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Title:
POWER SUPPLY DEVICE FOR AN ELECTRIC MOTOR METHOD FOR OPERATION OF AN ELECTRIC MOTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/074627
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a power supply device for an electric motor, operated either in a normal operating mode and/or an emergency operating mode, in particular, for an actuator in a motor vehicle and a method for operation of an electric motor in a normal operating mode and/or an emergency operating mode, in particular, for an actuator on a motor vehicle. According to the invention, the electric motor is powered by AC in normal operating mode and by DC in emergency operation, in particular, in a fault situation.

Inventors:
ACKER CHRISTIAN (FR)
Application Number:
PCT/DE2005/002260
Publication Date:
July 20, 2006
Filing Date:
December 15, 2005
Export Citation:
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Assignee:
LUK LAMELLEN & KUPPLUNGSBAU (DE)
ACKER CHRISTIAN (FR)
International Classes:
H02P3/24
Foreign References:
US3903464A1975-09-02
US4417191A1983-11-22
US5457372A1995-10-10
EP0791875A11997-08-27
DD282552A51990-09-12
DE3312956A11984-10-11
DE10257706A12004-01-29
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 006, no. 211 (E - 137) 23 October 1982 (1982-10-23)
Attorney, Agent or Firm:
SCHAEFFLER KG (Herzogenaurach, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Stromversorgungsvorrichtung für einen in einem Normallaufbetrieb (101) und/oder in einem Notlaufbetrieb (102) betreibbaren Elektromotor, insbesondere für einen Stellantrieb in einem Kraftfahrzeug: mit einer Stromversorgungseinheit, mittels welcher der Elektromotor in dem Normallaufbetrieb (101) mit Drehstrom versorgbar ist, und mit einer Notlaufstromversorgungseinheit, mittels welcher der Elektromotor in dem Notlaufbetrieb (102) mit Gleichstrom versorgbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungseinheit derart eingerichtet ist, dass ein Stator des Elektromotors im Normallaufbetrieb (101) mit Drehstrom versorgbar ist, und/oder die Notlaufstromversorgungseinrichtung derart eingerichtet ist, dass der Stator, insbesondere zumindest zwei oder drei Phasen des Stators, im Notlaufbetrieb (102) mit Gleichstrom versorgbar ist.
3. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der im Notlaufbetrieb (102) mit Gleichstrom versorgbare Stator im Notlaufbetrieb (102) ein nicht drehendes und/oder stehendes Magnetfeld ausbildet.
4. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das nicht drehende und/oder stehende Magnetfeld ein Bremsmoment, welches insbesondere einen Rotor des Elektromotors abbremst oder in einer vorgebbaren Position hält, erzeugbar ist und/oder der Elektromotor, insbesondere Drehzahl unabhängig und/oder bis zu einem Stillstand, abbremsbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Abbremsen des Elektromotors ein Verfahren eines Kraftfahrzeug Stellantriebs in eine Sicherheitsposition, insbesondere eine Notlaufposition oder eine FailSafePosition, bewirkbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das nicht drehende und/oder stehende Magnetfeld und/oder durch das Bremsmoment der KraftfahrzeugStellantrieb in der Sicherheitsposition gehalten wird.
7. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung derart eingerichtet ist, dass im Notlaufbetrieb (102) der Elektromotor kurzschließbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Notlaufstromversorgungseinheit eine Einstelleinheit aufweist, mit welcher der Gleichstrom und/oder das Bremsmoment, mit welchem der Elektromotor abbremsbar ist, und/oder eine Verfahrgeschwindigkeit beim Verfahren des Kraftfahrzeug Stellantriebs in die Sicherheitsposition einstellbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinheit mindestens ein oder mehrere Relais (160, 161) und/oder einen oder mehrere Begrenzungswiderstände (170, 171) aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinheit mindestens einen oder mehrere Transistoren, insbesondere steuerbare Transistoren, aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die steuerbaren Transistoren ein FET ist bzw. FETs sind, welcher bzw. welche auch bei einer Leistungsendstufe (130), insbesondere bei dem Elektromotor und/oder dem KraftfahrzeugStellantrieb, im Normallaufbetrieb (101) einsetzbar ist bzw. sind.
12. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungseinheit eine Wechselstromquelle oder eine Gleichstromquelle, insbesondere eine Batterie, und eine Leistungsendstufe (130), insbesondere eine offene DCACEndstufe, aufweist.
13. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor ein Drehstrommotor, insbesondere ein Asynchronmotor (110) oder ein Synchronmotor, insbesondere für einen KraftfahrzeugStellantrieb, wie einem Parallelschaltgetriebe (PSG) oder einem Nockenwellenversteller, ist.
14. Vorrichtung nach einem der voranstellenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Notlaufstromversorgungseinheit eine Gleichstromquelle, insbesondere eine Batterie (120), ist.
15. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (120) eine Kraftfahrzeugbatterie, insbesondere für eine Kraftfahrzeugbordversorgung, ist.
16. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Schalteinheit aufweist, welche, insbesondere bei einem vorgebbaren Systemzustand eines den Elektromotor aufweisenden technischen Gesamtsystems, insbesondere des KraftfahrzeugStellantriebs, ein Umschalten vom Normallaufbetrieb (101) in den Notlaufbetrieb (102) bewirkt, insbesondere durch ein Kurzschließen des Elektromotors, wobei insbesondere das Gesamtsystem in einen Sicherheitszustand gebracht wird.
17. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Zustandsüberwachungseinrichtung aufweist, welche die Systemzustände überwacht und/oder einen vorgebbaren Systemzustand, insbesondere einen Fehlerzustand, erkennt.
18. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamtsystem ein Parallelschaltgetriebe (PSG) oder ein Nockenwellenver stellsystem ist.
19. Verfahren zum Betreiben eines Elektromotors in einem Normallauf und/oder Notlaufbetrieb (102), insbesondere für einen Stellantrieb in einem Kraftfahrzeug, bei dem: der Elektromotor im Normallaufbetrieb (101) mit Drehstrom versorgt wird und der Elektromotor in dem Notlaufbetrieb (102), insbesondere in einer Fehlersituation, mit Gleichstrom versorgt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Normallaufbetrieb (101) ein Stator des Elektromotors mit Gleichstrom versorgt wird und/oder in dem Not laufbetrieb (102) der Stator, insbesondere zumindest zwei oder drei Phasen des Stators, mit Gleichstrom versorgt wird.
21. Verfahren nach einem der voranstehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Notlaufbetrieb (102) der Stator ein nicht drehendes und/oder stehendes Magnetfeld ausbildet und/oder ein Bremsmoment erzeugt und/oder der Elektromotor, insbesondere Drehzahl unabhängig und/oder bis zu einem Stillstand, abgebremst wird.
22. Verfahren nach einem der voranstehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Abbremsen des Elektromotors ein KraftfahrzeugStellantrieb eine Sicherheitsposition anfährt.
23. Verfahren nach einem der voranstehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das nicht drehende und/oder stehende Magnetfeld der KraftfahrzeugStellantrieb in der Sicherheitsposition gehalten wird.
24. Verfahren nach einem der voranstehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor im Notlaufbetrieb (102) kurzgeschlossen wird.
25. Verfahren nach einem der voranstehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichstrom und/oder das Bremsmoment, mit welchem der Elektromotor abgebremst wird, und/oder eine Verfahrgeschwindigkeit beim Verfahren des KraftfahrzeugStellantriebs in die Sicherheitsposition eingestellt wird bzw. werden, insbesondere derart, dass eine Stromaufnahme und/oder eine Energieaufnahme des E lektromotors minimiert wird und/oder eine Überhitzung des Elektromotors verhindert wird.
26. Verfahren nach einem der voranstehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem vorgebbaren Systemzustand eines den Elektromotor aufweisenden technischen Gesamtsystems, insbesondere einer elektrischen Nockenwellenverstellung, der Elektromotor vom Normallaufbetrieb (101) in den Notlaufbetrieb (102) geschaltet wird und/oder das Gesamtsystem in einen Sicherheitszustand gebracht wird.
27. Verfahren nach einem der voranstehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemzustände des Gesamtsystems überwacht werden und/oder ein vorgebbarer Systemzustand, insbesondere ein Fehlerzustand, erkannt wird.
28. Verfahren nach einem der voranstehenden Verfahrensansprüche, eingesetzt zu einem Verfahren eines KraftfahrzeugStellantriebs in eine Sicherheitsposition und/oder zu einem Halten eines KraftfahrzeugStellantriebs in einer Sicherheitsposition, wobei im Notlaufbetrieb (102) ein Bremsmoment im Elektromotor erzeugt wird, durch welches der Elektromotor abgebremst wird, wobei beim Abbremsen des Elektromotors der KraftfahrzeugStellantrieb in die Sicherheitsposition verfahren wird, bzw. durch welches Bremsmoment im Elektromotor der KraftfahrzeugStellantrieb in der Sicherheitsposition gehalten wird.
29. Verfahren nach einem der voranstehenden Verfahrensansprüche, eingesetzt zu einem Verfahren eines KraftfahrzeugStellantriebs in eine Sicherheitsposition und/oder zu einem Halten eines KraftfahrzeugStellantriebs in einer Sicherheitsposition, wobei eine vorgebbare Situation eines durch den KraftfahrzeugStellantrieb verstellbaren Gesamtsystem erkannt wird, wobei der Elektromotor bei erkannter vorgebbarer Situation durch Kurzschließen vom Normallaufbetrieb (101) in den Notlaufbetrieb (102) geschaltet wird, wobei in dem Notlaufbetrieb (102) ein Bremsmoment in dem Elektromotor erzeugt wird, welches den Elektromotor, insbesondere bis zum Stillstand abbremst, wobei beim Abbremsen der KraftfahrzeugStellantrieb in die Sicherheitsposition verfahren wird, und/oder durch welches Bremsmoment der KraftfahrzeugStellantrieb in der Sicherheitsposition gehalten wird.
Description:
Stromversorqunqsvorrichtunq für einen Elektromotor, Verfahren zum Betreiben eines Elektromotors

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungsvorrichtung für einen in einem Normallaufbetrieb und/oder in einem Notlaufbetrieb betreibbaren Elektromotor, insbesondere für einen Stellantrieb in einem Kraftfahrzeug, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Elektromotors in einem Normallaufbetrieb und/oder Notlaufbetrieb, insbesondere für einen Stellantrieb in einem Kraftfahrzeug.

Es ist bekannt, verstellbare Bauteile in einem Kraftfahrzeug mittels eines Stellantriebs in ihrer Lage zu verstellen, um dadurch Systeme im Kraftfahrzeug zu steuern bzw. Systemzustände, insbesondere gezielt, zu beeinflussen und/oder herbeizuführen, wie beispielsweise bei einer Nockenwelle bzw. einem Nockenwellenversteller für einen Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor oder ein Ventil bzw. einer Ventilverstellung für eine Kraftstoffeinspritzung. Derartige Kraftfahrzeug-Stellantriebe bewirken, wie weiter bekannt ist, die Verstellung der Bauteile mittels Elektromotoren (Stellmotoren), beispielsweise mittels bekannter Drehstrommotoren, wie Drehstrom-Synchron- oder -Asynchronmotoren.

Ein Drehstrom-Asynchronmotor, kurz im folgenden Asynchronmotor, ist ein Elektromotor, der mit Drehstrom betrieben wird. Elektrisch gesehen ist ein Asynchronmotor ein kurzgeschlossener Drehstrom-Transformator, dessen Sekundärwicklung (ein Rotor) drehbar gelagert ist. Durch eine an eine Statorwicklung angelegte Betriebsspannung wird im Inneren der Maschine ein magnetisches Drehfeld erzeugt, welches in der kurzgeschlossenen inneren Wicklung (Anker) einen Strom induziert. Dieser Strom baut selbst wiederum ein Magnetfeld um den Rotor auf. Beide Magnetfelder wechselwirken so, dass letztlich ein Drehmoment erzeugt wird.

Ein Drehstrom-Synchronmotor, kurz im folgenden Synchronmotor, ist ein Elektromotor, der ebenfalls mit Drehstrom betrieben wird. Er besitzt außen eine Wicklung, die ein magnetisches Drehfeld erzeugt. Der Rotor trägt entweder Permanentmagneten oder eine Erregerwicklung zur Felderzeugung. Der Rotor mit der Erregung eilt bei dem Synchronmotor dem Drehfeld nach. Die Synchronmaschine hat im Unterschied zum Drehstrom-Asynchronmotor keinen Schlupf, da keine Spannungen in den Rotor induziert werden müssen. Daher kann man sich bei Betrieb am starren Netz auf ihre konstante Drehzahl verlassen.

Bei modernen Stellantrieben werden die Elektromotoren meist unter Verwendung elektronischer Steuervorrichtungen elektronisch angesteuert, wobei Betriebszustände (Systemzustände) des mittels des zu steuernden Elektromotors und/oder des zu verstellenden Stellantriebs gesteuerten Systems überwacht werden. Bewegen sich die überwachten Betriebszu- ständen innerhalb bestimmter, vorgebbarer Grenzen, arbeitet das überwachte System in einem meist als Normalzustand bezeichneten Zustand.

Werden allerdings sich außerhalb der Grenzen der normalen Betriebszuständen befindliche Betriebszustände, beispielsweise als Systemfehler bezeichenbar, festgestellt - kurz werden Systemfehler festgestellt - , so sieht die Steuervorrichtung in der Regel eine Steuerung für einen Not- bzw. Notlaufbetrieb vor, um Schädigungen des gesteuerten Systems zu vermeiden.

Ein solcher Notbetrieb kann beispielsweise ein Verstellen des durch den Stellantrieb verstellbaren Bauteils in eine Sicherheitsposition, auch als Fail-Safe-Position bezeichnet, sein. Bekannt ist hier beispielsweise eine elektronische Nockenwellenverstellung bei einem Kraftfahrzeugverbrennungsmotor, bei der bei einem Fehler der Elektromotor des Stellantriebs von einem Controller getrennt wird und der Elektromotor die Nockenwelle noch - nach Möglichkeit mit einer einzuhaltenden Zielverstellgeschwindigkeit - derart in die Fail-Safe-Position verstellt, dass der Verbrennungsmotor zumindest noch mit Notlaufeigenschaften betrieben werden kann.

Das Anfahren der Fail-Safe-Position bzw. das Verstellen in die Fail-Safe-Position kann beispielsweise durch eine Rückstellfeder am Stellantrieb bewirkt werden. Nachteilig daran ist, dass die Rückstellfeder zu einer Überdimensionierung des Verstellsystems führt. Weiter nachteilig ist daran, dass im Normalbetrieb der (Elektro-)Motor die Federkraft überwinden muss, was zu einer höheren Last im Normalbetrieb und/oder zu höheren Antriebskosten des Verstellsystems führt.

Das Anfahren der Fail-Safe-Position kann weiter beispielsweise durch einen zweiten parallel geschalteten (Elektro-)Motor bewirkt werden. Dies ist allerdings mit einen hohen technischen Mehraufwand und/oder erheblichen Mehrkosten verbunden.

Die Fail-Safe-Position kann weiterhin beispielsweise durch ein Kurzschließen des (Elektro)- Motors, welches ein Abbremsen des Motors bewirkt, bewirkt werden. Das Bremsprinzip ba-

siert auf einer induzierten Gegenspannung des Motors und ist deswegen drehzahlabhängig. Bei kleineren Drehzahlen ist kein Bremsmoment mehr vorhanden, welches das Verstellsystem in der Fail-Safe-Position hält, falls diese überhaupt erreicht wird. Die Anmelderin behält sich hier vor, obige Sicherheitskonzepte zur Erreichung von Fail-Safe-Positionen aus vorliegender Anmeldung herauszuteilen und im Rahmen von Teilanmeldungen als eigenständige Gegenstände weiterzuverfolgen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Betrieb eines Elektromotors zu realisieren, bei dem ein Notlaufkonzept bzw. ein Erreichen einer Fail-Safe-Position einfach, sicher und kostengünstig zu erreichen ist.

Die Aufgabe wird durch eine Stromversorgungsvorrichtung für einen in einem Normallaufbetrieb und/oder in einem Notlaufbetrieb betreibbaren Elektromotor sowie durch ein Verfahren zum Betreiben eines Elektromotors in einem Normallauf- und/oder Notlaufbetrieb mit den Merkmalen des jeweiligen unabhängigen Anspruchs gelöst.

Die erfindungsgemäße Stromversorgungsvorrichtung für einen in einem Normallaufbetrieb und/oder in einem Notlaufbetrieb betreibbaren Elektromotor, insbesondere für einen Stellantrieb in einem Kraftfahrzeug, weist eine Stromversorgungseinheit, mittels welcher der Elektromotor in dem Normallaufbetrieb mit Drehstrom versorgbar ist, auf. Weiterhin weist sie eine Notlaufstromversorgungseinheit auf, mittels welcher der Elektromotor in dem Notlaufbetrieb mit Gleichstrom versorgbar ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Elektromotors in einem Normallauf- und/oder Notlaufbetrieb, insbesondere für einen Stellantrieb in einem Kraftfahrzeug, wird der Elektromotor im Normallaufbetrieb mit Drehstrom versorgt. In dem Notlaufbetrieb, insbesondere in einer Fehlersituation, wird der Elektromotor mit Gleichstrom versorgt.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Gegenstände der Unteransprüche beziehen sich sowohl auf die erfindungsgemäße Stromversorgungsvorrichtung für den in dem Normallaufbetrieb und/oder in dem Notlaufbetrieb betreibbaren Elektromotor sowie auf das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben des Elektromotors in dem Normallauf- und/oder in dem Notlaufbetrieb.

- A -

Anzumerken ist, dass als solche bezeichneten Einheiten und/oder Vorrichtungen sowohl als physikalische Einheiten und/oder Vorrichtungen als auch als rein funktionale, virtuelle Einheiten und/oder Vorrichtungen bzw. sowohl in Hard- als auch in Software realisiert sein können.

Die Stromversorgungseinheit des Elektromotors, insbesondere eines Drehstrommotors, wie eines Drehstrom-Asynchronmotors oder eines Drehstrom-Synchronmotors, kann bevorzugt derart eingerichtet sein, dass ein Stator des Elektromotors im Normallaufbetrieb mit Drehstrom versorgbar ist.

Die Notlaufstromversorgungseinrichtung des Elektromotors kann weiterhin bevorzugt derart eingerichtet sein, dass der Stator, insbesondere zumindest zwei oder drei Phasen des Stators, im Notlaufbetrieb mit Gleichstrom versorgt wird, wobei der im Notlaufbetrieb mit Gleichstrom versorgte Stator dann im Notlaufbetrieb ein nicht drehendes und/oder stehendes Magnetfeld ausbilden kann.

Durch das vom Stator mittels anliegendem Gleichstrom erzeugte, nicht drehende und/oder stehende, Magnetfeld wird besonderes bevorzugt ein Bremsmoment im Elektromotor erzeugt, welches den Elektromotor, insbesondere einen Rotor des Elektromotors, Drehzahl unabhängig und/oder bis zu einem Stillstand abbremst.

Besonders bevorzugt wird beim Abbremsen des Elektromotors ein Kraftfahrzeug-Stellantrieb in eine Sicherheitsposition, insbesondere eine Notlaufposition oder eine Fail-Safe-Position, verfahren. Das Bremsmoment und dadurch die Verfahr- bzw. Verstellgeschwindigkeit ist damit direkt von dem in den Phasen fließenden Strom abhängig.

Weiter kann bevorzugt vorgesehen werden, dass durch das nicht drehende und/oder stehende Magnetfeld und/oder durch das dadurch erzeugte Bremsmoment der Kraftfahrzeug- Stellantrieb in der Sicherheitsposition gehalten wird. Das Halten der Sicherheitsposition über die Zeit ist zweckmäßig mit einer minimalen Stromaufnahme zu gewährleisten, um die Energieaufnahme zu minimieren, das Bremsmoment optimal einzustellen und den Elektromotor gegen Übertemperatur zu schützen.

Dazu kann besonders bevorzugt vorgesehen werden, dass die Stromaufnahme, d.h. der Gleichstrom und/oder damit das Bremsmoment, mit welchem der Elektromotor abbremsbar

ist, und/oder eine Verfahrgeschwindigkeit beim Verfahren des Kraftfahrzeug-Stellantriebs in die Sicherheitsposition, einstellbar ist.

Dazu kann bzw. können mindestens ein oder mehrere Relais und/oder ein oder mehrere Begrenzungswiderstände vorgesehen sein. Auch kann bzw. können mindestens ein oder mehrere Transistoren, insbesondere steuerbare Transistoren, wie FETs oder Low-Side-FETs, vorgesehen sein. Beispielsweise können die Transistoren puls-weiten-moduliert (PWM) mit 20 kHz angesteuert werden.

Hier kann weiter zweckmäßig vorgesehen sein, dass der bzw. die steuerbaren Transistoren auch bei einer Leistungsendstufe, insbesondere bei dem Elektromotor und/oder dem Kraftfahrzeug-Stellantrieb, im Normallaufbetrieb eingesetzt wird bzw. werden.

Bevorzugt kann auch vorgesehen werden, dass die Stromversorgungseinheit eine Wechselstromquelle oder eine Gleichstromquelle, insbesondere eine Batterie, wie eine Kraftfahrzeugbatterie, insbesondere für eine Kraftfahrzeugbordversorgung, mit einer Leistungsendstufe, insbesondere einer offenen DC-AC-Endstufe, beispielsweise einem Wechselrichter, aufweist.

Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist der Elektromotor ein Drehstrommotor, wie ein Asynchronmotor oder ein Synchronmotor, insbesondere für einen Kraftfahrzeug-Stellantrieb, wie einem Parallelschaltgetriebe (PSG) oder einem Nockenwellenversteller.

Besonders bevorzugt kann weiterhin vorgesehen werden, dass auch die Notlaufstromversor- gungseinheit eine Gleichstromquelle, insbesondere eine Batterie, wie eine Kraftfahrzeugbatterie, insbesondere für eine Kraftfahrzeugbordversorgung, aufweist. Insbesondere kann vorgesehen werden, dass Stromversorgungseinheit und Notlaufstromversorgungseinheit dieselbe Gleichstromquelle nutzen.

Weiter kann besonders bevorzugt die Vorrichtung eine Schalteinheit aufweisen, welche, insbesondere bei einem vorgebbaren Systemzustand eines den Elektromotor aufweisenden technischen Gesamtsystems, wie hier beispielsweise das Parallelschaltgetriebe (PSG) oder das Nockenwellenverstellsystem mit dem Kraftfahrzeug-Stellantrieb, ein Umschalten vom Normallaufbetrieb in den Notlaufbetrieb bewirkt, insbesondere durch ein Kurzschließen des

Elektromotors, wobei insbesondere das Gesamtsystem in einen Sicherheitszustand gebracht wird.

Die Vorrichtung kann eine Zustandsüberwachungseinrichtung aufweisen, welche die Systemzustände überwacht und/oder einen vorgebbaren Systemzustand, insbesondere einen Fehlerzustand, erkennt.

Die Erfindung oder deren Weiterbildungen kann bzw. können insbesondere besonders bevorzugt eingesetzt werden zu einem Verfahren eines Kraftfahrzeug-Stellantriebs in eine Sicherheitsposition und/oder zu einem Halten eines Kraftfahrzeug-Stellantriebs in einer Sicherheitsposition (Notlaufkonzept).

Dabei wird im Notlaufbetrieb durch den Gleichstrom im Stator ein nichtdrehendes Magnetfeld erzeugt. Dadurch wird weiterhin ein, Drehzahl unabhängiges Bremsmoment im Elektromotor erzeugt, durch welches der Elektromotor bzw. der Rotor im Elektromotor bis zum Stillstand abgebremst wird.

Beim Abbremsen des Elektromotors wird der Kraftfahrzeug-Stellantrieb in die Sicherheitsposition, der Fail-Safe-Position, verfahren bzw. durch das Bremsmoment im Elektromotor wird der Kraftfahrzeug-Stellantrieb in der Sicherheitsposition gehalten. Anschaulich gesehen wird hier der Elektromotor eines Kraftfahrzeugs-Stellantriebs als Gleichstrombremse im Notlauf oder in Fail-Safe-Positionen genutzt.

Weiter kann hier auch vorgesehen werden, dass eine vorgebbare Situation eines durch den Kraftfahrzeug-Stellantrieb verstellbaren Gesamtsystems erkannt wird und der Elektromotor bei erkannter vorgebbarer Situation durch Kurzschließen vom Normallaufbetrieb in den Notlaufbetrieb geschaltet wird.

Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 ein erstes beispielhaftes erfindungsgemäßes Notlaufkonzept mit Relais für einen Kraftfahrzeug-Stellantrieb;

Fig. 2 ein zweites beispielhaftes erfindungsgemäßes Notlaufkonzept mit FETs für einen Kraftfahrzeug-Stellantrieb;

Fig. 3 ein Diagram mit Kurven, welche einen Zusammenhang zwischen einer Motordrehzahl und einem Motorstrom für verschiedene Notlaufkonzepte verdeutlichen;

Fig. 4 ein Diagram mit Kurven, welche einen Zusammenhang zwischen einer Motordrehzahl und einem Bremsmoment für verschiedene Notlaufkonzepte verdeutlichen.

In Fig.1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel, ein Bremsverfahren bzw. Notlaufkonzept mit Relais für Elektromotoren für Kraftfahrzeug-Stellantriebe im Normal- oder Notlaufbetrieb, verdeutlicht. Fig.1 zeigt eine Schaltung 100 für einen Elektromotor bei einem Kraftfahrzeug-Stellantrieb für einen Normallauf- und für einen Notlaufbetrieb, beispielsweise für eine elektronische Nockenwellenverstellung.

Bei dieser Schaltung 100 wird, wie Fig.1 zeigt, im Normallaufbetrieb 101 ein Drehstrommotor 110, in diesem Fall ein Asynchronmotor 110, mittels einer Batterie 120, beispielsweise einer Kraftfahrzeug-Bordbatterie 120, und einer (Leistungs-)Endstufe 130, in diesem Fall eine offene DC-AC-Stufe 130, mit Drehstrom gespeist. Fig.1 zeigt die entsprechende Verschaltung der Phasen 131, 132, 133 des Asynchronmotors 110 für den Normallaufbetrieb 101.

Diese Schaltung 100 sieht weiter einen Notlaufbetrieb 102 mit entsprechender Verschaltung vor, bei welchem bei einem aufgetretenen Fehler der Asynchronmotor 110 von einem Controller getrennt wird (nicht dargestellt) und der Kraftfahrzeug-Stellantrieb in eine Fail-Safe-Posi- tion verfahren wird. Für den Notlaufbetrieb 102 bzw. die entsprechende Verschaltung sieht die Schaltung 100 eine Kurzschlussschaltung 150 vor, durch welche die Leistungsendstufe 130 bei dem aufgetretenen Fehler kurzgeschlossen wird.

Fig.1 zeigt hier die Kurzschlussschaltung 150 auf zwei Phasen 131, 132 des Asynchronmotors 110, wobei diese entsprechend auch auf drei Phasen des Asynchronmotors 110 geschaltet werden kann. Diese Kurzschlussschaltung 150 weist in diesem Fall zwei Leitungsstränge

151, 152 auf, welche jeweils ein zuschaltbares Relais 160, 161 sowie einen vorgebbaren Be- grenzungswiderstand 170, 171 aulweisen.

Durch diese Kurzschlussschaltung 150 wird der Stator des Asynchronmotors 110 (im Notlaufbetrieb) durch die Bordspannung 120 mit Gleichstrom, welcher in Fig.1 durch Idc-Bremse bzw. Bremsstrom 180 verdeutlicht ist, versorgt, wobei er ein nicht drehendes Magnetfeld erzeugt. Dieses stehende Magnetfeld bremst den drehenden Rotor des Asynchronmotors 110 bis zum Stillstand ab und hält den Kraftfahrzeug-Stellantrieb in der Fail-Safe-Position. Das Bremsmoment und dadurch die Verstellgeschwindigkeit (auch Bremszeit) sind dabei von dem in den Phasen fließenden Strom abhängig.

Das Halten der Fail-Safe-Position über die Zeit kann hier wegen der durch die Relais 160, 161 sowie durch die Begrenzungswiderstände 170, 171 einstellbaren Stromaufnahme mit einer minimalen Stromaufnahme gewährleistet werden, um die Energieaufnahme zu minimieren, das Bremsmoment optimal einzustellen und den Asynchronmotor 110 gegen Übertemperaturen zu schützen.

In Fig.2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel, ein Bremsverfahren bzw. Notlaufkonzept mit FETs für Elektromotoren für Kraftfahrzeug-Stellantriebe im Normal- oder Notlaufbetrieb, verdeutlicht. Fig.2 zeigt eine in ihrer Funktion der Schaltung 100 entsprechende Schaltung 200 für den Asynchronmotor 110 bei dem Kraftfahrzeug-Stellantrieb für den Normallauf- 101 und für den Notlaufbetrieb 102, bei welcher die Stromaufnahme über steuerbare Transistoren 210, in diesem Fall Low-Side-FETs 210, die aus der Leistungsendstufe, die im Normallaufbetrieb eingesetzt wird, stammen können, einstellbar ist.

Die Ansteuerung der FETs 210 erfolgt puls-weiten-moduliert (PWM) hier beispielsweise mit 20 kHz und wirkt wie ein Endstufenschalter für die Endstufe 130.Im Übrigen entspricht Schaltung 200 der Schaltung 100.

Fig.3 und Fig.4 zeigen Bremsströme (Fig.3) und Bremsmomente (Fig.4) bzw. entsprechende Verläufe bzw. Kurven jeweils in Abhängigkeit von der Motordrehzahl für das Notlaufkonzept mit Relais ohne Begrenzungswiderstand (Kurve a)), für das Notlaufkonzept mit Relais mit kleinem Begrenzungswiderstand (Kurve b)) und für das Notlaufkonzept mit Relais mit großem Begrenzungswiderstand (Kurve c)) (vgl. Schaltung Fig.1) sowie für das (drehzahlabhängige) Notlaufkonzept basierend auf einer induzierten Gegenspannung des Motors (Kurve d))

Bezuqszeichenliste

100 Schaltung

101 Normaltaufbetrieb bzw. Normallaufbetriebsschaltung

102 Notlaufbetrieb bzw. Notlaufbetriebsschaltung

110 Asynchronmotor

120 Batterie

130 Leistungsendstufe

131, 132, 133 Phasen des Asynchronmotors

150 Kurzschlussschaltung

151 , 152 Leitungsstränge

160, 161 Relais

170, 171 Begrenzungswiderstand, Bremswiderstand

180 Idc-Bremse bzw. Bremsstrom

200 Schaltung

210 Low-Side-FETs