WO2011020650A2 - Schaltungsanordnung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2011020650A2
WO2011020650A2 PCT/EP2010/059785 EP2010059785W WO2011020650A2 WO 2011020650 A2 WO2011020650 A2 WO 2011020650A2 EP 2010059785 W EP2010059785 W EP 2010059785W WO 2011020650 A2 WO2011020650 A2 WO 2011020650A2
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electric motor
control unit
consumer
circuit arrangement
motor vehicle
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Hans-Uwe Beyer
Nikolas Haberl
Heiko Fresser
Hans-Juergen Kirn
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Robert Bosch Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/027—Details with automatic disconnection after a predetermined time
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement for a motor vehicle.
  • the circuit arrangement has an electrical load, for example an electric motor.
  • the electric motor in particular an electronically commutated electric motor, has an in particular permanent magnetic rotor.
  • the electric motor has a control unit, wherein the control unit is designed to control the electric motor, in particular a stator of the electric motor, for rotating the rotor.
  • On-board network of the motor vehicle and thus connected to a battery potential of the electrical system.
  • a circuit arrangement of the electrical load at a place unprotected from corrosion in the motor vehicle for example in the case of a radiator fan as a consumer in the region of an engine compartment of the motor vehicle, which comes in contact with splash water when driving on a wet track, remains during a parked state of the motor vehicle, the electrical consumers continue to be connected to the electrical system.
  • the electrical load is switched on or off by the control unit in response to an activation signal in a salaried state. During the off
  • Leakage currents can then flow from a connected to the electrical system connection of the consumer to a vehicle mass of the electrical system. This can cause a disadvantageous discharge of the battery.
  • Another disadvantage is the consumer of the electrical system by a series connected to the consumer fuse only separated when the consumed by the consumer during operation operating current is exceeded. Disadvantageously, leakage currents smaller than the operating current can damage the
  • a control device for driving an actuatable by means of an electric motor adjusting mechanism in a motor vehicle is known.
  • the control device is connected to a relay for switching the electric motor and designed to act on the relay to apply a control voltage.
  • the circuit arrangement of the type mentioned in the introduction has a controllably designed switch, preferably a relay or a semiconductor switch, with a control connection.
  • the controllable switch is on the input side connected to a battery potential of a vehicle electrical system of the motor vehicle, in particular separable connected.
  • the controllably designed switch is connected to the electrical load, in particular the electric motor, preferably to the control unit of the electric motor.
  • Control unit has a control input for receiving an activation signal for activating the load, in particular in the case of an electric motor for rotating a rotor of the electric motor.
  • the control unit is connected to the control terminal of the controllable switch and designed to act on the control terminal for activating the consumer in response to the activation signal with a switching signal.
  • the switching signal consumes little power so that a circuit for generating the switching signal may be provided with a fuse having a smaller melting current as a fuse for securing the operating current of the load.
  • the consumer in particular a connection of the consumer's control unit, is exposed to moisture, for example salty spray water in Bonding comes, and on the salty spray water leakage to the vehicle body and flows through the vehicle body to a ground terminal of the electrical system, so this leakage with a - relative to a fuse to secure the operating current - small fuse, in particular fused fuse. If the leakage current exceeds a separation current of the fuse, in particular a predetermined by the fuse separation current value, the fuse can interrupt the control circuit, thus preventing a discharge of the battery.
  • control unit is mechanically connected to a housing of the electric motor, preferably to the stator.
  • the electric motor can advantageously be produced at low cost.
  • control input of the control unit is designed for connection to a data bus.
  • the load in particular the electric motor, can advantageously be integrated into a data bus system of the motor vehicle.
  • the invention also relates to a motor vehicle having a circuit arrangement according to the above-described type.
  • the relay is preferably arranged at a location protected from corrosion. More preferred is the
  • the consumer for example, the electric motor arranged at a non-corrosion protected place.
  • the consumer can advantageously be connected to the motor vehicle at low cost.
  • the electric motor and the connections of the electric motor do not need to be particularly complicated encapsulated and so be protected from water spray or condensation.
  • the invention also relates to a method for activating an electrical load in a motor vehicle, in particular an electric motor in a motor vehicle, preferably by means of a circuit arrangement of the type described above.
  • the consumer has a with the
  • a controllable switch in particular relay or semiconductor switch, is preferably arranged on a location of the motor vehicle which is better protected against corrosion than the consumer.
  • a controllable switch in particular relay or semiconductor switch, is preferably arranged on a location of the motor vehicle which is better protected against corrosion than the consumer.
  • Step generates an activation signal to activate the consumer.
  • a switching signal for actuating the controllable switch, in particular relay or semiconductor switch is generated in response to the activation signal, and by means of the controllable switch so an operating current for operating the consumer on the
  • the method advantageously allows a leakage current to be limited, which flows from a terminal of the consumer to a ground terminal of a vehicle electrical system.
  • the data bus is preferably a field bus, in particular a CAN bus or a LIN bus.
  • the consumer is an electric motor, in particular an electric motor of a radiator fan or a power steering system of the motor vehicle. Due to the process, the consumer, in particular radiator fan or the power steering, does not need to be protected from splashing water in a particularly complicated manner.
  • Figure 1 shows an embodiment of a circuit arrangement for a motor vehicle with an electrical load, and with a relay, which of the electrical load itself can be activated via a control line;
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a method for operating a circuit arrangement with an electric motor and with a controllably designed switch.
  • FIG. 1 shows - schematically - an embodiment of a circuit arrangement 1 for a motor vehicle 3.
  • the circuit arrangement 1 has in this embodiment as an electrical load on an electric motor with a stator 10.
  • the stator 10 has three stator coils connected in star connection, namely the stator coils 12, 14 and 16.
  • the electric motor also has a rotor 1 1 and a control unit 18.
  • the control unit 18 has a power output stage 20 and a processing unit 22 connected to the power output stage 20.
  • the control unit 18 is designed to energize the stator coils 12, 14 and 16 of the stator 10 by means of the processing unit 22 and the power output stage 20 such that the stator 10 can generate a rotating magnetic field for rotating the rotor 1 1 of the electric motor.
  • the rotor 1 1 is connected by means of a motor shaft 15 with a fan 17.
  • the fan 17 is in this embodiment a radiator fan of a radiator 5 of the motor vehicle 3.
  • a power steering unit connected to the motor shaft 15, a window regulator or another electrical device, which is arranged at a location unprotected from spray water or corrosion.
  • the circuit arrangement 1 also has a relay 30.
  • the relay 30 has a relay coil 32 and a switch operatively connected to the relay coil 32.
  • the switch of the relay 30 has at least two switching contacts, wherein a first switching contact of the switch is connected to a terminal 38, and a second terminal of the switch is connected to a terminal 39.
  • the terminal 39 is connected via a fuse 46 to a terminal 44 of a vehicle electrical system 40.
  • the terminal 44 is, for example, a positive potential leading terminal of the electrical system, which, for example, according to a DIN standard 72552 is designated as terminal 30.
  • the vehicle electrical system 40 also has a ground connection 42.
  • the relay coil 32 is connected to the ground terminal 42 with a first terminal 34, and connected to a control terminal 24 of the control unit 18 via a connecting line 52 via a connecting line 52, which corresponds to the aforementioned control terminal.
  • the control unit 18 is designed to generate a switching signal as a function of an activation signal received via an input 26 of the control unit 18, and to send this output to the relay 30 via the control output 24 and the connecting line 52.
  • the relay 30, in particular the relay coil 32 can close the switch of the relay 30 as a function of the switching signal received via the connecting line 52.
  • the control unit 18 has a connection 28 for the positive potential.
  • the positive potential terminal 28 is connected to the power output stage 20.
  • the power output stage 20 can thus be supplied via the terminal 28 with an operating current for operating the stator 10 of the electric motor.
  • the connecting line 54 corresponds to the aforementioned power line and is designed to conduct an operating current of the load, in this embodiment, an electric motor.
  • an operating current for operating the power output stage 20 flows from the vehicle electrical system 40 via the terminal 44, the fuse 46, the second terminal of the relay 30, the closed switch of the relay 30, the first terminal 38 of the relay 30 and the connecting line 54 to the terminal 28 of the control unit 18.
  • the operating current flows further from the terminal 28 through the power output stage 20, and of the power output stage 20, in particular of switching transistors of the power output stage 20, to a ground terminal of the power output stage 20.
  • the circuit arrangement also has a control unit 48.
  • the control unit 48 is designed to control the operation of components of the motor vehicle 3, for example, an operation of the engine, in particular the internal combustion engine.
  • the control unit 48 is connected to the control input 26 by means of a connection 50, in particular a data bus 50 or a PWM signal line.
  • the data bus 50 may be, for example, a CAN bus or a LIN bus be.
  • the processing unit 22 has, for example, an interface (not shown in this figure) for connecting to the data bus 50.
  • the power output stage 20 is connected via a connecting line 56 to the processing unit 22.
  • the output stage 20 is the output side via a connecting line 57 with the stator coil 16, via a connecting line
  • the connecting lines 57, 58 and 59 are formed in this embodiment, each shorter than the connecting line 54 from the terminal 38 of the relay 30 to the terminal 28 of the control unit 18 of the electric motor.
  • the relay 30 can thereby advantageously in the motor vehicle 3 - in this
  • Embodiment in the region of an end wall of the motor vehicle 3 - be arranged protected against spray water 60.
  • the spray water 60 may contact the electric motor with the stator 10 and the control unit 18. From the terminal 28 can then, for example, a leakage current 62 - indicated by dashed lines - flow to the ground terminal 42 of the vehicle ground.
  • the terminal 39 can be connected via the fuse 46 to the positive potential of the terminal 44 of the vehicle electrical system 40.
  • control unit 48 and the processing unit 22, for example - not shown in this figure - be connected to a terminal of the electrical system 40 via a fuse whose separation current, in particular melt flow is much smaller than the separation current, in particular melt current of the fuse 46.
  • this corresponds Connection of a terminal 15 according to DIN-NORM 72552.
  • From the terminal 28 can advantageously no leakage current 62 to flow to the ground terminal 42 because of the non-activated relay 30.
  • the control unit 18 receives an activation signal for activating the fan 17 via the control input 26, the control unit 18 can send the switching signal for activating the relay 30 via the control output 24.
  • control unit 18 switches the operating current for operating the fan 17 itself in response to the activation signal.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a method for operating an electrical consumer in a motor vehicle, for example by means of the circuit arrangement 1 illustrated in FIG.
  • the Consumers on a mechanically connected to the consumer control unit.
  • a controllable switch in particular relay or semiconductor switch, is arranged at a location of the motor vehicle which is better protected against corrosion than the consumer.
  • an activation signal for activating the consumer is generated in a step 80.
  • a switching signal for actuating the controllable switch is generated in response to an activation signal, and connected in a step 84 by means of the controllable switch such an operating current for operating the consumer to the consumer.
  • a leakage current is limited, which flows from a terminal of the consumer to a ground terminal of a vehicle electrical system of the motor vehicle.
  • the leakage current can be limited, for example, by means of a fuse, in particular a fuse, wherein a limit value for the leakage flow is smaller than the operating current for operating the consumer.
  • the activation signal is a signal of a PWM signal line or a data bus, in particular a CAN bus or LIN bus.
  • the consumer is, for example, an electric motor of a radiator fan, an electric motor of a window regulator or a power steering.
  • Further exemplary embodiments for the consumer are a consumer arranged in the engine compartment of the motor vehicle, for example an electric injection pump or a drive of an anti-lock braking system, a steering motor, in particular power steering, an on-board network control device, a battery monitoring device, in particular a battery state-of-charge monitoring device Vehicle lighting with at least one incandescent lamp or light-emitting diode, a vehicle headlight, in particular gas discharge headlights, for example with the gas xenon.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für ein Kraftfahrzeug. Die Schaltungsanordnung weist einen Elektromotor auf. Der Elektromotor weist eine Steuereinheit auf, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, den Elektromotor, insbesondere einen Stator des Elektromotors, zum Drehbewegen des Rotors anzusteuern. Erfindungsgemäß weist die Schaltungsanordnung einen steuerbar ausgebildeten Schalter mit einem Steueranschluss auf. Der steuerbar ausgebildete Schalter ist eingangsseitig mit einem Batteriepotenzial eines Bordnetzes des Kraftfahrzeugs, insbesondere trennbar, verbunden. Der steuerbar ausgebildete Schalter ist ausgangsseitig mit dem elektrischen Verbraucher, insbesondere dem Elektromotor, bevorzugt mit der Steuereinheit des Elektromotors verbunden. Die Steuereinheit weist einen Steuereingang zum Empfangen eines Aktivierungssignals zum Aktivieren des Verbrauchers, insbesondere im Falle eines Elektromotors zum Drehbewegen eines Rotors des Elektromotors auf. Die Steuereinheit ist mit dem Steueranschluss des steuerbar ausgebildeten Schalters verbunden und ausgebildet, den Steueranschluss zum Aktivieren des Verbrauchers in Abhängigkeit des Aktivierungssignals mit einem Schaltsignal zu beaufschlagen.

Description

Beschreibung
Titel
Schaltungsanordnung für ein Kraftfahrzeug Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für ein Kraftfahrzeug. Die Schaltungsanordnung weist einen elektrischen Verbraucher, beispielsweise einen E- lektromotor auf. Der Elektromotor, insbesondere ein elektronisch kommutierter Elektromotor, weist einen insbesondere permanentmagnetisch ausgebildeten Rotor auf. Der Elektromotor weist eine Steuereinheit auf, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, den Elektromotor, insbesondere einen Stator des Elektromotors, zum Drehbewegen des Rotors anzusteuern.
Bei aus dem Stand der Technik bekannten elektrischen Verbrauchern in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise Elektromotoren, besteht das Problem, dass der e- lektrische Verbraucher, umfassend eine Steuereinheit, dauerhaft mit einem
Bordnetz des Kraftfahrzeugs, und somit mit einem Batteriepotenzial des Bordnetzes verbunden ist. Im Falle einer Schaltungsanordnung des elektrischen Verbrauchers an einem vor Korrosion ungeschützten Ort in dem Kraftfahrzeug, beispielsweise im Falle eines Kühlerventilators als Verbraucher im Bereich eines Motorraumes des Kraftfahrzeugs, welcher beim Fahren auf regennasser Fahrbahn mit Spritzwasser in Kontakt kommt, bleibt während eines abgestellten Zu- standes des Kraftfahrzeugs der elektrische Verbraucher weiterhin mit dem Bordnetz verbunden. Der elektrische Verbraucher wird von der Steuereinheit in Abhängigkeit eines Aktivierungssignals in einen angestellten Zustand an- oder in einen ausgeschalteten Zustand ausgeschaltet. Während des ausgeschalteten
Zustande können dann Leckströme von einem mit dem Bordnetz verbundenen Anschluss des Verbrauchers zu einer Fahrzeugmasse des Bordnetzes fließen. Dadurch kann nachteilig ein Entladen der Batterie verursacht werden. Weiter nachteilig wird der Verbraucher von dem Bordnetz durch eine in Serie zu dem Verbraucher geschaltete Schmelzsicherung erst getrennt, wenn der von dem Verbraucher bei einem Betrieb verbrauchte Betriebsstrom überschritten wird. Nachteiligerweise können Leckströme kleiner als der Betriebsstrom Schäden am
Kraftfahrzeug verursachen oder ein Entladen der Batterie auslösen.
Aus der DE 20 2006 013 422 U1 ist eine Steuervorrichtung zum Ansteuern eines mit Hilfe eines Elektromotors betätigbaren Verstellmechanismus in einem Kraftfahrzeug bekannt. Die Steuervorrichtung ist mit einem Relais zum Schalten des Elektromotors verbunden und ausgebildet, zum Aktivieren des Relais dieses mit einer Steuerspannung zu beaufschlagen.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß weist die Schaltungsanordnung der eingangsgenannten Art ei- nen steuerbar ausgebildeten Schalter, bevorzugt ein Relais oder einen Halbleiterschalter, mit einem Steueranschluss auf. Der steuerbar ausgebildete Schalter ist eingangsseitig mit einem Batteriepotenzial eines Bordnetzes des Kraftfahrzeugs, insbesondere trennbar, verbunden. Der steuerbar ausgebildete Schalter ist ausgangsseitig mit dem elektrischen Verbraucher, insbesondere dem Elekt- romotor, bevorzugt mit der Steuereinheit des Elektromotors verbunden. Die
Steuereinheit weist einen Steuereingang zum Empfangen eines Aktivierungssignals zum Aktivieren des Verbrauchers, insbesondere im Falle eines Elektromotors zum Drehbewegen eines Rotors des Elektromotors auf. Die Steuereinheit ist mit dem Steueranschluss des steuerbar ausgebildeten Schalters verbunden und ausgebildet, den Steueranschluss zum Aktivieren des Verbrauchers in Abhängigkeit des Aktivierungssignals mit einem Schaltsignal zu beaufschlagen.
Durch diese Schaltungsanordnung kann der Verbraucher selbst, insbesondere die Steuereinheit des Verbrauchers, ein Schaltsignal zum Aktivieren des
Verbrauchers erzeugen. Das Schaltsignal verbraucht vorteilhaft wenig Strom, so dass ein Schaltkreis zum Erzeugen des Schaltsignals mit einer Schmelzsicherung mit kleinerem Schmelzstrom als eine Schmelzsicherung zum Absichern des Betriebsstroms des Verbrauchers versehen sein kann.
Wenn der Verbraucher, insbesondere ein Anschluss der Steuereinheit des Verbrauchers, mit Feuchtigkeit, beispielsweise salzhaltigem Spritzwasser in Ver- bindung kommt, und über das salzhaltige Spritzwasser ein Leckstrom zur Fahrzeugkarosserie und über die Fahrzeugkarosserie zu einem Masseanschluss des Bordnetzes fließt, so ist dieser Leckstrom mit einer - relativ zu einer Sicherung zum Absichern des Betriebsstroms - kleinen Sicherung, insbesondere Schmelz- Sicherung abgesichert. Wenn der Leckstrom einen Trennstrom der Sicherung, insbesondere einen durch die Schmelzsicherung vorgegebenen Trennstromwert übersteigt, so kann die Schmelzsicherung den Steuerstromkreis unterbrechen und so ein Entladen der Batterie verhindern.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Schaltungsanordnung ist eine den steuerbar ausgebildeten Schalter ausgangsseitig mit dem Verbraucher, insbesondere dem Elektromotor, verbindende Stromleitung länger als eine elektrische Verbindung zwischen dem Verbraucher, bevorzugt einem Stator des Elektromotors, und der Steuereinheit. Dadurch kann vorteilhaft die Steuereinheit - bevorzugt als Bestandteil des Verbrauchers - nahe bei dem Verbraucher, insbesonde- re dem Elektromotor angeordnet sein, wobei der steuerbar ausgebildete Schalter vorteilhaft an einem vor Korrosion geschützten Ort in dem Kraftfahrzeug, beispielsweise fern von dem Verbraucher, angeordnet sein kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Schaltungsanordnung ist die Steuereinheit mit einem Gehäuse des Elektromotors, bevorzugt mit dem Stator, me- chanisch verbunden. Dadurch kann der Elektromotor vorteilhaft aufwandsgünstig hergestellt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Steuereingang der Steuereinheit zum Verbinden mit einem Datenbus ausgebildet. Dadurch kann der Verbraucher, insbesondere Elektromotor vorteilhaft in ein Datenbus-System des Kraftfahr- zeugs eingebunden sein. Der Datenbus ist bevorzugt ein Feldbus, insbesondere ein LIN-Bus (LIN = Local-Area-Network) oder einen CAN-Bus (CAN = Controller- Area-Network), oder eine PWM-Signalleitung (PWM = Pulsweiten-Modulation).
Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einer Schaltungsanordnung gemäß der vorbeschriebenen Art. Bei dem Kraftfahrzeug ist das Relais bevorzugt an einem vor Korrosion geschützten Ort angeordnet. Weiter bevorzugt ist der
Verbraucher, beispielsweise der Elektromotor an einem nicht vor Korrosion geschützten Ort angeordnet. Dadurch kann der Verbraucher vorteilhaft aufwandsgünstig mit dem Kraftfahrzeug verbunden sein. Beispielsweise brauchen der E- lektromotor und die Anschlüsse des Elektromotors so nicht besonders aufwändig verkapselt und so vor Spritzwasser beziehungsweise Kondenswasser geschützt sein.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Aktivieren eines elektrischen Verbrauchers in einem Kraftfahrzeug, insbesondere eines Elektromotors in ei- nem Kraftfahrzeug, bevorzugt mittels einer Schaltungsanordnung der vorbeschriebenen Art. Bei dem Verfahren weist der Verbraucher eine mit dem
Verbraucher insbesondere mechanisch verbundene Steuereinheit auf. Bevorzugt ist bei dem Verfahren ein steuerbar ausgebildeter Schalter, insbesondere Relais oder Halbleiterschalter, an einem vor Korrosion besser geschützten Ort des Kraftfahrzeugs angeordnet als der Verbraucher. Bei dem Verfahren wird in einem
Schritt ein Aktivierungssignal zum Aktivieren des Verbrauchers erzeugt. In einem weiteren Schritt des Verfahrens wird in Abhängigkeit des Aktivierungssignals ein Schaltsignal zum Betätigen des steuerbar ausgebildeten Schalters, insbesondere Relais oder Halbleiterschalter erzeugt, und mittels des steuerbar ausgebildeten Schalters so ein Betriebsstrom zum Betreiben des Verbrauchers auf den
Verbraucher geschaltet. Durch das Verfahren kann vorteilhaft ein Leckstrom begrenzt werden, welcher von einem Anschluss der Verbrauchers zu einem Mas- seanschluss eines Bordnetzes des Fahrzeugs fließt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist das Aktivierungssignal ein Signal eines Datenbusses oder einer PWM-Signalleitung (PWM = Pulsweiten-Modulation). Der Datenbus ist bevorzugt ein Feldbus, insbesondere ein CAN- Bus oder ein LIN-Bus.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist der Verbraucher ein Elektromotor, insbesondere ein Elektromotor eines Kühlerventilators oder einer Servolenkung des Kraftfahrzeugs. Durch das Verfahren braucht der Verbraucher, insbesondere Kühlerventilator oder die Servolenkung nicht besonders aufwändig vor Spritzwasser geschützt werden.
Die Erfindung wird nun im Folgenden anhand von Figuren und weiteren Ausführungsbeispielen beschrieben. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Schal- tungsanordnung ergeben sich aus den in den abhängigen Ansprüchen beschriebenen Merkmalen, sowie aus den in der folgenden Figurenbeschreibung beschriebenen Merkmalen.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltungsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Verbraucher, und mit einem Relais, welches von dem elektrischen Verbrauchers selbst über eine Steuerleitung aktiviert werden kann;
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Betreiben einer Schaltungsanordnung mit einem Elektromotor und mit einem steuerbar ausgebil- deten Schalter.
Figur 1 zeigt - schematisch - ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltungsanordnung 1 für ein Kraftfahrzeug 3. Die Schaltungsanordnung 1 weist in diesem Ausführungsbeispiel als elektrischen Verbraucher einen Elektromotor mit einem Stator 10 auf. Der Stator 10 weist in diesem Ausführungsbeispiel drei in Sternschal- tung geschaltete Statorspulen, nämlich die Statorspulen 12, 14 und 16 auf.
Denkbar ist auch eine Dreieckschaltung des Stators, oder ein Gleichstrommotor als Elektromotor, beispielsweise ein Reihenschlussmotor. Der Elektromotor weist auch einen Rotor 1 1 und eine Steuereinheit 18 auf. Die Steuereinheit 18 weist eine Leistungsendstufe 20 und eine mit der Leistungsendstufe 20 verbundene Verarbeitungseinheit 22 auf. Die Verarbeitungseinheit 22 ist beispielsweise durch einen Mikroprozessor, einen MikroController oder ein FPGA (FPGA = Field- Programable-Gate-Array) gebildet. Die Steuereinheit 18 ist ausgebildet, mittels der Verarbeitungseinheit 22 und der Leistungsendstufe 20 die Statorspulen 12, 14 und 16 des Stators 10 derart zu bestromen, dass der Stator 10 ein magneti- sches Drehfeld zum Drehbewegen des Rotors 1 1 des Elektromotors erzeugen kann.
Der Rotor 1 1 ist mittels einer Motorwelle 15 mit einem Ventilator 17 verbunden. Der Ventilator 17 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Kühlerventilator eines Kühlers 5 des Kraftfahrzeugs 3. Denkbar ist auch eine mit der Motorwelle 15 ver- bundene Servolenkung, ein Fensterheber oder eine andere elektrische Vorrichtung, welche an einem vor Spritzwasser oder Korrosion ungeschützen Ort angeordnet ist.
Die Schaltungsanordnung 1 weist auch ein Relais 30 auf. Das Relais 30 weist eine Relaisspule 32 und einen mit der Relaisspule 32 wirkverbundenen Schalter auf. Der Schalter des Relais 30 weist wenigstens zwei Schaltkontakte auf, wobei ein erster Schaltkontakt des Schalters mit einem Anschluss 38 verbunden ist, und ein zweiter Anschluss des Schalters mit einem Anschluss 39 verbunden ist. Der Anschluss 39 ist über eine Sicherung 46 mit einem Anschluss 44 eines Bordnetzes 40 verbunden. Der Anschluss 44 ist beispielsweise ein Plus- Potenzial führender Anschluss des Bordnetzes, welcher beispielsweise gemäß einer DIN-Norm 72552 als Anschlussklemme 30 bezeichnet ist. Das Bordnetz 40 weist auch einen Masseanschluss 42 auf. Die Relaisspule 32 ist mit einem ersten Anschluss 34 mit dem Masseanschluss 42 verbunden, und mit einem zweiten Anschluss 36, welcher dem vorab genannten Steueranschluss entspricht, über eine Verbindungsleitung 52 mit einem Steuerausgang 24 der Steuereinheit 18 verbunden. Die Steuereinheit 18 ist ausgebildet, in Abhängigkeit eines über einen Eingang 26 der Steuereinheit 18 empfangenen Aktivierungssignals ein Schaltsignal zu erzeugen, und dieses ausgangsseitig über den Steuerausgang 24 und die Verbindungsleitung 52 an das Relais 30 zu senden. Das Relais 30, insbesondere die Relaisspule 32, kann den Schalter des Relais 30 in Abhängigkeit des über die Verbindungsleitung 52 empfangenen Schaltsignals schließen. Die Steuereinheit 18 weist einen Anschluss 28 für das Pluspotenzial auf. Der Anschluss 28 für das Pluspotenzial ist mit der Leistungsendstufe 20 verbunden. Die Leistungsendstufe 20 kann so über den Anschluss 28 mit einem Betriebsstrom zum Betreiben des Stators 10 des Elektromotors versorgt werden. Der Anschluss
28 ist über eine Verbindungsleitung 54 mit dem Anschluss 38 des Schalters des Relais 30 verbunden. Die Verbindungsleitung 54 entspricht der vorab genannten Stromleitung und ist zum Leiten eines Betriebsstroms des Verbrauchers, in diesem Ausführungsbeispiel Elektromotors ausgebildet.
Wenn der Schalter des Relais 30 in Abhängigkeit des über die Verbindungsleitung 52 empfangenen Schaltsignals mittels der Relaisspule 32 geschlossen wird, fließt ein Betriebsstrom zum Betreiben der Leistungsendstufe 20 von dem Bordnetz 40 über den Anschluss 44, die Sicherung 46, den zweiten Anschluss des Relais 30, den geschlossenen Schalter des Relais 30, den ersten Anschluss 38 des Relais 30 und die Verbindungsleitung 54 zum Anschluss 28 der Steuereinheit 18. Der Betriebsstrom fließt weiter vom Anschluss 28 durch die Leistungsendstufe 20, und von der Leistungsendstufe 20, insbesondere von Schalttransistoren der Leistungsendstufe 20, zu einem Masseanschluss der Leistungsendstufe 20.
Die Schaltungsanordnung weist auch eine Steuereinheit 48 auf. Die Steuereinheit 48 ist ausgebildet, den Betrieb von Komponenten des Kraftfahrzeugs 3, so beispielsweise einen Betrieb des Motors, insbesondere Verbrennungsmotors zu steuern. Die Steuereinheit 48 ist mittels einer Verbindung 50, insbesondere einem Datenbus 50 oder einer PWM-Signalleitung, mit dem Steuereingang 26 verbunden. Der Datenbus 50 kann beispielsweise ein CAN-Bus oder ein LIN-Bus sein. Die Verarbeitungseinheit 22 weist beispielsweise eine - in dieser Figur nicht dargestellte - Schnittstelle zum Verbinden mit dem Datenbus 50 auf.
Die Leistungsendstufe 20 ist über eine Verbindungsleitung 56 mit der Verarbeitungseinheit 22 verbunden. Die Leistungsendstufe 20 ist ausgangsseitig über ei- ne Verbindungsleitung 57 mit der Statorspule 16, über eine Verbindungsleitung
58 mit der Statorspule 14 und über eine Verbindungsleitung 59 mit der Statorspule 12 verbunden. Die Verbindungsleitungen 57, 58 und 59 sind in diesem Ausführungsbeispiel jeweils kürzer ausgebildet, als die Verbindungsleitung 54 vom An- schluss 38 des Relais 30 zum Anschluss 28 der Steuereinheit 18 des Elektromo- tors. Das Relais 30 kann dadurch vorteilhaft in dem Kraftfahrzeug 3 - in diesem
Ausführungsbeispiel im Bereich einer Stirnwand des Kraftfahrzeugs 3 - vor Spritzwasser 60 geschützt angeordnet sein. Das Spritzwasser 60 kann den E- lektromotor mit dem Stator 10 und der Steuereinheit 18 berühren. Von dem Anschluss 28 kann dann beispielsweise ein Leckstrom 62 - gestrichelt angedeutet - zu dem Masseanschluss 42 der Fahrzeugemasse fließen. Wenn das Kraftfahrzeug abgestellt ist, und dabei beispielsweise der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs 3 nicht in Betrieb ist, so kann der Anschluss 39 über die Sicherung 46 mit dem Pluspotenzial des Anschlusses 44 des Bordnetzes 40 verbunden sein.
Die Steuereinheit 48 und die Verarbeitungseinheit 22 können beispielsweise - in dieser Figur 1 nicht dargestellt - mit einem Anschluss des Bordnetzes 40 über eine Sicherung verbunden sein, deren Trennstrom, insbesondere Schmelzstrom viel kleiner ist als der Trennstrom, insbesondere Schmelzstrom der Sicherung 46. Beispielsweise entspricht dieser Anschluss einer Anschlussklemme 15 gemäß der DIN-NORM 72552.
Von dem Anschluss 28 kann wegen des nicht aktivierten Relais 30 vorteilhaft kein Leckstrom 62 zu dem Masseanschluss 42 fließen. Wenn die Steuereinheit 18 über den Steuereingang 26 ein Aktivierungssignal zum Aktivieren des Ventilators 17 empfängt, kann die Steuereinheit 18 über den Steuerausgang 24 das Schaltsignal zum Aktivieren des Relais 30 senden.
Auf diese Weise schaltet die Steuereinheit 18 den Betriebsstrom zum Betreiben des Ventilators 17 selbst in Abhängigkeit des Aktivierungssignals.
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Betreiben eines e- lektrischen Verbrauchers in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise mittels der in Figur 1 dargestellten Schaltungsanordnung 1 . Bei dem Verfahren weist der Verbraucher eine mit dem Verbraucher mechanisch verbundene Steuereinheit auf. Weiter ist bei dem Verfahren ein steuerbar ausgebildeter Schalter, insbesondere Relais oder Halbleiterschalter, an einem vor Korrosion besser geschützten Ort des Kraftfahrzeugs angeordnet als der Verbraucher. Bei dem Verfahren wird in einem Schritt 80 ein Aktivierungssignal zum Aktivieren des Verbrauchers erzeugt. In einem weiteren Schritt 82 des Verfahrens wird in Abhängigkeit eines Aktivierungssignals ein Schaltsignal zum Betätigen des steuerbar ausgebildeten Schalters erzeugt, und in einem Schritt 84 mittels des steuerbar ausgebildeten Schalters so ein Betriebsstrom zum Betreiben des Verbrauchers auf den Verbraucher geschaltet.
In einem Schritt 86 wird ein Leckstrom begrenzt, welcher von einem Anschluss der Verbrauchers zu einem Masseanschluss eines Bordnetzes des Kraftfahrzeugs fließt. Der Leckstrom kann beispielsweise mittels einer Sicherung, insbesondere Schmelzsicherung begrenzt werden, wobei ein Grenzwert für den Leck- ström kleiner ist als der Betriebsstrom zum Betreiben des Verbrauchers. Beispielsweise ist das Aktivierungssignal ein Signal einer PWM-Signalleitung oder eines Datenbusses, insbesondere eines CAN-Busses oder LIN-Busses.
Der Verbraucher ist beispielsweise ein Elektromotor eines Kühlerventilators, ein Elektromotor eines Fensterhebers oder einer Servolenkung. Weitere Ausfüh- rungsbeispiele für den Verbraucher sind ein im Motorraum des Kraftfahrzeugs angeordneter Verbraucher, beispielsweise eine elektrische Einspritzpumpe oder ein Antrieb eines Anti-Blockiersystems, ein Lenkmotor, insbesondere Servolenkung, ein Bordnetzsteuergerät, eine Batterie-Überwachungsvorrichtung, insbesondere Batterie-Ladezustands-Überwachungsvorrichtung, eine Fahrzeugbe- leuchtung mit wenigstens einer Glühlampe oder Lumineszenzdiode, ein Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere Gasentladungs-Scheinwerfer, beispielsweise mit dem Gas Xenon.

Claims

Ansprüche
1 . Schaltungsanordnung (1 ) für ein Kraftfahrzeug (3) mit einem Elektromotor (10, 18), insbesondere elektronisch kommutierter Elektromotor (10, 18), wobei der E- lektromotor (10, 18) einen Rotor und eine Steuereinheit aufweist, welche ausgebildet ist, den Elektromotor zum Drehbewegen des Rotors (1 1 ) anzusteuern, dadurch gekennzeichnet, dass
die Schaltungsanordnung (1 ) einen steuerbar ausgebildeten Schalter (30), insbe- sondere ein Relais (30) oder einen Halbleiterschalter, mit einem Steueranschluss
(36) aufweist, wobei der steuerbar ausgebildete Schalter (30) eingangsseitig (39) mit einem Batteriepotential (44) eines Bordnetzes (40) des Kraftfahrzeugs (3) verbunden ist und ausgangsseitig (38) mit dem Elektromotor (28, 18, 20), insbesondere der Steuereinheit (18, 20) verbunden ist, wobei die Steuereinheit (18) einen Steuereingang (26) zum Empfangen eines Aktivierungssignals zum Drehbewegen des Rotors (1 1 ) aufweist, und wobei die Steuereinheit (18, 24) mit dem Steueranschluss (36) des steuerbar ausgebildeten Schalters (30) verbunden und ausgebildet ist, den Steueranschluss (36) zum Aktivieren des Elektromotors (10, 1 1 ) in Abhängigkeit des Aktivierungssignals mit einem Schaltsignal zu beauf- schlagen.
2. Schaltungsanordnung (1 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine den steuerbar ausgebildeten Schalter (30) ausgangsseitig (38) mit dem E- lektromotor (20, 10) verbindende Stromleitung (54) länger ist als eine elektrische Verbindung (57, 58, 59) zwischen einem Stator (10) des Elektromotors und der
Steuereinheit (20, 18).
3. Schaltungsanordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuereinheit (18, 20) mit einem Gehäuse des Elektromotors (10, 1 1 ) me- chanisch verbunden ist.
4. Schaltungsanordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuereingang (36) der Steuereinheit (18) zum Verbinden mit einem Datenbus (50) ausgebildet ist.
5. Schaltungsanordnung (1 ) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Datenbus (50) ein Feldbus, insbesondere ein Local-Area-Network-Bus oder ein Controller-Area-Network-Bus, oder eine Pulsweitenmodulations-Signalleitung ist.
6. Kraftfahrzeug (3) mit einer Schaltungsanordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der steuerbar ausgebildete Schalter (30) an einem vor Korrosion geschützten Ort des Kraftfahrzeugs (3) angeordnet ist.
7. Verfahren zum Aktivieren eines elektrischen Verbrauchers (10, 1 1 ) in einem Kraftfahrzeug, insbesondere eines Elektromotors (10), insbesondere mittels einer Schaltungsanordnung (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Verbraucher (10) eine Steuereinheit (18) aufweist und mit der Steuereinheit (18) insbesondere mechanisch verbunden ist, und bei dem ein steuerbar ausgebildeter Schalter (30), insbesondere Relais (30) oder Halbleiterschalter, an einem vor Korrosion besser geschützten Ort des Kraftfahrzeugs angeordnet ist als der Verbraucher (10), und wobei bei dem Verfahren in einem Schritt (80) ein
Aktivierungssignal zum Aktivieren des Verbrauchers (10) erzeugt wird, und in einem weiteren Schritt (82) in Abhängigkeit des Aktivierungssignals ein Schaltsignal zum Betätigen des steuerbar ausgebildeten Schalters (30) erzeugt wird, und mittels des steuerbar ausgebildeten Schalters (30) ein Betriebsstrom zum Betrei- ben des Verbrauchers (10) auf den Verbraucher (10) geschaltet wird (84).
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Aktivierungssignal ein Signal eines Datenbusses (50) ist.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Datenbus (50) ein CAN-Bus oder ein LIN-Bus ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verbraucher ein Elektromotor (10) eines Kühlerventilators (17) oder einer Servolenkung ist.
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