CN102379084A - 具有紧急运行特性的电子换向电动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子换向电动机。该电动机具有定子以及尤其是永磁性构造的转子。电动机还具有与定子连接的控制单元。该控制单元构造为将定子驱动为使得定子可以生成用于使转子旋转运动的磁旋转场。根据本发明，电动机的控制单元具有拥有半导体开关的功率输出级。该控制单元被构造为根据功率输出级的尤其是由于缺陷而低欧姆性连接或者短路的半导体开关将用于生成旋转场的定子驱动为使得转子可以在超过完整的转子旋转的情况下输出机械功率，或者在利用低欧姆性连接或短路的半导体开关的运行状态下减小或完全补偿电动机的由于缺陷引起的制动力矩。

Description

具有紧急运行特性的电子换向电动机

技术领域

本发明涉及一种电子换向电动机。该电动机具有定子以及尤其是永磁性构造的转子。电动机还具有与定子连接的控制单元。该控制单元构造为将定子驱动为使得定子可以生成使转子旋转运动的磁旋转场。

发明内容

根据本发明，开头提到类型的电动机的控制单元具有拥有半导体开关的功率输出级。该控制单元被构造为根据功率输出级的尤其是由于缺陷而低欧姆性连接或者短路的半导体开关将用于生成旋转场的定子驱动为使得转子可以在超过完整的转子旋转的情况下（über...hinweg）输出机械功率，或者在利用低欧姆性连接或短路的半导体开关的运行状态下减小或完全补偿电动机的由于缺陷引起的制动力矩。

电动机由此有利地获得紧急运行特性，使得电动机在功率输出级的半导体开关缺陷的情况下能够仍然继续输出转矩并且由此输出机械功率——或者至少生成小的制动力矩或根本不生成制动力矩，使得在与机动车的动力转向器的协作的情况下，由于缺陷引起的转向与在没有动力转向器的情况下相比至少不要求更多转向力。

例如，电动机可以输出彼此相反的作用方向的转矩。一个作用方向例如可以指向运转方向（Umlaufrichtung）（作为正转矩方向），与之相反的作用方向可以与运转方向相反地指向（作为负转矩方向）。

半导体开关例如可以是场效应晶体管、尤其是MOS场效应晶体管或者绝缘栅双极晶体管（IGBT）。在另一实施方式中，半导体开关也可以由晶闸管或三端双向可控硅开关构成。

因此，前述电动机可以有利地借助于相应地对功率输出级以及因此还有定子进行优选校正的驱动来补偿半导体开关的有缺陷的开关线路（Schaltstrecke）。

在该电动机的一个优选实施方式中，控制单元被构造为将定子驱动为使得转子可以借助于所存储的旋转能量克服转子运转的与有缺陷的半导体开关相对应的缺陷角范围（Defekt-Winkelbereich）。通过这种在半导体开关缺陷的情况下的驱动，转子可以借助于之前存储的旋转能量运动超过缺陷角范围。缺陷角范围的特征例如在于——由短路半导体开关引起——分配给有缺陷的半导体开关的定子线圈永久地生成与流经该定子线圈的电流流动方向对应的磁场。由于该影响，在缺陷角范围中，定子可以不再充分地受到定子线圈的影响。

该控制单元优选地尤其是可以在转子的磁极进入缺陷角范围以前在转子中构造足够的旋转能量。因此，转子可以有利地用作储能器以克服缺陷角范围。

优选地，电动机的控制单元与用于彼此不同的驱动模式的存储器相连接，或者具有该存储器，并且被构造为根据低欧姆性连接或短路来选择驱动模式并且用所选择的驱动模式来驱动定子。

通过该存储器以及储存（Vorrätighalten）彼此不同的驱动模式，例如可以储存用于利用起作用的半导体开关运行的驱动模式，并且在利用起作用的半导体开关运行的期间用于驱动定子。

优选地，驱动模式分别由开关模式的时间序列构成，其中所述开关模式分别表示定子的定子线圈的电压状态和/或通电状态。进一步优选地，每个开关模式由代码字构成，其中该代码字对于每个定子线圈具有表示定子线圈的接线状态以及由此表示施加在定子线圈上的电压的位。所述代码字或接线状态或者驱动模式可以分别由数据组来表示。在另一实施方式中，驱动模式具有至少一个或仅仅一个开关模式，其中给每个开关模式分配转子运转的预先确定的转子角。为此，每个代码字可以具有至少两个、三个或多个附加的转子位置位，所述转子位置位一起对转子的转子位置进行编码，其中可以在定子线圈处施加对应于开关模式的电压。

如果借助于控制单元探测到半导体开关、例如MOS场效应晶体管、的缺陷，则控制单元可以从存储器中读出与该缺陷相对应的驱动模式并且用之前表明的驱动模式来驱动定子。因此，电动机可以有利地继续运行。因此，在半导体开关缺陷期间利用驱动模式运行时，可以至少仍然输出尤其是至少小的转矩，而在借助于继电器将定子同功率输出级断开的电动机的情况下，不再能输出转矩。因此，例如可以在借助于控制单元生成的紧急运行特性期间容忍，转子在超过转子运转的情况下不以恒定速度运行或者不输出恒定的转矩。

电动机例如可以有利地是机动车的动力转向器的电动机。因此，电动机可以有利地在功率输出级的半导体开关缺陷的情况下仍然通过紧急运行特性支持机动车的转向，或者减小至少一个（尤其是由于缺陷的半导体开关引起的）对电动机轴的制动力矩，使得车辆保持为可转向的。

在支持转向时，电动机例如可以利用作用方向为运转方向的转矩——例如用正转矩——来驱动。

电动机例如可以被驱动为生成以——与有助于转向的运转方向相反地——相反的运转方向作用于动力转向器的制动力矩，并且因此生成作用方向与运转方向相反的负转矩。于是，车辆的转向尤其是可以在相应构造的动力转向器的情况下、在以负作用方向作用的转矩的情况下变困难。转向变困难例如可以应用于制动支持作用，或者根据要求变困难的转向情况来应用。

控制单元优选地被构造为根据在定子的至少一个定子线圈上下降的电压来检测半导体开关的缺陷、尤其是短路。

在另一实施方式中，控制单元被构造为根据星点电压或以星形或三角形电路连接的定子的相电压来检测半导体开关的缺陷。控制单元进一步优选地被构造用于为每个半导体开关储存与该半导体开关相对应的缺陷驱动模式，该缺陷驱动模式对应于有缺陷的半导体开关。由此控制单元可以快速地生成与驱动模式相对应的控制信号，利用所述控制信号可以驱动功率输出级。

在一个优选实施方式中，控制单元被构造为在转子运转方向上在缺陷角范围之后的角范围中借助于非低欧姆性连接或短路的半导体开关将定子驱动为使得可以将转子从缺陷角范围中引开。由此可以有利地避免电动机的堵转。在电动机堵转的情况下，转子例如可能在缺陷角范围中由于在缺陷角范围中不断生成的磁场而被固定并且不再能够在运转方向上继续旋转。在此，非低欧姆性连接的半导体开关是无缺陷的、也即仍然运行正常的半导体开关。

控制单元优选地被构造为借助于定子线圈生成在缺陷角范围之后的尽可能最近的电压矢量并且利用该尽可能最近的电压矢量——尤其是在运转方向上——将转子从缺陷角范围中引出。尽可能最近的电压矢量例如可以在电动机的正常运行期间——其例如由对应于正常运行的驱动模式引起——在转子运转方向上同缺陷角范围进一步远离，并且因此不表示在半导体开关缺陷的情况下的尽可能最近的电压矢量。因此，例如在为正常运行所设置的驱动模式的情况下，为了转子运动最近设置的用于生成转矩的电压矢量在缺陷角范围之后的角范围中可能不再足以仍可靠地将转子从缺陷角范围中引开。

电动机的定子例如具有至少两个或正好三个定子线圈。还可以设想具有任意数目的定子线圈的定子。

电动机优选地具有中间电路电容器，该中间电路电容器与功率输出级、尤其是功率输出级的半导体开关至少间接地连接，其中电动机具有被构造为可控的隔离开关、尤其是继电器或半导体开关，该隔离开关的开关线路将中间电路电容器与功率输出级连接，其中隔离开关的控制端子与控制单元连接，该控制单元被构造为根据中间电路电容器的缺陷、尤其是中间电路电容器的由于缺陷低欧姆性相互连接或短路的电极的缺陷而生成用于断开隔离开关的开关线路的控制信号并且将该控制信号发送给隔离开关。

本发明还涉及一种用于借助于电子换向电动机生成旋转运动的方法，其中电动机具有定子和转子。在该方法中，借助于驱动多个与定子连接的半导体开关来生成用于使转子旋转运动的磁旋转场。另外，在该方法中，根据尤其是根据由于缺陷而低欧姆性连接或短路的半导体开关生成旋转场，使得转子在超过完整的转子旋转的情况下可以输出机械功率，或者在利用低欧姆性连接或短路的半导体开关的运行状态下减小或完全补偿电动机（1，160）的由于缺陷引起的制动力矩。

在该方法的一个优选实施方式中，定子被驱动为使得转子可以借助于所存储的旋转能量克服转子运转的与有缺陷的半导体开关相对应的缺陷角范围。

优选地，在所述方法中，储存用于利用完好的半导体开关运行的驱动模式、以及至少一个用于至少一个或仅仅一个有缺陷的半导体开关的驱动模式。另外，根据低欧姆性连接或短路选出与有缺陷的半导体开关相对应的驱动模式并且用所选的驱动模式来驱动定子。

驱动模式可以有利地表示传递函数。传递函数例如可以——在超过转子运转的情况下——表示作为输入参数的转矩以及作为输出参数的用于每个定子线圈的控制电压。例如可以为每个可能有缺陷的半导体开关、尤其是MOS－FET储存传递函数。例如可以为定子坐标系、尤其是u－v－w坐标系、或者转子坐标系、尤其是d－q坐标系储存传递函数。

优选地为每个半导体开关储存用于有缺陷的半导体开关的驱动模式。

在该方法的一个优选实施方式中，根据低欧姆性连接或短路生成与有缺陷的半导体开关相对应的驱动模式并且利用为有缺陷的半导体开关生成的驱动模式来驱动定子。

通过尤其是根据缺陷的类型生成、优选在体内（in-vivo）生成驱动模式，可以有利地储存小数目的缺陷驱动模式。例如，可以在生成缺陷驱动模式时，在生成的驱动模式中考虑与有缺陷的半导体开关相对应的相移。由此于是例如可以有利地为多个——可能在之后的时刻有缺陷的——半导体开关中的每一个储存相同的驱动模式作为用于生成分别对有缺陷的半导体开关适应的驱动模式的输出基础。

附图说明

现在，下面根据图和另外的实施例描述本发明。

图1示意性地示出了电子换向电动机和用于运行该电动机的方法的实施例。该电动机具有功率输出级和控制单元，该控制单位被构造为借助于为有缺陷的输出级构造的驱动模式驱动功率输出级，使得电动机的在输出侧与功率输出级连接的定子可以生成用于使电动机的转子旋转运动的旋转场。

图2示意性地示出了图1中所示的具有功率输出级的电动机的转矩变化曲线的实施例，其中功率输出级的晶体管尤其是由于缺陷而低欧姆性连接或短路。

图3示意性地示出了简图，其中表示了具有三个定子线圈的电子换向电动机的转子运转。

图4示出了具有中间电路电容器和具有被构造为可控的隔离开关的电子换向电动机的电路装置，该隔离开关在中间电路电容器缺陷情况下可以将电动机的功率输出级同中间电路电容器断开。

具体实施方式

图1示意性地示出了具有电子换向电动机1的装置2。该电子换向电动机1具有定子3。定子3具有定子线圈5、定子线圈7和定子线圈9。电动机1还具有转子10以及霍尔传感器17。霍尔传感器17被布置为使得转子10的转子转速和/或转子位置可以借助于霍尔传感器17来检测。霍尔传感器17被构造为根据由转子10生成的磁场生成相应的霍尔电压并且在输出侧输出该霍尔电压。

电动机1还具有功率输出级12，其在输出侧与定子连接，并且在那里与定子线圈5、7和9连接，并且在输入侧借助于连接24与栅极驱动器14连接。栅极驱动器14通过双向连接22与接口18连接。接口18通过双向连接20与例如作为微控制器或微处理器构成的处理单元16连接。

处理单元16或附加地栅极驱动器14可以形成之前提到的控制单元。

处理单元16通过双向连接25与存储器15连接。存储器15被构造为储存多个数据组，所述数据组分别表示驱动模式。示例性地示出了驱动模式70和71。双向连接20、22和25以及连接24例如可以分别由数据总线、尤其是现场总线构成或者是数据总线的组成部分。功率输出级12具有多个半导体开关、在该实施例为6个MOS场效应晶体管、 即晶体管40、晶体管44、晶体管48、晶体管42、晶体管46以及晶体管49。前述晶体管一起连接成B6电路。前述晶体管的栅极端子分别通过连接24与栅极驱动器14连接。栅极驱动器14被构造为通过连接24来驱动晶体管40、42、44、46、48和49的栅极端子。用于保护晶体管免受过压的空转二极管分别与晶体管的开关线路并联，其中开关线路将晶体管的源极端子与晶体管的漏极端子连接。

晶体管40具有源极端子，该源极端子通过连接节点52与晶体管42的漏极端子连接。晶体管44的源极端子通过连接节点54与晶体管46的漏极端子连接。晶体管48的漏极端子通过连接节点56与晶体管49的漏极端子连接。晶体管42、46和49的源极端子分别与连接节点69连接。连接节点69通过电阻34与接地端子36连接。电阻34、尤其是并联电阻被构造为低欧姆性的并且被构造用于检测电流。

连接节点52通过连接线路72与定子线圈7的第一端子连接。连接节点54通过连接线路74与定子线圈5的第一端子连接。连接节点56通过连接线路76与定子线圈9的第一端子连接。定子线圈5、7和9的第二端子分别通过共同的星点彼此连接。该星点通过连接线路78与接口18连接。功率输出级12在输出侧通过尤其是多通道的连接26与栅极驱动器14连接。多通道连接26将连接节点52、54和56与功率输出级14连接。因此，功率输出级14可以通过连接26接收连接节点52、54和56的电势以及因此接收相应定子线圈的电势。

晶体管40、44和48的漏极端子分别与连接节点68连接。连接节点68通过连接线路66与机动车的车载电源（Bordnetz）50连接。车载电源50与接地端子36连接并且被构造为通过连接线路66给功率输出级12供应电能。还示出了－以虚线示出－继电器28，该继电器28被构造为尤其是根据通过连接线路62接收的断开信号将连接节点52、54和56同定子3在电流方面（galvanisch）断开。如以虚线示出的那样，继电器28可以取消。继电器28在输入侧通过连接线路62与接口18连接并且可以从该接口接收断开信号。

图1中的电动机1是装置2的组成部分。装置2包括电动机1、车载电源50和动力转向器（Servolenkung）32。动力转向器32借助于电动机轴30与转子10转动连接。因此，转子10可以通过电动机轴30向动力转向器32输出转矩31。

现在下面描述装置2的工作原理：

处理单元16可以通过连接25从存储器15中读出驱动模式70。驱动模式70例如表示用于正常运行电动机1的驱动模式。在电动机1正常运行时，例如功率输出级12的晶体管中没有一个是有缺陷的。处理单元16可以通过连接20和接口18、进一步通过连接22将栅极驱动器14驱动为使得栅极驱动器14生成用于控制功率输出级12的晶体管的控制信号，使得功率输出级12驱动定子3并且在那里驱动定子线圈5、7和9以用于生成旋转场。借助于旋转场可以将转子10沿着转子运转置于旋转运动。栅极驱动器14可以通过连接24向功率输出级12和在那里向晶体管的栅极端子发送用于控制功率输出级12的晶体管的控制信号。

转子10的转速可以借助于霍尔传感器17来检测，该霍尔传感器可以生成相应的霍尔信号并且通过连接线路60将该霍尔信号发送给接口18。接口18可以通过连接20将霍尔信号发送给处理单元16。处理单元16可以接收霍尔信号和生成或改变控制信号（所述控制信号一起表示驱动模式），使得转子10的可以通过电动机轴30被输出给动力转向器32的转矩对应于转矩默认值（Drehmomentvorgabe）。处理单元为此可以通过控制输入端19接收表示转矩默认值的控制信号。

如果例如晶体管49有缺陷，则晶体管49的源极端子可以与晶体管49的漏极端子低欧姆性地连接。还示出了连接38，该连接38表示低欧姆性连接或短路。因此，低欧姆性连接38跨接晶体管49的开关线路，并且表示有缺陷的晶体管49。

处理单元16可以通过电阻34、以及尤其是通过在电阻34上下降的电压来检测低欧姆性连接38，其中处理单元16可以通过连接节点69、进一步——部分以虚线示出——通过连接线路64、功率输出级14、连接22、接口18、连接20来接收所述电压。

处理单元16可以——附加于或独立于电阻34——经由连接线路78、接口18和连接20通过定子3的星点电势来检测低欧姆性连接38。

处理单元可以——附加于或独立于电阻34或星点电势——通过连接节点52、54或56或所有连接节点处的电势来检测低欧姆性连接38。在此，连接节点的电势分别对应于定子线圈的电势。

处理单元16可以进一步根据低欧姆性连接38检测晶体管49的缺陷，并且进一步根据该缺陷从存储器15中读出相应的驱动模式71，并且生成相应的控制信号以用于驱动栅极驱动器14和功率输出级12。借助于这样生成的旋转场，可以至少部分地补偿以及因此至少部分地修复晶体管49的缺陷。在此，该旋转场由对应于有缺陷的晶体管49的驱动模式71来表示。

处理单元16例如可以在多个有缺陷的晶体管的情况下——当借助于相应的至少部分补偿缺陷的驱动模式借助于定子3不再能够生成用于生成正力矩31的旋转场时——借助于继电器28将定子3同功率输出级12断开。为此，处理单元16可以生成相应的断开信号，并且通过连接20、接口18和连接线路62将该断开信号发送给继电器28。

图2示出了简图80的实施例。简图80具有横坐标82和纵坐标84。

横坐标82表示图1中所示的转子10的转子运转的角度。

简图80示出了转速曲线86，该转速曲线尤其是根据转子运转角表示图1中所示的转子10的转速，所述转子运转角在横坐标82上绘出。

简图80还示出了曲线87和曲线88。曲线87表示可由由图1中的转子10输出的相对转矩。相对转矩描述了相对于由转子10最大要输出的转矩而言转子的转矩。因此，最大相对转矩采取无量纲值＝1。

简图80还是出了片段93、片段94、片段95、片段96和片段97。片段93对应于转子运转在0与120度之间的范围，片段94对应于转子运转在120与210度之间的范围，范围95对应于转子运转在210与270度之间的范围，范围96对应于转子运转在270与360度之间的范围，范围97对应于大于0的其他转子运转。

曲线87在片段93中表示转子10的最大转矩，其中转子10的转矩在范围94中可见地下降。

在对应于缺陷角范围的范围95中，转子10不能输出转矩。由范围95表示的缺陷角范围之后是范围96，其中——由曲线88来表示——再次可以输出转矩。在此，可能可输出的转矩随着转子运转角增加而增加。

简图80还示出了片段90，该片段表示在0度与210度之间的转子运转角。在片段90中，还可以对由转子10输出的力矩31进行力矩调节。

在转子运转角210度与360度之间延伸的范围91中，转子受到由借助于有缺陷的晶体管永久地通电的定子线圈生成的磁场的影响。在范围91中，转子可以几乎或完全无力地进一步向运转方向或与运转方向相反地倾斜。从转子运转角270度到较大的转子运转角，转子可以在范围96中借助于尽可能最近的可生成的电压矢量从范围95中引出。转子10可以在范围93和/或94中借助于为晶体管的缺陷情况生成的驱动模式被供应旋转能量，该旋转能量足以使转子运动得超过范围95、即缺陷角范围。还示出了纵坐标，其表示可输出的转矩。

图3示出了简图：其中相对于定子线圈5、7和9示出了图1中已经所示的转子10的转子运转角。该简图示出了磁矢量106，其表示由永磁性构造的转子10生成的磁场的取向。该简图还示出了轴120，其表示转子运转的0度位置；轴122，其与轴120正交并且表示转子运转的90度位置；以及还有轴128，其与轴120同轴并且表示转子运转的180度位置；以及轴132，其表示转子运转的270度位置。

图3中还示出了在图1中已经示出的定子线圈5、7和9。定子线圈5位于轴134上，该轴134表示转子运转的330度位置。定子线圈7位于轴122上，该轴122表示转子运转的90度位置。定子线圈9位于轴130上，该轴130表示转子运转的210度位置。还示出了轴124和轴126，其中轴124表示转子运转的120度位置，并且轴126表示转子运转的150度位置。

还示出了角范围150，该角范围150在轴120与124之间延伸。角范围150对应于图2中所示的范围93。在轴124与轴130之间延伸的是角范围152，该角范围152对应于图2中所示的范围94。转子10还可以在角范围152中朝向轴130沿着转子运转减小地输出转矩。转子运转借助于旋转箭头140来表示。在轴130与132之间延伸的是角范围154，该角范围对应于图2中的缺陷角范围95。在角范围154的范围中，转子10可以不输出或仅输出小的转矩。在轴132与轴120之间延伸的是角范围156，其中转子10可以——随着运转角增加——再次增加地输出力矩。还示出了电压矢量108、110和112。

轴120、122、124、146、128、130、132和134涉及转子场的运转。电压矢量108对应于定子线圈7的相电压，电压矢量110对应于定子线圈5的相电压，并且电压矢量112对应于定子线圈9的相电压。借助于电压矢量108、110和112，可以例如借助于图1中所示的处理单元16来控制转子10的转子运动。

图4示出了电子换向电动机160的实施例。电动机160具有定子162。定子162具有5个定子线圈、即定子线圈170、定子线圈172、定子线圈174、定子线圈176、以及定子线圈178。定子162被构造为在通电状态下生成磁旋转场以用于使电动机160的转子163旋转运动。转子163例如被构造为永磁性的。

电动机160还具有功率输出级164。功率输出级164通过电流传感器180在输出侧与定子162连接。功率输出级164例如具有5个晶体管半桥，其中每个半桥在输出侧通过电流传感器180与定子162的定子线圈连接。功率输出级164在输出侧通过连接线路195与定子线圈174连接。连接线路196将功率输出级164与定子线圈172相连接，连接线路197将功率输出级164在输出侧与定子线圈170相连接，连接线路198将功率输出级164与定子线圈178相连接，并且连接线路199将功率输出级164与定子线圈176相连接。功率输出级164被构造为给定子162以及尤其是定子162的定子线圈通电，以用于生成使转子163旋转运动的磁旋转场。为此，功率输出级164在输入侧与包括电压源186、尤其是直流电压源的中间电路、以及与电压源186并联的中间电路电容器184相连接。

电压源186通过连接线路185利用端子与功率输出级164连接。在该实施例中，连接线路185是地线。功率输出级164通过隔离开关182与电压源186的另一端子连接，并且因此也与中间电路电容器184的另一端子连接。隔离开关182例如是继电器或半导体开关。半导体开关例如是开关晶体管、尤其是场效应晶体管或者晶闸管。隔离开关182具有控制输入端187，该控制输入端187通过连接线路194与控制单元168连接。

控制单元168与电动机160的输入端192连接，并且被构造为根据例如表示定子162的定子线圈电流的电流额定值的控制信号通过栅极驱动器166来驱动功率输出级164，使得定子162可以生成用于使转子163旋转运动的磁旋转场。

控制单元168在输出侧通过连接190与栅极驱动器166连接。栅极驱动器166在输出侧通过连接188与功率输出级164连接。控制单元168还在输出侧通过连接181与电流传感器180连接并且可以通过连接181从电流传感器180接收电流信号，所述电流信号分别表示转子162的定子线圈的定子线圈电流。为此，电流传感器180例如可以对于定子162的每个定子线圈具有并联电阻。现在在下面描述电动机160的工作原理：

控制单元168被构造为根据在输入端192处接收到的控制信号生成用于使转子163旋转运动的控制信号并且通过连接190将所述控制信号发送给栅极驱动器166。所述控制信号例如可以分别根据二进制编码来编码，其中该二进制编码为每个定子线圈具有1位。由控制单元168生成的用于使转子163旋转运动的控制信号例如可以具有代码字的时间序列，所述代码字的时间序列对于每个定子线圈分别具有1位：在该实施例中，代码字是5位字，并且分别具有5位。在此，位字的每位都表示定子162的接线状态、尤其是功率输出级的开关状态、以及因此还表示定子162的每个定子线圈的电压状态和/或通电状态，在下面也称为开关模式（Schaltmuster）。此外，控制单元168通过连接线路189与存储器200连接，在该存储器200中存储有分别表示彼此不同的开关模式的数据组。开关模式的时间序列一起形成前述驱动模式之一。

因此，位字例如可以对于定子线圈170被激活、但是剩余的定子线圈应当被去活的时刻为定子线圈170具有带有逻辑值“1”的位，并且为剩余的定子线圈分别具有带有逻辑值“0”的位。

控制单元168可以为了给定子162通电例如生成分别表示代码字的控制信号的时间序列，其中每个代码字表示转子162的开关模式。

栅极驱动器166可以根据在输入侧通过连接190接收到的控制信号、在该实施例中在输入侧接收到的代码字、来驱动功率输出级164、尤其是功率输出级164的晶体管半桥的栅极端子以用于生成控制信号、尤其是对应于代码字的开关模式。

功率输出级164可以进一步根据由栅极驱动器166生成的控制信号按照开关模式给定子162施加电压并且因此也通电，所述开关模式与从栅极驱动器166接收到的控制信号相对应。

如果例如（在故障情况下）功率输出级164的晶体管半桥的半导体开关有缺陷、尤其是半导体开关的开关线路短路或者低欧姆性地连接，则定子162的相应的定子线圈持续地与电压源186的相应电势连接并且与此相应地被持续通电。电流传感器180可以通过连接181将表示晶体管半桥缺陷的电流信号发送给控制单元168。控制单元168可以检测表示缺陷的电流信号，并且根据表示缺陷的电流信号相应地如之前尤其是图2中已经所述的那样生成分别表示开关模式的控制信号的时间序列。因此，尽管有缺陷的晶体管半桥，定子162仍然能够生成磁旋转场，使得与为非缺陷的功率输出级164设置的开关模式的时间序列相比减小作用于转子163的制动力矩。例如，控制单元168可以生成分别表示开关模式的控制信号的时间序列，使得制动力矩被减小或者消失，或者如对图1中的电动机已经描述的那样可以利用电动机160生成正传动力矩。

其他故障情况例如可能由于有缺陷的中间电路电容器而出现。也即，如果在电动机160运行期间中间电路电容器184有缺陷、尤其是中间电路电容器184的电极低欧姆性地彼此连接或者彼此短路，则由功率输出级164继续尤其是用比在完好的中间电路电容器184的情况下小的电流给定子162通电。至少一个定子线圈电流的电流改变可以被电流传感器180检测，并且由电流传感器180通过连接181将相应的电流信号发送给控制单元168。电流信号例如是在构成电流传感器的并联电阻上下降的电压。控制单元168被构造为根据表示电流下降的电流信号生成用于断开开关182的控制信号，并且通过连接线路194将该控制信号发送给开关182的控制端子187。隔离开关182可以根据在输入端187处接收的控制信号将功率输出级164同电压源186以及还同有缺陷的中间电路电容器断开。如果电动机160的定子162因此不再能够被通电，因为功率输出级164同供电电压、在该实施例中为电压源168断开，则定子162也可以不再借助于转子163生成制动力矩。

于是，机动车的与电动机160连接的动力转向器也可以由于电动机160的有缺陷的开关晶体管而不获得附加的制动力矩。于是，具有动力转向器的车辆可以利用在与没有动力转向器的车辆的转向相对应的转向力来转向。

Claims (11)

1.电子换向电动机（1，160），

具有定子（3，162）以及尤其是永磁性构造的转子（10，163），其中电动机（1，160）具有与定子（3，162）有效连接的控制单元（14，16，168），该控制单元（14，16，168）被构造为将定子（3，162）驱动为使得定子（3，162）能够生成用于使转子（10，163）旋转运动的磁旋转场，

其特征在于，

电动机（1，160）具有拥有半导体开关（40，42，44，46，48，49）的功率输出级（12，164），并且被构造为根据功率输出级（12）的尤其是由于缺陷而低欧姆性连接或者短路的半导体开关（49）将用于生成旋转场的定子（3）驱动为使得转子能够在超过完整的转子旋转（150，152，154，156）的情况下输出机械功率（31），或者在利用低欧姆性连接或短路的半导体开关的运行状态下减小或完全补偿电动机（1，160）的由于缺陷引起的制动力矩。

2.根据权利要求1所述的电子换向电动机（1），

其特征在于，

控制单元（16，14，168）被构造为将定子（3）驱动为使得转子（10）能够借助于所存储的旋转能量克服转子运转的与有缺陷的半导体开关（49）相对应的缺陷角范围（95，154）。

3.根据前述权利要求1或2之一所述的电子换向电动机（1），

其特征在于，

控制单元（14，16，168）与用于彼此不同的驱动模式的存储器相连接，并且被构造为根据低欧姆性连接或短路来选择驱动模式并且用所选择的驱动模式来驱动定子。

4.根据权利要求3所述的电子换向电动机（1，160），

其特征在于，驱动模式分别由开关模式（202）的时间序列构成，其中所述开关模式（202）分别表示定子（162）的定子线圈（170，172，174，176，178）的电压状态和/或通电状态，并且其中每个开关模式（202）由代码字构成，并且该代码字为每个定子线圈（170，172，174，176，178）具有表示定子线圈的电压状态和/或通电状态的位。

5.根据前述权利要求之一所述的电子换向电动机（1），

其特征在于，

控制单元（14，16）被构造为在转子运转方向上在缺陷角范围（95）之后的角范围（96）中借助于非低欧姆性连接的半导体开关（40，42，44，46，48）将定子（3）驱动为使得能够将转子（10）从缺陷角范围（95）中引开。

6.根据前述权利要求之一所述的电子换向电动机（160），

其特征在于，

电动机具有中间电路电容器（184），该中间电路电容器与功率输出级（164）、尤其是功率输出级（164）的半导体开关至少间接地连接，其中电动机（160）具有被构造为可控的隔离开关、尤其是继电器或半导体开关，该隔离开关的开关线路将中间电路电容器（184）与功率输出级（164）连接，其中隔离开关（182）的控制端子（187）与控制单元（168）连接，该控制单元（168）被构造为根据中间电路电容器的缺陷、尤其是中间电路电容器（184）的由于缺陷而低欧姆性彼此连接或短路的电极的缺陷而生成用于断开隔离开关（182）的开关线路的控制信号并且将该控制信号发送给隔离开关（182）。

7.用于借助于电子换向电动机（1）生成旋转运动的方法，该电子换向电动机具有定子（3）和转子（10），其中借助于驱动多个与定子（3，5，7，9）连接的半导体开关（40，42，44，46，48，49）来生成用于使电动机（1）的转子（10）旋转运动的磁旋转场，

其特征在于，

根据尤其是由于缺陷而低欧姆性连接或短路的半导体开关（49）生成旋转场，使得转子（10）在超过完整的转子旋转的情况下能够输出机械功率（31），或者在利用低欧姆性连接或短路的半导体开关的运行状态下减小或完全补偿电动机（1，160）的由于缺陷引起的制动力矩。

8.根据权利要求7所述的方法，

其特征在于，

定子（3，5，7，9）被驱动为使得转子（10）能够借助于所存储的旋转能量克服转子运转的与有缺陷的半导体开关（49）相对应的缺陷角范围（95）。

9.根据权利要求7或8所述的方法，

其特征在于，

储存用于利用完好的半导体开关（40，42，44，46，48）运行的驱动模式（70）、以及至少一个用于至少一个有缺陷的半导体开关（49）的驱动模式（71），并且根据低欧姆性连接（38）或短路（38）选择与有缺陷的半导体开关（49）相对应的驱动模式（71）并且用所选择的驱动模式（71）来驱动定子（3，5，7，9）。

10.根据权利要求9所述的方法，

其特征在于，

为每个半导体开关（40，42，44，46，48，49）储存用于有缺陷的半导体开关（40，42，44，46，48，49）的驱动模式（71）。

11.根据权利要求8所述的方法，

其特征在于，

根据低欧姆性连接（38）或短路（38）生成与有缺陷的半导体开关（49）相对应的驱动模式并且利用为有缺陷的半导体开关（49）生成的驱动模式来驱动定子（3，5，7，9）。

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