DE102005006503A1 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Erfassung des Stromes eines durch Pulsweitenmodulation gesteuerten Elektromotors - Google Patents

Verfahren und Schaltungsanordnung zur Erfassung des Stromes eines durch Pulsweitenmodulation gesteuerten Elektromotors Download PDF

Info

Publication number
DE102005006503A1
DE102005006503A1 DE102005006503A DE102005006503A DE102005006503A1 DE 102005006503 A1 DE102005006503 A1 DE 102005006503A1 DE 102005006503 A DE102005006503 A DE 102005006503A DE 102005006503 A DE102005006503 A DE 102005006503A DE 102005006503 A1 DE102005006503 A1 DE 102005006503A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
switching device
semiconductor switching
sample
current
shunt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102005006503A
Other languages
English (en)
Inventor
Andreas Mueller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102005006503A priority Critical patent/DE102005006503A1/de
Priority to EP05821651A priority patent/EP1851849A1/de
Priority to PCT/EP2005/056770 priority patent/WO2006084520A1/de
Publication of DE102005006503A1 publication Critical patent/DE102005006503A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/24Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P7/285Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
    • H02P7/29Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using pulse modulation
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009Devices or circuits for detecting current in a converter

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Erfassung des Stromes eines aus einem Gleichspannungsnetz (12, 14) gespeisten, durch Pulsweitenmodulation gesteuerten Elektromotors (10), welcher über eine Halbleiterschaltvorrichtung (18) und eine Shuntanordnung (20) an das Gleichspannungsnetz anschließbar ist, wobei die Ansteuerung der Halbleiterschaltvorrichtung durch den Spannungsabfall an der Shuntanordnung veränderbar ist. Erfindungsgemäß wird zur Bestimmung und zur Regelung des Motorstromes (I¶1¶) der Spannungsabfall (U¶SH¶)an der Shuntanordnung (20) durch ein Abtast- und Halteglied (T2, 26) erfasst und die Halbleiterschaltvorrichtung gegenüber dem Abtast- und Halteglied zumindest verzögert ausgeschaltet, um sicherzustellen, dass ein der tatsächlichen Größe des Motorstromes (I¶1¶) proportionaler Messwert erfasst und der Regelung zugrunde gelegt wird.

Description

  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Schaltungsanordnung zur Erfassung des Stromes eines aus einem Gleichspannungsnetz gespeisten, durch Pulsweitenmodulation gesteuerten Elektromotors nach der Gattung der Ansprüche 1 und 6, wie sie beispielsweise aus der DE 197 56 461 A bekannt geworden sind. Diese Druckschrift offenbart ein Verfahren zum Beeinflussen der elektrischen Leistung einer Last mit einem pulsbreitenmodulierten Signal, wobei die Erfassung einer Stromänderung durch eine induktive Last mittels eines von dem Strom durchflossenen induktiven Elementes erfolgt. Hierbei wertet die Stromermittlung den induktiven Spannungsabfall an einem induktiven Element aus unter Verwendung eines Integrators, welcher die Stromänderungen an dem induktiven Element aufsummiert und hieraus ein Signal bereitstellt, welches dem Strom durch die induktive Last proportional ist. Beim Auftreten eines Überstroms erzeugt die Anordnung zur Stromermittlung ein Signal, mit dessen Hilfe das pulsbreitemodulierte Signal für die Steuerung des Laststroms modifiziert wird.
  • Aus der DE 29 30 863 A ist es bekannt, bei der Leistungssteuerung eines Elektromotors den Spannungsabfall an einem vom Laststrom durchflossenen Shunt auszuwerten zur Regelung des Motorstromes. Wegen der kurzen Dauer der Motorstromimpulse bei einem mit Pulsweitenmodulation betriebenen Elektromotor und wegen der ständig sich abwechselnden Stromimpulse und Strompausen ist es jedoch schwierig, ohne aufwändige Erfassungs- und Auswertungsmaßnahmen die tatsächliche Höhe des Motorstromes zu bestimmen und eine exakte Stromregelung zur realisieren.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung einer preiswerten analogen Regelungsanordnung eine direkte und genaue Messung des von dem Elektromotor aufgenommenen Stromes zu realisieren. Dies wird erreicht durch die kennzeichnenden Merkmale der übergeordneten Ansprüche 1 und 6.
  • Einen besonders einfachen und preiswerten Schaltungsaufbau erhält man dadurch, dass die verwendete Halbleiterschaltvorrichtung sowie das Abtast- und Halteglied der Stromerfassung von der gleichen Steuereinheit, vorzugsweise direkt von der PWM-Steuereinheit angesteuert und hierbei zumindest bei der Abschaltung des Motorstromes das Signal für die Ansteuerung der Halbleiterschaltvorrichtung verzögert wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass zum Zeitpunkt der Erfassung des Motorstromes in Form des Spannungsabfalls an dem im Motorstromkreis angeordneten Shunt der Erfassungsvorrichtung noch der volle Motorstrom fließt. Zweckmäßigerweise schaltet die Halbleiterschaltvorrichtung generell gegenüber dem Abtast- und Halteglied verzögert ein und aus. Dies ist technisch einfach realisierbar; Messfehler bei kleinen Pulsweiten sind in der Praxis tolerierbar.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn sowohl die Halbleiterschaltvorrichtung als auch das Abtast- und Halteglied verzögert ein- und ausgeschaltet werden, wobei die Verzögerung bei der Halbleiterschaltvorrichtung größer gewählt wird als bei dem Abtast- und Halteglied. Auf diese Weise kann der Einschaltvorgang der Halbleiterschaltvorrichtung stärker gedämpft werden, als dies für den reinen Messvorgang nötig wäre, so dass die elektromagnetische Verträglichkeit der Schaltanordnung verbessert wird.
  • Eine besonders zweckmäßige Schaltungsanordnung ergibt sich, wenn sowohl die Halbleiterschaltvorrichtung als auch die Shuntanordnung zwischen dem Motor und der Masseleitung des Gleichspannungsnetzes liegen und hierbei der Shuntanordnung ein Abtast- und Halteglied (Sample and Hold) parallel geschaltet wird. Auf diese Weise benötigt einerseits die Halbleiterschaltvorrichtung keine Steuerspannung, welche oberhalb der Versorgungsspannung liegt und daher zusätzliche Kosten für ihre Bereitstellung verursacht, andererseits kann die Shuntspannung direkt gegen Masse erfasst und hierdurch die Schaltung noch weiter vereinfacht und das Messergebnis verbessert werden.
  • Die Verzögerung der Signale sowohl für die Ansteuerung der Halbleiterschaltvorrichtung als auch für die Ansteuerung des Schalters des Abtast- und Haltegliedes erfolgt in besonders einfacher Weise durch jeweils einen Tiefpass, wobei die Zeitkonstante τ1 des Tiefpasses für die Halbleiterschaltvorrichtung größer gewählt werden muss als die Zeitkonstante τ2 für die Betätigung des Schalters des Abtast- und Haltegliedes, wobei zweckmäßigerweise beide Schalter als MOSFETs ausgebildet sind – bei großen Motorströmen gegebenenfalls mit einer Parallelschaltung mehrerer MOSFETs im Laststromkreis.
  • Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung des Ausführungsbeispieles. Die Abbildungen zeigen in
  • 1 eine Schaltungsanordnung zur Erfassung des Stromes eines aus einem Gleichspannungsnetz gespeisten, durch Pulsweitenmodulation gesteuerten Elektromotors und in
  • 2 Diagramme der verschiedenen Steuerspannungen, des sich hieraus ergebenden Stromes über die Halbleiterschaltvorrichtung und des Ausgangsleitwertes κ(T2) des Schaltgliedes des Abtast- und Haltegliedes.
  • In 1 ist mit 10 ein Gleichstrommotor bezeichnet, welcher als Antrieb für das Gebläse eines Kraftfahrzeuges dient. Der Motor wird mit einer Batteriespannung UB aus einem Gleichspannungsnetz gespeist, dessen Pluspol mit 12 und dessen Minuspol mit 14 bezeichnet sind. Der Motorstrom I1 fließt vom Pluspol 12 des Gleichspannungsnetzes über eine Versorgungsleitung 16 zum Elektromotor 10 und vom diesem zunächst über eine Halbleiterschaltvorrichtung 18 in Form eines einzelnen oder gegebenenfalls auch mehrerer parallel geschalteter MOSFETs T1 sowie über einen Shunt 20 und eine Masseleitung 22 zu dem auf Masse liegenden Minuspol 14 des Gleichspannungsnetzes. Zur Vermeidung von Überspannungen ist dem Elektromotor 10 eine Freilaufdiode 24 parallel geschaltet.
  • Die Shuntvorrichtung 20 ist als niederohmiger Präzisionswiderstand ausgebildet und liefert eine Messspannung USH, welche über einen Schalter T2 einem Kondensator 26 zuführbar ist. Bei dem Schalter T2 handelt es sich ebenfalls um einen MOSFET, der zusammen mit dem Kondensator 26 ein Abtast- und Halteglied (Sample and Hold) bildet für die Shuntspannung USH. Die Gateelektroden beider MOSFETs T1 und T2 werden von der gleichen PWM-Steuereinheit angesteuert, wobei jedoch ein Tiefpass aus einem Widerstand 28 und einem Kondensator 30 zwischen der PWM-Steuereinheit 32 und der Gateelektrode des MOSFETs T1 eine größere Zeitkonstante τ1 > τ2 besitzt als ein parallel angeordneter Tiefpass mit einem Widerstand 34 und einem Kondensator 36 zwischen der PWM-Steuereinheit 32 und der Gateelektrode des MOSFET T2 des Abtast- und Haltegliedes.
  • Die erfindungsgemäße Schaltanordnung wird vervollständigt durch einen Stromregler 38 und einen Spannungsregler 40. Der Stromregler 38 erhält an seinen Eingängen einerseits die Ladespannung des Kondensators 26 und andererseits einen Spannungswert entsprechend einem vorgegebenen Sollwert des Motorstromes Isoll. An den Eingängen des Spannungsreglers 40 liegen die Klemmenspannung des Motors 10 und eine Sollspannung Usoll entsprechend den vorgegebenen Betriebsbedingungen des Motors 10. Der Ausgang des Spannungsreglers 40 ist einerseits mit dem Eingang der PWM-Steuereinheit 32 und andererseits über ein Gleichrichterelement 42 mit dem Ausgang des Stromreglers 38 verbunden.
  • Die Schaltungsanordnung arbeitet folgendermaßen: Entsprechend der geforderten Drehzahl des Motors und der angeschlossenen Last, im vorliegenden Fall dem schematisch dargestellten Lüftergebläse einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage, liegen am Eingang des Spannungsreglers 40 eine Sollspannung Usoll sowie die hiermit zu vergleichende Klemmenspannung des Motors 10. Entsprechend der Ausgangsspannung des Spannungsreglers 40 wird die PWM-Steuereinheit 32 angesteuert und liefert an ihrem Ausgang pulsweitenmodulierte Steuersignale UPWM für das Gate der Halbleiterschaltvorrichtung 18 in Form des MOSFET-Schalters T1. Die Ansteuersignale UPWM gelangen jedoch nicht direkt sondern über einen Tiefpass aus dem Widerstand 28 und dem Kondensator 30 als Steuerspannung UT1 an das Gate des MOSFET T1.
  • Parallel zu dem Tiefpass mit dem Widerstand 28 und dem Kondensator 30 liegt am Ausgang der PWM-Steuereinheit 32 ein zweiter Tiefpass aus einem Widerstand 34 und einem Kondensator 36, welcher das Gate des weiteren MOSFET-Schalters T2 verzögert mit dem Ausgang der PWM-Steuereinheit 32 verbindet. Die Bemessung der Widerstände und Kondensatoren der beiden Tiefpassschaltungen ist derart gewählt, dass sich für den Tiefpass aus dem Widerstand 28 und dem Kondensator 30 eine Zeitkonstante τ1 ergibt, welche größer ist als die Zeitkonstante τ2 für den Tiefpass aus dem Widerstand 34 und dem Kondensator 36. Im Ausführungsbeispiel werden die Widerstände 28 und 34 gleich groß gewählt mit jeweils einem Widerstandswert von 10 kΩ, die Kapazität des Kondensators 30 ist doppelt so groß wie diejenige des Kondensators 36 mit Werten von 100 pF und 50 pF, sodass die Zeitkonstante τ1 doppelt so groß ist wie die Zeitkonstante τ2. Hieraus folgt, dass der MOSFET T2 deutlich vor dem MOSFET T1 ein- und ausgeschaltet wird.
  • Der MOSFET-Schalter T1 steht im Ausführungsbeispiel für eine den Laststrom des Motors führende Halbleiter-Leistungsschaltvorrichtung 18, welche bei hohen Motorströmen auch aus mehreren parallel geschalteten MOSFET-Schaltern aufgebaut sein kann. Im Motorstromkreis liegt weiterhin der Shunt 20, an dem eine dem Motorstrom I1 entsprechende Spannung USH abfällt. Grundsätzlich kann der Shunt 20 an jeder Stelle des Laststromkreises eingebaut sein. Für die Erfassung der Messspannung USH ist es jedoch vorteilhaft, wenn der Shunt 20 mit einem Anschluss direkt an Masse liegt und mit seinem anderen Anschluss mit der Source-Elektrode des MOSFET T1 verbunden ist, so dass an dem Shunt 20 nur die Messspannung im mV-Bereich und nicht die Versorgungsspannung UB anliegt, wodurch der Messfehler deutlich verringert wird.
  • Der MOSFET-Schalter T2 liegt mit seiner Drain-Elektrode über einem Kondensator 26 ebenfalls an der Masseleitung 22 und mit seiner Source-Elektrode an dem von Masse abgewandten Anschluss des Shunts 20, so dass der Schalter T2 und der Kondensator 26 eine Abtast- und Halteschaltung (Sample and Hold) für die Messspannung USH am Shunt 20 bilden. Hierbei ist die von Masse abgewendete Elektrode des Kondensators 26 mit einem Eingang des Stromreglers 38 verbunden, dessen zweiter Eingang eine dem Sollwert Isoll des Laststromes I1 entsprechenden Referenzwert erhält, während der Ausgang des Stromreglers 38 mit der Kathode einer Diode 42 verbunden ist, deren Anode an einem Anschluss 44 der Verbindungsleitung zwischen dem Spannungsregler 40 und der PWM-Steuereinheit 32 liegt. So wird der Ausgangswert des Stromreglers 38 und der Eingangswert der PWM-Steuereinheit 32 abgesenkt, wenn der Laststrom I1 den Sollwert Isoll übersteigt und ein Ausgleichsstrom vom Anschluss 44 über die Diode 42 zum Ausgang des Stromreglers 38 fließt.
  • 2 zeigt in schematisierter Form den Verlauf der verschiedenen relevanten Spannungen, des Motorstromes I1 und des Leitwertes κ des den Ladestrom I2 des Kondensators 26 führenden Schalters T2 der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Im obersten Diagramm ist die den Schaltungsablauf bestimmende Ausgangsspannung UPWM der PWM-Steuereinheit 32 dargestellt. Ein Impuls der Steuerspannung UPWM dauert hierbei vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 und bestimmt Anfang und Ende der Steuerspannungen UT1 am MOSFET-Schalter T1 und UT2 am MOSFET-Schalter T2 mit den gleichen Startzeiten t0 und den gleichen Abschaltpunkten t1. Wegen der größeren Zeitkonstante τ1 des Tiefpasses mit dem Widerstand 28 und dem Kondensator 30 gegenüber der Zeitkonstante τ2 des Tiefpasses mit dem Widerstand 34 und dem Kondensator 36 steigt die Steuerspannung UT1 an der Steuerelektrode des Schalters T1 langsamer an und fällt auch langsamer ab als die Steuerspannung UT2 am Schalter T2. Nimmt man an, dass die Einschaltpunkte der Schalter T1 und T2 jeweils bei der halben Steuerspannung liegen, so ergibt sich am Schalter T1 für den Strom I1 der Einschaltpunkt t2 und am Schalter T2 für den Strom I2 der frühere Einschaltpunkt t4. Entsprechend den Ausschaltpunkten t3 und t5 jeweils auf der Hälfte der abfallenden Flanken der Steuerspannungen UT1 und UT2 liegt dann auch der Ausschaltpunkt t3 des Stromes I1 später als der Ausschaltpunkt t5 es Stromes I2. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Schalter T2 jeweils früher ein- und früher ausschaltet als der Schalter T1, so dass an dem als Halteglied wirkenden Kondensator 26 jeweils der korrekte Anfangs- und Endwert der Messspannung USH anliegen. Dagegen würde bei einem verspäteten Abschalten des MOSFET-Schalters T2 am Kondensator 26 bereits ein reduzierter Spannungsabfall am Shunt 20 aufgrund eines abklingenden Motorstromes I1 über den Schalter T1 anliegen und zu einem falschen Messergebnis führen.
  • Zuvor ist bereits ausgeführt worden, dass es zweckmäßig ist, den Shunt 20 auf der dem Masseanschluss 14 zugewandten Seite des Elektromotors 10 anzuordnen, weil in diesem Fall die am Shunt 20 anliegende Messspannung im mV-Bereich nur gegen Masse gemessen und nicht ins Verhältnis gesetzt werden muss zu der vollen Spannung UB des Gleichspannungsnetzes, welche bei Anwendungen im Kraftfahrzeug bei etwa 14 V und somit um Größenordnungen über der Messspannung USH liegt, zu der sie ins Verhältnis gesetzt werden müsste. Entsprechende Überlegungen gelten auch für die Anordnung der Halbleiterschaltvorrichtung 18 auf der Masse zugewandten Seite des Elektromotors 10. In diesem Fall wird für die Ansteuerung des MOSFET-Schalters keine Gatespannung benötigt, welche oberhalb der Netzgleichspannung liegt und für ihre Bereitstellung zusätzliche Kosten verursachen würde.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Schaltungsanordnung zur Messung der Stromaufnahme eines aus einem Gleichspannungsnetz gespeisten, durch Pulsweitenmodulation gesteuerten Elektromotors ergeben sich somit Vorteile, welche bei Großserienanwendungen wie beispielsweise bei einem Klimagebläsemotor für ein Kraftfahrzeug erhebliche Kosteneinsparungen ermöglichen. Die verwendeten preiswerten analogen Bauelemente ersetzen somit eine integrierte Schaltung und insbesondere einen Mikrocontroller. Gegenüber anderen bekannten Betriebsarten ergeben sich technische Vorteile, beispielsweise eine Verlustleistungsreduzierung gegenüber einer Drehzahleinstellung durch Vorwiderstände oder die Möglichkeit einer Drehzahlsteuerung durch einen getakteten Betrieb gegenüber einem linearen Betrieb des Motors. Außerdem wird bei der erfindungsgemäßen Stromerfassung ohne zusätzlichen Aufwand eine Motorstrombegrenzung ermöglicht. Die ansonsten bei einer PWM-Bestromung des Elektromotors 10 durch die hohe Frequenz von beispielsweise 25 kHz bestehende Schwierigkeit einer exakten Erfassung der Stromhöhe wird durch die erfindungsgemäße Verwendung des Abtast- und Haltegliedes in Form des Schalters T2 und des Kondensators 26 in besonders einfacher Weise wirksam behoben. Dabei können die beiden Schaltelemente T1 und T2 von der gleichen, ohnehin vorhandenen Steuereinheit 32 synchron mit Steuerimpulsen versorgt werden, wenn zumindest in die Zuleitung für die Ansteuerung des Leistungsschalters T1 ein Verzögerungselement in Form eines Tiefpasses eingefügt wird. Der durch den Motorstrom I1 an dem Shunt 20 erzeugte Spannungsabfall kann durch Erfassung des Spitzenwertes des Stromes I1 anstelle eines Mittelwertes präzise bestimmt werden, weil die Abtast- und Halteschaltung früher aktiviert ist als der Leistungsschalter T1 und somit an dem von Masse abgewandten Stromregleranschluss 46 eine Gleichspannung ansteht, die proportional zum Motorstrom I1 ist. Es erfolgt eine Synchron-Gleichrichtung der Rechteckspannung am Shunt 20, weil der Leistungsschalter T1 und das Abtast- und Halteglied T2, 26 von der PWM-Steuereinheit 32 synchron gesteuert werden. Durch das Einfügen von separaten Tiefpassgliedern in die Zuleitungen zu den Steuerelektroden der Schalter T1 und T2 können für beide Zuleitungen unterschiedliche Zeitkonstanten τ1 und τ2 realisiert werden, wobei die Zeitkonstante τ1 einerseits größer sein muss als die Zeitkonstante τ2, andererseits aber so ausgewählt werden kann, dass durch die verzögerte Einschaltung des Leistungsschalters T1 die elektromagnetische Verträglichkeit der Schaltungsanordnung verbessert wird. Ein geringer Fehler im Messergebnis bei sehr kleinen Pulsweitenverhältnissen ist in der Praxis vernachlässigbar. Wichtig ist insbesondere, dass im Bereich der fallenden Flanke des Pulsweitensignals UPWM zuerst der Abtast-Schalter T2 ausschaltet, bevor der Stromfluss I1 durch den Shunt 20 nachlässt, weil sonst eine zu niedrige Shuntspannung USH übertragen und während der gesamten Pausenzeiten des PWM-Signals am Stromregleranschluss 46 durch den Kondensator 26 gehalten und hierdurch ein erheblicher Messfehler verursacht würde.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Erfassung des Stromes eines aus einem Gleichspannungsnetz gespeisten, durch Pulsweitenmodulation gesteuerten Elektromotors, welcher über eine Halbleiterschaltvorrichtung und eine Shuntanordnung an das Gleichspannungsnetz anschließbar ist, wobei die Ansteuerung der Halbleiterschaltvorrichtung durch den Spannungsabfall an der Shuntanordnung veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsabfall (USH) an der Shuntanordnung (20) durch ein Abtast- und Halteglied (T2, 26) erfasst und die Halbleiterschaltvorrichtung (T1, 18) gegenüber dem Abtast- und Halteglied zumindest verzögert ausgeschaltet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschaltvorrichtung (T1, 18) sowie das Abtast- und Halteglied (T2, 26) von der gleichen Steuereinheit (32) angesteuert werden und hierbei das Signal (UPWM) für die Halbleiterschaltvorrichtung verzögert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschaltvorrichtung (T1, 18) gegenüber dem Abtast- und Halteglied (T2, 26) verzögert ein- und ausgeschaltet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Halbleiterschaltvorrichtung (T1, 18) als auch das Abtast- und Halteglied (T2, 26) zumindest verzögert ausgeschaltet werden, wobei die Verzögerung bei der Halbleiterschaltvorrichtung größer ist als bei dem Abtast- und Halteglied.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschaltvorrichtung (T1, 18) und das Abtast- und Halteglied (T2, 26) gemeinsam von der PWM-Steuereinheit (32) gesteuert werden entsprechend einer durch die Größe des Motorstroms (I1) modifizierten Ansteuerung der PWM-Steuereinheit (32).
  6. Schaltungsanordnung zur Erfassung des Stromes eines aus einem Gleichspannungsnetz gespeisten, durch Pulsweitenmodulation gesteuerten Elektromotors, welcher über eine Halbleiterschaltvorrichtung und eine Shuntanordnung an das Gleichspannungsnetz anschließbar ist, wobei die Ansteuerung der Halbleiterschaltvorrichtung durch den Spannungsabfall an der Shuntanordnung veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihenschaltung der Halbleiterschaltvorrichtung (T1, 18) und der Shuntanordnung (26) zwischen dem Motor (10) und der Masseleitung (22) des Gleichspannungsnetzes (12, 14) liegt und der Shuntanordnung (26) ein Abtast- und Halteglied (T2, 26) parallel geschaltet ist.
  7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektrode der Halbleiterschaltvorrichtung (T1, 18) über ein Tiefpassglied (28, 30) an die PWM-Steuereinheit (32) angeschlossen ist.
  8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektrode der Halbleiterschaltvorrichtung (T1, 18) und des Halbleiterschalters (T2) des Abtast- und Haltegliedes (T2, 26) über getrennte Tiefpassglieder (28, 30; 34, 36) mit der PWM-Steuereinheit (32) verbunden sind, wobei das der Halbleiterschaltvorrichtung zugeordnete Tiefpassglied (28, 30) eine größere Zeitkonstante (τ1 > τ2) aufweist als das dem Halbleiterschalter (T2) des Abtast- und Haltegliedes zugeordnete Tiefpassglied (34, 36).
  9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschalter (T1, T2) für den Motorstrom (I1) und für den Ladestrom (I2) eines Kondensators (26) des Abtast- und Haltegliedes (T2, 26) als MOSFETs ausgebildet sind.
  10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf die Spannung an der Shuntanordnung (USH) aufladbarer Kondensator (26) des Abtast- und Haltegliedes (T2, 26) über einen Stromregler (38) mit dem Eingang der PWM-Steuereinheit (32) verbunden ist.
DE102005006503A 2005-02-14 2005-02-14 Verfahren und Schaltungsanordnung zur Erfassung des Stromes eines durch Pulsweitenmodulation gesteuerten Elektromotors Withdrawn DE102005006503A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005006503A DE102005006503A1 (de) 2005-02-14 2005-02-14 Verfahren und Schaltungsanordnung zur Erfassung des Stromes eines durch Pulsweitenmodulation gesteuerten Elektromotors
EP05821651A EP1851849A1 (de) 2005-02-14 2005-12-14 Verfahren und schaltungsanordnung zur erfassung des stromes eines durch pulsweitenmodulation gesteuerten elektromotors
PCT/EP2005/056770 WO2006084520A1 (de) 2005-02-14 2005-12-14 Verfahren und schaltungsanordnung zur erfassung des stromes eines durch pulsweitenmodulation gesteuerten elektromotors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005006503A DE102005006503A1 (de) 2005-02-14 2005-02-14 Verfahren und Schaltungsanordnung zur Erfassung des Stromes eines durch Pulsweitenmodulation gesteuerten Elektromotors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102005006503A1 true DE102005006503A1 (de) 2006-08-24

Family

ID=35996351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102005006503A Withdrawn DE102005006503A1 (de) 2005-02-14 2005-02-14 Verfahren und Schaltungsanordnung zur Erfassung des Stromes eines durch Pulsweitenmodulation gesteuerten Elektromotors

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1851849A1 (de)
DE (1) DE102005006503A1 (de)
WO (1) WO2006084520A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010029315A1 (de) 2010-05-26 2011-12-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur elektronischen Kommutierung in Gleichstrom-Elektromotoren
WO2013004311A1 (de) 2011-07-07 2013-01-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur elektronischen kommutierung in gleichstrom-elektromotoren

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5689162A (en) * 1995-06-07 1997-11-18 Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. Apparatus and method for current sensing for motor driver in pwm mode
US5650715A (en) * 1996-04-19 1997-07-22 Intel Corporation Method and apparatus for sensing current in power supplies
US5874818A (en) * 1997-06-11 1999-02-23 Agile Systems, Inc. Method and apparatus for sensing load current in a motor controller
US6069471A (en) * 1998-05-14 2000-05-30 Intel Corporation Dynamic set point switching regulator
DE10244522B4 (de) * 2002-09-25 2005-06-30 Karl Dungs Gmbh & Co. Kg Ansteuereinrichtung für eine Magnetspule

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010029315A1 (de) 2010-05-26 2011-12-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur elektronischen Kommutierung in Gleichstrom-Elektromotoren
WO2013004311A1 (de) 2011-07-07 2013-01-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur elektronischen kommutierung in gleichstrom-elektromotoren
US9118268B2 (en) 2011-07-07 2015-08-25 Robert Bosch Gmbh Electronic commutation method in direct current electric motors

Also Published As

Publication number Publication date
EP1851849A1 (de) 2007-11-07
WO2006084520A1 (de) 2006-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102015105488A1 (de) System und verfahren für eine getaktete leistungsversorgung
EP2116857A1 (de) Verfahren und Einrichtung zum Erfassen einer Strompolarität innerhalb eines getakteten Brückenzweiges
DE19749392B4 (de) Strommeßschaltung
DE102005024068A1 (de) Verfahren zur Steuerung eines aus einem Gleichspannungsnetz gespeisten Elektromotors
EP0268930B1 (de) Schaltungsanordnung eines sich selbst schützenden Leistungsschalters
DE102014110748B4 (de) System und verfahren für eine wandlerschaltung
DE10351843B4 (de) Verfahren und elektrische Schaltungen zur Ermittlung einer Temperatur eines Leistungshalbleiters
DE102007031995A1 (de) Steuervorrichtung für ein Schaltgerät mit Anzugs- und/oder Haltespule sowie Verfahren zum Steuern des durch die Spule fließenden Stroms
DE102007046634B3 (de) Spannungsversorgung für ein spannungs- oder stromauslösendes Schaltgerät sowie deren Verwendung in einem solchen Schaltgerät und Verfahren zur Spannungsversorgung für ein solches Schaltgerät
DE102010030866A1 (de) Multiphasen DC/DC Aufwärtswandler
DE102010038557B4 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zur Diagnose einer Halbbrücke
EP1949114B1 (de) Verfahren zur messung eines motorstromes
EP1703629B1 (de) Verfahren zur digitalen Stromregelung
EP2731246A1 (de) Schaltregler
DE102019210566B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Messen eines durch eine PWM-angesteuerte induktive Last fließenden Stromes
EP1531544B1 (de) Verfahren zum Betreiben eines durch Pulsweitenmodulation gesteuerten Elektromotors
DE102011120841B4 (de) Wechselrichter mit Totzeitkorrektur sowie Verfahren zur Korrektur der Totzeit in einem Wechselrichter
DE102005006503A1 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zur Erfassung des Stromes eines durch Pulsweitenmodulation gesteuerten Elektromotors
EP2582044B1 (de) Messung des Ausgangstroms einer Verstärkerschaltung
DE102020114727A1 (de) Verfahren und Anordnung zur kontinuierlichen Kalibrierung eines Messwiderstands
EP1715573A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben von elektrischen Verbrauchern
DE102007050620A1 (de) Schaltungsanordnung zum Betreiben einer elektrischen Last und mit Laststrommessung
DE202014009500U1 (de) Stromversorgung mit einem Schaltwandler
EP2044682B1 (de) Schaltungsanordnung zur messung der stromaufnahme eines durch pulsweitenmodulation gesteuerten gleichstrommotors
DE102009047172A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur temperaturabhängigen Steuerung der Ausgangsleistung eines Kraftfahrzeuggenerators

Legal Events

Date Code Title Description
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination

Effective date: 20120215