DE10019736A1 - Sicherheitsschaltung - Google Patents

Abstract

Bei einer Sicherheitsschaltung für elektronisch kommutierte Motore in Servo-Einrichtungen, insbesondere bei einer elektrisch angetriebenen Lenkhilfe eines Kraftfahrzeugs, sind mit den Wicklung des Motors Schalter in Reihe geschaltet, die im Falle eines Fehlers einen Stromfluß durch die Wicklungen verhindern.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsschaltung für elektronisch kommutierte Motore in Servo-Einrichtungen, insbesondere bei einer elektrisch angetriebenen Lenkhilfe eines Kraftfahrzeugs.

Bei elektrisch angetriebenen Lenkhilfen für Kraftfahrzeuge ist es wichtig, daß im Fehlerfall durch den Motor kein zusätzliches Brems- oder gar Blockiermoment auf die Lenkung einwirkt, damit der Fahrer das Fahrzeug trotz Ausfall der Steuerschaltungen des Motors das Fahrzeug noch lenken kann. Es ist bekannt, eine Kupplung zwischen den Abtrieb des Motors und das Lenkgetriebe einzufügen, die im Fehlerfall geöffnet wird. Eine solche Kupplung benötigt jedoch sowohl Gewicht als auch Bauvolumen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein zusätzliches Brems- oder Blockiermoment nach einem Fehler in der Ansteuerung des Motors ohne zusätzliches Gewicht oder Bauvolumen zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit den Wicklungen des Motors Schalter in Reihe geschaltet sind, die im Falle eines Fehlers einen Stromfluß durch die Wicklungen verhindern.

Durch die erfindungsgemäße Sicherheitsschaltung wird erreicht, daß der im Antriebsstrang der Lenkung verbleibende Motor vom Fahrer frei gedreht werden kann. Das für die erfindungsgemäße Sicherheitsschaltung erforderliche zusätzliche Gewicht ist äußerst gering. Die Schalter benötigen praktisch kein zusätzliches Bauvolumen. Vorzugsweise ist bei der Sicherheitsschaltung vorgesehen, daß mit den Wicklungen mindestens zweier Stränge Schalter in Reihe geschaltet sind.

Bei einer ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltung ist vorgesehen, daß bei einer Sternschaltung aus drei Strängen Schalter in Reihe mit zwei Strängen geschaltet sind. Hierbei werden im Minimalfall nur zwei Schalter, beispielsweise Relais, benötigt. Eine zweite Ausgestaltung sieht vor, daß bei einer Sternschaltung mit drei Strängen Schalter in Reihe mit allen Strängen geschaltet sind.

Bei diesen Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, daß die Stränge aus mehreren parallelen Wicklungen mit je einem Schalter bestehen und daß die jeweils zu einem Strang gehörenden Schalter mit getrennten Antrieben versehen sind. Mit dieser Weiterbildung ist bei Ausfall eines der Schalter noch eine Wirksamkeit der Lenkhilfe gegeben, wobei bei der ersten Ausführungsform der Motor nicht mehr symmetrisch angesteuert wird, was jedoch bei der zweiten Ausführungsform gewährleistet ist.

Eine dritte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß bei einer Sternschaltung mit drei Strängen, die jeweils aus zwei Wicklungen bestehen, die jeweils ersten Wicklungen an ihrem Sternpunkt mit Hilfe zweier Schalter trennbar sind und daß die jeweils zweiten Wicklungen an ihrem Sternpunkt mit Hilfe zweier weiterer Schalter trennbar sind. Bei dieser Ausführungsform ist ebenfalls ein eingeschränkter Notbetrieb möglich, wobei die Bestromung bei Ausfall eines Schalters noch symmetrisch erfolgt. Diese Ausführungsform ist auf alle elektronisch kommutierten Motore anwendbar, die in Sternschaltung ausgeführt sind.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß bei einer Dreieckschaltung der Stränge zwei der Stränge über je einen Schalter mit einem ersten Anschluß und der Verbindungspunkt zwischen einem dieser Stränge und dem weiteren Strang über einen weiteren Schalter mit einem anderen Anschluß verbunden sind. Diese Ausführungsform kann mit lediglich drei Schaltern ausgeführt werden, es ist jedoch ebenfalls möglich, diese Ausführungsform bei einem Motor mit mehreren parallelen Wicklungen pro Strang mit zusätzlichen Schaltern zu versehen, so daß auch hier ebenfalls ein Notbetrieb möglich ist, falls ein Schalter im Betrieb ausfällt.

Als Schalter kommen bei der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltung im wesentlichen Relais in Frage. Grundsätzlich können jedoch auch Halbleiterschalter verwendet werden. Bei der ersten und zweiten Ausführungsform sind dann jeweils Relais erforderlich mit jeweils zwei bzw. drei Kontaktpaaren, die je nach Anforderungen im einzelnen als Öffner oder Schließer ausgelegt werden können. Es können je Schalter auch mehrere Kontaktpaare parallel geschaltet werden.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon ist schematisch in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel für einen Motor in Sternschaltung, bei welchem zwei Stränge von der Spannungsquelle getrennt werden können,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem alle drei Stränge von der Spannungsquelle getrennt werden können,

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel mit einem Motor in Sternschaltung und einer Trennung im Bereich des Sternpunktes und

Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel mit einem Motor in Dreieckschaltung.

In den Figuren wurden an sich bekannte für den Betrieb der jeweiligen Motoren erforderliche Einzelheiten, insbesondere eine Drei-Phasen-Endstufe, nicht dargestellt, welche an die Anschlüsse 1, 2, 3 des Motors angeschlossen ist. Außerdem sind in den Figuren von den Relais lediglich Kontaktpaare dargestellt, wobei die Zugehörigkeit der Kontaktpaare zu jeweils gleichen Antrieben durch gleiche Verbindungslinien angedeutet sind. Die Stränge sind jeweils mit A, B und C bezeichnet.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bestehen die Stränge A bis C aus jeweils zwei parallelen Wicklungen 4, 5, 6; 7, 8, 9. Strang C ist unmittelbar mit dem Anschluß 3 verbunden, während die Stränge A, B von den Anschlüssen 1, 2 getrennt werden können. Dazu ist ein Relais mit Kontaktpaaren 10, 11 für die Wicklungen 4, 5 und ein Relais mit den Kontaktpaaren 12, 13 für die Wicklungen 7, 8 vorgesehen. Die Kontaktpaare sind als Schließer ausgebildet, das heißt, im Fehlerfall werden die Relaisspulen nicht bestromt und nehmen die gezeichnete Stellung ein. Während des Betriebes sind die Kontaktpaare 10 bis 13 geschlossen. Sollte dabei ein Relais, beispielsweise dasjenige mit den Kontaktpaaren 10, 11, ausfallen, so wird der Motor immerhin noch über die Wicklungen 7, 8 und 6, 9 betrieben, wobei allerdings eine gewisse Unsymmetrie auftritt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind alle Wicklungen 4 bis 9 über je ein Kontaktpaar 10 bis 15 mit den jeweiligen Anschlüssen 1 bis 3 verbunden. Sollte während des Betriebes eines der Relais ausfallen, erfolgt trotzdem eine symmetrische Bestromung des Motors.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind die Stränge A, B, C im Bereich des Sternpunktes voneinander trennbar, wobei zwei Sternpunkte D, E vorgesehen sind, nämlich der Sternpunkt D für die Wicklungen 4, 5, 6 und der Sternpunkt E für die Wicklungen 7, 8, 9. Durch zwei jeweils zu einem Relais gehörende Kontaktpaare 20, 21 und 22, 23 werden jeweils zwei der Wicklungen vom Sternpunkt getrennt. Damit ist ebenfalls eine symmetrische Bestromung des Motors im Falle des Ausfalls eines Relais sichergestellt. Wie bei den anderen Ausführungsbeispielen kann im Fehlerfall - also bei abgefallenen Relais - durch keine der Wicklungen Strom fließen, so daß kein elektrisch bedingtes Bremsmoment vom Motor ausgeht.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 zeigt einen Motor, mit welchem die Stränge A, B, C im Dreieck geschaltet sind. Dazu ist während des Betriebes jeder Verbindungspunkt zwischen zwei Strängen an einen der Anschlüsse 1 bis 3 angeschlossen. In den Zuführungen zu den Anschlüssen 1 und 3 sind zwei bzw. ein Kontaktpaar eines Relais angeordnet, das im Fehlerfall - wie dargestellt - die Stränge A, B, C von den Anschlüssen 1, 2, 3 trennt.

Bei den Ausführungsbeispielen mit mehreren Kontaktpaaren ist die Strombelastung der Kontaktpaare entsprechend niedriger, so daß die Verlustleistung je Schalter auf ein Viertel der Verlustleistung gegenüber der Anwendung eines einzelnen Schalters pro Strang gesenkt werden kann. Dadurch ist gegebenenfalls eine weitere Reduzierung des Bauraumes möglich.

Claims (8)

1. Sicherheitsschaltung für elektronisch kommutierte Motore in Servo-Einrichtungen, insbesondere bei einer elektrisch angetriebenen Lenkhilfe eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Wicklungen (4 bis 9, A bis C) des Motors Schalter (10 bis 15, 20 bis 26) in Reihe geschaltet sind, die im Falle eines Fehlers einen Stromfluß durch die Wicklungen verhindern.

2. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Wicklungen (4 bis 9, A bis C) mindestens zweier Stränge Schalter (10 bis 15, 20 bis 26) in Reihe geschaltet sind.

3. Sicherheitsschaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Sternschaltung aus drei Strängen (A, B, C) Schalter (10 bis 13) in Reihe mit zwei Strängen (A, B) geschaltet sind.

4. Sicherheitsschaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Sternschaltung mit drei Strängen (A, B, C) Schalter (10 bis 15) in Reihe mit allen Strängen (A, B, C) geschaltet sind.

5. Sicherheitsschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stränge (A, B, C) aus mehreren parallelen Wicklungen (4 bis 9) mit je einem Schalter (10 bis 15) bestehen und daß die jeweils zu einem Strang (A, B, C) gehörenden Schalter (10 bis 15) mit getrennten Antrieben versehen sind.

6. Sicherheitsschaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Sternschaltung mit drei Strängen (A, B, C), die jeweils aus zwei Wicklungen (4, 7; 5, 8; 6, 9) bestehen, die jeweils ersten Wicklungen (4, 5, 6) an ihrem Sternpunkt mit Hilfe zweier Schalter (20, 21) trennbar sind und daß die jeweils zweiten Wicklungen (7, 8, 9) an ihrem Sternpunkt mit Hilfe zweier weiterer Schalter (22, 23) trennbar sind.

7. Sicherheitsschaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Dreieckschaltung der Stränge (A, B, C) zwei der Stränge (A, C) über je einen Schalter (24, 25) mit einem ersten Anschluß (1) und der Verbindungspunkt zwischen einem dieser Stränge (A) und dem weiteren Strang (B) über einen weiteren Schalter (26) mit einem anderen Anschluß (3) verbunden sind.

8. Sicherheitsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (10 bis 15, 20 bis 26) Relais sind.