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Die Erfindung betrifft ein Steuergerät für einen Elektromotor sowie einen Aktor mit solch einem Steuergerät und einem Elektromotor.
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Zur Steuerung komplexer technischer Systeme ist es bekannt, elektromechanische Aktoren einzusetzen, welche Komponenten des Systems betätigen können. Die Aktoren, die einen Elektromotor aufweisen, werden dazu von einer Steuereinheit des Systems gesteuert. Ein Beispiel für ein solches komplexes technisches System ist ein Getriebesystem, etwa eines Kraftfahrzeugs, ohne jedoch die Erfindung auf dieses Beispiel zu beschränken.
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Soll ein solches technisches System um eine weitere durch einen Aktor anzusteuernde Komponente ergänzt werden, so muss auch dafür gesorgt werden, dass die Steuereinheit diesen Aktor ansteuern kann. Ein weiterer Aktor kann im Beispiel eines Getriebesystems etwa erforderlich werden, wenn im Zuge der Einführung von Hybridantrieben eine Trennkupplung in das Getriebesystem integriert wird; diese Trennkupplung muss betätigt werden, wozu ein entsprechender Aktor erforderlich ist. Außer entsprechenden Veränderungen in der Software der Steuereinheit ist sicherzustellen, dass die Hardware der Steuereinheit über eine Schnittstelle zum Anschluss des weiteren Aktors verfügt. Aufgrund der hohen Anzahl von in technischen Systemen oftmals eingesetzten Aktoren tritt dabei häufig das Problem auf, dass an der vorhandenen Steuereinheit keine geeigneten Schnittstellen mehr verfügbar sind. In diesem Fall muss entweder die Steuereinheit selbst verändert, mitunter neu entwickelt werden, um eine geeignete Schnittstelle bereitzustellen, oder es muss eine separate Steuereinheit für den weiteren Aktor vorgesehen werden, welche aber häufig dennoch mit der bereits vorhandenen Steuereinheit in Kommunikation treten muss, so dass gegebenenfalls dennoch Veränderungen an der bestehenden Steuereinheit erforderlich sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit zu schaffen, einen weiteren Aktor in einem technischen System einzusetzen, ohne dass dies Veränderungen der Hardware der Steuereinheit des technischen Systems erfordert.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Steuergerät gemäß Anspruch 1. Die Unteransprüche hierzu enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen.
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Anspruch 10 betrifft einen Aktor mit einem entsprechenden Steuergerät.
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Das erfindungsgemäße Steuergerät für einen Elektromotor weist einen ersten Adapter zur Verbindung des Steuergeräts mit dem Elektromotor und einen zweiten Adapter zur Verbindung des Steuergeräts mit einer übergeordneten Steuereinheit eines technischen Systems auf. Beispielsweise, und ohne die Erfindung darauf zu beschränken, kann das technische System ein Getriebesystem eines Kraftfahrzeugs sein und die übergeordnete Steuereinheit wäre in diesem Beispiel etwa eine Getriebesteuereinheit, welche die Funktion des gesamten Getriebes steuert. Der erste Adapter ist insbesondere dazu ausgebildet, mit Anschlüssen und/oder Kontakten des Elektromotors verbunden zu werden, welche gemäß dem Stand der Technik direkt mit einer oder mehreren Schnittstellen an der übergeordneten Steuereinheit verbunden werden. Diese Schnittstellen sind bei Verwendung des erfindungsgemäßen Steuergeräts an der übergeordneten Steuereinheit nicht mehr erforderlich, es ist also insbesondere nicht nötig, die übergeordnete Steuereinheit aufzurüsten, um solche Schnittstellen zusätzlich bereitzustellen, falls ein weiterer Aktor in das technische System integriert werden soll. Zur Verbindung des Steuergeräts mit der übergeordneten Steuereinheit ist der zweite Adapter vorgesehen, welcher insbesondere einfacher ausgestaltet sein kann und weniger spezielle Schnittstellen an der Steuereinheit benötigt oder überhaupt keine separaten Schnittstellen, falls der zweite Adapter eine Verbindung zu einem ohnehin in dem technischen System vorhandenen Kommunikationsnetz, etwa einem Bus-System, herstellt, in das die Steuereinheit eingebunden ist. Das Steuergerät ist ferner dazu ausgebildet, die Ansteuerung des Elektromotors ganz oder teilweise an Stelle der Steuereinheit durchzuführen, so dass für diese Ansteuerung erforderliche Verbindungen nur zwischen Steuergerät und Elektromotor, aber im Gegensatz zum Stand der Technik nicht zwischen übergeordneter Steuereinheit und Elektromotor benötigt werden.
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In einer Ausführungsform der Erfindung sind der erste Adapter und der zweite Adapter jeweils zur Herstellung einer Steckverbindung ausgebildet.
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In einer Ausführungsform stellt der erste Adapter mindestens einen Kontakt zur Spannungsversorgung einer oder mehrerer Phasen des Elektromotors bereit. Beispielsweise kann der erste Adapter im Falle eines dreiphasigen Elektromotors für jede der drei Phasen jeweils einen Kontakt bereitstellen.
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Zusätzlich oder alternativ kann der erste Adapter mindestens einen Kontakt für eine Rotorlagesensorik des Elektromotors bereitstellen. Der Elektromotor kann beispielsweise ein elektronisch kommutierter Elektromotor sein. Zur korrekten Kommutierung des Elektromotors muss jeweils die Stellung des Rotors des Elektromotors bekannt sein. Diese Stellung des Rotors wird durch die Rotorlagesensorik ermittelt. Der mindestens eine Kontakt für die Rotorlagesensorik, den der erste Adapter bereitstellt, dient zur Übermittlung der ermittelten Stellung des Rotors an das Steuergerät, also zur Übertragung von Rotorlagesignalen an das Steuergerät. In einem Beispiel kann die Rotorlagesensorik drei Hall-Sensoren verwenden, um die Stellung des Rotors zu ermitteln. Die Ausgabe eines jeden der Hall-Sensoren könnte beispielsweise über einen jeweiligen Kontakt des ersten Adapters an das Steuergerät übermittelt werden. Der erste Adapter kann auch einen Kontakt zur Spannungsversorgung der Rotorlagesensorik umfassen.
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In einer Ausführungsform stellt der zweite Adapter mindestens einen Kontakt zur Spannungsversorgung bereit. Insbesondere kann über den zweiten Adapter das Steuergerät mit Spannung versorgt werden, und auf dem Weg über das Steuergerät auch der Elektromotor.
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In einer Ausführungsform stellt der zweite Adapter einen Anschluss zur Kommunikation mit der übergeordneten Steuereinheit bereit. Dabei kann es sich insbesondere um einen Anschluss an ein Bus-System, etwa CAN, handeln.
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Der zweite Adapter kann darüber hinaus einen oder mehrere Kontakte für eine weitere Funktion bereitstellen. Ein nichteinschränkendes Beispiel hierfür wäre etwa ein Kontakt für ein Zündsignal, das die Information „Fahrzeug eingeschaltet“ übermittelt.
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Ein erfindungsgemäßer Aktor weist einen Elektromotor und ein Steuergerät wie vorstehend beschrieben auf. Insbesondere können der Elektromotor und das Steuergerät bereits einen Aktor bilden. Das Steuergerät ist mit dem Elektromotor über den ersten Adapter verbunden. Wenigstens eine Aussparung im Steuergerät ist so bezüglich einer Aussparung im Elektromotor angeordnet, dass eine Schraube sowohl durch die Aussparung im Steuergerät als auch durch die Aussparung im Elektromotor führbar ist. Vorteilhaft sind der Elektromotor und das Steuergerät in einer Einbauumgebung durch mindestens eine Schraube befestigt, welche sowohl durch eine Aussparung am Steuergerät als auch eine Aussparung am Elektromotor verläuft. Anders ausgedrückt sind Montagevorrichtungen, insbesondere Aussparungen oder Bohrungen für Schrauben, zur Montage von Elektromotor und Steuergerät in der Einbauumgebung aufeinander abgestimmt, so dass in der Einbauumgebung keine zusätzlichen Befestigungspunkte für das Steuergerät vorgesehen werden müssen. Es können stattdessen die für den Elektromotor vorgesehenen Befestigungspunkte zusätzlich auch für das Steuergerät genutzt werden. Dies erleichtert den Einbau von Steuergerät und Elektromotor in eine Einbauumgebung. Im Falle eines bereits montierten Elektromotors ist in diesem Fall die Nachrüstung eines erfindungsgemäßen Steuergeräts einfach. Es können die Befestigungsschrauben des Elektromotors gelöst, das Steuergerät aufgesetzt, das Steuergerät über den ersten Adapter mit dem Elektromotor verbunden und die Befestigungsschrauben durch Steuergerät und Elektromotor wieder eingedreht werden. Es ist auch möglich, den Elektromotor mit vormontiertem Steuergerät bereitzustellen; dabei ist insbesondere der Elektromotor bereits mit dem ersten Adapter des Steuergeräts verbunden.
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Es ist auch möglich, zumindest einen Teil eines Gehäuses des Steuergeräts aus gut wärmeleitendem Material, etwa Aluminium, herzustellen, beispielsweise als ein Strangpressprofil. Auf diese Weise kann Wärme aus dem Steuergerät und auch aus dem Elektromotor effizient abgeführt werden. Es kann etwa Wärme aus dem Steuergerät über das Aluminium in das Gehäuse des Elektromotors und von da in ein etwaiges Gehäuse des erfindungsgemäßen Aktors oder in die Einbauumgebung abgeführt werden. Ferner kann ein Bereich des Gehäuses des Steuergeräts einen Anschraubflansch des Elektromotors teilweise umfassen, was die Vibrationsfestigkeit der Verbindung zwischen Elektromotor und Steuergerät begünstigt.
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Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Vorteile an Hand der beigefügten Zeichnungen noch näher erläutert.
- 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Steuergerät verbunden mit einem Elektromotor.
- 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Steuergerät verbunden mit einem Elektromotor.
- 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Steuergerät und einen Elektromotor getrennt voneinander.
- 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Steuergerät verbunden mit einem Elektromotor.
- 5 zeigt ein erfindungsgemäßes Steuergerät verbunden mit einem Elektromotor.
- 6 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Steuergerät.
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Die Zeichnungen stellen lediglich Ausführungsbeispiele der Erfindung dar, ohne die Erfindung auf die dargestellten Ausführungsformen zu beschränken.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Steuergerät 1 verbunden mit einem Elektromotor 2, zu dem auch eine Rotorwelle 21 gezeigt ist. Das Steuergerät 1 weist einen ersten Adapter 11 auf, über den es mit dem Elektromotor 2 verbunden ist. Konkret ist der Elektromotor 2 mit einem hier nicht sichtbaren Stecker in den ersten Adapter 11 eingesteckt. Das Steuergerät 2 weist ferner einen zweiten Adapter 12 auf, der zur Verbindung des Steuergeräts 1 mit einer übergeordneten Steuereinheit ausgebildet ist. In der gezeigten Ausführungsform ist auch der zweite Adapter dazu ausgebildet, diese Verbindung als Steckverbindung zu realisieren.
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2 zeigt eine andere Ansicht des in 1 gezeigten Steuergeräts 1 und Elektromotors 2. In der 2 sind ferner noch Schrauben 51, 52, 53, 54 dargestellt. Die Schrauben 51 und 52 sind durch Bereiche eines Gehäuses 23 und eines zugehörigen Gehäusedeckels 24 des Elektromotors 2 geführt. Die Schrauben 53 und 54 sind durch Aussparungen im Steuergerät 1 sowie durch Aussparungen in Bereichen des Gehäuses 23 und des zugehörigen Gehäusedeckels 24 des Elektromotors 2 geführt. Mit den Schrauben 51, 52, 53, 54 können Steuergerät 1 und Elektromotor 2 in einer Einbauumgebung befestigt werden; dabei wird dann zusätzlich aufgrund der Schrauben 53 und 54 das Steuergerät 1 an dem Elektromotor 2 befestigt.
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3 zeigt ein erfindungsgemäßes Steuergerät 1 getrennt von einem Elektromotor 2. Steuergerät 1 und Elektromotor 2 entsprechen weitgehend den in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen. So sind am Steuergerät 1 erster Adapter 11 und zweiter Adapter 12 gezeigt. Ferner ist noch eine Aussparung 16 im Steuergerät 1 zu erkennen, die dazu dient, eine Schraube durch das Steuergerät 1 zu führen, wie dies in 2 gezeigt ist. Beim Elektromotor 2 sind neben der Rotorwelle 21 Gehäuse 23 und Gehäusedeckel 24 gezeigt. Ferner sind Bereiche mit Aussparungen 26 gezeigt, durch welche Schrauben geführt werden können, wie dies in 2 dargestellt ist. Ferner ist am Elektromotor noch ein Stecker 25 gezeigt. Der Stecker 25 ist dazu vorgesehen, in den ersten Adapter 11 am Steuergerät 1 eingeschoben zu werden, und so eine Steckverbindung zwischen dem Elektromotor 2 und dem Steuergerät 1 herzustellen.
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4 ist eine weitere Ansicht des erfindungsgemäßen Steuergeräts 1, das mit dem Elektromotor 2 verbunden ist. Steuergerät 1 und Elektromotor 2 entsprechen weitgehend den in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen. Auch hier sind wiederum die Schrauben 52, 53, 54 dargestellt. Die Schraube 51 (siehe 2) ist in dieser Perspektive verdeckt. Steuergerät 1 und Elektromotor 2 können zusammen bereits einen Aktor 300 bilden. Es ist jedoch denkbar, dass der Aktor außer dem Elektromotor 2 und dem Steuergerät 1 noch weitere Komponenten umfasst.
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5 ist eine weitere Ansicht des erfindungsgemäßen Steuergeräts 1, das mit dem Elektromotor 2 verbunden ist. Steuergerät 1 und Elektromotor 2 entsprechen weitgehend den in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen. Auch hier sind wiederum die Schrauben 51, 52, 53 dargestellt. Die Schraube 54 (siehe 2) ist in dieser Perspektive verdeckt. Zu erkennen sind ferner Gehäuse 23 und Gehäusedeckel 24 mit Aussparungen 26, durch welche die Schrauben 51 und 52 geführt sind.
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6 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Steuergeräts 1. Das Steuergerät 1 hat einen ersten Adapter 11 und einen zweiten Adapter 12. Ferner weist das Steuergerät 1 einen Prozessor 101 auf sowie einen Speicher 102, in dem Programmanweisungen 103 gespeichert sind, welche vom Prozessor 101 abgearbeitet werden können, um Aufgaben in der Ansteuerung eines Elektromotors zu erfüllen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Steuergerät 1 dazu vorgesehen, einen dreiphasigen elektronisch kommutierten Elektromotor anzusteuern, insbesondere dazu, die Kommutierung dieses Elektromotors zu steuern.
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Dementsprechend weist der erste Adapter Kontakte 111, 112 und 113 zur Spannungsversorgung jeweils einer Phase des Elektromotors auf, Kontakte 121 und 122 zur Spannungsversorgung einer Rotorlagesensorik des Elektromotors, und Kontakte 131, 132, 133 als Eingänge für Signale von der Rotorlagesensorik. Der zweite Adapter 12 weist Kontakte 141 und 142 zur Spannungsversorgung des Steuergeräts 1 und über das Steuergerät 1 und die Kontakte 111, 112, 113, 121 und 122 auch des Elektromotors und seiner Rotorlagesensorik auf. Der zweite Adapter 12 weist ferner einen Anschluss 150 zur Kommunikation zwischen dem Steuergerät 1 und einer übergeordneten Steuereinheit auf, beispielsweise indem das Steuergerät 1 über Anschluss 150 an ein Bus-System angebunden wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Steuergerät
- 2
- Elektromotor
- 11
- erster Adapter
- 12
- zweiter Adapter
- 16
- Aussparung
- 21
- Rotorwelle
- 23
- Gehäuse
- 24
- Gehäusedeckel
- 25
- Stecker
- 26
- Aussparung
- 51
- Schraube
- 52
- Schraube
- 53
- Schraube
- 54
- Schraube
- 101
- Prozessor
- 102
- Speicher
- 103
- Programmanweisungen
- 111
- Kontakt (Phase des Elektromotors)
- 112
- Kontakt (Phase des Elektromotors)
- 113
- Kontakt (Phase des Elektromotors)
- 121
- Kontakt (Spannungsversorgung Rotorlagesensorik)
- 122
- Kontakt (Spannungsversorgung Rotorlagesensorik)
- 131
- Kontakt (Signal Rotorlagesensorik)
- 132
- Kontakt (Signal Rotorlagesensorik)
- 133
- Kontakt (Signal Rotorlagesensorik)
- 141
- Kontakt (Spannungsversorgung Steuergerät)
- 142
- Kontakt (Spannungsversorgung Steuergerät)
- 150
- Anschluss (Kommunikation)
- 300
- Aktor
