorstrom bei zunehmender Staudruckbelastung des Gebiäses, so daß in vielen Fällen der Gleichstrommotor durchbrannte.

Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung bei in Kraftfahrzeug-Klimaanlagen verwendeten Gebläsen beschränkt. Die Steuerung des Gleichstrommotors mit einem eingeprägten Strom ist vielmehr überall da sinnvoll anzuwenden, wo das Gebläse stark wechselnden Belastungen ausgesetzt ist und wo sich bei einer Belastungserhöhung auch die Leistungsaufnahme des Gleichstrommotors erhöht.

Auch ist die Erfindung nicht beschränkt auf Gebläse einer besonderen Art, beispielsweise Radialgebläsen mit einem Trommelläufer mit vorwärtsgekrümmten Schaufeln, doch ist bei diesen auf Grund der besonderen Lüfterkenrilinien eine Stromsteuerung des Antriebsmotors besonders vorteilhaft.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 23

1. Schaltungsanordnung zum Steuern eines Gleichstrommotors, der ein Gebläse, insbesondere ein Radialgebläse mit einem Trommelläufer mit vorwärtsgekrümmten Schaufeln in einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage, antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gleichstrommotor (10) ein eingeprägter Strom zugeführt ist. ·°

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stromkreis des Gleichstrommotors (10) die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors (11) geschaltet ist, dessen Basis (18) an den Ausgang (17) eines Vergleichsverstärkers (16) mit zwei Eingängen (15, 19) angeschlossen ist und daß dem ersten Eingang (15) eine einstellbare Vergleichsspannung und dem zweiten Eingang (19) eine dem Motorstrom proportionale Meßspannung zugeführt ist

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß-Spannung an einem im Stromkreis des Gleichstrommotors (10), vorzugsweise als Emitter-Widerstand geschalteten Meßwiderstand (12) abgegriffen ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß-Spannung dem zweiten Eingang (19) des Vergleichsverstärkers (16) über einen Verstärker (20) zugeführt ist.