DE10040080A1 - Motor protection e.g. for choke flap in IC engine, involves computing direct current motor winding temperature from motor parameters; power is at least temporarily interrupted if threshold winding temperature exceeded - Google Patents

Motor protection e.g. for choke flap in IC engine, involves computing direct current motor winding temperature from motor parameters; power is at least temporarily interrupted if threshold winding temperature exceeded

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DE10040080A1 DE2000140080 DE10040080A DE10040080A1 DE 10040080 A1 DE10040080 A1 DE 10040080A1 DE 2000140080 DE2000140080 DE 2000140080 DE 10040080 A DE10040080 A DE 10040080A DE 10040080 A1 DE10040080 A1 DE 10040080A1
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    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
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    • H02H7/0833—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors for electric motors with control arrangements

Abstract

The method involves operating an actuator drive whereby the actuator drive has a direct current motor, preferably with a reduction gear, and is driven by a controller. Power to the motor is at least temporarily interrupted if a threshold winding temperature is exceeded. The winding temperature of the direct current motor is computed from parameters of the direct current motor, e.g. by taking into account the drive voltage and motor resistance. Independent claims are also included for the following: a use of the method for adjusting a choke flap or induction pipe in the air induction system of an internal combustion engine or for adjusting an exhaust gas feedback valve in an exhaust system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Stellantriebes gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.The invention relates to a method for operating an actuator according to the Features of the preamble of claim 1.

Diese Stellantriebe weisen einen Gleichstrommotor auf, der in der Regel mit einem Untersetzungsgetriebe versehen ist und einen rotatorischen oder linearen Abtrieb aufweist. Solche Stellantriebe werden einerseits unter Umgebungsbedingungen be­ trieben, bei denen hohe Temperaturen vorliegen. Andererseits erwärmt sich der Gleichstrommotor beim Betrieb des Stellantriebes, so daß es durch diese beiden Faktoren zu einer Überhitzung und damit zu einer Beschädigung oder einem Ausfall des Stellantriebes kommen kann.These actuators have a DC motor, which is usually equipped with a Reduction gear is provided and a rotary or linear output having. Such actuators are used on the one hand under ambient conditions driven at high temperatures. On the other hand, the warms up DC motor when operating the actuator, so that it through these two Factors for overheating and thus damage or failure of the actuator can come.

Es ist schon daran gedacht worden, die Temperatur des Stellantriebes mittels eines Temperatursensors zu erfassen. Dies hat jedoch zunächst den Nachteil, daß die Temperaturerfassung an einem Ort erfolgt, an dem eine Temperatur herrscht, die nicht der Temperatur des Gleichstrommotors bzw. seiner Wicklung entspricht. Dies führt dazu, daß der Gleichstrommotor selber eine höhere Temperatur aufweist als beispielsweise das Gehäuse des Stellantriebes, an welchem der Temperatursensor angeordnet ist. Bevor also eine schädliche Temperatur erfaßt wird, kann es schon zu einer Beschädigung oder zu einem Ausfall des Gleichstrommotors kommen.It has already been thought of using an actuator to control the temperature Detect temperature sensor. However, this initially has the disadvantage that the Temperature detection is carried out in a place where there is a temperature that does not correspond to the temperature of the DC motor or its winding. This leads to the fact that the DC motor itself has a higher temperature than for example the housing of the actuator, on which the temperature sensor is arranged. So before a harmful temperature is detected, it can already damage or failure of the DC motor.

Wurde auf diese Art und Weise eine unzulässige Temperatur erfaßt, ist es bekannt, daß der Gleichstrommotor, insbesondere durch Unterbrechung der Stromzufuhr, ab­ geschaltet wird. Dies ist aber gerade bei ständig arbeitenden Stellantrieben nicht möglich, da hiervon der Betrieb eines Gesamtsystems abhängt. Würde der Stellan­ trieb also für kurze Zeit abgeschaltet, kann es zu sicherheitskritischen Situationen kommen.If an impermissible temperature has been detected in this way, it is known that the DC motor, especially by interrupting the power supply is switched. However, this is not the case with constantly operating actuators possible because the operation of an overall system depends on it. Would the Stellan So the drive is switched off for a short time, it can lead to safety-critical situations come.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und Anwendungen zum Betreiben eines Stellantriebes anzugeben, bei dem der Stellantrieb an seiner oberen Leistungsgrenze zuverlässig betrieben werden kann.The invention is therefore based on the object of a method and applications to operate an actuator in which the actuator on his upper performance limit can be operated reliably.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.This object is solved by the features of claim 1.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Wicklungstemperatur des Gleichstrom­ motors aus Parametern des Gleichstrommotors berechnet wird. Damit ist es möglich, aus von außen zugänglichen Parametern, bei denen es sich beispielsweise um elektrische oder mechanische Parameter des Gleichstrommotors handelt, die Wick­ lungstemperatur des Gleichstrommotors zu berechnen, da der Bereich der Wicklung des Gleichstrommotors nicht ohne weiteres zugänglich ist, um dort einen Tempera­ tursensor anzuordnen. Außerdem erfolgt die Berechnung der Wicklungstemperatur nahezu zeitgleich mit Erfassung der Parametern, so daß immer die aktuell herr­ schende Wicklungstemperatur vorliegt. Sollte diese einen unzulässigen Wert errei­ chen, können geeignete Maßnahmen ergriffen werden, um eine weitere Tempera­ turerhöhung zu vermeiden. Andererseits können die Betriebsparameter des Gleich­ strommotors so gewählt bzw. verändert werden, daß die Wicklungstemperatur bis an die zulässige Grenze steigt, jedoch nicht überschritten wird.According to the invention it is provided that the winding temperature of the direct current motors is calculated from parameters of the DC motor. So it is possible from externally accessible parameters, which are, for example electrical or mechanical parameters of the DC motor, the Wick temperature of the DC motor to be calculated because of the area of the winding of the DC motor is not easily accessible to a tempera there to arrange the door sensor. The winding temperature is also calculated almost simultaneously with the acquisition of the parameters, so that always the current mr winding temperature is present. Should this reach an impermissible value appropriate measures can be taken to further tempera avoid door increase. On the other hand, the operating parameters of the same current motor can be selected or changed so that the winding temperature up to the permissible limit increases but is not exceeded.

In Weiterbildung der Erfindung wird bei Überschreitung eines vorgegebenen Grenz­ wertes der Wicklungstemperatur der Gleichstrommotor die Leistungszufuhr zumin­ dest kurzzeitig reduziert. Dies läßt sich besonders einfach realisieren, wenn der Mo­ tor mit einer getakteten Spannung angesteuert wird und das Tastverhältnis der Mo­ torsteuerspannung so verändert wird, bis der vorgegebene Grenzwert für die Wick­ lungstemperatur wieder unterschritten wird. Dabei ist es besonders von Vorteil, daß bei der Veränderung des Tastverhältnisses der Motorsteuerungsspannung die jeweils vorliegende und aus den Parametern des Gleichstrommotors berechnete Wicklung­ stemperatur berücksichtigt wird.In a further development of the invention, when a predetermined limit is exceeded value of the winding temperature of the DC motor at the power supply at least temporarily reduced. This can be realized particularly easily if the Mo gate is controlled with a clocked voltage and the duty cycle of the mo gate control voltage is changed until the specified limit value for the wick temperature falls below again. It is particularly advantageous that when changing the duty cycle of the motor control voltage each present winding and calculated from the parameters of the DC motor temperature is taken into account.

In Weiterbildung der Erfindung werden als Parameter des Gleichstrommotors zumin­ dest die Ansteuerspannung und der Widerstand des Gleichstrommotors berücksich­ tigt. Aus zumindest diesen beiden Parametern kann die Verlustleistungsaufnahme des Gleichstrommotors berechnet werden, da diese Verlustleistungsaufnahme als Wärmequelle die Wicklungstemperatur des Gleichstrommotors beeinflußt. Dadurch kann die Wicklungstemperatur besonders schnell berechnet werden.In a further development of the invention, the parameters of the DC motor are at least least the control voltage and the resistance of the DC motor are taken into account Untitled. The power dissipation can be derived from at least these two parameters of the DC motor can be calculated as this power dissipation as  Heat source affects the winding temperature of the DC motor. Thereby the winding temperature can be calculated particularly quickly.

In Weiterbildung der Erfindung wird die Umgebungstemperatur des Stellantriebes bei der Berechnung der Wicklungstemperatur berücksichtigt. Dadurch kann dem Stell­ antrieb beispielsweise bei sehr niedrigen Temperaturen eine höhere Leistung als bei höheren Temperaturen zugeführt werden, da bei höheren Umgebungstemperaturen der Stellantrieb in einem Temperaturbereich arbeitet, der sehr nahe an dem vorge­ gebenen Grenzwert der Wicklungstemperatur liegt. Durch die Berücksichtigung der Umgebungstemperatur ist es daher möglich, die Wicklungstemperatur genau zu be­ rechnen.In a development of the invention, the ambient temperature of the actuator is at the calculation of the winding temperature. This allows the Stell drive, for example, has a higher output at very low temperatures than at higher temperatures are supplied because of higher ambient temperatures the actuator operates in a temperature range that is very close to the pre limit value of the winding temperature. By considering the Ambient temperature, it is therefore possible to be precise about the winding temperature expected.

In Weiterbildung der Erfindung wird als Parameter des Gleichstrommotors dessen Motordrehzahl berücksichtigt. Die Motordrehzahl kann (z. B. durch einen Drehzahl­ sensor) ermittelt werden und hat ebenfalls Einfluß auf den Verlauf der Wicklung­ stemperatur. Dadurch wird die Berechnung dieser Wicklungstemperatur nochmals verbessert.In a further development of the invention, the parameter of the DC motor is its Engine speed taken into account. The engine speed can be determined (e.g. by a speed sensor) can be determined and also influences the course of the winding ture. This makes the calculation of this winding temperature again improved.

In Weiterbildung der Erfindung werden die Eigenparameter des Stellantriebes bei der Berechnung der Wicklungstemperatur berücksichtigt. Die Berücksichtigung der Ei­ genparameter, bei denen es sich beispielsweise um das Material der Wicklung und seiner Wärmekonstanten handelt, hat ebenfalls den Vorteil, die Wicklungstemperatur besonders genau berechnen zu können. Denn die Wärmeentwicklung und vor allen Dingen die Wärmeabfuhr bzw. Wärmespeicherung der Wicklung ist abhängig von solchen Eigenparametern, so daß deren Berücksichtigung eine Aussage zuläßt, ob z. B. aufgrund der vorliegenden Parameter der vorgegebene Grenzwert kurzfristig er­ reicht wird oder nicht, um die Leistungszufuhr entsprechend zu reduzieren.In a further development of the invention, the inherent parameters of the actuator at Calculation of the winding temperature taken into account. Taking into account the egg gene parameters, which are, for example, the material of the winding and its heat constant also has the advantage of the winding temperature to be able to calculate particularly precisely. Because the heat development and above all Things the heat dissipation or heat storage of the winding depends on such own parameters, so that their consideration allows a statement whether z. B. due to the existing parameters, the predetermined limit value for a short time is sufficient or not to reduce the power supply accordingly.

In Weiterbildung der Erfindung wird die Wicklungstemperatur des Gleichstrommotors zyklisch berechnet. Durch Abtastung der genannten Parameter des Gleichstrommo­ tors stehen also zyklisch Augenblickswerte für die Parameter zur Verfügung, anhand derer die Wicklungstemperatur berechnet werden kann. Das Abtasten der Parameter erfolgt von einem Steuergerät, das dann die Verarbeitung der abgetasteten Werte vornimmt und die Wicklungstemperatur des Gleichstrommotors berechnet. Das Steuergerät übernimmt in der Regel auch den sonstigen Betrieb des Stellantriebes. Wird bei der Berechnung der Wicklungstemperatur aus den abgetasteten Parame­ tern ein unzulässiger Wert für die Wicklungstemperatur, der einen vorgegeben Grenzwert überschreitet, festgestellt, kann das Steuergerät durch geeignete An­ steuerung des Gleichstrommotors den Stellantrieb solange betreiben, bis die Wick­ lungstemperatur die zulässige Grenze wieder unterschritten hat. Damit kann der Stellantrieb, insbesondere der Gleichstrommotor, einerseits an seiner Leistungsgren­ ze betrieben werden, während andererseits eine Beschädigung oder ein Ausfall auf­ grund von einer Überhitzung wirksam vermieden wird.In a further development of the invention, the winding temperature of the DC motor calculated cyclically. By scanning the mentioned parameters of the direct current mo Torques are therefore cyclically available for the parameters based on which the winding temperature can be calculated. Scanning the parameters is done by a control unit, which then processes the sampled values and the winding temperature of the DC motor is calculated. The  The control unit usually also takes over the other operation of the actuator. Is used in the calculation of the winding temperature from the scanned parameters tern an impermissible value for the winding temperature, which is a given If the limit value is exceeded, the control unit can be activated by a suitable type Control of the DC motor operate the actuator until the wick temperature has fallen below the permissible limit again. So that the Actuator, in particular the DC motor, on the one hand at its performance limits ze operated while damage or failure on the other hand effectively avoided due to overheating.

Besonders vorteilhafte und erfindungsgemäße Anwendungen des Verfahrens sind
Particularly advantageous and inventive uses of the method are

  • - bei der Verstellung einer Drosselklappe im Luftansaugbereich einer Brennkraft­ maschine,- When adjusting a throttle valve in the air intake area of an internal combustion engine machine,
  • - bei der Verstellung eines Saugrohres im Luftansaugbereich einer Brennkraftma­ schine und- When adjusting an intake manifold in the air intake area of an internal combustion engine Schine and
  • - bei der Verstellung eines Abgasrückführventiles im Abgasbereich einer Brenn­ kraftmaschine- When adjusting an exhaust gas recirculation valve in the exhaust gas area of a burner combustion engine

zu sehen.to see.

Bei diesen Anwendungen arbeitet der Stellantrieb unter Umgebungstemperaturen, die mit sehr stark schwankenden Temperaturen verbunden sind. Je nach Einsatz der Brennkraftmaschine bzw. dessen Fahrzeuges können die Umgebungstemperaturen unterhalb des Gefrierpunktes liegen, beim Betrieb der Brennkraftmaschine aber auch im Regelfall deutlich über 80° Celsius. Gerade bei diesen hohen Temperaturen wird der Gleichstrommotor durch die Umgebungsbedingungen und seine Belastung sehr schnell den Grenzwert erreichen, wobei durch das vorliegende erfindungsgemäße Verfahren sichergestellt ist, daß durch die Berechnung der Wicklungstemperatur des Gleichstrommotors aus Parametern des Gleichstrommotors (Eigenparameter des Stellantriebes sowie Umgebungsparameter) berechnet wird. Dadurch ist sicherge­ stellt, daß der Stellantrieb an seiner zulässigen Leistungsgrenze betreibbar ist, wobei durch Verhinderung der Überschreitung dieser Leistungsgrenze wirksam verhindert wird, daß der Stellantrieb, insbesondere dessen Gleichstrommotor, beschädigt wird oder ausfällt.In these applications, the actuator operates at ambient temperatures, which are associated with very strongly fluctuating temperatures. Depending on the use of the Internal combustion engine or its vehicle can the ambient temperatures are below freezing point, but also when operating the internal combustion engine usually well above 80 ° Celsius. Especially at these high temperatures the DC motor very much due to the environmental conditions and its load quickly reach the limit, with the present invention Procedure is ensured that by calculating the winding temperature of the DC motor from parameters of the DC motor (eigenparameters of the Actuator and environmental parameters) is calculated. This ensures security represents that the actuator can be operated at its permissible power limit, whereby effectively prevented by preventing this performance limit from being exceeded will damage the actuator, especially its DC motor or fails.

Claims (10)

1. Verfahren zum Betreiben eines Stellantriebes, wobei der Stellantrieb einen vor­ zugsweise mit einem Untersetzungsgetriebe versehenen Gleichstrommotor auf­ weist und von einem Steuergerät angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungstemperatur des Gleichstrommotors aus Parametern des Gleich­ strommotors berechnet wird.1. A method of operating an actuator, wherein the actuator has a DC motor preferably provided with a reduction gear before and is controlled by a control device, characterized in that the winding temperature of the DC motor is calculated from parameters of the DC motor. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreitung ei­ nes vorgegebenen Grenzwertes der Wicklungstemperatur die Leistungszufuhr zumindest kurzzeitig abgeschaltet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that when exceeded egg the specified limit value of the winding temperature the power supply is switched off at least briefly. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Parameter des Gleichstrommotors zumindest die Ansteuerspannung und der Widerstand des Gleichstrommotors berücksichtigt werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that as a parameter of the DC motor at least the drive voltage and the resistance of the DC motor are taken into account. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgebungstemperatur des Stellantriebes bei der Berechnung der Wick­ lungstemperatur berücksichtigt wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the ambient temperature of the actuator when calculating the wick is considered. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Parameter des Gleichstrommotors die Motordrehzahl berücksichtigt wird.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the motor speed is taken into account as a parameter of the DC motor. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Eigenparameter des Stellantriebes bei der Berechnung der Wicklungstempe­ ratur berücksichtigt werden.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that own parameters of the actuator when calculating the winding temp rature are taken into account. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungstemperatur des Gleichstrommotors zyklisch berechnet wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the winding temperature of the DC motor is calculated cyclically. 8. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei der Verstellung einer Drosselklappe im Luftansaugbereich einer Brennkraftmaschine. 8. Application of the method according to any one of the preceding claims in the Adjustment of a throttle valve in the air intake area of an internal combustion engine.   9. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der Verstellung eines Saugrohres im Luftansaugbereich einer Brennkraftmaschine.9. Application of the method according to one of the preceding claims, in which Adjustment of a suction pipe in the air intake area of an internal combustion engine. 10. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der Verstellung eines Abgasrückführventiles im Abgasbereich einer Brennkraftma­ schine.10. Application of the method according to one of the preceding claims, in which Adjustment of an exhaust gas recirculation valve in the exhaust gas area of an internal combustion engine machine.
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