DE3626651A1 - Antriebssteuerschaltung fuer einen gleichstrommotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebssteuerschaltung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Gleichstrommotoren werden beispielsweise für Brennstoffzuführungspumpen von Kraftfahrzeugen verwendet.

Die Fig. 3 zeigt eine bekannte Antriebssteuerschaltung für einen bürstenlosen Dreiphasen- Gleichstrommotor. Drei Positionssensoren MP zur Erfassung der Stellung eines durch einen Permanentmagneten magnetisierten Rotors RO sind um diesen herum in gegenseitigen Abständen von jeweils 120° angeordnet und die Ausgangssignale der Positionssensoren MP werden zu einer Positionsdetektorschaltung MPC geführt. Diese wandelt die Ausgangssignale der Positionssensoren beispielsweise in logische 1-Signale um und liefert diese logischen Signale zu einer Dreiphasen-Logikschaltung LC. In Übereinstimmung mit den in der Positionsdetektorschaltung MPC erzeugten Rotorpositionssignalen liefert die Logikschaltung LC an ihren Ausgängen für die erste Phase Φ 1, die zweite Phase Φ 2 und die dritte Phase Φ 3 Treibersignale, die jeweils über einen Widerstand R 1, R 2 oder R 3 jeweils zu einem der Transistoren TR 1, TR 2 oder TR 3 geleitet werden. Das Zeitdiagramm dieser Treibersignale DS ist in Fig. 4 gezeigt. Die Transistoren TR 1, TR 2 und TR 3 werden eingeschaltet, wenn an ihrem Basisanschluß das zugeordnete in der Logikschaltung LC erzeugte Treibersignal DS auftritt. Dies bewirkt, daß der Treiberstrom für den bürstenlosen Gleichstrommotor nacheinander von einer Spannungsquelle +B durch die einzelnen Statorspulen SC fließt, wodurch eine Drehung des Rotors RO erreicht wird.

Parallel zu jeder Statorspule SC ist jeweils eine Diode D 1, D 2 und D 3 geschaltet, um etwaige an den Statorspulen auftretende Spannungsstöße zu absorbieren.

Bei dieser bekannten Antriebssteuerschaltung kann die Funktion der Dreiphasen-Logikschaltung LC durch externe Störsignale oder dergleichen in der Weise beeinträchtigt werden, daß das zeitliche Auftreten der Treibersignale DS von dem Ablauf gemäß Fig. 4 abweicht, so daß die Möglichkeit besteht, daß mehrere dieser Treibersignale DS gleichzeitig erzeugt werden, beispielsweise an den Ausgängen der ersten Phase Φ 1 und der zweiten Phase Φ 2. In diesem Fall werden die Transistoren TR 1 und TR 2 gleichzeitig eingeschaltet, so daß der Treiberstrom gleichzeitig durch die Statorspulen der ersten und der zweiten Phase fließt.

Wenn der Treiberstrom gleichzeitig zu mehreren Statorspulen geliefert wird, wirkt die Statorspule der Phase, der bestimmungsgemäß zu diesem Zeitpunkt kein Treiberstrom zugeführt werden sollte, als Last, wodurch sich eine Herabsetzung der Drehgeschwindigkeit des Rotors RO und ein übermäßiger Energieverbrauch ergeben.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Antriebssteuerschaltung in der Weise auszubilden, daß eine abnorme Drehung des Rotors und ein zu hoher Energieverbrauch vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Antriebssteuerschaltung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß eine Sicherheitsschaltung mit einer Detektorschaltung zur Erfassung der Treibersignale und einer Ausgangsschaltung zur Erzeugung eines Signals zum Öffnen der Schalter für den Fall, daß die Detektorschaltung mehrere in der Antriebssteuerschaltung gleichzeitig erzeugte Treibersignale feststellt, vorgesehen ist.

Wenn im Betrieb Treibersignale gleichzeitig zu mehreren Schaltern der Antriebssteuerschaltung geführt werden, werden diese Treibersignale gleichzeitig durch die Sicherheitsschaltung erfaßt und hierauf ein Abschaltsignal erzeugt. Das Abschaltsignal dient zur Öffnung der Schalter, über die der Treiberstrom zu den einzelnen Statorspulen geliefert wird, oder zur Öffnung des Treiberkreises für die Statorspulen, so daß der zu den einzelnen Statorspulen gelieferte Treiberstrom unterbrochen wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Antriebssteuerschaltung mit einer Sicherheitsschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 eine Antriebssteuerschaltung mit einer Sicherheitsschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 3 eine bekannte Antriebssteuerschaltung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor, und

Fig. 4 ein Zeitdiagramm für die Treibersignale eines bürstenlosen Gleichstrommotors.

In Fig. 1 ist eine Sicherheitsschaltung SFC 1 mit der in Fig. 3 gezeigten bekannten Antriebssteuerschaltung für einen bürstenlosen Dreiphasen-Gleichstrommotor verbunden. Hierbei ist der Ausgang der ersten Phase Φ 1 der Dreiphasen-Logikschaltung LC mit jeweils einem ersten Eingang von zwei mit zwei Eingängen versehenen Und-Gliedern AND 1 und AND 2 verbunden. Der Ausgang der zweiten Phase Φ 2 ist mit dem zweiten Eingang des Und-Glieds AND 2 und dem ersten Eingang eines mit zwei Eingängen versehenen Und-Glieds AND 3 verbunden. Der Ausgang der dritten Phase Φ 3 schließlich ist mit dem zweiten Eingang des Und-Glieds AND 3 sowie dem zweiten Eingang des Und-Glieds AND 1 verbunden.

Die Ausgänge der Und-Glieder AND 1, AND 2 und AND 3 sind jeweils mit einem Eingang eines mit drei Eingängen versehenen Oder-Gliedes OR verbunden. Der Ausgang dieses Oder-Glieders OR ist an die Basis eines NPN-Transistors TR 4 angeschlossen. Der Emitter des Transistors TR 4 ist mit dem 0 Volt-Anschluß der Spannungsquelle +B verbunden.

An den Kollektor des Transistors TR 4 sind die Kathoden von drei Dioden D 4, D 5 und D 6 angeschlossen. Die Anoden dieser Dioden D 4, D 5 und D 6 sind jeweils mit der Basis eines der Transistoren TR 1, TR 2 und TR 3 verbunden.

Es wird nun angenommen, daß am Ausgang der ersten Phase Φ 1 der Dreiphasen-Logikschaltung LC in Übereinstimmung mit dem Zeitdiagramm nach Fig. 4 ein Treibersignal erzeugt wird, das über den Widerstand R 1 an die Basis des Transistors TR 1 geführt wird, um diesen Transistor einzuschalten und einen Treiberstrom von der Spannungsquelle +B durch die Statorspule SC der ersten Phase fließen zu lassen. Es wird weiterhin angenommen, daß ein externes Störsignal auf die Logikschaltung LC einwirkt und deren Funktion beeinträchtigt, so daß beispielsweise gleichzeitig Treibersignale DS an den Ausgängen der ersten Phase Φ 1 und der zweiten Phase Φ 2 auftreten.

In diesem Zustand sind sowohl der Transistor TR 1 als auch der Transistor TR 2 gleichzeitig eingeschaltet, so daß der Treiberstrom gleichzeitig den Statorspulen der ersten Phase und der zweiten Phase zugeführt wird. In diesem Fall, in dem die Statorspule der ersten Phase ordnungsgemäß mit Strom versorgt werden soll, der Statorspule der zweiten Phase jedoch bestimmungsgemäß kein Strom zugeführt werden soll, wirkt diese für die Statorspule der ersten Phase wie eine Last und setzt die Drehgeschwindigkeit des Rotors RO und dessen Ausgangsdrehmoment herab.

Die Sicherheitsschaltung SFC 1 ist dafür vorgesehen, diesen Zustand zu vermeiden. Wenn die Treibersignale DS gleichzeitig an den Ausgängen der ersten Phase Φ 1 und der zweiten Phase Φ 2 ausgegeben werden, wird ein logisches 1-Signal zu den beiden Eingängen des Und-Gliedes AND 2 geführt, so daß an dessen Ausgang ebenfalls ein logisches 1-Signal auftritt, das zum zugeordneten Eingang des Oder-Gliedes OR geleitet wird. Dieses erzeugt an seinem Ausgang dann ebenfalls ein logisches 1-Signal.

Als Folge hiervon wird der Transistor TR 4 eingeschaltet, so daß jede der Basen der Transistoren TR 1, TR 2 und TR 3 über die Dioden D 4, D 5bzw. D 6 und den Transistor TR 4 auf 0 Volt gelegt wird. Dementsprechend werden alle Transistoren TR 1, TR 2 und TR 3 abgeschaltet, so daß den Statorspulen SC ein Treiberstrom von der Spannungsquelle +B nicht zugeführt werden kann.

Wenn der Einfluß des externen Störsignals auf die Dreiphasen-Logikschaltung LC beendet ist, wird der Treiberstrom den einzelnen Statorspulen wieder nacheinander im normalen Zeitablauf zugeführt.

Im vorbeschriebenen Beispiel erzeugt das Und-Glied AND 2 ein logisches 1-Signal, wenn die Dreiphasen-Logikschaltung LC durch ein externes Störsignal so beeinflußt wird, daß gleichzeitig Treibersignale an den Ausgängen der ersten Phase Φ 2 und der zweiten Phase Φ 2 der Logikschaltung LC auftreten. In entsprechender Weise erzeugt das Und-Glied AND 3 ein logisches 1-Signal, wenn gleichzeitig am Ausgang der zweiten Phase Φ 2 ein bestimmungsgemäßes Treibersignal und am Ausgang der dritten Phase Φ 3 ein nicht vorhergesehenes Treibersignal auftreten. Schließlich wird am Ausgang des Und-Gliedes AND 1 ein logisches 1-Signal erzeugt, wenn am Ausgang der dritten Phase Φ 3 ein normales Treibersignal und am Ausgang der ersten Phase Φ 1 ein abnormes Signal abgegeben werden. In jedem dieser Fälle erfolgt eine Abschaltung der Transistoren TR 1, TR 2 und TR 3.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist anstelle der Sicherheitsschaltung SFC 1 in Fig. 1 eine Sicherheitsschaltung SFC 2 vorgesehen. Die Ausgänge der ersten Phase Φ 1, der zweiten Phase Φ 2 und der dritten Phase Φ 3 der Logikschaltung LC sind jeweils mit zwei Eingängen der Und-Glieder AND 1, AND 2 und AND 3 verbunden. Die Ausgänge dieser Und-Glieder führen jeweils zu einem Eingang des mit drei Eingängen versehenen Oder-Gliedes OR.

Der Ausgang des Oder-Gliedes OR ist mit dem Eingang eines Nicht-Gliedes NOT verbunden und dessen Ausgang ist an die Basis eines NPN-Transistors TR 5 angeschlossen. Eine Spannungsquelle +B zur Lieferung eines Treiberstroms zu jeder der Statorspulen SC ist mit dem Kollektor des Transistors TR 5 verbunden, während ein neutraler Verbindungspunkt NP zwischen den Statorspulen SC mit dem Emitter des Transistors TR 5 verbunden ist.

Am Ausgang wenigstens eines der Und-Glieder AND 1, AND 2 und AND 3 tritt ein logisches 1-Signal auf, wenn durch ein externes Störsignal die Funktion der Dreiphasen-Logikschaltung LC so beeinträchtigt wird, daß Treibersignale gleichzeitig an mehreren der Ausgänge für die erste Phase Φ 1, die zweite Phase Φ 2 und die dritte Phase Φ 3 der Logikschaltung LC auftreten. In diesem Fall wird auch am Ausgang des Oder-Glieds OR ein logisches 1-Signal erzeugt. Als Folge hiervon tritt am Ausgang des Nicht-Glieds NOT ein logisches 0-Signal auf, das der Basis des Transistors TR 5 zugeführt wird. Dieser wird hierdurch abgeschaltet, so daß der Treiberstrom nicht mehr von der Spannungsquelle +B zum neutralen Verbindungspunkt NP der Statorspulen SC fließen kann.

Wenn der Einfluß des externen Störsignals auf die Funktion der Dreiphasen-Logikschaltung LC beseitigt ist, wird der Treiberstrom den einzelnen Statorspulen wieder nacheinander im normalen Zeitablauf zugeführt.

Claims (3)

1. Antriebssteuerschaltung zur Erzeugung der Treibersignale für einen bürstenlosen Gleichstrommotor in vorgegebenen Zeitabschnitten und zur Steuerung von Schaltern zur Zuführung der Treiberströme zu den Statorspulen des Gleichstrommotors, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sicherheitsschaltung (SFC 1; SFC 2) mit einer Detektorschaltung zur Erfassung der Treibersignale und einer Ausgangsschaltung zur Erzeugung eines Signals zum Öffnen der Schalter (TR 1, TR 2, TR 3; TR 5) für den Fall, daß die Detektorschaltung mehrere in der Antriebssteuerschaltung gleichzeitig erzeugte Treibersignale feststellt, vorgesehen ist.

2. Antriebssteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Statorspule (SC) ein Schalter (TR 1; TR 2; TR 3) zugeordnet ist und diese Schalter durch das Signal der Ausgangsschaltung geöffnet werden.

3. Antriebssteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter (TR 5) mit dem Verbindungspunkt (NP) der Statorspulen (SC) verbunden ist und dieser Schalter durch das Signal der Ausgangsschaltung geöffnet wird.