DE19811992A1 - Circuit arrangement for controlling electric motor - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung mit ei ner Brückenschaltung sowie einem Lenksystem für ein Kraft fahrzeug mit den Merkmalen der Oberbegriffe der unabhängigen Ansprüche.The invention is based on a circuit arrangement with egg ner bridge circuit and a steering system for a power vehicle with the characteristics of the generic terms of the independent Expectations.
Ein solches Lenksystem ist aus der DE-OS 40 31 316 (entspricht
der US 5,205, 371) bekannt und soll, soweit es zum Verständnis
der vorliegenden Erfindung relevant ist, anhand der Fig. 1
und 2 erläutert werden. Bei einem solchen Lenksystem werden die
vom Fahrer durch das Lenkrad 11 bzw. 21 aufgebrachten Lenkbewe
gungen, der durch den Sensor 28 erfaßte Lenkradwinkel δL, in dem
Überlagerungsgetriebe 12 bzw. 22 mit den Bewegungen, dem Motor
winkel δM, des Stellantriebes 13 bzw. 23 überlagert. Die so ent
standene überlagerte Bewegung δL' wird über das Lenkgetriebe 14
bzw. 24 und das Lenkgestänge 16 an die lenkbar ausgelegten Räder 15a
und 15b zur Einstellung des Lenkwinkels δV weitergeleitet.
Hierbei ist der Stellantrieb 13 bzw. 23 im allgemeinen als Elek
tromotor ausgelegt. Das Funktionsprinzip eines solchen Servo
lenksystems besteht darin, daß die Lenkung durch die Übersetzung
iü des Überlagerungsgetriebes 12 bzw. 22 sehr indirekt gemacht
werden kann und damit geringe Lenkradmomente ML erreicht werden
können. Dadurch bedingte, sehr große Lenkradwinkel δL werden
vermieden, indem geeignete Motorwinkel δM überlagert werden, so
daß entsprechend dem Zusammenhang
Such a steering system is known from DE-OS 40 31 316 (corresponds to US Pat. No. 5,205,371) and, insofar as it is relevant for understanding the present invention, is to be explained with reference to FIGS. 1 and 2. In such a steering system, the steering movements applied by the driver through the steering wheel 11 or 21 , the steering wheel angle δ L detected by the sensor 28 , in the superposition gear 12 or 22 with the movements, the motor angle δ M , the actuator 13 or 23 overlaid. The resulting superimposed movement δ L ' is passed on via the steering gear 14 and 24 and the steering linkage 16 to the steerable wheels 15 a and 15 b for adjusting the steering angle δ V. Here, the actuator 13 or 23 is generally designed as an electric motor. The principle of operation of such a power steering system is that the steering can be made very indirectly by the translation i ü of the superposition gear 12 or 22 and thus low steering wheel torques M L can be achieved. This causes very large steering wheel angles δ L to be avoided by superimposing suitable motor angles δ M , so that according to the relationship
δL' = δL/iü + δM
δ L '= δ L / i ü + δ M
mit Lenkradwinkeln üblicher Größe erforderliche Ausgangswinkel δL' eingestellt werden können. Der zur Lenkunterstützung erfor derliche Motorwinkel δM bzw. sein Sollwert wird aus dem Lenkrad winkel δL bestimmt. Darüber hinaus kann der Motorwinkel δM auch abhängig von Signalen Sm gewählt werden, wobei diese Signale Sm die durch die Sensoren 26 erfaßten Fahrzeugbewegungen repräsen tieren.required starting angle δ L 'can be set with steering wheel angles of a customary size. The motor angle δ M required for steering assistance or its setpoint is determined from the steering wheel angle δ L. In addition, the motor angle δ M can also be selected as a function of signals Sm, these signals Sm representing the vehicle movements detected by the sensors 26 .
Bei einem solchen Lenksystem wird also der Lenkwinkel der Vorderachse durch eine Winkelüberlagerung dadurch verändert, daß ein Zusatzwinkel von einem permanenterregten Gleich strommotor 13 beziehungsweise 23 erzeugt wird. Dieser Motor wird im allgemeinen über eine sogenannte H-Brückenschaltung angesteuert. Solch eine Schaltung ist beispielsweise bekannt aus der DE 323 22 918 C2.In such a steering system, the steering angle of the front axle is changed by an angle superimposition in that an additional angle is generated by a permanently excited direct current motor 13 or 23 . This motor is generally controlled via a so-called H-bridge circuit. Such a circuit is known for example from DE 323 22 918 C2.
Insbesondere bei einem Elektromotor, der in einem beschrie benen Lenksystem verwendet wird, ist es von großer Bedeu tung, daß der Motor bei einem Defekt der Ansteuerschaltung sicher und schnell abgeschaltet werden kann. Eine einfache Unterbrechung der Spannungsversorgung der H-Brücke würde zwar dazu führen, daß keine Stromversorgung des Motors mehr stattfindet, der Motor läuft aber nach der Abschaltung der Versorgungsspannung aufgrund seiner Trägheit langsam aus. Erfolgt diese Abschaltung bei einer hohen Motordrehzahl, so entsteht durch das langsame Auslaufen des Motors unkontrol liert ein großer Zusatzlenkwinkel, der zu kritischen Fahrsi tuationen führen kann.Especially with an electric motor that was described in a steering system is used, it is of great importance tion that the motor in the event of a defect in the control circuit can be switched off safely and quickly. An easy one Interruption of the power supply to the H-bridge would cause that no more power supply to the motor takes place, but the engine runs after the Supply voltage slowly due to its inertia. If this shutdown occurs at a high engine speed, so is caused by the slow stopping of the motor in an uncontrolled manner a large additional steering angle that leads to critical driving conditions tuations can lead.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Elektromotor sicher und schnell abzuschalten.The object of the present invention is a Switch off the electric motor safely and quickly.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.This task is characterized by the characteristics of the independent claims solved.
Wie schon erwähnt geht die Erfindung aus von einer Steuerung eines Elektromotors. Der Kern der Erfindung besteht darin, daß Schaltmittel vorgesehen sind, mittels der der Elektromo tor zur Abschaltung des Motors kurzgeschlossen werden kann. Durch die Erfindung kann der Elektromotor, insbesondere bei einer Notabschaltung, schnell und sicher abgeschaltet wer den.As already mentioned, the invention is based on a controller an electric motor. The essence of the invention is that switching means are provided by means of which the electromo Gate to switch off the motor can be short-circuited. By means of the invention, the electric motor, in particular with an emergency shutdown, who quickly and safely shut down the.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Schaltungsanordnung eine Brücken schaltung aufweist, die aus wenigstens vier weiteren Schalt mitteln besteht. Zur Steuerung des Elektromotors im Brücken querzweig wird jeweils durch eine Betätigung der weiteren Schaltmittel eine der beiden Brückendiagonalen stromleitend geschaltet. Zur Abschaltung, insbesondere zur Notabschal tung, des Elektromotors wird der Elektromotor durch die im vorhergehenden Absatz erwähnten Schaltmittel kurzgeschlos sen.In a particularly advantageous embodiment of the invention it is provided that the circuit arrangement is a bridge has circuit that consists of at least four further switching means exists. To control the electric motor in bridges cross branch is in each case by pressing the other Switching means one of the two bridge diagonals conductive switched. For switching off, especially for emergency shutdown tion, the electric motor is the electric motor by the in previously mentioned switching means short-circuited sen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein elektrischer Widerstand vorgesehen, über den der Elektromotor durch eine Betätigung der Schaltmittel kurzge schlossen werden kann. Dies hat den Vorteil, daß der nach der Abschaltung vorliegende Generatorstrom des Motors be grenzt wird.In a further advantageous embodiment of the invention an electrical resistance is provided via which the Electric motor short by actuating the switching means can be closed. This has the advantage that the after the shutdown current generator current of the engine be is bordered.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgese hen, daß die Schaltmittel als wenigstens zwei ansteuerbare Schalter, insbesondere als wenigstens zwei ansteuerbare Halbleiterrelais, ausgebildet sind.In a further embodiment of the invention, it is provided hen that the switching means as at least two controllable Switch, in particular as at least two controllable Semiconductor relays are formed.
Die Strom- und/oder Spannungsversorgung der gesamten Brüc kenschaltung kann darüber hinaus durch weiterhin vorgesehene Schaltmittel unterbrochen werden, wobei insbesondere vorge sehen ist, daß die weiterhin vorgesehenen Schaltmittel als wenigstens ein ansteuerbares Halbleiterrelais ausgebildet sind. Auf diese Weise gelangt man zu einer schnellen Ab schaltung des Motors und einer sicheren Stromabschaltung der gesamten Brückenschaltung. Dabei kann vorgesehen sein, daß gemeinsame Ansteuermittel zur Ansteuerung der Schaltmittel und der weiterhin vorgesehenen Schaltmittel vorhanden sind. The current and / or voltage supply of the entire bridge kenschaltung can also be provided by further Switching means are interrupted, in particular pre see is that the switching means still provided as formed at least one controllable semiconductor relay are. In this way you get to a quick down switching the motor and a safe power cut off of the entire bridge circuit. It can be provided that common control means for controlling the switching means and the switching means also provided are present.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, daß die er findungsgemäße Schaltungsanordnung in einem eingangs erwähn ten Lenksystem für ein Kraftfahrzeug Verwendung findet. Da bei weist das Lenksystem wenigstens ein lenkbares Rad, einen als Stellantrieb ausgebildeten Elektromotor und ein Überla gerungsgetriebe auf, wobei durch das Überlagerungsgetriebe die durch den Fahrer des Fahrzeugs initiierte Lenkbewegung und die durch den Stellantrieb initiierte Bewegung zur Er zeugung der Lenkbewegung des lenkbaren Rades überlagert wer den.Another aspect of the invention is that it Circuit arrangement according to the invention mentioned in an introduction steering system for a motor vehicle is used. There in the steering system has at least one steerable wheel, one designed as an actuator electric motor and a Überla gearing on, through the superposition gear the steering movement initiated by the driver of the vehicle and the movement to Er initiated by the actuator generation of the steering movement of the steerable wheel superimposed who the.
Der Kern dieser Variante besteht darin, daß zur Steuerung des Elektromotors Schaltmittel vorgesehen sind, mittels der der Elektromotor kurzgeschlossen werden kann. Hierdurch kommt es, insbesondere bei einer Notabschaltung des Elektro motors, zu einer sicheren und schnellen Abschaltung des Mo tors.The essence of this variant is that for control of the electric motor switching means are provided by means of the electric motor can be short-circuited. Hereby it happens, especially in the event of an emergency shutdown of the electrical system motors, for a safe and fast shutdown of the Mo tors.
Auch bei dieser Anwendung der Erfindung auf ein Lenksystem kann vorgesehen sein, daß zur Steuerung des Elektromotors eine Brückenschaltung, bestehend aus vier Schaltmitteln, vorgesehen ist. Zur Steuerung des im Brückenquerzweig ange ordneten Elektromotors wird jeweils durch eine Betätigung der Schaltmittel eine der beiden Brückendiagonalen stromlei tend geschaltet. Es sind dann erfindungsgemäß Schaltmittel vorgesehen, mittels der der Elektromotor kurzgeschlossen werden kann. Also in this application of the invention to a steering system can be provided that for controlling the electric motor a bridge circuit consisting of four switching means, is provided. To control the in the cross bridge branch ordered electric motor is in each case by an actuation the switching means is one of the two diagonal bridges switched. It is then switching means according to the invention provided by means of which the electric motor is short-circuited can be.
Insbesondere sind Mittel vorgesehen, mittels der ein Fehler zustand, insbesondere der Bauelemente der Brückenschaltung und/oder der Ansteuerung der Bauelemente der Brückenschal tung, erkannt wird und mittels der in Reaktion auf einen er kannten Fehler der Elektromotor durch Ansteuerung der Schaltmittel kurzgeschlossen wird.In particular, means are provided by means of which an error state, especially the components of the bridge circuit and / or the control of the components of the bridge scarf tion, is recognized and by means of in response to an er Known errors of the electric motor by controlling the Switching means is short-circuited.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprü chen zu entnehmen.Further advantageous refinements are the dependent claims Chen to take.
Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Lenksystem nach dem Stand der Technik, während die Fig. 3 und 4 Schaltungsanordnungen darstellen. Figs. 1 and 2 show a steering system according to the prior art, while Figs. 3 and 4 illustrate circuit arrangements.
Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbei spiels dargestellt werden.In the following, the invention is to be described with reference to an embodiment are shown in a game.
Die schon eingangs beschriebenen Fig. 1 und 2 zeigen ein aus dem Stand der Technik bekanntes Lenksystem. Figs. 1 and 2 have already been described initially show a method known from the prior art steering system.
Die Fig. 3 zeigt die Ansteuerung des permanenterregten Elektromotors 23 über eine H-Brücke. Die vier Leistungstran sistoren S1, S2, S3 und S4 werden in bekannter Weise von ei ner Steuerlogik, die Bestandteil des Steuergeräts 27 sein kann, angesteuert, indem jeweils durch eine paarweise Betä tigung der Schaltmittel S1, S2, S3 und S4 eine der beiden Brückendiagonalen stromleitend geschaltet wird. Fig. 3 shows the driving of the permanent-magnet electric motor 23 via an H-bridge. The four power transistors S1, S2, S3 and S4 are controlled in a known manner by egg control logic, which can be part of the control unit 27 , by actuating the switching means S1, S2, S3 and S4 in pairs by one of the two bridge diagonals is switched electrically.
Wie in der Fig. 3 zu sehen ist, steuert die Logik 27 zu sätzlich das aus dem Antrieb A1 und dem Schalter A1.1 beste hende Relais, über das die H-Brücke mit Spannung versorgt wird. Mit Hilfe dieses Relais kann die Spanungsversorgung UTBatt des Motors auch dann unterbrochen werden, wenn die H- Brücke oder deren Ansteuerung defekt ist. Wird die Span nungsversorgung durch eine Betätigung des Relais A1/A1.1 un terbrochen, so kann kein Strom mehr durch den Motor 23 flie ßen, woraufhin der Motor 23 aufgrund der Trägheit langsam ausläuft. Erfolgt diese Abschaltung bei einer hohen Motor drehzahl, so entsteht durch das langsame Auslaufen des Mo tors unkontrolliert ein großer Zusatzlenkwinkel, der zu kri tischen Fahrsituationen führen kann.As can be seen in FIG. 3, the logic 27 additionally controls the existing relay consisting of the drive A1 and the switch A1.1, via which the H-bridge is supplied with voltage. With the help of this relay the power supply UTBatt of the motor can be interrupted even if the H-bridge or its control is defective. If the voltage supply is interrupted by actuation of the relay A1 / A1.1, current can no longer flow through the motor 23 , whereupon the motor 23 slowly slows down due to the inertia. If this shutdown takes place at a high engine speed, the slow stopping of the engine uncontrollably creates a large additional steering angle, which can lead to critical driving situations.
Die in der Fig. 4 gezeigte Schaltung unterscheidet sich von der in der Fig. 3 dargestellten Schaltung durch das Relais A1', das die beiden Schalter A1.2 und A1.3 hat.The circuit shown in FIG. 4 differs from the circuit shown in FIG. 3 by the relay A1 ', which has the two switches A1.2 and A1.3.
Im eingeschalteten Zustand verbinden die Schalter A1.2 und A1.3 den Motor 23 mit den Transistoren der H-Brücke, so daß er in gewohnter Weise bestromt werden kann.In the switched-on state, the switches A1.2 and A1.3 connect the motor 23 to the transistors of the H-bridge, so that it can be energized in the usual way.
Im abgeschalteten Zustand verbinden die Schalter A1.2 und A1.3 die beiden Motoranschlüsse über einen Widerstand R mit einander, d. h. der Motor 23 wird über den Widerstand R kurz geschlossen. In the switched-off state, the switches A1.2 and A1.3 connect the two motor connections to one another via a resistor R, ie the motor 23 is short-circuited via the resistor R.
Erfolgt nun eine Notabschaltung des Motors 23 bei einer ho hen Motordrehzahl über das Relais A1'/A1.2/A1.3, so fließt ein vom Motor 23 erzeugter Generatorstrom über den Wider stand R. Das dadurch entstehende Generatormoment bremst den Motor 23 schnell ab, so daß kein großer unerwünschter Motor winkel und damit Lenkzusatzwinkel entsteht.If an emergency shutdown of the engine 23 now takes place at a high engine speed via the relay A1 '/ A1.2 / A1.3, a generator current generated by the engine 23 flows through the resistor R. The resulting generator torque brakes the engine 23 quickly , so that no large unwanted engine angle and thus additional steering angle arises.
Der Widerstand R sorgt dafür, daß kein unzulässig großer Strom fließt, der zu einer Schädigung der Magnete des Motors 23 führen könnte. Kann eine Schädigung der Magnete ausge schlossen oder in Kauf genommen werden, so kann aber auch auf den Widerstand verzichtet werden.The resistor R ensures that no impermissibly large current flows, which could damage the magnets of the motor 23 . If damage to the magnets can be ruled out or accepted, resistance can also be dispensed with.
Dem Kern der Erfindung folgend kann auf eine Trennung der H- Brücke von der Spannungsversorgung UBatt über den in der Fig. 3 gezeigten Relaisschalter A1/A1.1 verzichtet werden. Die in der Fig. 4 gezeigte Sicherung ist ausreichend.In accordance with the essence of the invention, there is no need to separate the H-bridge from the voltage supply U Batt via the relay switch A1 / A1.1 shown in FIG. 3. The fuse shown in Fig. 4 is sufficient.
Ist aber eine Trennung der H-Brücke von der Spannungsversor gung trotzdem erwünscht, so kann die in der Fig. 4 gezeigte Schaltung durch einen Relaisschalter A1/A1.1 wie in der Fig. 3 gezeigt ergänzt werden. Der Schalter A1.1 kann dann entweder durch ein separates Relais angesteuert werden oder durch ein gemeinsames Relais mit den Schalters A1.2 und A1.3 angesteuert werden.However, if a separation of the H-bridge from the voltage supply is desired, the circuit shown in FIG. 4 can be supplemented by a relay switch A1 / A1.1 as shown in FIG. 3. Switch A1.1 can then either be controlled by a separate relay or controlled by a common relay with switches A1.2 and A1.3.
Gegebenenfalls können für die Notabschaltung Halbleiterre lais verwendet werden. If necessary, semiconductor re lais can be used.
Zusammenfassend ist zu bemerken, daß erfindungsgemäß ein schnelles Abbremsen des Motors 23 bei einer Notabschaltung durch Kurzschließen der Motoranschlüsse ermöglicht wird. Der Motor kann über einen Widerstand R kurzgeschlossen werden, um seinen Generatorstrom zu begrenzen.In summary, it should be noted that, according to the invention, the motor 23 can be braked quickly in the event of an emergency shutdown by short-circuiting the motor connections. The motor can be short-circuited through a resistor R to limit its generator current.
Die erfindungsgemäße Notabschaltung erfordert nur einen ge ringen Mehraufwand gegenüber einer Notabschaltung, wie sie in der Fig. 3 zu sehen ist.The emergency shutdown according to the invention requires only a slight additional effort compared to an emergency shutdown, as can be seen in FIG. 3.
Claims (10)
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|---|---|---|---|
| DE1998111992 DE19811992A1 (en) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | Circuit arrangement for controlling electric motor |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE1998111992 DE19811992A1 (en) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | Circuit arrangement for controlling electric motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE19811992A1 true DE19811992A1 (en) | 1999-09-30 |
Family
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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