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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.
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Mit einem sogenannten Dither, auch überlagerte Schwingung genannt, werden Aktuatoren zur Reduzierung von Reibung und Hysterese zu Mikro-Bewegungen angeregt.
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Die
DE 10 2006 029 389 A1 beschreibt ein Verfahren zur Erweiterung der Diagnosefähigkeit von Stromreglern.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bereitstellen eines Ansteuerstroms für einen eine induktive Last umfassenden Aktuator sowie eine Aktuatorschaltung gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
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Mit einer geeigneten Vorrichtung zum Bereitstellen eines Ansteuerstroms für einen eine induktive Last umfassenden Aktuator kann mit einem geringen Aufwand an Leistungs-Bauteilen ein Stromverlauf mit keiner oder nur geringen Asymmetrie im Stromverlauf realisiert werden.
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Eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines Ansteuerstroms für einen eine induktive Last umfassenden Aktuator weist die folgenden Merkmale auf:
einen ersten Spannungspotenzialanschluss zum Bereitstellen eines ersten Spannungspotenzials und einen zweiten Spannungspotenzialanschluss zum Bereitstellen eines zweiten Spannungspotenzials;
einen ersten Lastanschluss zum Kontaktieren eines ersten Kontakts der induktiven Last und einen zweiten Lastanschluss zum Kontaktieren eines zweiten Kontakts der induktiven Last, wobei der der erste Lastanschluss elektrisch leitfähig mit dem ersten Spannungspotenzialanschluss verbunden ist;
einen Zwischenanschluss, der elektrisch leitfähig mit dem zweiten Lastanschluss verbunden ist; und
eine Widerstandseinrichtung, die zwischen den Zwischenanschluss und den zweiten Spannungspotenzialanschluss geschaltet ist, und ausgebildet ist, um einen elektrischen Widerstand zwischen dem Zwischenanschluss und dem zweiten Spannungspotenzialanschluss abhängig von einer zwischen den Lastanschlüssen abfallenden Spannung einzustellen.
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Der Aktuator kann beispielsweise Teil einer Getriebeaktuatorik eines Fahrzeugs sein. Der Ansteuerstrom kann geeignet sein, um den Aktuator zu betreiben. Die Widerstandseinrichtung kann einen spannungsabhängigen Widerstand darstellen. Die Widerstandseinrichtung kann ausgebildet sein, um abhängig von einem Wert der zwischen den Lastanschlüssen abfallenden Spannung Widerstandswerte anzunehmen, die zwischen einem Kurzschluss und einer Unterbrechung zwischen dem Zwischenanschluss und dem zweiten Spannungspotenzial liegen. Auf diese Weise kann die Widerstandseinrichtung verwendet werden, um einen Stromfluss zwischen dem Zwischenanschluss und dem zweiten Spannungspotenzial spannungsabhängig zu ermöglichen oder zu unterbinden. Je kleiner der Widerstandswert ist, umso schneller kann eine Entladung der induktiven Last durchgeführt werden. Wenn keine zusätzliche Schalteinrichtung vorgesehen ist, die parallel zu der Widerstandseinrichtung geschaltet ist, kann die Widerstandseinrichtung so angesteuert werden, dass ein Ladestrom zum Laden der induktiven Last durch die Widerstandseinrichtung fließen kann.
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Die Vorrichtung kann eine Schalteinrichtung umfassen, die parallel zu der Widerstandseinrichtung zwischen den Zwischenanschluss und den zweiten Spannungspotenzialanschluss geschaltet ist. Die Schalteinrichtung kann ausgebildet sein, um eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Zwischenanschluss und dem zweiten Spannungspotenzialanschluss ansprechend auf einen ersten Zustand eines Schaltsteuersignals herzustellen und ansprechend auf einen zweiten Zustand des Schaltsteuersignals zu trennen. Über die Schalteinrichtung kann ein Ladestrom zum Laden der induktiven Last fließen. Wenn die Schalteinrichtung vorgesehen wird, kann eine Steuerung der Widerstandseinrichtung vereinfacht werden, da die Widerstandseinrichtung dann ausschließlich zum Entladen der induktiven Last verwendet werden kann.
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Die Widerstandseinrichtung kann ausgebildet sein, um eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Zwischenanschluss und dem zweiten Spannungspotenzialanschluss ansprechend auf einen ersten Zustand eines Schaltsteuersignals herzustellen und ansprechend auf einen zweiten Zustand des Schaltsteuersignals zu trennen. Indem das Schaltsteuersignal an einen Steuereingang der Widerstandseinrichtung bereitgestellt wird, kann die induktive Last über die Widerstandseinrichtung geladen werden. Vorteilhafterweise kann in diesem Fall auf eine parallel zu der Widerstandseinrichtung geschaltete Schalteinrichtung verzichtet werden.
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Die Vorrichtung kann eine Freilaufeinrichtung aufweisen, die parallel zu den Lastanschlüssen zwischen den Zwischenanschluss und den ersten Spannungspotenzialanschluss geschaltet ist. Dabei kann die Freilaufeinrichtung eine Reihenschaltung aus einer Diode und einem Transistor aufweisen. Die Anode der Diode kann dem Zwischenanschluss zugewandt sein. Der Transistor kann ausgebildet sein, um eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Zwischenanschluss und dem ersten Spannungspotenzialanschluss ansprechend auf einen ersten Zustand eines Transistorsteuersignals herzustellen und ansprechend auf einen zweiten Zustand des Transistorsteuersignals zu trennen. Über die Freilaufeinrichtung kann die induktive Last langsamer als über die Widerstandseinrichtung entladen werden. Dies ist vorteilhaft, wenn zwei unterschiedliche Betriebsmoden für den Aktuator vorgesehen sind.
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Die Widerstandseinrichtung kann ausgebildet sein, um den elektrischen Widerstand zwischen dem Zwischenanschluss und dem zweiten Spannungspotenzialanschluss abhängig von einem Verhältnis einer zwischen dem ersten Spannungspotenzialanschluss und dem Zwischenanschluss abfallenden Spannung und einer zwischen dem Zwischenanschluss und dem zweiten Spannungspotenzialanschluss abfallenden Spannung einzustellen. Vorteilhaft kann ein solches Verhältnis einfach unter Verwendung eines Spannungsteilers bestimmt werden.
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Die Widerstandseinrichtung kann einen Transistor und eine Verstärkerschaltung aufweisen. Dabei kann ein Ausgangsanschluss der Verstärkerschaltung mit dem Steueranschluss des Transistors, ein erster Eingangsanschluss der Verstärkerschaltung über einen ersten Widerstand mit dem Zwischenanschluss und über einen zweiten Widerstand mit dem zweiten Spannungspotenzialanschluss verbunden sein. Ein zweiter Eingangsanschluss der Verstärkerschaltung kann über einen dritten Widerstand mit dem ersten Spannungspotenzialanschluss und über einen vierten Widerstand mit dem zweiten Spannungspotenzialanschluss verbunden sein. Durch eine geeignete Ansteuerung des Transistors kann die Funktionalität eines spannungsabhängigen Widerstands einfach umgesetzt werden.
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Die Widerstandseinrichtung kann ausgebildet sein, um den elektrischen Widerstand zwischen dem Zwischenanschluss und dem zweiten Spannungspotenzialanschluss ferner unter Verwendung eines Trimmsignals einzustellen. Das Trimmsignal ermöglicht eine Verschiebung eines Werts des Widerstands zwischen dem Zwischenanschluss und dem zweiten Spannungspotenzialanschluss. Dadurch kann beispielsweise eine Größe des durch die Widerstandseinrichtung Entladestroms eingestellt werden.
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Die Vorrichtung kann eine Steuereinrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, um zum Aufladen der induktiven Last das bereits genannte Schaltsteuersignal mit dem ersten Zustand an die bereits genannte Schalteinrichtung bereitzustellen, und ausgebildet ist, um zum langsamen Entladen der induktiven Last das Schaltsteuersignal mit dem zweiten Zustand an die Schalteinrichtung sowie das bereits genannte Transistorsteuersignal mit dem ersten Zustand an die bereits genannte Freilaufeinrichtung bereitzustellen. Ferner kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, um zum schnellen Entladen der induktiven Last das Schaltsteuersignal mit dem zweiten Zustand an die Schalteinrichtung sowie das Transistorsteuersignal mit dem zweiten Zustand an die Freilaufeinrichtung bereitzustellen. Auf diese Weise können unterschiedliche Betriebsmodi, beispielsweise ein Normalbetriebsmodus und ein Betriebsmodus mit einem schnellen Stromabfall, realisiert werden.
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Eine Aktuatorschaltung für ein Getriebe eines Fahrzeugs weist folgende Merkmale auf:
eine genannte Vorrichtung zum Bereitstellen eines Ansteuerstroms für den eine induktive Last umfassenden Aktuator; und
den Aktuator mit der induktiven Last, wobei die induktive Last zwischen die Lastanschlüsse der Vorrichtung geschaltet ist.
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Somit kann der beschriebene Ansatz vorteilhaft zum Betreiben eines Aktuators eines Getriebes eines Fahrzeugs eingesetzt werden.
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Ein entsprechendes Verfahren zum Bereitstellen eines Ansteuerstroms für einen eine induktive Last umfassenden Aktuator, wobei die induktive Last zwischen einen ersten Lastanschluss und einen zweiten Lastanschluss geschaltet ist, umfasst die folgenden Schritte:
Bereitstellen eines ersten Spannungspotenzials an einen ersten Spannungspotenzialanschluss und eines zweiten Spannungspotenzials an einen zweiten Spannungspotenzialanschluss, wobei der erste Lastanschluss elektrisch leitfähig mit dem ersten Spannungspotenzialanschluss verbunden ist und ein Zwischenanschluss elektrisch leitfähig mit dem zweiten Lastanschluss verbunden ist; und
Einstellen eines elektrischen Widerstands zwischen dem Zwischenanschluss und dem zweiten Spannungspotenzialanschluss abhängig von einer zwischen den Lastanschlüssen abfallenden Spannung.
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Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
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1 ein Schaltbild einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines Ansteuerstroms für einen eine induktive Last umfassenden Aktuator;
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2 eine Darstellung eines Ansteuerstroms zum Ansteuern eines eine induktive Last umfassenden Aktuator;
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3 eine Darstellung einer Überlagerung eines Ansteuerstroms zum Ansteuern eines eine induktive Last umfassenden Aktuator mit einem Dithersignal;
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4 ein Schaltbild einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines Ansteuerstroms für einen eine induktive Last umfassenden Aktuator;
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5 eine Darstellung eines Ansteuerstroms zum Ansteuern eines eine induktive Last umfassenden Aktuator;
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6 ein Schaltbild einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines Ansteuerstroms für einen eine induktive Last umfassenden Aktuator gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bereitstellen eines Ansteuerstroms für einen eine induktive Last umfassenden Aktuator gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
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8 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines Ansteuerstroms für einen eine induktive Last umfassenden Aktuator gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt ein Schaltbild einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines Ansteuerstroms für einen eine induktive Last 100 umfassenden Aktuator. Die Vorrichtung weist eine Freilaufdiode 102, auch Flybackdiode bezeichnet, einen Shunt 104 und einen Schalter 106 auf. Ein Ladestrom 108 zum Laden der induktiven Last 100 fließt über die induktive Last 100, den Shunt 104 und den Schalter 106. Ein Entladestrom 110 zum Entladen der induktiven Last 100 fließt über die induktive Last 100, den Shunt 104 und die Freilaufdiode 102. Die Kathode der Freilaufdiode 102 ist an einen Startpunkt 112 der Vorrichtung angeschlossen.
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Wenn der Schalter 106 eingeschaltet ist, führt dies zu einem schnellen Anstieg des Stroms 108. Wenn der Schalter 106 ausgeschaltet ist (Flyback), führt dies zu einem langsamen Abfallen des Stroms 110.
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2 zeigt eine grafische Darstellung eines Ansteuerstroms 220 zum Ansteuern eines eine induktive Last umfassenden Aktuators. Der Ansteuerstrom 220 kann von der in 1 gezeigten Vorrichtung bereitgestellt werden.
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Gezeigt ist der Verlauf des Ansteuerstroms 220 auf der Pulsweitenmodulationsebene. Der Ansteuerstrom 220 setzt sich aus alternierend wiederholenden Ladeströmen 108 und Entladeströmen 110 an. Die Ladeströme 108 weisen einen linearen Anstieg und die Entladeströme 110 einen linearen Abfall auf, wobei eine Steigung der Entladeströme 110 betragsmäßig geringer als die Steigung der Ladeströme 108 ist.
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Der Ansteuerstrom 220 weist eine Periodendauer von beispielsweise 1ms und einen Durchschnittswert 222 von beispielsweise 500mA auf.
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3 zeigt eine Darstellung einer Überlagerung eines Ansteuerstroms 220 zum Ansteuern eines eine induktive Last umfassenden Aktuator mit unterschiedlichen Dithersignalen 330, 332.
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Wie in dem Abschnitt 334 zu erkennen, weist der Ansteuerstrom 220 einen pulsweitenmodulierten Verlauf mit einer Periodendauer 336 auf.
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Das erste Dithersignal 330 dient zur Überlagerung eines geregelten Stroms. Das erst Dithersignal 330 weist einen sinusförmigen Verlauf auf. Das erste Dithersignal 330 weist eine Periodendauer 338 auf. Die Überlagerung mit dem ersten Dithersignal 330 dient zum Erzeugen einer Mikro-Bewegung im Aktuator, um die Reibung und Hysterese zu reduzieren. Durch die Überlagerung weist der Ansteuerstrom eine Ditheramplitude 340 auf.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das zweite Dithersignal 332 zur Überlagerung eines geregelten Stroms verwendet. Das zweite Dithersignal 332 weist einen rechteckförmigen Verlauf auf. Das zweite Dithersignal 332 wird verwendet, um eine Anforderung nach einer Durchführung der Mikro-Bewegung mit einem rechteckigen Verlauf zu erfüllen. Dies hat zu Folge, dass der Stromanstieg bereits passt, jedoch der Bedarf nach einem schnellen Abfall an der negativen Kante besteht, wie es im Bereich 342 zu erkennen ist.
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4 zeigt ein Schaltbild einer Vorrichtung in Form einer H-Brücke zum Bereitstellen eines Ansteuerstroms für einen eine induktive Last 100 umfassenden Aktuator. Der Ladestrom 108 fließt über einen ersten Schalter 451, die induktive Last 100, einen Shunt 104 und einen zweiten Schalter 452. Der Entladestrom fließt über einen dritten Schalter 453, den Shunt 104, die induktive Last 100 und einen vierten Schalter 454.
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Bei einer positiven Ladespannung steigt der Ladestrom 108 schnell. Bei einer negativen Ladespannung fällt der Entladestrom schnell ab.
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Allerdings wird der schnelle Abfall (symmetrische Form) nur in der negativen Dither-Flanke benötigt. Für den Leistungsverlust ist dies nicht relevant.
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5 zeigt eine grafische Darstellung eines Ansteuerstroms 220 zum Ansteuern eines eine induktive Last umfassenden Aktuators. Der Ansteuerstrom 220 kann von der in 4 gezeigten Vorrichtung bereitgestellt werden.
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Gezeigt ist der Verlauf des Ansteuerstroms 220 auf der Pulsweitenmodulationsebene. Der Ansteuerstrom 220 setzt sich aus alternierend wiederholenden Ladeströmen 108 und Entladeströmen 110 an. Die Ladeströme 108 weisen einen linearen Anstieg und die Entladeströme 110 einen linearen Abfall auf, wobei eine Steigung der Entladeströme 110 betragsmäßig in etwa gleich der Steigung der Ladeströme 108 ist.
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Der Ansteuerstrom 220 weist eine Periodendauer von beispielsweise 1ms und einen Durchschnittswert 222 von beispielsweise 500mA auf.
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6 zeigt ein Schaltbild einer Vorrichtung 600 zum Bereitstellen eines Ansteuerstroms für einen eine induktive Last 100 umfassenden Aktuator gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei der induktiven Last 100 handelt es sich beispielsweise um einen Getriebeaktuator.
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Die Vorrichtung 600 weist einen ersten Spannungspotenzialanschluss 661 zum Bereitstellen eines ersten Spannungspotenzials und einen zweiten Spannungspotenzialanschluss 662 zum Bereitstellen eines zweiten Spannungspotenzials auf. Der erste Spannungspotenzialanschluss 661 ist mit einem Versorgungspfad für Aktuatoren, beispielsweise einer Batterielinie von 9V bis 27V verbunden. Somit kann an dem ersten Spannungspotenzialanschluss 661 eine Versorgungsspannung für den Aktuator bereitgestellt werden. Bei dem zweiten Spannungspotenzialanschluss 662 handelt es sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel um einen Masseanschluss.
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Die induktive Last 100 ist zwischen einen ersten Lastanschluss 664 und einen zweiten Lastanschluss 665 der Vorrichtung 600 geschaltet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen den zweiten Lastanschluss 665 und der induktiven Last 100 ein optionaler Shunt 104 geschaltet. Der erste Lastanschluss 664 und der erste Spannungspotenzialanschluss 661 sind direkt, d.h, niederohmig, miteinander verbunden oder zu einem Kontakt zusammengefasst.
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Der Shunt 104 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel als Shuntwiderstand zur Ladestrommessung vorgesehen.
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Die Vorrichtung 600 weist einen Zwischenanschluss 666 auf, der direkt mit dem zweiten Lastanschluss 665 verbunden ist.
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Ferner weist die Vorrichtung 600 eine Widerstandseinrichtung 670 auf, die zwischen den Zwischenanschluss 666 und den zweiten Spannungspotenzialanschluss 662 geschaltet ist. Die Widerstandseinrichtung 670 ist ausgebildet, um einen elektrischen Widerstand zwischen dem Zwischenanschluss 666 und dem zweiten Spannungspotenzialanschluss 662 abhängig von einer zwischen den Lastanschlüssen 664, 665 abfallenden Spannung einzustellen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Widerstandseinrichtung 670 einen Transistor 671, eine Verstärkereinrichtung 672, einen ersten Spannungsteiler, einen zweiten Spannungsteiler und einen Trimmanschluss 673 auf.
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Der Transistor 671 ist zwischen den Zwischenanschluss 666 und den zweiten Spannungspotenzialanschluss 662 geschaltet. Der Ausgang der Verstärkereinrichtung 672 ist mit dem Steuereingang des Transistors 671 verbunden. Ein erster Eingang der Verstärkereinrichtung 672 ist mit einem ersten Widerstand 674 und einen zweiten Widerstand 675 des ersten Spannungsteilers verbunden. Der erste Widerstand 674 ist ferner mit dem Zwischenanschluss 666 und der zweite Widerstand 675 mit dem zweiten Spannungspotenzialanschluss 662 verbunden. Ein zweiter Eingang der Verstärkereinrichtung 672 ist mit einem ersten Widerstand 676 und einen zweiten Widerstand 677 des zweiten Spannungsteilers verbunden. Der erste Widerstand 676 ist ferner mit dem ersten Spannungspotenzialanschluss 661 und der zweite Widerstand 677 mit dem zweiten Spannungspotenzialanschluss 662 verbunden. Der zweite Eingang der Verstärkereinrichtung 672 ist ferner über einen weiteren Widerstand mit dem Trimmanschluss 673 verbunden. Die zwei Spannungsteiler sind vorgesehen, um eine abfallende Zählerspannung an eine doppelte Batteriespannung anzupassen, wobei hier entschieden wird. An dem Trimmanschluss 673 wird eine mikrocontrollergesteuerte Trimmung der abfallenden PWM-Spannung durchgeführt.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Widerstandseinrichtung ausgebildet, um den elektrischen Widerstand zwischen dem Zwischenanschluss 666 und dem zweiten Spannungspotenzialanschluss 662 unter Verwendung der Spannungsteiler abhängig von einem Verhältnis einer zwischen dem ersten Spannungspotenzialanschluss 661 und dem Zwischenanschluss 662 abfallenden Spannung und einer zwischen dem Zwischenanschluss 666 und dem zweiten Spannungspotenzialanschluss 662 abfallenden Spannung einzustellen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird ferner ein an dem Trimmanschluss 673 anliegendes Trimmsignal verwendet, um den elektrischen Widerstand zwischen dem Zwischenanschluss 666 und dem zweiten Spannungspotenzialanschluss 662 einzustellen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden für eine Anwendungsschaltung weitere Komponenten vorgesehen, um die Verstärkereinrichtung 672 stabil zu betreiben.
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Die Widerstandseinrichtung bietet einen Pfad für einen schnellen Stromabfall, für den Fall das ein Freilaufpfad deaktiviert ist.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 600 eine optionale Schalteinrichtung 680 auf, die beispielsweise durch einen Transistor, hier einen Schalt-MOSFET für einen Pulsweitenmodulationsbetrieb, ausgeführt sein kann. Die Schalteinrichtung 680 kann durch eine Steuereinrichtung getrieben werden. Über eine solche Steuereinrichtung kann ein Schaltsteuersignal 681 an die Schalteinrichtung 680 bereitgestellt werden. Die Schalteinrichtung 680 ist parallel zu dem Transistor 671 der Widerstandseinrichtung zwischen den Zwischenanschluss 666 und den zweiten Spannungspotenzialanschluss 662 geschaltet ist. Bei einem ersten Zustand des Schaltsteuersignals 681 ist die Schalteinrichtung 680 ausgebildet, um eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Zwischenanschluss 666 und dem zweiten Spannungspotenzialanschluss 662 herzustellen. Bei einem zweiten Zustand des Schaltsteuersignals 681 ist die Schalteinrichtung 680 ausgebildet, um die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Zwischenanschluss 666 und dem zweiten Spannungspotenzialanschluss 662 zu trennen.
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Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem die Vorrichtung 600 ohne die Schalteinrichtung 680 ausgebildet ist, ist die Widerstandseinrichtung ausgebildet, um die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Zwischenanschluss 666 und dem zweiten Spannungspotenzialanschluss 662 ansprechend auf den ersten Zustand des Schaltsteuersignals 681 herzustellen und ansprechend auf einen zweiten Zustand des Schaltsteuersignals 681 zu trennen. In diesem Fall kann das Schaltsteuersignal 681 über eine geeignete Schaltung an den Transistor 671 der Widerstandseinrichtung geleitet werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel verläuft ein Freilaufpfad der Vorrichtung 600 über eine Freilaufeinrichtung, die parallel zu der induktiven Last 100 zwischen den den Zwischenanschluss 666 und den ersten Spannungspotenzialanschluss 661 geschaltet ist. Die Freilaufeinrichtung weist eine Freilaufdiode 685, die in einem Freilaufzustand zu einem abfallenden Ladestrom führt, und optional eine in Reihe zu der Freilaufdiode 685 geschalteten Transistor 686 auf. Parallel zu dem Transistor 686 ist eine intrinsische Body-Diode, auch Inversdiode genannt, gezeigt. Der Transistor 686 ist ausgebildet, um eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Zwischenanschluss 666 und dem ersten Spannungspotenzialanschluss 661 ansprechend auf einen ersten Zustand eines Transistorsteuersignals 687 herzustellen und ansprechend auf einen zweiten Zustand des Transistorsteuersignals 687 zu trennen. Somit besteht die Aufgabe des Transistors 686 darin, den Freilaufpfad zu aktivieren oder zu deaktivieren.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 600 eine Steuereinrichtung auf, die ausgebildet ist, um zum Aufladen der induktiven Last 100 das Schaltsteuersignal 681 mit dem ersten Zustand an den Transistor 680 der Schalteinrichtung bereitzustellen. Ferner ist die Steuereinrichtung ausgebildet, um zum langsamen Entladen der induktiven Last 100 das Schaltsteuersignal 681 mit dem zweiten Zustand an dem Transistor 680 der Schalteinrichtung sowie das Transistorsteuersignal 687 mit dem ersten Zustand an den Transistor 686 der Freilaufeinrichtung bereitzustellen. Zum schnellen Entladen der induktiven Last 100 ist die Steuereinrichtung ausgebildet, um das Schaltsteuersignal 681 mit dem zweiten Zustand an den Transistor 680 der Schalteinrichtung sowie das Transistorsteuersignal 687 mit dem zweiten Zustand an den Transistor 686 der Freilaufeinrichtung bereitzustellen.
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Somit können gemäß einem Ausführungsbeispiel unterschiedliche Betriebsmoden realisiert werden.
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In einem Normalbetrieb setzt sich der Ansteuerstrom aus einem Ladestrom 108 und einem Entladestrom 110 zusammen. Der Ladestrom 108 treibt die Last 100 mit der über den ersten Spannungspotenzialanschluss 661 bereitgestellte Batteriespannung. Dies führt zu einem schnellen Anstieg des Stroms 108. Die Stromflanke entspricht in etwa einem Verhältnis aus der Batteriespannung und der Induktivität der Last 100. Der Entladestrom 110 führt zu einer Freilauflast mit einer Diodenvorwärtsspannung. Es ergibt sich ein langsamer Abfall des Entladestroms 110. Die Stromflanke entspricht in etwa einem Verhältnis aus der Vorwärtsspannung der Diode 685 und der Induktivität der Last 100.
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In einem Betrieb, in dem der Ansteuerstrom schnell abfällt, fließt ein Entladestrom 610 über den Transistor Transistoren 671. Dabei wird die Last 100 mit einer negativen Batteriespannung betrieben. Dies führt zu einem schnellen Abfall des Entladestroms 610. Die Stromflanke entspricht in etwa einem Verhältnis aus der Batteriespannung und der Induktivität der Last 100.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel stellt die Vorrichtung 600 eine schnelle Stromabfallschaltung für zur Übertragung von Actuator-Dithering (Fast Current Decay Circuitry for Transmission Actuator Dithering) dar.
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Die Vorrichtung 600 kann anstelle einer Halbbrücke zur Stromregelung einer Getriebeaktuatorik verwendet werden. Dabei handelt es sich gemäß einem Ausführungsbeispiel um eine PWM-Ansteuerung mit 1 bis 5kHz. Diese ist mit einem Dither, also einer Überlagerungsschwingung, überlagert. Die Aufgabe des Dithers ist es, Mikro-Bewegungen der Aktuatoren zur Reduzierung von Reibung und Hysterese anzuregen. Dabei kann es sich neben sinusförmigen Mikro-Bewegungen auch um Bewegungen mit einem rechteckförmigen Verlauf handeln.
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Die Vorrichtung eignet sich zum Einsatz bei Aktuatoren, die höhere Kräfte zur Überwindung der Reibung und damit höhere Dithergradienten bis hin zum Rechteckdither erfordern, wie es durch die Linie 332 in 3 gezeigt ist. Die Vorrichtung 600 kann anstelle einer vollständigen H-Brücke eingesetzt werden.
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Ferner kann die Vorrichtung anstelle einer sogenannten „Peak&Hold“-Architektur eingesetzt werden, bei der die Freilaufdiode definiert hochohmig geschaltet und somit ein Spannungsabfall im Freilauf(Flyback)-Pfad erzeugt wird. Die dadurch entstehende Lösung arbeitet ebenso asymmetrisch und hat hohe Spannungen an der Halbbrücke (Schalttransistor) zur Folge.
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Im Gegensatz zu einer solchen Architektur vermeidet die Vorrichtung 600 einen hohen Aufwand an Leistungs-Bauteilen und einer Asymmetrie im Stromverlauf.
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Die Vorrichtung 600 weist eine Zusatzschaltung 671, 672, 673, 674, 675, 676, 677, 686 mitreduziertem Bauteileaufwand und transient symmetrischem Stromverlauf auf.
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Insbesondere weist die Vorrichtung 600 zwei spezielle Schaltungsteile auf. Als erste Zusatzschaltung weist die Vorrichtung 600 den Transistor 686 in Sperrrichtung in Serie zur Freilaufdiode 685 auf. Dieser Transistor 686 aktiviert eine zweite Zusatzschaltung, eine sogenannte „Fast-Decay“-Zusatzschaltung im Lastpfad, parallel zum Schalttransistor 680. Dabei ist es durch die Spannungsteiler 674, 675, 676, 677 so eingestellt, dass über der Last 100 immer die negative Batteriespannung erzeugt wird, sodass sich eine Symmetrie ergibt. Dies kann durch einen Mikrokontroller-Eingrigg an dem Anschluss 673 „verstimmt“ werden
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7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bereitstellen eines Ansteuerstroms für einen eine induktive Last umfassenden Aktuator gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren kann beispielsweise unter Verwendung von Einrichtungen der anhand von 6 gezeigten Vorrichtung umgesetzt werden.
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In einem Schritt 701 wird ein erstes Spannungspotenzial, beispielsweise eine Batteriespannung, an einen ersten Spannungspotenzialanschluss und ein zweites Spannungspotenzial, beispielsweise ein Massepotenzial, an einen zweiten Spannungspotenzialanschluss angelegt. In einem Schritt 703 wird ein elektrischer Widerstand zwischen einem Zwischenanschluss und dem zweiten Spannungspotenzialanschluss abhängig von einer zwischen den Lastanschlüssen abfallenden Spannung eingestellt.
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8 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 800 mit einer Aktuatorschaltung für ein Getriebe 890 des Fahrzeugs 800 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Aktuatorschaltung weist eine Vorrichtung 600 zum Bereitstellen eines Ansteuerstroms 220 für eine induktive Last 100 eines Aktuators 892 des Getriebes 890 auf. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 600 eine Steuereinrichtung 894 auf, die ausgebildet ist, um Schalter der Vorrichtung 600 geeignet anzusteuern, um beispielsweise in einem Normalbetrieb der Aktuatorschaltung einen schnell ansteigenden Ladestrom und einen langsam abfallenden Entladestrom und in einem weiteren Betriebsmodus einen schnell ansteigenden Ladestrom und einen schnell abfallenden Entladestrom zu bewirken.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ -Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006029389 A1 [0003]
