Circuito de seguridad para un motor eléctrico de una dirección electromecánica.

Dirección asistida electromecánica de un automóvil, con un motor eléctrico trifásico

(18), excitado permanentemente, que puede ser accionado a través de un control electrónico (10) y líneas de alimentación (14+, 14-) desde una red de tensión continua de un automóvil, en el que el motor eléctrico (18) presenta al menos tres arrollamientos de fases (u, v, w), que están conectados entre sí, por una parte, en una punta de la estrella (25) en circuito de estrella y, por otra parte, respectivamente, están conectados a través de líneas (22, 23 y 24) con el circuito de excitación, en el que el circuito de excitación conecta cada una de las líneas (22, 23 y 24), respectivamente, a través de un primer MOSFET (20u, 20v, 20w) de un primer grupo (20) con la línea de alimentación positiva (14+) y, respectivamente, a través de un segundo MOSFET (21u, 21v, 21w) de un segundo grupo (21) con la línea de alimentación negativa (14-) en función de un control, y en el que están previstos otros MOSFETs (30u, 30v, 30w; 31u, 31v, 31w) como conmutadores de seguridad, caracterizada por que

- los otros MOSFETs (30u, 30v, 30w; 31u, 31v, 31w) comprenden, en general, seis MOSFETs (30u, 30v, 30w; 31u, 31v, 31w) en un tercer grupo (30) y en un cuarto grupo (31), en el que

- respectivamente, un MOSFET (20u, 20v, 20w) del primer grupo (20) está en serie con un MOSFET (30u, 30v, 30w) del tercer grupo (30) entre la línea de alimentación positiva (14+) y una de las líneas (22, 23, 24) hacia los arrollamientos de fases (u, v, w), y

- respectivamente, un MOSFET (21u, 21v, 21w) del segundo grupo (21) está en serie con un MOSFET (31u, 31v, 31w) del cuarto grupo (31) entre la línea de alimentación negativa (14-) y una de las líneas (22, 23, 24) hacia los arrollamientos de fases (u, v, w), de manera que, respectivamente, dos MOSFETs están dispuestos entre cada línea de alimentación (14+, 14-) y cada línea (22, 23, 24) que conduce hacia los arrollamientos de fases (u, v, w), y por que

- respectivamente, al menos un MOSFET de los cuatro MOSFETs conectados con una línea (22, 23, 24) está dispuesto con su diodo parasitario en dirección de polarización directa con respecto a la red de a bordo de corriente continua, y en el que

- al menos uno de los diodos en uno de los grupos de MOSFETs 20, 30, 21, 31 está conectado en dirección de polarización inversa.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/003979.

Solicitante: THYSSENKRUPP PRESTA AG.

Nacionalidad solicitante: Liechtensein.

Dirección: 9492 Eschen LIECHTENSTEIN.

Inventor/es: DZSUDZSAK,GERGELY.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > VEHICULOS TERRESTRES QUE SE DESPLAZAN DE OTRO MODO... > VEHICULOS DE MOTOR; REMOLQUES (dirección o guiado... > Dirección asistida o de relé de potencia (para... > B62D5/04 (eléctrica, p. ej. utilizando un servomotor eléctrico conectado o que forma parte del mecanismo de dirección)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CONTROL O REGULACION DE MOTORES ELECTRICOS, GENERADORES... > Disposiciones para la regulación o el control de... > H02P29/02 (Provisión de protección contra sobrecargas sin interrupción automática de la alimentación, p. ej. monitoreado)

PDF original: ES-2534564_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Circuito de seguridad para un motor eléctrico de una dirección electromecánica La presente invención se refiere a un dispositivo con las características del preámbulo de la reivindicación1 así como a un circuito de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 5.

Las direcciones electromecánicas presentan normalmente un motor síncrono excitado permanentemente como servomotor. Los servomotores de este tipo de construcción son activados por un control a través de un conjunto de MOSFETs, en el que en el caso de tres arrollamientos de fases, están previstos en total seis MOSFETs. Cada MOSFET conmuta el arrollamiento de fases asociado a la tensión de a bordo o al potencial de masas. Esto se realiza con alta frecuencia, de manera que en el desarrollo de fases el valor medio temporal actúa como tensión efectiva.

Los motores síncronos excitados permanentemente tienen la propiedad de generar, en el caso de fallos eléctricos como por ejemplo en el caso de cortocircuitos en el motor o en la activación un momento de frenado, de manera que un fallo de este tipo no sólo puede conducir a un fallo de la dirección asistida, sino que se opone al movimiento de la dirección del conductor también todavía una resistencia adicional. Esto no es tolerable en sistemas de dirección para automóviles por razones de seguridad.

Se conoce realizar, para la prevención de este estado, una separación de las líneas de alimentación de las fases hacia el motor o en la punta de la estrella del motor. A tal fin se proponen, en parte, en el estado de la técnica, relés electromecánicos, que no son suficientemente robustos desde el punto de vista mecánico para aplicaciones en el automóvil y son relativamente caros.

Se conoce a partir de la publicación EP 0 857 135 B1 una dirección asistida eléctrica para un vehículo, que presenta un motor eléctrico conectado a través de un engranaje con una instalación de dirección del vehículo, en la que el motor eléctrico es un motor sin escobillas con varios arrollamientos de fases conectados con una punta de la estrella. En este caso, está previsto que en al menos dos fases del motor esté dispuesto un medio de conmutación, que es móvil entre una posición cerrada, en la que en el arrollamiento de fases puede fluir corriente, y una posición abierta, que impide que fluya corriente en el arrollamiento de fases respectivo del motor. El medio de conmutación está dispuesto en la punta de la estrella el motor, de manera que durante la apertura del medio de conmutación se separa el arrollamiento de fases desde el punto de la estrella. El medio de conmutación comprende un conmutador o un relé, que está conectado en serie entre un extremo del arrollamiento de fases y el circuito de excitación del motor.

Se conocen soluciones técnicas, que comprenden semiconductores como medios de conmutación, por ejemplo, a partir de las publicaciones DE 10 2004 023 713 A1, DE 10 2007 024 659 A1 y EP 2 112 051 A1. Las publicaciones muestran varios ejemplos de realización, respectivamente, con seis MOSFETs para la activación de los arrollamientos y con otros MOSFETs, que están previstos como conmutadores de seguridad entre el circuito de excitación y los arrollamientos del motor o entre las líneas de alimentación de la tensión de a bordo y los circuitos de excitación. En el caso de una avería eléctrica, estos conmutadores de seguridad deben separar la conexión eléctrica entre el circuito de excitación y los arrollamientos. Los arrollamientos no están entonces cortocircuitados y no pueden generar ningún momento de frenado.

La publicación WO 03/099632 A1 muestra diferentes circuitos para un motor eléctrico en un automóvil, en el que en el caso de una avería, debe impedirse o compensarse un momento de frenado. Por una parte, se describe un circuito de estrella con las propiedades descritas anteriormente, por otra parte se describen circuitos de puente completo costosos.

Por lo tanto, el cometido de la presente invención es indicar en una dirección de automóvil asistida eléctricamente con un motor eléctrico conectado en circuito de estrella un circuito, en el que los MOSFETs previstos como conmutadores de seguridad son impulsados con una corriente de funcionamiento más reducida y que también en el caso de un fallo de conmutadores de seguridad individuales, separa los arrollamientos de fases del motor eléctrico todavía de manera fiables unos de los otros.

Este cometido se soluciona con un dispositivo con las características de la reivindicación 1.

Este cometido se soluciona en una dirección asistida electromecánica de un automóvil, con un motor eléctrico trifásico, excitado permanentemente, que puede ser accionado a través de un control electrónico y líneas de alimentación desde una red de tensión continua de un automóvil, en el que el motor eléctrico presenta al menos tres arrollamientos de fases, que están conectados entre sí, por una parte, en una punta de la estrella en circuito de estrella y, por otra parte, respectivamente, están conectados a través de líneas con el circuito de excitación, en el que el circuito de excitación conecta cada una de las líneas, respectivamente, a través de un primer MOSFET de un primer grupo con la línea de alimentación positiva y, respectivamente, a través de un segundo MOSFET de un segundo grupo con la línea de alimentación negativa (conectada con el polo negativo o con la masa del vehículo) , en función de un control, y en el que están previstos otros MOSFETs como conmutadores de seguridad, por que están

previstas las siguientes características:

- los otros MOSFETs comprenden, en general, seis MOSFETs en un tercer grupo y en un cuarto grupo, en el que -respectivamente, un MOSFET del primer grupo está en serie con un MOSFET del tercer grupo entre la línea de alimentación positiva y una de las líneas hacia los arrollamientos de fases, y -respectivamente, un MOSFET del segundo grupo está en serie con un MOSFET del cuarto grupo entre la línea de alimentación negativa y una de las líneas hacia los arrollamientos de fases, de manera que, respectivamente, dos MOSFETs están dispuestos entre cada línea de alimentación y cada línea que conduce hacia los arrollamientos de fases, -respectivamente, al menos un MOSFET y como máximo dos MOSFETs de los cuatro MOSFETs conectados con una línea está dispuesto con su diodo parasitario en dirección de polarización directa con respecto a la red de a bordo de corriente continua, y -al menos uno de los diodos en uno de los grupos de MOSFETs está conectado en dirección de polarización inversa.

De esta manera se impide que en el caso de un cortocircuito entre la línea de alimentación positiva y la línea de alimentación negativa y en el caso de activación manual de la dirección fluya una corriente de inducción, que frena o impide totalmente la activación manual.

La invención se aplica con preferencia a motores eléctricos con exactamente tres arrollamientos de fases.

Formas de realización preferidas prevén que con respecto a la red de da bordo de tensión continua, los MOSFETs del primer grupo, del segundo grupo y del tercer grupo estén dispuestos con sus diodos parasitarios en dirección de polarización inversa y que los MOSFETs del cuarto grupo estén dispuestos con sus diodos parasitarios en dirección de polarización directa o que con respecto a la red de abordo de tensión continua, los MOSFETs del primer grupo, del segundo grupo y del cuarto grupo estén dispuestos con sus diodos parasitarios en dirección de polarización inversa y que los MOSFETs del tercer grupo estén dispuestos con sus diodos parasitarios en dirección de polarización directa.

También puede estar previsto que con respecto a la red de a bordo de tensión... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dirección asistida electromecánica de un automóvil, con un motor eléctrico trifásico (18) , excitado permanentemente, que puede ser accionado a través de un control electrónico (10) y líneas de alimentación (14+, 5 14-) desde una red de tensión continua de un automóvil, en el que el motor eléctrico (18) presenta al menos tres arrollamientos de fases (u, v, w) , que están conectados entre sí, por una parte, en una punta de la estrella (25) en circuito de estrella y, por otra parte, respectivamente, están conectados a través de líneas (22, 23 y 24) con el circuito de excitación, en el que el circuito de excitación conecta cada una de las líneas (22, 23 y 24) , respectivamente, a través de un primer MOSFET (20u, 20v, 20w) de un primer grupo (20) con la línea de alimentación positiva (14+) y, respectivamente, a través de un segundo MOSFET (21u, 21v, 21w) de un segundo grupo (21) con la línea de alimentación negativa (14-) en función de un control, y en el que están previstos otros MOSFETs (30u, 30v, 30w; 31u, 31v, 31w) como conmutadores de seguridad, caracterizada por que -los otros MOSFETs (30u, 30v, 30w; 31u, 31v, 31w) comprenden, en general, seis MOSFETs (30u, 30v, 30w; 31u, 31v, 31w) en un tercer grupo (30) y en un cuarto grupo (31) , en el que -respectivamente, un MOSFET (20u, 20v, 20w) del primer grupo (20) está en serie con un MOSFET (30u, 30v, 30w) del tercer grupo (30) entre la línea de alimentación positiva (14+) y una de las líneas (22, 23, 24) hacia los arrollamientos de fases (u, v, w) , y -respectivamente, un MOSFET (21u, 21v, 21w) del segundo grupo (21) está en serie con un MOSFET (31u, 31v, 31w) del cuarto grupo (31) entre la línea de alimentación negativa (14-) y una de las líneas (22, 23, 24)

hacia los arrollamientos de fases (u, v, w) , de manera que, respectivamente, dos MOSFETs están dispuestos entre cada línea de alimentación (14+, 14-) y cada línea (22, 23, 24) que conduce hacia los arrollamientos de fases (u, v, w) , y por que -respectivamente, al menos un MOSFET de los cuatro MOSFETs conectados con una línea (22, 23, 24) está dispuesto con su diodo parasitario en dirección de polarización directa con respecto a la red de a 25 bordo de corriente continua, y en el que -al menos uno de los diodos en uno de los grupos de MOSFETs 20, 30, 21, 31 está conectado en dirección de polarización inversa.

2. Dirección asistida de automóvil de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que con respecto a la red de a bordo de tensión continua, los MOSFETs del primer grupo (20) , del segundo grupo (21) y del tercer grupo (30)

están dispuestos con sus diodos parasitarios en dirección de polarización inversa y por que los MOSFETs del cuarto grupo (31) están dispuestos con sus diodos parasitarios en dirección de polarización directa.

3. Dirección asistida de automóvil de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que con respecto a la red de abordo de tensión continua, los MOSFETs del primer grupo (20) , del segundo grupo (21) y del cuarto grupo (31) están dispuestos con sus diodos parasitarios en dirección de polarización inversa y por que los MOSFETs del tercer grupo (30) están dispuestos con sus diodos parasitarios en dirección de polarización directa.

4. Dirección asistida de automóvil de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que con respecto a la red de a bordo de tensión continua, los MOSFETs del primer grupo (20) y del segundo grupo (21) están dispuestos con sus diodos parasitarios en dirección de polarización inversa y por que los MOSFETs del tercer grupo (31) y del cuarto grupo (31) están dispuestos con sus diodos parasitarios en dirección de polarización directa.

5. Circuito de una dirección asistida electromecánica de automóvil, con un motor eléctrico trifásico (18) , excitado permanentemente, que puede ser accionado a través de un control electrónico (10) y líneas de alimentación (14+, 14-) desde una red de tensión continua de un automóvil, en el que el motor eléctrico (18) presenta al menos tres arrollamientos de fases (u, v, w) , que están conectados entre sí, por una parte, en una punta de la estrella (25) en circuito de estrella y, por otra parte, respectivamente, están conectados a través de líneas (22, 23 y 24) con el 45 circuito de excitación, en el que el circuito de excitación conecta cada una de las líneas (22, 23 y 24) , respectivamente, a través de un primer MOSFET (20u, 20v, 20w) de un primer grupo (20) con la línea de alimentación positiva (14+) y, respectivamente, a través de un segundo MOSFET (21u, 21v, 21w) de un segundo grupo (21) con la línea de alimentación negativa (14-) en función de un control, y en el que están previstos otros MOSFETs (30u, 30v, 30w; 31u, 31v, 31w) como conmutadores de seguridad, caracterizado por que, 50 respectivamente, al menos un MOSFET opcional está conectado con su diodo parasitario en circuito de corriente entre las líneas 22, 23, 24 respectivas el arrollamiento de fases y la línea de alimentación positiva 14+ o la línea de alimentación negativa 14-y las líneas 22, 23, 24 respectivas el arrollamiento de fases en dirección de polarización inversa y al menos un MOSFET opcional está conectado con el diodo parasitario en dirección de polarización directa.