对光耦合器退化进行动态确定的EC电机制造技术

一种EC电机(1)，包括：电机电子器件、信号输入端或信号输出端、以及用于在电机控制单元与信号输入端或信号输出端之间电气隔离传输有用信号的光耦合器(5)；其目的旨在可靠地确定光耦合器(5)的退化以及改善EC电机(1)的使用寿命。该目的通过以下方式而实现：当光耦合器(5)被连接时，评估单元(6)定期评估光耦合器(5)在其输出端相对于基准阈值的饱和电压，且当饱和电压超过基准阈值时产生预警信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种EC电机，该EC电机包括电机电子器件、信号输入端或信号输出端、以及用于在电机控制单元与信号输入端或信号输出端之间电气隔离传输有用信号的光耦合器。
技术介绍
在EC电机中，光耦合器用于电气隔离传输对于开环、闭环或监视功能而言有用的信号。电气隔离用于保护个体和材料，特别是将其上连接有EC电机的灵敏的开环控制电子器件与EC电机的电机电子器件隔离开。内部具有简单而又廉价的集成电路结构的廉价光耦合器特别用于EC电机中，以用于具有大量部件的产品。光耦合器的这些廉价变体由通常为发光二极管(LED)的光发射器和特别是光敏晶体管的光接收器组成。然而，这些构件特别取决于所使用的输入电流和环境温度而随时间发生退化。退化的光耦合器导致错误的信号传输，并由此导致电机电子器件出现故障，这转而会对EC电机的其他部件产生负面影响，且缩短其使用寿命。光耦合器的直流电流传输比(current transfer ratio,CTR)表示输入电流IF与输出电流IC之间的百分率比值。已知CTR随退化的光耦合器而减小。在这方面，光耦合器制造商具有一般的使用寿命图，该图显示出作为温度和输入电流的函数的老化比。为确定光耦合器在EC电机中的实际CTR，必须要测量输入电流IF和输出电流IC。由于测量变量被电气隔离以及不同的接地电位，只有使用复杂的时间与成本密集型测量电路，才有可能进行评估。此外，对使用寿命终点的定义因制造商而异，通常使用寿命终点为当CTR降低到新的光耦合器的初始值的50％时。通常，对CTR使用很大的公差范围(例如，Vishay TCLT1105的CTR在从50％至150％的范围内)。不能通过评估制造商的使用寿命图以及测量或计算CTR来可靠地确定光耦合器在EC电机中使用寿命的实际终点。使用寿命的实际终点很大程度上取决于光耦合器是如何连接的—即相对于电机电子器件，以及取决于真实输入电流和真实环境温度。当使用寿命的终点在理论上被定义为新的光耦合器的原CTR初始值的50％时，仍可在实践中保证连接到光耦合器的输出端的电机电子器件的功能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种EC电机，且对其可靠地确定光耦合器的退化以及改善EC电机的使用寿命。在一开始所描述的EC电机类型中，根据本专利技术而实现以下目的：当光耦合器被连接时，评估单元定期评估光耦合器在其输出端相对于基准阈值的饱和电压，且当饱和电压超过基准阈值时产生预警信号。这种类型的EC电机允许确定光耦合器在EC电机中实际而又急剧的退化，由此允许更可靠地确定EC电机的预期使用寿命，并在由于光耦合器退化而使EC电机出现故障的合适时机预警EC电机的用户。这样，可在特定的应用中使得用于EC电机的光耦合器的使用寿命最大化，且在可能的故障之前在合适的时机更换退化的光耦合器。由此优化了成本，且延长了EC电机的使用寿命。在本专利技术的一具体实施方式中，评估单元包括两个电阻器和一比较器，电阻器被设计成电压分配器，使得它们在比较器的第一输入端产生对应于基准阈值的基准电压，且光耦合器的输出端连接到比较器的第二输入端，从而当光耦合器被连接时，饱和电压被施加到比较器的第二输出端上，且当饱和电压超过基准阈值时，比较器在评估单元的输出端产生预警信号。这使得评估单元被设计得特别简单且成本最低。在本专利技术的另一实施方式中，评估单元包括放大器和微处理器，且放大器的输入端连接到光耦合器的输出端，从而当光耦合器被连接时，饱和电压被施加到放大器的输入端上；此外，放大器的输出端连接到微处理器的输入端，且微处理器评估放大的饱和电压并将其与基准阈值作比较，并当放大的饱和电压超过基准阈值时，微处理器在评估单元的输出端产生预警信号。这使得评估逻辑和基准阈值能够灵活地适合于评估单元，从而使评估单元例如可适合于在评估单元中使用简单编程的不同类型的光耦合器。在本专利技术的另一实施方式中，根据饱和电压值与基准阈值的比值，评估单元产生调节信号，用于光耦合器输入电流的闭环控制，调节信号直接或间接地连接到电流调节器的输入端，用于以闭环的方式来控制输入电流。这使得有可能就光耦合器的电流使用和电流退化状态而言来优化对于光耦合器而使用的输入电流，以便延长光耦合器的使用寿命，并同时尽量减少耗电。如果根据本专利技术所述的EC电机包括至少一个用于传输第二有用信号的第二光耦合器、以及调制器和解调器，将是特别有利的，调制器沿第二光耦合器输入端的上游将用于第一光耦合器的电流调节器的调节信号经由第二光耦合器而调制到待传输的有用信号之上，且解调器沿第二光耦合器输出端的下游将用于第一光耦合器的电流调节器的调节信号从有用信号上解调下来。这可在传输调节信号时允许电气隔离，且优化成本，因为用于传输有用信号的现有光耦合器被用来传输调节信号。因此，无需使用额外的光耦合器而只是以电气隔离的方式来传输调节信号。如在实施方式中所述，上述根据本专利技术所述的待用构件就其大小、形状、设计、材料选择和技术概念而言，并不受任何特定例外条件的约束，因而可不受任何限制地使用在本应用领域中已知的选择标准。附图说明本专利技术的附加特点、特征和有利开发出现在下文所述和附图所描绘的实施方式中、以及从属权利要求中。在附图中：图1是根据本专利技术所述的EC电机的方框图；图2是例示的光耦合器的已知使用寿命图；图3是用于测量光耦合器的饱和电压的方框图；图4a显示在为确定光耦合器的退化而进行的长期测试期间，作为输入电流和操作时段的函数的饱和电压的特性；图4b显示在为确定光耦合器的退化而进行的长期测试期间，对于特定输入电流而作为操作时段的函数的饱和电压的特性；图5是饱和电压评估单元的根据本专利技术所述的一设计的第一实施方式的方框图；图6是饱和电压评估单元的根据本专利技术所述的一设计的第二实施方式的方框图；图7显示在为确定光耦合器的退化而进行的长期测试期间，作为输入电流和操作时段的函数的饱和电压的特性；以及图8是根据本专利技术所述的EC电机的光耦合器退化的闭环控制电路图。在附图的各个图中，相同的部件始终使用相同的附图标记。具体实施方式关于下文中的描述，声称本专利技术并不限于这些实施方式，且由此而并不限于所描述的特征组合的所有或一些特征，而是所述/每个实施方式的每个单独的子特征就其本身而言对于本专利技术的主题都是重要的，并可从随其而一同描述的所有其他子特征中分离出来，且还可与另一实施方式的任何特征结合。在图1中，通过举例的方式而示出根据本专利技术所述的EC电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种EC电机(1)，包括：电机电子器件、信号输入端或信号输出端、以及用于在所述电机控制单元与所述信号输入端或所述信号输出端之间电气隔离传输有用信号的光耦合器(5,5a,5b)，在其特征在于：当所述光耦合器(5,5a,5b)被连接时，评估单元(6,6a,6b)定期评估所述光耦合器(5,5a,5b)在其输出端相对于基准阈值(UREF)的饱和电压(UCE_Sat)，且当所述饱和电压超过所述基准阈值时产生预警信号。

【技术特征摘要】
2013.05.27 DE 102013105419.61.一种EC电机(1)，包括：电机电子器件、信号输入端或信号输出端、以及
用于在所述电机控制单元与所述信号输入端或所述信号输出端之间电气隔离传输有
用信号的光耦合器(5,5a,5b)，在其特征在于：当所述光耦合器(5,5a,5b)被连接时，
评估单元(6,6a,6b)定期评估所述光耦合器(5,5a,5b)在其输出端相对于基准阈值
(UREF)的饱和电压(UCE_Sat)，且当所述饱和电压超过所述基准阈值时产生预警信号。
2.根据权利要求1所述的EC电机，在其特征在于：所述评估单元(6,6a,6b)
包括两个电阻器(R1,R2)和一比较器(7)，所述电阻器被设计成电压分配器，使得
它们在所述比较器(7)的所述第一输入端对应于所述基准阈值(UREF)而产生基准
电压，且所述光耦合器(5,5a,5b)的所述输出端连接到所述比较器(7)的第二输入
端，从而当所述光耦合器(5,5a,5b)被连接时，所述饱和电压(UCE_Sat)被施加到所
述比较器(7)的所述第二输出端上，以及当所述饱和电压(UCE_Sat)超过所述基准阈
值(UREF)时，所述比较器(7)在所述评估单元(6a,6b,6c)的输出端产生预警信号。
3.根据权利要求1所述的EC电机，在其特征在于：所述评估单元(6,6a,6b)
包括放大器(8)和微处理器(9)，且所述放大器(8)的所述输入端连接到所述光耦
合器(5,5a,5b)的所述输出端，从而当所述光耦合器(5,5a,5b)被连接时，所述饱
和电压(UCE_Sat)被施加到所述放大器(8)的所述输入端上；此外，所述放大器(8)
的所述输出端连接到所述微处理器(9)的输入端，且所述微处理器(9)评估所述放
大的饱和电压(UCE_Sat)并将其与所述基准阈值(UREF)作比较，以及当所述放大的饱
和电压(UCE_Sat)超过所述基准阈值(UREF)时，所述微处理器(9)在所述评估单元
(6a,6b,6c)的输出端产生预警信号。
4.根据权利要求1-3中的任一所述的EC电机，在其特征在于：根据所述饱
和电压值(UCE_Sat)与所述基准阈值(UREF)的比值，所述评估单元(6,6a,6b)产生
调节信号(SF1,SF2)，用于所述光耦合器(5,...

【专利技术属性】
技术研发人员：爱德华·贝克尔，马丁·施密特，亚历山大·赫特里希，迈克尔·埃根斯佩格，
申请(专利权)人：穆尔芬根依必派特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE