DE102009029261A1

DE102009029261A1 - Electric drive, particularly for electric windshield wiper, comprises electric motor and control unit, which is attached to electric motor, where electric motor comprises rotor

Info

Publication number: DE102009029261A1
Application number: DE102009029261A
Authority: DE
Inventors: Thomas Holzer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-09-08
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2011-03-10

Abstract

The electric drive (100) comprises an electric motor (21) and a control unit (35), which is attached to the electric motor. The electric motor comprises a rotor (32) with a coil (26). The control unit determines the brush temperature of a brush (28), and adjusts the current feed of the electric motor. An independent claim is also included for a method for controlling an electric motor.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektroantrieb, insbesondere für einen elektrischen Scheibenwischer, mit einem Elektromotor und einer daran angeschlossenen Steuereinrichtung, wobei der Elektromotor einen Rotor mit einer Spule umfasst, deren elektrischer Kontakt mittels wenigstens einer Bürste erfolgt.The invention relates to an electric drive, in particular for an electric windshield wiper, with an electric motor and a control device connected thereto, wherein the electric motor comprises a rotor with a coil whose electrical contact is effected by means of at least one brush.

Stand der TechnikState of the art

Elektromotoren werden in Arbeitsmaschinen, aber auch in zahlreichen Anwendungen des Automobilbaus, beispielsweise bei Scheibenwischern, eingesetzt. Die Auslegung der Elektromotoren hängt im Wesentlichen von der mechanisch erforderlichen Leistung ab. Üblicherweise werden heutige Elektromotoren ohne Strombegrenzungsschalter ausgeführt, sodass auch bei einem vollständigen Blockieren des Elektromotors der durch den Elektromotor fließende Strom zu keiner Zerstörung des Elektromotors führen kann. Um eine Zerstörung zu vermeiden, werden in der DE 10 2007 022 213 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Begrenzung des Motorstroms beschrieben, wobei der Elektroantrieb einen Elektromotor, eine Temperaturerfassungseinheit zur Erfassung der Motortemperatur und eine Ansteuereinheit zum Bereitstellen einer Ansteuerspannung für den Elektromotor umfasst. Dabei ist die Ansteuereinheit ausgebildet, die Ansteuerspannung des Elektromotors abhängig von der Angabe über die Motortemperatur zu erzeugen.Electric motors are used in working machines, but also in numerous applications of automotive engineering, for example in windscreen wipers. The design of the electric motors essentially depends on the mechanical power required. Usually today's electric motors are designed without current limit switch, so that even with a complete blockage of the electric motor flowing through the electric motor current can not lead to destruction of the electric motor. In order to avoid destruction, be in the DE 10 2007 022 213 A1 describes a method and apparatus for limiting the motor current, wherein the electric drive comprises an electric motor, a temperature detection unit for detecting the motor temperature and a drive unit for providing a drive voltage for the electric motor. In this case, the drive unit is designed to generate the drive voltage of the electric motor as a function of the information about the engine temperature.

Üblicherweise erwärmt sich der Elektromotor aufgrund des Blockierstroms und seiner Masse langsamer als einzelne stromführende Komponenten, wie beispielsweise die Wicklungen oder die Bürsten des Elektromotors. Dies hat zur Folge, dass eine kritische Temperatur einzelner Komponenten des Elektromotors bereits überschritten sein kann, während die Motortemperatur noch in einem unkritischen Bereich liegt, sodass die an dem Elektromotor anliegende Spannung nicht reduziert wird.Usually, due to the blocking current and its mass, the electric motor heats up more slowly than individual live components, such as the windings or the brushes of the electric motor. This has the consequence that a critical temperature of individual components of the electric motor can already be exceeded, while the engine temperature is still in a non-critical range, so that the voltage applied to the electric motor voltage is not reduced.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Elektroantrieb beziehungsweise eine verbesserte Antriebssteuerung zur Verfügung zu stellen.It is an object of the invention to provide an improved electric drive or an improved drive control available.

Die Aufgabe wird durch einen Elektroantrieb gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 7 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The object is achieved by an electric drive according to claim 1 and by a method according to claim 7. Preferred embodiments are given in the dependent claims.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Überhitzung von wenigstens einer Bürste eines Elektromotors in einem Elektroantrieb verhindert werden kann, indem die Bestromung mindestens einer Spule durch eine Steuereinrichtung in Abhängigkeit von einer Bürstentemperatur so angepasst wird, dass ein Überhitzen der Bürste des Elektromotors verhindert wird.According to the invention, it has been recognized that the overheating of at least one brush of an electric motor in an electric drive can be prevented by adjusting the energization of at least one coil by a control device as a function of a brush temperature in such a way that overheating of the brush of the electric motor is prevented.

Dies hat den Vorteil, dass die Standfestigkeit des Elektromotors durch die Beobachtung der thermischen und somit der elektrischen Belastung erhöht werden kann.This has the advantage that the stability of the electric motor can be increased by observing the thermal and thus the electrical load.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein Temperatursensor wenigstens in bzw. an der Bürste angeordnet und mit der Steuereinrichtung verbunden, um die Bürstentemperatur zu ermitteln. Dies hat den Vorteil, dass durch den Temperatursensor eine genaue Bestimmung der Bürstentemperatur möglich ist.In a further embodiment of the invention, a temperature sensor is arranged at least in or on the brush and connected to the control device in order to determine the brush temperature. This has the advantage that an accurate determination of the brush temperature is possible by the temperature sensor.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinrichtung ausgelegt, aus einer Information über die Betriebstemperatur des Elektromotors und/oder an dem Elektromotor anliegenden Last die Bürstentemperatur zu ermitteln. Da in zahlreichen Elektroantrieben bereits Temperatur- und/oder Drehzahlsensoren verfügbar sind, kann auf diese Weise auf einen zusätzlichen Temperatursensor in bzw. an der Bürste verzichtet werden.In a further embodiment of the invention, the control device is designed to determine the brush temperature from information about the operating temperature of the electric motor and / or load applied to the electric motor. Since temperature and / or speed sensors are already available in numerous electric drives, an additional temperature sensor in or on the brush can be dispensed with in this way.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Steuergerät des Elektroantriebs ausgelegt, zur Einstellung der Bestromung des Elektromotors ein getaktetes Signal, insbesondere ein Signal der geregelten Pulsweitenmodulation, abzugeben. Dies hat den Vorteil, dass durch die Pulsweitenmodulation bzw. das getaktete Signal ein Spannungsniveau variabel für einen Elektromotor kostengünstig abbildbar ist.In a further embodiment of the invention, the control unit of the electric drive is designed to output a clocked signal, in particular a signal of the regulated pulse width modulation, for adjusting the current supply of the electric motor. This has the advantage that due to the pulse width modulation or the clocked signal, a voltage level can be variably mapped cost-effectively for an electric motor.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Steuereinrichtung eine Speichereinheit auf, in der eine Bürstenmaximaltemperatur abgelegt ist. Dies hat den Vorteil, dass wenigstens eine ermittelte Bürstentemperatur mit der Bürstenmaximaltemperatur vergleichbar ist, um anhand des Vergleichs die Bestromung des Elektromotors einzustellen.In a further embodiment of the invention, the control device has a memory unit in which a brush maximum temperature is stored. This has the advantage that at least one determined brush temperature is comparable to the brush maximum temperature in order to set the current to the electric motor based on the comparison.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to drawings. Showing:

1 eine schematische Schnittzeichnung durch einen Elektromotor des Elektroantriebs; und 1 a schematic sectional drawing through an electric motor of the electric drive; and

2 ein Diagramm über das lastabhängige Steuerverhalten des Elektroantriebs. 2 a diagram of the load-dependent control behavior of the electric drive.

1 zeigt eine schematische Schnittzeichnung durch einen Elektromotor 21 des Elektroantriebs 100. Der in der Ausführungsform dargestellte Elektromotor 21 ist eine permanent erregte Gleichstrommaschine, die mechanisch durch einen Kommutator 27 kommutiert wird. Der Kommutator 27 ist zusammen mit einem Blechpaket 25 auf einer Rotorwelle 20 eines Rotors 32 angeordnet. In dem Blechpaket 25 sind ferner Spulen 26, die mit dem Kommutator 27 elektrisch verbunden sind, angeordnet. Gegenüber dem Blechpaket 25 sind innenseitig an einem Gehäuse 23, das als Stator dient, eine Mehrzahl von Magneten 24 angeordnet, die ein gleichbleibendes permanentes Magnetfeld erzeugen. 1 shows a schematic sectional view through an electric motor 21 of the electric drive 100 , The electric motor shown in the embodiment 21 is a permanently excited DC machine, which mechanically by a commutator 27 is commuted. The commutator 27 is together with a laminated core 25 on a rotor shaft 20 a rotor 32 arranged. In the laminated core 25 are also coils 26 that with the commutator 27 are electrically connected, arranged. Opposite the laminated core 25 are inside on a housing 23 , which serves as a stator, a plurality of magnets 24 arranged, which generate a constant permanent magnetic field.

Unterhalb der Magnete 24 und im Bereich des Kommutators 27 ist ein Bürstenhalter 31 angeordnet, der eine Feder 29 beinhaltet, die eine Bürste 28 auf den Kommutator 27 drückt und gleichzeitig die Bürste 28 mit einer stromführenden ersten Leitung 30 verbindet. Innerhalb der Bürste 28 ist ein Temperatursensor 40 angeordnet, der über eine zweite Leitung 41 mit einer Steuereinrichtung 35 verbunden ist. Die Rotorwelle 20 wird durch zwei Lager 22 im Gehäuse 23 drehbar gelagert. Durch die einzelnen Abschnitte des Kommutators 27 wird die Stromrichtung in den Spulen 16 in einem definierten Winkelabstand umgepolt. An der Oberseite des Elektromotors 21 ragt die Rotorwelle 20 aus dem Gehäuse 23 des Elektromotors 21, um ein Aggregat oder Getriebe, insbesondere einen Scheibenwischer, anzutreiben. Auf dieser Seite ist im Bereich des Rotors 32 ein Drehzahlsensor 33, insbesondere ein Magnetfeldsensor, angeordnet, der über eine dritte Leitung 34 mit der Steuereinrichtung 35 verbunden ist.Below the magnets 24 and in the commutator area 27 is a brush holder 31 arranged, which is a spring 29 Includes a brush 28 on the commutator 27 pushes and at the same time the brush 28 with a live first line 30 combines. Inside the brush 28 is a temperature sensor 40 arranged, via a second line 41 with a control device 35 connected is. The rotor shaft 20 is through two bearings 22 in the case 23 rotatably mounted. Through the individual sections of the commutator 27 becomes the current direction in the coils 16 reversed at a defined angular distance. At the top of the electric motor 21 protrudes the rotor shaft 20 out of the case 23 of the electric motor 21 to drive an engine or transmission, in particular a windshield wiper. On this page is in the range of the rotor 32 a speed sensor 33 , in particular a magnetic field sensor, arranged, which via a third line 34 with the control device 35 connected is.

Die Steuereinrichtung 35 weist eine Speichereinheit 39 auf, in welcher wenigstens eine Bürstenmaximaltemperatur abgelegt ist. Die Steuereinrichtung 35 weist des Weiteren einen Anschluss 36 an das Bordnetz des Fahrzeugs auf. Die Steuereinrichtung 35 kann auf einem Halbleitersubstrat und/oder auf einer Leiterkarte angeordnet sein. Die Steuereinrichtung 35 ist ausgelegt, den Elektromotor 21 in ihrer Drehzahl mittels einer Veränderung eines Tastverhältnisses einer Pulsweitenmodulation zu steuern. Durch eine Veränderung des Tastverhältnisses der Pulsweitenmodulation wird die an dem Elektromotor 21 variiert. Durch die Aufnahme der Drehzahl durch den Drehzahlsensor 33 kann anliegende Spannung anhand des Tastverhältnisses der Pulsweitenmodulation die anliegende Last, die eine Reduzierung der Drehzahl bewirkt, ermittelt werden. Üblicherweise ist die Steuereinrichtung 35 ausgelegt, die Drehzahl des Scheibenwischers auch bei steigender Last, z. B. durch eine trockene Scheibe, konstant zu halten. Um den Drehzahlabfall durch die steigende Last auszugleichen, ist die Steuereinrichtung 35 ausgelegt, den Drehzahlabfall durch eine Vergrößerung des Tastverhältnisses der Pulsweitenmodulation auszugleichen.The control device 35 has a storage unit 39 on, in which at least one brush maximum temperature is stored. The control device 35 also has a connection 36 to the electrical system of the vehicle. The control device 35 can be arranged on a semiconductor substrate and / or on a printed circuit board. The control device 35 is designed to be the electric motor 21 to control their speed by means of a change in a duty cycle of a pulse width modulation. By changing the duty cycle of the pulse width modulation, the voltage at the electric motor 21 varied. By recording the speed through the speed sensor 33 applied voltage can be determined based on the duty cycle of the pulse width modulation, the applied load, which causes a reduction in the speed. Usually, the control device 35 designed, the speed of the windscreen wiper even with increasing load, eg. B. by a dry disc to keep constant. To compensate for the speed drop due to the increasing load, the controller is 35 designed to compensate for the speed drop by increasing the duty cycle of the pulse width modulation.

Der Temperatursensor 40 ist ausgelegt, eine Bürstentemperatur der Bürste 28 aufzunehmen. Der Temperatursensor 40 ist in der Ausführungsform in der Bürste 28 integriert, er kann jedoch auch seitlich an der Bürstenaufnahme 31 nahe der Kontaktfläche zum Kommutator 27 angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, dass bei einem Verschleiß der Bürste 28 der Temperatursensor 40 einen konstanten Abstand zur Kontaktfläche der Bürste 28 aufweist, sodass die gemessene Bürstentemperatur nicht durch eine Abstandsänderung des Temperatursensors 40 zur Oberfläche des Kommutators 27 verfälscht wird.The temperature sensor 40 is designed to brush temperature of the brush 28 take. The temperature sensor 40 is in the brush in the embodiment 28 integrated, but it can also be on the side of the brush holder 31 near the contact surface to the commutator 27 be arranged. This has the advantage that when the brush is worn 28 the temperature sensor 40 a constant distance to the contact surface of the brush 28 so that the measured brush temperature is not affected by a change in the distance of the temperature sensor 40 to the surface of the commutator 27 is falsified.

2 zeigt ein Diagramm über das lastabhängige Verhalten des Elektromotors 21 des Elektroantriebs 100. Dabei ist auf der Abszisse die Zeit t und auf der Ordinate die Temperatur T bzw. die Last L des in 1 gezeigten Elektromotors 21 aufgetragen. Die parallel zur Abszisse verlaufende Linie zeigt eine Bürstenmaximaltemperatur 5 an. Das Diagramm gliedert sich in drei lastabhängige Bereiche, wobei die Bereiche durch gestrichelte vertikale Linien voneinander getrennt sind. Der an der Ordinate angeordnete Lastbereich entspricht einem Nasswischbereich 6 des Scheibenwischers. Der darauffolgende Lastbereich entspricht einem undefinierten Lastbereich 7. In diesem Bereich wischt der Scheibenwischer sowohl über eine nasse, als auch trockene Scheibe. Der daran anschließende Lastbereich entspricht einem Trockenwischbereich 8. Hierbei wischt der Scheibenwischer über eine trockene Scheibe. Die dabei auftretenden Reibungskräfte sind gegenüber dem Wischen auf einer nassen Scheibe im Nasswischbereich 6 deutlich erhöht. Die Kraft, die zum Verfahren eines Scheibenwischarms über die Scheibe benötigt wird, steigt vom Nasswischbereich 6 zum Trockenwischbereich 8 an. 2 shows a diagram of the load-dependent behavior of the electric motor 21 of the electric drive 100 , In this case, the time t is on the abscissa and the temperature T or the load L of the in 1 shown electric motor 21 applied. The line running parallel to the abscissa shows a brush maximum temperature 5 at. The diagram is divided into three load-dependent areas, where the areas are separated by dashed vertical lines. The arranged on the ordinate load area corresponds to a wet wiping area 6 the windscreen wiper. The subsequent load range corresponds to an undefined load range 7 , In this area, the windshield wiper wipes both over a wet and dry disk. The adjoining load area corresponds to a dry wiping area 8th , The wiper wipes over a dry wheel. The occurring friction forces are compared to the wiping on a wet disc in the wet wiping area 6 clearly increased. The force needed to move a windshield wiper arm across the windshield rises from the wet wipe area 6 to dry wipe area 8th at.

Ferner sind in dem Diagramm drei Graphen dargestellt, wobei der erste Graph einen Temperaturverlauf 1 an der Kontaktfläche zwischen der in 1 gezeigten Bürste 28 und dem Kommutator 29 zeigt. Der zweite Graph zeigt eine ermittelte oder durch den in 1 gezeigten Temperatursensor 40 gemessenen Verlauf einer Bürstentemperatur 2. Der zweite Graph weist einen erhöhten parallelen Verlauf der Bürstentemperatur 2 auf, da die ermittelte Bürstentemperatur 2 mit einem Temperaturzuschlag versehen ist, um mittels des Temperaturzuschlags einen Sicherheitsfaktor hinsichtlich der Bürstenmaximaltemperatur 5 zu gewährleisten. Üblicherweise wird für den Temperaturzuschlag ein Bereich von 5°C bis 10°C gewählt. Die beiden Graphen steigen mit zunehmender Zeit und Last in ihrer Temperatur an. Insbesondere erhöht sich die Temperatur im undefinierten Lastbereich 7 und im Trockenwischbereich 8. Das in 1 gezeigte Steuergerät 35 ist dabei ausgelegt, die eingestellte Zyklenzahl, die zur Drehzahl des Elektromotors 21 korrespondiert, so zu steuern, dass die Zyklenzahl trotz der steigenden Last vom Nasswischbereich 6 zum Trockenwischbereich 8 konstant bleibt. Hierzu verändert das Steuergerät ein Tastverhältnis 4 einer geregelten Pulsweitenmodulation (GPWM) des Elektromotors 21. Beispielsweise verkürzt das Steuergerät 35, um die Zyklenzahl zu halten, die einzelnen Pausen der Pulsweitenmodulation. Ein Verkürzen der einzelnen Pausen der Pulsweitenmodulation entspricht einer Erhöhung des Tastverhältnisses 4 der Pulsweitenmodulation bzw. der an dem Elektromotor 21 anliegenden Spannung und somit einer Leistungserhöhung.Furthermore, three graphs are shown in the diagram, wherein the first graph shows a temperature profile 1 at the contact area between the in 1 shown brush 28 and the commutator 29 shows. The second graph shows a detected or by the in 1 shown temperature sensor 40 measured course of a brush temperature 2 , The second graph shows an increased parallel course of the brush temperature 2 on, since the determined brush temperature 2 is provided with a temperature increase, by means of the temperature surcharge, a safety factor with respect to the brush maximum temperature 5 to ensure. Usually, a range of 5 ° C to 10 ° C is selected for the temperature increase. The two graphs increase in temperature with increasing time and load. In particular, the temperature increases in the undefined load range 7 and in the dry wipe area 8th , This in 1 shown control unit 35 is designed, the set number of cycles, the speed of the electric motor 21 corresponds to control so that the number of cycles despite the increasing load of wet wipe area 6 to dry wipe area 8th remains constant. For this purpose, the control unit changes a duty cycle 4 a regulated one Pulse width modulation (GPWM) of the electric motor 21 , For example, the controller shortens 35 To keep the number of cycles, the individual pauses of the pulse width modulation. Shortening the individual pauses of the pulse width modulation corresponds to an increase in the duty cycle 4 the pulse width modulation or on the electric motor 21 applied voltage and thus a power increase.

Das Tastverhältnis 4 der Pulsweitenmodulation ist dabei im Diagramm mittels des dritten Graphen dargestellt und ist in einzelne Teilbereiche untergliedert. Dabei ist das Tastverhältnis 4 im ersten Teilbereich 64 im Nasswischbereich 6 konstant. In diesem Bereich steigt die Bürstentemperatur 2 in Abhängigkeit der Zeit t an. Die Bürstentemperatur 2 weist jedoch einen deutlichen Abstand zur Bürstenmaximaltemperatur 5 auf. Um die Zyklenzahl trotz erhöhten Widerstandes konstant zu halten, wird im undefinierten Lastbereich 7 das Tastverhältnis 4 konstant zum zunehmenden Reibungswiderstand im zweiten Teilbereich 74 erhöht, um den Drehzahleinbruch durch die erhöhte Last abzufangen. Dies hat zur Folge, dass die Bürstentemperatur 2 gegenüber der Bürstentemperatur 2 im Nasswischbereich 6 deutlich ansteigt.The duty cycle 4 The pulse width modulation is shown in the diagram by means of the third graph and is subdivided into individual sub-areas. Here is the duty cycle 4 in the first subarea 64 in the wet wiping area 6 constant. In this area, the brush temperature rises 2 depending on the time t. The brush temperature 2 However, it has a clear distance to the brush maximum temperature 5 on. In order to keep the number of cycles constant despite increased resistance, the load range is undefined 7 the duty cycle 4 constant to the increasing frictional resistance in the second subrange 74 increased to catch the speed drop by the increased load. As a result, the brush temperature 2 opposite to the brush temperature 2 in the wet wiping area 6 increases significantly.

Für den Trockenwischbereich 8 weist die Pulsweitenmodulation ein deutlich höheres Tastverhältnis 4 im dritten Teilbereich 84 gegenüber dem Nasswischbereich 6 auf. Dies hat zur Folge, dass die Bürstentemperatur 2 fast bis zur Bürstenmaximaltemperatur 5 ansteigt. Überschreitet die Bürstentemperatur 2 einen Schwellenwert 9 und/oder nähert sich der Bürstenmaximaltemperatur 5 in einem Bereich 10 an, so werden im Ereignis 3 die Pausen der Pulsweitenmodulation vergrößert bzw. das Tastverhältnis 4 der Pulsweitenmodulation im Teilbereich 86 auf das Niveau des vierten Teilbereichs 86 reduziert. Dies hat zur Folge, dass die Zyklenzahl des Scheibenwischers abnimmt. Ebenso wird dadurch auch ein weiterer Anstieg der Bürstentemperatur 2 vermieden, sodass die Bürstentemperatur 2 unterhalb der Bürstenmaximaltemperatur 5 liegt.For the dry wipe area 8th Pulse width modulation has a much higher duty cycle 4 in the third section 84 opposite the wet wipe area 6 on. As a result, the brush temperature 2 almost up to the brush maximum temperature 5 increases. Exceeds the brush temperature 2 a threshold 9 and / or approaches the brush maximum temperature 5 in one area 10 on, so be in the event 3 the pauses of the pulse width modulation increases or the duty cycle 4 Pulse width modulation in the subrange 86 to the level of the fourth subarea 86 reduced. This has the consequence that the number of cycles of the windshield wiper decreases. Likewise, this also causes a further increase in the brush temperature 2 avoided, so that the brush temperature 2 below the brush maximum temperature 5 lies.

In der dargestellten Ausführungsform wird das Tastverhältnis 4 durch die Bürstentemperatur 2 bei Erreichen des Bereichs 10 durch das Steuergerät 35 verringert, um ein Überschreiten der Bürstenmaximaltemperatur 5 zu vermeiden. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Steuereinrichtung 35 das Tastverhältnis 4 der Pulsweitenmodulation bei einer Annäherung an die Bürstenmaximaltemperatur 5 kontinuierlich reduziert, um ein Überschreiten der maximalen Bürstenmaximaltemperatur 5 zu vermeiden.In the illustrated embodiment, the duty cycle becomes 4 through the brush temperature 2 when reaching the area 10 through the control unit 35 decreases to exceed the maximum brush temperature 5 to avoid. However, it is also conceivable that the control device 35 the duty cycle 4 the pulse width modulation at an approach to the brush maximum temperature 5 continuously reduced to exceed the maximum maximum brush temperature 5 to avoid.

Die Bürstentemperatur 2 kann ferner durch die Aufnahme der Betriebstemperatur des Elektromotors 21 und/oder des Elektroantriebs 100 ermittelt werden. Hierzu weist die Steuereinrichtung 35 des Elektromotors 21, wie in 1 gezeigt, einen Temperatursensor 42 auf, der ausgelegt ist, die Betriebstemperatur des Elektromotors 21 oder des Elektroantriebs 100 zu erfassen. Steigt die Temperatur der Bürste 28 in Folge der steigenden Last an, so steigt ebenfalls die Betriebstemperatur an, jedoch verzögert und träger als der Temperaturverlauf 1 bei Messung der Bürstentemperatur an der Bürste 28. Die Steuereinrichtung 35 ist dabei ausgelegt, aus dem Verlauf der Betriebstemperatur eine Bürstentemperatur zu ermitteln. Insbesondere können der Gradient sowie der Zeitpunkt des Anstiegs verwendet werden, um die Bürstentemperatur zu ermitteln. Zusätzlich kann der Elektromotor 21 den oben beschriebenen Temperatursensor 40 in bzw. an der Bürste 28 aufweisen, um die Bürstentemperatur 2 zu ermitteln. Ferner kann die Steuereinrichtung 35 ausgelegt sein, die ermittelte Bürstentemperatur mit der über einen Temperatursensor 40 in bzw. an der Bürste 28 gemessenen Bürstentemperatur zu kalibrieren. In einem günstigen Fall ähnelt der ermittelte Verlauf der Bürstentemperatur dem Verlauf der gemessenen Bürstentemperatur an der Bürste 28.The brush temperature 2 can also by recording the operating temperature of the electric motor 21 and / or the electric drive 100 be determined. For this purpose, the control device 35 of the electric motor 21 , as in 1 shown a temperature sensor 42 on, which is designed, the operating temperature of the electric motor 21 or the electric drive 100 capture. If the temperature of the brush rises 28 As a result of the increasing load, so also increases the operating temperature, but delayed and slower than the temperature profile 1 when measuring the brush temperature at the brush 28 , The control device 35 is designed to determine a brush temperature from the course of the operating temperature. In particular, the gradient as well as the time of the rise can be used to determine the brush temperature. In addition, the electric motor 21 the temperature sensor described above 40 in or on the brush 28 exhibit the brush temperature 2 to investigate. Furthermore, the control device 35 be designed, the determined brush temperature with the via a temperature sensor 40 in or on the brush 28 to calibrate the measured brush temperature. In a favorable case, the determined course of the brush temperature is similar to the course of the measured brush temperature at the brush 28 ,

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Bürstentemperatur auch aus der Last des Elektromotors 21 bestimmt werden. Die an dem Elektromotor 21 anliegende Last kann das Steuergerät 35 aus einem Verhältnis der Bestromung zur Drehzahl des Elektromotors 21 ermitteln. Steigt die Last aufgrund eines Wechsels vom Nasswischbereich 6 zum Trockenwischbereich 8 an, so fällt die Drehzahl bei konstanter Bestromung des Elektromotors 21 ab. Um dies zu vermeiden, wird das Tastverhältnis 4 der Pulsweitenmodulation vergrößert. Dies entspricht einem zusätzlichen Energiebetrag, der in den Elektroantrieb 100 eingebracht wird. Überschreitet der eingebrachte Energiebetrag die Kühlleistung des Elektroantriebs 100, so steigt die Bürstentemperatur ebenso an. Um eine Bürstentemperatur aus der Last zu ermitteln, ist das Steuergerät 35 ausgelegt, das Verhältnis der Bestromung des Elektromotors 21 zur Drehzahl bzw. zur Zyklenzahl des Elektromotors 21 zu bestimmen und daraus die Bürstentemperatur zu berechnen. Bei einem Überschreiten der Bürstenmaximaltemperatur 5 ist das Steuergerät 35 ausgelegt, das Tastverhältnis 4 der Pulsweitenmodulation zu reduzieren. Die ermittelte Bürstentemperatur kann ferner durch den Temperatursensor 40 in bzw. an der Bürste 28 kalibriert werden.In a further embodiment of the invention, the brush temperature may also be from the load of the electric motor 21 be determined. The on the electric motor 21 The load can be applied to the control unit 35 from a ratio of the current to the speed of the electric motor 21 determine. If the load increases due to a change from the wet wipe area 6 to dry wipe area 8th on, so the speed falls at constant current to the electric motor 21 from. To avoid this, the duty cycle becomes 4 the pulse width modulation increases. This corresponds to an additional amount of energy in the electric drive 100 is introduced. If the introduced amount of energy exceeds the cooling capacity of the electric drive 100 , so the brush temperature rises as well. To determine a brush temperature from the load is the controller 35 designed, the ratio of the current supply of the electric motor 21 to the speed or the number of cycles of the electric motor 21 to determine and calculate therefrom the brush temperature. When the brush maximum temperature is exceeded 5 is the control unit 35 designed, the duty cycle 4 to reduce the pulse width modulation. The determined brush temperature can also be determined by the temperature sensor 40 in or on the brush 28 be calibrated.

Dem Fachmann ist selbstverständlich geläufig, dass die Ermittlung der Bürstentemperatur beispielhaft ist. Wesentlich dabei ist jedoch, dass das Steuergerät des Elektroantriebs ausgelegt ist, die Bestromung des Elektromotors in Abhängigkeit der Bürstentemperatur zu regeln.The skilled person is of course familiar that the determination of the brush temperature is exemplary. It is essential, however, that the control unit of the electric drive is designed to regulate the energization of the electric motor as a function of the brush temperature.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102007022213 A1 [0002]

Claims

Electric drive ( 100 ), in particular for an electric windshield wiper, with an electric motor ( 21 ) and a control device connected thereto ( 35 ), wherein the electric motor ( 21 ) a rotor ( 32 ) with a coil ( 26 ) whose electrical contact by means of at least one brush ( 28 ), characterized in that the control device ( 35 ), a brush temperature ( 2 ) of the brush ( 28 ) and based on the determined brush temperature ( 2 ) the energization ( 4 ) of the electric motor ( 21 ).

Electric drive ( 100 ) according to claim 1, characterized in that a temperature sensor ( 40 ) with the control device ( 35 ) and in or on a brush ( 28 ) is arranged to the brush temperature ( 2 ).

Electric drive ( 100 ) according to claim 1, characterized in that the control device ( 35 ), the brush temperature ( 2 ) from an operating temperature of the electric motor ( 21 ) and / or from one to the electric motor ( 21 ) to determine the applied load.

Electric drive ( 100 ) according to claim 3, characterized in that the control unit ( 35 ) which is connected to the electric motor ( 21 ) applied load from a ratio of the current ( 4 ) to the speed of the electric motor ( 21 ) to investigate.

Electric drive ( 100 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the control device ( 35 ) for setting the current ( 4 ) of the electric motor ( 21 ) a clocked signal, in particular a signal of the controlled pulse width modulation ( 4 ).

Electric drive ( 100 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the control device ( 35 ) a storage unit ( 39 ), in which a brush maximum temperature ( 5 ), and the control device ( 35 ), the energization ( 4 ) of the electric motor ( 21 ) based on a comparison of the brush maximum temperature ( 5 ) with the determined brush temperature ( 2 ).

Method for controlling an electric motor ( 21 ) with a brush ( 28 ), characterized in that a brush temperature ( 2 ) of the brush ( 28 ) and determined by the brush temperature ( 2 ) an energization ( 4 ) of the electric motor ( 21 ) is set.

Method according to claim 7, characterized in that the brush temperature ( 2 ) from the on the electric motor ( 21 ) applied load by a ratio of the current ( 4 ) to the speed of the electric motor ( 21 ) is determined.

Method according to claim 7, characterized in that the brush temperature ( 2 ) over an operating temperature of the electric motor ( 21 ) and / or from one of the electric motor ( 21 ) is determined, wherein the determined brush temperature ( 2 ) by means of a in or on the brush ( 28 ) arranged temperature sensor ( 40 ) is calibrated.