WO2021009147A1 - VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM MESSEN EINES DURCH EINE PWM-ANGESTEUERTE INDUKTIVE LAST FLIEßENDEN STROMES - Google Patents

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM MESSEN EINES DURCH EINE PWM-ANGESTEUERTE INDUKTIVE LAST FLIEßENDEN STROMES Download PDF

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switched
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Uli Joos
Erwin Kessler
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Conti Temic Microelectronic Gmbh
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    • G01R19/16547—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies voltage or current in AC supplies

Definitions

  • the present invention relates to a device for measuring an electric current flowing through an inductive load, which by means of a
  • Half-bridge circuit is energized with at least two semiconductor switches, the semiconductor switches being switched on and off complementarily according to a PWM (pulse width modulation) method.
  • PWM pulse width modulation
  • the invention also relates to a method for measuring such an electrical current.
  • Motor control can be used, or z. B. to determine an angular position of a rotor.
  • the magnetic processes in the broadest sense also include the use of Hall sensors with which the magnetic field strength, which is caused by the current flowing through the inductive load, is converted into a measurement signal (e.g.
  • DE 198 03 040 A1 describes a method for measuring the current in a reverse polarity protection switch in a power circuit. However, this switch itself is not clocked and the current can therefore be measured with little effort.
  • the present invention aims to provide an apparatus and a method by means of which the current of the inductive load, in particular z. B. the current of an electric motor, in a pulse width modulated
  • Circuit breaker of the half-bridge circuit can be measured and output as a continuous current measurement signal.
  • this object is achieved by a
  • the dependent claims relate to advantageous developments of the invention.
  • the device according to the invention has:
  • Measuring amplifier which is designed to be used during the determined
  • the switched-off state of the semiconductor switch remains essentially constant or decreases according to a predefined profile.
  • the synchronous voltage follower advantageously generates a continuous signal which is characteristic of the current in the inductive load, even if the semiconductor switch in question is activated (switched on and off) with pulse width modulation.
  • that generated by the synchronous voltage follower is a continuous signal which is characteristic of the current in the inductive load, even if the semiconductor switch in question is activated (switched on and off) with pulse width modulation.
  • the device according to the invention is intended for use in connection with a PWM-controlled half-bridge circuit
  • Monitoring device of the device z. B. have an input to which a PWM control signal, which is required anyway to control the half-bridge circuit, is fed.
  • the monitoring device can have an input to which a control signal is fed which is branched off from a control input (for example gate in an FET) of the semiconductor switch in question.
  • a control input for example gate in an FET
  • the monitoring device may have an input to which a voltage signal is fed which is tapped from that connection of the inductive load that is connected to the relevant semiconductor switch. All of the aforementioned signals enable the monitoring device to determine the switch-on states and switch-off states of the at least one
  • the monitoring device is implemented as a digital computer device, in particular e.g. B. program-controlled digital computer device (e.g. microcontroller), or represents a partial functionality of such a computer device.
  • a digital computer device in particular e.g. B. program-controlled digital computer device (e.g. microcontroller), or represents a partial functionality of such a computer device.
  • the synchronous measuring amplifier can e.g. B. implemented by an appropriately wired operational amplifier, for example wired with two resistors as a non-inverting amplifier or as an inverting amplifier.
  • the synchronous voltage follower can e.g. B. be implemented by an appropriately wired operational amplifier (negative feedback operational amplifier).
  • the synchronous measuring amplifier and the synchronous voltage follower must, however, be able to be operated in the context of the invention synchronously with the switching on and off operations of the semiconductor switch in question.
  • these components can be provided with a corresponding control input in order to be able to input or apply a corresponding control signal based on the monitoring device, which, for example, in
  • Switch-on state of the semiconductor switch switches on both the measuring amplifier and the voltage follower and switches these two components off again when the semiconductor switch is switched off.
  • the synchronous measuring amplifier can be particularly advantageous, for. B. as so-called
  • Transconductance amplifier (voltage-controlled current source) be designed or contain such. This z. B. Avoid disadvantageous overshoots during transient processes of control loops provided in the measuring amplifier and thus minimize resulting errors.
  • the synchronous voltage follower is designed to keep the voltage signal essentially constant during the switched-off state of the semiconductor switch.
  • this is implemented using a capacitor which is arranged at an output of the voltage follower in order to keep the one generated by the voltage follower constant
  • the constant voltage signal then corresponds to that voltage follower output signal which was present at the end of the previous phase in which the semiconductor switch in question was switched on.
  • the synchronous voltage follower is designed to during the switched-off state of the semiconductor switch
  • a capacitor which is arranged at an output of the voltage follower, in addition, a device for the predefined discharge of the capacitor is to be provided during the switched-off state.
  • a discharge device can be formed by a passive (e.g. ohmic) resistor parallel to the capacitor.
  • the discharge takes place via a parallel to the capacitor and from the
  • Monitoring unit controlled controllable power source.
  • the predefined profile during the switched-off state of the semiconductor switch approximates an expected current reduction in the inductive load and / or the predefined profile is configured to be configurable and can be defined via a programming interface.
  • the aforementioned programming interface can be provided on a program-controlled computer device which forms or at least contains the monitoring device.
  • the inductive load from an electric motor, in particular z. B. is formed by a DC motor.
  • the monitoring device possibly also the synchronous measuring amplifier and the synchronous
  • it is an electric motor in a vehicle, such as. B. an adjustable motor for actuation
  • Vehicle components e.g. B. to adjust a vehicle seat or
  • Vehicle e.g. window, sunroof cover, hood, etc.
  • the engine in the vehicle can e.g. B. be provided for driving a fluid pump.
  • the device further comprises a
  • Temperature detection device for detecting a temperature of the
  • Semiconductor switch and an evaluation device which determines the current flowing through the inductive load based on the voltage signal (generated by the voltage follower) and the detected temperature of the semiconductor switch.
  • Semiconductor switch is used in the switched-on state (e.g. using a stored look-up table or the like in order to assign a corresponding resistance to a measured temperature).
  • temperature-dependent correction of the switch-on resistance allows advantageous a reduction of the systematic measurement errors otherwise resulting from the temperature dependency.
  • Correction parameters can e.g. B. be stored in the monitoring device and used during operation of the device for the purpose of a (more precise) evaluation of the voltage signal generated by the voltage follower (possibly taking into account the measured temperature).
  • the device furthermore has a comparison device for comparing the measured current flowing through the inductive load with a predetermined threshold value and an evaluation device which generates an overload signal indicating this exceedance when the threshold value is exceeded.
  • the comparison device can, for. B. be formed by a voltage comparator to which on the one hand the voltage signal generated by the voltage follower and on the other hand a predetermined (z. B. fixed or z. B. defined by the evaluation device) reference voltage is input.
  • the evaluation device can, for. B. by one or the above-mentioned digital, in particular z. B. be formed program-controlled digital computer device, which also in particular z. B. can train the monitoring device.
  • the half-bridge circuit has several half-bridges, each with two semiconductor switches, and the device also has a controllable selection device, by means of which one of several of the semiconductor switches can be selected for measuring the current flowing through the inductive load.
  • the device comprises a synchronous measuring amplifier and a synchronous voltage follower downstream of it (as already described), wherein by means of the selection device, an input of the synchronous measuring amplifier can be variably connected to various of the semiconductor switches in order to switch the selected semiconductor switch to the measure and multiply it and feed it to an input of the downstream synchronous voltage follower.
  • the device comprises a respective one (with the respective
  • the selection device z. B. be formed or controlled by one or the aforementioned digital computer device.
  • the computer device can, for. B. be connected via a digital bus system with a (also designed as a computer) "engine management" device (z. B. microcontroller). This z. B. Specifications of the engine management are transmitted to the selection device.
  • an integrated circuit for controlling a circuit for energizing an inductive load e.g.
  • the half-bridge circuit having at least one first half-bridge with two first
  • the integrated circuit comprises:
  • control device by means of which the first or the second device can be selected for measuring the current flowing through the inductive load.
  • Half-bridge circuit means a circuit that has one or more half-bridges.
  • the term “half-bridge” here refers to a series connection of two controllable semiconductor switches such as in particular z.
  • the aforementioned integrated circuit can e.g. B. to control a (single) electric motor and here to control a (single) half-bridge be provided whose center tap is connected to one connection of the motor, whereas the other connection of the motor z. B. is connected to a fixed electrical potential (z. B. electrical ground or electrical supply potential).
  • Half-bridge circuit with two half-bridges are used, whose
  • Center taps (between the respective semiconductor switches) are each connected to one of the two connections of the motor.
  • the aforementioned integrated circuit is used to control several inductive loads, in particular z. B.
  • several electric motors are provided and in this case has a suitable plurality of half bridges.
  • a first, second and third half bridge can be used to control a first and a second motor, the first motor being connected to the center taps of the first and second half bridges and the second motor to the center taps of the second and third half bridges
  • the first motor can be connected to the center taps of the first and second half bridges and the second motor can be connected to the center taps of the first and third half bridges.
  • integrated circuits can be designed to control "n" motors, where n denotes the number of motors to be controlled, the half-bridge circuit used here then e.g. B. may have a total of "n + 1" half bridges that are controlled by the integrated circuit.
  • a method for measuring an electrical current flowing through an inductive load e.g. electric motor
  • an inductive load e.g. electric motor
  • the semiconductor switches be switched on and off complementarily according to a PWM method, the method comprising the following steps:
  • Semiconductor switch is kept essentially constant or is reduced according to a predefined course.
  • the method and the device described here is the measurement of the by an electric motor, in particular z. B. DC motor, flowing current that is used in a vehicle for controllable actuation (e.g. adjustment) of a vehicle component (as already described above).
  • An advantageous use of the integrated circuit according to the invention is the energization of a plurality of electric motors, in particular
  • Refinements can be provided, individually or in any combination, in an analogous manner as embodiments or special refinements of the method according to the invention (or a use according to the invention), and vice versa.
  • Semiconductor switch arranged temperature sensor can be used. Alternatively or additionally it can be provided that a semiconductor switch is used which already has a temperature sensor and a corresponding signal output for providing a signal characteristic of the temperature.
  • the determination of the current can, provided that the characteristic voltage signal generated anyway is not simply used as such, in particular z. B. in a program-controlled manner (z. B. taking into account a measured temperature and / or correction parameters of the aforementioned type).
  • the method further comprises the following steps:
  • Overload signal if the measured current exceeds the threshold value.
  • Threshold value involve that the threshold value is previously defined in a program-controlled manner.
  • the generation of the overload signal as required can also be done, for. B. in
  • Switch-off state of the semiconductor switch is reduced according to a predefined profile.
  • a capacitor to which the generated characteristic voltage signal is applied during the switched-on state of the relevant semiconductor switch is preferred, in conjunction with a capacitor for discharging the latter
  • Capacitor used in parallel to the capacitor arranged power source.
  • the current source can be formed by an ohmic resistor that generates a discharge current proportional to the current charging voltage of the
  • Capacitor provides.
  • a controllable power source can be used.
  • the predefined profile leads to an expected current reduction during the switched-off state of the semiconductor switch is approximated in the inductive load and / or that the predefined course is configured to be configurable and can be defined via a programming interface.
  • Resistance suitable, d. H. can be measured in adaptation to the expected temporal course of the current reduction in the inductive load during the switched-off state, or a current source arranged parallel to the capacitor can be suitably controlled.
  • the inductive load is formed by an electric motor, in particular a direct current motor.
  • connection of the motor that is not connected to the half bridge can e.g. B. be connected to a fixed electrical potential (z. B. electrical ground or electrical supply potential).
  • a half-bridge circuit with two half-bridges each having two semiconductor switches could also be used in this application.
  • the half-bridge circuit has several half-bridges each with two semiconductor switches and the method furthermore has the following step: selecting one of several of the semiconductor switches for measuring the current flowing through the inductive load.
  • the semiconductor switch is selected according to a first variant in that this semiconductor switch is equipped with a for measuring the
  • the voltage signal is then used or (if necessary after an evaluation) for the current measurement.
  • the device is integrated into an integrated motor control module with which the current of a
  • Electric motor can be recorded for different operating conditions of the engine.
  • FIG. 1 is a basic circuit diagram of a circuit arrangement for controlling an electric motor, equipped with a device for measuring the current flowing through the motor, according to an exemplary embodiment
  • Fig. 3 is a schematic diagram of a circuit arrangement with a
  • FIG. 4 is a basic circuit diagram of a circuit arrangement for controlling an electric motor, equipped with a device for measuring the current flowing through the motor according to a further exemplary embodiment.
  • Pulse width modulation control of an electric motor M (general: inductive load, here: direct current motor) together with a device 10 for measuring the electrical current flowing through the motor M.
  • the motor M is energized by means of a half-bridge circuit which comprises (at least) one half-bridge HB formed from a series circuit of two controllable semiconductor switches T1 and T2.
  • the two switches n and T2 are each designed as MOSFETs. Notwithstanding this, however, other designs of semiconductor switches come into consideration, such as these in particular, for. B. as
  • Circuit breakers are known from the prior art of half bridges for controlling electrical machines.
  • Supply potential VS and on the other hand connected to an electrical ground GND.
  • One of the two connections of the motor M (on the left in Fig. 1) is connected to a center tap of the half bridge HB (between T1 and T2) and the other of the two connections of the motor M (on the right in Fig. 1) is z. B. with a fixed electrical potential such. B. connected to the supply potential VS.
  • connection of the motor M could in particular z. B. can also be connected to the center tap of a further half-bridge of the type shown (cf. also the example of FIG. 4).
  • the PWM control of the motor M takes place via the two switches T1 and T2, which are controlled complementarily via respective gate drivers GS1 and GD2 based on a PWM control signal “PWM”.
  • the signal PWM can e.g. B. an analog or a digital signal (e.g.
  • the PWM signal is sent to a PWM control device CTL supplied, which generates complementary control signals for controlling the gate drivers GD1, GD2, which in turn generate the low-loss
  • the electrical potential at the center tap of the half bridge HB is denoted by U1 in FIG. 1.
  • U1 changes back and forth between the potentials GND and VS during operation of the circuit arrangement.
  • PWM control can e.g. B. in the range of 1 ms to 10 ps.
  • the current measuring device 10 has the following components:
  • Measuring amplifier A2 which is designed to, during the determined
  • Voltage signal OUT is generated, which follows the multiplied voltage U2 when the switch T1 is switched on and remains essentially constant when the switch T1 is switched off. To determine the current in the motor M, the voltage drop across switch T1 is evaluated in the switch-on phase.
  • the switch-on phase or the switch-on state of the switch T1 is determined in the monitoring device 12 by the PWM control signal PWM, which is also fed to the monitoring device 12 for this purpose, or as symbolized in FIG. 1 by the PWM control device CTL to the
  • Monitoring device 12 is forwarded.
  • the monitoring device 12 can pick up relevant signals directly at the switch TI, such as the potential at the gate (generally: control input) of the switch TI and / or the half-bridge potential U1.
  • Monitoring device 12 generated synchronization signal "ON / OFF" switched on and the voltage drop across switch T1, according to the
  • Half-bridge potential U 1 multiplied to the multiplied voltage U2 and output via the synchronous voltage follower A3 as the characteristic voltage signal OUT.
  • the switch T1 is switched off, the synchronous measuring amplifier A2 and the synchronous voltage follower A3 are switched off.
  • a capacitor CA at the output of the synchronous voltage follower A3 then holds the state
  • One advantage of the device 10 is that at its output a
  • continuous output signal (OUT) is provided, which in the example is proportional to a (peak) current in the inductive load (here: motor M) due to the configuration of the measuring amplifier A2 shown, even if the semiconductor switch in question (here: switch T1) is pulse-width modulated is controlled.
  • the synchronous measuring amplifier A2 is designed as a transconductance amplifier (with a voltage input and a current output).
  • the output voltage of the device 10 i.e. the characteristic
  • the voltage signal OUT is proportional to the peak current when the switch T1 is switched on (Ohm's law) and is continuously available.
  • the PWM control device are CTL and the
  • Monitoring device 12 structurally combined in a control and monitoring device 20, which z. B. can be implemented as an integrated circuit.
  • the device 10 can advantageously be integrated at least partially or completely into a control module of half-bridge drivers.
  • Control module the current in the inductive load is measured and in the application of the motor control z. B. be made available for engine management.
  • the device 10 could, however, deviate from this, also be adapted for a measurement in the "highside” path, i.e. for measurement and
  • FIG. 3 shows a circuit arrangement in which a current measuring device 10 is slightly modified compared to the current measuring device in FIG. 1.
  • T1 the current curve in the motor M (generally: inductive load) can be simulated by a controlled discharge of the output capacitor CA.
  • the device 10 additionally has a controllable one
  • the current source CS for controllable discharging of the capacitor CA during the switched-off state.
  • the current source CS can here, as shown in FIG. 3, by the monitoring device 12 using the anyway
  • the output signal of the device 10 that is, the characteristic voltage signal OUT, advantageously z. B. be provided proportionally to an average current in the inductive load.
  • Fig. 4 shows an embodiment in which a motor M by means of a
  • PWM-controlled half-bridge circuit comprising two half-bridges HB1 and HB2 with two switches T1 1, T21 and T 12, T22 each.
  • the motor M is arranged in a branch of the two half bridges HB1 and HB2, so that more varied PWM strategies are made possible due to the controllability of the total of four switches T1 1, T21, T12, T22.
  • PWM control devices CTL1 and CTL2 provided, which one
  • PWM control signal PWM is supplied in order to generate the control signals required for switching the respectively assigned switches T1 1, T21 or T12, T22 and to apply them to the control inputs (gates).
  • a device 10 for measuring the current flowing through the motor M comprises two current measuring devices 12-1, A2-1, A3-1 and 12-2, A2-2, A3-2 with reference to FIGS 3 type already described (corresponding to the arrangement "12, A2, A3"), which, as shown in FIG. 4, are assigned to the respective low-side switch T1 1 or T12 of the half bridges HB1 and HB2.
  • the device 10 further comprises a selection and evaluation device 32.
  • the operation of the two current measuring devices 12-1, A2-1, A3-1 and 12-2, A2-2, A3-2 can be controlled by means of a selection and evaluation device 32.
  • a selection and evaluation device 32 For this purpose, as symbolized in FIG. B. the PWM control signal PWM via the selection and evaluation device 32 also to the two
  • Monitoring devices 12-1 and 12-2 are supplied, which in the manner already described, the respectively assigned arrangement of synchronous
  • the monitoring devices 12-1 and 12-2 could also access relevant signals tapped directly at the switches T1 1 and T12 for monitoring the switching states.
  • one of the output signals OUT1, OUT2 provided by the two current measuring devices 12-1, A2-1, A3-1 and 12-2, A2-2, A3-2 is optionally selected and used as one
  • Output signal OUT provided at an output of the device 10.
  • one of the two switches T 11 and T12 can therefore advantageously be selected for measuring the current flowing through the motor M.
  • This selection can e.g. B. be controlled depending on a corresponding specification of a (not shown) device for "engine management", such an engine management device z. B. can also generate the PWM signal required for PWM control.
  • current measuring devices 12-1, A2-1, A3-1 and 12-2, A2-2, A3-2 By means of the z. B. via a digital bus system supplied programming signal "prog" and the selection and evaluation device 32, which functions similarly to a multiplex device, one of the available switches (here: T1 1 and T12) can be selected for the current measurement, and the result of the selected current measurement can be selected (here: signal OUT) to a higher-level control device such as in particular z. B. the aforementioned
  • Motor management device are transferred.
  • a particularly flexible motor management can advantageously be achieved through the programmable selection of different current measuring devices.
  • At least one current measuring device or, as shown in FIG. 4, several (here: two) current measuring devices, in one
  • control module 30 can be integrated, which also contains the devices (here: CTL1, CTL2) provided for controlling the relevant switches (here: T1 1, T21, T12, T22).
  • Such a block, such as. B. the illustrated drive module 30, be implemented as an integrated circuit for controlling a half-bridge circuit used to energize an inductive load and for measuring the current flowing through the inductive load.
  • the half-bridge circuit can in particular have at least one first half-bridge with two first semiconductor switches and a second half-bridge with two second semiconductor switches, such as. B. shown in Fig. 4.
  • the signal OUT or z. B. one of several such signals (e.g. OUT1, OUT2 in 4) is used as the "determining variable" of the current measurement, but this determining variable is only formed by evaluating the signal OUT, taking into account the measured temperature.
  • the evaluation can e.g. B. in the (appropriately designed) control and
  • Monitoring device 20 (FIGS. 1 and 3) or in the control module 30 (FIG. 4).
  • the invention provides a device and a method by means of which a motor current flowing through any semiconductor switch, in particular a standard power switch such as FET or MOSFET or the like, can be measured as part of a PWM motor control implemented by means of a half-bridge circuit.
  • a motor current flowing through any semiconductor switch in particular a standard power switch such as FET or MOSFET or the like, can be measured as part of a PWM motor control implemented by means of a half-bridge circuit.
  • a continuous measurement signal can advantageously be provided here.
  • the measurement itself does not cause any additional losses in the power circuit.
  • Measurement electronics can advantageously be installed in the control module
  • PWM motor control can be integrated.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zum Messen eines elektrischen Stromes, der durch eine induktive Last (M) fließt, die mittels einer Halbbrückenschaltung (HB) mit mindestens zwei Halbleiterschaltern (T1, T2) bestromt wird, wobei die Halbleiterschalter (T1, T2) gemäß eines PWM-Verfahrens komplementär ein- und ausgeschaltet werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung (10) weist auf: eine Überwachungseinrichtung (12), um die Einschaltzustände und Ausschaltzustände zumindest eines (T1) der mindestens zwei Halbleiterschalter (T1, T2) zu ermitteln; einen von der Überwachungseinrichtung (12) angesteuerten synchronen Messverstärker (A2), um während des ermittelten Einschaltzustands des Halbleiterschalters (T1) einen an dem Halbleiterschalter (T1) anliegenden Spannungsabfall (U1) zu messen und zu einer vervielfachten Spannung (U2) zu vervielfachen; und einen von der Überwachungseinrichtung (12) angesteuerten synchronen Spannungsfolger (A3), um ein für den Strom in der induktiven Last (M) charakteristisches Spannungssignal (OUT) zu erzeugen, das im Einschaltzustand des Halbleiterschalters (T1) der ver-vielfachten Spannung (U2) folgt und im Ausschaltzustand des Halbleiterschalters (T1) im Wesentlichen konstant bleibt oder sich gemäß eines vordefinierten Verlaufs verringert. Ferner schlägt die Erfindung ein entsprechendes Strommessverfahren vor.

Description

Beschreibung
Vorrichtung und Verfahren zum Messen eines durch eine PWM-angesteuerte induktive Last fließenden Stromes
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen eines elektrischen Stromes, der durch eine induktive Last fließt, die mittels einer
Halbbrückenschaltung mit mindestens zwei Halbleiterschaltern bestromt wird, wobei die Halbleiterschalter gemäß eines PWM (Pulsweitenmodulation)-Verfahrens komplementär ein- und ausgeschaltet werden. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Messen eines derartigen elektrischen Stromes.
Beim Betrieb von induktiven Lasten wie z. B. elektrischen Motoren unter
Verwendung eines PWM-Verfahrens ist es oftmals erforderlich, den aktuell durch die induktive Last fließenden Strom zu messen, also etwa ein für diesen Strom charakteristisches Messsignal zu erzeugen, welches dann im Falle eines
Motorbetriebs z. B. vorteilhaft zur Regelung oder Steuerung bei der
Motoransteuerung verwendet werden kann, oder z. B. zur Bestimmung einer Winkelposition eines Rotors.
Aus dem Stand der Technik sind hierfür z. B. Verfahren bekannt, bei denen der Spannungsabfall an einem in Reihenschaltung zu dem elektrischen Motor angeordneten Messwiderstand gemessen und zu einem geeigneten Messsignal verstärkt wird. Ein Nachteil dieser Verfahren ist, dass im Leistungszweig ein zusätzlicher Spannungsabfall entsteht, der den Wirkungsgrad des Systems reduziert. Außerdem führt diese Lösung zu zusätzliche Kosten und erfordert zusätzlichen Bauraum für den Messwiderstand.
Andere aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren benutzen z. B.
magnetische bzw. magnetisch gekoppelte Übertrager. Derartige Übertrager oder Transformatoren haben jedoch ebenfalls hohe zusätzliche Kosten zur Folge und können außerdem schwer integriert bzw. miniaturisiert werden. Zu den magnetischen Verfahren im weitesten Sinne zählt auch der Einsatz von Hall-Sensoren, mit denen die magnetische Feldstärke, die von dem durch die induktive Last fließenden Strom hervorgerufen wird, in ein Messsignal (z. B.
analoges Spannungssignal) umgesetzt wird. Ein Nachteil ist vor allem die begrenzte Genauigkeit und auch die Sensibilität der Anordnung von Hall-Sensoren gegen mechanische Dejustage.
Ferner sind speziell für die Bestromung von elektrischen Motoren oftmals als "SmartDriver" bezeichnete bzw. eine sogenannte "SenseFET' -Technologie nutzende integrierte Schaltungen bekannt. Dabei wird ein gewisser Teil eines Leistungstransistors separiert und so geregelt, dass in ihm ein zum eigentlichen Ausgangsstrom proportionaler Stromanteil fließt. Diese Technologie hat den Vorteil, dass im Leistungskreis kein zusätzlicher Spannungsabfall entsteht, es ist jedoch ein spezieller Leistungsschalter erforderlich. Diese Verfahren können also nicht mit jedem beliebigen Halbleiterschalter (z. B. beliebige FETs etc.) realisiert werden. Weitere Nachteile sind die hohen Anforderungen an den Messverstärker und eine begrenzte Genauigkeit der Messung.
Ferner sind im Stand der Technik auch noch Verfahren beschrieben, die eine Messung eines durch einen eingeschalteten Leistungsschalter fließenden Stromes durch Messung des Spannungsabfalls am Leistungsschalter bewerkstelligen. In der DE 43 38 714 AI zum Beispiel wird der Strom im eingeschalteten Zustand eines Leistungsschalters gemessen, um einen geeigneten Ausschaltzustand des
Schalters zu bestimmen und damit eine Regelung in einem Schaltnetzteil zu erzielen.
Ferner ist z. B. aus der WO 2008/075306 AI betreffend einen Audioverstärker bekannt, den Spannungsabfall an einem Halbleiterschalter zur Messung des Stromes heranzuziehen.
Diese bekannten Anordnungen stellen kein kontinuierliches Messsignal zur Verfügung, wie es jedoch oftmals wünschenswert ist bzw. z. B. von vielen digitalen Steuer- oder Regeleinrichtungen benötigt wird. Die DE 198 03 040 AI beschreibt ein Verfahren zur Messung des Stromes in einem Verpolschutzschalter in einem Leistungskreis. Dieser Schalter ist jedoch selbst nicht getaktet und der Strom deshalb mit geringem Aufwand messbar.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Strommessung der eingangs genannten Art zu bewerkstelligen, also die Messung eines Stromes, der mittels einer Halbbrückenschaltung aufweisend mehrere PWM-getaktet angesteuerte Halbleiterschalter durch eine induktive Last getrieben wird, wobei die Messung mit wenigen Verlusten und vergleichsweise geringem Aufwand bei gleichzeitig guter Genauigkeit realisierbar sein soll.
Insbesondere zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, mittels welchen der Strom der induktiven Last, insbesondere z. B. der Strom eines elektrischen Motors, in einem pulsweitenmodulierten
Leistungsschalter der Halbbrückenschaltung gemessen und als kontinuierliches Strommesssignal ausgegeben werden kann.
Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine
Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist auf:
- eine Überwachungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, die
Einschaltzustände und Ausschaltzustände zumindest eines der mindestens zwei Halbleiterschalter zu ermitteln,
- einen von der Überwachungseinrichtung angesteuerten synchronen
Messverstärker, der dazu ausgebildet ist, während des ermittelten
Einschaltzustands des Halbleiterschalters einen an dem Halbleiterschalter anliegenden Spannungsabfall zu messen und zu einer vervielfachten
Spannung zu vervielfachen, und - einen von der Überwachungseinrichtung angesteuerten synchronen
Spannungsfolger, der ein für den Strom in der induktiven Last
charakteristisches Spannungssignal erzeugt, das im Einschaltzustand des Halbleiterschalters der vervielfachten Spannung folgt und im
Ausschaltzustand des Halbleiterschalters im Wesentlichen konstant bleibt oder sich gemäß eines vordefinierten Verlaufs verringert.
Vorteilhaft erzeugt der synchrone Spannungsfolger ein kontinuierliches Signal, das charakteristisch für den Strom in der induktiven Last ist, auch wenn der betreffende Halbleiterschalter pulsweitenmoduliert angesteuert (ein- und ausgeschaltet) wird. Insbesondere kann das vom synchronen Spannungsfolger erzeugte
Spannungssignal proportional zum Strom in der induktiven Last sein. Da die Strommessung gemäß der Erfindung auf einer Messung und Verarbeitung des Spannungsabfalls an (mindestens) einem Halbleiterschalter beruht, ergeben sich keine Verluste wie beim Einsatz eines speziellen Messwiderstands.
Da die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einsatz in Verbindungmit einer PWM-angesteuerten Halbbrückschaltung vorgesehen ist, kann die
Überwachungseinrichtung der Vorrichtung z. B. einen Eingang besitzen, an welchem ein für die Ansteuerung der Halbbrückschaltung ohnehin benötigtes PWM-Steuersignal zugeführt wird.
Alternativ oder zusätzlich kann die Überwachungseinrichtung einen Eingang aufweisen, an welchem ein Steuersignal zugeführt wird, welches von einem Steuereingang (z. B. Gate bei einem FET) des betreffenden Halbleiterschalters abgezweigt wird.
Schließlich kommt alternativ oder zusätzlich zu diesen Möglichkeiten in Betracht, dass die Überwachungseinrichtung einen Eingang aufweist, an welchem ein Spannungssignal zugeführt wird, welches von demjenigen Anschluss der induktiven Last abgegriffen wird, der mit dem betreffenden Halbleiterschalter verbunden ist. Sämtliche der vorgenannten Signale ermöglichen der Überwachungseinrichtung die Einschaltzustände und Ausschaltzustände des zumindest einen
Halbleiterschalters zu ermitteln.
In einer Ausführungsform ist die Überwachungseinrichtung implementiert als eine digitale Rechnereinrichtung, insbesondere z. B. programmgesteuerte digitale Rechnereinrichtung (z. B. Mikrocontroller), oder stellt eine Teilfunktionalität einer derartigen Rechnereinrichtung dar.
Der synchrone Messverstärker kann z. B. durch einen entsprechend beschalteten Operationsverstärker implementiert sein, beispielsweise mit zwei Widerständen beschältet als ein nicht-invertierender Verstärker oder als ein invertierender Verstärker.
Der synchrone Spannungsfolger kann z. B. durch einen entsprechend beschalteten Operationsverstärker implementiert sein (Gegengekoppelter Operationsverstärker).
Der synchrone Messverstärker und der synchrone Spannungsfolger müssen jedoch im Rahmen der Erfindung synchron zu den Ein- und Ausschaltvorgängen des betreffenden Halbleiterschalters betrieben werden können. Zu diesem Zweck können diese Komponenten mit einem entsprechenden Steuereingang versehen sein, um ausgehend von der Überwachungseinrichtung ein entsprechendes Steuersignal eingeben bzw. anlegen zu können, welches beispielsweise im
Einschaltzustand des Halbleiterschalters sowohl den Messverstärker als auch den Spannungsfolger einschaltet und im Ausschaltzustand des Halbleiterschalters diese beiden Komponenten wieder ausschaltet.
Zur Erzielung eines möglichst verzerrungsfreien Ein- bzw. Ausschaltens kann der synchrone Messverstärker besonders vorteilhaft z. B. als so genannter
Transkonduktanzverstärker (Spannungsgesteuerte Stromquelle) ausgeführt sein oder einen solchen beinhalten. Damit lassen sich z. B. nachteilige Überschwinger bei Einschwingvorgängen von im Messverstärker vorgesehenen Regelschleifen vermeiden und somit resultierende Fehler minimieren. In einer Ausführungsform ist der synchrone Spannungsfolger dazu ausgebildet, während des Ausschaltzustands des Halbleiterschalters das Spannungssignal im Wesentlichen konstant zu halten.
In einer Ausführungsform wird dies unter Verwendung eines Kondensators realisiert, der an einem Ausgang des Spannungsfolgers angeordnet ist, um somit die genannte Konstanthaltung des vom Spannungsfolger erzeugten
Spannungsignals zu bewerkstelligen. Das konstante Spannungssignal entspricht dann demjenigen Spannungsfolgerausgangssignal, welches am Ende der vorangegangenen Phase vorlag, in welcher der betreffende Halbleiterschalter eingeschaltet war.
In einer anderen Ausführungsform ist der synchrone Spannungsfolger dazu ausgebildet, während des Ausschaltzustands des Halbleiterschalters das
Spannungssignal gemäß eines vordefinierten Verlaufs zu verringern.
Auch dies kann z. B. unter Einsatz eines Kondensators bewerkstelligt werden, der an einem Ausgang des Spannungsfolgers angeordnet ist, wobei darüber hinaus eine Einrichtung zur vordefinierten Entladung des Kondensators während des Ausschaltzustands vorzusehen ist. Eine solche Entladeeinrichtung kann im einfachsten Fall durch einen passiven (z. B. ohmschen) Widerstand parallel zum Kondensator gebildet sein. In einer anderen Ausführungsform erfolgt die Entladung über eine parallel zum Kondensator angeordnete und von der
Überwachungseinheit angesteuerte steuerbare Stromquelle.
In einer Weiterbildung ist der vordefinierte Verlauf während des Ausschaltzustands des Halbleiterschalters einem zu erwartenden Stromabbau in der induktiven Last angenähert und/oder ist der vordefinierte Verlauf konfigurierbar ausgelegt und über eine Programmierschnittstelle definierbar.
Damit kann vorteilhaft die Genauigkeit der Strommessung verbessert werden. Die erwähnte Programmierschnittstelle kann an einer programmgesteuerten Rechnereinrichtung vorgesehen sein, welche die Überwachungseinrichtung ausbildet oder zumindest beinhaltet.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform bzw. Verwendung der Erfindung ist vorgesehen, dass die induktive Last von einem elektrischen Motor, insbesondere z. B. von einem Gleichstrom-Motor gebildet ist.
Insbesondere in diesem Fall kann vorteilhafterweise die Überwachungseinrichtung, gegebenenfalls auch der synchrone Messverstärker und der synchrone
Spannungsfolger, zusammen mit einer PWM-Motoransteuereinrichtung in einer integrierten Schaltung zusammengefasst sein.
In einer Ausführungsform handelt es sich um einen elektrischen Motor in einem Fahrzeug, wie z. B. einen Motor zur Betätigung verstellbarer
Fahrzeugkomponenten, z. B. zur Verstellung eines Fahrzeugsitzes oder
Komponenten davon oder zur Verstellung eines Verschlusselements des
Fahrzeuges (z. B. Fenster, Schiebedachdeckel, Verdeck etc.). Alternativ kann der Motor im Fahrzeug z. B. zum Antreiben einer Fluidpumpe vorgesehen sein.
In einer Ausführungsform weist die Vorrichtung ferner eine
Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen einer Temperatur des
Halbleiterschalters und eine Auswerteeinrichtung auf, welche den durch die induktive Last fließenden Strom basierend auf dem (vom Spannungsfolger erzeugten) Spannungssignal und der erfassten Temperatur des Halbleiterschalters ermittelt.
Insbesondere kann hierbei vorgesehen sein, dass das Ergebnis der
Temperaturerfassung zum Bestimmen eines Widerstands des betreffenden
Halbleiterschalters im Einschaltzustand verwendet wird (z. B. anhand einer abgespeicherten Nachschlagtabelle oder dergleichen, um einer gemessenen Temperatur einen entsprechenden Widerstand zuzuordnen). Eine
temperaturabhängige Korrektur des Einschaltwiderstands ermöglicht vorteilhaft eine Reduzierung der ansonsten durch die Temperaturabhängigkeit entstehenden systematischen Messfehler.
Ebenfalls eine Verbesserung der Messgenauigkeit kann erzielt werden, wenn die absoluten Fehler der Anordnung (z. B. betreffend Einschaltwiderstand des
Halbleiterschalters, Offset und Verstärkung der aus synchronem Messverstärker und synchronem Spannungsfolger bestehenden Signalverarbeitungsanordnung) kalibriert werden und zur Korrektur eines ermittelten Stromwertes herangezogen werden. Hierfür geeignete (und ggf. temperaturabhängig erfasste)
Korrekturparameter können z. B. in der Überwachungseinrichtung abgespeichert sein und im Betrieb der Vorrichtung zum Zwecke einer (genaueren) Auswertung des vom Spannungsfolger erzeugten Spannungssignals verwendet werden (ggf. unter Mitberücksichtigung der gemessenen Temperatur).
In einer Ausführungsform weist die Vorrichtung ferner eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen des gemessenen durch die induktive Last fließenden Stromes mit einem vorgegebenen Schwellwert und eine Auswerteeinrichtung auf, welche bei einer Überschreitung des Schwellwerts ein diese Überschreitung anzeigendes Überlastsignal erzeugt.
Die Vergleichseinrichtung kann z. B. durch einen Spannungskomparator gebildet sein, dem einerseits das vom Spannungsfolger erzeugte Spannungssignal und andererseits eine vorbestimmte (z. B. feste oder z. B. von der Auswerteeinrichtung definierte) Referenzspannung eingegeben wird.
Die Auswerteeinrichtung kann z. B. durch eine bzw. die oben bereits erwähnte digitale, insbesondere z. B. programmgesteuerte digitale Rechnereinrichtung gebildet sein, welche auch insbesondere z. B. die Überwachungseinrichtung ausbilden kann.
Vorteilhaft kann mit dieser Ausführungsform eine "Kurzschlussüberwachung" realisiert werden. In einer Ausführungsform weist die Halbbrückenschaltung mehrere Halbbrücken mit jeweils zwei Halbleiterschaltern auf und weist die Vorrichtung ferner eine ansteuerbare Auswahleinrichtung auf, mittels welcher einer von mehreren der Halbleiterschalter für die Messung des durch die induktive Last fließenden Stromes auswählbar ist.
Gemäß einer ersten Variante dieser Ausführungsform umfasst die Vorrichtung einen synchronen Messverstärker und einen diesem nachgeordneten synchronen Spannungsfolger (wie bereits beschrieben), wobei mittels der Auswahleinrichtung ein Eingang des synchronen Messverstärkers variabel mit verschiedenen der Halbleiterschalter verbunden werden kann, um während des Einschaltzustands des ausgewählten Halbleiterschalters den daran anliegenden Spannungsabfall zu messen und zu vervielfachen und einem Eingang des nachgeordneten synchronen Spannungsfolgers zuzuführen.
Gemäß einer zweiten Variante dieser Ausführungform umfasst die Vorrichtung für verschiedene der Halbleiterschalter eine jeweilige (mit dem jeweiligen
Halbleiterschalter verbundene) Anordnung aus einem synchronen Messverstärker und einem nachgeordneten synchronen Spannungsfolger, wobei mittels der Auswahleinrichtung variabel einer der mehreren Spannungsfolger bzw. dessen Ausgang ausgewählt wird, an dessen Ausgang das für den Strom in der induktiven Last charakteristische Spannungssignal abgegriffen und (z. B. zur weiteren Auswertung) weiterverwendet wird.
In beiden Varianten kann die Auswahleinrichtung z. B. von einer bzw. der bereits erwähnten digitalen Rechnereinrichtung ausgebildet oder angesteuert sein. Im Verwendungsfall einer Motoransteuerung kann die Rechnereinrichtung z. B. über ein digitales Bussystem mit einer (ebenfalls als Rechnereinrichtung ausgebildeten) "Motormanagement"-Einrichtung (z. B. Mikrocontroller) verbunden sein. Damit können z. B. Vorgaben des Motormanagement an die Auswahleinrichtung übermittelt werden. Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine integrierte Schaltung zum Ansteuern einer zum Bestromen einer induktiven Last (z. B.
elektrischer Gleichstrom-Motor) verwendeten Halbbrückenschaltung und zum Messen des durch die induktive Last fließenden Stromes vorgeschlagen, wobei die Halbbrückenschaltung zumindest eine erste Halbbrücke mit zwei ersten
Halbleiterschaltern und eine zweite Halbbrücke mit zwei zweiten Halbleiterschaltern aufweist, und wobei die integrierte Schaltung aufweist:
- eine PWM-Ansteuereinrichtung zum komplementären Ein- und Ausschalten der Halbleiterschalter der Halbbrückenschaltung gemäß eines
PWM-Verfahrens (z. B. auf Basis eines zugeführten PWM-Steuersignals),
- eine erste Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die mit zumindest einem der zwei ersten Halbleiterschalter verbunden ist,
- eine zweite Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die mit zumindest einem der zwei zweiten Halbleiterschalter verbunden ist, und
- eine Steuereinrichtung, mittels welcher die erste oder die zweite Vorrichtung für die Messung des durch die induktive Last fließenden Stromes auswählbar ist.
Ganz allgemein bezeichnet im Rahmen der Erfindung der Begriff
"Halbbrückenschaltung" eine Schaltung, die eine oder mehrere Halbbrücken aufweist. Der Begriff "Halbbrücke" bezeichnet hierbei eine Reihenschaltung von zwei ansteuerbaren Halbleiterschaltern wie insbesondere z. B. FETs
(Feldeffekttransistoren) wie z. B. MOSFETs, wobei in Verwendungssituation diese Reihenschaltung an einer Versorgungsspannung angeschlossen ist und ein Anschluss der induktiven Last mit einem Abgriff zwischen den zwei
Halbleiterschaltern ("Mittelabgriff") verbunden ist.
Die vorerwähnte integrierte Schaltung kann z. B. zum Ansteuern eines (einzigen) elektrischen Motors und hierbei zum Ansteuern einer (einzigen) Halbbrücke vorgesehen sein, deren Mittelabgriff mit einem Anschluss des Motors verbunden ist, wohingegen der andere Anschluss des Motors z. B. mit einem festen elektrischen Potential (z. B. elektrische Masse oder elektrisches Versorgungspotential) verbunden ist.
Alternativ kann zur Ansteuerung eines (einzigen) Motors auch z. B. eine
Halbbrückenschaltung mit zwei Halbbrücken verwendet werden, deren
Mittelabgriffe (zwischen den jeweiligen Halbleiterschaltern) mit jeweils einem der beiden Anschlüsse des Motors verbunden sind.
In einer Weiterbildung ist die vorerwähnte integrierte Schaltung zum Ansteuern mehrerer induktiven Lasten, insbesondere z. B. mehrerer elektrischer Motoren vorgesehen und weist in diesem Fall eine geeignete Mehrzahl von Halbbrücken auf.
Beispielsweise können eine erste, zweite und dritte Halbbrücke verwendet werden, um einen ersten und einen zweiten Motor anzusteuern, wobei der erste Motor an den Mittelabgriffen der ersten und zweiten Halbbrücken angeschlossen ist und der zweite Motor an den Mittelabgriffen der zweiten und dritten Halbbrücken
angeschlossen ist.
Alternativ könnte z. B. der erste Motor an den Mittelabgriffen der ersten und zweiten Halbbrücken angeschlossen sein und der zweite Motor an den Mittelabgriffen der ersten und dritten Halbbrücken angeschlossen sein.
Nach diesen Prinzipien lassen sich integrierte Schaltungen zum Ansteuern von "n" Motoren ausbilden, wobei n die Anzahl der anzusteuernden Motoren bezeichnet, wobei die hierbei verwendete Halbbrückenschaltung dann z. B. insgesamt "n+1 " Halbbrücken aufweisen kann, die von der integrierten Schaltung ansteuert werden.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen, zum Messen eines elektrischen Stromes, der durch eine induktive Last (z. B. elektrischer Motor) fließt, die mittels einer Halbbrückenschaltung mit mindestens zwei Halbleiterschaltern bestromt wird, wobei die Halbleiterschalter gemäß eines PWM-Verfahrens komplementär ein- und ausgeschaltet werden, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- Überwachen zumindest eines der mindestens zwei Halbleiterschalter, um die Einschaltzustände und Ausschaltzustände des zumindest einen der mindestens zwei Halbleiterschalter zu ermitteln,
- Messen eines an dem Halbleiterschalter anliegenden Spannungsabfalls während des ermittelten Einschaltzustands des Halbleiterschalters,
- synchrones Vervielfachen des an dem Halbleiterschalter gemessenen
Spannungsabfalls während des ermittelten Einschaltzustands des
Halbleiterschalters zu einer vervielfachten Spannung, und
- Erzeugen eines für den Strom in der induktiven Last charakteristischen
Spannungssignals, das im Einschaltzustand des Halbleiterschalters der vervielfachten Spannung folgt und im Ausschaltzustand des
Halbleiterschalters im Wesentlichen konstant gehalten wird oder gemäß eines vordefinierten Verlaufs verringert wird.
Eine im Rahmen der Erfindung bevorzugte Verwendung eines derartigen
Verfahrens bzw. der hier beschriebenen Vorrichtung ist die Messung des durch einen elektrischen Motor, insbesondere z. B. Gleichstrom-Motor, fließenden Stromes, der in einem Fahrzeug zum ansteuerbaren Betätigen (z. B. Verstellen) einer Fahrzeugkomponente eingesetzt wird (wie oben bereits beschrieben).
Eine vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen integrierten Schaltung ist die Bestromung einer Mehrzahl von elektrischen Motoren, insbesondere
Gleichstrom-Motoren, und die Messung eines jeweiligen Motorstromes (eines aktuell bestromten Motors), z. B. in einem Fahrzeug zum ansteuerbaren Betätigen (z. B. Verstellen) einer Mehrzahl von Fahrzeugkomponenten. Die für die erfindungsgemäße Vorrichtung oder die erfindungsgemäße integrierte Schaltung hier beschriebenen Ausführungsformen und besonderen
Ausgestaltungen (und/oder in diesem Zusammenhang beschriebene Merkmale der Halbbrückenschaltung) können, einzeln oder in beliebiger Kombination, in analoger Weise auch als Ausführungsformen bzw. besondere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens (oder einer erfindungsgemäßen Verwendung) vorgesehen sein, und umgekehrt.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist z. B. vorgesehen, dass das Erzeugen des Spannungssignals mittels eines synchronen Spannungsfolgers erfolgt. Hierzu kann bei dem Verfahren ein Spannungsfolger der weiter oben bereits
beschriebenen Art verwendet werden.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein elektrischer Widerstand des Halbleiterschalters temperaturabhängig ist und das Verfahren ferner folgende Schritte aufweist:
- Erfassen einer Temperatur des Halbleiterschalters, und
- Ermitteln des durch die induktive Last fließenden Stromes basierend auf dem Spannungssignal und der erfassten Temperatur des Halbleiterschalters.
Für das Erfassen der Temperatur kann ein eigens am betreffenden
Halbleiterschalter angeordneter Temperatursensor verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass ein Halbleiterschalter verwendet wird, der bereits einen Temperatursensor und einen entsprechenden Signalausgang zur Bereitstellung eines für die Temperatur charakteristischen Signals aufweist.
Das Ermitteln des Stromes kann, sofern hierfür nicht einfach das ohnehin erzeugte charakteristische Spannungssignal als solches herangezogen wird, insbesondere z. B. in programmgesteuerter Weise erfolgen (z. B. unter Mitberücksichtigung einer gemessenen Temperatur und/oder von Korrekturparametern der vorerwähnten Art). In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Verfahren ferner folgende Schritte aufweist:
- Vergleichen des gemessenen durch die induktive Last fließenden Stromes mit einem vorgegebenen Schwellwert, und
- Erzeugen eines eine Überschreitung des Schwellwerts anzeigenden
Überlastsignals, falls der gemessene Strom den Schwellwert überschreitet.
Insbesondere für den Fall, dass kein fest vorgegebener sondern ein variabler Schwellwert vorgesehen ist, kann das Vergleichen des Stromes mit dem
Schwellwert involvieren, dass der Schwellwert zuvor in programmgesteuerter Weise definiert wird.
Auch das bedarfsweise Erzeugen des Überlastsignals kann z. B. in
programmgesteuerter Weise erfolgen.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Spannungssignal im
Ausschaltzustand des Halbleiterschalters gemäß eines vordefinierten Verlaufs verringert wird.
Hierfür wird bevorzugt ein während des Einschaltzustands des betreffenden Halbleiterschalters mit dem erzeugten charakteristischen Spannungssignal beaufschlagter Kondensator in Verbindung mit einer zum Entladen dieses
Kondensators parallel zum Kondensator angeordneten Stromquelle verwendet. Im einfachsten Fall kann die Stromquelle von einem ohmschen Widerstand gebildet sein, der einen Entladestrom proportional zur aktuellen Ladespannung des
Kondensators bereitstellt. Alternativ kann zum Entladen des Kondensators z. B. eine ansteuerbare Stromquelle verwendet werden.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der vordefinierte Verlauf während des Ausschaltzustands des Halbleiterschalters einem zu erwartenden Stromabbau in der induktiven Last angenähert ist und/oder dass der vordefinierte Verlauf konfigurierbar ausgelegt ist und über eine Programmierschnittstelle definierbar ist.
Zu diesem Zweck können z. B. der Kapazitätswert und der Widerstandswert der vorstehend erwähnten Parallelanordnung eines Kondensators und eines
Widerstands geeignet, d. h. in Anpassung an den zu erwartenden zeitlichen Verlauf des Stromabbaus in der induktiven Last während des Ausschaltzustands bemessen werden, bzw. kann eine parallel zum Kondensator angeordneten Stromquelle geeignet angesteuert werden.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die induktive Last von einem elektrischen Motor, insbesondere Gleichstrom-Motor gebildet ist.
Falls im konkreten Anwendungsfall eine Umkehrung der Drehrichtung des
Gleichstrom-Motors nicht erforderlich ist, so kann die Bestromung des Motors z. B. mittels einer Halbbrückenschaltung mit nur einer Halbbrücke mit zwei
komplementär ein- und ausgeschalteten Halbleiterschaltern realisiert sein. In diesem Fall kann der nicht mit der Halbbrücke verbundene Anschluss des Motors z. B. mit einem festen elektrischen Potential (z. B. elektrische Masse oder elektrisches Versorgungspotential) verbunden sein. Alternativ könnte jedoch auch in diesem Anwendungsfall eine Halbbrückenschaltung mit zwei Halbbrücken aufweisend jeweils zwei Halbleiterschalter verwendet werden.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Halbbrückenschaltung mehrere Halbbrücken mit jeweils zwei Halbleiterschaltern aufweist und das Verfahren ferner folgenden Schritt aufweist: Auswählen eines von mehreren der Halbleiterschalter für die Messung des durch die induktive Last fließenden Stromes.
Das Auswählen des Halbleiterschalters erfolgt gemäß einer ersten Variante dadurch, dass dieser Halbleiterschalter mit einer zum Messen des
Spannungsabfalls und der weiteren Verarbeitung des Messsignals verwendeten Einrichtung verbunden wird, wohingegen das Auswählen des Halbleiterschalters gemäß einer zweiten Variante dadurch erfolgt, dass von mehrfach (entsprechend der Mehrzahl von auswählbaren Halbleiterschaltern) vorgesehenen derartigen Mess- und Verarbeitungseinrichtungen eine Einrichtung ausgewählt wird, deren bereitgestelltes (für den Strom in der induktiven Last charakteristisches)
Spannungssignal dann für die Strommessung verwendet bzw. (ggf. nach einer Auswertung) herangezogen wird.
Bei einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist die Vorrichtung in einen integrierten Motor-Ansteuerbaustein integriert, mit dem der Strom eines
Elektromotors für verschiedene Betriebsbedingungen des Motors erfasst werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben. Es stellen dar:
Fig. 1 ist ein Prinzipschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines elektrischen Motors, ausgestattet mit einer Vorrichtung zur Messung des den Motor durchfließenden Stromes, gemäß eines Ausführungsbeispiels,
Fig. 2 zeigt beispielhaft zeitliche Verläufe von verschiedenen elektrischen
Spannungen, die im Betrieb der Vorrichtung von Fig. 1 auftreten,
Fig. 3 ist ein Prinzipschaltbild einer Schaltungsanordnung mit einer
Strommessvorrichtung gemäß eines abgewandelten
Ausführungsbeispiels, und
Fig. 4 ist ein Prinzipschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines elektrischen Motors, ausge-stattet mit einer Vorrichtung zur Messung des den Motor durchfließenden Stromes gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels.
Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung zur PWM
(Pulsweitenmodulation)-Ansteuerung eines elektrischen Motors M (allgemein: induktive Last, hier: Gleichstrom-Motor) zusammen mit einer Vorrichtung 10 zur Messung des den Motor M durchfließenden elektrischen Stromes.
Im dargestellten Beispiel wird der Motor M mittels einer Halbbrückenschaltung bestromt, die (mindestens) eine aus einer Reihenschaltung von zwei ansteuerbaren Halbleiterschaltern T1 und T2 gebildete Halbbrücke HB umfasst.
Im dargestellten Beispiel sind die beiden Schalter n und T2 jeweils als MOSFET ausgebildet. Abweichend davon kommen hierfür jedoch auch andere Ausführungen von Halbleiterschaltern in Betracht, wie diese insbesondere z. B. als
"Leistungsschalter" aus dem Stand der Technik von Halbbrücken zur Ansteuerung elektrischer Maschinen bekannt sind.
In Fig. 1 ist die Halbbrückenschaltung einerseits mit einem elektrischen
Vesorgungspotential VS und andererseits mit einer elektrischen Masse GND verbunden.
Einer der beiden Anschlüsse des Motors M (in Fig. 1 links) ist mit einem Mittelabgriff der Halbbrücke HB (zwischen T1 und T2) verbunden und der andere der beiden Anschlüsse des Motors M (in Fig. 1 rechts) ist z. B. mit einem festen elektrischen Potential wie z. B. dem Versorgungspotential VS verbunden.
Abweichend davon könnte letzterer Anschluss des Motors M insbesondere z. B. auch mit dem Mittelabgriff einer weiteren Halbbrücke der dargestellten Art verbunden sein (vgl. hierzu auch Beispiel von Fig. 4).
Die PWM-Ansteuerung des Motors M erfolgt über die zwei Schalter T1 und T2, die komplementär über jeweilige Gate-Treiber GS1 und GD2 basierend auf einem PWM-Steuersignal "PWM" angesteuert werden.
Das Signal PWM kann z. B. ein analoges oder ein digitales Signal (z. B.
Datensignal) sein und definiert ein für die Motoransteuerung gewünschtes
PWM-Tastverhältnis. Das Signal PWM wird einer PWM-Ansteuereinrichtung CTL zugeführt, welche daraus komplementäre Steuersignale zur Ansteuerung der Gate-Treiber GD1 , GD2 erzeugt, die wiederum die zum verlustarmen
komplementären Ein- und Ausschalten der Schalter T1 , T2 geeigneten
Steuerpotentiale für die Gates (allgemein: Steueranschlüsse) der Schalter T1 , T2 erzeugen.
Das elektrische Potential am Mittelabgriff der Halbbrücke HB ist in Fig. 1 mit U1 bezeichnet. Gemäß der PWM-Ansteuerung der Halbbrücke HB wechselt U1 im Betrieb der Schaltungsanordnung zwischen den Potentialen GND und VS hin und her.
Eine im Rahmen der Erfindung vorteilhafte PWM-Periodendauer der
PWM-Ansteuerung kann z. B. im Bereich von 1 ms bis 10 ps liegen.
Die Strommessvorrichtung 10 weist gemäß des dargestellten Ausführungsbeispiels folgende Komponenten auf:
- eine Überwachungseinrichtung 12, die dazu ausgebildet ist, die
Einschaltzustände und Ausschaltzustände der Schalter (hier: MOSFETs) T1 und T2 zu ermitteln,
- einen von der Überwachungseinrichtung 12 angesteuerten synchronen
Messverstärker A2, der dazu ausgebildet ist, während des ermittelten
Einschaltzustands des Schalters T1 einen an diesem Schalter n anliegenden Spannungsabfall (hier: U1 - GND) zu messen und zu einer vervielfachten Spannung U2 zu vervielfachen,
- einen von der Überwachungseinrichtung 12 angesteuerten synchronen
Spannungsfolger A3, der ein für den Motorstrom charakteristisches
Spannungssignal OUT erzeugt, das im Einschaltzustand des Schalters T1 der vervielfachten Spannung U2 folgt und im Ausschaltzustand des Schalters T1 im Wesentlichen konstant bleibt. Zur Bestimmung des Stromes im Motor M wird der Spannungsabfall über dem Schalter T1 in der Einschaltphase ausgewertet.
Fig. 2 zeigt einen beispielhaften Verlauf folgender Spannungen in Abhängigkeit von der Zeit t während einer Periode der PWM-Ansteuerung (hier z. B. 100 ps) im Betrieb der Vorrichtung 10:
U1 : Halbbrückenspannung, am Mittelabgriff der Halbbrücke HB,
U2: vervielfachte Spannung, am Ausgang des synchronen Messverstärkers
A2, und
OUT: charakteristisches Spannungssignal, am Ausgang des synchronen
Spannungsfolgers A3.
Die Bestimmung der Einschaltphase bzw. des Einschaltzustands des Schalters T1 erfolgt in der Überwachungseinrichtung 12 durch das PWM-Steuersignal PWM, das zu diesem Zweck auch der Überwachungseinrichtung 12 zugeführt wird, oder wie in Fig. 1 symbolisiert von der PWM-Ansteuereinrichtung CTL an die
Überwachungseinrichtung 12 weitergeleitet wird.
Alternativ oder zusätzlich können von der Überwachungseinrichtung 12, wie in Fig. 1 ebenfalls dargestellt, relevante Signale direkt am Schalter TI abgegriffen werden, wie etwa das Potential am Gate (allgemein: Steuereingang) des Schalters TI und/oder das Halbbrückenpotential U1 .
Im Einschaltzustand des Schalters T1 werden der synchrone Messverstärker A2 und der synchrone Spannungsfolger A3 mittels eines von der
Überwachungseinrichtung 12 erzeugten Synchronisierungssignals "ON/OFF" eingeschaltet und der Spannungsabfall am Schalter T1 , entsprechend dem
Halbbrückenpotential U 1 , zu der vervielfachten Spannung U2 vervielfacht und über den synchronen Spannungsfolger A3 als das charakteristische Spannungssignal OUT ausgegeben. Im Ausschaltzustand des Schalters T1 werden der synchrone Messverstärker A2 und der synchrone Spannungsfolger A3 ausgeschaltet. Ein Kondensator CA am Ausgang des synchronen Spannungsfolgers A3 hält sodann den Zustand
(Spannungssignal OUT) bis zum nächsten Einschaltzustand des Schalters TI konstant.
Ein Vorteil der Vorrichtung 10 besteht darin, dass an deren Ausgang ein
kontinuierliches Ausgangssignal (OUT) bereitgestellt wird, das im Beispiel aufgrund der dargestellten Ausgestaltung des Messverstärkers A2 proportional zu einem (Spitzen-)Strom in der induktiven Last (hier: Motor M) ist, auch wenn der betreffende Halbleiterschalter (hier: Schalter T1 ) pulsweitenmoduliert angesteuert wird.
Zur Erzielung eines möglichst verzerrungsfreien Ein- bzw. Ausschaltens ist der synchrone Messverstärker A2 als ein Transkonduktanzverstärker (mit einem Spannungseingang und einem Stromausgang) ausgeführt.
Die Ausgangsspannung der Vorrichtung 10, d.h. das charakteristische
Spannungssignal OUT ist in diesem Beispiel proportional zum Spitzenstrom im Einschaltzustand des Schalters T1 (ohmsches Gesetz) und steht kontinuierlich zur Verfügung.
Im dargestellten Beispiel sind die PWM-Ansteuereinrichung CTL und die
Überwachungseinrichtung 12 baulich zusammengefasst in einer Ansteuer- und Überwachungseinrichung 20, die z. B. als eine integrierte Schaltung implementiert sein kann.
Abweichend von der Darstellung in Fig. 1 können in einer solchen integrierten Schaltung z. B. zusätzlich die Gate-Treiber GD1 , GD2 und/oder der Messverstärker A2 und/oder der Spannungsfolger A3 integriert sein.
Mit anderen Worten kann die Vorrichtung 10 vorteilhaft also zumindest teilweise, oder auch vollständig, in einen Ansteuerbaustein von Halbrückentreibern integriert werden. Dadurch kann mit in der Praxis minimalem Mehraufwand im Ansteuerbaustein der Strom in der induktiven Last gemessen und im Anwendungsfall der Motoransteuerung z. B. für das Motormanagement zur Verfügung gestellt werden.
Wenngleich im Beispiel von Fig. 1 der Motorstrom über den "Lowside"-MOSFET T1 gemessen wird, so könnte abweichend davon die Vorrichtung 10 jedoch auch für eine Messung im "Highside"-Pfad adaptiert werden, d.h. zur Messung und
Weiterverarbeitung des Spannungsabfalls am Schalter T2. Hierzu könnten z. B. analoge "Levelshifter" zur Bereitstellung der erforderlichen Steuersignale und zur Auskopplung des Ausgangssignals (OUT) vorgesehen und z. B. in die Ansteuer- und Überwachungseinrichtung 20 integriert werden.
Bei der nachfolgenden Beschreibung von weiteren Ausführungsbeispielen werden für gleichwirkende Komponenten die gleichen Bezugszeichen verwendet. Dabei wird im Wesentlichen nur auf die Unterschiede zu dem bzw. den bereits
beschriebenen Ausführungsbeispielen eingegangen und im Übrigen hiermit ausdrücklich auf die Beschreibung vorangegangener Ausführungsbeispiele verwiesen.
Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung, bei der eine Strommessvorrichtung 10 gegenüber der Strommessvorrichtung in Fig. 1 geringfügig abgewandelt ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 kann im Ausschaltzustand des
betreffenden Schalters (T1 ) der Stromverlauf im Motor M (allgemein: induktive Last) durch eine gesteuerte Entladung des Ausgangskondensators CA nachgebildet werden.
Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung 10 zusätzlich eine ansteuerbare
Stromquelle CS zum ansteuerbaren Entladen des Kondensators CA während des Ausschaltzustands auf. Die Stromquelle CS kann hierbei wie in Fig. 3 dargestellt von der Überwachungseinrichtung 12 unter Verwendung des ohnehin
bereitgestellten Synchronisierungssignals ON/OFF (oder dessen invertierter Variante) angesteuert werden. Damit kann das Ausgangssignal der Vorrichtung 10, also das charakteristische Spannungssignal OUT, vorteilhaft z. B. proportional zu einem mittleren Strom in der induktiven Last bereitgestellt werden.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein Motor M mittels einer
PWM-angesteuerten Halbbrückenschaltung umfasssend zwei Halbbrücken HB1 und HB2 mit jeweils zwei Schaltern T1 1 , T21 bzw. T 12, T22 bestromt wird.
In diesem Beispiel ist der Motor M in einem Brückenzweig der zwei Halbbrücken HB1 und HB2 angeordnet, so dass aufgrund der Ansteuerbarkeit der insgesamt vier Schalter T1 1 , T21 , T12, T22 vielfältigere PWM-Strategien ermöglicht werden.
Entsprechend der Anzahl von zwei Halbbrücken HB1 , HB2 sind für die
PWM-Ansteuerung des Motors M in diesem Beispiel zwei
PWM-Ansteuereinrichtungen CTL1 und CTL2 vorgesehen, denen ein
PWM-Steuersignal PWM zugeführt wird, um die zum Schalten der jeweils zugeordneten Schalter T1 1 , T21 bzw. T12, T22 benötigten Steuersignale zu erzeugen und an den Steuereingängen (Gates) anzulegen.
Eine Vorrichtung 10 zur Messung des durch den Motor M fließenden Stromes umfasst in diesen Beispiel zwei Strommessvorrichtungen 12-1 , A2-1 , A3-1 und 12-2, A2-2, A3-2 der mit Bezug auf die Fig. 1 bis 3 bereits beschriebenen Art (entsprechend der Anordnung "12, A2, A3"), die wie in Fig. 4 dargestellt dem jeweiligen Lowside-Schalter T1 1 bzw. T12 der Halbbrücken HB1 und HB2 zugeordnet sind.
Die Vorrichtung 10 umfasst des Weiteren eine Auswahl- und Auswerteeinrichtung 32.
Mittels einer Auswahl- und Auswerteeinrichtung 32 kann im Beispiel zum einen der Betrieb der beiden Strommessvorrichtungen 12-1 , A2-1 , A3-1 und 12-2, A2-2, A3-2 gesteuert werden. Dazu kann wie in Fig. 4 symbolisiert z. B. das PWM-Steuersignal PWM über die Auswahl- und Auswerteeinrichtung 32 auch den beiden
Strommessvorrichtungen bzw. den davon beinhalteten
Überwachungseinrichtungen 12-1 und 12-2 zugeführt werden, welche in bereits beschriebener Weise die jeweils zugeordnete Anordung aus synchronem
Messverstärker A2-1 bzw. A2-2 und synchronem Spannungsfolger A3-1 bzw. A3-2 synchronisieren, also z. B. gleichzeitig ein- bzw. auszuschalten.
Abweichend davon könnten die Überwachungseinrichtungen 12-1 und 12-2 jedoch wie bereits beschrieben für die Überwachung der Schaltzustände auch auf direkt an den Schaltern T1 1 und T12 abgegriffene relvante Signale zurückgreifen.
Mittels der Auswahl- und Auswerteeinrichtung 32 wird außerdem wahlweise eines der von den beiden Strommessvorrichtungen 12-1 , A2-1 , A3-1 und 12-2, A2-2, A3-2 bereitgestellten Ausgangssignale OUT1 , OUT2 ausgewählt und als ein
Ausgangssignal OUT an einem Ausgang der Vorrichtung 10 bereitgestellt.
Mithin ist bei diesem Ausführungsbeispiel vorteilhaft einer der beiden Schalter T 1 1 und T12 für die Messung des durch den Motor M fließenden Stromes auswählbar.
Diese Auswahl kann z. B. in Abhängigkeit einer entsprechenden Vorgabe einer (nicht dargestellten) Einrichtung zum "Motormanagement" gesteuert werden, wobei eine solche Motormanagementeinrichtung z. B. auch das zur PWM-Ansteuerung benötigte Signal PWM erzeugen kann.
Die erwähnte Vorgabe des Motormanagements kann im dargestellten Beispiel von Fig. 4 als ein Programmiersignal "prog" über eine Programmiereinrichtung (z. B. digitale Schnittstelle) an einen Ansteuerbaustein 30 übermittelt werden, welcher die PWM-Ansteuereinrichtungen CTL1 , CTL2 sowie die Auswahl- und
Auswerteeinrichtung 32 beinhaltet, und abweichend von der Darstellung in Fig. 4 zusätzlich auch die Strommessvorrichtungen 12-1 , A2-1 , A3-1 und 12-2, A2-2, A3-2 beinhalten kann. Mittels des z. B. über ein digitales Bussystem zugeführten Programmiersignals "prog" und der ähnlich einer Multiplexeinrichtung funktionierenden Auswahl- und Auswerteeinrichtung 32 kann für die Strommessung einer der zur Verfügung stehenden Schalter (hier: T1 1 und T12) ausgewählt werden, und kann das Ergebnis der ausgewählten Strommessung (hier: Signal OUT) zu einer übergeordneten Steuereinrichtung wie insbesondere z. B. der vorerwähnten
Motormanagement-Einrichtung übertragen werden. Durch die programmierbare Auswahl verschiedener Strommessvorrichtungen kann vorteilhaft ein besonders flexibles Motormanagement erzielt werden.
Allgemein ist es von Vorteil, wenn mindestens eine Strommessvorrichtung, oder wie in Fig. 4 dargestellt mehrere (hier: zwei) Strommessvorrichtungen, in einen
Baustein (hier: Ansteuerbaustein 30) integriert werden, der auch die zum Ansteuern der betreffenden Schalter (hier: T1 1 , T21 , T12, T22) vorgesehenen Einrichtungen (hier: CTL1 , CTL2) beinhaltet.
Vorteilhaft kann ein solcher Baustein, wie z. B. der dargestellte Ansteuerbaustein 30, als eine integrierte Schaltung zum Ansteuern einer zum Bestromen einer induktiven Last verwendeten Halbbrückenschaltung und zum Messen des durch die induktive Last fließenden Stromes implementiert sein. Die Halbbrückenschaltung kann hierbei insbesondere zumindest eine erste Halbbrücke mit zwei ersten Halbleiterschaltern und eine zweite Halbbrücke mit zwei zweiten Halbleiterschaltern aufweisen, wie z. B. in Fig. 4 gezeigt.
Bei sämtlichen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen kommt in Betracht, zur Reduzierung eines Messfehlers der Strommessvorrichtung 10 von Fig. 1 und 3 bzw. der beiden Strommessvorrichtungen von Fig. 4 eine Temperatur des bzw. der betreffenden (zur Strommessung genutzten) Schalter zu messen, um einen (temperaturabhängigen) Einschaltwiderstand derartiger Schalter zu bestimmen bzw. temperaturabhängig zu korrigieren.
Im Rahmen der Erfindung wird dann zweckmäßigerweise nicht unmittelbar das Signal OUT bzw. z. B. eines von mehreren solchen Signalen (z. B. OUT1 , OUT2 in Fig. 4) als "Bestimmungsgröße" der Strommessung verwendet, sondern erst durch eine Auswertung des Signals OUT unter Mitberücksichtigung der gemessenen Temperatur diese Bestimmungsgröße gebildet. Bei den Beispielen kann die Auswertung z. B. in der (entsprechend ausgestalteten) Ansteuer- und
Überwachungseinrichtung 20 (Fig. 1 und 3) bzw. im Ansteuerbaustein 30 (Fig. 4) erfolgen. Bei Fig. 4 könnten hierfür z. B. von den Schaltern T11 , T12 abgegriffene Temperaturmesssignale dem Ansteuerbaustein 30 zugeführt werden, um das jeweils ausgewählte Signal OUT1 bzw. OUT2 zunächst in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur weiterzuverarbeiten, um dieses sodann als ein
"temperaturkorrigiertes" Signal OUT auszugeben.
Mit der Erfindung werden insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitgestellt, mittels welchen ein durch einen beliebigen Halbleiterschalter, insbesondere einen Standard-Leistungsschalter wie FET bzw. MOSFET oder dergleichen im Rahmen einer mittels einer Halbbrückenschaltung realisierten PWM-Motoransteuerung fließender Motorstrom gemessen werden können.
Vorteilhaft kann hierbei ein kontinuierliches Messsignal bereitgestellt werden. Die Messung selbst verursacht keine zusätzlichen Verluste im Leistungskreis. Eine Messelektronik kann vorteilhaft in den Ansteuerbaustein einer
PWM-Motoransteuerung integriert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (10) zum Messen eines elektrischen Stromes, der durch eine induktive Last (M) fließt, die mittels einer Halbbrückenschaltung (HB) mit mindestens zwei Halbleiterschaltern (T1 , T2) bestromt wird, wobei die
Halbleiterschalter (T1 , T2) gemäß eines PWM-Verfahrens komplementär ein- und ausgeschaltet werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Vorrichtung (10) aufweist:
- eine Überwachungseinrichtung (12), die dazu ausgebildet ist, die
Einschaltzustände und Ausschaltzustände zumindest eines (T1 ) der mindestens zwei Halbleiterschalter (T1 , T2) zu ermitteln,
- einen von der Überwachungseinrichtung (12) angesteuerten synchronen Messverstärker (A2), der dazu ausgebildet ist, während des ermittelten Einschaltzustands des Halbleiterschalters (T1 ) einen an dem
Halbleiterschalter (T1 ) anliegenden Spannungsabfall (U1 ) zu messen und zu einer vervielfachten Spannung (U2) zu vervielfachen,
- einen von der Überwachungseinrichtung (12) angesteuerten synchronen Spannungsfolger (A3), der ein für den Strom in der induktiven Last (M) charakteristisches Spannungssignal (OUT) erzeugt, das im
Einschaltzustand des Halbleiterschalters (T1 ) der vervielfachten Spannung (U2) folgt und im Ausschaltzustand des Halbleiterschalters (T1 ) im
Wesentlichen konstant bleibt oder sich gemäß eines vordefinierten Verlaufs verringert.
2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 , wobei der synchrone Spannungsfolger (A3, CA) dazu ausgebildet ist, während des Ausschaltzustands des
Halbleiterschalters (T1 ) das Spannungssignal (OUT) im Wesentlichen konstant zu halten.
3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 , wobei der synchrone Spannungsfolger (A3, CA, CS) dazu ausgebildet ist, während des Ausschaltzustands des
Halbleiterschalters (T1 ) das Spannungssignal (OUT) gemäß eines
vordefinierten Verlaufs zu verringern.
4. Vorrichtung (10) nach Anspruch 3, wobei der vordefinierte Verlauf während des Ausschaltzustands des Halbleiterschalters (T1 ) einem zu erwartenden Stromabbau in der induktiven Last (M) angenähert ist und/oder wobei der vordefinierte Verlauf konfigurierbar ausgelegt ist und über eine
Programmierschnittstelle definierbar ist.
5. Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die
induktive Last (M) von einem elektrischen Gleichstrom-Motor gebildet ist.
6. Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner
aufweisend eine Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen einer Temperatur des Halbleiterschalters (T1 ) und eine Auswerteeinrichtung, welche den durch die induktive Last (M) fließenden Strom basierend auf dem Spannungssignal (OUT) und der erfassten Temperatur des Halbleiterschalters (T1 ) ermittelt.
7. Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner
aufweisend eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen des gemessenen durch die induktive Last (M) fließenden Stromes mit einem vorgegebenen Schwellwert und eine Auswerteeinrichtung, welche bei einer Überschreitung des Schwellwerts ein diese Überschreitung anzeigendes Überlastsignal erzeugt.
8. Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die
Halbbrückenschaltung mehrere Halbbrücken (HB1 , HB2) mit jeweils zwei Halbleiterschaltern (T 11 , T21 , T12, T22) aufweist und die Vorrichtung (10) ferner eine ansteuerbare Auswahleinrichtung (32) aufweist, mittels welcher einer von mehreren (T11 , T12) der Halbleiterschalter (T11 , T21 , T12, T22) für die Messung des durch die induktive Last (M) fließenden Stromes auswählbar ist.
9. Integrierte Schaltung (30) zum Ansteuern einer zum Bestromen einer
induktiven Last (M) verwendeten Halbbrückenschaltung (HB1 , HB2) und zum Messen des durch die induktive Last (M) fließenden Stromes, wobei die Halbbrückenschaltung (HB1 , HB2) zumindest eine erste Halbbrücke (HB1 ) mit zwei ersten Halbleiterschaltern (T 11 , T21 ) und eine zweite Halbbrücke (HB2) mit zwei zweiten Halbleiterschaltern (T12, T22) aufweist, wobei die integrierte Schaltung (30) aufweist:
- eine PWM-Ansteuereinrichtung (CTL1 , CTL2) zum komplementären Ein- und Ausschalten der Halbleiterschalter (T11 , T21 , T12, T22) der
Halbbrückenschaltung (HB1 , HB2) gemäß eines PWM-Verfahrens,
- eine erste Vorrichtung (12-1 , A2-1 , A3-1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, die mit zumindest einem (T11 ) der zwei ersten
Halbleiterschalter (T11 , T21 ) verbunden ist,
- eine zweite Vorrichtung (12-2, A2-2, A3-2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, die mit zumindest einem (T12) der zwei zweiten
Halbleiterschalter (T12, T22) verbunden ist,
- eine Steuereinrichtung (32), mittels welcher die erste (12-1 , A2-1 , A3-1 ) oder die zweite Vorrichtung (12-2, A2-2, A3-2) für die Messung des durch die induktive Last (M) fließenden Stromes auswählbar ist.
10. Verfahren zum Messen eines elektrischen Stromes, der durch eine induktive Last (M) fließt, die mittels einer Halbbrückenschaltung (HB) mit mindestens zwei Halbleiterschaltern (T1 , T2) bestromt wird, wobei die Halbleiterschalter (T 1 , T2) gemäß eines PWM-Verfahrens komplementär ein- und ausgeschaltet werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- Überwachen zumindest eines (T 1 ) der mindestens zwei Halbleiterschalter (T1 , T2), um die Einschaltzustände und Ausschaltzustände des zumindest einen (T1 ) der mindestens zwei Halbleiterschalter (T1 , T2) zu ermitteln,
- Messen eines an dem Halbleiterschalter (T1 ) anliegenden
Spannungsabfalls (U1 ) während des ermittelten Einschaltzustands des Halbleiterschalters (T1 ),
- synchrones Vervielfachen des an dem Halbleiterschalter (T 1 ) gemessenen Spannungsabfalls (U1 ) während des ermittelten Einschaltzustands des Halbleiterschalters (T1 ) zu einer vervielfachten Spannung (U2),
- Erzeugen eines für den Strom in der induktiven Last (M) charakteristischen Spannungssignals (OUT), das im Einschaltzustand des Halbleiterschalters (T1 ) der vervielfachten Spannung (U2) folgt und im Ausschaltzustand des Halbleiterschalters (T1 ) im Wesentlichen konstant gehalten wird oder gemäß eines vordefinierten Verlaufs verringert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Erzeugen des Spannungssignals (OUT) mittels eines synchronen Spannungsfolgers (A3) erfolgt.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 , wobei ein elektrischer Widerstand des Halbleiterschalters (T1 ) temperaturabhängig ist, und wobei das Verfahren ferner folgende Schritte aufweist:
- Erfassen einer Temperatur des Halbleiterschalters (T 1 ),
- Ermitteln des durch die induktive Last (M) fließenden Stromes basierend auf dem Spannungssignal (OUT) und der erfassten Temperatur des Halbleiterschalters (T1 ).
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Verfahren ferner folgende Schritte aufweist:
- Vergleichen des gemessenen durch die induktive Last (M) fließenden
Stromes mit einem vorgegebenen Schwellwert,
- Erzeugen eines eine Überschreitung des Schwellwerts anzeigenden
Überlastsignals, falls der gemessene Strom den Schwellwert überschreitet.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das Spannungssignal (OUT) im Ausschaltzustand des Halbleiterschalters (T1 ) gemäß eines vordefinierten Verlaufs verringert wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der vordefinierte Verlauf während des Ausschaltzustands des Halbleiterschalters (T1 ) einem zu erwartenden Stromabbau in der induktiven Last (M) angenähert ist und/oder wobei der vordefinierte Verlauf konfigurierbar ausgelegt ist und über eine
Programmierschnittstelle definierbar ist.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei die induktive Last (M) von einem elektrischen Gleichstrom-Motor gebildet ist.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei die
Halbbrückenschaltung mehrere Halbbrücken (HB1 , HB2) mit jeweils zwei Halbleiterschaltern (T11 , T21 , T12, T22) aufweist und das Verfahren ferner folgenden Schritt aufweist: Auswählen eines von mehreren (T11 , T12) der Halbleiterschalter (T11 , T21 , T12, T22) für die Messung des durch die induktive Last (M) fließenden Stromes.
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US17/627,301 US20220260615A1 (en) 2019-07-17 2020-07-14 Apparatus and method for measuring a current flowing through a pwm-controlled inductive load
JP2022502596A JP7242960B2 (ja) 2019-07-17 2020-07-14 Ｐｗｍ制御誘導性負荷を通って流れている電流を測定する装置及び方法
CN202080051530.2A CN114096857A (zh) 2019-07-17 2020-07-14 用于测量流经pwm控制电感负载的电流的设备和方法

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021212215A1 (de) 2021-10-29 2023-05-04 Zf Friedrichshafen Ag Schalten eines Leistungstransistors

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022210524A1 (de) 2022-10-05 2024-04-11 Vitesco Technologies Germany Gmbh Messaufbau und Verfahren zum Messen eines Stroms

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4338714A1 (de) 1993-11-12 1995-05-18 Bosch Gmbh Robert Schaltungsanordnung zur Strommessung über einen Schalttransistor
DE19803040A1 (de) 1997-01-31 1998-08-06 Int Rectifier Corp Leistungsschaltung
DE102006001874A1 (de) * 2006-01-13 2007-07-19 Infineon Technologies Ag Verfahren und Vorrichtung zur Strom- und Temperaturmessung in einer leistungselektronischen Schaltung
US7372238B1 (en) * 2004-04-29 2008-05-13 National Semiconductor Corporation Apparatus and method for step-down switching voltage regulation
WO2008075306A1 (en) 2006-12-20 2008-06-26 Bang & Olufsen Icepower A/S True current limiting (tcl)
US20160111958A1 (en) * 2014-10-17 2016-04-21 Minho Choi Power management integrated circuit for supplying load current information and electronic device having the same
EP3188351A1 (de) * 2015-12-28 2017-07-05 Rohm Co., Ltd. Tiefsetzsteller mit auf dem aussteuergrad basierender schutzfunktion
US9853548B1 (en) * 2017-02-06 2017-12-26 Alpha And Omega Semiconductor Incorporated Accurate high-side current emulation with auto-conversion for smart power stage applications

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3292179B2 (ja) * 1999-09-07 2002-06-17 トヨタ自動車株式会社 モータ駆動装置のための異常検出装置
DE10043482A1 (de) * 2000-09-04 2002-03-14 Infineon Technologies Ag Current-Mode-Schaltregler
US7045993B1 (en) * 2004-04-29 2006-05-16 National Semiconductor Corporation Apparatus and method for step-down switching voltage regulation
EP1624570A1 (de) * 2004-08-03 2006-02-08 Freescale Semiconductor Inc. (A Delaware Corp) Halbleiterschalteranordnung
CN101334430B (zh) * 2007-06-29 2012-07-18 吴伟 一种高精确度电流检测和温度在线检测装置及其采样方法
CN201781654U (zh) * 2010-01-27 2011-03-30 英飞特电子（杭州）有限公司 适用于多路并联led的直流母线电压跟随型控制电路
JP2013150515A (ja) * 2012-01-23 2013-08-01 Rohm Co Ltd 降圧スイッチングレギュレータおよびその制御回路、制御方法、それを用いた電子機器
JP6002465B2 (ja) * 2012-06-20 2016-10-05 ローム株式会社 スイッチングレギュレータ
US8680781B1 (en) * 2012-09-07 2014-03-25 Infineon Technologies Austria Ag Circuit and method for driving LEDs
DE102014202460B3 (de) * 2013-10-14 2015-02-05 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Erkennen eines Leitungskurzschlusses oder einer Leitungsunterbrechung bei einer geschalteten induktiven Last
CN103674285B (zh) * 2013-11-30 2016-04-13 江苏物联网研究发展中心 具有自校正功能的红外热电堆温度传感器的温度计算模块及温度计算方法
US9735773B2 (en) 2014-04-29 2017-08-15 Allegro Microsystems, Llc Systems and methods for sensing current through a low-side field effect transistor
EP3219010B1 (de) * 2014-11-11 2020-07-08 Maschinenfabrik Reinhausen GmbH Widerstandsemulation und gate-verstärkung
EP3185020A1 (de) 2015-12-22 2017-06-28 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und verfahren zur messung von strom
JP6826393B2 (ja) * 2015-12-28 2021-02-03 ローム株式会社 スイッチングレギュレータ
ITUA20163209A1 (it) 2016-05-06 2017-11-06 St Microelectronics Srl Dispositivo di misura di corrente in un carico induttivo
CN109075693B (zh) * 2016-10-14 2020-09-08 富士电机株式会社 功率元件的驱动电路

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4338714A1 (de) 1993-11-12 1995-05-18 Bosch Gmbh Robert Schaltungsanordnung zur Strommessung über einen Schalttransistor
DE19803040A1 (de) 1997-01-31 1998-08-06 Int Rectifier Corp Leistungsschaltung
US7372238B1 (en) * 2004-04-29 2008-05-13 National Semiconductor Corporation Apparatus and method for step-down switching voltage regulation
DE102006001874A1 (de) * 2006-01-13 2007-07-19 Infineon Technologies Ag Verfahren und Vorrichtung zur Strom- und Temperaturmessung in einer leistungselektronischen Schaltung
WO2008075306A1 (en) 2006-12-20 2008-06-26 Bang & Olufsen Icepower A/S True current limiting (tcl)
US20160111958A1 (en) * 2014-10-17 2016-04-21 Minho Choi Power management integrated circuit for supplying load current information and electronic device having the same
EP3188351A1 (de) * 2015-12-28 2017-07-05 Rohm Co., Ltd. Tiefsetzsteller mit auf dem aussteuergrad basierender schutzfunktion
US9853548B1 (en) * 2017-02-06 2017-12-26 Alpha And Omega Semiconductor Incorporated Accurate high-side current emulation with auto-conversion for smart power stage applications

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021212215A1 (de) 2021-10-29 2023-05-04 Zf Friedrichshafen Ag Schalten eines Leistungstransistors

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