DE102013015542A1 - Control unit for pump motor, for driving dynamics control for electrohydraulic brake system in vehicle, has switches for adjusting supply voltage, and voltage source and energy store that are connected in series, when one switch is open - Google Patents

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Matthias Benzinger
Philipp Gundel
Björn Römer
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Thomas Wohlgemuth
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Abstract

The unit (1) has a voltage input for supplying power supply voltage (Uin) and two switches (4, 5) for adjusting the power supply voltage and produce a pulsating output voltage (Uout) with a variable pulse width, which controls a target rotation speed of an electromotor (2). One of the switches is connected to an energy store (6) such that the power supply voltage rests against the energy store, if the switch is closed. A voltage source and the energy store are connected in series when the switch is open.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinheit für einen Elektromotor, insbesondere einen Pumpenmotor zur Fahrdynamikregelung in einem Fahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem einen mit einer derartigen Steuereinheit ausgestatteten Pumpenmotor sowie ein mit einem solchen Pumpenmotor versehenes Fahrzeug.The present invention relates to a control unit for an electric motor, in particular a pump motor for driving dynamics control in a vehicle, having the features of the preamble of claim 1. The invention also relates to a pump motor equipped with such a control unit and a vehicle provided with such a pump motor.

Kraftfahrzeuge aktueller Bauart sind neben anderen elektronisch gesteuerten Fahrassistenzsystemen häufig mit einer Fahrdynamikregelung ausgestattet, die einem Ausbrechen des Fahrzeugs entgegenwirken kann. Ein derartiges System ist dem Fachmann unter dem Namen „ESP” oder unter der anbieterneutralen Bezeichnung „Electronic Stability Control” (ESC) bekannt. Bei diesem Ansatz werden einzelne Fahrzeugräder mittels eines hydraulischen Bremssystems gezielt abgebremst, wobei der benötigte Pumpendruck mittels eines an ein Bordnetz des Fahrzeugs angeschlossenen Elektromotors erzeugt wird.Motor vehicles of current design are often equipped with other electronic driving assistance systems with a vehicle dynamics control that can counteract a break of the vehicle. Such a system is known to the person skilled in the art under the name "ESP" or under the vendor-neutral name "Electronic Stability Control" (ESC). In this approach, individual vehicle wheels are selectively braked by means of a hydraulic brake system, wherein the required pump pressure is generated by means of an electric motor connected to an electrical system of the vehicle.

Problematisch sind dabei die beim Anlaufen des Elektromotors oftmals entstehenden Stromspitzen, die zu einem dynamischen Spannungseinbruch im Bordnetz oder einer Schädigung der Fahrzeugbatterie führen können.The problem is the often occurring when starting the electric motor peak currents that can lead to a dynamic voltage dip in the electrical system or damage to the vehicle battery.

Aus der DE 10 2005 060 859 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ansteuern eines gattungsgemäßen Elektromotors bekannt. Nach diesem Ansatz wird der zum Betrieb des Elektromotors benötigte Strom bei dessen Anlauf kontinuierlich, beispielsweise vom Wert null aus, erhöht. Zur Steuerung und Regelung des Motors wird dabei eine hochfrequente Pulsweitenmodulation vorgeschlagen.From the DE 10 2005 060 859 A1 are known a method and a device for driving a generic electric motor. According to this approach, the current required to operate the electric motor when it starts up is increased continuously, for example from zero. To control and regulate the motor while a high-frequency pulse width modulation is proposed.

Ein Nachteil dieses Verfahrens liegt in der verbleibenden Empfindlichkeit der ESC gegen anderweitig, etwa von anderen Verbrauchern, verursachte Spannungsschwankungen des Bordnetzes. Diese können im Extremfall einen vollständigen Ausfall der ESC bedingen.A disadvantage of this method lies in the remaining sensitivity of the ESC against otherwise caused, for example by other consumers, voltage fluctuations of the electrical system. These can in extreme cases cause a complete failure of the ESC.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine derartige Steuereinheit eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch einen geringeren Einfluss der Spannung des Bordnetzes auf die Funktionsfähigkeit der ESC auszeichnet.The present invention is concerned with the problem of providing for such a control unit an improved embodiment, which is characterized in particular by a smaller influence of the voltage of the electrical system on the functioning of the ESC.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention, this problem is solved by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine mittels zweier Schalter realisierte Pulsweitenmodulation durch einen geschalteten Energiespeicher zu ergänzen, der – abhängig vom Schaltzustand des ersten Schalters – durch Anlegen der Versorgungsspannung aufgeladen werden kann. Nach Abschluss des Ladevorgangs kann der Energiespeicher mit der Versorgungsspannung zu einer Reihenschaltung verbunden werden, um die Motorspannung zu erhöhen. Dieser Ansatz erlaubt es, etwaige Spannungsschwankungen im Bordnetz dynamisch auszugleichen, sodass die Funktionsfähigkeit der ESC selbst im Fall eines Spannungseinbruchs im Wesentlichen erhalten bleibt.The invention is based on the general idea of supplementing a pulse width modulation realized by means of two switches with a switched energy store which, depending on the switching state of the first switch, can be charged by applying the supply voltage. After completion of the charging process, the energy storage can be connected to the supply voltage to a series circuit to increase the motor voltage. This approach makes it possible to dynamically compensate for any voltage fluctuations in the vehicle electrical system, so that the functionality of the ESC is essentially maintained even in the event of a voltage dip.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuereinheit dabei in einem ersten Betriebsmodus so konfiguriert, dass ein Schaltvorgang des ersten Schalters eine Flanke des Spannungspulses auslöst und so eine Motortaktung erlaubt. Bei im Wesentlichen konstanter Spannungsversorgung durch das Bordnetz lässt sich so bereits eine stabile Regelung des Elektromotors erreichen.According to an advantageous embodiment, the control unit is configured in a first operating mode so that a switching operation of the first switch triggers an edge of the voltage pulse and thus allows motor timing. With a substantially constant voltage supply through the electrical system can thus already achieve a stable control of the electric motor.

In diesem Betriebszustand kann eine Konfiguration der Steuereinheit gewählt werden, bei der der zweite Schalter sich invers zum ersten Schalter verhält, also im geschlossenen Zustand des ersten Schalters geöffnet und im geöffneten Zustand des ersten Schalters geschlossen ist. Auf diese Weise kann der Elektromotor beim Abschalten zugleich vom Bordnetz getrennt und in einen Freilauf versetzt werden. Da der Elektromotor in der Regel eine induktive Gleichspannungslast darstellt, werden so auch durch Selbstinduktion herbeigeführte Spannungsspitzen vermieden, die andernfalls die Schaltstrecke beschädigen oder zerstören könnten.In this operating state, a configuration of the control unit can be selected, in which the second switch behaves inversely to the first switch, that is opened in the closed state of the first switch and closed in the open state of the first switch. In this way, the electric motor can be disconnected at the same time disconnected from the electrical system and placed in a freewheel. Since the electric motor usually represents an inductive DC load, so caused by self-induction voltage spikes are avoided, which could otherwise damage or destroy the switching path.

In einer vorteilhaften Ausführungsform kann zudem ein zweiter Betriebsmodus der Steuereinheit vorgesehen sein, in dem anstelle des ersten Schalters der zweite Schalter eine Flanke des Spannungspulses auslöst und somit zur Motortaktung dienen kann, wohingegen der erste Schalter dauerhaft geschlossen bleibt. Dieser zweite Betriebsmodus gewährleistet selbst im Fall von Spannungsschwankungen oder -einbrüchen im Bordnetz eine stabile Regelung des Elektromotors. Ferner gestattet er eine vorübergehende oder dauerhafte Spannungserhöhung, die ihrerseits eine auch kurzfristig abrufbare Leistungssteigerung des Elektromotors ermöglicht.In an advantageous embodiment, a second operating mode of the control unit can also be provided, in which instead of the first switch, the second switch triggers an edge of the voltage pulse and thus can serve for engine timing, whereas the first switch remains permanently closed. This second operating mode ensures a stable control of the electric motor even in the case of voltage fluctuations or burglaries in the electrical system. Furthermore, it allows a temporary or permanent increase in voltage, which in turn allows a short-term retrievable performance increase of the electric motor.

Der Energiespeicher kann dabei etwa die Gestalt einer Spule oder eines Kondensators annehmen. Dies erlaubt die Realisierung einer erfindungsgemäßen Steuereinheit unter Verwendung passiver elektrischer Bauelemente und vereinfacht so die Schaltung.The energy storage can take about the shape of a coil or a capacitor. This allows the realization of a control unit according to the invention using passive electrical components and thus simplifies the circuit.

Vorteilhaft ist zudem eine Ausführung des ersten oder des zweiten Schalters auf der Basis eines n-Kanal-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistors (NMOS). Diese Gestaltungsvariante erlaubt eine kostengünstige Fertigung und hohe Integrationsdichte der Steuereinheit im Rahmen eines integrierten digitalen Schaltkreises. Also advantageous is an embodiment of the first or the second switch based on an n-channel metal oxide semiconductor field effect transistor (NMOS). This design variant allows cost-effective production and high integration density of the control unit in the context of an integrated digital circuit.

Die Steuereinheit umfasst einen SEPIC-Wandler.The control unit comprises a SEPIC converter.

Der Vorteil dieser Ausgestaltung der Steuereinheit liegt darin, dass Spannungen herauf- und herabtransformiert werden können. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Gleichspannung zum Ausgang abgetrennt und ein Stromfluss über die Spule von Eingang zu Ausgang im ausgeschalteten Zustand dank des Koppelkondensators vermieden wird.The advantage of this embodiment of the control unit is that voltages can be stepped up and down. Furthermore, it is advantageous that the DC voltage to the output separated and a current flow through the coil from input to output in the off state thanks to the coupling capacitor is avoided.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawing and from the associated description of the figures with reference to the drawing.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be explained in more detail in the following description.

1 zeigt ein schematische Ersatzschaltbild einer erfindungsgemäßen Steuereinheit. 1 shows a schematic equivalent circuit diagram of a control unit according to the invention.

2 zeigt ein schematisches Ersatzschaltbild einer erfindungsgemäßen Steuereinheit mit einem SEPIC-Wandler 2 shows a schematic equivalent circuit diagram of a control unit according to the invention with a SEPIC converter

Die 1 zeigt das schematische Ersatzschaltbild einer Steuereinheit 1, die im Rahmen einer Fahrdynamikregelung in einem Fahrzeug 3 eingesetzt wird. Dabei dient die Steuereinheit 1 insbesondere zur Steuerung der Drehzahl eines mittels pulsweitenmodulierter Signale steuerbaren Pumpenmotors (Elektromotor 2) für ein elektro-hydraulisches Bremssystem des Fahrzeugs 3, welches einer gattungsgemäßen Fahrdynamikregelung typischerweise zugrunde liegt. Zum Zwecke der Vereinfachung und Veranschaulichung ist der genannte Pumpenmotor dabei in der Abbildung als Ersatzwiderstand gemäß der AN-SI-Norm dargestellt.The 1 shows the schematic equivalent circuit diagram of a control unit 1 in the context of a vehicle dynamics control in a vehicle 3 is used. The control unit is used 1 in particular for controlling the rotational speed of a pump motor controllable by means of pulse-width-modulated signals (electric motor 2 ) for an electro-hydraulic brake system of the vehicle 3 which is typically based on a generic vehicle dynamics control. For the sake of simplicity and illustration, the pump motor is shown in the figure as a substitute resistor according to the AN-SI standard.

Als Pumpenmotor kann etwa ein elektrisch kommutierter Motor (EC-Motor) oder bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC- oder BL-Motor) zum Einsatz kommen, wobei bei aktuellen ESP-Systemen permanent erregte Gleichstrommotoren zum Einsatz kommen, dessen gewünschte Drehbewegung mittels einer durch die Steuereinheit 1 elektronisch bestimmten Stromwendung herbeigeführt wird. Die Drehfrequenz des Motors hängt dabei insbesondere von der Impulsdauer des an diesen angelegten Spannungssignals ab.As a pump motor, for example, an electrically commutated motor (EC motor) or brushless DC motor (BLDC or BL motor) are used, with current ESP systems permanently excited DC motors are used, its desired rotation by means of a through the control unit 1 electronically determined current application is brought about. The rotational frequency of the motor depends in particular on the pulse duration of the voltage signal applied thereto.

In entsprechender Weise kann die Steuereinheit 1 in Kombination mit einer Druckluftbremse, etwa bei einem Lastkraftwagen oder Omnibus, zur Steuerung des Motorantriebs eines Kompressors Verwendung finden. In diesem Fall mag die Steuereinheit 1 beispielsweise als Teil eines elektro-pneumatischen elektronischen Bremssystems (EBS) in einen Elektronikverbund des Fahrzeugs 3 eingebettet sein, der über ein Datennetz etwa in Form eines Controller Area Networks (CAN) einen Informationsaustausch mit weiteren Fahrzeugsystemen erlaubt.In a corresponding manner, the control unit 1 used in combination with a compressed air brake, such as a truck or bus, for controlling the motor drive of a compressor use. In this case, the control unit likes 1 for example, as part of an electro-pneumatic electronic brake system (EBS) in an electronics network of the vehicle 3 be embedded, which allows an information exchange with other vehicle systems via a data network such as in the form of a Controller Area Networks (CAN).

Es versteht sich, dass die Steuereinheit 1 und/oder der Elektromotor 2 insbesondere mit einem Antiblockiersystem (ABS), einer Antischlupfregelung (ASR), einer elektronischen Bremskraftverteilung (EBD) oder einem Brems- oder anderen Assistenzsystem des Fahrzeugs 3 zur Erhöhung der Stabilität oder Fahrsicherheit verknüpft sein können.It is understood that the control unit 1 and / or the electric motor 2 in particular with an anti-lock braking system (ABS), traction control (ASR), an electronic brake force distribution (EBD) or a braking or other assistance system of the vehicle 3 can be linked to increase stability or driving safety.

In jedem Fall verfügt die Steuereinheit 1 über einen Spannungseingang, an den vorliegend eine von einem Bordnetz des Fahrzeugs 3 gelieferte Versorgungsspannung Uin angelegt ist. Neben der Steuereinheit 1 mag das als Gleichspannungsnetz ausgelegte Bordnetz mit weiteren Steuergeräten, Sensoren, Anzeigegeräten, Aktuatoren, Bussystemen, Energiespeichern oder Generatoren verbunden sein und beispielsweise eine Nennspannung von 12 V oder 24 V aufweisen.In any case, the control unit has 1 via a voltage input to the present one of an electrical system of the vehicle 3 delivered supply voltage U in is applied. Next to the control unit 1 may be designed as a DC voltage electrical system connected to other control devices, sensors, display devices, actuators, bus systems, energy storage or generators and, for example, have a rated voltage of 12 V or 24 V.

Ein parallel zum Spannungseingang geschalteter Kondensator dient dabei insbesondere zur Glättung und Filterung von Störeinflüssen, welche etwa andere durch das Bordnetz gespeiste Verbraucher auf die Versorgungsspannung Uin ausüben könnten.A capacitor connected in parallel with the voltage input serves, in particular, for smoothing and filtering disturbing influences which could exert, for example, other loads supplied by the electrical system to the supply voltage U in .

Wesentliche Bestandteile der Steuereinheit 1 sind ein erster Schalter 4 und ein zweiter Schalter 5, die vorliegend als selbstsperrende Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) des n-Typs (NMOS) ausgebildet sind. Dabei ist das Substrat jedes Schalters 4, 5 intern mit dessen Source-Anschluss verbunden. Die Steuereinheit 1 kann dabei in zwei Modi betrieben werden, die sich insbesondere in der zeitlichen Ansteuerung des ersten Schalters 4 und des zweiten Schalters 5 unterscheiden. Der erste Betriebsmodus gewährleistet dabei eine weitgehend standardisierte Taktung des Elektromotors 2 bei im Wesentlichen konstantem Bordnetz. In diesem Fall werden der erste Schalter 4 und der zweite Schalter 5 invers geschaltet, sodass der zweite Schalter 5 geöffnet ist, wenn der erste Schalter 4 geschlossen ist, und der zweite Schalter 5 geschlossen ist und den Elektromotor 2 in einen Freilauf versetzt, wenn der erste Schalter 4 geöffnet ist. Der erste Schalter 4 wechselt dabei – gesteuert etwa mittels der Timerfunktion eines Mikrocontrollers – in einem von der Leistungsanforderung an den Elektromotor 2 abhängigen, typischerweise hochfrequenten Rhythmus zwischen seinen beiden Schaltzuständen. Somit generiert die Steuereinheit 1 an ihrem Ausgang eine Folge von näherungsweise rechteckigen Spannungsimpulsen, deren Tastgrad und damit Breite sich durch den Schaltrhythmus des ersten Schalters 4 bestimmt. Die resultierende Ausgangsspannung Uout wiederum liegt am Elektromotor 2 an, welcher seinerseits eine der angeforderten Leistung entsprechende Drehzahl erbringt. Eine solche Zeitabhängigkeit der Ausgangsspannung Uout wird gemäß DIN 5483-1:1983 als Pulsdauermodulation (PDM) bezeichnet, ist in der Steuerungstechnik jedoch vor allem als Pulsweitenmodulation (PWM), Pulslängenmodulation (PLM), Pulsbreitenmodulation (PBM) oder Unterschwingungsverfahren bekannt.Essential components of the control unit 1 are a first switch 4 and a second switch 5 , which in the present case are designed as n-type normally-off metal oxide semiconductor field effect transistors (MOSFETs). In this case, the substrate of each switch 4 . 5 internally connected to its source port. The control unit 1 can be operated in two modes, especially in the timing of the first switch 4 and the second switch 5 differ. The first mode of operation ensures a largely standardized clocking of the electric motor 2 at a substantially constant electrical system. In this case, the first switch 4 and the second switch 5 inverse, so the second switch 5 is open when the first switch 4 is closed, and the second switch 5 is closed and the electric motor 2 put in a freewheel when the first switch 4 is open. The first switch 4 changes - controlled by about the timer function of a microcontroller - in one of the power requirement to the electric motor 2 dependent, typically high-frequency rhythm between its two switching states. Thus, the control unit generates 1 at its output a series of approximately rectangular voltage pulses whose duty cycle and thus width is determined by the switching rhythm of the first switch 4 certainly. The resulting output voltage U out in turn is due to the electric motor 2 which, in turn, provides a speed corresponding to the requested power. Such a time dependence of the output voltage U out is according to DIN 5483-1: 1983 However, pulse width modulation (PWM), pulse width modulation (PLM), pulse width modulation (PWM) or undershoot method are known in the control technology, especially as pulse width modulation (PDM).

Zur Ansteuerung des ersten Schalters 4 und des zweiten Schalters 5 kann etwa eine als Mikroprozessor oder ASIC ausgeprägte Steuerschaltung (nicht dargestellt) vorgesehen sein. Diese kann die Taktung neben den Ansteuerungsparametern des Elektromotors 2 von weiteren Betriebsparametern abhängig gestalten, beispielsweise einem mittels geeigneter Sensoren oder Modelle ermittelten Druckverhältnis in vor und hinter der Pumpe angeordneten hydraulischen Zweigen. Ist das Fahrzeug 3 mit einem Verbrennungsmotor ausgestattet, so mögen auch Bauparameter der Lichtmaschine wie deren maximal erreichbarer Stromgradient in die Regelung einfließen. Entsprechend können Ladezustand und Beanspruchungsgrad einer das Bordnetz speisenden Fahrzeugbatterie oder die benötigte Versorgungsleistung weiterer an das Bordnetz angeschlossener Verbraucher Berücksichtigung finden.To control the first switch 4 and the second switch 5 For example, a microprocessor or ASIC-shaped control circuit (not shown) may be provided. This can be the timing in addition to the control parameters of the electric motor 2 make depend on other operating parameters, for example, a determined by means of suitable sensors or models pressure ratio in front of and behind the pump arranged hydraulic branches. Is the vehicle 3 equipped with an internal combustion engine, as well as construction parameters of the alternator as their maximum achievable current gradient may be incorporated into the scheme. Accordingly, state of charge and degree of wear of a vehicle battery supplying the vehicle electrical system or the required supply power of further consumers connected to the vehicle electrical system can be taken into account.

Der zweite Betriebsmodus gestattet eine stabile Regelung der Motorleistung selbst bei Schwankungen der Versorgungsspannung Uin und ermöglicht zudem – unabhängig vom Bordnetz – eine variable Leistungssteigerung des Motors. In diesem Betriebszustand ist der erste Schalter 4 dauerhaft geschlossen; an dessen Stelle wird der zweite Schalter 5 in der oben beschriebenen Weise zur Motortaktung verwendet. Eine Besonderheit des zweiten Modus liegt darin, dass im Kontaktzustand des zweiten Schalters 5 mittels der Versorgungsspannung Uin zugleich ein in der Abbildung als Spule gemäß IEC 617-4 (1996) und DIN EN 60617-4 (1997) dargestellter Energiespeicher 6 aufgeladen wird. Das als Energiespeicher 6 vorgesehene reale Bauelement weist dabei vorzugsweise eine Grenzfrequenz auf, die oberhalb der maximalen Schaltfrequenz des zweiten Schalters 5 liegt.The second operating mode allows a stable control of the motor power even with fluctuations in the supply voltage U in and also allows - independently of the electrical system - a variable increase in engine performance. In this operating state is the first switch 4 permanently closed; in its place becomes the second switch 5 used in the manner described above for engine timing. A special feature of the second mode is that in the contact state of the second switch 5 by means of the supply voltage U at the same time in the figure as a coil according to IEC 617-4 (1996) and DIN EN 60617-4 (1997) illustrated energy storage 6 is charged. That as energy storage 6 provided real component in this case preferably has a cutoff frequency, which is above the maximum switching frequency of the second switch 5 lies.

Wird nun im zweiten Betriebsmodus der zweite Schalter 5 geöffnet, so sind die Spannungsquelle und der Energiespeicher 6 zur Versorgung des Elektromotors 2 effektiv hintereinander geschaltet. Bei diesem als Reihenschaltung bezeichneten Schema addiert sich die Versorgungsspannung Uin mit der Selbstinduktionsspannung der den Energiespeicher 6 bildenden Spule gemäß der Kirchhoffschen Maschenregel zu einer erhöhten Ausgangsspannung Uout, die den Elektromotor 2 speist. Die induzierte Spannung hängt dabei neben relevanten Bauparametern der Spule maßgeblich vom Verhältnis der Ladezeit zur Entladezeit der Spule ab und korreliert insofern mit dem Tastgrad des vom zweiten Schalter 5 erzeugten Spannungspulses.Will now be the second switch in the second operating mode 5 open, so are the voltage source and the energy storage 6 to supply the electric motor 2 effectively connected in series. In this scheme, referred to as series connection, the supply voltage U in is added to the self-induction voltage of the energy store 6 forming coil according to the Kirchhoff mesh rule to an increased output voltage U out , the electric motor 2 fed. The induced voltage depends in addition to relevant construction parameters of the coil significantly from the ratio of the charging time to the discharge time of the coil and thus correlates with the duty cycle of the second switch 5 generated voltage pulse.

2 zeigt ein schematisches Ersatzschaltbild einer erfindungsgemäßen Steuereinheit mit einem SEPIC-Wandler 2 shows a schematic equivalent circuit diagram of a control unit according to the invention with a SEPIC converter

Der SEPIC-Wandler weist zwei Spulen L1 und L2, zwei Schalter S1 und S2, wobei S2 einer Diode entsprechen, und zwei Kondensatoren C1 und C2 auf, wobei C2 als Speicherkondensator dient. Durch einen Schaltbetrieb des Schalters S1 wird die Spule L1 aus der Eingangsspannung Uin aufgeladen und im Ausschaltzustand des Schalters S1 in den Kondensator C1 entladen. Gleichermaßen wird die Spule L2 in den Einschaltzeiten des Schalters S1 aus C1 aufgeladen und in den Ausschaltzeiten in den Speicherkondensator C2 entladen.The SEPIC converter has two coils L1 and L2, two switches S1 and S2, S2 corresponding to one diode, and two capacitors C1 and C2, C2 serving as a storage capacitor. By a switching operation of the switch S1, the coil L1 is charged from the input voltage Uin and discharged in the off state of the switch S1 in the capacitor C1. Similarly, the coil L2 is charged in the turn-on of the switch S1 from C1 and discharged into the off-time in the storage capacitor C2.

L1 und L2 können gekoppelt werden. Dadurch werden die produzierten Funkstörungen auf der Nutzleistung reduziert. Am Verbindungspunkt von C1 und L2 ist die Serienschaltung aus dem Schalter S2 und der Kapazität C2 angeschlossen. An C2 stellt der SEPIC-Wandler eine Gleichspannung zur Verfügung, die als Versorgungsspannung Uout den Pumpenmotor antreibt. Uout kann mit dem SEPIC-Wandler variiert werden, sodass Uout größer oder kleiner (bis auf 0 V) als die Eingangsspannung Uin sein kann.L1 and L2 can be coupled. This reduces the radio interference produced on the net power. At the connection point of C1 and L2, the series connection of the switch S2 and the capacitor C2 is connected. At C2, the SEPIC converter provides a DC voltage which drives the pump motor as supply voltage Uout. Uout can be varied with the SEPIC converter so that Uout can be larger or smaller (down to 0 V) than the input voltage Uin.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

  • UinUin
    EingansspannungSystem Voltage
    UoutUout
    Ausgangsspannungoutput voltage
    L1, L2L1, L2
    SpuleKitchen sink
    C1, C2C1, C2
    Kondensatorcapacitor
    S1, S2S1, S2
    Schalterswitch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102005060859 A1 [0004] DE 102005060859 A1 [0004]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • DIN 5483-1:1983 [0027] DIN 5483-1: 1983 [0027]
  • IEC 617-4 (1996) [0029] IEC 617-4 (1996) [0029]
  • DIN EN 60617-4 (1997) [0029] DIN EN 60617-4 (1997) [0029]

Claims (10)

Steuereinheit (1) für einen Elektromotor (2), insbesondere einen Pumpenmotor zur Fahrdynamikregelung in einem Fahrzeug (3), – mit einem Spannungseingang zum Anlegen einer Versorgungsspannung (Uin) und – mit einem ersten Schalter (4) und einem zweiten Schalter (5) zum Anpassen der Versorgungsspannung (Uin), so konfiguriert, dass der erste Schalter (4) und der zweite Schalter (5) eine pulsierende Ausgangsspannung (Uout) mit einer variablen Pulsbreite erzeugen können, die eine Solldrehzahl des Elektromotors (2) steuert, gekennzeichnet durch wenigstens einen mit dem ersten Schalter (4) verbundenen Energiespeicher (6), derart angeordnet, dass die Versorgungsspannung (Uin) an dem Energiespeicher (6) anliegt, wenn der erste Schalter (4) geschlossen ist, und eine Spannungsquelle und der Energiespeicher (6) in Reihe geschaltet sind, wenn der erste Schalter (4) geöffnet ist.Control unit ( 1 ) for an electric motor ( 2 ), in particular a pump motor for vehicle dynamics control in a vehicle ( 3 ), - with a voltage input for applying a supply voltage (U in ) and - with a first switch ( 4 ) and a second switch ( 5 ) for adjusting the supply voltage (U in ), configured so that the first switch ( 4 ) and the second switch ( 5 ) can generate a pulsating output voltage (U out ) having a variable pulse width, which is a setpoint speed of the electric motor ( 2 ), characterized by at least one with the first switch ( 4 ) connected energy store ( 6 ), arranged such that the supply voltage (U in ) to the energy storage ( 6 ) is present when the first switch ( 4 ) is closed, and a voltage source and the energy storage ( 6 ) are connected in series when the first switch ( 4 ) is open. Steuereinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (1) in einem ersten Betriebsmodus so konfiguriert ist, dass ein Schaltvorgang des ersten Schalters (4) eine Flanke der Ausgangsspannung (Uout) auslöst.Control unit ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the control unit ( 1 ) is configured in a first operating mode such that a switching operation of the first switch ( 4 ) triggers an edge of the output voltage (U out ). Steuereinheit (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (1) in dem ersten Betriebsmodus so konfiguriert ist, dass der zweite Schalter (5) geöffnet ist, wenn der erste Schalter (4) geschlossen ist, und der zweite Schalter (5) geschlossen ist und den Elektromotor (2) in einen Freilauf versetzt, wenn der erste Schalter (4) geöffnet ist.Control unit ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the control unit ( 1 ) is configured in the first operating mode such that the second switch ( 5 ) is open when the first switch ( 4 ) is closed, and the second switch ( 5 ) is closed and the electric motor ( 2 ) is freewheeled when the first switch ( 4 ) is open. Steuereinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (1) in einem zweiten Betriebsmodus so konfiguriert ist, dass ein Schaltvorgang des zweiten Schalters (5) eine Flanke der Ausgangsspannung (Uout) auslöst.Control unit ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the control unit ( 1 ) is configured in a second operating mode such that a switching operation of the second switch ( 5 ) triggers an edge of the output voltage (U out ). Steuereinheit (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Betriebsmodus der erste Schalter (4) dauerhaft geschlossen ist.Control unit ( 1 ) according to claim 4, characterized in that in the second operating mode the first switch ( 4 ) is permanently closed. Steuereinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (6) eine Spule oder einen Kondensator umfasst.Control unit ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the energy store ( 6 ) comprises a coil or a capacitor. Steuereinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schalter (4) und/oder der zweite Schalter (5) einen n-Kanal-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor umfassen.Control unit ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the first switch ( 4 ) and / or the second switch ( 5 ) comprise an n-channel metal oxide semiconductor field effect transistor. Steuereinheit (1), dadurch gekennzeichnet, dass diese einen SEPIC-Wandler umfasst.Control unit ( 1 ), characterized in that it comprises a SEPIC converter. Pumpenmotor mit einer Steuereinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Pump motor with a control unit ( 1 ) according to one of claims 1 to 8. Fahrzeug (3) mit einem Pumpenmotor nach Anspruch 9.Vehicle ( 3 ) with a pump motor according to claim 9.
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Non-Patent Citations (3)

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DIN 5483-1:1983
DIN EN 60617-4 (1997)
IEC 617-4 (1996)

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