DE4446113A1 - Glühstift-Steuerschaltung - Google Patents
Glühstift-SteuerschaltungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Glühstift-Steuerschaltung zur Steuerung der
elektrischen Heizenergie eines Glühstiftes, der für das Zünden von
Brennstoff, insbesondere für Fahrzeugzusatzheizgeräte, verwendbar ist,
mit einer die Heizenergie liefernden Gleichspannungsquelle mit einem
hochpotentialseitigen Versorgungsspannungsanschluß und einem nieder
potentialseitigen Masseanschluß und mit einer Schaltereinrichtung, die in
Reihenschaltung mit dem Glühstift zwischen den Versorgungsspannungs
anschluß und den Masseanschluß geschaltet ist und die dem Glühstift
zugeführte Versorgungsspannung moduliert-getaktet abwechselnd ein-
und ausschaltet.
Glühstifte von Fahrzeugzusatzheizgeräten werden üblicherweise mit
Hilfe von Relais getaktet angesteuert. Aufgrund der Trägheit der Re
laiskontakte kann diese getaktete Ansteuerung nur mit sehr niedriger
Frequenz geschehen, üblicherweise mit einer Taktfrequenz von etwa 1
Hz. Bei einer derart niedrigen Relais-Schaltfrequenz kommt es zu Tem
peraturschwankungen des Glühstiftes, weil der Glühstift während der
Ausschaltperioden abkühlt. Diese Temperaturschwankungen kann man
auch nicht dadurch verhindern, daß man dem Relais pulsweitenmodulier
te Schaltsteuerimpulse zuführt. Durch solche pulsweitenmodulierten
Schaltsteuerimpulse kann man zwar Spannungsschwankungen der die
Heizenergie liefernden Gleichspannungsquelle kompensieren, bei der es
sich in der Regel um eine Fahrzeugbatterie handelt, deren Spannungs
wert sich je nach Belastungszustand ändern kann. Aber die Ausschalt
perioden, die bei einer Ansteuerung des Schaltrelais mit einer Pulsfre
quenz von 1 Hz auftreten, dauern zu lange, um durch die Temperatur
trägheit des Glühstiftes überwunden werden zu können.
Wünchenswert wäre daher, Schaltsteuerimpulse wesentlich höherer
Frequenz zu verwenden, beispielsweise im Bereich von 50 Hz. Bei
derart hohen Schaltsteuerimpulsen überbrückt die Temperaturträgheit des
Glühstiftes die Ausschaltperioden, so daß Temperaturschwankungen
aufgrund der getakteten Ansteuerung des Glühstiftes nicht mehr auftre
ten. Derart hohe Schaltfrequenzen sind aber mit Relais aufgrund der
mechanischen Trägheit der Relaiskontakte nicht realisierbar.
Relais stehen außerdem dem Trend entgegen, Steuergeräte für Fahrzeug
zusatzheizgeräte in den Heizgerätegehäusen zu integrieren, wo jedoch
nur wenig Einbauraum verfügbar ist. Relais sind daher bei solchen
integrierten Steuergeräten hinderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Glühstift-Steuerschal
tung der eingangs eingegebenen Art verfügbar zu machen, die sich
besser für integrierte Steuergeräte eignet und zu einer möglichst kon
stanten Glühtemperatur des Glühstiftes und zu möglichst hoher Sicher
heit des Glühstiftbetriebes führt.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben und kann den
Unteransprüchen gemäß vorteilhaft weitergebildet werden.
Eine Glühstift-Steuerschaltung der eingangs angegebenen Art wird erfin
dungsgemäß dadurch verbessert, daß die Schaltereinrichtung mit einem
Leistungshalbleiterschalter aufgebaut ist, der zwischen den hochpotential
seitigen Versorgungsspannungsanschluß und den Glühstift geschaltet ist,
und daß eine Pulsmodulationsschaltung vorgesehen ist, die einem Steuer
anschluß des Leistungshalbleiterschalters Schaltsteuerimpulse zuführt, die
eine derart hohe Pulsfrequenz aufweisen und in Abhängigkeit von dem
aktuellen Spannungswert der Gleichspannungsquelle derart moduliert
sind, daß die Glühtemperatur des Glühstiftes unabhängig von Schwan
kungen des aktuellen Spannungswertes der Gleichspannungsquelle und
trotz der Ausschaltperioden infolge des getakteten Betriebs im wesentli
chen konstant bleibt.
Die Verwendung eines Leistungshalbleiterschalters anstelle des bisher
üblichen Relais führt einerseits zu geringerem Platzbedarf der Glühstift-
Steuerschaltung, was die Integration von Steuergeräten leichter ermög
licht, und kann außerdem mit fast beliebig hohen Schaltsteuerimpuls
frequenzen betrieben werden, so daß es während der Abschaltperioden
der getakteten Versorgungsspannung nicht zu einer Abkühlung des Glüh
stiftes kommt. Mit der erfindungsgemäßen Glühstift-Steuerschaltung
werden somit nicht nur durch Versorgungsspannungsschwankungen
bedingte Temperaturschwankungen sondern auch durch das getaktete
Ein- und Ausschalten der dem Glühstift zugeführten Versorgungsspan
nung bedingte Temperaturschwankungen vermieden. Man erreicht mit
der erfindungsgemäßen Glühstift-Steuerschaltung somit eine hohe Kon
stanz der Glühtemperatur.
Ein weiterer wichtiger, der Sicherheit dienender Gesichtspunkt ist die
Anordnung der Schaltereinrichtung zwischen dem hochpotentialseitigen
Vorsorgungsspannungsanschluß und dem Glühstift. Im Fall eines fehler
haften Masseschlusses des Glühstiftes kann der Glühstift mit der Schal
tereinrichtung stromlos und damit abgeschaltet werden. Ordnet man
dagegen die Schaltereinrichtung zwischen dem Glühstift und dem Masse
anschluß an, wird die Schaltereinrichtung bei einem Masseschluß des
Glühstiftes durch diesen Masseschluß überbrückt und der Glühstift kann
nicht stromlos geschaltet werden.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der Glühstift mit
einer Schaltsteuerimpulsfrequenz von 50 Hz getaktet. Als Pulsmodu
lationsarten eignen sich die Pulsweitenmodulation, die Pulsfrequenzmo
dulation, die Pulsamplitudenmodulation und die Pulsphasenmodulation.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Pulsmodula
tionsschaltung einen Mikrocontroller auf, in dem mittels eines in dem
Mikrocontroller abgelegten Algorithmus oder einer in dem Mikrocontrol
ler abgelegten Tabelle dem jeweiligen aktuellen Spannungswert der
Gleichspannungsquelle ein zu der konstanten Heizenergie führender
Modulationsgrad der Schaltsteuerimpulse zugeordnet wird.
Den aktuellen Spannungswert der Gleichspannungsquelle kann man
beispielsweise mittels eines Spannungsteilers ermitteln, der mit dem
aktuellen Spannungswert der Gleichspannungsquelle oder einem dazu
proportionalen Spannungswert beaufschlagt wird und dessen Teilspan
nung der Pulsmodulationsschaltung als modulierendes Signal zugeführt
wird.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist dem Leistungs
halbleiterschalter eine Überlastschutzschaltung zugeordnet. Diese kann
einen Fehlermeldungsausgangsanschluß aufweisen, der mit der Pulsmo
dulationsschaltung verbunden ist und beim Auftreten einer Überlastung
des Leistungshalbleiterschalters, insbesondere in Form zu hoher Ver
lustleistung, an die Pulsmodulationsschaltung ein Fehlersignal liefert, das
entweder zu einer Änderung des Pulsmodulationsgrades in Richtung
einer Verringerung der Belastung des Halbleiterschalters oder zu einer
völligen Abschaltung des Leistungshalbleiterschalters führt.
Wegen der Anordnung des Leistungshalbleiterschalters zwischen dem
hochpotentialseitigen Versorgungsspannungsanschluß und dem Glühstift
benötigt der Steueranschluß des Leistungshalbleiterschalters eine erhöhte
Ansteuerspannung, die um etwa die Summe aus der Versorgungsspan
nung und der Durchlaßspannung des Leistungshalbleiterschalters höher
ist als die Ansteuerspannung, die dem Steueranschluß des Leistungs
halbleiterschalters zugeführt würde, wenn der Leistungshalbleiterschalter
zwischen den Glühstift und den Masseanschluß geschaltet wäre.
Diese erhöhte Ansteuerspannung wird dem Steueranschluß des Lei
stungshalbleiterschalters entweder dadurch zugeführt, daß er aus einer
eigenen Versorgungsspannungsquelle mit entsprechend hohem Span
nungswert gespeist wird, oder dadurch, daß zwischen die den Glühstift
speisende Versorgungsspannungsquelle und den Steueranschluß des
Leistungshalbleiterschalters eine Spannungserhöhungsschaltung, auch
Ladungspumpe genannt, geschaltet wird, mittels welcher die erforder
liche Erhöhung der Ansteuerspannung bewirkt wird.
Herkömmliche Glühstifte sind mit einer Heizwendel und einer dazu in
Reihe geschalteten Regelwendel versehen. Die Regelwendel weist eine
temperaturabhängige Änderung ihres elektrischen Widerstandes auf, der
gegenläufig zur temperaturabhängigen Änderung des elektrischen Wider
standes der Heizwendel ist. Schwankungen der dem Glühstift zugeführ
ten elektrischen Heizenergie wird durch diese Regelwendel entgegen
gewirkt.
Verwendet man pulsmodulierte Schaltsteuerimpulse für das Takten des
Leistungshalbleiterschalters, um Schwankungen der Versorgungsgleich
spannung entgegenzuwirken, kann man auf die Regelwendel verzichten.
Man kann daher billigere Glühstifte verwenden. Die Kompensation von
Versorgungsspannungsschwankungen mittels der Pulsmodulation steht
aber der Verwendung einer Regelwendel im Glühstift nicht entgegen. Es
ist somit unproblematisch, zusammen mit der erfindungsgemäßen Glüh
stift-Steuerschaltung herkömmliche Glühstifte zu verwenden.
Die Verwendung einer Überlastschutzschaltung mit Fehlermeldungsaus
gangsanschluß eröffnet die Möglichkeit einer Fehlerdiagnose und der
selbstschützenden Abschaltung des Glühstiftes bei Masseschluß, womit
wiederum Kabelbrände vermieden werden können.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsformen näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipschaltung einer erfindungsgemäßen Glühstift-
Steuerschaltung;
Fig. 2 ein nicht der Erfindung entsprechendes Beispiel einer
Glühstift-Steuerschaltung ohne Masseschlußschutz:;
Fig. 3 eine erfindungsgemäße Glühstift-Steuerschaltung mit
Mikrocontroller-Steuerung und Überhitzungsschutz des Leistungshalb
leiterschalters;
Fig. 4 eine erfindungsgemäße Glühstift-Steuerschaltung mit
Mikrocontroller-Steuerung und Leistungshalbleiterschalter mit Über
lastungsschutz und Fehlermeldungsausgang; und
Fig. 5 eine Kennlinie für konstante Wärmeleistung des Glühstifts.
Fig. 1 zeigt ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Glühstift-
Steuerschaltung. Diese weist eine Reihenschaltung aus einem Glühstift G
und einem Schalter S auf. Die Reihenschaltung befindet sich zwischen
den beiden Polen V+ und GND einer Versorgungsspannungsquelle.
Dabei befindet sich der Schalter S zwischen dem Glühstift G und dem
hochpotentialseitigen Versorgungsspannungsanschluß V+.
Tritt am Glühstift G ein Masseschluß auf, wie in Fig. 1 gestrichelt
angedeutet ist, kann der Glühstift G durch Öffnen des Schalters S strom
los geschaltet werden. Von da ab fließt kein Strom mehr und besteht
keine Gefahr mehr durch einen überhöhten Masseschlußstrom.
Der Schalter S stellt symbolisch einen Leistungshalbleiterschalter dar,
der von einer in Fig. 1 nicht gezeigten Schaltsteuerimpulsquelle ab
wechselnd ein- und ausgeschaltet wird. Am Glühstift G wird dann der
Mittelwert der getakteten Gleichspannung V+ wirksam. Dieser
Mittelwert ist vom Tastgrad oder Tastverhältnis der Schaltsteuerimpulse
abhängig. Durch Wahl des Tastgrades kann man die effektive Gleich
spannung, welche dem Glühstift G als Heizenergie zugeführt wird,
verändern.
Die Frequenz der den Schalter S abwechselnd schließenden und öffnen
den Schaltsteuerimpulse wird vorzugsweise im Bereich von 50 Hz ge
wählt. Diese Frequenz ist so groß, daß sich die Ausschaltperioden,
während welcher der Glühstift G keine Heizenergie zugeführt bekommt,
aufgrund der Trägheit des Glühstiftes G nicht in einer Temperatur
schwankung des Glühstiftes G niederschlagen. Die Glühtemperatur des
Glühstiftes G wird somit einerseits durch die Modulation der den Schal
ter S schaltenden Schaltsteuerimpulse und andererseits aufgrund der
hohen Frequenz dieser Schaltsteuerimpulse mit hoher Genauigkeit kon
stant gehalten.
Fig. 2 zeigt eine Glühstift-Steuerschaltung, bei welcher entgegen der
erfindungsgemäßen Lehre der Schalter S zwischen dem Glühstift und
dem Masseanschluß der Gleichspannungsquelle liegt. Wenn in diesem
Fall ein Masseschluß auftritt, wie er auch in Fig. 2 gestrichelt angedeu
tet ist, überbrückt ein solcher Masseschluß den Schalter S. Der Glühstift
G kann in diesem Fall nicht stromlos geschaltet werden. Insbesondere
dann, wenn der Schalter S mit Schaltsteuerimpulsen angesteuert wird, so
daß sich die effektive Heizleistung aus dem Tastgrad der Schaltsteuer
impulse ergibt, führt ein solcher Masseschluß zu einer Erhöhung der
effektiven Heizleistung. Die Folge können Schäden sein, beispielsweise
Kabelbrände oder ein defekter Glühstift.
Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Glühstift-Steuerschaltung, bei wel
cher der Leistungshalbleiterschalter durch einen temperaturgeschützten
Feldeffekttransistor T gebildet ist. Dieser liegt gemäß dem Prinzipschalt
bild der Fig. 1 zwischen dem Glühstift G und dem hochpotentialseiti
gen Versorgungsspannungsanschluß V+. Der Glühstift G befindet sich
zwischen dem Transistor T und dem Masseanschluß. Der Transistor T
ist vorzugsweise durch einen MOS-FET gebildet, der eine interne Tem
peraturschutzschaltung aufweist, die ein Gegensteuern oder eine Ab
schaltung bei übermäßiger Temperaturerhöhung infolge von zu hoher
Verlustleistung des Transistors T bewirkt. Diese Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Glühstift-Steuerschaltung umfaßt einen Steuertransis
tor ST, der zwischen eine Steuerelektrode des Schalttransistors T und
Masse geschaltet ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der
Steuertransistor ST durch einen Bipolartransistor gebildet, dessen Kol
lektor mit dem Gate des MOS-FET T, dessen Emitter mit Masse und
dessen Basis über einen Widerstand Rl mit einem PWM-Signalausgang
eines Mikrocontrollers M verbunden ist. Das Gate des Transistors T ist
über einen Widerstand R2 mit einem Eingang E verbunden, der mit
einer externen Spannungspegelerhöhungsschaltung (nicht dargestellt), die
auch Ladungspumpe genannt wird, verbunden ist. Mit Hilfe der
Ladungspumpe wird das am Eingang E anliegende Potential gegenüber
dem Potential, das diesem Eingang E zuzuführen wäre, wenn der Lei
stungshalbleiterschalter gemäß Fig. 2 zwischen den Glühstift G und den
Masseanschluß GND geschaltet wäre, erhöht. Benötigt wird eine Er
höhung etwa gleich der Summe aus der Versorgungsspannung V+ und
dem Durchlaßwiderstand des Transistors T.
Im Fall der Anordnung nach Fig. 2 müßte dem Gate des den Schalter S
bildenden MOS-FET eine Ansteuerspannung zugeführt werden, die
gleich der Gate-Source-Spannung des leitenden MOS-FET ist, die bei
einer praktischen Ausführungsform des MOS-FET etwa 3 V beträgt. Im
Fall der erfindungsgemäßen Anordnung nach Fig. 3 muß dem Gate des
MOS-FET T eine Ansteuerspannung von mindestens 15 V zugeführt
werden, wenn man von einer Versorgungsspannung V+ von 12 V aus
geht und von einer demgegenüber vernachlässigbaren Durchlaßspannung
des MOS-FET T.
Der Mikrocontroller M weist einen (nicht dargestellten) Eingang auf,
über welchen der Mikrocontroller M Information über den jeweils aktu
ellen Spannungswert der Gleichspannungsquelle erhält. In dem Mikro
controller M ist entweder ein Algorithmus oder eine Tabelle abgelegt,
mittels welcher jedem gemessenen aktuellen Spannungswert der Gleich
spannungsquelle ein derartiger Modulationsgrad des am Ausgang PWM
gelieferten pulsweitenmodulierten Signals zugeordnet wird, daß dem
Glühstift G unabhängig von dem jeweiligen aktuellen Spannungswert der
Gleichspannungsquelle immer ein konstanter effektiver Gleichspannungs
wert zugeführt wird und damit immer eine konstante Heizleistung.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher der Leistungsschalt
transistor Teil eines sogenannten PROFET ist. Dabei handelt es sich um
einen Leistungstransistor mit einer integrierten Überlastungsschutzschal
tung, die einen Fehlermeldungausgangsanschluß FA aufweist, der mit
einem Fehlersignaleingangsanschluß FE eines Mikrocontrollers M ver
bunden ist. Der Mikrocontroller M weist wie im Fall der Fig. 3 einen
PWM-Ausgang auf, über welchen pulsweitenmodulierte Schaltsignale
über einen Steuereingang ST auf den PROFET P gegeben werden. Der
Fehlerausgang FA ist außerdem über einen Widerstand R3 mit einem
Spannungsversorgungsanschluß E verbunden, dem eine Versorgungs
spannung zugeführt wird. Diese wird außerdem einem Spannungserfas
sungseingang SE des Mikrocontrollers M zugeführt. Dieser erzeugt, wie
im Fall der Fig. 3, einen dem aktuellen Versorgungsspannungswert
entsprechenden Modulationsgrad für das dem PROFET P zugeführte
PWM-Signal.
Im Fall der Fig. 4 ist in den PROFET P eine Ladungspumpe integriert.
Die Funktionsweise der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist wie
folgt:
In Abhängigkeit von dem dem Spannungserfassungseingang SE des Mikrocontrollers M zugeführten aktuellen Versorgungsspannungswert wählt der Mikrocontroller M einen Modulationsgrad für das dem PRO- FET P zugeführte PWM-Signal aus. Dieser Modulationsgrad des PWM- Signals erzeugt im PROFET P ein Ein- und Ausschalten der Verbindung zwischen dem hochpotentialseitigen Versorgungsspannungsanschluß V + und dem Glühstift G, der zu der gewünschten Heizleistung des Glühstif tes G führt. Wird von der im PROFET P enthaltenen Schutzschaltung ein Überlastungszustand festgestellt, wird dieser über die Anschlüsse FA und FE dem Mikrocontroller M mitgeteilt, der dann entweder über eine Änderung des Modulationsgrades des PWM-Signals den Tastgrad des im PROFET P enthaltenden Leistungshalbleiterschalters verringert oder diesen Leistungshalbleiterschalter gar dauerhaft öffnet, damit der Glüh stift G stromlos wird.
In Abhängigkeit von dem dem Spannungserfassungseingang SE des Mikrocontrollers M zugeführten aktuellen Versorgungsspannungswert wählt der Mikrocontroller M einen Modulationsgrad für das dem PRO- FET P zugeführte PWM-Signal aus. Dieser Modulationsgrad des PWM- Signals erzeugt im PROFET P ein Ein- und Ausschalten der Verbindung zwischen dem hochpotentialseitigen Versorgungsspannungsanschluß V + und dem Glühstift G, der zu der gewünschten Heizleistung des Glühstif tes G führt. Wird von der im PROFET P enthaltenen Schutzschaltung ein Überlastungszustand festgestellt, wird dieser über die Anschlüsse FA und FE dem Mikrocontroller M mitgeteilt, der dann entweder über eine Änderung des Modulationsgrades des PWM-Signals den Tastgrad des im PROFET P enthaltenden Leistungshalbleiterschalters verringert oder diesen Leistungshalbleiterschalter gar dauerhaft öffnet, damit der Glüh stift G stromlos wird.
Fig. 5 zeigt eine Kennlinie der Abhängigkeit des Tastgrades tg von der
jeweils vorhandenen aktuellen Versorgungsspannung Uakt. Je kleiner die
jeweilige aktuelle Spannung Uakt ist, umso höher ist der Tastgrad tg. Und
je größer Uakt ist, umso kleiner ist der Tastgrad tg. Bei dem in Fig. 5
gezeigten Beispiel wird von einer Minimalspannung Umin. und von einer
Maximalspannung Umax der Versorgungsspannungsquelle ausgegangen,
die in der Praxis nicht unterschritten bzw. überschritten werden. Der
minimalen aktuellen Spannung wird bei diesem Beispiel ein Tastgrad
von 100% zugeordnet, während der maximalen aktuellen Spannung ein
Tastgrad von 10% zugeordnet wird.
Der Tastgrad des PWM-Signals für konstante Wärmeleistung errechnet
sich aus folgender Formel:
tg = (U²eff/U²akt)*kGs.
Dabei bedeuten:
tg = Tastgrad der Schaltsteuerimpulse
Ueff = effektive Gleichspannung am Glühstift (Glühstiftparameter)
Uakt = aktuell am Glühstift anliegende Spannung
kGS = Korrekturfaktor zum Ausgleich von Ansteuerverlusten (zum Beispiel Toleranzen, Anstiegszeiten im PROFET P, Kontaktübergangswiderstände).
Ueff = effektive Gleichspannung am Glühstift (Glühstiftparameter)
Uakt = aktuell am Glühstift anliegende Spannung
kGS = Korrekturfaktor zum Ausgleich von Ansteuerverlusten (zum Beispiel Toleranzen, Anstiegszeiten im PROFET P, Kontaktübergangswiderstände).
Mit der erfindungsgemäßen Glühstift-Steuerschaltung erreicht man fol
gende Vorteile:
- - Leistungssteuerung des Glühstiftes je nach anliegender Versorgungs spannung;
- - geringer Platzbedarf durch Verwendung eines Leistungshalbleiter bauelementes;
- - Abschaltung des Glühstiftes bei Masseschluß;
- - bei Verwendung von "intelligenten" Halbleiterbauelementen, zum Beispiel einem PROFET, ist eine Fehlerdiagnose und damit eine selbstschützende Glühstift-Steuerschaltung möglich, was zur Ver meidung von Kabelbränden beiträgt;
- - Verwendung von Glühstiften ohne Regelwendel.
Claims (12)
1. Glühstift-Steuerschaltung zur Steuerung der elektrischen Energie
eines Glühstiftes (G), der für das Zünden von Brennstoff, insbeson
dere für Fahrzeugzusatzheizgeräte, verwendbar ist,
mit einer die Heizenergie liefernden Gleichspannungsquelle (V+,
GND) mit einem hochpotentialseitigen Versorgungsspannungsan
schluß (V+) und einem niederpotentialseitigen Masseanschluß
(GND)
und mit einer Schaltereinrichtung (S; T; P), die in Reihenschaltung mit dem Glühstift (G) zwischen den hochpotentialseitigen Versor gungsspannungsanschluß (V+) und den niederpotentialseitigen Masseanschluß (GND) geschaltet ist und die dem Glühstift (G) zugeführte Versorgungsspannung moduliert-getaktet abwechselnd ein- und ausschaltet, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schaltereinrichtung (S; T; P) mit einem Leistungshalbleiter schalter (T) aufgebaut ist, der zwischen den hochpotentialseitigen Versorgungsspannungsanschluß (V+) und den Glühstift (G) geschal tet ist,
und daß eine Pulsmodulationsschaltung (M) vorgesehen ist, die einem Steueranschluß des Leistungshalbleiterschalters (T) Schalt steuerimpulse zuführt, die eine derart hohe Pulsfrequenz aufweisen und in Abhängigkeit von dem aktuellen Spannungswert der Gleich spannungsquelle derart moduliert sind, daß die Glühtemperatur des Glühstiftes (G) unabhängig von Schwankungen des aktuellen Span nungswertes (Uakt) der Gleichspannungsquelle und trotz der Ausschaltperioden des getakteten Betriebs im wesentlichen konstant bleibt.
und mit einer Schaltereinrichtung (S; T; P), die in Reihenschaltung mit dem Glühstift (G) zwischen den hochpotentialseitigen Versor gungsspannungsanschluß (V+) und den niederpotentialseitigen Masseanschluß (GND) geschaltet ist und die dem Glühstift (G) zugeführte Versorgungsspannung moduliert-getaktet abwechselnd ein- und ausschaltet, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schaltereinrichtung (S; T; P) mit einem Leistungshalbleiter schalter (T) aufgebaut ist, der zwischen den hochpotentialseitigen Versorgungsspannungsanschluß (V+) und den Glühstift (G) geschal tet ist,
und daß eine Pulsmodulationsschaltung (M) vorgesehen ist, die einem Steueranschluß des Leistungshalbleiterschalters (T) Schalt steuerimpulse zuführt, die eine derart hohe Pulsfrequenz aufweisen und in Abhängigkeit von dem aktuellen Spannungswert der Gleich spannungsquelle derart moduliert sind, daß die Glühtemperatur des Glühstiftes (G) unabhängig von Schwankungen des aktuellen Span nungswertes (Uakt) der Gleichspannungsquelle und trotz der Ausschaltperioden des getakteten Betriebs im wesentlichen konstant bleibt.
2. Glühstift-Steuerschaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schaltsteuerimpulse pulsweitenmoduliert (PWM) sind.
3. Glühstift-Steuerschaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schaltsteuerimpulse pulsfrequenzmoduliert sind.
4. Glühstift-Steuerschaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schaltsteuerimpulse pulsamplitudenmoduliert sind.
5. Glühstift-Steuerschaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schaltsteuerimpulse pulsphasenmoduliert sind.
6. Glühstift-Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Pulsmodulationsschaltung einen Mikrocontroller (M) auf
weist, in dem mittels eines in dem Mikrocontroller (M) abgelegten
Algorithmus oder einer in dem Mikrocontroller (M) abgelegten
Tabelle dem jeweiligen aktuellen Spannungswert (Uakt) der Gleich
spannungsquelle ein zu der konstanten Heizenergie führender Modu
lationsgrad der Schaltsteuerimpulse zugeordnet wird.
7. Glühstift-Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der aktuelle Spannungswert (Uakt) der Gleichspannungsquelle
mittels eines Spannungsteilers ermittelt wird, der mit dem aktuellen
Spannungswert (Uakt) der Gleichspannungsquelle oder einem dazu
proportionalen Spannungswert beaufschlagt wird und dessen Teil
spannung der Pulsmodulationsschaltung (M) als modulierendes
Signal zugeführt wird.
8. Glühstift-Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Leistungshalbleiterschalter (T) eine Überlastungsschutz
schaltung zugeordnet ist.
9. Glühstift-Steuerschaltung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Überlastungsschutzschaltung einen Fehlermeldungsausgangs
anschluß (FA) aufweist, der mit der Pulsmodulationsschaltung ver
bunden ist und beim Auftreten einer Überlastung des Leistungs
halbleiterschalters, insbesondere in Form von zu hoher Verlust
leistung, an die Pulsmodulationsschaltung ein Fehlersignal liefert,
das entweder zu einer Änderung des Pulsmodulationsgrades in
Richtung zu einer Verringerung der Belastung des Leistungshalb
leiterschalters oder zu einer völligen Abschaltung des Leistungs
halbleiterschalters führt.
10. Glühstift-Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen die Gleichspannungsquelle (V+, GND) und die Glüh
stift-Steuerschaltung eine Spannungspegelerhöhungsschaltung ge
schaltet ist, mittels welcher dem Steueranschluß des Leistungshalb
leiterschalters (T) eine Ansteuerspannung zuführbar ist, die um etwa
die Summe aus der Versorgungsspannung (V+) und der Durch
laßspannung des Leistungshalbleiterschalters (T) höher ist als die
Ansteuerspannung, die dem Steueranschluß des Leistungshalbleiter
schalters (T) zugeführt würde, wenn der Leistungshalbleiterschalter
(T) zwischen den Glühstift (G) und den Masseanschluß geschaltet
wäre.
11. Glühstift-Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die der Schaltereinrichtung (S; T; P) zugeführten Schaltsteuer
impulse eine Pulsfrequenz von etwa 50 Hz aufweisen.
12. Zündvorrichtung für das Zünden von Brennstoff, insbesondere für
Fahrzeugzusatzheizgeräte,
gekennzeichnet durch
eine Glühstift-Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 11
und einen Glühstift ohne Regelwendel.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4446113A DE4446113C5 (de) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | Zündvorrichtung für Heizgeräte |
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CZ19971944A CZ293251B6 (cs) | 1994-12-22 | 1995-12-20 | Zapalovací zařízení |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4446113A DE4446113C5 (de) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | Zündvorrichtung für Heizgeräte |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4446113A1 true DE4446113A1 (de) | 1996-06-27 |
DE4446113C2 DE4446113C2 (de) | 2001-03-15 |
DE4446113C5 DE4446113C5 (de) | 2008-08-21 |
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ID=6536794
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4446113A Expired - Lifetime DE4446113C5 (de) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | Zündvorrichtung für Heizgeräte |
Country Status (4)
Country | Link |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: J. EBERSPAECHER GMBH & CO., 73730 ESSLINGEN, DE |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: F23Q 7/00 |
|
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8366 | Restricted maintained after opposition proceedings | ||
8392 | Publication of changed patent specification | ||
R071 | Expiry of right | ||
R071 | Expiry of right |