[发明专利]用于电动致动器的安全控制设备

说明书

用于诸如电机的电动致动器(2)的脉宽调制电压转换控制设备，包括至少一个功率电子电路(3)，其具有第一绝缘栅场效应晶体管(6)，该第一绝缘栅场效应晶体管(6)通过第一连接装置(11a)电连接至向电动致动器(2)供电的输出导体(7)。第一连接装置(11a)包括第一焊接部以及介于第一焊接部和第一绝缘栅场效应晶体管(6)的主体之间的用于通过传导进行热联接的第一装置(13)。所述第一焊接部布置成使得当第一绝缘栅场效应晶体管(6)的主体超过预定的温度阈值时，第一焊接部熔化，并且断开第一绝缘栅场效应晶体管(6)与电动致动器(2)之间的电连接。

技术领域

本发明涉及控制设备，其允许控制电动致动器的运动速度，特别是用以将空气吹入机动车辆的交换器和发动机以使其冷却的直流电机的旋转速度。

背景技术

在机动车辆中，与冷却用于传导由内燃机产生的热量的水有关的热交换器通常通过串联地放置在给定的冷却气流中而与用于排出由压缩用于空调的气体所产生的热量的交换器相联接。在这些交换器的前面或后面放置有通过直流电机驱动旋转的冷却风扇，以产生必须通过其中的冷却气流，从而便于热交换。然后将该冷却气流引导至车辆的发动机。

关于与这对“发动机冷却交换器”和“空调交换器”相关的气流量的需求可能处在从柔和气流至最大气流的范围内：

-柔和气流的情况：车辆的发动机温度较低，对空调的要求适中，并且车辆正在行驶中，由此其运动速度已经产生了气流，

-最大气流的情况：车辆在长时间负载爬升之后已经停止，车辆的发动机加热到比正常情况更热，并且较高的外部温度对空调产生了极大需求。

在大多数情况下，可以通过改变冷却风扇的速度来解决这种需求差异，这通过使用在直流电机的电源接线端上产生可变电压的控制设备实现。

第一种已知的可变电压控制设备在电动致动器(即，直流电机)的电源电路中使用串联电阻器，对于低速旋转，该电阻器减小电机接线端之间的电流和电压。为了使电机以其最大速度旋转，该电阻器被短路。例如在文献FR 2 826 199 A1中描述了这种串联电阻器控制设备。

第二种已知的可变电压控制设备使用脉宽调制(PWM)电压转换电子设备，该设备产生的输出电压在导通的步骤期间等于输入电压，或者在非导通的步骤期间等于零，并且通过修改导通的步骤与非导通的步骤的持续时间之比来改变该输出电压的平均值。因此，与串联电阻器技术相比，可以更精细和逐渐地调节电机的旋转速度。例如在文献US 6 369533 B1中描述了这种电子脉宽调制控制设备。

机动车辆制造商目前正在寻求延长其车辆的使用寿命、减少电气损耗(减少燃料消耗或延长电动汽车的电池寿命)、降低生产成本和降低噪音。

从经济角度来看特别有益的串联电阻器技术与延长车辆的寿命并不非常兼容，因为由于串联电阻器技术几乎完全基于机电继电器，因此在故障之前可能发生转换的次数有限。其最大的缺点在于串联电阻器产生的电功率损耗。特别地，所述损耗通常可以达到在最频繁使用的工作点驱动风扇所需功率的100％。

PWM电压转换技术似乎是更有利的解决方案，尽管其成本远高于串联电阻器技术。在这种情况下，为了执行导通的步骤和非导通的步骤，通过包括诸如绝缘栅场效应晶体管(MOSFET)和功率二极管的电子部件的功率电子电路来转换向直流电机提供的电流。这些电子部件在其工作过程中受到不可忽略的加热，其结点的温度可能高达约150℃或175℃，而不会中断其工作。这些电子部件的寿命比基于继电器的系统的寿命长得多。但是，由于为了生态原因而减小的发动机尺寸，目前存在机动车辆的发动机在越来越热的气氛和越来越有限的空间(特别是在混合动力车辆的情况下)中运行的趋势。这种温度升高缩短了电子部件的寿命，尤其是绝缘栅场效应晶体管(MOSFET)的寿命。此外，在某些温度以上，诸如绝缘栅场效应晶体管(MOSFET)的电子部件可能发生故障，导致车辆起火的风险。