BRPI0715336A2

BRPI0715336A2 - disposiÇço de circuito

Info

Publication number: BRPI0715336A2
Application number: BRPI0715336-8A
Authority: BR
Inventors: Johannes Schwarzkopf
Original assignee: Brose Fahrzeugteile
Priority date: 2006-07-26
Filing date: 2007-07-13
Publication date: 2013-03-19
Also published as: US8026682B2; CN101553978B; DE112007001763B4; KR101324344B1; KR20090056983A; WO2008012212A3; US20090302790A1; CN101553978A; DE112007001763A5; WO2008012212A2

Abstract

DISPOSIÇçO DE CIRCUITO. A presente invenção refere-se a uma disposição de circuito (1, 20) para controlar um motor elétrico (37) sem escova, com um chip de controle (2), particularmente, um microcontrolador, que tem diversos contatos de PWM (8), através dos quais pode ser emitido um sinal de PWM, e diversos contatos de comutação (5, 5<39>, 6, 6<39>, 7, 7<39>), através dos quais pode ser emitido um sinal de comutação. Nesse caso, está previsto que pelo menos um contato de comutação (5, 5<39>, 6, 6<39>, 7, 7<39>) possa ser controlado, alternadamente, como uma entrada e uma saída, que o pelo menos um contato de comutação (5, 5<39>, 6, 6<39>, 7, 7<39>) esteja conectado eletricamente no lado da saída com um contato de PWM (8), e que o contato de comutação (5, 5<39>, 6, 6<39>, 7, 7<39>) conectado desse modo possa ser contatado para captação de um sinal de controle. Essa disposição de circuito (1, 20) aumenta as opções de controle para um chip de controle (2) dado. O número de fontes de PWM necessário é reduzido.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSIÇÃO DE CIRCUITO".

A presente invenção refere-se a uma disposição de circuito para controle de um motor elétrico sem escova, com um chip de controle, particu- larmente, um microcontrolador, que apresenta diversos contatos de PWM, através dos quais pode ser emitido um sinal de PWM1 e diversos contatos de comutação, através dos quais pode ser emitido um sinal de comutação.

Os sinais de saída produzidos por essa disposição de circuito são usados para controle de um motor elétrico sem escova. Esse motor elé- trico apresenta diversos ramais de enrolamento ou fases, que, na maioria das vezes, estão dispostos ao longo da direção periférica de um estator. A- través de uma alimentação de corrente controlada dos ramais de enrolamen- to, é gerado um campo magnético rotativo, pelo qual é arrastado um rotor, que, em geral, apresenta ímãs permanentes. São conhecidos, particular- mente, motores elétricos com três ramais de enrolamento, que estão dispos- tos em uma ligação em estrela e, desse modo, podem receber corrente atra- vés de três terminais de motor. Através da freqüência, fase, intensidade e duração das corrente de enrolamento, que são controladas através das vol- tagens existentes nos ramais de enrolamento, podem ser controlados os valores característicos do motor elétrico, tais como, particularmente, numero de rotações e torque.

Através do sinal de comutação, está codificada a duração da alimentação de corrente para cada ramal de enrolamento individual ou a du- ração de um abastecimento de tensão correspondente, por exemplo, para cada terminal do motor individual. O sinal de comutação pode ser introduzido de tal modo em um controle, que uma alimentação de corrente do ramal de enrolamento associado ou um abastecimento de tensão do terminal do mo- tor associado só pode dar-se a um nível correspondente do sinal. No caso de um sinal de comutação digital, são usados para esse fim os dois níveis, alto (HIGH) ou baixo (LOW).

O sinal de PWM é usado para variação da tensão existente no respectivo ramal de enrolamento durante a fase de alimentação de corrente ou de comutação ou para variação do potencial existente no terminal do mo- tor associado. Um sinal de PWM ou Modulação da Amplitude de Pulso es- pecífica, nesse caso,o tempo de conexão e desconexão de um sinal retan- gular, a uma freqüência fundamental. Através da duração do tempo de co- nexão do sinal retangular dentro de um ciclo de PWM, pode, nesse caso, ser variada a tensão existente, em média, para um consumidor inerte. Se, por exemplo, o sinal retangular estiver conectado só pela metade do tempo total à disposição, então o consumidor só recebe, em média, a metade da tensão existente durante o tempo de conexão. Em uma conexão convencional, para comando dos respectivos

ramais de enrolamento ou terminais de motor de um motor elétrico sem es- cova, o sinal de PWM é conectado com um sinal de comutação, através de um chip de lógica, segundo a espécie de uma conexão de porta. Se como chip de lógica for usada, por exemplo, uma porta OR, então, para controle, está à disposição na saída da porta OR um sinal, que corresponde então ao sinal de PWM se, simultaneamente, o sinal de comutação estiver no NÍVEL BAIXO. O terminal do motor associado é abastecido de acordo com o sinal de saída de um sinal de tensão modulado por PWM. Se o sinal de comuta- ção for conectado para o NÍVEL ALTO, então o sinal de saída da porta OR está constantemente no NÍVEL ALTO. O terminal do motor é abastecido com um sinal de tensão constante, particularmente, dirigido para massa ou um potencial fundamental baixo. No caso do uso de uma porta AND como chip de lógica, a situação é correspondentemente inversa.

Com uma disposição de circuito desse tipo de acordo com o es- tado da técnica, é possível usar um chip de controle de baixo preço, que a- presenta poucos contatos de PWM ou apenas um contato de PWM para comando de um motor elétrico sem escova. O sinal de PWM de um único contato de PWM é usado por meio de chips de lógica correspondentes para modulação de diversos sinais de comutação. Por esse tipo de conexão, desvantajosamente, os graus de li-

berdade no que se refere às possibilidades de comando do motor elétrico são limitados. Se o comando do motor elétrico se der, por exemplo, por meio de um comutador por um circuito intermediário, que apresenta diversos ele- mentos de comutação controláveis para a comutação modulada entre os dois potenciais do circuito intermediário, então para um ramal de enrolamen- to o chamado elemento de comutação de nível alto (HIGHSIDE), isto é, o elemento de comutação que liga a linha de alimentação do motor para o po- tencial alto do circuito intermediário, não pode ser comandado independen- temente do elemento de comutação de NÍVEL BAIXO (LOWSIDE), que liga a linha de alimentação do motor para o potencial baixo do circuito intermedi- ário. Pois para os dois elementos de comutação só existe à disposição um único sinal de PWM. Do mesmo modo, não é possível de, no caso de uma sobreposição das fases de comutação de ramais de enrolamento, comandar as mesmas independentemente, se só houver um sinal de PWM à disposi- ção.

É objetivo da invenção configurar uma disposição de circuito da espécie citada inicialmente, de tal modo que o número das possibilidades de controle aumenta em relação a uma configuração de acordo com o estado da técnica, a um número igual de contatos de PWM.

De acordo com a invenção, isso é solucionado para uma dispo- sição de circuito de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1 pelo fato de que pelo menos um contato de comutação pode ser controlado, alternada- mente, como entrada e saída, que pelo menos um contato de comutação está conectado eletricamente no lado da saída com um contato de PWM, e que o contato de comutação unido desse modo pode ser contatado para captação de um sinal de controle. Nesse caso, em um primeiro passo, a invenção parte da consi-

deração de que muitos chips de controle e, particularmente, microcontrola- dores, apresentam contatos que podem ser configurados, alternadamente, tanto como entrada como também como saída. Se o respectivo contato for configurado como uma saída, então o sinal de saída domina na linha de ali- mentação. Um outro sinal eventual na linha de alimentação é posto no nível do contato. Desse modo, através de uma linha de alimentação contatada de modo correspondente, o sinal emitido pode ser captado, em cada caso, pelo chip de controle. Se o contato correspondente for configurado como entrada, então predomina um sinal eventualmente contido na linha de conexão. Em outras palavras, domina o sinal na linha de alimentação.

Em um segundo passo, a invenção parte da consideração de que o ajuste do nível de sinal em uma linha de alimentação é apropriado pa- ra produzir um sinal de entrada ou saída de um sinal de controle para o mo- tor elétrico, dependendo da configuração do contato conectado. Através da configuração alternada como entrada ou como saída, ficam à disposição, nesse caso, para um sinal de controle digital, no total, três possibilidades. Em uma configuração do contato como saída, é possível levar um sinal na linha de alimentação ou para o NÍVEL ALTO ou para o NÍVEL BAIXO, de acordo com o respectivo sinal de saída do contato. Se, por outro lado, o con- tato for configurado como entrada, então o sinal existente através da linha de conexão não é influenciado pelo contato. Em um terceiro passo, a invenção reconhece, finalmente, que o

sinal de controle necessário para um ramal de enrolamento do motor elétrico sem escova pode ser realizado pro meio de um sinal de comutação e de um sinal de PWM, sob aumento das possibilidades de controle, pelo fato de que o o contato de PWM é conectado eletricamente com o contato de comutação correspondente, que é controlável, alternadamente, como entrada e saída. O sinal de controle, que pode ser captado através de uma linha de conexão com o contato de PWM apresenta, então, no caso de uma configuração do contato de comutação como saída, ou o NÍVEL ALTO ou o NÍVEL BAIXO. No caso de uma configuração do contato de comutação como entrada, do- mina, por outro lado, na linha existente o sinal de PWM. Contrariamente a uma disposição de circuito como até agora, na qual o contato de comutação está sempre definido como saída, desse modo, pode ser gerado um sinal de controle, independentemente do sinal de PWM, que se encontra permanen- temente no nível BAIXO. Um NÍVEL BAIXO permanente do sinal de con- trole, independentemente do sinal de PWM, não é possível em uma disposi- ção de circuito convencional, com uma conexão OU entre o sinal de PWM e o sinal de comutação. Em uma disposição de circuito convencional, com uma conexão Ε, por sua vez, não pode ser obtido um ajuste permanente do sinal de controle no NÍVEL ALTO.

Desse modo, a invenção oferece, em relação a uma disposição de circuito convencional de acordo com o estado da técnica, a vantagem de outras possibilidades de conexão, sem que o número de contatos do chip de controle precise ser aumentado. Particularmente, não é necessário fazer uso de um chip de controle caro, com diversos contatos de PWM. Desse modo é realizado, sem aumento de custos, um controle de um motor elétrico sem escova, com funcionalidade mais alta. A invenção serve, em princípio, para comandar qualquer motor elétrico sem escova. Particularmente, a invenção serve para comandar motores de ventiladores, tais como são usados, por exemplo, na técnica automobilística.

A invenção não está restrita ao fato de que, necessariamente, todos os contatos de comutação, que são usados para comandar, em cada caso, um terminal do motor ou, em cada caso, um ramal de acionamento, sejam controláveis, alternadamente, como entrada e saída. Para aumento dos graus de liberdade no comando é necessário selecionar um dos conta- tos de comutação para ser controlado desse modo. A invenção não requer que seja usado um chip de controle especial. Pois os chips de controle, ge- ralmente usados para comando de um motor elétrico sem escova, possuem a funcionalidade de configurar os contatos, alternadamente, como entrada ou como saída.

Convenientemente, o pelo menos um contato de comutação, que pode ser configurado, alternadamente, como entrada ou como saída, está ligado através de uma resistência com o contato de PWM. Desse modo, pode ser evitado um fluxo de corrente, eventualmente nocivo para o chip de controle, entre os contatos. Nos chips de controle convencionais, recomen- da-se usar para esse fim uma resistência com ordem de tamanho de alguns quiloohms [kQ].

Em uma configuração vantajosa da invenção, todos os contatos

de comutação estão configurados controláveis, alternadamente, como entra- das e saídas e ligados eletricamente com um contato de PWM. Com essa configuração, para cada sinal de comutação e, com isso, para cada ramal de enrolamento a ser alimentado de corrente do motor elétrico o número das possibilidades de comando é aumentado. Naturalmente, para esse fim tam- bém podem ser usados diversos contatos de PWM, que estão conectados eletricamente, em cada caso, com os contatos de comutação associados.

Em uma variante particularmente favorável da invenção, todos os contatos de comutação são controláveis, alternadamente, como entradas e saídas e estão, em cada caso, conectados com um único contato de PWM. Desse modo é possível, com um chip de controle favorável, que só apresen- ta um único contato de PWM, comandar os terminais de motor ou os ramais de enrolamento de um motor elétrico sem escova com uma funcionalidade aperfeiçoada em relação a uma disposição de circuito convencional.

Em uma outra configuração vantajosa da invenção, um contato de PWM está conectado com um potencial fundamental através de uma Ii- gação em série de uma resistência e uma capacidade, particularmente, com massa, sendo que um outro contato do chip de controle, controlável como entrada e como saída, está conectado entre a resistência e a capacidade, e sendo que entre a resistência e a capacidade pode ser captado um sinal de

tensão.

Uma ligação adicional desse tipo do contato de PWM possibilita,

sem o uso de um conversor digital/analógico, a geração de uma tensão comparativa análoga. Para esse fim, os contatos de comutação conectados com o contato de PWM são configurados, em cada caso, como entradas. Se o outro contato controlável como entrada e como saída, for definido como entrada, então uma tensão análoga pode ser captada entre resistência e capacidade, cuja altura pode ser ajustada através do ajuste de PWM. O ou- tro contato controlável como entrada e como saída funciona, nesse caso, como chave. Se ele estiver configurado como saída, então é formado como sinal de saída um sinal permanente, ou no NÍVEL ALTO ou no NÍVEL BAI- XO. Pelo uso do sinal de PWM, é possibilitado um ajuste finamente gradua- do da tensão analógica. A tensão comparativa pode ser gerada, por exem- plo, quando existem regiões de operação independentes do motor elétrico, nas quais o sinal de PWM não é necessário para controle de alimentação de corrente. Isso é o caso, por exemplo, em lacunas de alimentação de corrente ou em uma alimentação de corrente permanente de um ramal de enrolamen- to.

Para comando de um motor elétrico, os contatos de comutação

estão conectados, convenientemente, através de um chip de controle, com um inversor alimentado por um circuito de corrente contínua ou circuito in- termediário, particularmente, controlável por PWM. Nesse caso, o chip de controle transfere os sinais de controle do chip de controle para sinais de potência correspondentes, que comandam os elementos de ligação do in- versor.

Como um inversor de PWM, o mesmo apresenta, particularmen- te, para uma linha de alimentação de motor, em cada caso, dois elementos de ligação controláveis, tais como MOSFETs ou IGBTs, que estão ligados em série entre a linha de alimentação e a linha de retorno do circuito inter- mediário de corrente contínua, sendo que os elementos de ligação estão conectados, em cada caso, através de uma linha de controle do chip de con- trole,estão conectados aos sinais de controle, particularmente, aos sinais de comutação.

Como em uma disposição de circuito de acordo com a técnica -

tal como mencionada inicialmente - os elementos de ligação de NÍVEL ALTO do inversor não são controláveis independentemente dos elementos de liga- ção de LOWSIIDE, na maioria das vezes só é ajustado por PWM o respecti- vo elemento de NÍVEL ALTO, enquanto o elemento de ligação de NÍVEL BAIXO ou está aberto ou fechado. Uma ligação ou comando desse tipo, po- rém, leva a uma potência de perda irregular. Desse modo, nos elementos de ligação de NÍVEL ALTO predominam perdas de ligação e nos elementos de ligação de NÍVEL BAIXO, perdas de potência. Se, por outro lado, os dois elementos de ligação forem ajustados por PWM, o que a disposição de cir- cuito nova, descrita acima, possibilita, a potência de perda é distribuída de modo igual. Desse modo, cai a carga máxima na operação de PWM.

Particularmente, a invenção possibilita estados de comutação, que até agora não podiam ser comandados. Por exemplo, no uso de um chip de controle com apenas um contato de PWM até agora não era possível li- gar um terminal do motor sobre a linha de alimentação do circuito intermedi- ário e um terminal do motor sobre a linha de retorno do circuito intermediário, bem como comandar um outro terminal do motor, por exemplo, com uma relação de contato de 90% da tensão do circuito intermediário.

Além disso, para obter uma tensão predeterminada entre os terminais de motor, a invenção oferece a possibilidade de comandar o ele- mento de ligação de NÍVEL ALTO correspondente com uma relação de con- tato de 100%, e o elemento de ligação de NÍVEL BAIXO, com uma relação de contato desejada, por uso do sinal de PWM. Enquanto uma ligação pre- determinada do tipo convencional, na qual, por exemplo, só o elemento de ligação de NÍVEL ALTO, com uma relação de contato de 100% e o elemento de ligação de NÍVEL BAIXO correspondente, com uma relação de contato desejada por uso do sinal de PWM. Enquanto entre uma ligação predetermi- nada do tipo convencional, sendo que, por exemplo, só o elemento de liga- ção de NÍVEL ALTO foi comandado, para obtenção de uma tensão entre dois terminais de motor de 60% da tensão entre o elemento de ligação de NÍVEL ALTO, com uma relação de contato de 60% precisou ser ajustado por PWM, enquanto um elemento de ligação de NÍVEL BAIXO estava aberto permanentemente, com a invenção opcionalmente também é possível ope- rar o elemento de ligação de NÍVEL ALTO com uma relação de contato de 100% (o sinal de controle apresenta o NÍVEL ALTO) e o elemento de ligação de NÍVEL BAIXO, com uma relação de contato de 40%, controlado por PWM. Para um motor elétrico comandado desse modo, o deslocamento de potencial resultante disso não se torna perceptível, uma vez que a corrente do motor e, com isso, a potência, é impulsionada unicamente pela diferença de potencial entre os terminais de motor, que nos dois casos permanece igual. Mas - tal como mencionado acima, pelo controle modificado, a potên- cia de perda do controle de motor é tornada simétrica no que se refere às perdas de linha e ligação. Desse modo, podem ser usados componentes de preço mais baixo, tais como semicondutores de potência ou diodos, ou pela carga, em cada caso, reduzida, a vida útil dos mesmos é aumentada.

A invenção pode ser usada ainda para realizar uma determina- ção de posição do motor elétrico, para regulagem ou controle do mesmo. Se o motor elétrico, para obtenção de altos números de operações, for operado de tal modo que a comutação de bloco da força eletromotora (abreviada- mente, EMK), isto é, da tensão induzida nos ramais de enrolamento avança, então uma determinação não pode mais ser determinada pela detecção da passagem zero da EMK. É que no momento da passagem zero da EMK já se inicia a alimentação de corrente do ramal de enrolamento corresponden- te, de modo que a tensão induzida, como tal, não pode mais ser detectada. Para, não obstante, poder realizar uma determinação de posição, a EMK deve ser medida em um ponto diferente da passagem zero. Para esse fim, é necessário fazer uso de uma tensão comparativa, que é comparada por meio de um comparador com o valor de tensão medido da EMK. Essa ten- são pode ser gerada por meio do contato de PWM do chip de controle - tal como descrito acima - conduzindo o sinal de PWM para um elemento de RC. Nesse caso, a tensão comparativa resulta da relação de contato predetermi- nada do sinal de PWM.

Como a uma alta velocidade de rotação a relação de contato durante a comutação de bloco situa-se em 100%, durante esse tempo o res- pectivo contato de comutação do chip de controle pode ser configurado co- mo saída. Isso permite que o sinal de PWM ser usado para geração do sinal comparativo e que seja realizada uma determinação de posição por medição do valor da EMK. Pode ser dispensado um conversor digital/analógico. Exemplos de modalidade da invenção são explicados mais deta-

lhadamente por meio de um desenho. Nesse caso mostram:

figura 1 uma disposição de circuito, na qual um contato de PWM está conectado, em cada caso, através de resistências com contatos de co- mutação,

figura 2 uma disposição de circuito de acordo com o estado da

técnica,

figura uma disposição de circuito de acordo com a figura 1, sen- do que o contato de PWM está conectado, adicionalmente, com um elemen- to de RC1 e

figura 4 uma disposição de circuito análoga à figura 3, que está ligada a um chip de comando, para comando de um motor elétrico por meio de um inversor.

Na figura 1 é mostrada uma disposição de circuito 1 para co- mando de um motor elétrico sem escova (não representado). A disposição de circuito 1 apresenta, nesse caso, um chip de controle 2, na forma de um microcontrolador, que contém diversos contatos 4 configuráveis. Pelo menos uma parte desses contatos 4 pode ser configurada, alternadamente, como entrada e como saída.

Para comando do motor elétrico, o chip de controle 2 apresenta, particularmente, três contatos de comutação 5, 6 e 7, que também podem ser configurados, em cada caso, tanto como entradas como também como saídas. Os rês contatos de comutação 5, 6 e 7 geral, em cada caso, um sinal de comutação, que pode ser usado para controle do abastecimento de ten- são de, em cada caso, um terminal do motor de um motor elétrico bipolar, trifásico. Os sinais de saída dos três contatos de comutação 5, 6, 7 podem ser usados, particularmente, para comando dos respectivos elementos de ligação de NÍVEL ALTO de um inversor alimentado por um circuito interme- diário.

O chip de controle 2 apresenta, ainda, um contato de PWM 8, que serve como sinal de PWM configurável para ajuste por PWM dos elementos de ligação comandados. Pelo ajuste por PWM com uma relação de contato cor- respondente, é variado o potencial presente, em cada caso, nos terminais de motor, com o que, por fim, a tensão de ramal, em cada caso, descendente sobre os ramais de enrolamento do motor elétrico e, desse modo, a alimen- tação de corrente dos ramais, é ajustada.

Para uso do sinal de PWM do único contato de PWM 8, o mes- mo está contatado eletricamente, através das resistências 14, 15, 16, em cada caso, com os contatos de comutação 5, 6 e 7. Através das linhas de conexão 10, 11 e 12, podem ser captados os sinais de controle daí resultan- tes para os elementos de ligação do inversor.

Com um sinal de comutação digital e um sinal de PWM digital podem, desse modo, ser gerados para cada sinal de controle nas linhas de conexão 10, 11, 12 três estados. Desse modo, é gerado um sinal de controle com um nível de ALTO ou de BAIXO, sem uso do sinal de PWM, por confi- guração do respectivo contato de comutação 5, 6 ou 7. Se, por outro lado, o respectivo contato de comutação 5, 6 ou 7 for configurado como entrada, então domina o sinal de PWM emitido, de modo que o elemento de ligação correspondente do inversor pode ser ajustado por PWM. Na figura 2 está representada, por outro lado, uma disposição de

circuito 20 de acordo com o estado da técnica. A disposição de circuito 20 de acordo com a figura 2 compreende, nesse caso, o mesmo chip de controle 2 como na disposição de circuito 1 de acordo com a figura 1. Mas, nesse caso, para comando, a possibilidade de configuração alternada dos contatos de comutação 5, 6 e 7 como entradas e como saídas não é levada em conside- ração. O sinal de controle para os elementos de ligação, que pode ser cap- tado atavés da linhas de conexão 10, 11 e 12, é gerado, em vez disso, por uma conexão lógica entre o sinal de PWM do contato de PWM 8 e os res- pectivos sinais de comutação dos contatos de comutação 5, 6 e 7. Para esse fim, o sinal de PWM e os respectivos sinais de comutação estão ligados, em cada caso, através de um chip de lógica 21, 22 ou 23. No caso dos chips de lógica 21, 22 e 23 trata-se, em cada caso, de uma porta OR.

Se o sinal de comutação dos respectivos contatos de comutação 5, 6 e 7 estiver no NÍVEL BAIXO, então o respectivo sinal de controle cor- responde ao sinal de PWM do contato de PWM 8. Se o sinal de comutação estiver no NÍVEL ALTO, então o respectivo sinal de controle também é leva- do para o NÍVEL ALTO. Um geração permanente de um sinal de controle com o NÍVEL BAIXO não é possível.

Para poder comandar, desse modo, um motor elétrico bipolar, trifásico, os elementos de ligação de NÍVEL ALTO de um inversor são abas- tecidos por meio de sinais de controle das linhas de ligação 10, 11 e 12, tal como representado, que estão ligados logicamente através de uma porta OR com o sinal de PWM. Os respectivos elementos de ligação de NÍVEL BAIXO do inversor são gerados, correspondentemente, por ligação lógica de outros sinais de comutação com o sinal de PWM, sob ajuda de uma porta AND.

É visível que a disposição de circuito 1 de acordo com a figura 1 oferece mais possibilidades para comando do motor elétrico do que o dispo- sição de circuito 20 de acordo com a figura 2.

Na figura 3 está representada uma disposição de circuito 1 de acordo com a figura 1, sendo que, adicionalmente, o contato de PWM 8 está em contato com um elemento de RC. O elemento de RC compreende, nesse caso, uma resistência 27, que está ligada em série com um condensador ou uma capacidade 28. A capacidade 28 está unida com massa 30.

Se as saídas de comutação 5, 6 e 7 forem definidas, em cada caso, como entradas, então, através da linha de ligação 31, uma tensão ana- lógica pode ser captada no elemento de RC, cujo tamanho depende da rela- ção de contato do sinal de PWM, que é gerado no contato de PWM 8.

Através do outro contato 26, que também pode ser configurado, alternadamente, como entrada e como saída, a tensão analógica gerada pode ser ligada ou desligada. Se o contato 26 estiver definido como saída, então pode ser captado, através da linha de ligação 31, ou o NÍVEL ALTO ou o NÍVEL BAIXO. Em uma configuração do contato 26 como entrada, pode ser captada, por outro lado, a tensão analógica gerada.

A tensão analógica gerada dessa maneira, por meio de ajuste por PWM, sob uso do contato de PWM 8, é usada, particularmente - tal co- mo já mencionado - para determinação de posição do motor elétrico, por medição da tensão de indução gerada nos ramais de enrolamento. Esse é particularmente o caso quando, a números de rotações altos, os respectivos elementos de ligação do inversor são comandados sem ajuste por PWM e a comutação de bloco da EMK avança. Depois, a EMK é medida nos vãos de corrente da comutação de bloco, em um ponto fora da passagem zero, sen- do que o valor da tensão de indução é comparado com a tensão comparati- va gerada.

A figura 4 mostra o chip de controle 2, cujos sinais de controle são convertidos por meio de um chip de comando 34, para comando dos elementos de ligação de um inversor 35, e, desse modo, usados para co- mando de um motor elétrico 37.

Podem ser vistos, tal como nas íiguras 1 e 3, os contatos de co- mutação 5, 6 e 7, bem como o contato de PWM 8 do chip de controle 2. Os contatos de comutação 5, 6 e 7 são usados para comando dos elementos de ligação de NÍVEL ALTO do inversor 35. Para esse fim, os contatos de comu- tação 5, 6 e 7 estão conectados eletricamente com o contato de PWM 8 res- pectivamente através das resistências 14, 15 e 16. Além disso, o chip de comando 2 apresenta contatos de comu-

tação adicionais 5', 6' e 7', que são usados para comando dos elementos de ligação de NÍVEL BAIXO do inversor 35. Para gerar o sinal de controle cor- respondente para os elementos de ligação de NÍVEL BAIXO do inversor 35, os contatos de comutação 5', 6' e 7' também estão conectados eletricamente através das resistências 14', 15' e 16' com o contato de PWM 8 do chip de controle 2.

O motor elétrico 37 é um motor elétrico bipolar, trifásico, com três ramais de enrolamento, que estão ligados em estrela. Os três terminais de motor daí resultantes podem ser ligados, alternadamente, em cada caso, através dos elementos de ligação de NÍVEL ALTO ou de NÍVEL BAIXO do inversor 35, com o potencial alto e baixo de um circuito intermediário, atra- vés do qual o inversor 35 é alimentado. Desse modo, através da ligação cor- respondente dos elementos de ligação, a alimentação de corrente dos ra- mais de enrolamento é possibilitada que é formado um campo magnético rotativo, pelo qual é arrastado um rotor com ímã permanente.

O chip de comando 2 de acordo com a figura 4 está configurado de tal modo que para controle do motor elétrico 37, tanto os elementos de ligação de NÍVEL ALTO como também os de NÍVEL BAIXO do inversor 35 são ajustados por PWM. A disposição de circuito de acordo com a figura 4 oferece a possibilidade de, dependendo do âmbito de operação, em cada caso desejado, comandar de modo diferente o motor elétrico 37. Desse mo- do, naturalmente, também é possível comandar apenas os elementos de ligação de NÍVEL ALTO por ajuste por PWM, enquanto os elementos de li- gação de NÍVEL BAIXO são apenas abertos ou fechados. Esse âmbito de operação é necessário, por exemplo, uma vez que no caso de uma circuito de carga inicial, um âmbito de operação com ajuste alternado dos elementos de ligação de NÍVEL ALTO e dos de NÍVEL BAIXO não é permitido. Natu- ralmente, também é possível, de, no caso de um âmbito de operação proibi- do para ajuste dos elementos de ligação de NÍVEL ALTO, comandar apenas os elementos de ligação de NÍVEL BAIXO por ajuste por PWM.

A carga dos elementos de ligação e, opcionalmente, dos con- densadores é a mais alta e a compatibilidade eletromagnética a pior, quando a relação de contato do sinal de PWM está perto de 100%. Em vez de comu- tar constantemente com, por exemplo, uma relação de contato de 95%, o motor elétrico 37 também pode ser comandado de tal modo que se alterna entre operação com PWM (com uma relação de contato de, por exemplo, 90%) e não operação com PWM. Uma distribuição de potência de perda uni- forme também pode ser obtida aqui, ajustando-se, alternadamente, durante um ciclo apenas os elementos de ligação de NÍVEL ALTO ou só os elemen- tos de ligação de NÍVEL BAIXO.

Finalmente, também é possível comandar o motor elétrico 37 de tal modo que, vistos no total, ramais de enrolamento estão ligados com a linha de alimentação e ramais de enrolamento, com a linha de retorno do inversor, simultaneamente, bem como os ramais de enrolamento são ajusta- dos por PWM. Nesse caso, a operação por PWM não precisar encontrar-se no início de um bloco de comutação. Desse modo, podem ser influenciados favoravelmente, por exemplo, a compatibilidade eletromagnética, a ondula- ção de corrente ou a eficiência.

Finalmente, também pode ser executado um âmbito de opera- ção, no qual o sinal de PWM não é mais usado para a comutação. Nesse caso, os elementos de ligação individuais do inversor são ligados ou desli- gados. Nesse caso, o sinal de PWM pode ser usado para outros fins, tal co- mo, particularmente, para geração de um sinal de tensão comparativa ana- lógico. Para esse fim, está previsto o elemento de RC, que consiste na resis- tência 27 e na capacidade 28. Através do contato 26, a tensão comparativa, que pode ser captada no elemento de RC, é ligada ou desligada. A tensão comparativa está à disposição da determinação de posição 39, que usa o valor da tensão comparativa gerada para medição da tensão de indução ge- rada nos ramais de enrolamento. Através do tamanho da tensão comparati- va, pode, nesse caso, ser influenciado o momento da medição. Desse modo, a tensão induzida também pode ser determinada em pontos fora da passa- gem zero, o que se torna necessário no ajuste de um ângulo de ignição posi- tivo.

O sinal de saída da determinação de posição 39, por sua vez, é

conduzido para o chip de controle 2, de modo que o motor elétrico pode ser comandado conforme as fases.

Claims

1. Disposição de circuito (1) para controle de um motor elétrico (37) sem escova, com um chip de controle (2), particularmente, um micro- controlador, que apresenta diversos contatos de PWM (8), através dos quais pode ser emitido um sinal de PWM1 e diversos contatos de comutação (5, 5',6, 6', 7, 7'), através dos quais pode ser emitido um sinal de comutação, ca- racterizada pelo fato de que pelo menos um contato de comutação (5, 5', 6,6', 7, 7') pode ser controlado, alternadamente, como entrada e saída, que pelo menos um contato de comutação (5, 5', 6, 6', 7, 7') está conectado ele- tricamente no lado da saída com um contato de PWM (8), e que o contato de comutação (5, 5', 6, 6', 7, 7') conectado desse modo pode ser contatado pa- ra captação de um sinal de controle.

2. Disposição de circuito (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que pelo menos um contato de comutação (5, 5', 6, 6', 7, 7') está conectado eletricamente com o contato de PWM (8) através de uma resistência (14, 15, 16).

3. Disposição de circuito (1) de acordo com a reivindicação 1 ou2, caracterizada pelo fato de que todos os contatos de comutação (5, 5', 6,6', 7, 7') podem ser controlados, alternadamente, como entradas e saídas e estão conectados eletricamente com um contato de PWM (8).

4. Disposição de circuito (1) de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que está presente um único contato de PWM (8), com o qual os contatos de comutação (5, 5', 6, 6', 7, 7'), estão, em cada ca- so, conectados.

5. Disposição de circuito (1) de acordo com uma das reivindica- ções 1 a 4, caracterizada pelo fato de que um contato de PWM (8) está liga- do através de uma ligação em série de uma resistência (27) e uma capaci- dade (28) com o potencial fundamental, particularmente, massa (30), que um outro contato (26), que pode ser controlado como entrada e como saída, do chip de controle (2) está conectado entre a resistência (27) e a capacidade (28), e que entre a resistência (27) e a capacidade (28) pode ser captado um sinal de tensão.

6. Disposição de circuito (1) de acordo com uma das reivindica- ções 1 a 5, caracterizada pelo fato de que os contatos de comutação (5, 5', 6, 6', 7, 7') estão conectados através de um chip de comando (34) com um inversor (35) alimentado por um circuito intermediário.

7. Disposição de circuito (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o inversor (35) para uma linha de alimentação do motor apresenta, em cada caso, dois elementos de ligação controláveis, particularmente, MOSFETs ou IGBTs, que estão ligados em série entre a linha de alimentação e a linha de retomo do circuito intermediário, e que os elementos de ligação estão ligados, em cada caso, através de uma linha de controle do chip de comando (34) nos sinais de controle.