DE102018213486A1 - Gatetreibereinheit, Motorsteuerungsanordnung und Motoranordnung - Google Patents

Gatetreibereinheit, Motorsteuerungsanordnung und Motoranordnung Download PDF

Info

Publication number
DE102018213486A1
DE102018213486A1 DE102018213486.3A DE102018213486A DE102018213486A1 DE 102018213486 A1 DE102018213486 A1 DE 102018213486A1 DE 102018213486 A DE102018213486 A DE 102018213486A DE 102018213486 A1 DE102018213486 A1 DE 102018213486A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gate driver
unit
driver unit
gate
motor
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.)
Pending
Application number
DE102018213486.3A
Other languages
English (en)
Inventor
Tom Kaufmann
Christian Bitsch
Jochen Beuss
Alexandru Turcanu
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.)
Continental Automotive Technologies GmbH
Original Assignee
Continental Teves AG and Co OHG
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 Continental Teves AG and Co OHG filed Critical Continental Teves AG and Co OHG
Publication of DE102018213486A1 publication Critical patent/DE102018213486A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H02M1/08Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/084Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters using a control circuit common to several phases of a multi-phase system

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gatetreibereinheit mit einer Anzahl von Gatetreibern sowie einer Steuerungseinheit, welche die Gatetreiber ansteuert. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Motorsteuerungsanordnung mit einer solchen Gatetreibereinheit sowie eine Motoranordnung mit einer solchen Motorsteuerungsanordnung.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Gatetreibereinheit mit einer Anzahl von Gatetreibern zum Ansteuern jeweiliger Gates von Leistungshalbleitern. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Motorsteuerungsanordnung sowie eine Motoranordnung mit einer solchen Gatetreibereinheit.
  • Gatetreibereinheiten werden häufig verwendet, um elektrische Maschinen wie beispielsweise Motoren anzusteuern. Sie können beispielsweise in Motorsteuerungsanordnungen integriert sein, wobei unterschiedliche Funktionalitäten auf verschiedene Komponenten aufgeteilt werden.
  • Zur feldorientierten Regelung eines permanentmagneterregten Synchronmotors kann beispielsweise eine Schaltung verwendet werden, welche aus einem Prozessor, einer Gatetreibereinheit und einer Leistungsendstufe besteht, wobei sich typischerweise Komponenten wie eine Motorsteuerungsperipherie mit Pulsweitenmodulationsgenerator und verknüpftem Analog-Digital-Wandler sowie Timermodulen in dem Prozessor befinden. Eine Erfassung und Verarbeitung von Messsignalen wird dabei typischerweise auf die Pulsweitenmodulation synchronisiert, und zwar in dem bereits erwähnten Prozessor. Auf Basis der Messdaten und vorgegebener Sollwerte kann eine Amplitude einer Spannung berechnet werden, die an den Motor angelegt werden soll. Aus dieser kann dann die Pulsweite für eine äquivalente pulsweitenmodulierte Spannung berechnet werden. Eine Gatetreibereinheit enthält dabei typischerweise Treiberstufen zur Ansteuerung der Leistungshalbleiter einer Endstufe, wobei die Gatetreiber Pulsweitenmodulationssignale des Prozessors verstärken und an die Leistungshalbleiter der Endstufe anlegen.
  • Es hat sich gezeigt, dass typische Implementierungen zur Ansteuerung permanentmagneterregter Synchronmotoren in Kraftfahrzeugen eine immer höhere Anzahl von Funktionalitäten bieten sollen und deshalb eine immer größere Rechenleistung benötigt wird. Deshalb gibt es bereits Implementierungen, bei welchen Prozessor und Gatetreibereinheit in einem Baustein integriert sind. Dadurch wird die Anzahl an Bauteilen verringert und eine höhere Integrationsdichte erreicht. Es hat sich allerdings gezeigt, dass dies zu einer sehr starken Einschränkung bei der Auswahl geeigneter Prozessoren führt und es wünschenswert wäre, Prozessoren eher unter dem Gesichtspunkt einer hohen Rechenleistung als unter dem Gesichtspunkt einer hohen Integration von Spezialkomponenten zur Motoransteuerung auswählen zu können.
  • Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Gatetreibereinheit bereitzustellen, welche im Vergleich zu bekannten Ausführungen alternativ ausgeführt ist, beispielsweise dahingehend, dass sie mit einer größeren Vielfalt an Prozessoren angesteuert werden kann. Es ist des Weiteren eine Aufgabe der Erfindung, eine Motorsteuerungsanordnung mit einer solchen Gatetreibereinheit bereitzustellen. Außerdem ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Motoranordnung mit einer solchen Motorsteuerungsanordnung bereitzustellen.
  • Dies wird erfindungsgemäß durch eine Gatetreibereinheit, eine Motorsteuerungsanordnung sowie eine Motoranordnung gemäß den jeweiligen Hauptansprüchen erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den jeweiligen Unteransprüchen entnommen werden. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
  • Die Erfindung betrifft eine Gatetreibereinheit. Die Gatetreibereinheit weist eine Anzahl von Gatetreibern zum Ansteuern jeweiliger Gates von Leistungshalbleitern auf. Die Gatetreibereinheit weist eine Steuerungseinheit auf. Die Gatetreibereinheit weist ferner eine Datenschnittstelle auf, welche mit der Steuerungseinheit verbunden ist und zur Kommunikation mit einem externen Modul ausgebildet ist.
  • Die Steuerungseinheit ist dazu konfiguriert, basierend auf Daten, welche über die Datenschnittstelle empfangen werden, die Gatetreiber anzusteuern.
  • Mittels der erfindungsgemäßen Gatetreibereinheit kann ein Teil der Aufgaben, welche vorher in einem externen Prozessor erledigt wurden, in die Gatetreibereinheit integriert werden. Hierzu dient insbesondere die Steuerungseinheit, welche basierend auf Daten, welche über die Datenschnittstelle empfangen werden, Aufgaben wie insbesondere das Erzeugen und/oder Ausgeben eines Pulsweitenmodulationssignals an die Gatetreiber ausführen kann. Sie kann auch einen Analog-Digital-Konverter aufweisen, welcher beispielsweise dazu ausgebildet sein kann, Messsignale synchronisiert zur Pulsweitenmodulation auszulesen. Die Steuerungseinheit kann auch dazu ausgebildet sein, eine sichere Kommunikation mit dem externen Modul zu gewährleisten, beispielsweise eine asynchrone Kommunikation zur Konfiguration und eine synchrone Kommunikation für ein „Online“-Protokoll.
  • Bei dem externen Modul kann es sich insbesondere um einen Prozessor handeln. Es sei erwähnt, dass das externe Modul kein Bestandteil der Gatetreibereinheit ist, dass jedoch die Gatetreibereinheit dazu ausgebildet bzw. konfiguriert ist, mit dem externen Modul in der beschriebenen Art und Weise zusammenzuwirken.
  • Bevorzugt ist die Gatetreibereinheit als separater Chip oder Baustein ausgebildet. Dadurch kann die Flexibilität beim Einsatz erhöht werden. Außerdem wird eine separate Herstellung der Gatetreibereinheit ermöglicht.
  • Bevorzugt weist die Steuerungseinheit einen Analog-Digital-Konverter und/oder ein Pulsweitenmodulationsmodul auf. Mittels eines Analog-Digital-Konverters können beispielsweise Spannungen, welche an die Gatetreiber angelegt werden, überwacht werden. Damit kann überwacht werden, ob die Pulsweitenmodulation richtig umgesetzt wird. Mittels des eines Analog-Digital-Wandlers können auch Signale beispielsweis von Strommessung und/oder Positionsmessung eingelesen werden. Dabei können beispielsweise Messignale von Stromshunts mit einem integrierten Verstärker verstärkt werden. Eine Position kann beispielsweise auch über eine integrierte Quadraturdecoder-Logik erfasst werden, welche beispielsweise in der Steuerungseinheit oder in der Gatetreibereinheit enthalten sein kann. Auch ein Signalgenerator zur Versorgung eines Resolvers kann beispielsweise in der Steuerungseinheit oder in der Gatetreibereinheit integriert sein.
  • Die Steuerungseinheit oder die Gatetreibereinheit kann auch eine Capture-Compare-Logik aufweisen. Damit kann überwacht werden, ob die Pulsweitenmodulation richtig umgesetzt wird. Eine Capture-Compare-Logik kann beispielsweise einen tatsächlich gemessenen Zeitraum eines Pulses liefern.
  • Ein Pulsweitenmodulationsmodul kann beispielsweise Zeiten vorgeben, zu welchen eine die Gatetreiber ansteuernde Spannung eingeschaltet ist und zu welchen sie ausgeschaltet ist. Dadurch kann eine Pulsweitenmodulation in üblicher Weise umgesetzt werden. Beispielsweise kann ein Zähler verwendet werden, welcher in eine Richtung oder auch in beide Richtungen zählt, wobei bei Über- und/oder Unterschreitung bestimmter Zählerstände die Spannung an einen jeweiligen Gatetreiber ein- bzw. ausgeschaltet wird. Entsprechende Muster können vorgegeben werden, um eine geeignete Pulsweitenmodulation zu erzeugen.
  • Die Steuerungseinheit kann insbesondere dazu konfiguriert sein, Pulsweiten über die Datenschnittstelle zu empfangen und Gatetreiber mit diesen Pulsweiten pulsweitenmoduliert anzusteuern. Dies kann beispielsweise durch die Vorgabe entsprechender Ein- und/oder Ausschaltzeiten erfolgen. Dies ermöglicht eine flexible Vorgabe von Pulsweitenmodulationen zur Ansteuerung der Gatetreiber.
  • Bevorzugt ist die Steuerungseinheit dazu konfiguriert, Messzeitpunkte über die Datenschnittstelle zu empfangen, zu jedem Messzeitpunkt eine Messung von Spannungen und/oder Strömen der Gatetreiber vorzunehmen und daraus erzeugte Daten über die Datenschnittstelle auszugeben. Dies ermöglicht eine Überwachung der Pulsweitenmodulation, wobei es sich bei den Spannungen und/oder Strömen der Gatetreiber insbesondere um diejenigen Spannungen und/oder Ströme handeln kann, welche an den Gatetreibern anliegen oder welche von den Gatetreibern zur Steuerung von Gates von externen Leistungshalbleitern ausgegeben werden.
  • Bevorzugt ist die Steuerungseinheit eine Motorsteuerungseinheit und/oder eine Motorkommutierungseinheit. Entsprechende Funktionalitäten sind im Einsatz bei der Steuerung von Motoren, insbesondere permanentmagneterregten Synchronmotoren, vorteilhaft.
  • Bevorzugt weist die Gatetreibereinheit ferner eine Logikeinheit zur Steuerung und/oder Überwachung der Gatetreibereinheit auf. Dadurch können zusätzliche Funktionalitäten in die Gatetreibereinheit integriert werden.
  • Bevorzugt ist die Datenschnittstelle ferner dazu ausgebildet, Konfigurationsdaten und/oder Diagnosedaten mit dem externen Modul auszutauschen. Dadurch können zusätzliche Konfigurationsfunktionen und/oder Überwachungsfunktionen realisiert werden.
  • Bevorzugt weist die Gatetreibereinheit ferner eine Messwerterfassungsschnittstelle auf, welche zum Empfang von Messwerten ausgebildet ist. Die Gatetreibereinheit ist dabei bevorzugt dazu konfiguriert, die Messwerte zu digitalisieren und daraus erzeugte Daten über die Datenschnittstelle an das externe Modul weiterzuleiten. Dadurch kann eine zusätzliche Funktionalität in die Gatetreibereinheit integriert werden, nämlich das Erfassen und Digitalisieren von analogen Messgrößen. Diese Aufgaben werden bei Ausführungen gemäß dem Stand der Technik typischerweise vom Prozessor wahrgenommen, so dass die Verlagerung dieser Aufgaben in die Gatetreibereinheit dazu führt, dass die Flexibilität bei der Auswahl von Prozessoren weiter erhöht wird. Bei derartigen Messgrößen kann es sich beispielsweise um Phasenströme, Phasenspannungen, Zwischenkreisströme, Zwischenkreisspannungen, Temperaturen, Temperatursignale oder andere analoge Messgrößen beispielsweise von einem Motorpositionssensor oder von Motortemperatursensoren handeln. Auch andere Arten von Messgrößen können hierbei jedoch verarbeitet werden.
  • Bevorzugt weist die Gatetreibereinheit ferner eine Anzahl von Gateschnittstellen zum Anschluss einer externen Leistungshalbleitereinheit auf. Die Gatetreiber sind dabei mit den Gateschnittstellen verbunden. Dies ermöglicht die vorteilhafte Ansteuerung von externen Leistungshalbleitern, welche sich in einer zur Gatetreibereinheit separaten Leistungshalbleitereinheit befinden. Es sei verstanden, dass die Leistungshalbleitereinheit bzw. die Leistungshalbleiter nicht Bestandteil der Gatetreibereinheit sind, sondern die Gatetreibereinheit vielmehr dazu ausgebildet bzw. konfiguriert ist, mit den Leistungshalbleitern bzw. einer externen Leistungshalbleitereinheit in der beschriebenen Art und Weise zusammenzuwirken.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Motorsteuerungsanordnung. Die Motorsteuerungsanordnung weist eine Gatetreibereinheit gemäß der Erfindung auf. Dabei kann auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden.
  • Die Motorsteuerungsanordnung weist einen Prozessor auf, welcher mit der Datenschnittstelle der Gatetreibereinheit als externes Modul verbunden ist. Die Motorsteuerungsanordnung weist eine Leistungshalbleitereinheit mit einer Anzahl von Leistungshalbleitern auf, wobei die Leistungshalbleitereinheit mit der Gatetreibereinheit verbunden ist, so dass die Gatetreiber der Gatetreibereinheit zum Ansteuern von Leistungshalbleitern der Leistungshalbleitereinheit verbunden sind.
  • Mittels der erfindungsgemäßen Motorsteuerungsanordnung können die weiter oben bereits erwähnten Vorteile der Gatetreibereinheit in einer Motorsteuerungsanordnung realisiert werden. Insbesondere besteht eine im Vergleich zur Ausführung gemäß dem Stand der Technik erheblich erhöhte Flexibilität bei der Auswahl des Prozessors, da dieser wesentlich weniger Funktionalitäten enthalten muss, die speziell für die Ansteuerung von Elektromotoren ausgebildet sind. Es können somit Prozessoren ausgewählt werden, welche für allgemeine Rechenaufgaben optimiert sind und eine höhere Rechenleistung bieten als speziell für die Motorsteuerung entwickelte Prozessoren.
  • Der Prozessor ist bevorzugt dazu konfiguriert, Motorsteuerbefehle zu erzeugen und über die Datenschnittstelle an die Steuerungseinheit zu senden. Derartige Motorsteuerbefehle können beispielsweise eine Pulsweite für die jeweiligen Gatetreiber beinhalten. Sie können auch synchron übertragene Konfigurationsbefehle wie beispielsweise Triggerzeitpunkte für Analog-Digital-Konverter zum Überwachen der Pulsweitenmodulation beinhalten.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist die Leistungshalbleitereinheit dazu ausgebildet, eine Anzahl von analogen oder digitalen Werten auszugeben. Dabei kann es sich beispielsweise um die bereits weiter oben erwähnten Messgrößen handeln. Die Gatetreibereinheit weist dabei bevorzugt eine Messwerterfassungsschnittstelle auf, welche zum Empfang der analogen oder digitalen Werte als Messwerte mit der Leistungshalbleitereinheit verbunden ist. Die Gatetreibereinheit und/oder die Leistungshalbleitereinheit können auch digitale Schnittstellen aufweisen, beispielsweise für Capture-Compare, beispielsweise zur Überwachung der ausgesteuerten Pulsweitenmodulation oder beispielsweise einen Quadraturdecoder zur Auswertung eines inkrementalen Positionssensors.
  • Weiter bevorzugt ist die Gatetreibereinheit dazu konfiguriert, die Messwerte zu digitalisieren und daraus erzeugte Daten über die Datenschnittstelle an das externe Modul weiterzuleiten. Mittels einer solchen Ausführung bzw. Kombination von Ausführungen können Messwerte bereits in der Gatetreibereinheit digitalisiert werden, welche somit eine zusätzliche Funktionalität wahrnimmt, welche den Prozessor entlastet und die Flexibilität bei der Auswahl von Prozessoren erhöht.
  • Bevorzugt sind der Prozessor, die Gatetreibereinheit und die Leistungshalbleitereinheit als separate Bausteine oder Chips ausgebildet. Dies ermöglicht eine unabhängige Herstellung und eine unabhängige Auswahl dieser Komponenten.
  • Bevorzugt ist die Motorsteuerungsanordnung dazu konfiguriert, dass die Leistungshalbleitereinheit einen Motor pulsweitenmoduliert ansteuert. Dadurch kann eine vorteilhafte Ansteuerung eines Motors erreicht werden.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Motoranordnung. Die Motoranordnung weist eine Motorsteuerungsanordnung gemäß der Erfindung auf. Dabei kann auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden. Die Motoranordnung weist ferner einen Motor auf, welcher mit der Leistungshalbleitereinheit verbunden ist. Dadurch kann der Motor in vorteilhafter Weise angesteuert werden, wobei die bereits weiter oben beschriebenen Vorteile erreicht werden können.
  • Die hierin beschriebenen Komponenten können insbesondere in Bremssystemen von Kraftfahrzeugen verwendet werden.
  • Systeme zur Motorregelung, beispielsweise in zukünftigen Bremssystemen, sollen möglichst flexibel konfigurierbar sein. Je nach Applikation, beispielsweise HAD oder eBooster, und dementsprechend eingesetztem Motor, sowie Dynamik- und Sicherheitsanforderungen gelten unterschiedliche Anforderungen an die Konfiguration des eingesetzten Prozessors. Eine Skalierbarkeit von RAM, ROM und Rechenleistung sowie verfügbare Schnittstellen ist von Vorteil.
  • Konfigurationen gemäß dem Stand der Technik schränken die Prozessorauswahl stark ein, da MOC-Peripherie oder sogar Gatetreiber bereits in dem Prozessor integriert sein müssen. Dazu variiert die verfügbare Timer-Peripherie bei den verschiedenen Prozessorherstellern, was zusätzlichen Aufwand in der Software erforderlich macht. Aus diesem Grund ist es von Vorteil, die für die Motorkommutierung notwendige Peripherie in den Gatetreiberbausteinen bzw. die Gatetreibereinheit zu integrieren.
  • Bei einer solchen Konfiguration können insbesondere Sollwerte für die Pulsweitenmodulation über eine digitale Schnittstelle bzw. Datenschnittstelle an die Gatetreibereinheit übertragen und dort umgesetzt werden. Die Messsignale können der Gatetreibereinheit zugeführt und von dort aus über die Datenschnittstelle bzw. digitale Schnittstelle an den Prozessor übertragen werden. In einem Offline-Modus kann die gleiche Schnittstelle zur Konfiguration der Gatetreibereinheit genutzt werden. Zusätzlich zur digitalen Datenschnittstelle sind einige digitale Ein- und Ausgänge sinnvoll, um Modi umzuschalten und Fehlersignale in Echtzeit zu übertragen.
  • Es können typische Pulsfolgen einer Pulsweitenmodulation verwendet werden, wie sie weithin bekannt sind. Die Integration einer Gatetreibereinheit in eine Variante eines heute bereits bestehenden PCU-Konzepts würde die Anzahl der Bauteile auf der Leiterplatte bzw. den PCB für EBS-Steuergeräte zusätzlich verringern. Die Verfügbarkeit von verschiedenen seriellen Schnittstellen lässt eine weitere Skalierung des Prozessors zu und ermöglicht eine angepasste Motorregelung mit Prozessorvarianten beispielsweise vom 8-Bit-Fixed-Point- bis zum Highend-Floating-Point-Prozessor. Dies ist insbesondere abhängig von Motor und Anforderungen in der Applikation. Es kann vorgesehen sein, dass Abschaltpfade parallel zum Prozessor auf die Peripherie wirken können. Dies erlaubt beispielsweise zusätzliche Verbesserungen wie die Programmierung eines sicheren Zustands für die Brücke, beispielsweise für eine Notbremsfunktion.
  • Die Gatetreibereinheit weist bevorzugt eine Pulsweitenmodulationseinheit und einen dazu synchronisierten Analog-Digital-Wandler auf. Es ist dabei vorteilhaft, wenn die Anzahl der Konfigurationsmöglichkeiten hoch ist und die Konfiguration des HDC-Timings kontinuierlich möglich ist.
  • Als zusätzliches Interface bzw. als zusätzliche Schnittstelle zum Prozessor können zusätzliche IO-Leitungen bzw. Eingabe-/Ausgabe-Leitungen vorgesehen sein. Diese können beispielsweise zur Umschaltung eines Protokolls oder für asynchrone Fehlermeldungen verwendet werden. Dadurch kann eine Art von parallelem digitalem IO-Interface bzw. von paralleler digitaler IO-Schnittstelle implementiert werden.
  • Vorteilhaft ist eine Möglichkeit vorgesehen, Prozessor-Loop und Pulsweitenmodulation (PWM)-Loop zu synchronisieren. Dazu kann beispielsweise ein Synchronisationssignal vom Prozessor zur Gatetreibereinheit übertragen werden oder es kann ein Synchronisationssignal von der Gatetreibereinheit zum Prozessor übertragen werden.
  • Die Gatetreibereinheit kann zusätzliche Gatetreiber beispielsweise für Zwischenkreisbrems-Chopper aufweisen. Dadurch kann die Funktionalität weiter erhöht werden.
  • Die Gatetreibereinheit kann bevorzugt einen oder mehrere Messverstärker aufweisen. Dies kann insbesondere vorteilhaft sein bei der bereits beschriebenen Funktionalität zur Digitalisierung analoger Signale. Die Messverstärker können dabei beispielsweise jeweils einem Analog-Digital-Wandler vorgeschaltet sein.
  • Auf der Gatetreibereinheit kann eine galvanische Trennung implementiert sein. Bevorzugt ist diese nur so ausgebildet, dass die Schnittstellen zum externen Modul bzw. zum Prozessor galvanisch getrennt sind.
  • Weitere Merkmale und Vorteile wird der Fachmann dem nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel entnehmen. Dabei zeigt:
    • 1: eine Motoranordnung.
  • 1 zeigt eine Motoranordnung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Die Motoranordnung 10 weist eine Gatetreibereinheit 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung auf. Die Motoranordnung 10 weist ferner einen Prozessor 200 auf, welcher für die Gatetreibereinheit 100 ein externes Modul bildet. Außerdem weist die Motoranordnung 10 eine Leistungshalbleitereinheit 300 sowie einen permanentmagneterregten Synchronmotor 400 auf. Wichtigste Signalpfade zwischen den Komponenten sind mit den Bezugszeichen 20 bis 70 dargestellt. Es sei verstanden, dass die Komponenten und deren Bestandteile hier lediglich schematisch dargestellt sind.
  • Die Gatetreibereinheit 100, der Prozessor 200 und die Leistungshalbleitereinheit 300 bilden zusammen eine Motorsteuerungsanordnung 15.
  • Die Gatetreibereinheit 100 weist eine Anzahl von Gatetreibern 110 auf. Sie weist des Weiteren eine Steuerungseinheit 120 auf. Außerdem weist sie eine Datenschnittstelle 130 und eine Logikeinheit 140 auf.
  • Die Gatetreiber 110 sind dazu ausgebildet, Leistungshalbleiter der weiter unten näher beschriebenen Leistungshalbleitereinheit 300 anzusteuern. Die Steuerungseinheit 120 ist dazu ausgebildet, die Gatetreiber 110 anzusteuern und mittels Analog-Digital-Wandlung oder auch anderweitig wie beispielsweise mit Maßnahmen zur Überwachung von B6 Brücken-FETS und/oder Kurzschlussüberwachungen auch zu überwachen. Auch ein über Capture-Compare rückgelesenes PWM-Signal kann beispielsweise verwendet werden.
  • Die Datenschnittstelle 130 ist zur Kommunikation mit dem Prozessor 200 ausgebildet. Die Logikeinheit 140 ist zur Ausführung weiterer Steuerungs- und Kontrollaufgaben innerhalb der Gatetreibereinheit 100 konfiguriert.
  • In dem Prozessor 200 ist ein Controller 210 ausgebildet. Dieser nimmt typische Aufgaben der Datenverarbeitung und Steuerung war.
  • Zwischen der Gatetreibereinheit 100 und dem Prozessor 200 ist ein bidirektionaler Signalpfad 20 von Konfigurationsdaten und Diagnosedaten möglich. Des Weiteren ist ein Signalpfad 30 von Solldaten einer Pulsweitenmodulation von dem Prozessor 200 zu der Gatetreibereinheit 100 vorgesehen. Ein weiterer Signalpfad 40 liefert Messdaten von der Gatetreibereinheit 100 zu dem Prozessor 200.
  • Die Leistungshalbleitereinheit 300 weist eine Anzahl von Leistungshalbleitern 310 sowie eine Messeinrichtung 320 auf. Die Leistungshalbleiter 310 werden von der Gatetreibereinheit 100 angesteuert. Hierzu dient ein Signalpfad 50 zur pulsweitenmodulierten Gateansteuerung.
  • Die Messeinheit 320 kann analoge Signale aufnehmen und in analoger Form über einen Signalpfad 60 an die Gatetreibereinheit 100 weiterleiten. Dort können diese Signale mittels der Steuerungseinheit 120 digitalisiert und im Signalpfad 40 an den Prozessor 200 weitergeleitet werden.
  • Durch die bereits beschriebene Funktionalität der Ansteuerung der Leistungshalbleiter 310 der Leitungshalbleitereinheit 300 wird eine pulsweitenmodulierte Phasenspannung erzeugt, welche in einem Signalpfad 70 an den Motor 400 weitergegeben wird. Dieser wird dadurch in Bewegung versetzt, wie dies letztlich vom Prozessor 200 vorgegeben wird.
  • Der Motor 400 weist einen Positionssensor 410 auf, welcher in nicht gezeigter Weise mit der Gatetreibereinheit 100 verbunden ist. In der Gatetreibereinheit 100 werden die Signale des Positionssensors 410 digitalisiert und somit eine momentane Stellung des Motors 400 ausgewertet. Die entsprechenden Daten werden als Teil des Signalpfads 40 an den Prozessor 200 weitergegeben.
  • Durch die gezeigte Anordnung wird ein Teil der Funktionalität, welche bei Ausführungen gemäß dem Stand der Technik vom Prozessor 200 hätte übernommen werden müssen, in die Gatetreibereinheit 100 ausgelagert. Die Flexibilität bei der Auswahl von Prozessoren 200 wird dadurch erheblich erhöht, was den Einsatz leistungsfähigerer Prozessoren ermöglicht.
  • Das in der Anmeldung verwendete Wort „Anzahl“ ist bevorzugt gleichzusetzen (austauschbar) mit dem Wort „Mehrzahl“.
  • Die zur Anmeldung gehörigen Ansprüche stellen keinen Verzicht auf die Erzielung weitergehenden Schutzes dar.
  • Sofern sich im Laufe des Verfahrens herausstellt, dass ein Merkmal oder eine Gruppe von Merkmalen nicht zwingend nötig ist, so wird anmelderseitig bereits jetzt eine Formulierung zumindest eines unabhängigen Anspruchs angestrebt, welcher das Merkmal oder die Gruppe von Merkmalen nicht mehr aufweist. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs oder um eine durch weitere Merkmale eingeschränkte Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs handeln. Derartige neu zu formulierende Ansprüche oder Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen.
  • Es sei ferner darauf hingewiesen, dass Ausgestaltungen, Merkmale und Varianten der Erfindung, welche in den verschiedenen Ausführungen oder Ausführungsbeispielen beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigt sind, beliebig untereinander kombinierbar sind. Einzelne oder mehrere Merkmale sind beliebig gegeneinander austauschbar. Hieraus entstehende Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen.
  • Rückbezüge in abhängigen Ansprüchen sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Diese Merkmale können auch beliebig mit anderen Merkmalen kombiniert werden.

Claims (15)

  1. Gatetreibereinheit (100), aufweisend: - eine Anzahl von Gatetreibern (110) zum Ansteuern jeweiliger Gates von Leistungshalbleitern (310), - eine Steuerungseinheit (120), und - eine Datenschnittstelle (130), welche mit der Steuerungseinheit (120) verbunden ist und zur Kommunikation mit einem externen Modul ausgebildet ist, - wobei die Steuerungseinheit (120) dazu konfiguriert ist, basierend auf Daten, welche über die Datenschnittstelle (130) empfangen werden, die Gatetreiber (110) anzusteuern.
  2. Gatetreibereinheit (100) nach Anspruch 1, - welche als separater Chip oder Baustein ausgebildet ist.
  3. Gatetreibereinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die Steuerungseinheit (120) einen Analog-Digital-Konverter und/oder ein Pulsweitenmodulationsmodul und/oder eine Capture-Compare-Logik aufweist.
  4. Gatetreibereinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die Steuerungseinheit (120) dazu konfiguriert ist, Pulsweiten über die Datenschnittstelle (130) zu empfangen und Gatetreiber (110) mit diesen Pulsweiten pulsweitenmoduliert anzusteuern.
  5. Gatetreibereinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die Steuerungseinheit (120) dazu konfiguriert ist, Messzeitpunkte über die Datenschnittstelle (130) zu empfangen, zu jedem Messzeitpunkt eine Messung von Spannungen und/oder Strömen der Gatetreiber (110) vorzunehmen, und daraus erzeugte Daten über die Datenschnittstelle (130) auszugeben.
  6. Gatetreibereinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - welche ferner eine Logikeinheit (140) zur Steuerung und/oder Überwachung der Gatetreibereinheit (100) aufweist.
  7. Gatetreibereinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die Datenschnittstelle (130) ferner dazu ausgebildet ist, Konfigurationsdaten und/oder Diagnosedaten mit dem externen Modul auszutauschen.
  8. Gatetreibereinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - welche ferner eine Messwerterfassungsschnittstelle aufweist, welche zum Empfang von Messwerten ausgebildet ist, - wobei die Gatetreibereinheit (100) dazu konfiguriert ist, die Messwerte zu digitalisieren und daraus erzeugte Daten über die Datenschnittstelle (130) an das externe Modul weiterzuleiten.
  9. Gatetreibereinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - welche ferner eine Anzahl von Gateschnittstellen zum Anschluss einer externen Leistungshalbleitereinheit (300) aufweist, - wobei die Gatetreiber (110) mit den Gateschnittstellen verbunden sind.
  10. Motorsteuerungsanordnung (15), aufweisend, - eine Gatetreibereinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - einen Prozessor (200), welcher mit der Datenschnittstelle (130) der Gatetreibereinheit (100) als externes Modul verbunden ist, - eine Leistungshalbleitereinheit (300) mit einer Anzahl von Leistungshalbleitern (310), wobei die Leistungshalbleitereinheit (300) mit der Gatetreibereinheit (100) verbunden ist, so dass die Gatetreiber (110) der Gatetreibereinheit (100) zum Ansteuern von Leistungshalbleitern (310) der Leistungshalbleitereinheit (300) verbunden sind.
  11. Motorsteuerungsanordnung (15) nach Anspruch 10, - wobei der Prozessor (200) dazu konfiguriert ist, Motorsteuerbefehle zu erzeugen und über die Datenschnittstelle (130) an die Steuerungseinheit (120) zu senden.
  12. Motorsteuerungsanordnung (15) nach einem der Ansprüche 10 oder 11, - wobei die Leistungshalbleitereinheit (300) dazu ausgebildet ist, eine Anzahl von analogen oder digitalen Werten auszugeben, - wobei die Gatetreibereinheit (100) ferner eine Messwerterfassungsschnittstelle aufweist, welche zum Empfang der analogen oder digitalen Werte als Messwerte mit der Leistungshalbleitereinheit (300) verbunden ist, - wobei die Gatetreibereinheit (100) dazu konfiguriert ist, die Messwerte zu digitalisieren und daraus erzeugte Daten über die Datenschnittstelle (130) an das externe Modul weiterzuleiten.
  13. Motorsteuerungsanordnung (15) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, - wobei der Prozessor (200), die Gatetreibereinheit (100) und die Leistungshalbleitereinheit (300) als separate Bausteine oder Chips ausgebildet sind.
  14. Motorsteuerungsanordnung (15) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, - welche dazu konfiguriert ist, dass die Leistungshalbleitereinheit (300) einen Motor (400) pulsweitenmoduliert ansteuert.
  15. Motoranordnung (100), aufweisend - eine Motorsteuerungsanordnung (15) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, und - einen Motor (400), welcher mit der Leistungshalbleitereinheit (300) verbunden ist.
DE102018213486.3A 2018-08-08 2018-08-10 Gatetreibereinheit, Motorsteuerungsanordnung und Motoranordnung Pending DE102018213486A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18465555 2018-08-08
EP18465555.3 2018-08-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018213486A1 true DE102018213486A1 (de) 2020-02-13

Family

ID=63491555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018213486.3A Pending DE102018213486A1 (de) 2018-08-08 2018-08-10 Gatetreibereinheit, Motorsteuerungsanordnung und Motoranordnung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102018213486A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20121788U1 (de) * 2001-10-15 2004-04-22 Semikron Elektronik Gmbh Halbleiterbauelement zur direkten Gateansteuerung und Überwachung von Leistungsschaltern
US20080265975A1 (en) * 2007-04-25 2008-10-30 Denso Corporation Method for controlling vertical type MOSFET in bridge circuit
US20150014687A1 (en) * 2013-07-10 2015-01-15 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device
US20160308524A1 (en) * 2013-07-10 2016-10-20 Denso Corporation Drive control device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20121788U1 (de) * 2001-10-15 2004-04-22 Semikron Elektronik Gmbh Halbleiterbauelement zur direkten Gateansteuerung und Überwachung von Leistungsschaltern
US20080265975A1 (en) * 2007-04-25 2008-10-30 Denso Corporation Method for controlling vertical type MOSFET in bridge circuit
US20150014687A1 (en) * 2013-07-10 2015-01-15 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device
US20160308524A1 (en) * 2013-07-10 2016-10-20 Denso Corporation Drive control device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112017001344T5 (de) Motorsteuerungsvorrichtung
DE102016218334B4 (de) Motorvorrichtung für einen Schalterantrieb eines elektrischen Schalters
DE102013108258A1 (de) Antriebssystem für einen Fahrzeuganhängerrangierantrieb
EP3052349B1 (de) Steuergerät für ein scheibenwischersystem für ein schienenfahrzeug und verfahren zum betreiben eines scheibenwischersystems für ein schienenfahrzeug
DE102008048952A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung einer elektrischen Lenkung
EP3078112B1 (de) Aktuator mit positionssensor
DE1077307B (de) Einrichtung zur UEberwachung oder Regelung der Drehzahl von Elektromotoren
DE2043709B2 (de) Regeleinrichtung fuer umkehrstromrichter in kreisstromfreier schaltung
DE102018213486A1 (de) Gatetreibereinheit, Motorsteuerungsanordnung und Motoranordnung
EP3182607B1 (de) Lüfter mit statussignalgenerierung und übermittlung des statussignals über eine versorgungsleitung
EP1770457A1 (de) Peripheriebaugruppe für ein Automatisierungsgerät
DE112017002817T5 (de) Ansteuerungs-Steuervorrlchtung und Steuervertahren für Elektromotor
EP3375087B1 (de) Schnittstelle
DE102016207259A1 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zum Betreiben mindestens eines Halbleiterschalters, Verfahren und Stromrichter zum Betreiben einer elektrischen Maschine
DE102018207141A1 (de) System zur Steuerung eines elektromechanischen Aktors zur blattindividuellen Einstellung eines Kollektiv-Offsets für einen Hubschrauber
EP3590770B1 (de) Vorrichtung zum ansteuern eines elektrischen verbrauchers in einem fahrzeug-bordnetz und bordnetz eines fahrzeugs
EP3441832A1 (de) Modulare speicherprogrammierbare steuerung
EP1401092B1 (de) Schalteinrichtung zur Ansteuerung wenigstens zweier Motoren
EP1770456B1 (de) Peripheriebaugruppe für ein Automatisierungsgerät
DE102016106564B4 (de) Verfahren und steuerschaltung zur strommessung bei einer mehrphasigen elektrischen maschine
EP1958342B1 (de) Anlage
DE69314521T2 (de) Verfahren zum Steuern einer elektromechanischen Last durch mindestens einen Wandler mit getaktetem Schalter(n) und Vorrichtung für seine Durchführung
EP0843243A2 (de) Antriebssystem mit integrierter Leistungselektronik und integrierter Antriebsregelung mit optimierter Verbindungstechnik und Komponentenverteilung
WO2017153110A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum ansteuern einer drehstromantriebseinrichtung, antriebsvorrichtung und wankstabilisator
EP3449556B1 (de) Antriebssystem mit einem von einem wechselrichter gespeisten elektromotor

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: CONTINENTAL AUTOMOTIVE TECHNOLOGIES GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: CONTINENTAL TEVES AG & CO. OHG, 60488 FRANKFURT, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: CONTINENTAL AUTOMOTIVE TECHNOLOGIES GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: CONTINENTAL AUTOMOTIVE TECHNOLOGIES GMBH, 30165 HANNOVER, DE