ITTO20110213A1 - Dispositivo e procedimento di regolazione di tensione per motori elettrici in corrente continua, in particolare per elettroventilatori - Google Patents
Dispositivo e procedimento di regolazione di tensione per motori elettrici in corrente continua, in particolare per elettroventilatori Download PDFInfo
- Publication number
- ITTO20110213A1 ITTO20110213A1 IT000213A ITTO20110213A ITTO20110213A1 IT TO20110213 A1 ITTO20110213 A1 IT TO20110213A1 IT 000213 A IT000213 A IT 000213A IT TO20110213 A ITTO20110213 A IT TO20110213A IT TO20110213 A1 ITTO20110213 A1 IT TO20110213A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- motor
- voltage
- motors
- threshold value
- current
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 27
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 23
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims description 18
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 238000012795 verification Methods 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- SOFQDLYSFOWTJX-UHFFFAOYSA-N 1-phenylpropan-2-amine;sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O.CC(N)CC1=CC=CC=C1 SOFQDLYSFOWTJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P5/00—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
- H02P5/68—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors controlling two or more dc dynamo-electric motors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
- H02H1/0038—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the connection of the detecting means, e.g. for reducing their number
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
- H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
- H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
- H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
- H02P29/027—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being an over-current
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
- H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
- H02P7/18—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
- H02P7/24—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
- H02P7/28—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
- H02P7/285—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
- H02P7/29—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using pulse modulation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Multiple Motors (AREA)
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
Description
"Dispositivo e procedimento di regolazione di tensione per motori elettrici in corrente continua, in particolare per elettroventilatori"
La presente invenzione riguarda un dispositivo e un procedimento di regolazione di tensione per una coppia di motori elettrici in corrente continua, in particolare (sebbene non esclusivamente) di elettroventilatori, ad esempio per il raffreddamento di un motore a combustione interna di un autoveicolo.
Più specificamente, la presente invenzione riguarda un regolatore di tensione che comprende un dispositivo circuitale di pilotaggio a larghezza di impulso modulabile (PWM), come descritto nel preambolo della rivendicazione 1.
La presente invenzione riguarda inoltre un procedimento di regolazione di tensione.
Sono noti regolatori di tensione del tipo comprendente
un ingresso per un segnale elettrico di comando indicativo della velocità desiderata del motore, e
un dispositivo circuitale di pilotaggio a larghezza di impulso modulabile (PWM), collegato fra una sorgente di tensione continua di alimentazione ed il motore, atto ad applicare al motore una tensione ad onda quadra ottenuta dalla tensione prodotta da detta sorgente ed avente un duty-cycle che varia secondo una funzione predeterminata di detto segnale di comando.
Tradizionalmente, per variare la velocità di rotazione di due elettroventilatori a bordo di autoveicoli vengono utilizzati due dispositivi regolatori elettronici distinti, ciascuno associato ad un rispettivo motore di un elettroventilatore. In questo modo i due motori vengono controllati in modo totalmente indipendente. Vantaggiosamente, tali dispositivi regolatori elettronici sono integrati in un unico dispositivo di comando e di regolazione di tensione.
Nella figura 1 Ã ̈ illustrato uno schema elettrico, parzialmente a blocchi, di un dispositivo di comando e di regolazione di tensione secondo la tecnica nota sopra descritta.
In particolare, con M1 e M2 sono indicati rispettivamente un primo e un secondo motore elettrico in corrente continua, quali motori di elettroventilatori per un impianto di raffreddamento di un motore a combustione interna in un autoveicolo.
Ciascun motore M1 e M2 à ̈ collegato ad un dispositivo di comando e di regolazione di tensione complessivamente indicato con 1. Tale dispositivo 1 à ̈ collegato ad una sorgente di tensione continua di alimentazione 2, quale una batteria, e comprende due dispositivi regolatori elettronici complessivamente indicati con 4a e 4b. Ciascun dispositivo regolatore elettronico 4a e 4b à ̈ collegato, tramite un rispettivo ramo di collegamento 14a e 14b, al primo e al secondo motore M1 e M2.
Ciascun dispositivo regolatore elettronico 4a e 4b comprende
un rispettivo ingresso 8a, 8b per un segnale elettrico di comando indicativo della velocità desiderata per l’associato motore M1, M2,
un dispositivo circuitale di pilotaggio a larghezza di impulso modulabile (PWM), complessivamente indicato rispettivamente con 6a e 6b, e
un rispettivo modulo di comando 10a, 10b atto a fornire all’associato dispositivo di pilotaggio PWM 6a, 6b un segnale di condizionamento in modo tale per cui quest'ultimo applichi al rispettivo motore M1, M2 una tensione ad onda quadra ottenuta dalla tensione VBprodotta dalla batteria 2, ed avente un duty-cycle DC che varia secondo una funzione predeterminata del segnale elettrico di comando applicato all'ingresso 8a, 8b del rispettivo dispositivo regolatore elettronico 4a e 4b.
In modo per sé noto, ciascun dispositivo di pilotaggio PWM 6a, 6b comprende almeno un commutatore elettronico allo stato solido, quale un transistore MOSFET Q1, Q2 pilotato dall’associato modulo di comando 10a, 10b.
Ciascun dispositivo circuitale di pilotaggio PWM 6a, 6b à ̈ collegato da un lato al polo positivo della sorgente di tensione 2 e dall'altro alla massa GND.
Vantaggiosamente, in serie a ciascun dispositivo circuitale di pilotaggio PWM 6a, 6b, dal lato della massa GND, à ̈ presente un rispettivo dispositivo 12a, 12b di controllo della polarità della sorgente di tensione 2 predisposto per impedirne l’inversione della polarità . Preferibilmente, tali dispositivi di controllo 12a, 12b comprendono ciascuno in modo per sé noto un transistore MOSFET (non mostrato in figura).
Vantaggiosamente, in serie a ciascun motore M1, M2 à ̈ presente un resistore di shunt Rsa, Rsb, atto a consentire, in modo per sé noto, il monitoraggio della corrente circolante nel rispettivo motore M1, M2 e, quindi, del suo corretto funzionamento. I resistori di shunt Rsa, Rsb, benché illustrati per semplicità al di fuori dei regolatori 4a, 4b, appartengono concettualmente ad essi e possono essere realizzati al loro interno.
A ciascun dispositivo regolatore elettronico 4a, 4b à ̈ associato, in modo per sé noto, un circuito di filtraggio (non mostrato in figura) atto a garantire il corretto funzionamento dell’associato dispositivo circuitale di pilotaggio PWM 6a, 6b.
La soluzione descritta con riferimento alla figura 1 presenta l’inconveniente di essere costosa poiché richiede una sostanziale duplicazione di tutti i dispositivi elettronici. In particolare, sono necessari due circuiti di filtraggio, costosi e complessi da realizzare.
I suddetti inconvenienti sono stati superati con l'adozione di un unico regolatore elettronico di tensione che controlla due distinti motori posti in parallelo tra la sorgente di tensione 2 e la massa GND.
Nella figura 2 à ̈ illustrato uno schema elettrico, parzialmente a blocchi, di un dispositivo regolatore elettronico di tensione secondo l’ulteriore tecnica nota sopra riportata. Elementi simili a quelli illustrati nella figura 1 sono stati indicati con gli stessi riferimenti.
I due motori M1 e M2, posti essenzialmente in parallelo tra di loro, sono poi collegati, tramite un unico ramo di collegamento 14, al dispositivo regolatore elettronico 4.
Nella configurazione di figura 2 si ottiene una diminuzione dei costi poiché si riduce il numero dei dispositivi impiegati; in particolare, à ̈ sufficiente un solo circuito di filtraggio.
Tuttavia, si perde la possibilità di pilotare ciascun motore in maniera indipendente dall’altro, e si perde dunque anche la possibilità di gestire indipendentemente eventuali guasti che si verifichino in uno dei due motori. Questo significa che se un motore si guasta, anche l’altro non può più essere utilizzato.
Uno scopo della presente invenzione à ̈ di proporre una soluzione che consenta di realizzare un regolatore di tensione in cui sia possibile gestire indipendentemente i guasti che si possono verificare su ogni motore e che sia al contempo meno costoso rispetto alla tecnica nota sopra discussa.
Questo ed altri scopi vengono realizzati secondo l'invenzione con un regolatore di tensione avente le caratteristiche descritte nella rivendicazione 1 e con un procedimento di regolazione di tensione avente le caratteristiche descritte nella rivendicazione 5.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione appariranno dalla descrizione dettagliata che segue, effettuata a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
la figura 1, già descritta, à ̈ uno schema elettrico, parzialmente a blocchi, di un regolatore elettronico di tensione secondo una prima tecnica nota;
la figura 2, già descritta, à ̈ uno schema elettrico, parzialmente a blocchi, di un dispositivo regolatore elettronico di tensione secondo una seconda tecnica nota;
la figura 3 Ã ̈ uno schema elettrico, parzialmente a blocchi, di un regolatore elettronico di tensione secondo la presente invenzione;
la figura 4 Ã ̈ un diagramma a blocchi dei passi del procedimento di rilevamento di un guasto relativo ad un motore in corto circuito, in caso di superamento di un valore di soglia di corrente;
le figure 5 e 6 sono diagrammi a blocchi dei passi del procedimento di rilevamento di un guasto relativo ad un motore in corto circuito, in caso di superamento di un valore di soglia di tensione drain-source;
la figura 7 Ã ̈ un diagramma a blocchi dei passi del procedimento di rilevamento di un motore non connesso;
la figura 8 illustra un grafico della corrente che scorre in un motore in funzione della tensione di alimentazione; e
la figura 9 Ã ̈ un diagramma a blocchi dei passi del procedimento di rilevamento di un motore in sovraccarico.
Nella figura 3 con M1 e M2 sono indicati rispettivamente un primo e un secondo motore elettrico in corrente continua, quali motori di elettroventilatori per un impianto di raffreddamento di un motore a combustione interna in un autoveicolo.
Entrambi i motori M1 e M2 sono direttamente collegati, tramite un rispettivo primo e secondo ramo di collegamento 14’ e 14’’, ad un dispositivo regolatore elettronico 4. Tale dispositivo 4 à ̈ collegato ad una sorgente di tensione continua di alimentazione 2, quale una batteria.
Vantaggiosamente, in serie ai motori M1, M2 à ̈ presente un resistore di shunt Rs atto a consentire il monitoraggio del corretto funzionamento dei motori M1, M2. In particolare, tramite l’utilizzo di un comparatore di corrente 16 collegato ai capi del resistore di shunt Rs, si misura la corrente totale che scorre nei due motori M1, M2.
Il resistore di shunt Rs, sia benché illustrato per semplicità al di fuori del regolatore 4, appartiene concettualmente ad esso e può essere realizzato al suo interno.
I motori M1 e M2 sono posti essenzialmente in parallelo tra la sorgente di tensione 2 e la massa GND.
Ai capi di ciascun motore M1, M2 e à ̈ collegato un rispettivo dispositivo di monitoraggio della tensione motore 18’, 18’’ predisposto per misurare, come descritto in seguito, la tensione di tali motori M1, M2.
Il dispositivo regolatore elettronico 4 comprende
un ingresso 8 per un segnale elettrico di comando indicativo della tensione desiderata per i motori M1, M2,
un dispositivo circuitale di pilotaggio a larghezza di impulso modulabile (PWM), complessivamente indicato rispettivamente con 6,
un modulo di comando 10 atto a fornire al dispositivo di pilotaggio PWM 6 un segnale di condizionamento in modo tale per cui quest'ultimo applichi ai motori M1, M2 una tensione ad onda quadra ottenuta dalla tensione VBprodotta dalla batteria 2, ed avente un duty-cycle DC che varia secondo una funzione predeterminata del segnale elettrico di comando applicato all'ingresso 8 del dispositivo regolatore elettronico 4, e
un modulo di elaborazione 20, preferibilmente un microcontrollore, predisposto per acquisire ed elaborare, come descritto in seguito, i segnali provenienti dal comparatore di corrente 16 e dai dispositivi di monitoraggio della tensione motore 18’, 18’’, e per inviare almeno un segnale di controllo al modulo di comando 10, sulla base di detti segnali acquisiti.
Il dispositivo di pilotaggio PWM 6 comprende un primo e un secondo commutatore elettronico allo stato solido, quali transistori MOSFET Q’, Q’’, pilotati dal modulo di comando 10. Ciascun MOSFET Q’, Q’’ à ̈ associato ad un rispettivo motore M1, M2.
Il dispositivo circuitale di pilotaggio PWM 6 Ã ̈ collegato da un lato al polo positivo della sorgente di tensione 2 e dall'altro alla massa GND.
Vantaggiosamente, in serie al dispositivo circuitale di pilotaggio PWM 6, dal lato della massa GND, à ̈ presente un dispositivo 12 di controllo della polarità della sorgente di tensione 2 predisposto per impedirne l’inversione della polarità . Preferibilmente, tale dispositivo di controllo 12 comprende in modo per sé noto un transistore MOSFET (non mostrato in figura).
A ciascun ramo di collegamento 14’ e 14’’ à ̈ collegato un dispositivo di monitoraggio della tensione drain-source 22’,22’’, collegato al modulo di elaborazione 20 e predisposto per determinare, come descritto in seguito, la tensione di drain-source dei transistori MOSFET Q’, Q’’.
Il comparatore di corrente 16, i dispositivi di monitoraggio della tensione motore 18’, 18’’e i dispositivi di monitoraggio della tensione drainsource 22’,22’’, benché illustrati per semplicità al di fuori del regolatore 4, appartiengono concettualmente ad esso e possono essere realizzati al suo interno.
Il modulo di comando 10 à ̈ predisposto per pilotare in modo sincrono i due gate dei due transistori MOSFET Q’, Q’’.
Verrà ora descritto il procedimento di regolazione di tensione secondo l’invenzione in cui si effettuano le seguenti misurazioni:
- rilevamento della corrente che fluisce attraverso il resistore di shunt Rs utilizzando il comparatore di corrente 16;
- misura della tensione drain-source VDS1del primo transistore MOSFET Q’ utilizzando il dispositivo di monitoraggio della tensione drain-source 22’;
- misura della tensione drain-source VDS2del secondo transistore MOSFET Q’’ utilizzando il dispositivo di monitoraggio della tensione drain-source 22’.
Grazie ad una combinazione di suddette misurazioni, descritta ora nel dettaglio, Ã ̈ possibile identificare, indipendentemente per ciascun motore M1 ed M2, i seguenti guasti:
- motore in corto circuito;
- motore non connesso;
- motore in sovraccarico;
- motore bloccato.
Durante il funzionamento dei motori, il modulo di elaborazione 20 monitora, in modo continuativo, ad intervalli di tempo regolari, e in sequenza, i segnali provenienti dal comparatore di corrente 16, dai dispositivi di monitoraggio della tensione motore 18’, 18 e dai dispositivi di monitoraggio della tensione drain-source 22’, 22’’ e, in base ai valori ottenuti, attiva differenti procedure di verifica come ora descritto.
Motore in corto circuito
Quando un motore à ̈ in cortocircuito si può verificare sia che la tensione drain-source VDSdel rispettivo transistore MOSFET superi un valore di soglia predeterminato, sia che la corrente rilevata ai capi del resistore di shunt Rs superi un valore di soglia predeterminato. Spesso, non à ̈ possibile conoscere a priori quale dei due superamenti avverrà per primo, pertanto, à ̈ necessario controllare entrambe le grandezze, misurate rispettivamente con i dispositivi di monitoraggio della tensione drainsource 22’, 22’ e con il comparatore di corrente 16.
Per rilevare un guasto relativo ad un motore in corto circuito in caso di superamento del valore di soglia di corrente, e per identificare il canale coinvolto (quello relativo al primo motore M1 o al secondo motore M2), si eseguono le operazioni illustrate nel diagramma a blocchi di figura 4.
Al passo 100 il modulo di elaborazione 20 rileva, in un certo istante di tempo, che il valore di corrente misurato dal comparatore di corrente 16 supera il valore di soglia di corrente. A questo punto, invia al modulo di comando 10 un segnale di richiesta di blocco-motori a seguito del quale il modulo di comando 10, al passo 102, blocca entrambi i motori M1 ed M2. Successivamente, al passo 104 si accende il primo motore M1 per un intervallo di tempo predeterminato tale da garantire, in caso di guasto di tale primo motore M1, di nuovo il superamento del valore di soglia di corrente.
Al passo 106 il modulo di elaborazione 20 verifica se il superamento del valore di soglia di corrente si à ̈ effettivamente manifestato e, in caso positivo, ricava l’informazione che il primo motore M1 à ̈ in corto circuito. In caso contrario, il primo motore M1 à ̈ funzionante.
Successivamente si prosegue l’analisi sul secondo motore M2 e, dopo aver spento il primo motore M1, al passo 108 si accende il secondo motore M2 per un intervallo di tempo predeterminato tale da garantire, in caso di guasto di tale secondo motore M2, di nuovo il superamento del valore di soglia di corrente.
Al passo 110 il modulo di elaborazione 20 verifica se il superamento del valore di soglia di corrente si à ̈ effettivamente manifestato e, in caso positivo, ricava l’informazione che il secondo motore M2 à ̈ in corto circuito. In caso contrario, il secondo motore M2 à ̈ funzionante.
Le informazioni relative ai guasti dei motori M1, M2 vengono inviate dal modulo di elaborazione 20 ad una stazione remota in modo per sé noto.
Per rilevare invece un guasto relativo ad un motore in corto circuito in caso di superamento del valore di soglia di tensione drain-source VDS, e per identificare il canale coinvolto, si eseguono le operazioni illustrate nei diagrammi a blocchi delle figure 5 e 6.
Nella figura 5 Ã ̈ illustrato il diagramma a blocchi delle operazioni relative alla verifica del funzionamento del primo motore M1.
Al passo 120 il modulo di elaborazione 20 rileva, in un certo istante di tempo, che il valore di tensione drain-source VDSdel MOSFET Q’ associato al primo motore M1 supera il valore di soglia di tensione drain-source.
In particolare, à ̈ presente un partitore di tensione 24 (vedere figura 3) sul ramo di alimentazione che collega la sorgente 2 al dispositivo regolatore elettronico 4. Il dispositivo di monitoraggio della tensione drain-source 22’ à ̈ anch’esso un partitore di tensione. Il modulo di elaborazione 20 acquisisce le tensioni presenti ai capi di tali partitori di tensione e prima ne calcola la differenza, ricavando la tensione drain-source del MO-SFET Q’, e poi la confronta con il valore di soglia.
A questo punto, il modulo di elaborazione 20 invia al modulo di comando 10 un segnale di richiesta di blocco-motori a seguito del quale il modulo di comando 10,al passo 122, blocca entrambi i motori M1 ed M2. Successivamente, al passo 124, si accende il primo motore M1 per un intervallo di tempo predeterminato tale da garantire, in caso di guasto di tale primo motore M1, il superamento del valore di soglia di corrente.
Al passo 126 il modulo di elaborazione 20 verifica se il superamento del valore di soglia di corrente si à ̈ manifestato e, in caso positivo, ricava l’informazione che il primo motore M1 à ̈ in corto circuito. In caso contrario, ricava l’informazione che si sta verificando un errato pilotaggio del primo commutatore elettronico Q’.
Nella figura 6 Ã ̈ illustrato il diagramma a blocchi delle operazioni relative alla verifica del funzionamento del secondo motore M2.
Al passo 128 il modulo di elaborazione 20 rileva, in un certo istante di tempo, che il valore di tensione drain-source VDSdel MOSFET Q’’ associato al secondo motore M2 supera il valore di soglia di tensione drain-source.
In particolare, il dispositivo di monitoraggio della tensione drain-source 22’’ à ̈ un partitore di tensione. Anche in questo caso, il modulo di elaborazione 20 calcola la differenza tra i valori delle tensioni acquisite dal partitore 24 posto sul ramo di alimentazione sopra descritto e dal dispositivo 22’’, ricavando così la tensione drain-source del MOSFET Q’’, e poi la confronta con il valore di soglia.
Naturalmente, à ̈ possibile ottenere una misura delle tensioni drain-source dei transistori con altri dispositivi di per sé noti.
In caso di superamento del valore di soglia di tensione drain-source, il modulo di elaborazione 20 invia al modulo di comando 10 un segnale di richiesta di blocco-motori a seguito del quale il modulo di comando 10, al passo 130, blocca entrambi i motori M1 ed M2 (oppure, nel caso in cui sia già stato eseguito il procedimento di figura 5 e il secondo motore M2 sia già bloccato, si blocca solo il primo motore M1). Successivamente, al passo 132, si accende il secondo motore M2 per un intervallo di tempo predeterminato tale da garantire, in caso di guasto di tale secondo motore M2, il superamento del valore di soglia di corrente.
Al passo 134 il modulo di elaborazione 20 verifica se il superamento del valore di soglia di corrente si à ̈ manifestato e, in caso positivo, ricava l’informazione che il secondo motore M2 à ̈ in corto circuito. In caso contrario, ricava l’informazione che si sta verificando un errato pilotaggio del secondo commutatore elettronico Q’’.
Motore non connesso
Un motore non connesso implica che il transistore MOSFET non viene pilotato correttamente in quanto il terminale di source si trova ad un potenziale casuale e non prevedibile. Questa condizione potrebbe modificare la tensione drain-source VDSin modo tale da farle superare il valore di soglia, e in tal caso verrebbe identificata con il procedimento sopra descritto, ma potrebbe anche non causare tale superamento.
Per questo motivo, per identificare un motore non connesso si utilizza un procedimento ora descritto con riferimento al diagramma di figura 7.
Al passo 150 si spengono contemporaneamente i due motori M1 ed M2, per un tempo predeterminato, ad esempio 10ms, tale da non pregiudicarne il corretto funzionamento. Tale spegnimento periodico viene ripetuto a bassa frequenza, ad esempio ogni minuto.
Durante lo spegnimento, al passo 152, il modulo di elaborazione 20 verifica la presenza di forze contro-elettromotrici associate a ciascun motore M1 ed M2. In particolare, i dispositivi di monitoraggio della tensione motore 18’, 18’’ sono dei partitori di tensione e il modulo di elaborazione 20 acquisisce la tensione misurata ai loro capi. Nel caso in cui tali tensioni (forze controelettromotrici) vengano rilevate, il modulo di elaborazione 20 ricava l’informazione che i motori M1 e/o M2 sono regolarmente connesso. In caso contrario, i motori M1 e/o M2 non sono connesso.
Motore in sovraccarico
La condizione di motore in sovraccarico (e, conseguentemente, quella di motore bloccato) determina un incremento della corrente assorbita dal motore a parità di tensione applicata.
Utilizzando il comparatore di corrente 16 e il modulo di elaborazione 20 Ã ̈ possibile limitarla senza spegnerla completamente come descritto in seguito.
Nel resistore di shunt Rs, tuttavia, scorre una corrente che à ̈ la somma delle correnti circolanti in ciascun motore M1, M2. Si potrà pertanto regolare solo la corrente totale, e non si potrà conoscere la corrente effettiva associata a ciascun motore M1, M2.
Nella figura 8 à ̈ illustrato un grafico della corrente che scorre in un motore in funzione della tensione applicata al motore stesso. La zona 200 delimitata dai valori di corrente minima ISOA mine massima ISOA maxà ̈ l’area operativa di sicurezza (SOA – Safe Operating Area), ovvero quella zona di funzionamento in sicurezza del motore. Le curve 202, 204 e 206, 208 rappresentano rispettivamente il funzionamento di un motore in condizione normale, parzialmente in sovraccarico e bloccato.
Nella figura 9 Ã ̈ illustrato il diagramma a blocchi delle operazioni relative al rilevamento di un motore in sovraccarico.
Al passo 160 il modulo di elaborazione 20 rileva, sulla base del segnale che ad intervalli regolari proviene dal comparatore di corrente 16, che la corrente che scorre nel resistore di shunt Rs supera un valore di soglia di allarme. A questo punto, al passo 162 invia un segnale di regolazione di corrente al modulo di comando 10 il quale limita, agendo sui transistori Q’, Q’’ in modo per sé noto, la corrente che fluisce nei motori M1, M2 riducendo progressivamente la tensione applicata ai motori. La corrente viene diminuita seguendo il profilo 210 dell’area operativa di sicurezza 200.
Al passo 164 il modulo di elaborazione 20 verifica, tramite i segnali provenienti dai dispositivi di monitoraggio della tensione motore 18’, 18’’, se la tensione complessiva applicata ai motori M1, M2 si à ̈ ridotta fino a raggiungere un primo valore di soglia di tensione Vlimitation. In caso positivo, invia al modulo di comando 10 un segnale di richiesta di blocco-motori a seguito del quale il modulo di comando 10, al passo 166, blocca entrambi i motori M1 ed M2. Successivamente, al passo 168, si accende il primo motore M1. Al passo 170 il modulo di elaborazione 20 verifica se la tensione del primo motore M1 si à ̈ ridotta fino a raggiungere un secondo valore di soglia di tensione Vlimitation<’>, il cui valore dipende dalle caratteristiche del primo motore M1.
In caso positivo, ricava l’informazione che il primo motore M1 à ̈ in sovraccarico; in caso contrario, il primo motore M1 à ̈ funzionante.
A questo punto, al passo 172 si blocca nuovamente il primo motore M1 e si ripetono le operazioni 168 e 170 accendendo il secondo motore M2 invece del primo motore M1 in modo da effettuare l’analisi anche in riferimento al secondo canale.
Motore bloccato
Il rilevamento di un motore bloccato viene effettuato seguendo il procedimento sopra descritto in riferimento alla figura 9 in cui si sceglie come valore di soglia della tensione del motore un valore Vblockedminore rispetto a quello selezionato per il rilevamento di motore in sovraccarico.
Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto à ̈ stato descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito di protezione della presente invenzione definito dalle rivendicazioni allegate.
Claims (7)
- RIVENDICAZIONI 1. Regolatore di tensione (4) per una coppia di motori elettrici (M1, M2) posti essenzialmente in parallelo tra una sorgente di tensione (2) e la massa (GND), il regolatore (4) comprendendo: - un ingresso (8) per un segnale elettrico di comando indicativo della velocità desiderata per i motori (M1, M2); - un dispositivo circuitale di pilotaggio a larghezza di impulso modulabile (6) collegato da un lato al polo positivo della sorgente di tensione (2) e dall'altro alla massa (GND); - un modulo di comando (10) atto a fornire al dispositivo circuitale di pilotaggio a larghezza di impulso modulabile (6) un segnale di condizionamento in modo tale per cui quest'ultimo applichi ai motori (M1, M2) una tensione ad onda quadra ottenuta dalla tensione prodotta dalla sorgente (2), ed avente un duty-cycle DC che varia secondo una funzione predeterminata del segnale elettrico di comando applicato all'ingresso (8) del dispositivo regolatore elettronico (4); il regolatore di tensione (4) essendo caratterizzato dal fatto che il dispositivo circuitale di pilotaggio (6) comprende un primo (Q’) e un secondo (Q’’) commutatore elettronico allo stato solido associati ad un rispettivo motore (M1,M2) e pilotati dal modulo di comando (10).
- 2. Regolatore secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre un modulo di elaborazione (20) predisposto per: acquisire ed elaborare segnali rappresentativi della corrente e della tensione dei motori (M1, M2), provenienti rispettivamente da un comparatore di corrente (16) e da dispositivi di monitoraggio della tensione motore (18’, 18’’); acquisire ed elaborare segnali rappresentativi della tensione associata ai commutatori elettronici (Q’, Q’’), provenienti da dispositivi di monitoraggio della tensione dei commutatori (22’, 22’’); inviare al modulo di comando (10) almeno un segnale di controllo sulla base di detti segnali di corrente e di tensione.
- 3. Regolatore secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui in serie al dispositivo circuitale di pilotaggio (6), dal lato della massa (GND), à ̈ presente un dispositivo (12) di controllo della polarità della sorgente di tensione (2) predisposto per impedirne l’inversione della polarità .
- 4. Regolatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il primo (Q’) e il secondo (Q’’) commutatore elettronico allo stato solido sono dei transistori MOSFET.
- 5. Procedimento di regolazione di tensione per una coppia di motori elettrici (M1, M2) collegati ad un regolatore elettronico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 4, e in cui i commutatori elettronici (Q’, Q’’) sono dei transistori MOSFET, il procedimento comprendendo in sequenza le operazioni di: - acquisire, dal comparatore di corrente (16), un segnale di corrente rappresentativo della corrente totale che scorre nei due motori (M1, M2); - verificare se il segnale di corrente supera un valore di soglia di corrente predeterminato e, in caso positivo, determinare quale dei due motori (M1, M2) à ̈ in cortocircuito; - acquisire, dai dispositivi di monitoraggio della tensione dei commutatori (22’, 22’’), per ciascun transistore MOSFET (Q’, Q’’), un segnale di tensione drain-source (VDS) rappresentativo della tensione drain-source di tali transistori (Q’, Q’’); - verificare se il segnale di tensione drain-source VDSsupera un valore di soglia di tensione drainsource predeterminato e, in caso positivo, determinare quale dei due motori (M1, M2) à ̈ in cortocircuito; - spegnere ripetutamente contemporaneamente i due motori (M1, M2) per un tempo predeterminato tale da non influenzarne il corretto funzionamento e verificare la presenza, tramite i dispositivi di monitoraggio della tensione motore (18’, 18’’), per ciascun motore (M1, M2), durante lo spegnimento, di un segnale di tensione motore rappresentativo di forze contro-elettromotrici associate a ciascun motore (M1, M2); - ricavare, in caso di presenza di dette forze contro-elettromotrici, l’informazione che il rispettivo motore (M1, M2) à ̈ regolarmente connesso; - verificare se il segnale di corrente supera un valore di allarme predeterminato e, in caso positivo, limitare la corrente che scorre nei motori (M1, M2) riducendo progressivamente la tensione applicata a detti motori (M1, M2); - verificare, tramite i dispositivi di monitoraggio della tensione motore (18’, 18’’), se la tensione complessiva applicata ai motori (M1, M2) si à ̈ ridotta fino a raggiungere un primo valore di soglia di tensione (Vlimitation) e, in caso positivo, determinare quale motore à ̈ in sovraccarico.
- 6. Procedimento secondo la rivendicazione 5, in cui le operazioni di verificare se il segnale di corrente supera un valore di soglia di corrente predeterminato e, in caso positivo, determinare quale dei due motori (M1, M2) à ̈ in cortocircuito, e verificare se il segnale di tensione drainsource VDSsupera un valore di soglia di tensione drain-source predeterminato e, in caso positivo, determinare quale dei due motori (M1, M2) à ̈ in cortocircuito, comprendono ciascuna le fasi, successive a quelle di verifica, di: - spegnere entrambi i motori (M1, M2); - accendere il primo motore (M1) per un intervallo di tempo predeterminato tale da garantire, in caso di guasto di detto primo motore (M1), il superamento del valore di soglia di corrente; - verificare se il segnale di corrente supera il valore di soglia di corrente e, in caso positivo, ricavare l’informazione che il primo motore (M1) à ̈ in cortocircuito; - spegnere il primo motore (M1); - accendere il secondo motore (M2) per un intervallo di tempo predeterminato tale da garantire, in caso di guasto di detto secondo motore (M2), il superamento del valore di soglia di corrente; - verificare se il segnale di corrente supera il valore di soglia di corrente e, in caso positivo, ricavare l’informazione che il secondo motore (M2) à ̈ in cortocircuito.
- 7. Procedimento secondo la rivendicazione 5 o 6, in cui l’operazione di verificare se la tensione complessiva applicata ai motori (M1, M2) si à ̈ ridotta fino a raggiungere un primo valore di soglia di tensione (Vlimitation) e, in caso positivo, determinare quale motore à ̈ in sovraccarico, comprende le operazioni di: - spegnere entrambi i motori (M1, M2); - accendere il primo motore (M1); - verificare se la tensione del primo motore (M1) si à ̈ ridotta fino a raggiungere un secondo valore di soglia (Vlimitation<’>) e, in caso positivo, ricavare l’informazione che il primo motore (M1) à ̈ in sovraccarico; - spegnere il primo motore (M1); - accendere il secondo motore (M2); - verificare se la tensione del secondo motore (M2) si à ̈ ridotta fino a raggiungere il secondo valore di soglia (Vlimitation<’>) e, in caso positivo, ricavare l’informazione che il secondo motore (M2) à ̈ in sovraccarico.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000213A ITTO20110213A1 (it) | 2011-03-10 | 2011-03-10 | Dispositivo e procedimento di regolazione di tensione per motori elettrici in corrente continua, in particolare per elettroventilatori |
| CN201210061830.6A CN102684574B (zh) | 2011-03-10 | 2012-03-09 | 驱动电路、电机驱动方法及车辆引擎热交换系统 |
| US13/416,638 US8796977B2 (en) | 2011-03-10 | 2012-03-09 | Voltage regulator for DC motors |
| DE102012101987A DE102012101987A1 (de) | 2011-03-10 | 2012-03-09 | Spannungsregler für einen Gleitstrommotor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000213A ITTO20110213A1 (it) | 2011-03-10 | 2011-03-10 | Dispositivo e procedimento di regolazione di tensione per motori elettrici in corrente continua, in particolare per elettroventilatori |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ITTO20110213A1 true ITTO20110213A1 (it) | 2012-09-11 |
Family
ID=43977448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT000213A ITTO20110213A1 (it) | 2011-03-10 | 2011-03-10 | Dispositivo e procedimento di regolazione di tensione per motori elettrici in corrente continua, in particolare per elettroventilatori |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8796977B2 (it) |
| CN (1) | CN102684574B (it) |
| DE (1) | DE102012101987A1 (it) |
| IT (1) | ITTO20110213A1 (it) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1404251B1 (it) * | 2011-01-25 | 2013-11-15 | Gate Srl | Dispositivo di controllo per un motore elettrico in corrente continua di un ventilatore di raffreddamento per autoveicoli |
| CN104410335B (zh) * | 2014-11-20 | 2018-01-30 | 东风汽车公司 | 智能型小功率电机控制器的控制电路和控制方法 |
| CN105317521B (zh) * | 2015-11-13 | 2017-11-03 | 湖州职业技术学院 | 一种发动机电动冷却风扇多级控制系统 |
| US10457148B2 (en) | 2017-02-24 | 2019-10-29 | Epic Battery Inc. | Solar car |
| US10587221B2 (en) | 2017-04-03 | 2020-03-10 | Epic Battery Inc. | Modular solar battery |
| CN110719050A (zh) * | 2018-07-11 | 2020-01-21 | 德昌电机(深圳)有限公司 | 双电机驱控装置和包含该驱控装置的双电机系统 |
| US11489082B2 (en) | 2019-07-30 | 2022-11-01 | Epic Battery Inc. | Durable solar panels |
| EP3772815A1 (en) * | 2019-08-05 | 2021-02-10 | Melexis Bulgaria Ltd. | Methods and systems for motor diagnosis |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020117980A1 (en) * | 2001-01-10 | 2002-08-29 | Jylain Echols | Circuit for operating a plurality of bi-directional motors |
| US20080315815A1 (en) * | 2007-06-21 | 2008-12-25 | Yazaki Corporation | Control device and control method |
| US20100117582A1 (en) * | 2008-11-10 | 2010-05-13 | Mitsubishi Electric Corporation | Motor control device |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1014286A (ja) * | 1996-06-26 | 1998-01-16 | Denso Corp | 負荷駆動装置 |
| US5957663A (en) * | 1996-11-12 | 1999-09-28 | Bosch Automotive Motor Systems Corp. | Dedicated alternator cooling system for automotive vehicles |
| JPH11275893A (ja) * | 1998-03-23 | 1999-10-08 | Tietech Co Ltd | 多軸モータの制御切り替え方式 |
| WO2002019511A1 (de) * | 2000-08-30 | 2002-03-07 | Papst-Motoren Gmbh & Co. Kg | Lüfteranordnung |
| AU2003903787A0 (en) * | 2003-07-22 | 2003-08-07 | Sergio Adolfo Maiocchi | A system for operating a dc motor |
| US20090155103A1 (en) * | 2005-10-12 | 2009-06-18 | Pietro De Filippis | Cooling Fan Module for a Motor Vehicle |
| JP2007252056A (ja) * | 2006-03-15 | 2007-09-27 | Nissan Motor Co Ltd | 電動機の制御装置および制御方法 |
| US7719214B2 (en) * | 2006-10-06 | 2010-05-18 | Performance Motion Devices, Inc. | Method and apparatus for controlling motors of different types |
| JP2009033835A (ja) * | 2007-07-25 | 2009-02-12 | Tokai Rika Co Ltd | 負荷駆動制御回路 |
| JP5065192B2 (ja) * | 2008-02-01 | 2012-10-31 | 山洋電気株式会社 | モータ制御装置及びモータの絶縁劣化検出方法 |
| JP4240149B1 (ja) * | 2008-02-14 | 2009-03-18 | トヨタ自動車株式会社 | モータ駆動装置およびハイブリッド駆動装置 |
| JP4670882B2 (ja) * | 2008-03-18 | 2011-04-13 | トヨタ自動車株式会社 | 電動機駆動制御装置、それを備えた車両および電動機駆動制御方法 |
| JP5003589B2 (ja) * | 2008-05-15 | 2012-08-15 | トヨタ自動車株式会社 | 短絡相特定方法 |
| JP2010088187A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Sanyo Electric Co Ltd | モータ制御回路 |
| US8115430B2 (en) * | 2009-05-28 | 2012-02-14 | GM Global Technology Operations LLC | Methods, systems and apparatus for controlling operation of two alternating current (AC) machines |
-
2011
- 2011-03-10 IT IT000213A patent/ITTO20110213A1/it unknown
-
2012
- 2012-03-09 CN CN201210061830.6A patent/CN102684574B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2012-03-09 US US13/416,638 patent/US8796977B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2012-03-09 DE DE102012101987A patent/DE102012101987A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020117980A1 (en) * | 2001-01-10 | 2002-08-29 | Jylain Echols | Circuit for operating a plurality of bi-directional motors |
| US20080315815A1 (en) * | 2007-06-21 | 2008-12-25 | Yazaki Corporation | Control device and control method |
| US20100117582A1 (en) * | 2008-11-10 | 2010-05-13 | Mitsubishi Electric Corporation | Motor control device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102684574B (zh) | 2016-08-17 |
| DE102012101987A1 (de) | 2012-09-13 |
| US8796977B2 (en) | 2014-08-05 |
| CN102684574A (zh) | 2012-09-19 |
| US20120229067A1 (en) | 2012-09-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ITTO20110213A1 (it) | Dispositivo e procedimento di regolazione di tensione per motori elettrici in corrente continua, in particolare per elettroventilatori | |
| US10291110B2 (en) | Driving circuit for switching element and power conversion system | |
| CN109072901B (zh) | 电动油泵的轻负载异常判定方法 | |
| US9581634B2 (en) | Power supply current monitoring device | |
| US9793849B2 (en) | Inverter apparatus for polyphase AC motor drive | |
| US9360515B2 (en) | Fault detection device for inverter system | |
| US9570902B2 (en) | Power supply current monitoring device | |
| US8994210B2 (en) | Driver circuit for an electric vehicle and a diagnostic method for determining when an electrical short circuit to a ground voltage is present between a contactor coil and a voltage driver | |
| US8861161B2 (en) | Driver circuit for an electric vehicle and a diagnostic method for determining when first and second voltage drivers are shorted to a high voltage | |
| US9162579B2 (en) | Driver circuit for an electric vehicle and a diagnostic method for determining when a first voltage driver is shorted to a low voltage and a second voltage driver is shorted to a high voltage | |
| US20120176117A1 (en) | Electronic control apparatus having switching element and drive circuit | |
| US9065275B2 (en) | Driving circuit for an electric motor | |
| JP2015171305A (ja) | 電源供給回路 | |
| KR101892974B1 (ko) | 과전류 검출 기능을 갖춘 인버터 | |
| CN105813881A (zh) | 用于运行电机的装置和方法 | |
| US20170021696A1 (en) | On-state malfunction detection device and method therefor | |
| CN105450139A (zh) | 电动机驱动装置 | |
| KR101666734B1 (ko) | 트랜지스터 온 저항값 추정에 의한 인버터의 고장검출장치 및 그 방법 | |
| US20130162284A1 (en) | Method and aparatus for high side transistor protection | |
| US9287810B2 (en) | Motor control circuit | |
| EP2867967B1 (en) | Driver circuit for an electric vehicle and a diagnostic method for determining when a voltage driver is shorted to a ground voltage | |
| KR102281672B1 (ko) | Ｅｐｓ 전자제어장치 및 제어방법 | |
| US20140001832A1 (en) | Driver circuit for an electric vehicle and a diagnostic method for determining when a first voltage driver is shorted to a high voltage and a second voltage driver has a low electrical current flowing therethrough | |
| US9350229B2 (en) | System and method of controlling an inverter based on a calculated capacitance of a DC link capacitor | |
| CN104854783B (zh) | 用于监控半桥中的半桥支路的方法 |