DE102005020673A1 - Monitoring and control system for operation and protection of DC motors used on automobile systems - Google Patents

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02Providing protection against overload without automatic interruption of supply

Abstract

A monitoring and control unit (4) is connected to a DC motor (5) and consists of a power driver stage (3), regulator (2) and a microprocessor based input/output with memory (1). The memory provides set point parameters that are used in the monitoring function to check and control temperature, voltage and signal timing.

Description

Die Erfindung betrifft eine Auswerte- und Steuerelektronik für Gleichstrom (Direct Current, DC) -Motoren im besonderen bezüglich des Anwendungsbereichs Automobiltechnik.The The invention relates to an evaluation and control electronics for direct current (Direct Current, DC) motors in particular with respect to the field of application Automotive technology.

In der Automobiltechnik werden zunehmend elektrische Antriebe für unterschiedlichste Funktionalität eingesetzt, da sie leicht montier-, schalt-, steuer- und regel- und überwachbar sind. Im folgenden handelt es sich im besonderen um den Motorschutz von Lüfter-/Ventilator- und Pumpenmotoren, die im gesicherten Ein-/Aus- bzw. im Wechsellast-Betrieb gefahren werden. Der Motorschutz besteht in der Überwachung der elektrischen Parameter des Motors. Dabei können unterschieden werden

  • – Überlast durch Wicklungs- oder Lagerschaden
  • – Kurzschluß durch Festsetzen der Welle, Wicklungs- oder Kollektorschaden
  • – Umwelteinfluß wie Feuchte/Wasser und Temperatur
  • – Äußerer Einfluß von Fremdkörpern.
In the automotive industry, electric drives are increasingly being used for a wide variety of functions, since they are easy to mount, switch, control, and monitor. The following are in particular the motor protection of fan / fan and pump motors, which are operated in the safe on / off or in the alternating load operation. Motor protection consists of monitoring the electrical parameters of the motor. It can be distinguished
  • - Overload due to winding or bearing damage
  • - Short circuit due to shaft lock, winding or collector damage
  • - Environmental impact such as humidity / water and temperature
  • - External influence of foreign bodies.

Der Lüfter-/Ventilatormotor kann von außen blockiert sein oder die Lager sitzen durch Fremdkörpereinwirkung fest; es droht Verbrennungsgefahr. Nach Entfernung der Blockade läuft der Motor nicht wieder an.Of the Fan / fan motor can be blocked from the outside or the bearings are stuck by foreign body action; it threatens Burns. After removal of the blockade runs the Do not restart the engine.

Beim Pumpenantrieb ist ebenfalls eine Blockade von außen möglich; die Pumpe steuert z.B. den Kühlmittel-Kreislauf. Verursacher für eine verminderte Pumpenleistung können die Lebensdauer des Antriebs, Verschmutzungsgrad im Kühlkreislauf und, bei Kollektormotoren, die Abnutzung von Bürsten oder Kohlen sein. Auch ein Trockenlauf der Pumpe ist möglich.At the Pump drive is also a blockade from the outside possible; the pump controls e.g. the Coolant circuit. Cause for reduced pump performance can increase the life of the drive, Pollution degree in the cooling circuit and, at collector motors, the wear of brushes or coals. Also Dry running of the pump is possible.

Motoren werden im allgemeinen vor Überlastung geschützt; am häufigsten kommen dabei Motorschutzschalter, Motorschutzrelais oder Schmelzsicherungen zum Einsatz.Engines are generally facing overload protected; most frequently Motor protection switches, motor protection relays or fuses are included for use.

Motorschutzschalter schützen bei Überlastung, Nichtanlauf und/oder Ausfall eines Leiters im Leitersystem; sie können als Schalt- und als Schutzgeräte verwendet werden. Motorschutzschalter enthalten i.a. thermische Bimetalle als Aktor. Die Zeit der thermischen Auslösung, Bimetall-Auslösung, ist abhängig von der Stromaufnahme des zu schützenden Motors; der thermische Auslöser reagiert träge, die elektromagnetische Auslösung reagiert flink nach vorgegebener Strom-Zeit-Kennlinie. Die Bimetall-Auslösung ist, wegen zu schneller Erwärmung des Widerstanddrahts bis zur Verbrennung, nicht für den Kurzschlußschutz geeignet; das Bimetall reagiert nicht auf den Kurzschlußfall.Motor protection switch protect in case of overload, Non-start and / or failure of a conductor in the ladder system; she can as switching and protective devices be used. Motor protection switches i.a. thermal Bimetals as an actor. The time of thermal tripping, bimetallic tripping, is dependent from the current consumption of the motor to be protected; the thermal trigger reacts lazily, the electromagnetic release reacts quickly according to a given current-time characteristic. The bimetallic triggering is, because of too rapid warming of the Resistance wire to the combustion, not for the short-circuit protection suitable; the bimetal does not respond to the short circuit.

Motorschutzschalter mit ausschließlich thermischer Überlastauslösung, sind Sicherungen für den Kurzschlußschutz vorzuschalten, wie ein elektromagnetisches Auslöseorgan für den Kurzschluß. Bei einer dem Einstellbereich der thermischen Überlastauslösung angepaßten Stromstärke, dem Auslösestrom, spricht die elektromagnetische Auslösung im Kurzschlußfall unverzüglich an.Motor protection switch with exclusively thermal overload trip, are Fuses for the Short circuit protection upstream, such as an electromagnetic tripping device for the short circuit. At a the adjustment range of the thermal overload release adapted current, the Release current, the electromagnetic release triggers immediately in the event of a short circuit.

Die Spannungs-Rückgangsspule verhindert einen unkontrollierten Anlauf des Motors bei Wiederkehr der Spannung.The Voltage drop coil prevents an uncontrolled start of the engine on return the tension.

Das thermische Überstromrelais wird i.a. auf den Nennstrom des zu schützenden Motors eingestellt; den Kurzschluß-Fall übernehmen Sicherungen.The thermal overcurrent relay i.a. set to the rated current of the motor to be protected; take over the short circuit case Fuses.

Die Entsperrungstaste des Motorschutzrelais übernimmt die Freischaltung des Steuerstromkreises des Schützes nach der Auslösung mit anschließender Kontaktschließung.The Unlock button of the motor protection relay takes over the activation the control circuit of the contactor after the trip with following Contact closure.

Mit in die Motorwicklung eingebrachte Temperaturfühler erfassen direkt die Wicklungstemperatur und bieten einen Motorvollschutz gegen unzulässig hohe Wicklungstemperaturen zum Schutz der Wicklungsisolation. Die Temperaturerfassung kann z.B. durch an besonders kritischen Stellen, wie Wickelköpfe oder Lagerschalen, angebrachten Thermistoren erfolgen.With Temperature sensors inserted into the motor winding directly detect the winding temperature and provide full motor protection against impermissibly high winding temperatures to protect the winding insulation. The temperature detection may e.g. by at particularly critical points, such as windings or Bearings, mounted thermistors done.

Im folgenden wird der Stand der Technik anhand von Schutzrechten aus dem Bereich Motorschutz näher betrachtet.in the Following is the state of the art based on intellectual property rights closer to the engine protection area considered.

In der Patentschrift CH 410 130 wird eine Gleichstrommotorsteuerung mit elektrischem Schalter hauptsächlich für Traktionsfahrzeuge beschrieben.In the patent CH 410 130 For example, a DC motor controller with electric switch is described mainly for traction vehicles.

Patentschrift CH 401 219 beschreibt eine Gleichstrommotorsteuerung für Traktionsfahrzeuge mit Halbleiterschaltern.Patent CH 401 219 describes a DC motor controller for traction vehicles with semiconductor switches.

In der europäischen Patentschrift EP 633 844 B1 / DE 693 25 268 T2 / US 859 590 wird der optimale Bau einer Gleichstrommotorsteuerung für die Traktion offenbart, mit einer elektronischen Steuervorrichtung für einen seriengewickelten oder einen getrennt erregten Gleichstrommotor, die nur Metalloxyd-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFET) -Bausteine bzw. -Vorrichtungen zum Schalten sowohl der Feld- als auch der Ankerströme des Motors verwendet. Elektrische oder mechanische Anforderungen an Kontakte zur Steuerung sollen entfallen. Vorgesehen ist auch eine effektive, regenerative Bremsung auch bei niedrigen Motordrehzahlen. Die Steuervorrichtung bzw. Steuerung weist eine Vollbrücken-Brücken-Schaltung zur Steuerung des Feldstroms und eine Halb-Brücken-Schaltung zur Steuerung des Ankerstroms auf.In the European patent specification EP 633 844 B1 / DE 693 25 268 T2 / US 859 590 For example, the optimal construction of a DC motor control for traction is disclosed with an electronic control device for a series wound or a separately energized DC motor comprising only metal oxide semiconductor field effect transistors (MOSFET) devices for switching both the field and armature currents used by the engine. Electrical or mechanical requirements for contacts to the control should be eliminated. Effective, regenerative braking is also foreseen, even at low engine speeds. The controller has a full stop bridge bridge circuit for controlling the field current and a half-bridge circuit for controlling the armature current on.

Unter dem Thema Motorüberwachung offenbart die Patentschrift DD 255 028 A1 einen künstlichen Fehlerstrom bei thermischer Motorüberwachung. Die Erfindung findet bei thermischen Motoren und im Anlagenschutz Anwendung. Das Merkmal der Erfindung besteht darin, daß in einer Anlage, z.B. einer Elektrotauchpumpe, ein Fehlerstrom nach Temperaturerhöhung durch Kaltleiter, DIAC und TRIAC erzeugt wird, der den die Anlage schützenden Fehlerstromschutzschalter zum Auslösen bringt.Under the subject of engine monitoring, the patent discloses DD 255 028 A1 an artificial fault current during thermal motor monitoring. The invention finds application in thermal motors and in plant protection. The feature of the invention is that in a system, such as an electric submersible pump, a fault current after temperature increase by PTC thermistor, DIAC and TRIAC is generated, which brings the plant protecting residual current circuit breaker to trip.

In der Patentschrift EP 291 332 B1 / DE 38 80 732 T2 / AT 89 090 E wird eine elektronische Pumpensteuerung für eine kleine, von einem Gleichstrommotor angetriebene Pumpe vorgestellt, wobei der Betrieb der Pumpe und folglich die Durchflußmenge von durch die Pumpe gelieferten Fluids durch eine an die Pumpe angelegte Spannung gesteuert wird. Es ist wichtig ein Fluidvolumen abzugeben, das genau gemessen und gesteuert werden kann. Der Pumpe wird ein definiertes Eingangssignal zugeführt, welches gemäß den spezifischen Betriebsbedingungen variiert werden kann und seinen eingestellten Wert exakt einhält.In the patent EP 291 332 B1 / DE 38 80 732 T2 / AT 89 090 E For example, an electronic pump controller for a small pump driven by a DC motor is provided wherein the operation of the pump and thus the flow rate of fluid delivered by the pump is controlled by a voltage applied to the pump. It is important to deliver a volume of fluid that can be accurately measured and controlled. The pump is supplied with a defined input signal which can be varied according to the specific operating conditions and exactly complies with its set value.

Lüftersteuerungen werden in den Patentanmeldungen DD 231 671 A1 als energiesparende Lüftersteuerung und in DE 44 37 796 A1 als temperaturabhängige Druckregelung, insbesondere zur Lüftersteuerung, offenbart.Fan controllers are described in the patent applications DD 231 671 A1 as energy saving fan control and in DE 44 37 796 A1 as a temperature-dependent pressure control, in particular for fan control disclosed.

Wesensmerkmal der erstgenannten Erfindung ist, daß unter Beibehaltung der Nutzbarkeit der thermischen Zeitkonstante des zu belüftenden Aggregats, der Lüfter nicht allein in Abhängigkeit von der Temperatur des Aggregats, sondern auch bereits unterhalb der Temperatur- über eine Stromeinschaltschwelle ein- und ausgeschaltet wird.essential feature The first invention is that while maintaining the usability the thermal time constant of the unit to be ventilated, the fan is not alone in dependence from the temperature of the aggregate, but also already below the temperature over a power-on threshold is turned on and off.

Die zweite Anmeldung offenbart eine Mehrgrößen abhängige Druckregelung, bei welcher ausgehend von einem Speisedruck, ein von einer Meßgröße abhängiger Ausgangsdruck erzeugt wird, mit welchem insbesondere die Kühlleistung der Kühleinrichtung einer Verbrennungsmaschine beeinflußt wird, daß der Ausgangsdruck über eine Kaskadendruckregelung erzeugt wird und daß über den so geregelten Ausgangsdruck Stellmittel betätigt werden, die die Kühlleistung der Kühleinrichtung beeinflussen.The second application discloses a multi-size dependent pressure control in which starting from a feed pressure, an output pressure dependent on a measured quantity is generated, with which in particular the cooling capacity of the cooling device an internal combustion engine is affected, that the output pressure over a Cascade pressure control is generated and that on the thus regulated output pressure Actuating means actuated be that the cooling power the cooling device influence.

Einen anderen Weg der Motorübewachung stellen die als Hardware und/oder Software realisierten Zustandsbeobachter dar. Danach beschreibt die Patentschrift DD 224 695 A1 die Prozeßstabilisierung bei Funktionsausfall eingesetzter Zustandsbeobachter.Another way of watching the motor is the state observer realized as hardware and / or software DD 224 695 A1 the process stabilization in the event of functional failure deployed state observer.

In der europäischen Patentanmeldung EP 1 158 658 A2 wird ein 'Control device and method for a wide speed range induction machine based upon flux estimation performed by means of a Luenberger state observer' vorgestellt und beschrieben.In the European patent application EP 1 158 658 A2 A "Control device and method for a wide speed range induction machine based upon flux estimation performed by means of a Luenberg state observer" is presented and described.

Die europäische Patentanmeldung EP 1 129 944 A1 offenbart die Zustandsgrößen eines sich bewegenden Körpers (Docking, Rendez-vous) mit drei Retroreflektoren und Zustandsbeobachtern (Luenberger). Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Be stimmung der Zustandsgrößen eines sich bewegenden starren Körpers im Raum, insbesondere zur Ermittlung der Position und Lage eines Raumschiffs bei einem Annäherungs- oder Docking-Manöver. Eine weitere diesbezügliche Anwendung bezieht sich auf die Robotertechnik.The European patent application EP 1 129 944 A1 discloses the state variables of a moving body (docking, rendez-vous) with three retroreflectors and state observers (Luenberger). The invention relates to a method for Be mood of the state variables of a moving rigid body in space, in particular for determining the position and position of a spaceship in a approach or docking maneuver. Another related application relates to robotics.

Keine der vorgestellten Lösungen wird dem Anspruch an die Aufgabe gerecht, eine einfache, aber sichere, laufende Überwachung der elektrischen Parameter von in der Automobiltechnik eingesetzter Gleichstrom-Motoren. Über Widerstands-Kombinationen, die Widerstands-Sicherungen darstellen, werden bei Erwärmung Relais zum Abschalten gebracht und damit die Lüfter-/Ventilator- und Pumpenfunktionen eingestellt. Sowohl die Luft- als auch die Wasserkühlung des Verbrennungsmotors fallen aus; nicht absehbare Folgeschäden können eintreten. Eine Notlaufeigenschaft der Aggregate, wie Betrieb mit reduzierter Leistung, ist nicht vorgesehen.None the solutions presented meets the demands of the task, a simple but safe, ongoing monitoring the electrical parameter of used in automotive engineering DC motors. about Resistor combinations that represent resistance fuses, be warming up Relay for switching off and thus the fan / fan and pump functions set. Both the air and the water cooling of the Internal combustion engine fail; unforeseeable consequential damage can occur. An emergency running feature of the aggregates, such as operation with reduced Performance is not provided.

Applikationen in der Automobiltechnik werden mittels träger Sicherungen gruppengesichert; Leitungen mit großen Querschnitten sorgen für eine kurzschlußfeste Verdrahtung.applications in the automotive industry group-secured by means of carrier fuses; cables with big Cross sections provide for a short circuit proof Wiring.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine einfache, aber sichere, laufende Überwachung der elektrischen Parameter von in der Automobiltechnik eingesetzter Gleichstrom-Motoren zu entwickeln und die 'statische' Ein-/Aus-Schaltung des Motors, wie Temperatursteuerung über Widerstände und Schaltrelais, Absicherung über Temperatur-Sicherung oder die temperaturabhängige Sicherung, zu ersetzen.Of the The invention is therefore based on the object, a simple, but safe, continuous monitoring the electrical parameter of used in automotive engineering To develop DC motors and the 'static' on / off circuit of the engine, such as Temperature control over Resistors and Switching relay, protection via Temperature fuse or the temperature-dependent fuse to replace.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Erfassung und Regelung der elektrischen, mechanischen und thermischen Parameter über eine Auswerte- und Steuerelektronik laufend und dynamisch erfolgt.These Task is inventively characterized solved, that the Detection and regulation of electrical, mechanical and thermal Parameters over an evaluation and control electronics are running continuously and dynamically.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß statt einer statischen Ein-/Aus-Schaltung der Gleichstrommotoren, wie Temperatur-Steuerung über Bimetallrelais, eine permanente Überwachung der elektrischen, mechanischen und thermischen Parameter mittels einer Auswerte- und Steuerelektronik zu realisieren.The achievable with the present invention consist in particular that instead of a static On / off switching of the DC motors, such as temperature control via bimetallic relay to realize a permanent monitoring of the electrical, mechanical and thermal parameters by means of an evaluation and control electronics.

Das 'harte' Ausschaltmoment-Verhalten der z.Zt. installierten, statischen Ein-/Aus-Schaltung der Gleichstrom-Motoren führt zu großen Induktivitäts-Leistungsverlusten, die über die Bordnetz-Verdrahtung kompensiert werden.The 'hard' switch-off torque behavior the z.Zt. installed, static on / off switching of the DC motors leads to large inductance power losses, the above the wiring system wiring can be compensated.

Weitere Vorteile der Erfindung sind eine einfachere Handhabung der Halbleitersteuerung, eine parametrisierbare Voreinstellung der Steuerung sowie die Programmierbarkeit und Speicherfähigkeit der Auswerte- und Steuerelektronik mit der Folge einer kontrollierten Flankensteilheit. Die Steuerung der Flankensteilheit in Abhängigkeit der von der Motorleistung abhängigen Überschwinger erfolgt dank der Rückkopplungsschleife Motor/Auswerte- und Steuerelektronik.Further Advantages of the invention are a simpler handling of the semiconductor control, a parametrizable presetting of the control as well as the programmability and storage capability of Evaluation and control electronics with the result of a controlled Slope. The control of the slope in dependence the engine power dependent overshoot thanks to the feedback loop Motor / evaluation and control electronics.

Die weitergehende Beschreibung von Aufbau und ggfs. auch der Wirkungsweise der Auswerte- und Steuerelektronik für Gleichstromantriebe als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, erfolgt mit Unterstützung von Zeichnungen, die im folgenden näher beschrieben werden. Es zeigenThe further description of structure and, if necessary, the mode of action the evaluation and control electronics for DC drives as an embodiment The invention is made with the assistance of drawings that described in more detail below become. Show it

1 den logischen Aufbau der Auswerte- und Steuerelektronik für Gleichstromantriebe 1 the logical structure of the evaluation and control electronics for DC drives

2 beispielhaft den Aufbau eines Kühlkreislauf-Managements im Automobilbereich. 2 exemplifies the construction of a refrigeration cycle management in the automotive sector.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, 1, besteht die Auswerte- und Steuerelektronik 4 aus der Leistungselektronik-Baustein 3, dem Regelkreis-Baustein 2 und dem Speicher- und Ein-/Ausgabe-Baustein mit Mikroprozessor 1. Der Ausgang der Leistungselektronik 3 wird über die Reglervoreinstellung R auf den Eingang des Regelkreises 2 rückgekoppelt und liefert die Daten des Ist-Zustands des Motors an den Reglerbaustein. Der Speicher- und Ein-/Ausgabe-Baustein 1 liefert die Einstellparameter für den Regler 2, hat eine Busankopplung E/A und bietet die Möglichkeit der händischen Dateneingabe. Darüber hinaus wird in dem Speicher- und Ein-/Ausgabe-Baustein 1 die Motorkennlinie abgelegt.According to a further embodiment of the invention, 1 , there is the evaluation and control electronics 4 from the power electronics module 3 , the loop component 2 and the memory and input / output device with microprocessor 1 , The output of the power electronics 3 is set via the R regulator preset to the input of the control loop 2 fed back and delivers the data of the actual state of the motor to the controller block. The memory and input / output device 1 supplies the setting parameters for the controller 2 , has a bus interface I / O and offers the possibility of manual data entry. In addition, in the memory and input / output device 1 the motor characteristic is stored.

Eine weitere Ausprägungsform der erfinderischen Neuheit ist gegeben durch folgende Funktionalität

  • – Spannungsregelung und -überwachung
  • – Signal- und Zeitüberwachung
  • – RC-Oszillator mit Ladungspumpe zur Leistungsregelung
  • – Externe Leistungsregelung mit Schutzfunktion
  • – Motorstrom-Messung und Überstrom-Erkennung mit Schutzmaßnahme
  • – Interne und externe Temperatur-Überwachung
  • – Sleep-Modus mit Wake-up-Funktion
  • – Fehlerfunktions-Generator mit Signalausgang
  • – Analoger Multiplex-Schalter
  • – Signal-Prozessor-Interface und -Register.
Another embodiment of the inventive novelty is given by the following functionality
  • - Voltage regulation and monitoring
  • - Signal and time monitoring
  • - RC oscillator with charge pump for power control
  • - External power control with protective function
  • - Motor current measurement and overcurrent detection with protective measures
  • - Internal and external temperature monitoring
  • - Sleep mode with wake-up function
  • - Fault generator with signal output
  • - Analog multiplex switch
  • - Signal processor interface and registers.

Eine weitere Ausprägung der Erfindung sieht die über den Mikroprozessor programmierbare Fehlerfunktions-Bearbeitung mit folgenden Eigenschaften vor

  • – Gleichstrommotor ohne Stromversorgung
  • – Drahtbrucherkennung beim Leistungsschalter oder Motor
  • – Kurzschluß beim Leistungsschalter
  • – Erkennung und Schutz bei blockiertem Motor
  • – Kurzschlußerkennung und -schutz im Motorbereich
  • – Interne und externe Übertemperatur-Erkennung und -Schutz
  • – Batterieüberwachung mit Über- und Unterspannungsschutz
  • – Schutz der Leistungselektronik bei Generatorbetrieb.
Another embodiment of the invention provides microprocessor programmable fault function processing having the following characteristics
  • - DC motor without power supply
  • - Wire break detection at the circuit breaker or motor
  • - Short circuit at the circuit breaker
  • - Detection and protection with blocked engine
  • - Short circuit detection and protection in the motor area
  • - Internal and external overtemperature detection and protection
  • - Battery monitoring with overvoltage and undervoltage protection
  • - Protection of the power electronics during generator operation.

Die Summe der Vorteile der Steuer- und Auswerteelektronik 4 für Gleichstrommotoren liegt in der programmierbaren Pulsweiten-Modulation, in der permanenten Regulierung von Motorstrom, -spannung und -drehzahl, der dauerhaften Überwachung und dem ständigen Schutz der Aggregate. Während die Regelkreis-Hardware über interne und externe Standardschnittstellen und -anschlüsse verfügt, erfolgt die Motorsteuerung softwaremäßig mit Hilfe motorspezifisch bestimmter Parameter im Mikroprozessor.The sum of the advantages of the control and evaluation electronics 4 for DC motors is in programmable pulse width modulation, in the permanent regulation of motor current, voltage and speed, the permanent monitoring and the constant protection of the units. While the control circuit hardware has internal and external standard interfaces and connections, the motor control is software-controlled with the aid of motor-specific parameters in the microprocessor.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in der Applikation eines Kühlkreislauf-Managements aus dem Automobilbereich gemäß 2 gegeben. Hierbei wird die erfinderische Neuheit Auswerte- und Steuerelektronik 4 je angewendet auf die Kühlkreisläufe Luftkühlung und Wasserkühlung 5 im Automobil. Die beiden Kühlkreisläufe werden, wie oben beschrieben, lokal gesteuert und global durch einen Kühlkreislauf-Zustandsbeobachter 6 in Form einer Kühlwasser-Bilanz E/A permanent überwacht. Aus der 'statischen' Ein-/Aus-Schaltung von Motor-Lüfter und -Pumpe mit den oben angeführten Nachteilen, ist ein dynamischer Regelkreis geworden, der auch bei vermindertem Lastlauf regelbare Notlaufeigenschaften besitzt.A further advantageous embodiment of the invention is in accordance with the application of a refrigeration cycle management from the automotive sector 2 given. Here, the inventive novelty evaluation and control electronics 4 ever applied to the cooling circuits air cooling and water cooling 5 in the automobile. As described above, the two cooling circuits are controlled locally and globally by a refrigeration cycle condition observer 6 permanently monitored in the form of a cooling water balance I / O. From the 'static' on / off circuit of motor fan and pump with the disadvantages mentioned above, has become a dynamic control circuit, which has controllable emergency running characteristics even with reduced load.

Die zahlreichen Möglichkeiten und Vorteile der Ausgestaltung der Erfindung spiegeln sich in der Anzahl der Schutzrechtsansprüche wider.The numerous possibilities and advantages of the embodiment of the invention are reflected in the number the property rights claims contrary.

11
Speicher- und Ein-/Ausgabe-BausteinStorage- and input / output module
22
Regelkreis-BausteinLoop module
33
Leistungselektronik-BausteinPower electronics module
44
Auswerte- und Steuerelektronikevaluation and control electronics
55
GleichstrommotorDC motor
66
Kühlkreislauf-ZustandsbeobachterCooling circuit-state observer
E/AI / O
Ein-/AusgabeInput / Output
MM
Motor/AntriebMotor / drive
RR
Reglervoreinstellungregulators default

Claims (12)

Die Erfindung betrifft eine Auswerte- und Steuerelektronik (4) für Gleichstrom (Direct Current, DC) -Motoren (5) im besonderen bezüglich des Anwendungsbereichs Automobiltechnik, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung und Regelung der elektrischen, mechanischen und thermischen Parameter durch eine Auswerte- und Steuerelektronik (4) laufend und dynamisch erfolgt.The invention relates to an evaluation and control electronics ( 4 ) for direct current (DC) motors ( 5 ) in particular with regard to the field of application automotive technology, characterized in that the detection and control of the electrical, mechanical and thermal parameters by an evaluation and control electronics ( 4 ) is ongoing and dynamic. Auswerte- und Steuerelektronik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronik (4) aus dem Leistungselektronik-Baustein (3), dem Regelkreis-Baustein (2) und dem Speicher- und Ein-/Ausgabe-Baustein mit Mikroprozessor (1) besteht.Evaluation and control electronics according to claim 1, characterized in that the electronics ( 4 ) from the power electronics module ( 3 ), the control circuit module ( 2 ) and the memory and input / output module with microprocessor ( 1 ) consists. Auswerte- und Steuerelektronik nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Leistungselektronik (3) über die Reglervoreinstellung R auf den Eingang des Regelkreises 2 rückgekoppelt wird und die Daten des Ist-Zustands des Motors an den Regelkreis-Baustein liefert.Evaluation and control electronics according to at least one of claims 1 and 2, characterized in that the output of the power electronics ( 3 ) via the controller default setting R to the input of the control loop 2 is fed back and supplies the data of the actual state of the motor to the control circuit block. Auswerte- und Steuerelektronik nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher- und Ein-/Ausgabe-Baustein (1) die Einstellparameter für den Regler (2) bereithält, eine Busankopplung E/A hat, die Möglichkeit der händischen Dateneingabe bietet und darüber hinaus in dem Speicher- und Ein-/Ausgabebaustein (1) die Motorkennlinie abgelegt ist.Evaluation and control electronics according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the memory and input / output module ( 1 ) the setting parameters for the controller ( 2 ), has a bus interface I / O, offers the possibility of manual data entry and, moreover, in the memory and input / output module ( 1 ) the motor characteristic is stored. Auswerte- und Steuerelektronik nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronik (4) über eine Spannungsregelung und -überwachung sowie eine Signal- und Zeitüberwachung verfügt.Evaluation and control electronics according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the electronics ( 4 ) has voltage regulation and monitoring as well as signal and time monitoring. Auswerte- und Steuerelektronik nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronik (4) einen RC-Oszillator mit Ladungspumpe zur Leistungsregelung besitzt und über eine externe Leistungsregelung mit Schutzfunktion verfügt.Evaluation and control electronics according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the electronics ( 4 ) has an RC oscillator with charge pump for power control and has an external power control with protection. Auswerte- und Steuerelektronik nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronik (4) eine Motorstrom-Messung vornimmt, eine Überstrom-Erkennung hat und im Fehlerfall Schutzmaßnahmen einleitet.Evaluation and control electronics according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the electronics ( 4 ) performs a motor current measurement, has an overcurrent detection and initiates protective measures in the event of a fault. Auswerte- und Steuerelektronik nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronik (4) eine in- und externe Temperaturüberwachung ermöglicht, einen Sleep-Modus mit Wake-up-Funktion besitzt und im Fehlerfall mittels eines Fehlerfunktions-Generators Signale aussendet.Evaluation and control electronics according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the electronics ( 4 ) enables an internal and external temperature monitoring, has a sleep mode with wake-up function and emits signals in the event of an error by means of an error function generator. Auswerte- und Steuerelektronik nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronik (4) über einen analogen Multiplex-Schalter verfügt und ein Signal-Prozessor-Interface und -Register besitzt.Evaluation and control electronics according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the electronics ( 4 ) has an analog multiplex switch and has a signal processor interface and register. Auswerte- und Steuerelektronik nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Mikroprozessors des Speicher- und Ein-/Ausgabe-Bausteins (1) eine programmierbare Fehlerfunktions-Bearbeitung erfolgt, mit den Eigenschaften – Gleichstrommotor ohne Stromversorgung – Drahtbrucherkennung beim Leistungsschalter oder Motor – Kurzschluß beim Leistungsschalter – Erkennung und Schutz bei blockiertem Motor – Kurzschlußerkennung und -schutz im Motorbereich – Interne und externe Übertemperatur-Erkennung und -Schutz – Batterieüberwachung mit Über- und Unterspannungsschutz – Schutz der Leistungselektronik bei Generatorbetrieb.Evaluation and control electronics according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that by means of the microprocessor of the memory and input / output module ( 1 ) a programmable fault function processing takes place, with the characteristics - DC motor without power supply - wire break detection at the circuit breaker or motor - short circuit at the circuit breaker - detection and protection when motor blocked - short circuit detection and protection in the motor area - internal and external overtemperature detection and protection - Battery monitoring with overvoltage and undervoltage protection - Protection of power electronics during generator operation. Auswerte- und Steuerelektronik nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mittels je einer lokal steuernden Elektronik (4) für den Luft- und Wasser-Kühlkreislauf (5) ein global steuerndes Kühlkreislauf-Management mit Kühlkreislauf-Zustandsbeobachter (6) entsteht.Evaluation and control electronics according to at least one of claims 1 to 10, characterized in that by means of a respective locally controlling electronics ( 4 ) for the air and water cooling circuit ( 5 ) a globally controlling refrigeration cycle management with refrigeration cycle condition observers ( 6 ) arises. Auswerte- und Steuerelektronik nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die lokal steuernde Elektronik (4) neben dem Schalt- und Regelbetrieb über regelbare Notlaufeigenschaften mit vermindertem Lastlauf verfügt.Evaluation and control electronics according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that the locally controlling electronics ( 4 ) in addition to the switching and control mode has controllable emergency running properties with reduced load.
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