EP1113706B9 - Verfahren zur stufenlosen Verstellbarkeit der Temperatur eines Elektroheizers für ein Fahrzeug - Google Patents

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EP1113706B9
EP1113706B9 EP20000126901 EP00126901A EP1113706B9 EP 1113706 B9 EP1113706 B9 EP 1113706B9 EP 20000126901 EP20000126901 EP 20000126901 EP 00126901 A EP00126901 A EP 00126901A EP 1113706 B9 EP1113706 B9 EP 1113706B9
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EP
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temperature
transistor
electric heater
control loop
housing
Prior art date
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EP20000126901
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English (en)
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EP1113706B1 (de
EP1113706A3 (de
EP1113706A2 (de
Inventor
Marvin Dr. Hamann
Ferdinand Dr. Kallmeyer
Otto Dipl.-Ing. Knittel
Ralph Dr. Trapp
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Behr Hella Thermocontrol GmbH
Original Assignee
Behr Hella Thermocontrol GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00—Details of electric heating devices
    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227—Applications
    • H05B1/0288—Applications for non specified applications

Definitions

  • the invention relates to a device for infinitely variable adjustment of the temperature of an electric heater for a vehicle, wherein the electric heater is in particular one or more transistor-controlled PTC elements.
  • the invention has for its object to provide a device for adjusting the temperature of an electric heater in a vehicle with which the temperature can be infinitely or virtually infinitely adjusted without significant circuit complexity.
  • the control of each transistor takes place in such a way that the transistors are kept at predeterminable temperatures.
  • the operating point of the transistors is determined according to their temperatures.
  • the chip temperature control loop according to the invention is integrated as a subordinate control loop in a main control loop for controlling the average radiator temperature.
  • the main control loop is designed such that it specifies setpoint values for the temperature of the transistor, its housing or its substrate to the subordinate temperature control circuits, which are equal to each other, the same or different in groups, to the average temperature of the electric heater and / or to regulate a temperature gradient to be applied to the electric heater.
  • the electric heater can be adjusted to an arbitrarily adjustable temperature gradient.
  • the temperature gradient of the air flow through the electric heater required by the driver / passenger requirements can thus be established by the electric heater so that the second mixing flap with servomotor (air-side temperature control) or the second heating medium flow control valve with actuator ( water-side temperature control) in addition to the wiring can be omitted.
  • Another advantage of the invention lies in the fact that the control of the chip temperatures enables parallel operation of several transistors, in which the power loss is automatically distributed uniformly to the transistors.
  • the elements of the inner control loop or the inner control circuits may be located in the transistor housing and / or outside of the transistor housing.

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  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)
  • Control Of Resistance Heating (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur stufenlosen Verstellbarkeit der Temperatur eines Elektroheizers für ein Fahrzeug, wobei es sich bei dem Elektroheizer insbesondere um ein oder mehrere transistorgesteuerte PTC-Elemente handelt.
  • Bekannt sind Vorrichtungen zur Verstellbarkeit einer Temperatur eines Elektroheizers im KFZ, entsprechend der DE 19733045 C1, die durch Erfassen und Regeln der Transistorströme eine Arbeitspunktstabilisierung erreichen. Diese Vorrichtungen haben den Nachteil, dass der Strom noch keine Aussage über die tatsächliche Transistortemperatur liefert und ferner die zur Messung notwendigen Shunts toleranzbehaftet und kostenintensiv sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Verstellen der Temperatur eines Elektroheizers in einem Fahrzeug zu schaffen, mit dem sich die Temperatur ohne nennenswerten schaltungstechnischen Aufwand stufenlos bzw. quasi stufenlos verstellen läßt.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Verstellbarkeit der Temperatur eines Elektroheizers in einem Fahrzeug vorgeschlagen, bei der ein oder mehrere Heizelemente über ein oder mehrere Transistoren insbesondere stufenlos mit elektrischer Energie versorgt werden, wobei jedem Transistor ein Temperatursensor zur Ermittlung der Temperatur des Transistors, seines Gehäuses oder seines Substrats zugeordnet ist. Bei dieser Vorrichtung ist erfindungsgemäß vorgesehen,
    • dass jeder Transistor mit dem ihm zugeordneten Temperatursensor und einem Regler zu einem Temperaturregelkreis verschaltet ist und
    • dass die vom Temperatursensor ermittelte Temperatur auf einen vorgebbaren Wert regelbar ist.
  • Nach der Erfindung erfolgt also die Ansteuerung jedes Transistors dergestalt, dass die Transistoren auf vorgebbaren Temperaturen gehalten werden. Der Arbeitspunkt der Transistoren bestimmt sich also nach ihren Temperaturen.
  • Vorteilhafterweise ist der erfindungsgemäße Chiptemperaturregelkreis als unterlagerter Regelkreis in einem Hauptregelkreis zur Regelung der mittleren Heizkörpertemperatur eingebunden.
  • Vorteilhaft ist es, wenn der Hauptregelkreis derart ausgelegt ist, dass er an die unterlagerten Temperaturregelkreise Sollwerte für die Temperatur des Transistors, seines Gehäuses oder seines Substrats vorgibt, die miteinander gleich, gruppenweise gleich oder unterschiedlich sind, um die mittlere Temperatur des Elektroheizers und/oder einen dem Elektroheizer aufzuprägenden Temperaturgradienten zu regeln. Hierdurch lässt sich der Elektroheizer auf einen beliebig einstellbaren Temperaturgradienten ausregeln. Bei Einsatz eines derart geregelten Elektroheizers in die Klimaanlage eines Fahrzeuges mit z.B. fahrer- und beifahrerseitig getrennt vorgebbaren Temperaturen kann somit das aufgrund der Fahrer-/Beifahrerwünsche erforderliche Temperaturgefälle des Luftstromes durch den Elektroheizer aufgebaut werden, so dass die bei diesen Klimaanlagen erforderliche zweite Mischklappe mit Stellmotor (luftseitige Temperaturregelung) oder das zweite Heizmedienfluss-Steuerventil mit Stellglied (wasserseitige Temperaturregelung) nebst der Verkabelung entfallen kann.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Regelung der Chiptemperaturen einen Parallelbetrieb mehrerer Transistoren ermöglicht, bei dem sich automatisch die Verlustleistung gleichmäßig auf die Transistoren verteilt.
  • Die Elemente des inneren Regelkreises bzw. der inneren Regelkreise können im Transistorgehäuse und/oder auch außerhalb des Transistorgehäuses liegen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ergibt sich aus dem Schaltkreis gemäß der Zeichnung, dessen einzelne Komponenten entsprechend bezeichnet sind. Hierbei ist zu bedenken, dass nur ein unterlagerter Transistortemperatur-Regelkreis dargestellt ist. Im Falle des Aufbaus des Elektroheizers mit mehreren Heizelementen und mehreren Transistoren sind die Einzel-Regelkreise untereinander parallel geschaltet und dem übergeordneten Hauptregelkreis unterlagert.

Claims (5)

  1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Verstellbarkeit einer Temperatur eines Elektroheizers im KFZ, mit
    - mindestens einem Heizelement und
    - mindestens einem Transistor zum Versorgen des mindestens einen Heizelements mit elektrischer Energie,
    - wobei jedem Transistor ein Temperatursensor zur Ermittlung der Temperatur des Transistors, seines Gehäuses und/oder seines Substrats zugeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet ,
    - dass jeder Transistor mit dem ihm zugeordneten Temperatursensor als Istwertgeber und einem Regler zu einem Temperaturregelkreis verschaltet ist und
    - dass die vom Temperatursensor ermittelte Temperatur auf einen von einem Sollwertgeber vorgebbaren Temperatur-Sollwert regelbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturregelkreise als unterlagerte Regelkreise in einem Hauptregelkreis eingebunden sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptregelkreis derart ausgelegt ist, dass er an die unterlagerten Temperaturregelkreise Sollwerte für die Temperatur des Transistors, seines Gehäuses und/oder seines Substrats vorgibt, die miteinander gleich, gruppenweise gleich oder unterschiedlich sind, um die mittlere Temperatur des Elektroheizers und/oder einen dem Elektroheizer aufzuprägenden Temperaturgradienten zu regeln.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Chiptemperaturen einen Parallelbetrieb mehrerer Transistoren ermöglicht, bei dem sich automatisch die gewünschte Temperaturverteilung gleichmäßig auf die Transistoren verteilt.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten eines Temperaturregelkreises im Transistorgehäuse oder auch außerhalb liegen können.
EP20000126901 1999-12-29 2000-12-08 Verfahren zur stufenlosen Verstellbarkeit der Temperatur eines Elektroheizers für ein Fahrzeug Expired - Lifetime EP1113706B9 (de)

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DE19963558 1999-12-29
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DE10010622A DE10010622C2 (de) 1999-12-29 2000-03-03 Vorrichtung zur stufenlosen Verstellbarkeit der Temperatur eines Elektroheizers für ein Fahrzeug

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EP1113706A2 EP1113706A2 (de) 2001-07-04
EP1113706A3 EP1113706A3 (de) 2002-05-02
EP1113706B1 EP1113706B1 (de) 2005-10-26
EP1113706B9 true EP1113706B9 (de) 2006-03-15

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DE3330786C2 (de) * 1983-08-26 1986-04-30 Hülsbeck & Fürst GmbH & Co KG, 5620 Velbert Beheizbarer Türzylinder, insbesondere an Kraftfahrzeugtüren
DE3442350A1 (de) * 1984-11-20 1986-06-05 Rudolf 6000 Frankfurt Querfurth Waermeaustauschsystem fuer die heizung eines strassenfahrzeuges mit elektroantrieb
DE19733045C1 (de) 1997-07-31 1998-07-30 Fahrzeugklimaregelung Gmbh Elektrische Heizung für ein Kraftfahrzeug

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EP1113706A3 (de) 2002-05-02
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