CN102656063B - 用于运行电动马达的电路装置 - Google Patents

Abstract

一种用于运行电动马达（110）尤其用于刮水器的电动马达的电路装置（100），该电动马达具有第一电压终端（53）、接地终端（31）和回路终端。在此，接地终端与电池（300）的电池接地终端（131）连接。此外设置了开关（200），该开关设计用于根据由电动马达驱动的轴（130）的角位置来开启或分离在接地终端和回路终端（31b）之间的导电连接。此外在回路终端和接地终端之间布置有滤波器机构（400）。

Description

用于运行电动马达的电路装置

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述用于运行电动马达的电路装置。

背景技术

电动马达以多种实施形式公开并且应用在各种技术领域。在汽车中，电动马达例如用于驱动刮水器。公知的是，电动马达由于在其内部出现的时间上发生变化的电场和磁场而发出电磁干扰。同样公知的是，这种干扰在电磁频谱的使用范围内通过使用滤波器机构抑制。由于电磁频谱通过新的应用，例如数字无线电传递而被越来越密集的使用，所以对技术设备的电磁耐受性（EMV）的要求越来越高。在此，将注意力放到罕见但通常反复的高频范围内的干扰脉冲上。业已表明，在刮水器马达的情形下，通过迄今为止公知的措施尚不足以抑制这种干扰脉冲。

发明内容

因此本发明所要解决的技术问题是，提供一种改良后的用于运行电动马达的电路装置，其满足提高后的EMV要求。该技术问题通过一种带有权利要求1特征部分特征的电路装置解决。优选的扩展设计在从属权利要求中说明。

在按本发明的用于运行电动马达，尤其是用于刮水器的电动马达的电路装置中，电动马达具有第一电压终端、接地终端和回路终端。在此，接地终端与电池的电池接地终端连接。还设有开关，开关设计用于根据由电动马达驱动的轴的角位置来开启或分离在接地终端和回路终端之间的导电连接。此外，在回路终端和接地终端之间布置有滤波器机构。通过这种滤波器机构有利地消除或减小开关的高频干扰脉冲。由此使电路装置也满足更高的EMV要求。

滤波器机构优选设计成容性的电气构件。理论上的考虑与实践试验表明，这种滤波器机构能有利地抑制电磁干扰。

特别优选的是，滤波器机构是容量在1 nF和100 nF之间的电容器。这个容量范围业已有利地被证明特别有效。

相宜地，电动马达设计成回转马达。这种电动马达适用于良好地驱动刮水器。

按照电路装置的一种实施形式，电动马达具有终断终端（Endabstellungsanschluss），其与电池电压触头连接，其中，内部的开关为此设计成，根据轴的角位置将回路终端与接地终端连接或与终断终端连接。于是滤波器机构能有利地抑制由于周期性的切换引起的电磁干扰脉冲。

附图说明

现在借助附图详细说明本发明。在此，相同或作用相同的元件用统一的附图标记标注。附图中：

图1是按第一种实施形式的电路装置的示意图；

图2是按第一种实施形式的电路装置的另一个图；

图3是按第二种实施形式的电路装置的示意图；

图4是按第二种实施形式的电路装置的另一展示；

图5是按现有技术的噪声频谱；并且

图6是改良后的电路装置的噪声频谱。

具体实施方式

图1示意性示出了按第一种实施形式的电路装置100。电路装置100用于运行电动马达110，电动马达例如可以设置用于驱动汽车的刮水器。电动马达110具有第一电压终端53和第二电压终端53b。此外电动马达110还具有接地终端31，接地终端可以与电动马达110的壳体或电路装置100的壳体连接。电路装置100还具有回路终端31b和终断终端53a。

电路装置100与电池300连接，电池具有电池电压触头153和电池接地终端131。接地终端31与电池接地终端131连接。终断终端53a与电池电压触头153连接。

此外设置了内部开关200。内部开关200包括圆盘形的停放盘片240，停放盘片与由电动马达110驱动的轴130刚性地连接。轴130可以是电动马达110的轴或由电动马达110驱动的传动机构的轴。轴130的转动造成停放盘片240围绕垂直竖立于停放盘片240上的轴线转动。在停放盘片240上，一个基本上圆盘形的接触区域270在中央围绕停放盘片240的转动轴线布置。接触区域270是导电的并且可以例如设计成停放盘片240的金属覆层。在接触区域270的窄的角区域中，接触区域270具有在接触区域270的径向内部的区段中的接触间断部250和在接触区域270的径向外部的区段中的接触扩展部260。

第一滑动触头210、第二滑动触头220和第三滑动触头230与停放盘片240接触。第一滑动触头210导电地与接地终端31连接。第二滑动触头220导电地和回路终端31b连接。第三滑动触头220导电地与终端切断触头53a连接。滑动触头210、220、230这样布置在停放盘片240上，使得在停放盘片240几乎所有的角位置中，第二滑动触头220和第三滑动触头230通过接触区域270导电地相互连接，并且第一滑动触头210与第二滑动触头220和第三滑动触头230电绝缘。仅在停放盘片240的一个细长的角位置区域中，第一滑动触头210布置在接触扩展部260上以及第三滑动触头230布置在接触间断部250上。在停放盘片240的这个角位置中，第一滑动触头210导电地与第二滑动触头220连接，而第三滑动触头230则与第一滑动触头210和第二滑动触头220电绝缘。

在一种备选的实施形式中，内部开关200也可以有另外的设计。重要的仅在于，内部开关200将回路终端31b根据轴130的角位置或者与接地终端31，或者与终断终端53a连接。

此外，电路装置100还具有转向柱上开关（Lenkstockschalter）120，其设置用于刮水器的接通、切断和切换。转向柱上开关120可以例如布置在汽车客舱中。转向柱上开关120可以占据三个不同的位置。在第一位置I，转向柱上开关120将第一电压终端53与电池电压触头153连接起来。在第二位置II，转向柱上开关120将电池电压触头153与第二电压终端53b连接起来。在第三位置O，转向柱上开关120将第一电压终端53与回路终端31b连接起来。转向柱上开关120的这个位置在图1中示出。

若转向柱上开关120处在位置I，那么电动马达110的第一电压终端53与电池电压触头153连接。电动马达110的接地终端31与电池接地终端131连接。由此电动马达110以第一速度运转并且用第一刮拭速度驱动与之相连的刮水器。若转向柱上开关120处在位置II，那么电动马达110的第二电压终端53b与电池电压触头153连接以及电动马达110的接地终端31与电池接地终端131连接。在转向柱上开关120的这个位置中，电动马达110以第二速度运转并且用第二刮拭速度驱动与电动马达110相连的刮水器。第二速度可以例如高于第一速度。在电路装置100的扩展设计中，也可以取消转向柱上开关120的第二位置II和电动马达110的第二电压终端53b。在这种情况下电动马达110仅以一个速度运行。在其它的实施形式中，电动马达110也可以有其它的电压终端，以便使电动马达110以其它速度运行。在这个实施形式中，转向柱上开关120相应地具有其它的开关位置。

若转向柱上开关120从位置I或位置II运动进入位置O，那么内部开关200的停放盘片240通常处在这样一个角位置，在该角位置中，第二滑动触头220导电地与第三滑动触头230连接，并且第一滑动触头210与第二滑动触头220和第三滑动触头230绝缘。电动马达110的第一电压终端53由此通过转向柱上开关120与回路终端31b连接，回路终端31b通过内部开关200的第二滑动触头220和第三滑动触头230与终断终端53a连接，以及终断终端53a与电池电压触头153连接。此外，电动马达110的接地终端31进一步与电池接地终端131连接。之后电动马达110以第一速度运转，直至内部开关200的停放盘片240到达这样的角位置，即，在该角位置中，第一滑动触头210导电地与第二滑动触头220连接，以及第三滑动触头与第一滑动触头210和第二滑动触头220电绝缘。在停放盘片240的这个角位置中，电动马达110的第一电压终端53通过转向柱上开关120与回路终端31b连接，并且回路终端31b通过内部开关200的第一滑动触头210和第二滑动触头220与接地终端31连接。此外，电动马达110的接地终端31与电池接地终端131连接。在内部开关200的停放盘片240的这个角位置中，电动马达110的第一电压终端53因此接地，电动马达110由此停机。这样选择停放盘片240的相关的角位置选择，即，当通过电动马达110驱动的刮水器处在停放位置时，存在这个角位置。若转向柱上开关120从位置I或位置II进入位置O，那么电动马达110和通过电动器驱动的刮水器因此首先运行直至刮水器到达停放位置。在停放位置中，电动马达110被关闭。

即使在转向柱上开关120的位置I和II中，停放盘片240也通过轴130转动。内部开关200由此在电动马达110正常运行期间将回路终端31b交替地与接地终端31连接以及和与电池电压触头153相连的终断终端53a连接。这样的切换在停放盘片240的每一次转动时周期性地发生。之后回路终端31b和与回路终端31b连接的导线经历了周期性的短暂的电压脉冲。

按照本发明认识到，通过这种电压脉冲，产生了在直至几百MHz的频率范围内的宽带噪声。因此在回路终端31b和接地终端31之间布置有滤波器机构400。滤波器机构400优选是电容滤波器机构，例如电容器。电容器的容量应当优选在1 nF和100 nF的范围内。但滤波器机构400的容量也可以选择得更小或更大。最佳的容量值应当由实验测定。滤波器机构400优选应当布置得尽量靠近内部开关200的滑动触头210、220、230。倘若内部开关200设计得与前述不同，那么滤波器机构400应当设置得尽量靠近内部开关200。业已表明有利的是，滤波器机构400以十分有利的方式改善了电路装置100和电动马达110的发射频谱。

图2是电路装置100的另一个视图。对应图1的部件用相同的附图标记公开。图2表明，电路装置100具有其它的去干扰元件。因此在第二电压终端53b和接地终端31之间布置有第一电容器500。在电动马达110和第二电压终端53b之间布置有第一节流装置505。在第一电压终端53和接地终端31之间布置有第二电容器510。在电动马达110和第一电压终端53之间布置有第二节流装置515。此外在第一电压终端53和第二电压终端53b之间设第三电容器520。在电动马达110和接地终端31之间有第三节流装置535。电容器500、510、520和节流装置505、515、535的设置业已由现有技术公开。

图3示出了按第二种实施形式的电路装置1100。电路装置1100用于运行电动马达1110，电动马达例如同样可以是用于驱动汽车刮水器的马达。电动马达1110又具有第一电压终端53、第二电压终端53b和接地终端31。此外又设置回路终端31b。

电动马达1110具有内部开关1200，内部开关又包括停放盘片1240，停放盘片通过轴130转动。第一滑动触头1210和第二滑动触头1220与停放盘片1240接触。在停放盘片1240上布置有接触面1250，接触面在停放盘片1240的一定的角位置中将第一滑动触头1210导电地与第二滑动触头1220连接起来。在停放盘片1240的所有其它的角位置中，第一滑动触头1210与第二滑动触头1220彼此电绝缘。第一滑动触头1210与接地终端31导电地连接。第二滑动触头1220与回路终端31b导电地连接。内部开关1200也可以设计得不同，但在此应当根据轴130的角位置在接地终端31和回路终端31b之间建立或断开导电连接。内部开关1200尤其也可以设计成，使第一滑动触头1210仅在停放盘片1240的一定的角位置中与第二滑动触头1220绝缘以及在停放盘片1240的所有其它的角位置中与第二滑动触头1220导电地连接。

电池300又配设有电池电压触头153和电池接地终端131。电池接地终端131与接地终端31连接。

电路装置1100还包括一个控制器1120。控制器1120可以设计成微型控制器或微型计算机。控制器1120也可以集成在汽车的其它控制器中。控制器1120与电池300的电池电压触头153连接。此外控制器1120与第一电压终端53、第二电压终端53b和回路终端31b连接。控制器1120可以具有不同的开关位置。开关位置可以例如通过与控制器1120连接的转向柱上开关为控制器1120预设。在第一位置I中，控制器1120将电池电压触头153与电动马达1110的第一电压终端53连接起来。电动马达1110由此以第一速度运转并且以第一刮拭速度驱动与电动马达1110连接的刮水器。在控制器1120的第二开关位置II中，控制器1120将电池电压触头153与电动马达1110的第二电压终端53b连接起来。在第二开关位置II中，电动马达1110由此以第二速度运转，第二速度可以高于第一速度。也可以为其它开关状态设置其它的速度。

若控制器1120切换到第三开关状态O，以便切断电动马达1110和通过电动马达驱动的刮水器，那么停放盘片1240通常在一个角位置中，在该角位置中，第一滑动触头1210和第二滑动触头1220彼此电绝缘。在停放盘片1240的这个角位置中，回路终端31b没有与接地终端31连接。这可以通过控制器1120确定。只要回路终端31b没有与接地终端31连接，控制器1120就保持电池电压触头153和电动马达1110的第一电压终端53之间的电连接。这导致，电动马达1110继续运转并且进一步驱动轴130，从而使停放盘片1240进一步转动，直至第一内部开关1200的第一滑动触头1210和第二滑动触头1220与接触面1250接触以及由此短路。在停放盘片1240的这个角位置中，回路终端31b被带至接地终端31的电势。控制器1120确定这一点并且中断在电池电压触头153和第一电压终端53之间的连接。由此使电动马达1110和由电动马达驱动的刮水器停止运行。接触面1250这样布置在停放盘片1240上，使得停放盘片1240的角位置在由电动马达1110驱动的刮水器处在停放位置时恰好出现，其中滑动触头1210、1220在这个角位置中短路。在刮水器切断时，刮水器由此在实际上停止之前先进入停放位置。倘若内部开关1200设计成使滑动触头1210、1220在停放盘片1240的所有位置中直至停放位置都相互短路，那么控制器相应地设计成能识别短路的出现。

在电动马达1110运行期间，在控制器1120的开关位置I或II中，通过停放盘片1240出现了在回路终端31b和接地终端31之间的电连接的周期性的建立和终端，由此使回路终端31b和与回路终端连接的导线经历周期性的电压脉冲。这种电压脉冲在停放盘片1240的每一次转动时就出现一次。

按照本发明可知，在回路终端31b上的这种周期性的电压脉冲导致发射在频率范围直至几百MHz的电磁干扰。因此在回路终端31b和接地终端31之间又设有滤波器机构400，滤波器机构优选设计成容量为几nF的电容器。试验表明，滤波器机构400可以有效地抑制所述的干扰发射。又有利的是，滤波器机构400布置得尽量靠近内部开关200，当内部开关1200设计有停放盘片1240和滑动触头1210、1220时则布置得尽量靠近滑动触头1210、1220。

图4是第二种实施形式的电路装置1100的另一个视图。图4表明，电路装置100可以具有另外的去干扰元件。因此又可以在第二电压终端53b和接地终端33之间设第一电容器500。在电动马达1110和第二电压终端53之间布置着第一节流装置505。在第一电压终端53和接地终端33之间设置有第二电容器510。第二节流装置515位于电动马达1110和第一电压终端53之间。第三电容器520将第一电压终端53和第二电压终端53b连接起来。第三节流装置535设置在电动马达1110和接地终端31之间。电容器500、510、520和节流装置505、515、535的设置已由现有技术公开。

图5示意性示出了没有滤波器机构400的第一种实施形式的电路装置100的噪声频谱。向右记录了在30 MHz和200 MHz范围内的频率。向上则示出了在任意单元内的噪声振幅。图5的图表可以例如借助频谱分析仪或HF测量接收机绘制。在图5中可以看到，没有滤波器机构400的电路装置100在50 MHz至200 MHz以上的范围内引起了强烈的噪声。这在所示图像的一些峰值上非常明显。噪声频谱的更精确的分析还指出，干扰连续地分布在整个频率范围上以及不具离散性。

图6示意性示出了有滤波器机构400的第一种实施形式的噪声频谱100。向右又记录了在30 MHz和200 MHz范围内的频率。向上则示出了在任意的，但与图5类似的单元内的已测得的噪声振幅。图6清楚地表明，在50 MHz和200 MHz范围的噪声脉冲通过使用滤波器机构400大幅降低。

Claims (5)

1.用于运行电动马达（110）的电路装置（100），其中电动马达（110）具有第一电压终端（53）、接地终端（31）和回路终端（31b），其中接地终端（31）与电池（300）的电池接地终端（131）连接，其中设置了开关（200），该开关设计用于根据由电动马达（110）驱动的轴（130）的角位置来开启或分离在接地终端（31）和回路终端（31b）之间的导电连接，其中在回路终端（31b）和接地终端（31）之间布置有滤波器机构（400），其特征在于，所述滤波器机构（400）设计成容性的电气构件。

2.按权利要求1所述的电路装置，其特征在于，所述电动马达（110）是用于刮水器的电动马达。

3.按权利要求1所述的电路装置，其特征在于，所述滤波器机构（400）是容量在1 nF和100 nF之间的电容器。

4.按权利要求1至3中任一项所述的电路装置，其特征在于，电动马达（110）设计成回转马达。

5.按权利要求1至3中任一项所述的电路装置，其特征在于，电动马达（110）具有终断终端（53a），该终断终端与电池电压触头（153）连接，其中内部开关（200）被设计用于根据轴（130）的角位置将回路终端（31b）与接地终端（31）或终断终端（53a）连接。