Procedimiento y dispositivo para la desconexión de seguridad de una dirección electromecánica.

Procedimiento para la desconexión de seguridad de una dirección asistida electromecánica de automóviles,

en la que están previstos conmutadores de seguridad (26, 27, 28) para la separación eléctrica de un servomotor desde un control o una red de a bordo, con las siguientes etapas:

a) recepción de una señal de fallo en un control (30);

b) emisión de una señal de desconexión a través de líneas de control (31, 32, 33) a los conmutadores de seguridad (26, 27, 28);

caracterizado por que están previstas, además, las siguientes etapas:

c) verificación de las tensiones eléctricas que se encuentran en los conmutadores de seguridad (26, 27, 28);

d) decidir si la señal de desconexión en cada conmutador de seguridad (26, 27, 28) ha conducido a una desconexión sin rotura de aludes;

e) cuando la señal de desconexión en uno o varios conmutadores de seguridad (26, 27, 28) no ha conducido a una desconexión son rotura de aludes, conexión de nuevo de aquellos conmutadores de seguridad (26, 27, 28), que no pudieron ser desconectados sin rotura de aludes;

f) repetición de las etapas b) a e) hasta la desconexión con éxito de todos los conmutadores de seguridad (26, 27, 28) sin rotura de aludes.

Procedimiento y dispositivo para la desconexión de seguridad de una dirección electromecánica

La presente invención se refiere a un procedimiento para el funcionamiento de una dirección electromecánica para automóviles con las características del preámbulo de la reivindicación 1 y a un dispositivo con las características del preámbulo de la reivindicación 7.

Un procedimiento del tipo indicado al principio para la desconexión de seguridad de una dirección asistida electromecánica de automóvil se conoce a partir del documento DE 1 24 3 459 B3. En este procedimiento, en el caso de fallo se desconecta un motor de reluctancia o motor de conexión en serie por medio de un conmutador o a través de cortocircuito de la fuente de corriente. Otras etapas del procedimiento no son necesarias aquí, puesto que tal motor no presenta imanes permanentes y, por lo tanto, no se puede generar ningún momento de freno. Por lo demás, este procedimiento no es adecuado para un motor excitado permanentemente.

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, de manera que en el caso de tres arrollamientos de fases, están previstos, en total, seis MOSFETs. Un MOSFET respectivo conmuta el arrollamiento de fases asociado a la tensión de a bordo o el potencial de masa. Esto se realiza con una frecuencia alta, de manera que en el arrollamiento de fases el valor medio temporal actúa como tensión efectiva.

Los motores síncronos excitados permanentemente tienen la propiedad de generar un momento de freno en el caso de fallos eléctricos como por ejemplo cortocircuitos en el motor o en la activación, de manera que tal fallo no sólo puede conducir a un fallo de la dirección asistida, sino que al movimiento de dirección del conductor se opone 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, sin embargo, no son suficientemente robustos mecánicamente para aplicaciones en el automóvil y son relativamente caros.

Se conoce a partir de la publicación EP 857 135 B1 una dirección asistida eléctrica para un vehículo, que presenta un motor eléctrico conectado a través de una transmisión con una instalación de dirección del vehículo, en el que el motor eléctrico es un motor sin escobillas con varios arrollamientos de fases conectados en una punta de la estrella. En este caso, está previsto que en al menos dos fases del motor esté previsto un medio de conmutación, que es móvil entre una posición cerrada, en la que puede fluir corriente en el arrollamiento de fases, 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 del motor, de manera que durante la ruptura del medio de conmutación se separa el arrollamiento de fases desde la punta de la estrella. El medio de conmutación comprende un conmutador o un relé, que está conectado en serie, respectivamente, 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 1 24 23 713 A1, DE 1 27 24 659 A1 y EP 2 112 51 A1. La última publicación mencionada muestra varios ejemplos de realización con seis MOSFETs, respectivamente, 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. 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 freno.

Para la activación de estos conmutadores de seguridad está previsto en el documento EP 2 112 51 A1 medir y supervisar la corriente a través de los arrollamientos. En función de la corriente, que fluye a través de los MOSFETs previstos como conmutadores de seguridad, se desconectan en el caso de daño los MOSFETs y en concreto solamente cuando no fluye ninguna corriente a través del MOSFET respectivo o cuando la corriente fluye en una dirección, que conecta un diodo parásito. El MOSFET no se desconecta cuando no se cumple ninguna de las dos condiciones. De esta manera, debe impedirse que el MOSFET se desconecte en un estado, que podría conducir a una ruptura de aludes.

Para el empleo en automóviles es un inconveniente que la medición separada de las corrientes que fluyen a través de los conmutadores de seguridad es laboriosa y, por consiguiente, costosa y que el tiempo, que es necesario para la verificación descrita antes de la desconexión, ralentiza el proceso.

Por lo tanto, un cometido de la presente invención es indicar, en el caso de una dirección asistida eléctricamente de un automóvil con MOSFETs previstos como conmutadores de seguridad, un procedimiento que es fácil de realizar y

que se puede ejecutar más rápidamente en el funcionamiento.

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

Puesto que, en caso necesario, el control desconecta en primer lugar cada conmutador de seguridad de MOSFET individua y entonces verifica las tensiones que se aplican en las conexiones del MOSFET, se puede calcular la configuración de una ruptura de aludes o de un estado correspondiente, en el que una tensión entre drenaje y fuente es mayor que la tensión máxima de la batería, en la que la dirección electromecánica debe ceder todavía potencia, con la ayuda de estas tensiones. Este procedimiento se puede realizar tan rápidamente que, en el caso de que se mida una ruptura de aludes o un estado correspondiente, se puede conectar de nuevo el MOSFET afectado, antes de que pueda aparecer un daño térmico. Si no se produce ninguna ruptura de aludes, entonces al MOSFET permanece desconectado. El tiempo de reacción de este tipo de procedimiento puede conducir de una manera considerablemente más rápida a la desconexión deseada, porque primero se desconecta y luego se verifica la presencia de condiciones de interferencia, mientras que en el estado de la técnica se realiza en primer lugar una verificación y luego se desconecta, si no existen condiciones perturbadoras.

En particular, en un procedimiento para la desconexión de seguridad de una dirección asistida electromecánica para automóviles, en la que están previstos conmutadores de seguridad para la separación eléctrica de un servomotor desde un control o una red de a bordo, están previstas las siguientes etapas:

a) recepción de una señal de fallo en un control;

b) emisión de una señal de desconexión a través de líneas de control a los conmutadores de seguridad;

c) verificación de las tensiones eléctricas que se encuentran en los conmutadores de seguridad;

d) decidir si la señal de desconexión en cada conmutador de seguridad ha conducido a una desconexión sin rotura de aludes o a un estado correspondiente;

e) cuando la señal de desconexión en uno o varios conmutadores de seguridad no ha conducido a una desconexión son rotura de aludes, conexión de nuevo de aquellos conmutadores de seguridad, que no pudieron ser desconectados sin rotura de aludes;

f) repetición de las etapas b) a e) hasta la desconexión con éxito de todos los conmutadores de seguridad.

El procedimiento protege el conmutador de seguridad individual contra sobrecarga, cuando las etapas b) a e) se realizan en un periodo de tiempo inferior a 5 ps, en particular en un periodo de tiempo de 1 ps a 2 ps y de una manera especialmente preferida dentro de 2 ps.

Se consigue una desconexión central estando, sin embargo, activa la protección de los conmutadores de seguridad cuando entre la etapa e) y la etapa f) existe un tiempo de espera de 5 ps a 5 ms, en particular un tiempo de espera de 1 ms a 2 ms.

El cometido se soluciona también por un dispositivo para la realización del procedimiento, en el que se instala el control para la evaluación de las tensiones que se aplican en los conmutadores de seguridad y se conecta con los conmutadores de seguridad.

En particular, los conmutadores de seguridad pueden ser MOSFETs y el control puede... [Seguir leyendo]

1.- Procedimiento para la desconexión de seguridad de una dirección asistida electromecánica de automóviles, en la que están previstos conmutadores de seguridad (26, 27, 28) para la separación eléctrica de un servomotor desde un control o una red de a bordo, con las siguientes etapas:

a) recepción de una señal de fallo en un control (3);

b) emisión de una señal de desconexión a través de líneas de control (31, 32, 33) a los conmutadores de seguridad (26, 27, 28);

caracterizado por que están previstas, además, las siguientes etapas:

c) verificación de las tensiones eléctricas que se encuentran en los conmutadores de seguridad (26, 27, 28);

d) decidir si la señal de desconexión en cada conmutador de seguridad (26, 27, 28) ha conducido a una desconexión sin rotura de aludes;

e) cuando la señal de desconexión en uno o vahos conmutadores de seguridad (26, 27, 28) no ha conducido a una desconexión son rotura de aludes, conexión de nuevo de aquellos conmutadores de seguridad (26, 27, 28), que no pudieron ser desconectados sin rotura de aludes;

f) repetición de las etapas b) a e) hasta la desconexión con éxito de todos los conmutadores de seguridad (26, 27, 28) sin rotura de aludes.

2.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que las etapas b) a e) se realizan en un periodo de tiempo inferior a 5 ps.

3.- Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las etapas b) a e) se realizan en un periodo de tiempo de 1ps a 2 ps.

4 - Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las etapas b) a e) se realiza en un periodo de tiempo de 2 ps.

5.- Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que entre la etapa e) y la etapa f) existe un tiempo de espera de 5 ps a 5 ms.

6 - Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que entre la etapa e) y la etapa f) existe un tiempo de espera de 1 ms a 2 ms.

7 - Dispositivo para la realización del procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que se instala el control (3) para la evaluación de las tensiones que se aplican en los conmutadores de seguridad (26, 27, 28) y se conecta con los conmutadores de seguridad (26, 27, 28).

8 - Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que los conmutadores de seguridad (26, 27, 28) son MOSFETs y por que el control (3) evalúa las tensiones que aparecen en las conexiones fuente y/o en las conexiones de drenaje.

9.- Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 7 u 8, caracterizado por que en la línea eléctrica entre los conmutadores de seguridad (26, 27, 28) y los arrollamientos de fases (u, v, w) del servomotor (18) están previstas líneas de sensores (34, 35, 36) para la toma de la tensión eléctrica que existe allí.