DE102015113916A1 - Elektromotorisch angetriebenes Stellglied - Google Patents

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Abstract

Elektromotorisch angetriebenes Stellglied für ein Kraftfahrzeug, wobei das Stellglied aufweist: einen Elektromotor (12) zum Antreiben des Stellgliedes, ein Rückstellmechanismus, durch den das Stellglied im Störungsfall, insbesondere bei einem Stromausfall, des Elektromotors (12) in eine FailSafe Position gedrückt wird, eine Transistor-Brückenschaltung (16) zum Ansteuern des Elektromotors (12), wobei die High Side (16a) und die Low Side (16b) der Transistor-Brückenschaltung (16) komplementär angesteuert werden, derart dass die High Side (16a) gesperrt ist, wenn die Low Side (16b) geöffnet ist und wenn die Low Side (16b) gesperrt ist, die High Side (16a) geöffnet ist, wobei jeder Transistor (18a 18b 18c 18d) der Transistor-Brückenschaltung (16) ein Sperrelement (20a 20b 20c 20d) aufweist zum Sperren des Transistors (18a 18b 18c 18d) im Störungsfall, derart dass bei gesperrten Transistoren (18a 18b 18c 18d) der Transistor-Brückenschaltung (16) ein Stromfluss durch den Elektromotor (12) unmöglich ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektromotorisch angetriebenes Stellglied für ein Kraftfahrzeug. Bei einem derartigen Stellglied kann es sich beispielsweise um eine Klappe oder ein Ventil handeln, die über einen Elektromotor betätigt wird. Bei einer Störung, beispielsweise bei einem Stromausfall am Elektromotor, soll das Stellglied in möglichst kurzer Zeit eine definierte Stellung, nämlich die FailSafe Position einnehmen. Dies wird üblicherweise durch eine Feder erreicht, die das Stellglied zusammen mit einem gegebenenfalls zwischengeschalteten Getriebe und dem Elektromotor in die FailSafe Position drückt. Hierbei wird durch die Feder der Elektromotor, bei dem es sich beispielsweise um einen permanenterregten Gleichstrommotor handeln kann, angetrieben, so dass er als Generator wirkt. Hierdurch wird in den Wicklungen des Elektromotors eine Spannung induziert, durch die es wiederum zu einem Stromfluss kommt. Dieser verursacht ein Abbremsen der durch die Feder hervorgerufenen Rückstellbewegung, so dass das Stellglied seine FailSafe Position erst verzögert erreichen kann.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektromotorisch angetriebenes Stellglied für ein Kraftfahrzeug bereit zu stellen, das im Störungsfall seine FailSafe Position schneller erreicht.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.
  • Das erfindungsgemäße Stellglied für ein Kraftfahrzeug ist elektromotorisch angetrieben und weist hierzu einen Elektromotor auf.
  • Ferner weist es einen Rückstellmechanismus auf, durch den das Stellglied im Störungsfall, beispielsweise bei einem Stromausfall am Elektromotor, in eine FailSafe Position gedrückt und in dieser gehalten wird.
  • Ferner weist die Stellgliedanordnung eine Transistor-Brückenschaltung zum Ansteuern des Elektromotors auf. Die High Side und Low Side der Transistor-Brückenschaltung werden komplementär angesteuert. Dies bedeutet, dass wenn die High Side gesperrt ist, die Low Side geöffnet ist. Umgekehrt ist die High Side geöffnet, wenn die Low Side gesperrt ist.
  • Bei Stellgliedern, die von einer derartigen Transistor-Brückenschaltung angesteuert werden, besteht das Problem, dass in jeder Situation ein Stromfluss durch den Motor möglich ist, da immer entweder die High Side oder die Low Side der Transistor-Brückenschaltung geöffnet ist.
  • Erfindungsgemäß weist jeder Transistor der Transistor-Brückenschaltung ein Sperrelement auf zum Sperren des Transistors im Störungsfall derart, dass bei gesperrten Transistoren der Transistor-Brückenschaltung ein Stromfluss durch den Elektromotor unmöglich ist.
  • Erfindungsgemäß ist es somit möglich, jeden Transistor der Transistor-Brückenschaltung unabhängig von der gerade vorliegenden Situation, in der sich die Brückenschaltung befindet, zu sperren, sodass in jeder Situation der Stromfluss durch den Elektromotor unterbunden werden kann. Wenn nun der Elektromotor durch den Rückstellmechanismus, bei dem es sich beispielsweise um eine Feder handeln kann, zusammen mit dem Stellglied im Störungsfall in die FailSafe Position gedrückt wird, so wird zwar im Elektromotor hierdurch eine Spannung induziert. Da jedoch ein Stromfluss durch den Elektromotor nicht möglich ist, kann durch die induzierte Spannung kein Bremsmoment generiert werden, das ein verzögertes Rückstellen des Stellglieds und des Elektromotors in die FailSafe Position verursachen würde. Im Ergebnis kann daher das erfindungsgemäße Stellglied schneller in die FailSafe Position gebracht werden.
  • Es ist bevorzugt, dass durch die Sperrelemente ein Kurzschluss der Gatespannung der Transistoren der Transistor-Brückenschaltung erfolgt, so dass ein Sperren sämtlicher Transistoren erfolgt. Somit kann erreicht werden, dass durch keinen der Transistoren ein Stromfluss möglich ist, sodass zuverlässig sicher gestellt werden kann, dass auch durch den Elektromotor kein Strom fließen kann.
  • Die Sperrvorrichtung kann beispielsweise als ein zusätzlicher Transistor ausgebildet sein, durch den ein Kurzschließen der Gatespannung des jeweiligen Transistors der Transistor-Brückenschaltung erfolgt.
  • Alternativ kann die Sperrvorrichtung als ein zusätzlicher Widerstand ausgebildet sein, durch den ein Kurzschließen der Gatespannung des jeweiligen Transistors der Transistor-Brückenschaltung erfolgt.
  • Der Elektromotor kann ein permanenterregter Gleichstrommotor sein.
  • Der Rückstellmechanismus kann als Feder oder als ein anderes elastisches Element ausgebildet sein, durch das das Stellglied unabhängig von einer Versorgung mit einer elektrischen Spannung im Störungsfall in die FailSafe Position gedrückt werden kann.
  • In bevorzugter Ausführungsform ist das Stellglied ein Ventil oder eine Klappe in einem Kraftfahrzeug.
  • Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand von Figuren erläutert.
  • 1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Brückenschaltung mit komplementärer Ansteuerung zur Ansteuerung eines Elektromotors.
  • 2 zeigt eine Ausführungsform einer Brückenschaltung für ein erfindungsgemäßes Stellglied.
  • Auf der rechten Seite der 1 ist eine Brückenschaltung (16) dargestellt. Diese dient dem Antreiben eines permanenterregten Gleichstrommotors (12). Die Brückenschaltung (16) weist eine High Side (16a) und eine Low Side (16b) auf. Die High Side wird durch die beiden Transistoren (18a 18b) gebildet, während die beiden Transistoren (18c 18d) die Low Side bilden. Gemäß dem Stand der Technik werden die High Side (16a) und Low Side (16b) komplementär angesteuert, sodass stets ein Stromfluss durch den Elektromotor möglich ist. In 1 ist dies durch die Pfeile an der High Side (16a) dargestellt.
  • Im Gegensatz zu 1 weist jeder Transistor (18a 18b 18c 18d) gemäß 2 ein Sperrelement (20a 20b 20c 20d) auf. Dieses ist als ein zusätzlicher Transistor ausgebildet, durch den ein Kurzschließen der Gatespannung des jeweiligen Transistors (18a 18b 18c 18d) der Transistor-Brückenschaltung (16) erfolgt. Hierdurch kann in jeder Situation ein Stromfluss durch den Elektromotor (12) unterbunden werden, sodass der Elektromotor kein Bremsmoment erzeugen wird. Das nicht dargestellte Stellglied, das durch den Elektromotor (12) angetrieben wird, kann somit schneller in die FailSafe Position gedrückt werden.

Claims (7)

  1. Elektromotorisch angetriebenes Stellglied für ein Kraftfahrzeug, wobei das Stellglied aufweist: einen Elektromotor (12) zum Antreiben des Stellgliedes, ein Rückstellmechanismus, durch den das Stellglied im Störungsfall, insbesondere bei einem Stromausfall, des Elektromotors (12) in eine FailSafe Position gedrückt wird, eine Transistor-Brückenschaltung (16) zum Ansteuern des Elektromotors (12), wobei die High Side (16a) und die Low Side (16b) der Transistor-Brückenschaltung (16) komplementär angesteuert werden, derart dass die High Side (16a) gesperrt ist, wenn die Low Side (16b) geöffnet ist und wenn die Low Side (16b) gesperrt ist die High Side (16a) geöffnet ist dadurch gekennzeichnet, dass jeder Transistor (18a 18b 18c 18d) der Transistor-Brückenschaltung (16) ein Sperrelement (20a 20b 20c 20d) aufweist zum Sperren des Transistors (18a 18b 18c 18d) im Störungsfall, derart dass bei gesperrten Transistoren (18a 18b 18c 18d) der Transistor-Brückenschaltung (16) ein Stromfluss durch den Elektromotor (12) unmöglich ist.
  2. Elektromotorisch angetriebenes Stellglied für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass durch die Sperrelemente (20a 20b 20c 20d) ein Kurzschluss der Gatespannung der Transistoren (18a 18b 18c 18d) der Transistor-Brückenschaltung (16) erfolgt, sodass ein Sperren sämtlicher Transistoren (18a 18b 18c 18d) erfolgt.
  3. Elektromotorisch angetriebenes Stellglied für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrvorrichtung (20a 20b 20c 20d) ein zusätzlicher Transistor ist, durch den ein Kurzschließen der Gatespannung des jeweiligen Transistors (18a 18b 18c 18d) der Transistor-Brückenschaltung (16) erfolgt.
  4. Elektromotorisch angetriebenes Stellglied für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dass die Sperrvorrichtung (20a 20b 20c 20d) ein zusätzlicher Widerstand ist, durch den ein Kurzschließen der Gatespannung des jeweiligen Transistors (18a 18b 18c 18d) der Transistor-Brückenschaltung (16) erfolgt.
  5. Elektromotorisch angetriebenes Stellglied für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (12) ein permanenterregter Gleichstrommotor ist.
  6. Elektromotorisch angetriebenes Stellglied für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückstellmechanismus als Feder ausgebildet ist.
  7. Elektromotorisch angetriebenes Stellglied für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied ein Ventil oder eine Klappe ist.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4223216A1 (de) * 1992-07-15 1994-01-20 Bosch Gmbh Robert Sicherheitseinrichtung für Elektromotoren
DE69329484T2 (de) * 1992-12-14 2001-05-10 Koninklijke Philips Electronics N.V., Eindhoven Steuerelektroden-Abschaltkreis für einen Leistungstransistor
DE102012205816A1 (de) * 2012-04-10 2013-10-10 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Motoransteuerschaltung für einen bürstenlosen Waschmaschinenmotor

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