Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Motorsteuerung.

Aus dem Bia-Report 5/2003, Seite 29/30, ist ein bekannt, wie ein sicheres Abschalten eines Umrichters ausführbar ist. Dabei wird von außen, also von externen Geräten, als erstem Kanal ein Signal angelegt, das ein Sicherheitsrelais zum Schalten veranlasst. Einer der Kontakte des Relais schaltet dabei die Spannungszufuhr der Impulsverstärker für die Endstufen-Leistungshalbleiter ab.

Das Wort „sicher" und die zu dessen Wortfamilie gehörenden Wörter sind immer auch in Bezug auf höhere Sicherheitskategorien nach Norm zu verstehen und/oder auch entsprechend der Begriffdefinitionen und Beschreibung der DE 102 61 454 A1 und der DE 102 61 452 A1.

Ein zweiter unabhängiger Kanal wird ebenfalls von außen mit einem Signal belegt, das ein Abschalten der Reglerfreigabe bewirkt, also beispielsweise die Erzeugung der Ansteuersignale in einem MikroController oder Mikroprozessor stoppt.

Die Endstufe umfasst untere Leistungshalbleiter und obere Leistungshalbleiter. Da Arbeitsspannung hoch ist, sind die Impulsverstärker für die unteren und die Impulsverstärker für die oberen Leistungshalbleiter galvanisch getrennt vorgesehen.

Aus der DE 102 61 454 A1 und der DE 102 61 452 A1 sind ebenfalls eine Motorsteuerung mit sicherem Halt bekannt. Dabei wird ebenfalls auf zwei unabhängigen Wegen, nämlich die Spannungsversorgung der Impulsverstärker und die Reglerfreigabe, die Erzeugung des Drehfeldes für den Motor abgeschaltet.

Nachteilig beim Stand der Technik ist stets, dass zu den externen Geräten hin für den ersten und den zweiten Kanal Verdrahtungsaufwand bereit zu stellen ist und die externen Geräte die beiden Signale erzeugen müssen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Motorsteuerung, beispielsweise einen Umrichter, weiterzubilden in möglichst einfacher und kompakter Weise.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Motorsteuerung nach den in Anspruch 1 und/oder 8 angegebenen Merkmalen gelöst.

Wesentliche Merkmale der Erfindung bei der Motorsteuerung sind, dass sie eine von außen zugängliche Schnittstelle und eine Steuereinheit mit Mitteln zum Erzeugen von Ansteuersignalen für Leistungshalbleiter umfasst,

wobei die Ansteuersignale mittels Impuls-Verstärkern den Steuereingängen der Leistungshalbleiter zuführbar sind,

wobei der Motorsteuerung ein Motor zugeordnet ist,

wobei in Abhängigkeit von einem Haltesignal ein sicherer Halt des versorgten Motors vorsehbar ist,

wobei über die Schnittstelle ein Haltesignal an die Motorsteuerung anlegbar ist, mit welchem ein Relais versorgbar ist,

wobei zusätzlich mit dem Haltesignal eine Reglerfreigabe der Steuereinheit derart sperrbar ist, dass die Erzeugung von für die Leistungshalbleiter vorgesehenen Ansteuersignalen verhinderbar ist (K2),

wobei mittels eines Kontaktes K1.1 des Relais die Betriebsspannung der Impulsverstärker, wie Schaltimpuls-Treiber oder dergleichen, abschaltbar ist.

Von Vorteil ist dabei, dass ein zweikanaliges Abschalten der Motorsteuerung ausführbar ist, wobei aber über die Schnittstelle von außen nur ein einziges Signal anzulegen ist. Es ist also kein weiteres Signal anzulegen, um einen zweiten Kanal zu bedienen. Das Signal führt zur Betätigung der Relaisspule und diese bringt die verbundenen Kontakte zum Schalten. Das Signal selbst ist gemäß der Erfindung für einen zweiten Kanal, der unabhängig zum

Abschalten führt, verwendet. Ein Umrichter ist also auf diese Weise einfacher und kompakter herzustellen und erreicht trotzdem dieselbe Sicherheitskategorie.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Haltesignal direkt oder über andere Mittel K2 der Reglerfreigabe der Steuereinheit zugeführt. Von Vorteil ist dabei, dass das Haltesignal selbst verwendbar ist zum Herstellen eines Abschaltkanals.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfassen die anderen Mittel K2 einen Optokoppler oder einen Transformator oder andere galvanische Trennmittel. Von Vorteil ist dabei, dass galvanische Trennung erreichbar ist und somit ein höherer Schutz für Bauteile erzielbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der sichere Halt durch mindestens zweikanaliges Abschalten ausführbar. Von Vorteil ist dabei, dass zwei oder mehr unabhängige Kanäle vorhanden sind zum Abschalten der Motorsteuerung.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist mittels eines weiteren Kontaktes K1.3 des Relais ein Rückmeldesignal über die Schnittstelle vorsehbar. Von Vorteil ist dabei, dass auch bei der Verbindung vom externen Gerät zur Motorsteuerung sicher ausführbar ist, also auf dem Hinweg ein Haltesignal und auf dem unabhängigen Rückweg eine Rückmeldung übertragbar ist. Wenn also das Relais versagt, würde das externe Gerät dies feststellen können und entsprechend reagieren können.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist mittels eines ersten Kontaktes K1.2 des Relais eine Reglerfreigabe der Steuereinheit sperrbar. Von Vorteil ist dabei, dass ein weiterer Kanal zum Abschalten herstellbar ist, also vom Relais zur Reglerfreigabe ein unabhängiges Übertragen der Abschaltinformation übertragbar ist.

Se/ einer vorteilhaften Ausgestaltung sind Mittel zur Plausibilitätskontrolle vorgesehen, die den Zustand beider Abschaltkanäle K2 und K1.2 auf Plausibilität überprüft, wobei bei Nicht- Plausibilität ein Sperren der Reglerfreigabe der Steuereinheit derart ausführbar ist, dass die Erzeugung von für die Leistungshalbleiter vorgesehenen Ansteuersignalen verhinderbar ist (K2). Von Vorteil ist dabei, dass die Sicherheit weiter erhöhbar ist, insbesondere die Ausfallerkennungswahrscheinlichkeit verbessert.

Insbesondere berücksichtigen die Mittel zur Plausibilitätskontrolle ein Zeitfenster. Von Vorteil ist dabei, dass die der Plausibilitätskontrolle zugeführten Kanäle zwar in ihrem Schaltverhalten miteinander verglichen werden, aber dabei eine zeitliche Verzögerung tolerierbar ist, die bedingt ist durch technisch verschiedenartige Ausführung.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Steuereinheit Treiber zum Verstärken der erzeugten Ansteuersignale, wobei entweder deren Versorgungsspannung abgetrennt oder alternativ deren Steuereingang auf ein Abschalt-Potential gelegt wird. Von Vorteil ist dabei, dass somit ein weiterer Abschaltkanal zum weiteren Erhöhen der Sicherheit vorsehbar ist.

Insbesondere werden die von den Treibern verstärkten Signale Optokopplern zugeführt und von diesen dann den Ansteuerungen der Leistungshalbleiter. Von Vorteil ist dabei, dass einfache und kostengünstige Mittel zur Erreichung des galvanischen Trennens vorsehbar sind.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bezugszeichenliste

F Schnittstelle 5 G Schnittstelle R Relais K1 erster Kanal

K1.1 erster Kontakt für ersten Kanal K1.2 zweiter Kontakt für ersten Kanal

10 K1.3 dritter Kontakt für ersten Kanal K2 zweiter Kanal

K2.1 erster Kontakt für zweiten Kanal K2.2 zweiter Kontakt für zweiten Kanal K2.3 dritter Kontakt für zweiten Kanal

15 S1 Spannungsquelle

1 ,2,3,4,5 Klemmen für externe Leitungen

10 Steuereinheit

20 Erzeugung der Ansteuersignale 20 30 Impulsverstärker für obere Leistungshalbleiter

40 Impulsverstärker für untere Leistungshalbleiter

50 galvanische Trennung

300 Mittel zur Plausibilitätskontrolle

400 Treiber 25 501 Optokoppler

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:

In der Figur 1 ist eine zweikanalige Abschaltung bei einer Motorsteuereinheit, also beispielsweise bei einem Umrichter, gezeigt.

Dabei umfasst die Schnittstelle F Anschlussvorrichtungen 1 ,2,3,4,5 für das Anschließen externer Geräte. Die von der Schnittstelle F umfassten Klemmen 1 , 2 gehören zum ersten Kanal K1. Sobald ausreichend Strom durch diese Klemmen 1 ,2 von einem externen Gerät geleitet wird, zieht das Relais R an und die Kontakte K1.1 und K1.3 werden betätigt. Der Kontakt 1.3 ist dabei als Rückmeldung vorgesehen für das externe Gerät. Somit ist die Übergabe des Signals vom externen Gerät zum Umrichter sicher ausgeführt, insbesondere nach einer höheren Sicherheitskategorie wie Kategorie 3 oder dergleichen.

Die Spannungsquelle S1 erzeugt eine Versorgungsspannung für die unteren Impulsverstärker 40 und Versorgungsspannungen R, S, T für die oberen Impulsverstärker 30.

Der erste Kontakt K1.1 dient zum Abschalten der Spannungsversorgung für die unteren

Leistungshalbleiter.

Mit einem unabhängigen Signal an der Klemme 5 ist ein zweiter unabhängiger Abschaltkanal

K2 realisiert. Dabei wird das Abschaltsignal vom externen Gerät über die Klemme 5 an die

Reglerfreigabe der Erzeugungsmittel 20 zur Erzeugung der Ansteuersignale der

Steuereinheit 10 vorgesehen.

Somit liegt ein Rückmeldesignal für das externe Gerät bereit und es liegen zwei unabhängige

Abschaltkanäle K1 und K2 vor.

In der Figur 2 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung gezeigt, die gegenüber der Vorrichtung nach Figur 1 nur einzelne Änderungen aufweist. Dabei ist im Gegensatz zur Vorrichtung nach Figur 1 die Klemme 5 nicht notwendig. Denn der zweite Kanal K2 ist dadurch vorgesehen, dass parallel zur Relaisspule R ein Optokoppler vorgesehen ist, dessen Signal potentialgetrennt an die Steuereinheit 10 und innerhalb derer an die Erzeugungsmittel 20 zur

Erzeugung der Ansteuersignale geleitet wird. Somit ist durch den zweiten Kanal zusätzlich und unabhängig ein Abschalten der Reglerfreigabe vorsehbar.

Optional ist auch ein zusätzliches Abschalten der Reglerfreigabe mittels des Kontaktes K1.2 vorsehbar. Somit ist auch die Abschaltverbindung vom Relais zum Erzeugungsmittel 20 sicher ausführbar.

Die Erzeugungsmittel 20 zur Erzeugung der Ansteuersignale leitet die Ansteuersignale den Impulsverstärkern 30,40 über eine galvanische Trennung 50 zu, die beispielsweise mittels Transformatoren oder mittels Optokopplern realisierbar ist. Für die Spannungsversorgung der oberen Leistungshalbleiter ist ebenfalls ein Transformator notwendig. Die oberen und unteren Leistungshalbleiter sind in Reihe geschaltet und mit der Zwischenkreisspannung U_z versorgt, die zwischen den Potentialen U_z+ und U_z- anliegt.

In der Figur 3 ist ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem Mittel 300 zur Plausibilitätsprüfung vorgesehen sind. Das heißt, dass die Rückmeldungen K1.2 und K2 miteinander verglichen werden. Bei jeder Inbetriebnahme oder beim Ein- und Ausschalten der Anlage, in welcher der Umrichter vorgesehen ist, wird der Schaltzustand im ersten und auch im zweiten Kanal verändert. Durch die Plausibilitätskontrolle wird somit erreicht, dass eine Fehlfunktion oder ein Versagen schon frühzeitig erkennbar ist. Die

Ausfallerkennungswahrscheinlichkeit der Motorsteuerung ist also verbessert. Die Mittel 300 verhindern die Erzeugung von Ansteuersignalen, wenn die Plausibilitätskontrolle negativ verläuft, also die beiden Kanäle ein unterschiedliches Verhalten aufweisen. Die Sicherheit für die Motorsteuerung ist also insgesamt erhöht. Es ist sogar Kategorie 4 erreichbar. Selbstverständlich berücksichtigen die Mittel 300, dass die beiden Kanäle K1 und K2 nicht absolut gleichzeitig ihre Schaltzustände wechseln sondern wegen der verschiedenartigen technischen Realisierungsarten, wie Relais und Optokoppler, eine Zeitverzögerung auch bei funktionstüchtiger Motorsteuerung auftritt. Daher wird die Plausibilitätskontrolle auf ein Zeitfenster bezogen. Als Plausibilitätsbedingung ist daher wesentlich, dass spätestens nach dem Ablauf des Zeitfensters der langsamere der beiden Kanäle den Schaltzustand ebenfalls wie auch der schnellere gewechselt haben muss.

In der Figur 4 ist ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem Mittel 300 zur Plausibilitätsprüfung vorgesehen sind. Zusätzlich ist die Sicherheit weiter erhöht dadurch, dass der zweite Kanal K2 direkt zum Abschalten der Treiber 400, die die von der Erzeugung 20 der Ansteuersignale generierten Signale verstärken und diese verstärkten Signale an die Optokoppler 501 zur Realisierung der galvanischen Trennung 50 weiterleiten, mit diesen Treibern 400 verbunden ist. Insbesondere wird dabei in einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel entweder die Versorgungsspannung der Treiber 400 abgetrennt und in einem alternativen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel der Steuereingang der Treiber 400 auf ein Potential zum Abschalten gelegt.

In der Figur 5 ist ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem der zweite Kanal nicht unter Verwendung des Optokopplers, wie in den Figuren 2 bis 4 gezeigt, sondern unter Verwendung eines zweiten Relais K2 realisert wird, das über die Schnittstelle G ansteuerbar ist von einem externen Gerät. Somit stehen für den ersten Abschaltkanal die Schnittstelle F und das zugehörige Relais K1 mit der zugehörigen Rückmeldung K1.3 sowie für den zweiten Abschaltkanal die Schnittstelle G und das zugehörige Relais K2 mit der zugehörigen Rückmeldung K2.3 zur Verfügung. Auf diese Weise sind zwei völlig unabhänige Abschaltsignale anlegbar. Dies ist insbesondere dann von Nutzen, wenn die angeschlossenen externen Geräte selbst sicherheitsgerichtet ausgeführt sind. Beispielsweise ist ein Sicherheits- Schaltgerät anschließbar.

Dabei wird der erste Kontakt K2.1 des Relais K2 für den zweiten Kanal zum Abtrennen von der Spannungsquelle S1 für die Ansteuerung der oberen Impulsverstärker 30 verwendet. Somit ist die Sicherheit schon allein dadurch gewährleistet. Mit dem zweiten Kontakt K2.2 des Relais K2 für den zweiten Kanal ist wie schon gemäß den Figuren 2 bis 4 eine Abschaltung der Erzeugung 20 der Ansteuersignale gewährleistet. Hierdurch wird die Sicherheit zweikanalig und somit erhöht. Außerdem wird dieser zweite Kontakt K2.2 auch den Mitteln 300 zur Plausibilitätskontrolle zugeführt.

Der dritte Kontakt K2.3 des Relais K2 wird als Rückmeldung für die von außen angeschlossene sicherheitsgerichtete Vorrichtung, wie Schaltgerät oder dergleichen, verwendet.