WO2010121847A1 - Control device having a fire stop for electric power-assisted steering - Google Patents

Control device having a fire stop for electric power-assisted steering Download PDF

Info

Publication number
WO2010121847A1
WO2010121847A1 PCT/EP2010/052134 EP2010052134W WO2010121847A1 WO 2010121847 A1 WO2010121847 A1 WO 2010121847A1 EP 2010052134 W EP2010052134 W EP 2010052134W WO 2010121847 A1 WO2010121847 A1 WO 2010121847A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
control device
temperature
control unit
battery
power steering
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/052134
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Stefan Walz
Original Assignee
Zf Lenksysteme Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zf Lenksysteme Gmbh filed Critical Zf Lenksysteme Gmbh
Publication of WO2010121847A1 publication Critical patent/WO2010121847A1/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • B62D5/0496—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures by using a temperature sensor

Definitions

  • the invention relates to an electronic assembly for an electrical auxiliary or external power steering according to the preamble of the main claim.
  • the power output stage and the control unit can also be combined as a unit in a control unit.
  • the unit may be part of a mechatronic assembly ("PowerPack"), which additionally includes an electric motor, which is provided for the application of the servo torque.
  • PowerPack mechatronic assembly
  • the module can then by means of a mechanical torque converter with the actual steering gear, which is a mechanical coupling to a Steering column and a rack containing connected.
  • An electric power steering control unit is connected to the battery in the vehicle.
  • the controller is usually permanently powered, i. even when the vehicle is switched off, the battery voltage is applied. If an electronic power stage is integrated in the control unit, which is the rule, the control unit is protected by a fuse with a high tripping value, typically 80 to 100A.
  • Such a constellation is problematic if due to systematic errors (design flaws, or due to inadequate testing determined parameter) or individual errors (assembly errors, damage to the wiring harness by chafing, marten bite, repair work) to the leakage of the PowerPack, the control unit or the plug system or Wiring harness is coming.
  • penetrating water can cause a fire of the control unit and / or the wiring harness, which can spread to the vehicle.
  • the ingress of moisture can lead to dendritic growth between live parts.
  • Plug-in system In the plug-in system, increasing the pin spacing makes sense, but it must be ensured that penetrating moisture can not get into the interior of the control unit.
  • Flame retardant plastics are either mixed with flame retardants, most of which are already banned today, or whose prohibition must be expected at short notice. Processing problems (especially sticking) in connection with these plastics are known. Alternatively, very large amounts of glass fibers are added, which embrittles these plastics and is also problematic in terms of its processing. Metal housings are a sensible alternative, but at an increased cost
  • the object of the invention is to propose alternative solutions to the above.
  • the device according to the object solution provides a control device for the operation of an electrical auxiliary or external power steering, in which a bimetallic switch is located inside the controller, which in the case of a temperature rise over a definable temperature threshold, the negative and the positive pole of the battery pad of the Battery plug system electrically short closes.
  • the procedural solution for the operation of an electrical auxiliary or power steering system provides that in accordance with a temperature threshold control signals for at least two power transistors of a phase of a bridge circuit are generated, so that they are operated such that a low-resistance electrical connection between the negative and positive pole of Battery contact point of the battery connector system is made.
  • Figure 1 shows an example of a control device according to the invention
  • Figure 2 shows an example of an electronic power stage according to the invention.
  • FIG. 1 shows a control unit 1 for the operation of an electric auxiliary or external power steering system.
  • a circuit carrier 2 on which a microcontroller ⁇ C is arranged for control and regulation purposes.
  • an electronic power amplifier 6 on the carrier, which serves to drive an electric motor M.
  • the motor is usually the servo motor or a motor for generating an additional steering angle of the electric auxiliary or external power steering.
  • the control unit is connected by means of a battery plug system 3 with the positive and negative pole of the battery Bat via corresponding contact points 4.
  • a fuse F In the lead of the contact points is a fuse F, with which the circuit in which the control unit and / or the power amplifier 6 is secured.
  • a bimetallic switch 5 is provided in the interior of the control unit 1, which in the case of a temperature rise over a definable Temperaturschwel I worth the negative and positive pole of the battery pads 4 of the battery connector system 3 electrically short closes. This solves below the fuse F, which in turn abruptly interrupts the power supply to the interior of the controller and prevents further increase in temperature. A fire or a flaming of components should be avoided.
  • the triggering temperature of the bimetallic switch 5 is greater than a maximum predetermined operating temperature inside the control unit.
  • the operating temperature of the bimetallic switch is below the flame temperature of the plastics used in the control unit.
  • the invention provides that the bimetallic switch 5 is positioned in the immediate vicinity of the battery plug-in system 4 and connected in parallel to the battery contact points 4.
  • the temperature threshold of the bimetallic switch is set in a range of about 125 ° C to 140 0 C as the lower limit and about 350 0 C as the upper limit.
  • bimetallic switch has the advantage of a "passive" solution, eliminating the need for additional energy or additional arithmetic or logic to solve the problem, thus combining low cost with extremely high efficiency.
  • FIG. Figure 2 shows the interconnection of power transistors in an electronic power amplifier (Bezugsz 6 in Figure 1), which is integrated into the control unit together with the control and regulation unit or designed as a separate unit.
  • Figure 2 shows the internal structure of a power unit for controlling an electric motor M, EMot, an electric power steering.
  • the power unit consists of an electronic inverter WR.
  • the DC link ZK of the inverter electrical storage elements for current and voltage are arranged, which are summarized in block 201.
  • the electric motor is arranged in the load circuit LK whose three phases U, V, W are connected in such a way in a B6 bridge, so that they by means of two associated electronic switches SJJ HS , SJJ LS , a phase in the case of the high-side - with the positive side of the supply voltage Ubat and in the case of the low-side switch with the negative side of the supply voltage can be connected to low resistance.
  • the phases U, V, W of the electric motor EMot are connected to the phase outlets of the bridge branches at the center of a bridge branch 202a, 202b, 202c, between the high and low side semiconductor switches.
  • a pertinent high-and low-side semiconductor switch each form a semiconductor switch pair of a bridge branch 202a, 202b, 202c.
  • pulse-width-modulated control signals PMWJJVW are provided, which are generated on the basis of a flow or torque-based setpoint of a field-oriented control unit (FOR) and conditioned for driving the semiconductor switches by means of special driver stages.
  • the windings of the electric motor EMot are connected to a neutral point with common reference potential UN (neutral point voltage) in the motor.
  • a bridge arm 202a or 202b or 202c are generated, so that they are operated such that a low-resistance electrical connection between the negative and the positive pole of the battery pads 4 of the battery plug system 3 is formed and closes this electrically short.
  • the supply voltage of the control and regulation unit 1 after production of the low-resistance electrical connection should remain buffered at least for about 200 ms. This can be ensured by appropriate dimensioning of capacitors in the assembly 201. This buffering is necessary to keep the power transistors in a conductive state for a certain period of time in order for the fuse F to be safely triggered.
  • the instantaneous temperature inside the control unit which is subsequently compared with the temperature threshold I value, is detected by means of a temperature sensor inside the control unit.
  • the temperature threshold value is set to a value above the maximum predetermined operating temperature in the interior of the control unit and below the flame temperature of the components or plastics used in the interior of the control unit.
  • Temperaturschwel I value in a range of about 125 ° C to 140 0 C set.
  • the "active” solution is thus based on a temperature sensor and an electronic control unit whose function - optionally with additional humidity monitoring - is ensured even when moisture penetrates It can also be provided that a dedicated power transistor is used to produce the short-circuit connection.
  • the use of the active solution has the advantage that the Temperatursch well value can be subsequently changed or can be set to any intermediate value. For this, the corresponding numeric value must be stored or applied to the control unit.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fuses (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

The invention relates to a control device (1) for operating an electric power-assisted steering, characterized in that a bimetal switch (5) is provided inside the control device, which shorts the negative and positive terminals of the battery terminal (4) of the battery plug-in system (3) electrically when the temperature rises beyond a settable temperature threshold.

Description

Steuergerät mit Brandschutz für elektrische Servolenkung Control unit with fire protection for electric power steering
Die Erfindung betrifft eine elektronische Baugruppe für eine elektrische Hilfs- oder Fremd kraftlenkung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to an electronic assembly for an electrical auxiliary or external power steering according to the preamble of the main claim.
Hierzu zählt eine der Lenkung zugeordnete Steuer- und Regeleinheit und eine zum Betrieb eines elektrischen Servomotors zugehörige elektronische Leistungsendstufe. Die Leistungsendstufe und die Steuer- und Regeleinheit können auch als eine Einheit in einem Steuergerät zusammengefasst sein. Des Weiteren kann die Einheit Bestandteil einer mechatronischen Baugruppe („PowerPack") sein, die zusätzlich einen Elektromotor, der zur Aufbringung des Servomoments vorgesehen ist, beinhaltet. Die Baugruppe kann dann mittels eines mechanischen Drehmomentwandlers mit dem eigentlichen Lenkgetriebe, welches eine mechanische Kopplung zu einer Lenksäule und eine Zahnstange enthält, verbunden werden.This includes a control unit associated with the steering and an electronic power output stage associated with the operation of an electric servomotor. The power output stage and the control unit can also be combined as a unit in a control unit. Furthermore, the unit may be part of a mechatronic assembly ("PowerPack"), which additionally includes an electric motor, which is provided for the application of the servo torque.The module can then by means of a mechanical torque converter with the actual steering gear, which is a mechanical coupling to a Steering column and a rack containing connected.
Ein Steuergerät für eine elektrische Servolenkung ist im Fahrzeug mit der Batterie verbunden. Das Steuergerät ist in der Regel dauerversorgt, d.h. auch bei ausgeschalteter Zündung des Fahrzeugs liegt die Batteriespannung an. Ist eine elektronische Leistungsstufe in das Steuergerät integriert, was die Regel darstellt, so ist das Steuergerät über eine Sicherung mit einem hohen Auslösewert, typischerweise 80 bis 100A, abgesichert.An electric power steering control unit is connected to the battery in the vehicle. The controller is usually permanently powered, i. even when the vehicle is switched off, the battery voltage is applied. If an electronic power stage is integrated in the control unit, which is the rule, the control unit is protected by a fuse with a high tripping value, typically 80 to 100A.
Eine derartige Konstellation ist problematisch, wenn es aufgrund von systematischen Fehlern (Designfehler, oder aufgrund einer unzureichenden Erprobung ermittelten Parameters) oder Einzelfehlern (Montagefehler, Beschädigungen am Kabelbaum durch Scheuerstellen, Marderbiss, Reparaturarbeiten) zur Undichtigkeit des PowerPacks, des Steuergeräts oder des Stecksystems oder des Kabelbaumes kommt. In diesem Fall kann eindringendes Wasser einen Brand des Steuergeräts und/oder des Kabelbaums auslösen, der auf das Fahrzeug übergreifen kann. Durch die eindringende Feuchtigkeit kann es zum Dendriten Wachstum zwischen spannungsführenden Teilen kommen.Such a constellation is problematic if due to systematic errors (design flaws, or due to inadequate testing determined parameter) or individual errors (assembly errors, damage to the wiring harness by chafing, marten bite, repair work) to the leakage of the PowerPack, the control unit or the plug system or Wiring harness is coming. In this case, penetrating water can cause a fire of the control unit and / or the wiring harness, which can spread to the vehicle. The ingress of moisture can lead to dendritic growth between live parts.
Folgen hiervon sind ein hoher Stromfluss und eine hohe Erwärmung. Dies kann zur Folge haben, dass die umgebenden Werkstoffe entflammt werden. In der Regel findet ein Auslösen der Fahrzeugsicherung aufgrund der hohenThe consequences of this are a high current flow and a high temperature rise. This can result in the surrounding materials becoming inflamed. As a rule, a triggering of the vehicle fuse takes place due to the high level
Absicherung in diesem Falle nicht statt. Besonders problematisch sind Fälle, in denen diese Brände in abgestellten Fahrzeugen entstehen, die auf an Wohneinheiten angrenzenden Garagen oder Abstellplätzen geparkt sind, da der Fahrzeugbrand hier weitere Folgeschäden durch Sach- oder Personenschäden nach sich ziehen kann.Hedging does not take place in this case. Particularly problematic are cases in which these fires arise in parked vehicles that are parked on residential units adjacent garages or parking lots, since the vehicle fire here can cause further consequential damage due to property or personal injury.
Zur Vermeidung von Bränden können nachfolgende Maßnahmen ergriffen werden:To avoid fires, the following measures can be taken:
- ausreichend großer Pinabstand zwischen den eine Dauerspannung führenden Kontakten- Sufficient pin spacing between the contacts leading to a permanent voltage
- Verwendung von flammhemmenden Kunststoffen oder metallischer Werkstoffe- Use of flame-retardant plastics or metallic materials
Diese Lösungen sind jedoch mit Nachteilen behaftet:However, these solutions have disadvantages:
Bezüglich des Pinabstandes: Hier ist eine Vergrößerung des Abstands von Vorteil, kann jedoch aus Bauraumgründen nur begrenzt und insbesondere nicht im inneren Aufbau des Steuergerätes umgesetzt werden. Es ist somit lediglich eine Option für dasWith regard to the pin spacing: Here is an increase in the distance of advantage, but can be limited space reasons and in particular not implemented in the internal structure of the control unit. So it's just an option for that
Stecksystem. Im Stecksystem ist die Vergrößerung des Pinabstandes sinnvoll, es muss jedoch sichergestellt werden, dass eindringende Feuchtigkeit nicht in das Innere des Steuergeräts gelangen kann.Plug-in system. In the plug-in system, increasing the pin spacing makes sense, but it must be ensured that penetrating moisture can not get into the interior of the control unit.
Flammhemmende Kunststoffe sind entweder mit Flammschutzmitteln versetzt, die zum größten Teil schon heute verboten sind, oder deren Verbot kurzfristig erwartet werden muss. Verarbeitungsprobleme (insbesondere Kleben) im Zusammenhang mit diesen Kunststoffen sind bekannt. Alternativ werden sehr große Mengen an Glasfasern beigemischt, was diese Kunststoffe aber versprödet und gleichfalls problematisch bezüglich seiner Verarbeitung ist. Metallgehäuse sind eine sinnvolle Alternative, jedoch mit erhöhten Kosten verbundenFlame retardant plastics are either mixed with flame retardants, most of which are already banned today, or whose prohibition must be expected at short notice. Processing problems (especially sticking) in connection with these plastics are known. Alternatively, very large amounts of glass fibers are added, which embrittles these plastics and is also problematic in terms of its processing. Metal housings are a sensible alternative, but at an increased cost
Aufgabe der Erfindung ist es, alternative Lösungen zu den oben genannten vorzuschlagen.The object of the invention is to propose alternative solutions to the above.
Diese Aufgabe wird mit dem kennzeichnenden Teil des Anspruch 1 gelöst. Die Aufgabe wird alternativ auch mit den verfahrenstechnischen Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 7 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.This object is achieved with the characterizing part of claim 1. The object is alternatively achieved with the procedural features of independent claim 7. Particularly advantageous embodiments of the invention are specified in the respective subclaims.
Die vorrichtungsgemäße Lösung der Aufgabe sieht ein Steuergerät für den Betrieb einer elektrischen Hilfs- oder Fremdkraftlenkung vor, bei dem ein Bimetallschalter im Inneren des Steuergeräts befindlich ist, der im Falle eines Temperaturanstiegs über einen festlegbaren Temperaturschwellwert den negativen und den positiven Pol der Batterie- Kontaktstelle des Batterie-Stecksystems elektrisch kurz schließt.The device according to the object solution provides a control device for the operation of an electrical auxiliary or external power steering, in which a bimetallic switch is located inside the controller, which in the case of a temperature rise over a definable temperature threshold, the negative and the positive pole of the battery pad of the Battery plug system electrically short closes.
Damit wird erreicht, dass eine erhöhte Temperatur im Steuergerät vor Erreichen des Flammpunktes sicher detektiert wird und die Energiezufuhr des Steuergeräts durch Auslösen einer Sicherung im Stromkreis der elektrischen Servolenkung zu unterbrechen.This ensures that an increased temperature in the control unit is reliably detected before reaching the flash point and to interrupt the power supply of the controller by triggering a fuse in the electric power steering circuit.
Die verfahrensgemäße Lösung für den Betrieb einer elektrischen Hilfs- oder Fremdkraftlenkung sieht vor, dass nach Maßgabe eines Temperaturschwellwerts Steuersignale für wenigstens zwei Leistungstransistoren einer Phase einer Brückenschaltung generiert werden, sodass sie derart betrieben werden, dass eine niederohmige elektrische Verbindung zwischen dem negativen und positiven Pol der Batterie-Kontaktstelle des Batterie-Stecksystems hergestellt wird. Vorteilhafte Weiterbildungen werden in der Beschreibung zu den Figuren erläutert.The procedural solution for the operation of an electrical auxiliary or power steering system provides that in accordance with a temperature threshold control signals for at least two power transistors of a phase of a bridge circuit are generated, so that they are operated such that a low-resistance electrical connection between the negative and positive pole of Battery contact point of the battery connector system is made. Advantageous developments are explained in the description of the figures.
Figur 1 zeigt beispielhaft ein Steuergerät gemäß der ErfindungFigure 1 shows an example of a control device according to the invention
Figur 2 zeigt beispielhaft eine elektronische Leistungsstufe gemäß der Erfindung.Figure 2 shows an example of an electronic power stage according to the invention.
Figur 1 zeigt ein Steuergerät 1 für den Betrieb einer elektrischen Hilfs- oder Fremdkraftlenkung. Im Inneren des Steuergeräts befindet sich ein Schaltungsträger 2, auf dem ein MikroController μC zu Steuer- und Regelungszwecken angeordnet ist. Des Weiteren befindet sich eine elektronische Endstufe 6 auf dem Träger, die zur Ansteuerung eines Elektromotors M dient. Der Motor ist in der Regel der Servomotor oder ein Motor zur Erzeugung eines Zusatzlenkwinkels der elektrischen Hilfs- oder Fremd kraftlenkung. Das Steuergerät ist mittels eines Batterie-Stecksystems 3 mit dem positven und negativen Pol der Batterie Bat über entsprechende Kontaktstellen 4 verbunden. In der Zuleitung der Kontaktstellen befindet sich eine Sicherung F, mit der der Stromkreis, in dem sich das Steuergerät und/oder die Endstufe 6 befindet, abgesichert ist.FIG. 1 shows a control unit 1 for the operation of an electric auxiliary or external power steering system. Inside the control device is a circuit carrier 2, on which a microcontroller μC is arranged for control and regulation purposes. Furthermore, there is an electronic power amplifier 6 on the carrier, which serves to drive an electric motor M. The motor is usually the servo motor or a motor for generating an additional steering angle of the electric auxiliary or external power steering. The control unit is connected by means of a battery plug system 3 with the positive and negative pole of the battery Bat via corresponding contact points 4. In the lead of the contact points is a fuse F, with which the circuit in which the control unit and / or the power amplifier 6 is secured.
Gemäß der Erfindung ist es vorgesehen, dass ein Bimetallschalter 5 im Inneren des Steuergeräts 1 vorgesehen ist, der im Falle eines Temperaturanstiegs über einen festlegbaren Temperaturschwel I wert den negativen und den positiven Pol der Batterie- Kontaktstellen 4 des Batterie-Stecksystems 3 elektrisch kurz schließt. Dies löst im Folgenden die Sicherung F, was wiederum schlagartig die Energiezufuhr ins Innere des Steuergeräts unterbricht und einen weiteren Anstieg der Temperatur verhindert. Ein Brand oder eine Entflammung von Bauteilen soll damit vermieden werden.According to the invention, it is provided that a bimetallic switch 5 is provided in the interior of the control unit 1, which in the case of a temperature rise over a definable Temperaturschwel I worth the negative and positive pole of the battery pads 4 of the battery connector system 3 electrically short closes. This solves below the fuse F, which in turn abruptly interrupts the power supply to the interior of the controller and prevents further increase in temperature. A fire or a flaming of components should be avoided.
Es ist vorgesehen, dass die Auslösetemperatur des Bimetallschalters 5 größer ist, als eine maximal vorgegebene Betriebstemperatur im Inneren des Steuergeräts.It is envisaged that the triggering temperature of the bimetallic switch 5 is greater than a maximum predetermined operating temperature inside the control unit.
Ergänzend hierzu ist es vorgesehen, dass die Auslösetemperatur des Bimetallschalters unterhalb der Flammtemperatur der im Steuergerät verwendeten Kunststoffe liegt. Die Erfindung sieht vor, dass der Bimetallschalter 5 in unmittelbarer Nähe des Batterie- Stecksystems 4 positioniert und zu den Batterie- Kontaktstellen 4 parallel geschaltet ist.In addition, it is provided that the operating temperature of the bimetallic switch is below the flame temperature of the plastics used in the control unit. The invention provides that the bimetallic switch 5 is positioned in the immediate vicinity of the battery plug-in system 4 and connected in parallel to the battery contact points 4.
Von Vorteil ist es, die elektrische Kontaktierung des Bimetallschalters als Klemm-, Schweiß- oder hartgelötete Verbindung auszuführen.It is advantageous to carry out the electrical contacting of the bimetallic switch as a clamping, welding or brazed connection.
Die Herstellung der elektrischen Kontaktierung auf die zuvor beschriebene Weise ermöglicht - insbesondere im Falle einer Schweißverbindung - einen sehr hohen Wärmefluss, wodurch die Auslösung auch bei einer lokalen Erhitzung des Stecksystems sicher gestellt ist.The preparation of the electrical contact in the manner described above allows - especially in the case of a welded joint - a very high heat flux, whereby the triggering is ensured even with a local heating of the plug-in system.
Der Temperaturschwellwert des Bimetallschalters ist dabei in einem Bereich von in etwa 125°C bis 1400C als untere Grenze und in etwa 3500C als obere Grenze festgelegt.The temperature threshold of the bimetallic switch is set in a range of about 125 ° C to 140 0 C as the lower limit and about 350 0 C as the upper limit.
Diese Werte entsprechen im Falle der unteren Grenze in etwa der maximal zulässigen Betriebstemperatur heutiger Steuergeräte und im Falle der oberen Grenze in etwa der Flammtemperatur heutiger verwendeter Kunststoffe.In the case of the lower limit, these values approximately correspond to the maximum permissible operating temperature of today's control units and, in the case of the upper limit, approximately to the flame temperature of today's used plastics.
Die Verwendung eines Bimetallschalters hat den Vorteil einer „passiven" Lösung. Es wird keine zusätzliche Energie oder zusätzliche Arithmetik oder Logik zur Lösung der Aufgabe benötigt. Diese Lösung vereinbart somit niedrige Kosten bei gleichzeitig extrem hoher Effektivität.Using a bimetallic switch has the advantage of a "passive" solution, eliminating the need for additional energy or additional arithmetic or logic to solve the problem, thus combining low cost with extremely high efficiency.
Alternativ zu der vorangegangenen „passiven" Lösung ist eine „aktive" Lösung gemäß den in den Ansprüchen 7 und seinen abhängigen Ansprüchen beanspruchten verfahrenstechnischen Merkmalen vorgesehen, die anhand Figur 2 näher erläutert wird. Figur 2 zeigt die Verschaltung von Leistungstransistoren in einer elektronischen Endstufe (Bezugsz 6 in Fig.1 ), die in das Steuergerät zusammen mit der Steuer- und Regeleinheit integriert oder als separate Einheit ausgeführt ist.As an alternative to the preceding "passive" solution, an "active" solution according to the procedural features claimed in claims 7 and its dependent claims is provided, which is explained in more detail with reference to FIG. Figure 2 shows the interconnection of power transistors in an electronic power amplifier (Bezugsz 6 in Figure 1), which is integrated into the control unit together with the control and regulation unit or designed as a separate unit.
Figur 2 zeigt den internen Aufbau einer Leistungseinheit zur Ansteuerung eines Elektromotors M, EMot, einer elektrischen Servolenkung.Figure 2 shows the internal structure of a power unit for controlling an electric motor M, EMot, an electric power steering.
Funktional besteht die Leistungseinheit aus einem elektronischem Wechselrichter WR. Im Zwischenkreis ZK des Wechselrichters sind elektrische Speicherelemente für Strom und Spannung angeordnet, die in Block 201 zusammengefasst sind. Der Elektromotor ist im Lastkreis LK angeordnet wobei seine drei Phasen U, V, W in einer B6- Brücke derart verschaltet sind, so dass sie mittels zweier zugehöriger elektronischer Schalter SJJHS, SJJLS, einer Phase im Falle der High- Side - Schalter mit der positiven Seite der Versorgungsspannung Ubat und im Falle der Low- Side- Schalter mit der negativen Seite der Versorgungsspannung niederohmig verbunden werden können. Die Phasen U, V, W des Elektromotors EMot sind mit den Phasenabgängen der Brückenzweige im Mittelpunkt eines Brückenzweigs 202a, 202b, 202c, zwischen dem High- und Low- Side- Halbleiterschalter verbunden. Ein zusammengehöriger High- und Low- Side- Halbleiterschalter bilden jeweils ein Halbleiterschalterpaar eines Brückenzweigs 202a, 202b, 202c.Functionally, the power unit consists of an electronic inverter WR. In the DC link ZK of the inverter electrical storage elements for current and voltage are arranged, which are summarized in block 201. The electric motor is arranged in the load circuit LK whose three phases U, V, W are connected in such a way in a B6 bridge, so that they by means of two associated electronic switches SJJ HS , SJJ LS , a phase in the case of the high-side - with the positive side of the supply voltage Ubat and in the case of the low-side switch with the negative side of the supply voltage can be connected to low resistance. The phases U, V, W of the electric motor EMot are connected to the phase outlets of the bridge branches at the center of a bridge branch 202a, 202b, 202c, between the high and low side semiconductor switches. A pertinent high-and low-side semiconductor switch each form a semiconductor switch pair of a bridge branch 202a, 202b, 202c.
Zu Steuerungszwecken der elektronischen Schalter sind puls-weiten- modulierte Steuersignale PMWJJVW vorgesehen, die auf Grundlage eines ström- oder momentbasierten Sollwerts von einer feldorientierten Regelungseinheit (FOR) generiert und zur Ansteuerung der Halbleiterschalter mittels spezieller Treiberstufen konditioniert werden. Die Wicklungen des Elektromotors EMot sind zu einem Sternpunkt mit gemeinsamen Bezugspotential UN (Sternpunktspannung) im Motor verbunden.For control purposes of the electronic switches pulse-width-modulated control signals PMWJJVW are provided, which are generated on the basis of a flow or torque-based setpoint of a field-oriented control unit (FOR) and conditioned for driving the semiconductor switches by means of special driver stages. The windings of the electric motor EMot are connected to a neutral point with common reference potential UN (neutral point voltage) in the motor.
Gemäß der Erfindung ist es vorgesehen, dass nach Maßgabe eines Temperaturschwellwerts Steuersignale für wenigstens zwei Leistungstransistoren S_UHS, und S_Uι_s oder S_VHs und S_VLs oder S_WHs und S_WLs eines Brückenzweigs 202a oder 202b oder 202c generiert werden, sodass sie derart betrieben werden, dass eine niederohmige elektrische Verbindung zwischen dem negativen und dem positiven Pol der Batterie-Kontaktstellen 4 des Batterie-Stecksystems 3 entsteht und diese elektrisch kurz schließt. In einer weiteren besonders vorteilhaften Variante der Erfindung ist es vorgesehen, dass alle Leistungstransistoren der Brückenschaltung S_UHS, S_ULS, S_VHS, S_VLS, S_WHs, S_WLS zur Herstellung der niederohmigen Verbindung geschaltet werden. Dies hat den Vorteil, dass der Kurzschlussstrom auf alle Zweige der B6-Brücke gleichermaßen verteilt wird und die Leistungstransistoren gleich belastet werden.According to the invention it is provided that in accordance with a temperature threshold control signals for at least two power transistors S_UHS and S_Uι_s or S_V H s and S_V L s or S_W H s and L s S_W a bridge arm 202a or 202b or 202c are generated, so that they are operated such that a low-resistance electrical connection between the negative and the positive pole of the battery pads 4 of the battery plug system 3 is formed and closes this electrically short. In a further particularly advantageous variant of the invention, it is provided that all power transistors of the bridge circuit S_UHS, S_ULS, S_V H S, S_V L S, S_W H s, S_W LS are switched to produce the low-resistance connection. This has the advantage that the short-circuit current is equally distributed to all branches of the B6 bridge and the power transistors are loaded equally.
Die Versorgungsspannung der Steuer- und Regeleinheit 1 nach Herstellung der niederohmigen elektrischen Verbindung sollte dabei zumindest für etwa 200ms gepuffert erhalten bleiben. Dies kann durch entsprechende Dimensionierung von Kondensatoren in der Baugruppe 201 sicher gestellt werden. Diese Pufferung ist notwendig, um die Leistungstransistoren für eine gewisse Zeitdauer in einem leitenden Zustand zu halten, damit die Sicherung F sicher ausgelöst wird.The supply voltage of the control and regulation unit 1 after production of the low-resistance electrical connection should remain buffered at least for about 200 ms. This can be ensured by appropriate dimensioning of capacitors in the assembly 201. This buffering is necessary to keep the power transistors in a conductive state for a certain period of time in order for the fuse F to be safely triggered.
Die momentane Temperatur im Inneren des Steuergeräts, die nachfolgend mit dem Temperaturschwel I wert verglichen wird, wird dabei mittels eines Temperaturfühlers im Inneren des Steuergeräts erfasst. Der Temperaturschwellwert ist dabei auf einen Wert oberhalb der maximal vorgegebenen Betriebstemperatur im Inneren des Steuergeräts und unterhalb der Flammtemperatur der im Inneren des Steuergeräts eingesetzten Bauteile oder Kunststoffe festgelegt.The instantaneous temperature inside the control unit, which is subsequently compared with the temperature threshold I value, is detected by means of a temperature sensor inside the control unit. The temperature threshold value is set to a value above the maximum predetermined operating temperature in the interior of the control unit and below the flame temperature of the components or plastics used in the interior of the control unit.
Wie auch im Falle der passiven Lösung ist es dabei vorgesehen, denAs in the case of the passive solution, it is intended that the
Temperaturschwel I wert in einem Bereich von in etwa 125°C bis 1400C festzulegen.Temperaturschwel I value in a range of about 125 ° C to 140 0 C set.
Die „aktive" Lösung beruht somit auf einem Temperatursensor und einer Steuerelektronik, deren Funktion - optional bei zusätzlicher Feuchte- Überwachung - auch bei eindringender Feuchtigkeit sichergestellt ist Es kann auch vorgesehen sein, dass ein dedizierter Leistungstransistor zur Herstellung der Kurzschlussverbindung eingesetzt ist.The "active" solution is thus based on a temperature sensor and an electronic control unit whose function - optionally with additional humidity monitoring - is ensured even when moisture penetrates It can also be provided that a dedicated power transistor is used to produce the short-circuit connection.
Der Einsatz der aktiven Lösung hat den Vorteil, dass der Temperatursch well wert nachträglich abgeändert werden kann oder sich auf einen beliebigen Zwischenwert einstellen lässt. Hierzu muss der entsprechende numerische Wert auf der Steuer- und Regeleinheit hinterlegt oder appliziert werden. The use of the active solution has the advantage that the Temperatursch well value can be subsequently changed or can be set to any intermediate value. For this, the corresponding numeric value must be stored or applied to the control unit.

Claims

Ansprüche claims
1.) Steuergerät (1 ) für den Betrieb einer elektrischen Hilfs- oder Fremdkraftlenkung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bimetallschalter (5) im Inneren des Steuergeräts vorgesehen ist, der im Falle eines Temperaturanstiegs über einen festlegbaren Temperaturschwel I wert den negativen und den positiven Pol der Batterie- Kontaktstellen^) des Batterie-Stecksystems (3) elektrisch kurz schließt.1.) control unit (1) for the operation of an electrical auxiliary or power steering system, characterized in that a bimetallic switch (5) is provided in the interior of the control device, in the event of a temperature rise over a definable Temperaturschwel I worth the negative and the positive pole the battery contact points ^) of the battery plug system (3) electrically short closes.
2.) Steuergerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösetemperatur des Bimetallschalters (5) größer als eine maximal vorgegebene Betriebstemperatur im Inneren des Steuergeräts ist.2.) Control device according to claim 1, characterized in that the triggering temperature of the bimetallic switch (5) is greater than a maximum predetermined operating temperature in the interior of the control unit.
3.) Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösetemperatur des Bimetallschalters (5) unterhalb der Flammtemperatur der im Steuergerät verwendeten Kunststoffe liegt.3.) Control device according to claim 1 or 2, characterized in that the triggering temperature of the bimetallic switch (5) is below the flame temperature of the plastics used in the control unit.
4.) Steuergerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bimetallschalter (5) in unmittelbarer Nähe des Batterie-Stecksystems (3) positioniert und zu den Batterie- Kontaktstellen (4) parallel geschaltet ist.4.) Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the bimetal switch (5) positioned in the immediate vicinity of the battery plug system (3) and to the battery contact points (4) is connected in parallel.
5.) Steuergerät nach einem der vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Kontaktierung des Bimetallschalters (5) als Klemm- , Schweißoder hartgelötete Verbindung ausgeführt ist.5.) Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical contacting of the bimetallic switch (5) is designed as a clamping, welding or brazed connection.
6.) Steuergerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturschwel I wert in einem Bereich von in etwa 125°C bis 1400C als untere Grenze und in etwa 3500C als obere Grenze festgelegt ist.6.) Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the Temperaturschwel I value is set in a range of about 125 ° C to 140 0 C as the lower limit and in about 350 0 C as the upper limit.
7.) Verfahren für den Betrieb einer elektrische Hilfs- oder Fremd kraftlenkung, dadurch gekennzeichnet, dass nach Maßgabe eines Temperaturschwellwerts Steuersignale für wenigstens zwei Leistungstransistoren (S_UHs,S_ULs), (S_VHs,S_VLs), (S_WHs,S_WLs) eines Brückenzweigs (202a),(202b),(202c) einer Brückenschaltung generiert werden, sodass sie derart betrieben werden, dass eine niederohmige elektrische Verbindung zwischen dem negativen und dem positiven Pol der Batterie-Kontaktstellen (4) des Batterie-Stecksystems (3) entsteht und diese elektrisch kurz schließt.7.) Method for the operation of an electric auxiliary or external power steering, characterized in that in accordance with a temperature threshold control signals for at least two power transistors (S_U H s, S_U L s), (S_V H s, S_V L s), (S_W H s, S_W L s) of a bridge arm (202a), (202b), (202c) to generate a bridge circuit, so that they are operated in such a way that a low-resistance electrical connection between the negative and the positive pole of the battery pads (4) of the battery plug system (3) is formed and closes this electrically short.
8.) Verfahren für den Betrieb einer elektrischen Hilfs- oder Fremdkraftlenkung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass alle Leistungstransistoren der Brückenschaltung (S_UHs, S_ULs, S_VHS, S_VLS, S_WHs, S_vVLS) zur Herstellung der niederohmigen Verbindung geschaltet werden.8.) A method for the operation of an electric auxiliary or power steering system according to claim 7, characterized in that all the power transistors of the bridge circuit (S_U H s, S_U L s, S_V HS , S_V LS , S_W H s, S_vV LS ) for producing the low-impedance connection to be switched.
9.) Verfahren für den Betrieb einer elektrischen Hilfs- oder Fremdkraftlenkung nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsspannung der Steuer- und Regeleinheit (1 ) nach Herstellung der niederohmigen elektrischen Verbindung zumindest für etwa 200ms gepuffert erhalten bleibt.9.) A method for the operation of an electric auxiliary or power steering system according to one of claims 7 to 8, characterized in that the supply voltage of the control unit (1) after the preparation of the low-resistance electrical connection remains buffered for at least 200ms.
10.) Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die momentane Temperatur im Inneren des Steuergeräts mittels eines Temperaturfühlers erfasst wird und der Temperaturschwel I wert auf einen Wert oberhalb der maximal vorgegebenen Betriebstemperatur im Inneren des Steuergeräts und unterhalb der Flammtemperatur der im Inneren des Steuergeräts eingesetzten Bauteile oder Kunststoffe festgelegt wird.10.) Method according to one of the preceding claims 7 to 9, characterized in that the instantaneous temperature is detected in the interior of the controller by means of a temperature sensor and the Temperaturschwel I value to a value above the maximum predetermined operating temperature inside the controller and below the flame temperature the components or plastics used inside the controller are specified.
11.) Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturschwel I wert in einem Bereich von in etwa 125°C bis 1400C festgelegt wird. 11.) Method according to one of the preceding claims 7 to 10, characterized in that the Temperaturschwel I value is set in a range of about 125 ° C to 140 0 C.
PCT/EP2010/052134 2009-04-21 2010-02-19 Control device having a fire stop for electric power-assisted steering WO2010121847A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009002524.3 2009-04-21
DE200910002524 DE102009002524A1 (en) 2009-04-21 2009-04-21 Control unit with fire protection for electric power steering

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010121847A1 true WO2010121847A1 (en) 2010-10-28

Family

ID=42041734

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2010/052134 WO2010121847A1 (en) 2009-04-21 2010-02-19 Control device having a fire stop for electric power-assisted steering

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102009002524A1 (en)
WO (1) WO2010121847A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019203160A1 (en) 2019-03-08 2020-09-10 Thyssenkrupp Ag Control unit for a steering system of a motor vehicle, electromechanical motor vehicle power steering and steer-by-wire steering system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10285893A (en) * 1997-04-09 1998-10-23 Kayaba Ind Co Ltd Electrically-driven motor for vehicle
DE102006010357A1 (en) * 2006-03-07 2007-09-13 Zf Lenksysteme Gmbh Electromechanical steering device for a motor vehicle has an electric motor and power-output electronics for triggering the electric motor
DE102007045344A1 (en) * 2007-09-22 2009-04-02 Daimler Ag Controller for operating electrical load of vehicle, has fuse element provided for interrupting voltage supply units during short-circuit, and two transistors designed as bipolar transistor or FET

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60131026A (en) * 1983-12-16 1985-07-12 日産自動車株式会社 Automotive electronic circuit device
DE102004031722A1 (en) * 2004-06-30 2006-01-26 Infineon Technologies Ag Circuit arrangement, has temperature controlled switch unit that switches from on state to off state when selected temperature threshold is reached, where unit is integrated into enclosure and interconnected with semiconductor switch

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10285893A (en) * 1997-04-09 1998-10-23 Kayaba Ind Co Ltd Electrically-driven motor for vehicle
DE102006010357A1 (en) * 2006-03-07 2007-09-13 Zf Lenksysteme Gmbh Electromechanical steering device for a motor vehicle has an electric motor and power-output electronics for triggering the electric motor
DE102007045344A1 (en) * 2007-09-22 2009-04-02 Daimler Ag Controller for operating electrical load of vehicle, has fuse element provided for interrupting voltage supply units during short-circuit, and two transistors designed as bipolar transistor or FET

Also Published As

Publication number Publication date
DE102009002524A1 (en) 2010-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2961558B1 (en) High-voltage energy storage module and method for producing the high-voltage energy storage module
EP2686541B1 (en) Start-current limiting system, method for limiting a start current and use of a start-current limiting system
DE102013101857A1 (en) Semiconductor module with switching elements
DE112011105802T5 (en) Power module, electrical power converter and electric vehicle
DE102009036672A1 (en) Switch-gear for a motor vehicle has disconnecting devices to detach connections from each other, an activating element to trigger the first disconnecting device and a delaying device to activate a delayed trigger
DE102011083582A1 (en) Power distributor for electrical system of motor vehicle, has electronic control and regulating unit for driving, controlling and monitoring load control circuits connected between junction points and load current outputs
EP2168222B1 (en) Polarity reversal protection unit for vehicle electric systems of motor vehicles
DE19757026A1 (en) Electrical fuse
EP1630013A1 (en) Electric supplementary heating for vehicles with current safety
EP1934485B1 (en) Cooling fan module for a motor vehicle
DE102021205819B3 (en) DC vehicle charging circuit with transistor and inverse diode for blocking residual current through varistors on the charging station side
EP3142172A1 (en) Battery system with an overcharge and/or deep discharge protection
WO2013127550A1 (en) Apparatus and method for protecting a circuit of a vehicle and circuit
EP3452336A1 (en) Multi-voltage control device for a motor vehicle, motor vehicle and operating method for the control device
WO2010121847A1 (en) Control device having a fire stop for electric power-assisted steering
DE102013201909A1 (en) Energy store device has control device that drives switch of respective associated energy store modules according to detected states of charge of energy store modules respectively before communication failure
DE102015005835B4 (en) Energy storage module, motor vehicle and method for producing a joint
EP1630923B1 (en) Control circuit for a plurality of electrical loads with a safeguard for the semiconductor switches
DE102017107801A1 (en) Photovoltaic system, DC hybrid switching device, use and method for turning on and off a photovoltaic string
DE102015117809A1 (en) Method for operating a line system
DE112015003836T5 (en) Circuit Breaker
EP3084861A1 (en) Apparatus for increasing safety during use of battery systems
DE102012218591B4 (en) On-board network and method for operating an on-board network
DE102017108872B4 (en) High-side switching device and manufacturing method for such
EP1929606A1 (en) High current end power stage

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10704827

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10704827

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1