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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektromotorvorrichtung für eine motorisierte Bremsvorrichtung eines Fahrzeugs und eine motorisierte Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Elektromotorvorrichtung.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik sind motorisierte Bremsvorrichtungen für Fahrzeuge, wie beispielsweise der in der
DE 20 2010 017 605 U1 offenbarte Bremskraftverstärker, bekannt, welche mit einem herkömmlichen Elektromotor ausgestattet sind. Ein derartiger herkömmlicher Elektromotor weist üblicherweise eine Gesamtanzahl von drei Motorphasen auf, wobei jede der drei Motorphasen typischerweise mittels je einer zugeordneten Halbbrücke angesteuert wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung schafft eine Elektromotorvorrichtung für eine motorisierte Bremsvorrichtung eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine motorisierte Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und ein Verfahren zum Betreiben einer Elektromotorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
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Vorteile der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft kostengünstige Möglichkeiten zur ausfallsicheren Motorisierung einer motorisierten Vorrichtung, für welche eine hohe Ausfallsicherheit wünschenswert ist, wie beispielsweise einer motorisierten Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug/Kraftfahrzeug. Mittels der vorliegenden Erfindung kann ein unkontrollierter Stromfluss durch die fehlerhafte oder mittels der fehlerhaften ersten Halbbrücke angesteuerte/betriebene erste Motorphase, bei welchem eine verlässliche Funktion des Elektromotors nicht mehr garantiert wäre, durch das elektrische Abtrennen der ersten Motorphase von ihrer ersten Halbbrücke verhindert werden. Auf diese Weise ist verhindert, dass der unkontrollierte Stromfluss durch die erste Motorphase zu einer Fehlfunktion, einer Blockierung oder einem Abbremsen des Elektromotors führt. Eine Nutzung der vorliegenden Erfindung für eine Elektromotorvorrichtung reduziert damit das herkömmliche Risiko eines Ausfalls eines Elektromotors der Elektromotorvorrichtung, bzw. eines Ausfalls der mittels der Elektromotorvorrichtung betriebenen motorisierten Vorrichtung, ohne dass zur Realisierung der Erfindung wesentliche Kosten anfallen.
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Die vorliegende Erfindung kann für eine Vielzahl von motorisierten Vorrichtungen mit einer gewünschten hohen Ausfallsicherheit verwendet werden. Insbesondere kann die vorliegende Erfindung für eine motorisierte Bremsvorrichtung vorteilhaft genutzt werden, weil sie das herkömmliche Risiko eines Ausfalls der motorisierten Bremsvorrichtung selbst bei einem Auftreten des mindestens einen Fehlerfalls an ihrem Elektromotor während einer Fahrt eines damit ausgestatteten Fahrzeugs/Kraftfahrzeugs deutlich reduziert. Auf diese Weise steigert die vorliegende Erfindung insbesondere einen Fahrkomfort und einen Sicherheitsstandard eines Fahrzeugs/Kraftfahrzeugs, welches mittels einer die vorliegende Erfindung nutzenden motorisierten Bremsvorrichtung abgebremst wird. Außerdem kann das die vorliegende Erfindung auf diese Weise nutzende Fahrzeug aufgrund der hohen Ausfallsicherheit der zum Abbremsen des Fahrzeugs verwendeten motorisierten Bremsvorrichtung vorteilhaft zum autonomen/automatisierten Fahren eingesetzt werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Elektromotorvorrichtung ist der Elektromotor zusätzlich zu der ersten Motorphase, der zweiten Motorphase und der dritten Motorphase noch mit zumindest einer vierten Motorphase ausgebildet. Durch die Erhöhung der Anzahl der Motorphasen des Elektromotors von den üblichen drei Motorphasen auf mindestens vier kann selbst nach einer „Deaktivierung“ der ersten Motorphase durch Auslösen der Schmelzsicherung der ersten Halbbrücke noch zumindest ein Notbetrieb des Elektromotors mittels seiner mindestens drei restlichen Motorphasen aufrechterhalten werden.
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Alternativ oder ergänzend kann die Ansteuereinrichtung für die erste Motorphase noch eine weitere Halbbrücke aufweisen, welche an der ersten Motorphase elektrisch angebunden und derart ausgelegt ist, dass das an der ersten Motorphase jeweils anliegende Spannungssignal und/oder die Stromstärke des Stromflusses durch die erste Motorphase mittels der weiteren Halbbrücke einstellbar ist. In diesem Fall kann bei einem Vorliegen des mindestens einen Fehlerfalls an der ersten Halbbrücke die erste Halbbrücke durch Auslösen der Schmelzsicherung der ersten Halbbrücke von der ersten Motorphase abgetrennt werden und anschließend die erste Motorphase mittels ihrer weiteren Halbbrücke angesteuert/betrieben werden.
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Als vorteilhafte Weiterbildung kann auch die weitere Halbbrücke eine weitere Schmelzsicherung aufweisen, über welche die weitere Halbbrücke an der ersten Motorphase elektrisch angebunden ist. Somit kann auch die weitere Halbbrücke über ein Auslösen ihrer weiteren Schmelzsicherung von der ersten Motorphase elektrisch getrennt werden.
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Als vorteilhafte Weiterbildung kann die Überwachungseinrichtung zusätzlich dazu ausgelegt und/oder programmiert sein, zu untersuchen und/oder aus dem mindestens eines Informationssignals auszulesen, ob der mindestens eine Fehlerfall an der weiteren Halbbrücke vorliegt, und, gegebenenfalls, die weitere Schmelzsicherung der weiteren Halbbrücke so auszulösen, dass die weitere Halbbrücke elektrisch von der ersten Motorphase getrennt ist. Somit kann die Überwachungseinrichtung auch zur „Überwachung“ der weiteren Halbbrücke der ersten Motorphase genutzt werden.
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Bevorzugter Weise weist jede der Halbbrücken der Ansteuereinrichtung jeweils ihre Schmelzsicherung auf, über welche die jeweilige Halbbrücke mit der ihr zugeordneten Motorphase elektrisch verbunden ist, und/oder jede der Motorphasen des Elektromotors ist mit ihren jeweils zwei zugeordneten Halbbrücken elektrisch verbunden. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform der Elektromotorvorrichtung kann die Überwachungseinrichtung deshalb vorteilhaft auf Fehler/Funktionsbeschränkungen der Motorphasen des Elektromotors und/oder der Halbbrücken der Ansteuereinrichtung durch Auslösen der jeweiligen Schmelzsicherung reagieren.
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Beispielsweise kann die mindestens eine Schmelzsicherung der Elektromotorvorrichtung je eine KFZ-Schmelzsicherung, je eine Keramiksicherung oder je eine Soll-Bruchstelle in einer die mit der jeweiligen Schmelzsicherung ausgebildete Halbbrücke mit der zugeordneten Motorphase elektrisch verbindenden Leiterbahn sein. Die mindestens eine Schmelzsicherung der Elektromotorvorrichtung kann somit auf kostengünstige Weise realisiert sein.
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Vorzugsweise ist die Überwachungseinrichtung zumindest dazu ausgelegt und/oder programmiert, zu untersuchen, ob als der mindestens eine vorgegebene Fehlerfall ein Kurzschluss in der ersten Motorphase, der ersten Halbbrücke oder in der weiteren Halbbrücke auftritt. Darunter kann insbesondere verstanden werden, dass die Überwachungseinrichtung dazu ausgelegt/programmiert ist, einen Kurzschluss in der ersten Motorphase, der ersten Halbbrücke oder in der weiteren Halbbrücke zu erkennen. Insbesondere kann die Überwachungseinrichtung dazu ausgelegt/programmiert sein, für alle Motorphasen des Elektromotors und/oder alle Halbbrücken der Ansteuereinrichtung das Auftreten eines Kurzschlusses als den mindestens einen vorgegebenen Fehlerfall zu untersuchen/zu erkennen.
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Die vorausgehend beschriebenen Vorteile sind auch bei einer motorisierten Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug mit einer derartigen Elektromotorvorrichtung gewährleistet. Die motorisierte Bremsvorrichtung kann beispielsweise ein einem Hauptbremszylinder vorgelagerter oder vorlagerbarer elektromechanischer Bremskraftverstärker, eine hydraulische Pumpenvorrichtung, eine Plungervorrichtung, eine elektromechanische Bremse und/oder ein zum Abbremsen des damit ausgestatteten Fahrzeugs ausgebildeter Antriebsmotor sein. Die vorliegende Erfindung ist somit vielseitig einsetzbar.
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Des Weiteren schafft auch ein Ausführen eines korrespondierenden Verfahrens zum Betreiben einer Elektromotorvorrichtung die oben erläuterten Vorteile. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das Verfahren gemäß den oben erläuterten Ausführungsformen der Elektromotorvorrichtung weitergebildet werden kann.
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Figurenliste
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Elektromotorvorrichtung;
- 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Elektromotorvorrichtung; und
- 3 ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben einer Elektromotorvorrichtung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Elektromotorvorrichtung.
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Die in 1 schematisch dargestellte Elektromotorvorrichtung hat einen Elektromotor 10, welcher zumindest mit einer ersten Motorphase U, einer zweiten Motorphase V und einer dritten Motorphase W ausgebildet ist. Als vorteilhafte Ergänzung weist der Elektromotor 10 zusätzlich zu seiner ersten Motorphase U, seiner zweiten Motorphase V und seiner dritten Motorphase W noch eine vierte Motorphase X auf. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass auf eine Ausbildung der vierten Motorphase X an dem Elektromotor 10 auch verzichtet werden kann. Lediglich beispielhaft weist der Elektromotor 10 der 1 eine Gesamtanzahl von vier Motorphasen U, V, W und X auf. Alternativ kann der Elektromotor 10 jedoch auch mit nur drei Motorphasen oder mit mehr als vier Motorphasen ausgebildet sein.
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Vorzugsweise ist jede der mindestens drei Motorphasen U, V, W und X des Elektromotors 10 derart ausgebildet, dass eine aktuelle Stromstärke eines Stromflusses durch die jeweilige Motorphase U, V, W und X von den aktuellen Stromstärken der Stromflüsse durch die mindestens zwei anderen Motorphasen U, V, W und X des Elektromotors 10 abweichen kann. Unter den Motorphasen U, V, W und X kann beispielsweise je eine Wicklung oder je eine Wicklungsgruppe verstanden werden.
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Der Elektromotor 10 kann beispielsweise ein Elektromotor mit permanent erregtem Rotor (PMSM), ein Reluktanzmotor oder eine Asynchronmaschine sein. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine Ausbildbarkeit der im Weiteren beschriebenen Elektromotorvorrichtung auf keinen speziellen Motortyp ihres Elektromotors 10 beschränkt ist. Der Elektromotor 10 ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass, während seine volle Leistung unter Nutzung aller seiner Motorphasen U, V, W und X bewirkbar ist, zumindest noch ein Notbetrieb des Elektromotors 10 unter Nichtnutzung mindestens einer seiner Motorphasen U, V, W und X ausführbar ist. Dies ist mittels einer entsprechenden Motorauslegung oder Topologie des Elektromotors 10 unabhängig von der Gesamtanzahl seiner Motorphasen U, V, W und X verlässlich realisierbar.
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Die Elektromotorvorrichtung umfasst auch eine Ansteuereinrichtung 12, welche für jede Motorphase U, V, W und X des Elektromotors 10 je eine Halbbrücke 14U, 14V, 14W und 14X aufweist. Die jeweilige Halbbrücke 14U, 14V, 14W und 14X ist jeweils an der zugeordneten Motorphase U, V, W und X elektrisch angebunden und derart ausgelegt, dass ein an der zugeordneten Motorphase U, V, W und X jeweils anliegendes Spannungssignal und/oder die Stromstärke des Stromflusses durch die zugeordnete Motorphase U, V, W und X mittels der jeweiligen Halbbrücke 14U, 14V, 14W und 14X einstellbar ist/eingestellt wird. Die je eine Halbbrücke 14U, 14V, 14W und 14X pro Motorphase U, V, W und X des Elektromotors 10 können insbesondere eine Endstufe 16 der Ansteuereinrichtung 12 bilden.
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Eine sogenannte erste Halbbrücke 14U der Halbbrücken 14U, 14V, 14W und 14X ist der ersten Motorphase U zugeordnet, d.h. die erste Halbbrücke 14U ist elektrisch an der ersten Motorphase U derart angebunden, dass das an der zugeordneten ersten Motorphase U jeweils anliegende Spannungssignal und/oder die Stromstärke des Stromflusses durch die erste Motorphase U mittels der ersten Halbbrücke 14U einstellbar ist/eingestellt wird. Die erste Halbbrücke 14U umfasst eine Schmelzsicherung 18U, über welche die erste Halbbrücke 14U an der ersten Motorphase U elektrisch angebunden ist. Es wird hier außerdem darauf hingewiesen, dass die erste Halbbrücke 14U über die Schmelzsicherung 18U derart an der ersten Motorphase U elektrisch angebunden ist, dass die erste Halbbrücke 14U und die erste Motorphase U nach einem Auslösen der Schmelzsicherung 18U elektrisch voneinander getrennt sind.
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Zusätzlich ist die Elektromotorvorrichtung mit einer Überwachungseinrichtung 20 ausgebildet, welche für mindestens einen der Überwachungseinrichtung 20 vorgegebenen Fehlerfall dazu ausgelegt und/oder programmiert ist, zu untersuchen und/oder aus mindestens einem von einer (nicht dargestellten) externen Sensorik bereitgestellten Informationssignal 22 auszulesen, ob der mindestens eine Fehlerfall an der ersten Motorphase U oder der ersten Halbbrücke 14U vorliegt. Zum Untersuchen eines möglichen Vorliegens des mindestens einen Fehlerfalls an der ersten Motorphase U oder der ersten Halbbrücke 14U kann die Überwachungseinrichtung 20 beispielsweise dazu ausgelegt und/oder programmiert sein, mindestens ein Messsignal 24 mindestens eines Sensors 26U, 26V, 26W und 26X der Elektromotorvorrichtung bezüglich eines möglichen Vorliegens des mindestens einen Fehlerfalls an der ersten Motorphase U oder der ersten Halbbrücke 14U auszuwerten. Der mindestens eine Sensor 26U, 26V, 26W und 26X der Elektromotorvorrichtung kann beispielsweise mindestens ein Stromstärkesensor 26U, 26V, 26W und 26X, mindestens ein Spannungssensor, mindestens ein Temperatursensor und/oder mindestens ein Drehratensensor sein. Es wird hier jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die genannten Beispiele für den mindestens einen Sensor 26U, 26V, 26W und 26X der Elektromotorvorrichtung nicht abschließend zu interpretieren sind. Wie in 1 bildlich wiedergegeben ist, kann z.B. jede der Halbbrücken 14U, 14V, 14W und 14X jeweils einen Stromstärkesensor 26U, 26V, 26W und 26X aufweisen, obwohl die Stromstärkesensoren 26V, 26W und 26X in 1 nicht skizziert sind.
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Sofern die Überwachungseinrichtung 20 erkennt oder bestimmt, dass der mindestens eine Fehlerfall an der ersten Motorphase U oder der ersten Halbbrücke 14U vorliegt, ist die Überwachungseinrichtung 20 dazu ausgelegt/programmiert, die Schmelzsicherung 18U der ersten Halbbrücke 14U so auszulösen, dass die erste Halbbrücke 14U elektrisch von der ersten Motorphase U getrennt ist. (Das Auslösen der Schmelzsicherung 18U der ersten Halbbrücke 14U wird in der Regel mittels eines entsprechenden Ansteuerns der restlichen Halbbrücken 14V, 14W und 14X zum Zusammenleiten von Strömen der restlichen Halbbrücken 14V, 14W und 14X über die auszulösende Schmelzsicherung 18U bewirkt.) Mittels des Auslösens der Schmelzsicherung 18U kann die Überwachungseinrichtung 20 beispielsweise bei Vorliegen des mindestens einen Fehlerfalls an der ersten Halbbrücke 14U verhindern, dass ein fehlerhaftes Ansteuern/Betreiben der ersten Motorphase U durch die erste Halbbrücke 14U zu einer Fehlfunktion, einer Blockierung oder einem unerwünschten Abbremsen des Elektromotors 10 führt. Entsprechend kann die Überwachungseinrichtung 20 auch mittels des Auslösens der Schmelzsicherung 18U der ersten Halbbrücke 14U bei Auftreten des mindestens einen Fehlerfalls an der ersten Motorphase U sicherstellen, dass der mindestens eine Fehlerfall an der ersten Motorphase U keine Fehlfunktion, keine Blockierung und kein unerwünschtes Abbremsen des Elektromotors 10 auslöst.
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Durch das elektrische Abtrennen der ersten Motorphase U von ihrer ersten Halbbrücke 14U mittels des Auslösens der Schmelzsicherung 18U kann ein unkontrollierter Stromfluss durch die fehlerhafte oder mittels der fehlerhaften ersten Halbbrücke angesteuerte/betriebene erste Motorphase U, bei welchem eine verlässliche Funktion des Elektromotors 10 nicht mehr garantiert wäre, verhindert werden. Durch das gezielte Auslösen der Schmelzsicherung 18U der ersten Halbbrücke 14U kann somit noch zumindest der Notbetrieb des Elektromotors 10 unter Nutzung seiner restlichen Motorphasen V, W und X sichergestellt werden. Selbst wenn der Notbetrieb des Elektromotors 10 unter Nutzung seiner restlichen Motorphasen V, W und X nicht die Höchstleistung eines Betriebs des Elektromotors unter Nutzung aller seiner Motorphasen U, V, W und X erbringt, ist der Notbetrieb des Elektromotors 10 meistens vorteilhafter als eine Fehlfunktion, eine Blockierung oder ein unerwünschtes Abbremsen des Elektromotors 10. In der Regel ist der Elektromotor 10 auch nach einem elektrischen Abtrennen mindestens einer seiner Motorphasen U, V, W und X von der zugeordneten Halbbrücke 14U, 14V, 14W und 14X noch in der Lage, ein für zumindest eine Mindestfunktionalität einer mittels der Elektromotorvorrichtung angetriebenen motorisierten Vorrichtung ausreichendes drehendes Magnetfeld zu erzeugen.
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In 1 ist lediglich die Schmelzsicherung 18U der ersten Halbbrücke 14U bildlich wiedergegeben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass jede der Halbbrücken 14U, 14V, 14W und 14X jeweils ihre Schmelzsicherung 18U, 18V, 18W und 18X, über welche die jeweilige Halbbrücke 14U, 14V, 14W und 14X mit der ihr zugeordneten Motorphase U, V, W und X elektrisch verbunden ist, aufweisen kann. Vorzugsweise ist in diesem Fall jede der Halbbrücken 14U, 14V, 14W und 14X über ihre Schmelzsicherung 18U, 18V, 18W und 18X derart an der ihr zugeordneten Motorphase U, V, W und X elektrisch angebunden ist, dass die jeweilige Halbbrücke 14U, 14V, 14W und 14X und die ihr zugeordnete Motorphase U, V, W und X nach einem Auslösen der Schmelzsicherung 18U, 18V, 18W und 18X der jeweiligen Halbbrücke 14U, 14V, 14W und 14X elektrisch voneinander getrennt sind.
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Als vorteilhafte Weiterbildung kann die Überwachungseinrichtung 20 auch dazu ausgelegt und/oder programmiert sein, (insbesondere durch Auswertung des mindestens einen Messsignals 24 des mindestens einen Sensors 26U, 26V, 26W und 26X) zu untersuchen und/oder aus dem mindestens einen Informationssignal 22 auszulesen, ob der mindestens eine Fehlerfall an zumindest einer aller ihrer Motorphase U, V, W und X und/oder an zumindest einer aller ihrer Halbbrücken 14U, 14V, 14W und 14X vorliegt. Erkennt oder bestimmt die Überwachungseinrichtung 20, dass der mindestens eine Fehlerfall an zumindest einer aller ihrer Motorphase U, V, W und X und/oder an zumindest einer aller ihrer Halbbrücken 14U, 14V, 14W und 14X vorliegt, so ist die Überwachungseinrichtung 20 dann dazu ausgelegt/programmiert, die jeweilige Schmelzsicherung 18U, 18V, 18W und 18X der Halbbrücke 14U, 14V, 14W und 14X mit dem mindestens einem vorliegenden Fehlerfall oder die jeweilige Schmelzsicherung 18U, 18V, 18W und 18X der mit der Motorphase U, V, W und X mit dem mindestens einem vorliegenden Fehlerfall elektrisch verbundenen Halbbrücke 14U, 14V, 14W und 14X auszulösen. Anschließend kann zumindest noch der Notbetrieb des Elektromotors 10 unter Nutzung seiner restlichen Motorphasen U, V, W und X ausgeführt werden. Mittels des Auslösens der jeweiligen Schmelzsicherung 18U, 18V, 18W und 18X kann somit ein kompletter Ausfall des Elektromotors 10 verhindert werden.
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Die Überwachungseinrichtung 20 kann z.B. dazu ausgelegt und/oder programmiert sein, (insbesondere durch Auswertung des mindestens einen Messsignals 24 des mindestens einen Sensors 26U, 26V, 26W und 26X) zu untersuchen und/oder aus dem mindestens einen bereitgestellten Informationssignal 22 auszulesen, ob als der mindestens eine vorgegebene Fehlerfall ein Kurzschluss an zumindest einer aller ihrer Motorphase U, V, W und X und/oder an zumindest einer aller ihrer Halbbrücken 14U, 14V, 14W und 14X auftritt. Alternativ oder ergänzend können mittels der Überwachungseinrichtung 20 auch ein Kurzschluss auf Masse an einem low-side MOSFET zumindest einer aller ihrer Halbbrücken 14U, 14V, 14W und 14X oder eine Durchlegierung/thermische Zerstörung mindestens eines MOSFETs/IGBTs zumindest einer aller ihrer Halbbrücken 14U, 14V, 14W und 14X als der mindestens eine Fehlerfall ermittelbar/erkennbar sein.
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Zum Auslösen kann die jeweilige Schmelzsicherung 18U, 18V, 18W und 18X beispielsweise aktiv durchgebrannt werden, insbesondere durch gezieltes Überströmen der jeweiligen Schmelzsicherung 18U, 18V, 18W und 18X. Zum Auslösen einer Schmelzsicherung 18U, 18V, 18W und 18X einer Halbbrücke 14U, 14V, 14W und 14X können beispielsweise die mit der jeweiligen Halbbrücke 14U, 14V, 14W und 14X nicht elektrisch verbundenen restlichen Motorphasen U, V, W und X des Elektromotors 10 für eine zum Auslösen der Schmelzsicherung 18U, 18V, 18W und 18X ausreichende Zeitdauer an ein Versorgungspotential geschaltet werden, während an die mit der jeweiligen Halbbrücke 14U, 14V, 14W und 14X elektrisch verbundene Motorphase U, V, W und X ein hohes Potential, z.B. gleich einer arithmetischen Summe der restlichen Motorphasen U, V, W und X des Elektromotors 10, angelegt wird. Dies bewirkt verlässlich ein Auslösen der Schmelzsicherung 18U, 18V, 18W und 18X der jeweiligen Halbbrücke 14U, 14V, 14W und 14X, während die Schmelzsicherungen 18U, 18V, 18W und 18X der weiteren Halbbrücken 14U, 14V, 14W und 14X intakt bleiben.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Elektromotorvorrichtung.
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Auch die in 2 schematisch dargestellte Elektromotorvorrichtung hat einen Elektromotor 10 mit zumindest der ersten Motorphase U, der zweiten Motorphase V und der dritten Motorphase W. Lediglich beispielhaft ist der Elektromotor 10 der Elektromotorvorrichtung der 2 noch mit der vierten Motorphase X ausgebildet. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine Ausbildung der im Weiteren beschriebenen Merkmale nicht auf eine Gesamtanzahl von vier Motorphasen U, V, W und X des Elektromotors 10 limitiert ist. Alternativ kann der Elektromotor 10 auch mit nur drei Motorphasen oder mit mehr als vier Motorphasen ausgebildet sein.
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Wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform weist auch die Ansteuereinrichtung 12 der Elektromotorvorrichtung der 2 für jede Motorphase U, V, W und X des Elektromotors 10 je eine Halbbrücke 14U, 14V, 14W und 14X auf. Wie in 2 zusätzlich erkennbar ist, hat die Ansteuereinrichtung 12 für die erste Motorphase U zusätzlich zu der ersten Halbbrücke 14U noch eine weitere/zweite Halbbrücke 14U-2, wobei die zweite Halbbrücke 14U-2 an der ersten Motorphase U elektrisch angebunden und derart ausgelegt ist, dass das an der ersten Motorphase U jeweils anliegende Spannungssignal und/oder die Stromstärke des Stromflusses durch die erste Motorphase U auch mittels der zweiten Halbbrücke 14U-2 einstellbar ist.
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Aufgrund der vorteilhaften Ausbildung der Elektromotorvorrichtung der 2 mit der zweiten Halbbrücke 14U-2 für die erste Motorphase U kann nach einem Auslösen der Schmelzsicherung 18U der ersten Halbbrücke 14U zum elektrischen Abtrennen der ersten Halbbrücke 14U von der ersten Motorphase U die zweite Halbbrücke 14U-2 als „Ersatz“ für die erste Halbbrüche 14U verwendet werden. Die Ansteuereinrichtung 12 weist somit eine Redundanz zur Ansteuerung/zum Betreiben zumindest der ersten Motorphase U auf. Da die Ausbildung der zweiten Halbbrücke 14U-2 kaum Zusatzkosten bei der Herstellung der Elektromotorvorrichtung verursacht, ist die Redundanz der Ansteuereinrichtung 12 zumindest für die erste Motorphase U außerdem kostenoptimiert.
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Als vorteilhafte Weiterbildung kann auch die zweite Halbbrücke 14U-2 eine Schmelzsicherung 18U-2 umfassen, über welche die zweite Halbbrücke 14U-2 an der ersten Motorphase U elektrisch angebunden ist. Insbesondere kann die zweite Halbbrücke 14U-2 über die Schmelzsicherung 18U-2 derart an der ersten Motorphase U elektrisch angebunden sein, dass die zweite Halbbrücke 14U-2 und die erste Motorphase U nach einem Auslösen der Schmelzsicherung 18U-2 elektrisch voneinander getrennt sind. Vorzugsweise ist in diesem Fall die Überwachungseinrichtung 20 zusätzlich dazu ausgelegt und/oder programmiert, zu untersuchen und/oder aus dem mindestens einen Informationssignal 22 auszulesen, ob der mindestens eine Fehlerfall an der zweiten Halbbrücke 14U-2 vorliegt, und, gegebenenfalls, die Schmelzsicherung 18U-2 der zweiten Halbbrücke 14U-2 so auszulösen, dass die zweite Halbbrücke 14U-2 elektrisch von der ersten Motorphase U getrennt ist. Liegt der mindestens eine Fehlerfall an der zweiten Halbbrücke 14U-2 vor, so kann durch gezieltes Auslösen der Schmelzsicherung 18U-2 der zweiten Halbbrücke 14U-2 von der Überwachungseinrichtung 20 sichergestellt werden, dass die nun ausschließlich mittels der ersten Halbbrücke 14U angesteuerte erste Motorphase U vorteilhaft zum gewünschten Betrieb des Elektromotors 10 beiträgt.
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Bei der Elektromotorvorrichtung der 2 ist vorzugsweise jede der Motorphasen U, V, W und X des Elektromotors 10 mit ihren jeweils zwei zugeordneten Halbbrücken 14U, 14U-2, 14V, 14V-2, 14W, 14W-2, 14X und 14X-2 elektrisch verbunden. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Ausbildung der Ansteuereinrichtung 12 mit jeweils zwei zugeordneten Halbbrücken 14U, 14U-2, 14V, 14V-2, 14W, 14W-2, 14X und 14X-2 pro Motorphase U, V, W und X des Elektromotors 10 unabhängig von der Gesamtanzahl der Motorphasen U, V, W und X des Elektromotors 10 realisierbar ist.
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Dabei kann je eine Halbbrücke 14U, 14V, 14W und 14X jeder Motorphase U, V, W und X des Elektromotors 10 Teil einer ersten Endstufe 16a und je eine andere der Halbbrücken 14U-2, 14V-2, 14W-2 und 14X-2 jeder Motorphase U, V, W und X des Elektromotors 10 Teil einer zweiten Endstufe 16b sein. Die beiden Endstufen 16a und 16b können als parallel oder symmetrisch ausgebildete Endstufen 16a und 16b bezeichnet werden. Die zwei Endstufen 16a und 16b können den Elektromotor 10 gemeinsam oder getrennt betreiben, wobei eine Leistung beliebig zwischen den zwei Endstufen 16a und 16b aufgeteilt sein kann. Gegebenenfalls wird die zweite Endstufe 16b nur als Reserve der ersten Endstufe 16a bereitgehalten, ohne dass die zweite Endstufe 16b bei einem fehlerfreien Vorliegen der Elektromotorvorrichtung eingesetzt ist. Zur Gewährleistung einer vorteilhaften Redundanz kann die erste Endstufe 16a Teil eines ersten Rechners sein, während die zweite Endstufe 16b in einem separaten weiteren Rechner angeordnet ist. Alternativ oder ergänzend können die erste Endstufe und die zweite Endstufe zur Erweiterung ihrer Redundanz zusätzlich an unterschiedlichen Stromversorgungen elektrisch angebunden sein.
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Trotz der Ausstattung der Ansteuereinrichtung 12 mit den je zwei Halbbrücken 14U, 14U-2, 14V, 14V-2, 14W, 14W-2, 14X und 14X-2 pro Motorphase U, V, W und X des Elektromotors 10 kann jede der Halbbrücken 14U, 14U-2, 14V, 14V-2, 14W, 14W-2, 14X und 14X-2 der Ansteuereinrichtung 12 jeweils ihre Schmelzsicherung 18U, 18U-2, 18V, 18V-2, 18W, 18W-2, 18X und 18X-2 haben, wobei jede der Halbbrücken 14U, 14U-2, 14V, 14V-2, 14W, 14W-2, 14X und 14X-2 der Ansteuereinrichtung 12 über ihre Schmelzsicherung 18U, 18U-2, 18V, 18V-2, 18W, 18W-2, 18X und 18X-2 mit der ihr zugeordneten Motorphase U, V, W und X elektrisch verbunden ist.
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Sofern der mindestens eine Fehlerfall an einer der Halbbrücken 14U, 14U-2, 14V, 14V-2, 14W, 14W-2, 14X und 14X-2 der Ansteuereinrichtung 12 und/oder an einer der Motorphasen U, V, W und X vorliegt, kann die Überwachungseinrichtung 20 durch Auslösen der Schmelzsicherung 18U, 18U-2, 18V, 18V-2, 18W, 18W-2, 18X und 18X-2 der jeweiligen Halbbrücke 14U, 14U-2, 14V, 14V-2, 14W, 14W-2, 14X und 14X-2 oder einer der mit der jeweiligen Motorphase U, V, W und X elektrisch verbundenen Halbbrücke 14U, 14U-2, 14V, 14V-2, 14W, 14W-2, 14X und 14X-2 den Schaden gezielt begrenzen. Da in diesem Fall nur die jeweilige Schmelzsicherung 18U, 18U-2, 18V, 18V-2, 18W, 18W-2, 18X und 18X-2 ausgelöst/zerstört wird, können die übrigen Halbbrücken 14U, 14U-2, 14V, 14V-2, 14W, 14W-2, 14X und 14X-2 noch weiterhin zumindest den Notbetrieb des Elektromotors 10 gewährleisten. Selbst wenn bei einer der Motorphasen U, V, W und X die Schmelzsicherungen 18U, 18U-2, 18V, 18V-2, 18W, 18W-2, 18X und 18X-2 ihrer beiden Halbbrücken 14U, 14U-2, 14V, 14V-2, 14W, 14W-2, 14X und 14X-2 ausgelöst werden, können die restlichen Motorphase U, V, W und X noch zumindest den Notbetrieb des Elektromotors 10 ausführen.
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Bezüglich weiterer Merkmale der Elektromotorvorrichtung der 2 wird auf die vorausgehend erläuterte Ausführungsform der 1 verwiesen.
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Die oben beschriebenen Elektromotorvorrichtungen realisieren jeweils eine redundante Motoransteuerung. Die oben beschriebenen Elektromotorvorrichtungen können deshalb jeweils vorteilhaft für eine motorisierte Vorrichtung, für welche eine hohe Ausfallsicherheit wünschenswert ist, eingesetzt werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine Verwendbarkeit der oben erläuterten Elektromotorvorrichtungen nicht auf einen bestimmten Vorrichtungstyp von motorisierten Vorrichtungen limitiert ist. Insbesondere können die oben beschriebenen Elektromotorvorrichtungen überall da vorteilhaft eingesetzt werden, wo eine erhöhte Verfügbarkeit eines motorisierten Betriebs vorteilhaft/gewünscht ist.
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Beispielsweise können die oben beschriebenen Elektromotorvorrichtungen jeweils vorteilhaft als Teil einer motorisierten Bremsvorrichtung eines Fahrzeugs/Kraftfahrzeugs eingesetzt werden. Die jeweilige motorisierte Bremsvorrichtung kann insbesondere zum Bewirken eines Druckaufbaus in einer Hydraulik eines Bremssystems oder zum Bewirken einer Bremskraft in einem (hydrauliklosen) elektromechanischen Bremssystem eingesetzt werden. Die motorisierte Bremsvorrichtung kann beispielsweise ein einem Hauptbremszylinder vorgelagerter oder vorlagerbarer elektromechanischer Bremskraftverstärker, eine hydraulische Pumpenvorrichtung, eine motorisierte Plungervorrichtung, eine elektromechanische Bremse und/oder ein zum wahlweisen Beschleunigen und Abbremsen des damit ausgestatteten Fahrzeugs ausgebildeter Antriebsmotor sein. Die hier aufgezählten Beispiele für die motorisierte Bremsvorrichtung sind jedoch nicht abschließend zu interpretieren.
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Bei den oben beschriebenen Elektromotorvorrichtungen kann die mindestens eine Schmelzsicherung 18U, 18U-2, 18V, 18V-2, 18W, 18W-2, 18X und 18X-2 (als klassische Sicherung in einem Kabel) je eine (klassische) KFZ-Schmelzsicherung oder je eine Keramiksicherung sein. Alternativ kann die mindestens eine Schmelzsicherung 18U, 18U-2, 18V, 18V-2, 18W, 18W-2, 18X und 18X-2 auch (als kompakte Leiterbahnsicherung) je eine Soll-Bruchstelle in einer die mit der jeweiligen Schmelzsicherung 18U, 18U-2, 18V, 18V-2, 18W, 18W-2, 18X und 18X-2 ausgebildete Halbbrücke 14U, 14U-2, 14V, 14V-2, 14W, 14W-2, 14X und 14X-2 mit der zugeordneten Motorphase U, V, W und X elektrisch verbindenden Leiterbahn sein. Beispielsweise kann die jeweilige Soll-Bruchstelle in der Leiterbahn durch eine lokal dünnere Ausbildung der Leiterbahn realisiert sein.
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3 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben einer Elektromotorvorrichtung.
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Das im Weiteren beschriebene Verfahren kann (nahezu) mit jeder Elektromotorvorrichtung ausgeführt werden, welche einen Elektromotor mit zumindest einer ersten Motorphase, einer zweiten Motorphase und einer dritten Motorphase und eine Ansteuereinrichtung, die für jede Motorphase des Elektromotors je eine Halbbrücke aufweist, hat. Die je eine Halbbrücke ist jeweils an der zugeordneten Motorphase elektrisch angebunden und derart ausgelegt, dass ein an der zugeordneten Motorphase jeweils anliegendes Spannungssignal und/oder eine Stromstärke eines Stromflusses durch die zugeordnete Motorphase mittels der jeweiligen Halbbrücke einstellbar ist/eingestellt werden.
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Mittels des im Weiteren beschriebenen Verfahrens kann beispielsweise eine Elektromotorvorrichtung einer motorisierten Bremsvorrichtung eines Fahrzeugs/Kraftfahrzeugs betrieben werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine Ausführbarkeit des im Weiteren beschriebenen Verfahrens auf keinen bestimmten Verwendungszweck der Elektromotorvorrichtung beschränkt ist.
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In einem Verfahrensschritt S1 wird für mindestens einen vorgegebenen Fehlerfall ermittelt, ob der mindestens eine Fehlerfall an der ersten Motorphase oder der der ersten Motorphase zugeordneten ersten Halbbrücke vorliegt. Möglichkeiten zum Ausführen des Verfahrensschritts S1 sind oben schon erläutert.
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Sofern der mindestens eine Fehlerfall an der ersten Motorphase oder der ersten Halbbrücke vorliegt, wird ein Verfahrensschritt S2 ausgeführt, in welchem eine Schmelzsicherung der ersten Halbbrücke, über welche die erste Halbbrücke an der ersten Motorphase elektrisch angebunden ist, so ausgelöst wird, dass die erste Halbbrücke elektrisch von der ersten Motorphase getrennt wird. Damit schafft auch ein Ausführen der Verfahrensschritte S1 und S2 die oben beschriebenen Vorteile.
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Optionaler Weise kann in dem Verfahrensschritt S1 zusätzlich ermittelt werden, ob der mindestens eine Fehlerfall an einer weiteren Halbbrücke, welche an der ersten Motorphase elektrisch angebunden und derart ausgelegt ist, dass das an der ersten Motorphase jeweils anliegendes Spannungssignal und/oder die Stromstärke des Stromflusses durch erste Motorphase mittels der weiteren Halbbrücke einstellbar ist, vorliegt. Sofern der mindestens eine Fehlerfall an der weiteren Halbbrücke vorliegt, wird in einem Verfahrensschritt S3 eine weitere Schmelzsicherung der weiteren Halbbrücke, über welche die weitere Halbbrücke an der ersten Motorphase elektrisch angebunden ist, so ausgelöst, dass die weitere Halbbrücke elektrisch von der ersten Motorphase getrennt wird.
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Außerdem können die Verfahrensschritte S1, S2 und S3 nicht nur für die erste Motorphase, die erste Halbbrücke und evtl. ihre weitere Halbbrücke, sondern entsprechend auch für weitere Motorphasen des Elektromotors und die ihnen zugeordneten Halbbrücken ausgeführt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202010017605 U1 [0002]
