Titel

Elektronisch kommutierter Elektromotor mit einer Notlaufeiqenschaft

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen elektronisch kommutierten Elektromotor. Der Elektromotor weist einen Stator und einen insbesondere permanentmagnetisch ausgebildeten Rotor auf. Der Elektromotor weist auch eine mit dem Stator verbundene Steuereinheit auf. Die Steuereinheit ist ausgebildet, den Stator derart anzu- steuern, dass der Stator ein magnetisches Drehfeld zum Drehbewegen des Rotors erzeugen kann.

Offenbarung der Erfindung

Erfindungsgemäß weist die Steuereinheit des Elektromotors der eingangsgenannten Art eine Leistungsendstufe mit Halbleiterschaltern auf. Die Steuereinheit ist ausgebildet, in Abhängigkeit des insbesondere durch Defekt niederohmig verbundenen oder kurzgeschlossenen Halbleiterschalters der Leistungsendstufe den Stator zum Erzeugen des Drehfeldes derart anzusteuern, dass der Rotor über eine volle Rotorumdrehung hinweg eine mechanische Leistung abgeben kann oder ein durch den Defekt verursachtes Bremsmoment des Elektromotors im Betriebszustand mit dem niederohmig verbundenen oder kurzgeschlossenen

Halbleiterschalter reduziert oder vollständig kompensiert ist.

Der Elektromotor erhält dadurch vorteilhaft eine Notlaufeigenschaft, so dass der Elektromotor im Falle eines defekten Halbleiterschalters der Leistungsendstufe noch weiter ein Drehmoment und so eine mechanische Leistung abgeben kann - oder erzeugt zumindest ein geringes oder gar kein Bremsmoment, so dass im

Falle eines Zusammenwirkens mit einer Servolenkung eines Kraftfahrzeugs ein Lenken durch den Defekt zumindest nicht noch mehr Lenkkraft erfordert als ohne Servolenkung.

Beispielsweise kann der Elektromotor das Drehmoment in zueinander entgegengesetzten Wirkrichtungen abgeben. Eine Wirkrichtung kann beispielsweise in Umlaufrichtung - als positive Drehmomentrichtung - gerichtet sein, eine dazu entgegengesetzte Wirkrichtung kann entgegengesetzt zur Umlaufrichtung - als negative Drehmomentrichtung - gerichtet sein.

Der Halbleiterschalter kann beispielsweise ein Feldeffekt-Transistor, insbesondere ein MOS-Feldeffekt-Transistor oder ein Insulated-Gate-Bipolar-Transistor (IGBT) sein. Der Halbleiterschalter kann in einer anderen Ausführungsform auch durch einen Thyristor oder ein Triac gebildet sein.

Der vorab beschriebene Elektromotor kann so vorteilhaft eine defekte Schaltstrecke des Halbleiterschalters mittels entsprechender, bevorzugt korrigierender Ansteuerung der Leistungsendstufe und so auch des Stators, kompensieren. In einer bevorzugten Ausführungsform des Elektromotors ist die Steuereinheit ausgebildet, den Stator derart anzusteuern, dass der Rotor mittels gespeicherter Rotationsenergie einen dem defekten Halbleiterschalter entsprechenden Defekt- Winkelbereich des Rotorumlaufes überwinden kann. Durch diese Art der Ansteuerung im Falle eines defekten Halbleiterschalters kann der Rotor mittels der zu- vor gespeicherter Rotationsenergie über den Defekt-Winkelbereich hinwegbewegt werden. Der Defekt-Winkelbereich ist beispielsweise dadurch gekennzeichnet, dass - bedingt durch den kurzgeschlossenen Halbleiterschalter - die dem defekten Halbleiterschalter zugeordnete Statorspule permanent ein der Stromflussrichtung durch die Statorspule entsprechendes Magnetfeld erzeugt. Durch diese Beeinflussung kann in dem Defekt-Winkelbereich der Stator nicht mehr hinreichend durch die Statorspulen beeinflusst werden.

Die Steuereinheit kann bevorzugt insbesondere vor Eintritt eines Magnetpols des Rotors in den Defekt-Winkelbereich eine hinreichende rotatorische Energie in dem Rotor aufbauen. So kann der Rotor vorteilhaft als Energiespeicher zu über- winden des Defekt-Winkelbereichs genutzt werden.

Bevorzugt ist die Steuereinheit des Elektromotors mit einem Speicher für zueinander verschiedene Ansteuermuster verbunden oder weist den Speicher auf, und ist ausgebildet, in Abhängigkeit von der niederohmigen Verbindung oder dem Kurzschluss ein Ansteuermuster auszuwählen und den Stator mit dem ausgewählten Ansteuermuster anzusteuern.

Durch den Speicher und das Vorrätighalten von zueinander verschiedenen Ansteuermustern kann beispielsweise ein Ansteuermuster für einen Betrieb mit funktionierenden Halbleiterschaltern vorrätiggehalten werden und während eines

Betriebs mit funktionierenden Halbleiterschaltern zum Ansteuern des Stators verwendet werden.

Bevorzugt sind die Ansteuermuster jeweils durch eine zeitliche Folge von Schaltmustern gebildet, wobei die Schaltmuster jeweils einen Spannungszustand und/oder Bestromungszustand der Statorspulen des Stators repräsentieren. Weiter bevorzugt ist jedes Schaltmuster durch ein Code-Wort gebildet, wobei das Code-Wort für jede Statorspule ein Bit aufweist, welches einen Beschaltungszu- stand der Statorspule und somit eine an die Statorspule angelegte Spannung repräsentiert. Die Code-Wörter beziehungsweise die Beschaltungszustände oder die Ansteuermuster können jeweils durch einen Datensatz repräsentiert sein. In einer anderen Ausführungsform weist ein Ansteuermuster wenigstens ein oder nur ein Schaltmuster auf, wobei jedes Schaltmuster einem vorbestimmten Rotorwinkel eines Rotorumlaufes zugeordnet ist. Dazu kann jedes Code-Wort wenigstens zwei, drei oder eine Mehrzahl zusätzlicher Rotorpositions-Bits aufwei- sen, welche zusammen eine Rotorposition des Rotors codieren, bei der an die

Statorspulen die dem Schaltmuster entsprechenden Spannungen angelegt werden können.

Wenn mittels der Steuereinheit ein Defekt eines Halbleiterschalters, beispielsweise eines MOS-Feldeffekt-Transistors detektiert wird, so kann die Steuerein- heit einen mit dem Defekt entsprechendes Ansteuermuster aus dem Speicher auslesen und den Stator mit dem zuvor ausgewiesenen Ansteuermuster ansteuern. Der Elektromotor kann so vorteilhaft weiterbetrieben werden. Bei dem Betrieb mit dem Ansteuermuster während des defekten Halbleiterschalters kann so zumindest noch ein insbesondere wenigstens kleines Drehmoment abgegeben werden, wohingegen bei Elektromotoren, bei denen mittels eines Relais der Stator von der Leistungsendstufe getrennt wird, kein Drehmoment mehr abgegeben werden kann. So kann beispielsweise während einer mittels der Steuereinheit erzeugten Notlaufeigenschaft in Kauf genommen werden, dass der Rotor über den Rotorumlauf hinweg nicht mit einer konstanten Geschwindigkeit läuft oder kein konstantes Drehmoment abgibt. - A -

Der Elektromotor kann beispielsweise vorteilhaft ein Elektromotor einer Servolenkung eines Kraftfahrzeugs sein. So kann der Elektromotor vorteilhaft im Falle eines defekten Halbleiterschalters der Leistungsendstufe noch ein Lenken des Kraftfahrzeugs durch die Notlaufeigenschaft unterstützen, oder zumindest ein - insbesondere durch den defekten Halbleiterschalter verursachtes - Bremsmoment auf eine Motorwelle so zu verringern, dass das Fahrzeug lenkbar bleibt.

Bei dem Unterstützen des Lenkens kann der Elektromotor beispielsweise ein Drehmoment mit Wirkrichtung in Umlaufrichtung - beispielsweise mit einem positiven Drehmoment - angesteuert werden. Der Elektromotor kann beispielsweise zum Erzeugen eines auf die Servolenkung wirkenden Bremsmomentes in einer - entgegengesetzt zu der ein Lenken erleichternden Umlaufrichtung - entgegengesetzten Umlaufrichtung angesteuert werden und so ein negatives Drehmoment mit Wirkrichtung entgegengesetzt zur Umlaufrichtung erzeugen. Ein Lenken des Fahrzeuges kann dann, insbesondere bei einer entsprechend ausgebildeten Servolenkung, bei dem in die negative

Wirkrichtung wirkenden Drehmoment erschwert werden. Ein Erschweren des Lenkens kann beispielsweise zum Abbremsen der Unterstützungswirkung oder in Abhängigkeit einer das Erschweren erfordernden Lenksituation Anwendung finden. Die Steuereinheit ist bevorzugt ausgebildet, den Defekt, insbesondere Kurz- schluss des Halbleiterschalters in Abhängigkeit einer über wenigstens einer Statorspule des Stators abfallenden Spannung zu erfassen.

In einer anderen Ausführungsform ist die Steuereinheit ausgebildet, den Defekt des Halbleiterschalters in Abhängigkeit einer Sternpunktspannung oder einer Strangspannung eines in Stern- oder Dreieckschaltung geschalteten Stators zu erfassen. Die Steuereinheit ist weiter bevorzugt ausgebildet, für jeden Halbleiterschalter ein dem Halbleiterschalter entsprechendes Defekt-Ansteuermuster vorrätig zu halten, welches dem defekten Halbleiterschalter entspricht. Dadurch kann die Steuereinheit schnell dem Ansteuermuster entsprechende Steuersigna- Ie erzeugen, mit denen die Leistungsendstufe angesteuert werden kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinheit ausgebildet, in einem in Rotorumlaufrichtung dem Defekt-Winkelbereich nachfolgenden Winkelbereich, mittels der nicht niederohmig verbundenen oder kurzgeschlossenen Halbleiterschalter den Stator derart anzusteuern, dass der Rotor von dem Defekt- Winkelbereich weggeführt werden kann. Dadurch kann vorteilhaft ein Blockieren des Elektromotors vermieden werden. Bei einem Blockieren des Elektromotors kann der Rotor beispielsweise in dem Defekt-Winkelbereich durch das in dem Defekt-Winkelbereich ständig erzeugte Magnetfeld festgehalten werden und sich so nicht mehr in Umlaufrichtung weiterdrehen. Die nicht niederohmig verbundenen Halbleiterschalter sind dabei diejenigen Halbleiterschalter, die nicht defekt, also noch in Ordnung sind.

Die Steuereinheit ist bevorzugt ausgebildet, mittels der Statorspulen einen dem Defekt-Winkelbereich nachfolgenden nächstmöglichen Spannungsvektor zu er- zeugen, und mit dem nächstmöglichen Spannungsvektor den Rotor aus dem Defekt-Winkelbereich - insbesondere in Umlaufrichtung - herauszuführen. Der nächstmögliche Spannungsvektor kann beispielsweise während eines Normalbetriebs des Elektromotors - welcher beispielsweise durch ein dem Normalbetrieb entsprechendes Ansteuermuster bewirkt wird - in Rotorumlaufrichtung weiter von dem Defektwinkelbereich entfernt sein und so nicht den nächstmöglichen Spannungsvektor im Falle eines defekten Halbleiterschalters repräsentieren. So könnte beispielsweise im Falle eines für den Normalbetrieb vorgesehenen Ansteuermusters ein zum Bewegen des Rotors nächstvorgesehener Spannungsvektor zum Erzeugen eines Drehmomentes in einem dem Defektwinkelbereich nachfol- genden Winkelbereich nicht mehr ausreichen, um den Rotor noch sicher von dem Defekt-Winkelbereich wegzuführen.

Der Stator des Elektromotors weist beispielsweise wenigstens drei oder genau drei Statorspulen auf. Denkbar ist auch ein Stator mit einer beliebigen Zahl von Statorspulen. Bevorzugt weist der Elektromotor einen Zwischenkreiskondenstor auf, welcher mit der Leistungsendstufe, insbesondere den Halbeiterschaltern der Leistungsendstufe mindestens mittelbar verbunden ist, wobei der Elektromotor einen steuerbar ausgebildeten Trennschalter, insbesondere Relais oder Halbleiterschalter aufweist, dessen Schaltstrecke den Zwischenkreiskondensator mit der Leis- tungsendstufe verbindet, wobei ein Steueranschluss des Trennschalters mit der

Steuereinheit verbunden ist, welche ausgebildet ist, in Abhängigkeit eines Defekts des Zwischenkreiskondensators, insbesondere durch den Defekt niederohmig miteinander verbundener oder kurzgeschlossener Elektroden des Zwischenkreiskondensators, ein Steuersignal zum Trennen der Schaltstrecke des Trennschalters zu erzeugen und dieses an den Trennschalter zu senden. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Erzeugen einer Drehbewegung mittels eines elektronisch kommutierten Elektromotors, wobei der Elektromotor einen Stator und einen Rotor aufweist. Bei dem Verfahren wird ein magnetisches Drehfeld zum Drehbewegen des Rotors mittels Ansteuern von einer Mehrzahl von mit dem Stator verbundenen Halbleiterschaltern erzeugt. Weiter wird bei dem Verfahren das Drehfeld in Abhängigkeit eines insbesondere durch Defekt niederohmig verbundenen oder kurzgeschlossenen Halbleiterschalters derart erzeugt, dass der Rotor über eine volle Rotorumdrehung hinweg eine mechanische Leistung abgeben kann oder ein durch den Defekt verursachtes Bremsmoment des Elektromotors (1 , 160) im Betriebszustand mit dem niederohmig verbundenen oder kurzgeschlossenen Halbleiterschalter reduziert oder vollständig kompensiert ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Stator derart angesteuert, dass der Rotor mittels gespeicherter Rotationsenergie einen dem de- fekten Halbleiterschalter entsprechenden Defekt-Winkelbereich des Rotorumlaufes überwinden kann.

Vorzugsweise wird bei dem vorbeschriebenen Verfahren ein Ansteuermuster für einen Betrieb mit intakten Halbleiterschaltern, und wenigstens ein Ansteuermuster für wenigstens einen oder nur einen defekten Halbleiterschalter vorrätig gehalten. Weiter wird in Abhängigkeit von der niederohmigen Verbindung oder den Kurzschluss - ein dem defekten Halbleiterschalter entsprechendes Ansteuermuster ausgewählt und der Stator mit dem ausgewählten Ansteuermuster angesteuert.

Das Ansteuermuster kann vorteilhaft eine Transferfunktion repräsentieren. Trans- ferfunktion kann beispielsweise - über den Rotorumlauf hinweg - ein Drehmoment als Eingangsparameter, und eine Steuerspannung für jede Statorspule als Ausgangsparameter repräsentieren. Die Transferfunktion kann beispielsweise für jeden möglicherweise defekten Halbleiterschalter, insbesondere MOS-FET, vorrätiggehalten sein. Die Transferfunktion kann beispielsweise für ein Stator- Koordinatensystem, insbesondere u-v-w-Koordinatensystem, oder ein Rotor-

Koordinatensystem, insbesondere ein d-q-Koordinatensystem vorrätig gehalten sein.

Bevorzugt wird für jeden Halbleiterschalter ein Ansteuermuster für den defekten Halbleiterschalter vorrätiggehalten. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird in Abhängigkeit von der niederohmigen Verbindung oder den Kurzschluss ein dem defekten Halbleiterschalter entsprechendes Ansteuermuster erzeugt und der Stator mit dem für den defekten Halbleiterschalter erzeugtes Ansteuermuster angesteuert. Durch das Erzeugen, bevorzugt in-vivo-Erzeugen, des Ansteuermusters, - insbesondere in Abhängigkeit von der Art des Defekts - kann vorteilhaft eine geringe Zahl von Defekt-Ansteuermustern vorrätiggehalten sein. Beispielsweise kann beim Erzeugen des Defekt-Ansteuermusters eine dem defekten Halbleiterschalter entsprechende Phasenverschiebung in dem erzeugten Ansteuermuster be- rücksichtigt sein. Dadurch kann dann beispielsweise vorteilhaft für jeden von mehreren - möglicherweise zu einem späteren Zeitpunkt defekten - Halbleiterschalter dasselbe Ansteuermuster als Ausgangsbasis zum Erzeugen des für den defekten Halbleiterschalter jeweils passenden Ansteuermusters vorrätiggehalten sein. Die Erfindung wird nun im Folgenden anhand von Figuren und weiteren Ausführungsbeispielen beschrieben.

Figur 1 zeigt - schematisch - ein Ausführungsbeispiel für einen elektronisch kommutierten Elektromotor und ein Verfahren zum Betreiben des Elektromotors. Der Elektromotor weist eine Leistungsendstufe und eine Steuereinheit auf, wel- che ausgebildet ist, mittels eines für eine fehlerhafte Endstufe ausgebildeten Ansteuermusters die Leistungsendstufe derart anzusteuern, dass ein mit der Leistungsendstufe ausgangsseitig verbundener Stator des Elektromotors ein Drehfeld zum Drehbewegen eines Rotors des Elektromotors erzeugen kann.

Figur 2 zeigt - schematisch - ein Ausführungsbeispiel für einen Drehmomentver- lauf des in Figur 1 dargestellten Elektromotors mit einer Leistungsendstufe, bei der ein Transistor der Leistungsendstufe insbesondere durch Defekt niederohmig verbunden oder kurzgeschlossenen ist;

Figur 3 zeigt - schematisch - ein Diagramm, in welchem ein Rotorumlauf eines elektronisch kommutierten Elektromotors mit drei Statorspulen dargestellt ist. Figur 4 zeigt eine Schaltungsanordnung für einen elektronisch kommutierten E- lektromotor mit einem Zwischenkreiskondensator und mit einem steuerbar ausgebildeten Trennschalter, welcher im Defektfall des Zwischenkreiskondensators eine Leistungsendstufe des Elektromotors von dem Zwischenkreiskondensator trennen kann. Figur 1 zeigt - schematisch - eine Anordnung 2 mit einem elektronisch kommu- tierten Elektromotor 1. Der elektronisch kommutierte Elektromotor 1 weist einen Stator 3 auf. Der Stator 3 weist eine Statorspule 5, eine Statorspule 7 und eine Statorspule 9 auf. Der Elektromotor 1 weist auch einen Rotor 10 auf, sowie in ei- nen Hallsensor 17. Der Hallsensor 17 ist derart angeordnet, dass eine Rotordrehzahl und/oder eine Rotorposition des Rotors 10 mittels des Hallsensors 17 erfasst werden kann. Der Hallsensor 17 ist ausgebildet, in Abhängigkeit eines von dem Rotor 10 erzeugten Magnetfeldes eine entsprechende Hallspannung zu erzeugen und diese ausgangsseitig auszugeben. Der Elektromotor 1 weist auch eine Leistungsendstufe 12 auf, welche ausgangsseitig mit dem Stator und dort mit den Statorspulen 5, 7 und 9 verbunden ist, und welche eingangsseitig mit einem Gate-Treiber 14 mittels einer Verbindung 24 verbunden ist. Der Gate-Treiber 14 ist über eine bidirektionale Verbindung 22 mit einer Schnittstelle 18 verbunden. Die Schnittstelle 18 ist über eine bidirektionale Verbindung 20 mit einer beispielsweise als Mikrokontroller oder Mikroprozessor ausgebildeten Verarbeitungseinheit 16 verbunden.

Die Verarbeitungseinheit 16 oder zusätzlich der Gate-Treiber 14 können die vorab erwähnte Steuerinheit bilden.

Die Verarbeitungseinheit 16 ist über eine bidirektionale Verbindung 25 mit einem Speicher 15 verbunden. Der Speicher 15 ist ausgebildet, eine Mehrzahl von Datensätzen vorrätig zu halten, welche jeweils ein Ansteuermuster repräsentieren. Die Ansteuermuster 70 und 71 sind beispielhaft bezeichnet. Die bidirektionalen Verbindungen 20, 22 und 25 und die Verbindung 24 können jeweils beispielsweise durch einen Datenbus, insbesondere Feldbus gebildet sein oder Bestandteil eines Datenbuses sein. Die Leistungsendstufe 12 weist eine Mehrzahl von Halbleiterschaltern, in diesem Ausführungsbeispiel sechs MOS-Feldeffekt- Transistoren, nämlich einen Transistor 40, einen Transistor 44, einen Transistor 48, einen Transistor 42, einen Transistor 46 und einen Transistor 49 auf. Die vorbezeichneten Transistoren sind zusammen in einer B6-Schaltung geschaltet. Die Gate-Anschlüsse der vorbenannten Transistoren sind jeweils über die Verbindung 24 mit dem Gate-Treiber 14 verbunden. Der Gate-Treiber 14 ist ausgebildet, die Gate-Anschlüsse der Transistoren 40, 42, 44, 46, 48 und 49 über die Verbindung 24 anzusteuern. Zu den Schaltstrecken der Transistoren, wobei die Schaltstrecke einen Quellenanschluss des Transistors mit einem Senkenan- schluss des Transistors verbindet, ist jeweils eine Freilaufdiode zum Schutz des Transistors vor Überspannung parallel geschaltet.

Der Transistor 40 weist einen Quellenanschluss auf, welcher über einen Verbindungsknoten 52 mit einem Senkenanschluss des Transistors 42 verbunden ist. Ein Quellenanschluss des Transistors 44 ist über einen Verbindungsknoten 54 mit einem Senkenanschluss des Transistors 46 verbunden. Ein Quellenanschluss des Transistors 48 ist über einen Verbindungsknoten 56 mit einem Senkenanschluss des Transistors 49 verbunden. Die Quellenanschlüsse der Transistoren 42, 46 und 49 sind jeweils mit einem Verbindungsknoten 69 verbunden. Der Verbindungsknoten 69 ist über einen Widerstand 34 mit einem Massean- schluss 36 verbunden. Der Widerstand 34, insbesondere Shunt-Widerstand, ist niederohmig ausgebildet und zum Stromerfassen ausgebildet.

Der Verbindungsknoten 52 ist über eine Verbindungsleitung 72 mit einem ersten Anschluss der Statorspule 7 verbunden. Der Verbindungsknoten 54 ist über eine Verbindungsleitung 74 mit einem ersten Anschluss der Statorspule 5 verbunden.

Der Verbindungsknoten 56 ist über eine Verbindungsleitung 76 mit einem ersten Anschluss der Statorspule 9 verbunden. Die zweiten Anschlüsse der Statorspulen 5, 7 und 9 sind jeweils über einen gemeinsamen Sternpunkt miteinander verbunden. Der Sternpunkt ist über eine Verbindungsleitung 78 mit der Schnittstelle 18 verbunden. Die Leistungsendstufe 12 ist ausgangsseitig über eine insbesondere mehrkanalige Verbindung 26 mit dem Gate-Treiber 14 verbunden. Die mehrkanalige Verbindung 26 verbindet die Verbindungsknoten 52, 54 und 56 mit der Leistungsendstufe 14. Die Leistungsendstufe 14 kann so über die Verbindung 26 die Potenziale der Verbindungsknoten 52, 54 und 56 und so der ent- sprechenden Statorspulen empfangen.

Die Senkenanschlüsse der Transistoren 40, 44, und 48 sind jeweils mit einem Verbindungsknoten 68 verbunden. Der Verbindungsknoten 68 über eine Verbindungsleitung 66 mit einem Bordnetz 50 eines Kraftfahrzeugs verbunden. Das Bordnetz 50 ist mit dem Masseanschluss 36 verbunden und ist ausgebildet, die Leistungsendstufe 12 über die Verbindungsleitung 66 mit elektrischer Energie zu versorgen. Dargestellt ist auch - gestrichelt dargestellt - ein Relais 28, welches ausgebildet ist, die Verbindungsknoten 52, 54 und 56 insbesondere in Abhängigkeit eines über eine Verbindungsleitung 62 empfangenen Trennsignals - von dem Stator 3 galvanisch zu trennen. Das Relais 28 kann, wie gestrichelt angedeutet, entfallen. Das Relais 28 ist eingangsseitig über die Verbindungsleitung 62 mit der Schnittstelle 18 verbunden und kann von dieser das Trennsignal empfangen.

Der Elektromotor 1 in Figur 1 ist Bestandteil einer Anordnung 2. Die Anordnung 2 umfasst dem Elektromotor 1 , das Bordnetz 50 und eine Servolenkung 32. Die Servolenkung 32 ist mittels einer Motorwelle 30 mit dem Rotor 10 drehverbunden. Der Rotor 10 kann so über die Motorwelle 30 ein Drehmoment 31 an die Servolenkung 32 abgeben.

Die Funktionsweise der Anordnung 2 wird nun im Folgenden beschrieben:

Die Verarbeitungseinheit 16 kann über die Verbindung 25 das Ansteuermuster 70 aus dem Speicher 15 auslesen. Das Ansteuermuster 70 repräsentiert beispielsweise ein Ansteuermuster zum Normalbetrieb des Elektromotors 1. Beim Normalbetrieb des Elektromotors 1 ist beispielsweise keiner der Transistoren der Leistungsendstufe 12 defekt. Die Verarbeitungseinheit 16 kann über die Verbindung 20 und die Schnittstelle 18, weiter über die Verbindung 22 den Gate-Treiber 14 derart ansteuern, dass der Gate-Treiber 14 Steuersignale zum Steuern der

Transistoren der Leistungsendstufe 12 derart erzeugt, dass die Leistungsendstufe 12 den Stator 3 und dort die Statorspulen 5, 7 und 9 zum Erzeugen eines Drehfeldes ansteuert. Mittels des Drehfeldes kann der Rotor 10 in eine Drehbewegung entlang des Rotorumlaufes versetzt werden. Der Gate-Treiber 14 kann die Steuersignale zum Steuern der Transistoren der Leistungsendstufe 12 über die Verbindung 24 an die Leistungsendstufe 12 und dort an die Gate-Anschlüsse der Transistoren senden.

Die Drehzahl des Rotors 10 kann mittels des Hallsensors 17 erfasst werden, welcher ein entsprechendes Hallsignal erzeugen und dieses über die Verbin- dungsleitung 60 an die Schnittstelle 18 senden kann. Die Schnittstelle 18 kann das Hallsignal über die Verbindung 20 an die Verarbeitungseinheit 16 senden. Die Verarbeitungseinheit 16 kann das Hallsignal empfangen und Steuersignale - welche zusammen das Ansteuermuster repräsentieren - derart erzeugen oder verändern, dass das Drehmoment des Rotors 10, welches über die Motorwelle 30 an die Servolenkung 32 abgegegeben werden kann, einer Drehmomentvorgabe entspricht. Die Verarbeitungseinheit kann dazu über einen Steuereingang 19 ein Steuersignal empfangen, welches die Drehmomentvorgabe repräsentiert.

Wenn beispielsweise der Transistor 49 defekt ist, so kann der Quellenanschluss des Transistors 49 mit dem Senkenanschluss des Transistors 49 niederohmig verbunden sein. Dargestellt ist auch eine Verbindung 38, welche die niederohmi- ge Verbindung oder den Kurzschluss repräsentiert. Die niederohmige Verbindung 38 überbrückt so die Schaltstrecke des Transistors 49 und repräsentiert den defekten Transistor 49. Die Verarbeitungseinheit 16 kann die niederohmige Verbindung 38 über den Widerstand 34, und insbesondere eine über dem Widerstand 34 abfallende Spannung erfassen, welche die Verarbeitungseinheit 16 über den Verbindungsknoten 69, weiter - teilweise gestrichelt angedeutet - über die Verbindungsleitung 64, die Leistungsendstufe 14, die Verbindung 22, Schnittstelle 18, die Verbindung 20 empfangen kann.

Die Verarbeitungseinheit 16 kann die niederohmige Verbindung 38 beispielsweise - zusätzlich oder unabhängig von dem Widerstand 34 - über das Sternpunktpotenzial des Stators 3 über die Verbindungsleitung 78, die Schnittstelle 18 und die Verbindung 20 erfassen. Die Verarbeitungseinheit kann - zusätzlich oder unabhängig von dem Widerstand

34 oder dem Sternpunktpotential - die niederohmige Verbindung 38 über die Potentiale an dem Verbindungsknoten 52, 54 oder 56 oder allen Verbindungsknoten erfassen. Die Potentiale der Verbindungsknoten entsprechen dabei jeweils einem Potential einer Statorspule. Die Verarbeitungseinheit 16 kann weiter in Abhängigkeit der niederohmigen Verbindung 38 den Defekt des Transistors 49 erfassen und weiter in Abhängigkeit von dem Defekt ein entsprechendes Ansteuermuster 71 aus dem Speicher 15 auslesen und entsprechende Steuersignale zum Ansteuern des Gate-Treibers 14 und der Leistungsendstufe 12 erzeugen. Mittels des so erzeugten Drehfeldes kann der Defekt des Transistors 49 wenigstens teilweise kompensiert und so wenigstens teilweise geheilt werden. Das Drehfeld wird dabei durch das dem defekten Transistor 49 entsprechende Ansteuermuster 71 repräsentiert.

Die Verarbeitungseinheit 16 kann beispielsweise im Falle mehrerer defekter Transistoren - wenn mittels eines entsprechenden, den Defekt wenigstens teil- weise kompensierenden Ansteuermusters mittels des Stators 3 kein Drehfeld zum Erzeugen eines positiven Momentes 31 mehr erzeugt werden kann, den Stator 3 mittels des Relais 28 von der Leistungsendstufe 12 trennen. Die Verarbeitungseinheit 16 kann dazu ein entsprechendes Trennsignal erzeugen, und dieses über die Verbindung 20, die Schnittstelle 18 und die Verbindungsleitung 62 an das Relais 28 senden.

Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Diagramm 80. Das Diagramm 80 weist eine Abszisse 82 und eine Ordinate 84 auf. Die Abszisse 82 repräsentiert einen Winkel des Rotorumlaufes des in Figur 1 dargestellten Rotors 10.

Das Diagramm 80 zeigt einen Drehzahlkurve 86, welche eine Drehzahl des in Figur 1 dargestellten Rotors 10, insbesondere in Abhängigkeit über dem Rotorumlaufwinkel repräsentiert, weicher auf der Abszisse 82 aufgetragen ist. Das Diagramm 80 zeigt auch eine Kurve 87 und eine Kurve 88. Die Kurve 87 repräsentiert eine relatives Drehmoment, welches von dem Rotor 10 in Figur 1 abgegeben werden kann. Das relative Drehmoment beschreibt das Drehmoment des Rotors in Bezug auf ein maximal von dem Rotor 10 abzugebendes Drehmoment. Das maximale relative Drehmoment nimmt so den dimensionslosen Wert = 1 an.

Das Diagramm 80 zeigt auch einen Abschnitt 93, einen Abschnitt 94, einen Abschnitt 95, einen Abschnitt 96 und einen Abschnitt 97. Der Abschnitt 93 entspricht einem Bereich des Rotorumlaufes zwischen 0 und 120 Grad, der Abschnitt 94 entspricht einem Bereich des Rotorumlaufes zwischen 120 und 210 Grad, der Bereich 95 entspricht einem Bereich des Rotorumlaufes zwischen 210 und 270 Grad, der Bereich 96 entspricht einem Bereich des Rotorumlaufes zwischen 270 und 360 Grad, der Bereich 97 entspricht einem weiteren Rotorumlauf größer als 0-Grad.

Die Kurve 87 repräsentiert im Abschnitt 93 ein maximales Drehmoment des Ro- tors 10, wobei das Drehmoment des Rotors 10 im Bereich 94 sichtbar abfällt.

Im Bereich 95, welcher dem Defekt-Winkelbereich entspricht, kann er der Rotor 10 kein Drehmoment abgeben. Dem Defekt-Winkelbereich, repräsentiert durch den Bereich 95, folgt der Bereich 96, in welchem - beschrieben durch die Kurve 88 - wieder eine Drehmoment abgegeben werden kann. Das möglich abgebbare Drehmoment nimmt dabei mit zunehmendem Rotorumlaufwinkel zu.

Das Diagramm 80 zeigt auch einen Abschnitt 90, welcher den Rotorumlaufwinkel zwischen 0-Grad und 210-Grad bezeichnet. In dem Abschnitt 90 ist eine Momentregelung des von dem Rotor 10 abgegebenen Momentes 31 noch möglich. Dem Bereich 91 , welcher sich zwischen dem Rotorumlaufwinkel 210-Grad und 360-Grad erstreckt, wird der Rotor von einem Magnetfeld, erzeugt von der mittels des defekten Transistors permanent bestromten Statorspule beeinflusst. In dem Bereich 91 kann der Rotor fast oder vollständig kräftefrei weiter in Umlaufrichtung oder entgegen der Umlaufrichtung kippen. Vom Rotorumlaufwinkel 270-Grad zu einem größeren Rotorumlaufwinkel hin, kann der Rotor im Bereich 96 mittels eines nächstmöglichen erzeugbaren Spannungsvektors aus dem Bereich 95 herausgeführt werden. Der Rotor 10 kann im Bereich 93 und/oder 94 mittels des für den Defektfall des Transistors erzeugten Ansteuermusters mit rotatorischer E- nergie versorgt werden, welche ausreicht, um den Rotor über den Bereich 95, nämlich den Defekt-Winkelbereich hinweg zu bewegen. Dargestellt ist auch eine Ordinate 85, welche ein abgebbares Drehmoment repräsentiert.

Figur 3 zeigt ein Diagramm, in welchem der Rotorumlaufwinkel des in Figur 1 bereits dargestellten Rotors 10 bezüglich der Statorspule 5, 7 und 9 dargestellt ist. Das Diagramm zeigt ein Magnetvektor 106, welcher eine Ausrichtung des von dem permanentmagnetisch ausgebildeten Rotor 10 erzeugten Magnetfeldes repräsentiert. Das Diagramm zeigt auch eine Achse 120, welche eine 0-Grad- Stellung des Rotorumlaufes repräsentiert, eine Achse 122, welche zu Achse 120 orthogonal verläuft und eine 90-Grad-Stellung des Rotorumlaufes repräsentiert, weiter eine Achse 128, welche koaxial zu Achse 120 verläuft und eine 180-Grad-

Stellung des Rotorumlaufes repräsentiert, sowie eine Achse 132, welche eine 270-Grad-Stellung des Rotorumlaufes repräsentiert.

Weiter sind in Figur 3 die in Figur 1 bereits dargestellten Statorspulen 5, 7 und 9 dargestellt. Die Statorspule 5 befindet sich auf einer Achse 134, welche eine 330- Grad-Stellung des Rotorumlaufes repräsentiert. Die Statorspule 7 befindet sich auf einer Achse 122, welche die 90-Grad-Stellung des Rotorumlaufes repräsentiert. Die Statorspulen 9 befindet sich auf einer Achse 130, welche eine 210- Grad-Stellung des Rotorumlaufes repräsentiert. Dargestellt ist auch eine Achse 124, und eine Achse 126, wobei die Achse 124 eine 120-Grad-Stellung, um die Achse 126 eine 150-Grad-Stellung des Rotorumlaufes repräsentiert.

Dargestellt ist auch ein Winkelbereich 150, welcher sich zwischen der Achse 120 und 124 erstreckt. Der Winkelbereich 150 entspricht dem in Figur 2 dargestellten Bereich 93. Zwischen der Achse 124 und der Achse 130 erstreckt sich ein Winkelbereich 152, welcher dem in Figur 2 dargestellten Bereich 94 entspricht. Der Rotor 10 kann in dem Winkelbereich 152 noch einen Drehmoment, zur Achse 130 hin entlang des Rotorumlaufes abnehmend, abgeben. Der Rotorumlaufes ist mittels eines Drehpfeiles 140 bezeichnet. Zwischen der Achse 130 und 132 erstreckt sich der Winkelbereich 154, welcher dem Defekt-Winkelbereich 95 in Figur 2 entspricht. Im Bereich des Winkelbereichs 154 kann der Rotor 10 kein oder nur ein geringes Drehmoment abgeben. Zwischen der Achse 132 und der Achse

120 erstreckt sich der Bereich 156, in dem der Rotor 10 - mit zunehmendem Umlaufwinkel - wieder zunehmend ein Moment abgeben kann. Dargestellt sind auch Spannungsvektoren 108, 1 10 und 1 12.

Die Achsen 120, 122, 124, 146, 128, 130, 132 und 134 beziehen sich auf den Umlauf des Rotorfeldes. Der Spannungsvektor 108 entspricht einer Strangspannung der Statorspule 7, der Spannungsvektor 1 10 entspricht einer Strangspannung der Statorspule 5 und der Spannungsvektor 1 12 entspricht einer Strangspannung der Statorspule 9. Mittels der Spannungsvektoren 108, 1 10 und 1 12 kann die Rotorbewegung des Rotors 10, beispielsweise mittels der in Figur 1 dargestellten Verarbeitungseinheit 16, gesteuert werden.

Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen elektronisch kommutierten Elektromotor 160. Der Elektromotor 160 weist einen Stator 162 auf. Der Stator 162 weist fünf Statorspulen, nämlich eine Statorspule 170, eine Statorspule 172, eine Statorspule 174, eine Statorspule 176 und eine Statorspule 178 auf. Der Stator 162 ist ausgebildet, im bestromten Zustand ein magnetisches Drehfeld zum

Drehbewegen eines Rotors 163 des Elektromotors 160 zu erzeugen. Der Rotor

163 ist beispielsweise permanentmagnetisch ausgebildet.

Der Elektromotor 160 weist auch eine Leistungsendstufe 164 auf. Die Leistungsendstufe 164 ist über einen Stromsensor 180 ausgangsseitig mit dem Stator 162 verbunden. Die Leistungsendstufe 164 weist beispielsweise fünf Transistor-

Halbbrücken auf, wobei jede Halbbrücke ausgangsseitig über den Stromsensor 180 mit einer Statorspule des Stators 162 verbunden ist. Die Leistungsendstufe

164 ist ausgangsseitig über eine Verbindungsleitung 195 mit der Statorspule 174 verbunden. Eine Verbindungsleitung 196 verbindet die Leistungsendstufe 164 mit der Statorspule 172, eine Verbindungsleitung 197 verbindet die Leistungsendstufe 164 ausgangsseitig mit der Statorspule 170, eine Verbindungsleitung 198 verbindet die Leistungsendstufe 164 mit der Statorspule 178 und eine Verbindungsleitung 199 verbindet die Leistungsendstufe 164 mit der Statorspule 176. Die Leistungsendstufe 164 ist ausgebildet, den Stator 162, und insbesondere die Statorspulen des Stators 162, zum Erzeugen eines magnetischen Drehfeldes zum Drehbewegen des Rotors 163 zu bestromen. Die Leistungsendstufe 164 ist dazu eingangsseitig mit einem Zwischenkreis, umfassend eine Spannungsquelle 186, insbesondere eine Gleichspannungsquelle, und einem parallel zur Spannungsquelle 186 geschalteten Zwischenkreiskondensator 184 verbunden. Die Spannungsquelle 186 ist mit einem Anschluss über eine Verbindungsleitung

185 mit der Leistungsendstufe 164 verbunden. Die Verbindungsleitung 185 ist in diesem Ausführungsbeispiels eine Masseleitung. Die Leistungsendstufe 164 ist über einen Trennschalter 182 mit einem anderen Anschluss der Spannungsquelle 186, und so auch mit einem anderen Anschluss des Zwischenkreiskondensa- tors 184 verbunden. Der Trennschalter 182 ist beispielsweise ein Relais oder ein

Halbleiterschalter. Die Halbleiterschalter ist beispielsweise ein Schalttransistor, insbesondere Feldeffekt-Transistor oder ein Thyristor. Der Trennschalter 182 weist einen Steuereingang 187 auf, welcher über eine Verbindungsleitung 194 mit einer Steuereinheit 168 verbunden ist. Die Steuereinheit 168 ist mit einem Eingang 192 des Elektromotors 160 verbunden, und ist ausgebildet, in Abhängigkeit eines Steuersignals, welches beispielsweise einen Stromsollwert eines Statorspulenstromes des Stators 162 repräsentiert, die Leistungsendstufe 164 über einen Gate-Treiber 166 derart anzusteuern, dass der Stator 162 ein magnetisches Drehfeld zum Drehbewegen des Rotors 163 erzeugen kann.

Die Steuereinheit 168 ist ausgangsseitig über eine Verbindung 190 mit dem Gate-Treiber 166 verbunden. Der Gate-Treiber 166 ist ausgangsseitig über eine Verbindung 188 mit der Leistungsendstufe 164 verbunden. Die Steuereinheit 168 ist auch eingangsseitig über eine Verbindung 181 mit dem Stromsensor 180 ver- bunden und kann über die Verbindung 181 von dem Stromsensor 180 Stromsignale empfangen, welche jeweils einen Statorspulenstrom einer der Statorspulen des Rotors 162 repräsentieren. Der Stromsensor 180 kann dazu beispielsweise für jede Statorspule des Stators 162 einen Shunt-Widerstand aufweisen. Die Funktionsweise des Elektromotors 160 wird nun im Folgenden beschrieben: Die Steuereinheit 168 ist ausgebildet, in Abhängigkeit eines am Eingang 192 empfangenen Steuersignals Steuersignale zum Drehbewegen des Rotors 163 zu erzeugen und diese über die Verbindung 190 an den Gate-Treiber 166 zu senden. Die Steuersignale können beispielsweise jeweils gemäß einer binären Codierung codiert sein, wobei die binäre Codierung für jede Statorspule ein Bit auf- weist. Die von der Steuereinheit 168 erzeugten Steuersignale zum Drehbewegen des Rotors 163 können beispielsweise eine zeitliche Folge von Code-Wörtern aufweisen, welche jeweils für jede Statorspule ein Bit aufweisen: In diesem Ausführungsbeispiel sind die Code-Worte Fünf-Bit-Worte und weisen jeweils fünf Bit auf. Jedes bitte der Bit-Worte repräsentiert dabei einen Beschaltungszustand des Stators 162, insbesondere einen Schaltzustand der Leistungsendstufe und somit auch einen Spannungszustand und/oder Bestromungszustand einer jeden Statorspule des Stators 162, im Folgenden auch Schaltmuster genannt. Die Steuereinheit 168 ist dazu über eine Verbindungsleitung 189 mit einem Speicher 200 verbunden, in dem Datensätze abgespeichert sind die jeweils zueinander ver- schiedene Schaltmuster repräsentieren. Eine zeitliche Folge von Schaltmustern bilden zusammen eines der vorab genannten Ansteuermuster.

So kann beispielsweise ein Bit-Wort, für einen Zeitpunkt, bei dem die Statorspule 170 aktiviert, die restlichen Statorspulen jedoch deaktiviert sein sollen, für die Statorspule 170 ein Bit mit dem logischen Wert „eins" aufweisen, und für die rest- liehen Statorspulen jeweils ein Bit mit dem logischen Wert „null" aufweisen.

Die Steuereinheit 168 kann zum Bestromen des Stators 162 beispielsweise eine zeitliche Folge jeweils ein Code-Wort repräsentierenden Steuersignalen erzeugen, wobei jedes Code-Wort ein Schaltmuster des Rotors 162 repräsentiert.

Der Gate-Treiber 166 kann in Abhängigkeit der eingangsseitig über die Verbin- düng 190 empfangenen Steuersignale, in diesem Ausführungsbeispiel der eingangsseitig empfangenen Code-Worte, die Leistungsendstufe 164, insbesondere die Gate-Anschlüsse der Transistor-Halbbrücken der Leistungsendstufe 164, zum Erzeugen des dem Steuersignal, insbesondere dem Code-Wort entsprechenden Schaltmuster ansteuern. Die Leistungsendstufe 164 kann weiter in Abhängigkeit der vom Gate-Treiber

166 erzeugten Steuersignale den Stator 162 entsprechend den Schaltmustern mit einer Spannung beaufschlagen und somit auch bestromen, die den von dem Gate-Treiber 166 empfangenen Steuersignalen entsprechen.

Wenn beispielsweise - im Fehlerfall - ein Halbleiterschalter einer Transistor- Halbbrücke der Leistungsendstufe 164 defekt, insbesondere eine Schaltstrecke des Halbleiterschalters kurzgeschlossen oder niederohmig verbunden ist, so wird die entsprechende Statorspule des Stators 162 ständig mit einem entsprechenden Potenzial der Spannungsquelle 186 verbunden und dementsprechend ständig bestromt. Der Stromsensor 180 kann das den Defekt der Transistor- Halbbrücke repräsentierende Stromsignal über die Verbindung 181 an die Steuereinheit 168 senden. Die Steuereinheit 168 kann das den Defekt repräsentierende Stromsignal erfassen und in Abhängigkeit des den Defekt repräsentierenden Stromsignals die zeitliche Folge von jeweils ein Schaltmuster repräsentie- renden Steuersignalen entsprechend wie vorab bereits insbesondere in Figur 2 beschrieben, erzeugen. Der Stator 162 kann so trotz der defekten Transistor- Halbbrücke noch einen magnetisches Drehfeld derart erzeugen, dass ein Bremsenmoment, welches auf den Rotor 163 wirkt, im Vergleich zu einer zeitlichen Folge von Schaltmustern, welche für eine nicht defekte Leistungsendstufe 164 vorgesehen sind, reduziert ist. Beispielsweise kann die Steuereinheit 168 die zeitliche Folge von jeweils ein Schaltmuster repräsentierenden Steuersignalen derart erzeugen, dass das Bremsmoment reduziert ist oder verschwindet, oder wie bereits zu dem Elektromotor in Figur 1 beschrieben, mit dem Elektromotor 160 einen positives Antriebsmoment erzeugt werden kann. Ein anderer Fehlerfall kann beispielsweise durch einen defekten Zwischenkreis- kondensator auftreten. Wenn nämlich während eines Betriebs des Elektromotors 160 der Zwischenkreiskondensator 184 defekt ist, insbesondere Elektroden des Zwischenkreiskondensators 184 niederohmig miteinander verbunden oder miteinander kurzgeschlossen sind, so wird der Stator 162 von der Leistungsendstu- fe 164 weiter insbesondere mit einem kleineren Strom als bei intaktem Zwi- schenkreiskondensator 184 bestromt. Eine Stromänderung wenigstens eines Statorspulenstromes kann von dem Stromsensor 180 erfasst werden, und von dem Stromsensor 180 ein entsprechendes Stromsignal über die Verbindung 181 an die Steuereinheit 168 gesendet werden. Das Stromsignal ist beispielsweise eine über einem den Stromsensor bildenden Shunt-Widerstand abfallende Spannung. Die Steuereinheit 168 ist ausgebildet, in Abhängigkeit des den Stromabfall repräsentierenden Stromsignals ein Steuersignal zum Trennen des Schalters 182 zu erzeugen, und dieses über die Verbindungsleitung 194 an den Steueran- schluss 187 des Schalters 182 zu senden. Der Trennschalter 182 kann in Ab- hängigkeit des am Eingang 187 empfangenen Steuersignals die Leistungsendstufe 164 von der Spannungsquelle 186 und auch von dem defekten Zwischen- kreiskondensator 184 trennen. Wenn der Stator 162 des Elektromotors 160 daraufhin nicht mehr bestromt werden kann, weil die Leistungsendstufe 164 von einer Versorgungsspannung, in diesem Ausführungsbeispiel der Spannungsquelle 168 getrennt ist, kann der Stator 162 auch kein Bremsmoment mehr mittels des

Rotors 163 erzeugen. Eine mit dem Elektromotor 160 verbundene Servolenkung eines Kraftfahrzeugs kann dann auch kein zusätzliches Bremsmoment durch den defekten Schalttransistor des Elektromotors 160 erfahren. Ein Fahrzeug mit der Servolenkung lässt sich dann mit einer Lenkkraft lenken, die einer Lenkung des Fahrzeugs ohne die Servolenkung entspricht.