DE102004009004A1 - Verfahren zur pulsweitenmodulierten Ansteuerung von Lastelementen aus einer Versorgungsspannung - Google Patents

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output

Abstract

Es wird ein Verfahren zur pulsweitenmodulierten Ansteuerung von Lastelementen aus einer Versrogungsspannung vorgestellt, wobei für das Lastelement eine erforderliche effektive Nennspannung bzw. Nennleistung vorgegeben ist.
Das Pulsverhältnis wird eingestellt gemäß Tein/Tgesamt = Ueff 2/Ub 2 = Peff 2 * R/Ub 2, wobei Ueff der erforderlichen effektiven Nennspannung, Ub dem Gleichspannungswert der Versorgungsspannung und R dem Wert des Widerstands der Last entspricht.
Das Verfahren eignet sich insbesondere zur pulsweitenmodulierten Ansteuerung von Lampen in Kraftfahrzeugen aus einer Bordnetzspannung über 20 Volt, insbesondere 24-Volt- oder 42-Volt-Bordnetzen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur pulsweitenmodulierten Ansteuerung von Lastelementen aus einer Versorgungsspannung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. Anspruch 2.
  • Bei der Ansteuerung von ohmschen Lasten beispielsweise im Kfz kann der Schaltausgang pulsweitenmoduliert werden, um die Leistung im Verbraucher zu regeln oder steuern.
  • Dabei wird das Lastelement eine erforderliche effektive Nennspannung bzw. Nennleistung vorgegeben. Die Versorgungsspannung, in der Regel eine näherungsweise Gleichspannung, ist dabei größer als erforderliche effektive Nennspannung, um eine Variation des Pulsverhältnisses zu ermöglichen. In künftigen Kraftfahrzeugen wird beispielsweise ein 42 Volt-Bordnetz zum Einsatz kommen und von diesem auch 12- Volt-Verbraucher, wie bspw. Glühlampen angesteuert.
  • Insbesondere bei einer Steuerung in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung ohne Regelkreisrückkopplung der am Lastelement anliegenden effektiven Nennspannung bzw. Nennleistung ist eine exakte Einstellung des Pulsverhältnisses erforderlich. Üblicherweise wird das Pulsverhältnis gemäß Tein/Tgesamt = Ueff /Ub eingestellt.
  • Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zur genaueren pulsweitenmodulierten Ansteuerung. Diese Aufgabe wird für eine Einstellung der erforderlichen effektiven Nennspannung nach Anspruch 1 bzw. für eine Einstellung der erforderlichen effektiven Nennleistung nach Anspruch 2 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Soll von einem Versorgungsspannungswert Ub auf einen kleineren Steuerspannungswert Ueff gesteuert werden, so wird der erforderliche Duty Cycle des Ansteuersignals zu:
    Figure 00020001
    wobei dc. = Duty Cycle (Einschaltverhältnis der PWM Ansteuerung) ist und Ueff = dem erforderlichen Effektivwert der Ansteuerspannung und Ub = Gleichspannungwert der Versorgungsspannung entspricht.
  • Analog wird bezüglich der effektiven Nennleistung das Pulsverhältnis eingestellt wird gemäß dc = Tein/Tgesamt = Peff·R/Ub 2 , wobei Peff der erforderlichen effektiven Nennleistung, Ub dem Gleichspannungswert der Versorgungsspannung und R dem Wert des Widerstands der Last entspricht.
  • Umgekehrt ausgedrückt ergibt sich für die effektive Nennspannung am Lastelement Ueff ≈ Ub·√dc. [V];
  • Wird die Diagnose in der Art ausgeführt, daß die Widerstandkennlinie der Last bekannt ist, so kann aus der Spannung am Verbraucher die abgegebene Leistung berechnet werden:
    Figure 00020002
  • Die Bestimmung der Ausgangsleistung gelingt auch, wenn der Widerstand einen polynomen Zusammenhang zur Spannung selbst hat, wie z.B. bei Glühlampen. In diesem Fall muß der Widerstand abhängig vom Effektivwert der Ausgangsspannung berechnet werden.
  • Da die Messung der Betriebsspannung an der Lampe durch die Elektronik sehr aufwendig wäre, kann die Spannung vereinfacht durch Schätzung der Widerstände im Lastkreis ermittelt werden. Dazu wird die Betriebsspannung am Steuergeräteingang gemessen und die Spannung an der Lampe aus Strom und Widerständen näherungsweise berechnet: Ulamp = Ubatt – Llamp·(RDSon + Rzuleitung);wobei RDSon = Einschaltwiderstand des Leistungsschalters RZuleitung = Widerstand der Lampenzuleitung einschließlich Übergangswiderstand an der Lampenfassung.
    •

Claims (3)

  1. Verfahren zur pulsweitenmodulierten Ansteuerung von Lastelementen aus einer Versorgungsspannung, wobei für das Lastelement eine erforderliche effektive Nennspannung vorgegeben ist und die Versorgungsspannung größer ist als erforderliche effektive Nennspannung, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulsverhältnis eingestellt wird gemäß Tein/Tgesamt = Ueff 2/Ub 2, wobei Ueff der erforderlichen effektiven Nennspannung und Ub dem Gleichspannungswert der Versorgungsspannung entspricht.
  2. Verfahren zur pulsweitenmodulierten Ansteuerung von Lastelementen aus einer Versorgungsspannung, wobei für das Lastelement eine aufzunehmende effektive Nennleistung vorgegeben ist und die Versorgungsspannung größer ist als die für die vorgegebene Leistung am Lastelement erforderliche effektive Nennspannung, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulsverhältnis eingestellt wird gemäß Tein/Tgesamt = Peff·R /Ub 2, wobei Peff der erforderlichen effektiven Nennleistung, Ub dem Gleichspannungswert der Versorgungsspannung und R dem Wert des Widerstands der Last entspricht.
  3. Verwendung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche zur zur pulsweitenmodulierten Ansteuerung von Lampen in Kraftfahrzeugen aus einer Bordnetzspannung über 20 Volt, insbesondere 24Volt- oder 42-Volt-Bordnetzen
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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GB2374739A (en) * 2000-12-14 2002-10-23 Yazaki Corp Load driving apparatus
DE10213253A1 (de) * 2001-03-26 2002-10-24 Yazaki Corp Lastbetriebssystem und Verfahren dazu

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