DE102020203016A1

DE102020203016A1 - Verfahren zum Betrieb einer Ansteuervorrichtung zur Ansteuerung eines Elektromotors, insbesondere eines Lenksystems

Info

Publication number: DE102020203016A1
Application number: DE102020203016.2A
Authority: DE
Inventors: Andreas Weller; Patrick Meßner; Markus Koch; Carsten Rau
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-03-10
Filing date: 2020-03-10
Publication date: 2021-09-16

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betrieb einer Ansteuervorrichtung (10) zur Ansteuerung eines Elektromotors (12), insbesondere eines Lenksystems (14), vorgeschlagen, wobei die Ansteuervorrichtung (10) zumindest eine Halbbrücke (16, 18, 20) mit einem ersten Schaltelement (22, 24, 26, 28, 30, 32) und einem zu dem ersten Schaltelement (22, 24, 26, 28, 30, 32) in Reihe geschalteten zweiten Schaltelement (22, 24, 26, 28, 30, 32) umfasst, wobei die Halbbrücke (16, 18, 20) bei einem ersten Schaltvorgang, bei welchem das erste Schaltelement (22, 24, 26, 28, 30, 32) geöffnet und das zweite Schaltelement (22, 24, 26, 28, 30, 32) geschlossen wird, mit einer ersten Totzeit (T1, T2) und bei einem zweiten Schaltvorgang, bei welchem das zweite Schaltelement (22, 24, 26, 28, 30, 32) geöffnet und das erste Schaltelement (22, 24, 26, 28, 30, 32) geschlossen wird, mit einer zweiten Totzeit (T1, T2) betrieben wird, wobei ein durch einen Betrieb der Halbbrücke (16, 18, 20) bewirkter Ausgangsstrom und/oder eine durch einen Betrieb der Halbbrücke (16, 18, 20) bewirkte Ausgangsspannung (Vph) überwacht wird, wobei aus dem Ausgangsstrom und/oder der Ausgangsspannung (Vph) eine mit einer Ausschaltzeit des ersten Schaltelements (22, 24, 26, 28, 30, 32) und/oder einer Einschaltzeit des zweiten Schaltelements (22, 24, 26, 28, 30, 32) korrelierte erste Schaltkenngröße ermittelt und eine Dauer der ersten Totzeit (T1, T2) in Abhängigkeit der ersten Schaltkenngröße dynamisch angepasst wird, und wobei aus dem Ausgangsstrom und/oder der Ausgangsspannung (Vph) eine mit einer Ausschaltzeit des zweiten Schaltelements (22, 24, 26, 28, 30, 32) und/oder einer Einschaltzeit des ersten Schaltelements (22, 24, 26, 28, 30, 32) korrelierte zweite Schaltkenngröße ermittelt und eine Dauer der zweiten Totzeit (T1, T2) in Abhängigkeit der zweiten Schaltkenngröße dynamisch angepasst wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Ansteuervorrichtung zur Ansteuerung eines Elektromotors, insbesondere eines Lenksystems. Zudem betrifft die Erfindung ein Steuergerät mit einer Recheneinheit zur Durchführung eines solchen Verfahrens, eine Ansteuervorrichtung mit einer Recheneinheit zur Durchführung eines solchen Verfahrens sowie ein Lenksystem mit einer solchen Ansteuervorrichtung.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Ansteuervorrichtungen zur Ansteuerung von Elektromotoren bekannt, wobei die Ansteuervorrichtungen zumindest eine Halbbrücke mit einem ersten Schaltelement und einem zu dem ersten Schaltelement in Reihe geschalteten zweiten Schaltelement umfassen. Bei einem Schaltvorgang muss gewährleistet werden, dass die Schaltelemente nicht gleichzeitig geschlossen bzw. leitend sind, um Beschädigungen der Halbbrücke zu vermeiden. Die Schaltzeiten der Schaltelemente sind jedoch weder konstant noch fest und können beispielsweise aufgrund von Fertigungstoleranzen, Alterungserscheinungen und/oder Temperatureinflüssen variieren. Aus diesem Grund wird die Halbbrücke in der Regel mit einer relativ hohen Totzeit angesteuert, wobei die Totzeit als diejenige Zeit definiert ist, während der beide Schaltelemente gleichzeitig im geöffneten bzw. nichtleitenden Zustand sind. Dies kann jedoch zu diversen Nachteilen, wie beispielsweise einer verringerten Effizienz, höheren Schaltverlusten, einer erhöhten Momentenwelligkeit und/oder hohen Schaltgeräuschen, insbesondere in Form einer EMV-bedingten Störausstrahlung, führen. Darüber hinaus führt eine derartige Ansteuerung bei einem Lenksystem zu einer Verschlechterung des Lenkgefühls.
Folglich wird versucht durch verschiedene Methoden die Totzeit zu minimieren. In diesem Zusammenhang schlägt beispielsweise die DE 10 2013 208 813 A1 ein Verfahren vor, bei welchem die Ansteuerung der Schaltelemente dynamisch angepasst wird. Dazu werden mittels zweier Abtasteinrichtungen in Form von Komparatoren die Steuersignale, im vorliegenden Fall in Form einer jeweiligen Gate-Spannung, zur Steuerung der Schaltzustände der Schaltelemente überwacht und daraus Einschaltzeiten der Schaltelemente bestimmt, welche wiederum zur Anpassung der Steuersignale verwendet werden. Eine genaue und/oder präzise Einstellung der Totzeit ist durch diese Methoden jedoch nur begrenzt möglich.
Die Aufgabe der Erfindung besteht somit insbesondere darin, ein Verfahren zum Betrieb einer Ansteuervorrichtung zur Ansteuerung eines Elektromotors mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich eines Schaltverhaltens bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 8, 9 und 10 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Offenbarung der Erfindung
Es wird ein Verfahren zum Betrieb einer Ansteuervorrichtung zur Ansteuerung eines Elektromotors, insbesondere eines Lenksystems, vorgeschlagen, wobei die Ansteuervorrichtung zumindest eine Halbbrücke mit einem ersten Schaltelement, insbesondere in Form eines Highside-Schaltelements, und einem zu dem ersten Schaltelement in Reihe geschalteten zweiten Schaltelement, insbesondere in Form eines Lowside-Schaltelements, umfasst, wobei die Halbbrücke bei einem ersten Schaltvorgang, bei welchem das erste Schaltelement geöffnet und das zweite Schaltelement geschlossen wird, mit einer ersten Totzeit und bei einem zweiten Schaltvorgang, bei welchem das zweite Schaltelement geöffnet und das erste Schaltelement geschlossen wird, mit einer, insbesondere bezüglich der ersten Totzeit individuell und/oder unabhängig einstellbaren, zweiten Totzeit betrieben wird, wobei ein durch einen Betrieb der Halbbrücke bewirkter Ausgangsstrom, insbesondere ein Phasenstrom, und/oder eine durch einen Betrieb der Halbbrücke bewirkte Ausgangsspannung, insbesondere eine Phasenspannung, überwacht wird, wobei, insbesondere bei dem ersten Schaltvorgang, aus dem Ausgangsstrom und/oder der Ausgangsspannung eine mit einer Ausschaltzeit des ersten Schaltelements und/oder einer Einschaltzeit des zweiten Schaltelements korrelierte erste Schaltkenngröße ermittelt und eine Dauer der ersten Totzeit in Abhängigkeit der ersten Schaltkenngröße dynamisch angepasst, insbesondere verkürzt, wird, und wobei, insbesondere bei dem zweiten Schaltvorgang, aus dem Ausgangsstrom und/oder der Ausgangsspannung eine mit einer Ausschaltzeit des zweiten Schaltelements und/oder einer Einschaltzeit des ersten Schaltelements korrelierte zweite Schaltkenngröße ermittelt und eine Dauer der zweiten Totzeit in Abhängigkeit der zweiten Schaltkenngröße dynamisch angepasst, insbesondere verkürzt, wird. Vorzugsweise wird die erste Totzeit dabei zunächst auf einen relativ hohen Wert eingestellt, welcher insbesondere oberhalb einer minimalen und/oder eigentlich benötigten ersten Totzeit liegt, und anschließend in Abhängigkeit der ersten Schaltkenngröße derart angepasst, dass die Dauer der ersten Totzeit bei einem unmittelbar folgenden ersten Schaltvorgang, bei welchem insbesondere das erste Schaltelement geöffnet und das zweite Schaltelement geschlossen wird, reduziert ist und vorteilhaft einer minimalen, für den ersten Schaltvorgang benötigten Zeit entspricht. Zudem wird die zweite Totzeit vorteilhaft zunächst auf einen relativ hohen Wert eingestellt, welcher insbesondere oberhalb einer minimalen und/oder eigentlich benötigten zweiten Totzeit liegt, und anschließend in Abhängigkeit der zweiten Schaltkenngröße derart angepasst, dass die Dauer der zweiten Totzeit bei einem unmittelbar folgenden zweiten Schaltvorgang, bei welchem insbesondere das zweite Schaltelement geöffnet und das erste Schaltelement geschlossen wird, reduziert ist und vorteilhaft einer minimalen, für den zweiten Schaltvorgang benötigten Zeit entspricht. Insbesondere sind der Halbbrücke somit zwei unterschiedliche und dynamisch anpassbare Totzeiten zugeordnet, welche unabhängig voneinander eingestellt und/oder angepasst werden können, insbesondere an sich ändernde und/oder geänderte Betriebs- und/oder Randbedingungen und/oder anhand sich ändernder und/oder geänderter Betriebs- und/oder Randbedingungen. Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere ein Schaltverhalten verbessert werden, wobei insbesondere eine besonders effiziente und/oder präzise Steuerung realisiert werden kann. Ferner können vorteilhaft Schaltverluste minimiert, Schaltgeräusche, insbesondere in Form einer EMV-bedingten Störausstrahlung abgeschwächt und/oder eine Momentenwelligkeit des Elektromotors reduziert werden. Darüber hinaus kann vorteilhaft eine Effizienz, insbesondere eine Bauraumeffizienz, eine Bauteileeffizienz, eine Leistungseffizienz, eine Energieeffizienz, eine Schalteffizienz und/oder eine Kosteneffizienz, verbessert werden. Ferner kann insbesondere durch die direkte Überwachung und Auswertung des Ausgangsstroms und/oder der Ausgangsspannung eine besonders exakte, einfache und kostengünstige Anpassung der Totzeiten erreicht werden.
Unter einer „Ansteuervorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, einer Schaltung und/oder eines Schaltkreises zur Ansteuerung eines Elektromotors verstanden werden. Vorzugsweise sind der Elektromotor und die Ansteuervorrichtung dabei zu einem Einsatz in einem Lenksystem vorgesehen. Insbesondere kann die Ansteuervorrichtung auch weitere Bauteile und/oder Baugruppen umfassen, wie beispielsweise wenigstens eine, beispielsweise als Fahrzeugbatterie ausgebildete, Energieversorgung, wenigstens eine Leistungselektronik, welche zumindest eine Halbbrücke, vorzugsweise zumindest zwei Halbbrücken und besonders bevorzugt zumindest drei Halbbrücken, umfasst und welche zur Versorgung des Elektromotors vorgesehen ist, und/oder wenigstens eine Sensoreinheit, welche zumindest zur Erfassung des durch den Betrieb der Halbbrücke bewirkten Ausgangsstroms und/oder der durch einen Betrieb der Halbbrücke bewirkten Ausgangsspannung und vorteilhaft zur Erfassung der durch einen Betrieb sämtlicher Halbbrücken bewirkten Ausgangsströme und/oder Ausgangsspannungen und/oder eines mit dem Ausgangsstrom und/oder der Ausgangsspannung und/oder den Ausgangsströmen und/oder Ausgangsspannungen korrelierten Erfassungssignals vorgesehen ist. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
Ferner umfasst das Lenksystem und/oder die Ansteuervorrichtung insbesondere wenigstens eine Recheneinheit, welche dazu vorgesehen ist, das Verfahren zum Betrieb der Ansteuervorrichtung durchzuführen. Unter einer „Recheneinheit“ soll insbesondere eine elektrische und/oder elektronische Einheit verstanden werden, welche einen Informationseingang, eine Informationsverarbeitung und eine Informationsausgabe aufweist. Vorteilhaft weist die Recheneinheit ferner zumindest einen Prozessor, zumindest einen Betriebsspeicher, zumindest ein Ein- und/oder Ausgabemittel, zumindest ein Betriebsprogramm, zumindest eine Steuerroutine, zumindest eine Regelroutine, zumindest eine Berechnungsroutine und/oder zumindest eine Auswerteroutine auf. Insbesondere ist die Recheneinheit dazu vorgesehen, ein erstes Steuersignal, insbesondere PWM-Steuersignal, zur Steuerung eines Schaltzustands des ersten Schaltelements und ein zweites Steuersignal, insbesondere PWM-Steuersignal, zur Steuerung eines Schaltzustands des zweiten Schaltelements bereitzustellen. Zudem ist die Recheneinheit dazu vorgesehen, die Halbbrücke bei einem ersten Schaltvorgang, bei welchem das erste Schaltelement geöffnet und das zweite Schaltelement geschlossen wird, mit einer ersten Totzeit und bei einem zweiten Schaltvorgang, bei welchem das zweite Schaltelement geöffnet und das erste Schaltelement geschlossen wird, mit einer zweiten Totzeit zu betreiben. Des Weiteren ist die Recheneinheit insbesondere dazu vorgesehen, einen durch einen Betrieb der Halbbrücke bewirkten Ausgangsstrom und/oder eine durch einen Betrieb der Halbbrücke bewirkte Ausgangsspannung zu überwachen. Darüber hinaus ist die Recheneinheit insbesondere dazu vorgesehen, insbesondere bei dem ersten Schaltvorgang, aus dem Ausgangsstrom und/oder der Ausgangsspannung eine mit einer Ausschaltzeit des ersten Schaltelements und/oder einer Einschaltzeit des zweiten Schaltelements korrelierte erste Schaltkenngröße zu ermitteln und eine Dauer der ersten Totzeit in Abhängigkeit der ersten Schaltkenngröße dynamisch anzupassen, insbesondere zu verkürzen, und, insbesondere bei dem zweiten Schaltvorgang, aus dem Ausgangsstrom und/oder der Ausgangsspannung eine mit einer Ausschaltzeit des zweiten Schaltelements und/oder einer Einschaltzeit des ersten Schaltelements korrelierte zweite Schaltkenngröße zu ermitteln und eine Dauer der zweiten Totzeit in Abhängigkeit der zweiten Schaltkenngröße dynamisch anzupassen, insbesondere zu verkürzen. Bevorzugt werden die Totzeiten konstant auf einem bestimmten Wert gehalten und zwar vorteilhaft über Bauteiletoleranzen und/oder Temperaturdriften. Bevorzugt kann in diesem Zusammenhang auch eine zyklische Überprüfung durch eine wiederkehrende Anpassung der entsprechenden Totzeit erfolgen. Besonders vorteilhaft ist die Recheneinheit ferner in ein Steuergerät, vorteilhaft des Lenksystems, integriert.
Des Weiteren soll unter einer „Totzeit“ insbesondere eine Zeit verstanden werden, während der die Schaltelemente derselben Halbbrücke gleichzeitig im geöffneten und/oder nichtleitenden Zustand sind. Vorzugsweise werden die Schaltelemente in dieser Zeit nicht und/oder mit einem Steuersignal in Form eines Low-Signals und/oder Ausschaltsignals angesteuert. Ferner soll unter einer „Schaltkenngröße“ insbesondere eine Kenngröße, vorteilhaft eine Kompensationsgröße, verstanden werden, welche mit einem Reaktionsverhalten wenigstens eines Schaltelements oder beider Schaltelemente einer Halbbrücke, insbesondere bei einem entsprechenden Schaltvorgang, korreliert ist und welche insbesondere aus dem Ausgangsstrom und/oder der Ausgangsspannung ermittelt und/oder abgeleitet werden kann. Insbesondere kann wenigstens anhand der Schaltkenngröße auf eine Reaktionszeit und/oder eine Schaltzeit, insbesondere eine Einschaltzeit und/oder eine Ausschaltzeit, wenigstens eines Schaltelements geschlossen und/oder eine Reaktionszeit und/oder eine Schaltzeit, insbesondere eine Einschaltzeit und/oder eine Ausschaltzeit, wenigstens eines Schaltelements bestimmt werden. Insbesondere kann die Schaltkenngröße dabei auch einer Einschaltzeit eines Schaltelements, einer Ausschaltzeit eines Schaltelements und/oder einer Kombination aus einer Einschaltzeit und einer Ausschaltzeit der beiden Schaltelemente derselben Halbbrücke entsprechen. Vorteilhaft wird der Ausgangsstrom und/oder die Ausgangsspannung während eines gesamten Schaltvorgangs überwacht und eine zeitliche Veränderung des Ausgangsstroms und/oder der Ausgangsspannung und insbesondere der Schaltkenngröße zur Anpassung der Dauer der entsprechenden Totzeit ausgewertet. Im vorliegenden Fall ist die erste Schaltkenngröße dabei insbesondere dem ersten Schaltvorgang zugeordnet, während die zweite Schaltkenngröße dem zweiten Schaltvorgang zugeordnet ist. Des Weiteren soll unter einer „Einschaltzeit“ eines Schaltelements insbesondere eine Zeitdauer verstanden werden, welche das Schaltelement benötigt, um von einem, insbesondere vollständig, geöffneten und/oder nichtleitenden Schaltzustand in einen geschlossenen und/oder leitenden Schaltzustand zu wechseln. Der geschlossene und/oder leitende Schaltzustand kann in diesem Zusammenhang insbesondere einem vollständig geschlossenen und/oder leitenden Schaltzustand oder einem Zustand entsprechen, bei welchem eine über dem Schaltelement abfallende Spannung zumindest 90 % und vorzugsweise zumindest 95 % einer maximal über dem Schaltelement abfallenden Spannung entspricht und/oder das Schaltelement eine Leitfähigkeit von zumindest 90 % und vorzugsweise von zumindest 95 % einer maximalen Leitfähigkeit aufweist. Unter einer „Ausschaltzeit“ eines Schaltelements soll insbesondere eine Zeitdauer verstanden werden, welche das Schaltelement benötigt, um von einem, insbesondere vollständig, geschlossenen und/oder leitenden Schaltzustand in einen geöffneten und/oder nichtleitenden Schaltzustand zu wechseln. Der geöffnete und/oder nichtleitende Schaltzustand kann in diesem Zusammenhang insbesondere einem vollständig geöffneten und/oder nichtleitenden Schaltzustand oder einem Zustand entsprechen, bei welchem eine über dem Schaltelement abfallende Spannung höchstens 10 % und vorzugsweise höchstens 5 % einer minimal über dem Schaltelement abfallenden Spannung entspricht und/oder das Schaltelement eine Leitfähigkeit von höchstens 10 % und vorzugsweise von höchstens 5 % aufweist.
Besonders bevorzugt erfolgt die Anpassung der Dauer der ersten Totzeit und die Anpassung der Dauer der zweiten Totzeit dabei ohne Erfassung eines ersten Steuersignals zur Steuerung eines Schaltzustands des ersten Schaltelements und ohne Erfassung eines zweiten Steuersignals zur Steuerung eines Schaltzustands des zweiten Schaltelements, wodurch insbesondere eine besonders einfach aufgebaute und/oder kostengünstige Schaltung bereitgestellt werden kann. Vorteilhaft ist die Ansteuervorrichtung dabei frei von Abtasteinrichtungen zur Überwachung und/oder Ermittlung der Steuersignale.
Die Schaltkenngrößen könnten beispielsweise bei einem Betriebsstart, während eines speziellen Einstellungsbetriebs und/oder bei einem Kalibrierungsbetriebszustand, wie beispielsweise bei einer Herstellung und/oder an einem Bandende, ermittelt werden. Vorteilhaft wird jedoch vorgeschlagen, dass die erste Schaltkenngröße und die zweite Schaltkenngröße während eines normalen Betriebs, insbesondere in Form eines Dauerbetriebs, der Ansteuervorrichtung ermittelt und die Dauer der ersten Totzeit und die Dauer der zweiten Totzeit, insbesondere während des normalen Betriebs, in regelmäßigen zeitlichen Abständen, vorteilhaft zyklisch und/oder kontinuierlich, angepasst werden. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhafte Anpassung der Ansteuervorrichtung an sich ändernde und/oder geänderte Betriebs- und/oder Randbedingungen erreicht werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in Abhängigkeit der ersten Schaltkenngröße und in Abhängigkeit wenigstens eines ersten Temperaturreferenzwerts eine Temperatur und/oder Temperaturänderung des ersten Schaltelements und in Abhängigkeit der zweiten Schaltkenngröße und in Abhängigkeit wenigstens eines zweiten Temperaturreferenzwerts eine Temperatur und/oder eine Temperaturänderung des zweiten Schaltelements ermittelt und/oder abgeschätzt werden. Vorzugsweise werden der wenigstens eine erste Temperaturreferenzwert für die erste Schaltkenngröße und der wenigstens eine zweite Temperaturreferenzwert für die zweite Schaltkenngröße dabei in einem Kalibrierungsbetriebszustand und/oder bei einer Herstellung der Ansteuervorrichtung ermittelt. Ferner kann dabei vorteilhaft auch der Ausgangsstrom und/oder die Ausgangsspannung berücksichtigt werden. Besonders bevorzugt werden wenigstens zwei erste Temperaturreferenzwerte für die erste Schaltkenngröße und wenigstens zwei zweite Temperaturreferenzwerte für die zweite Schaltkenngröße, insbesondere in dem Kalibrierungsbetriebszustand und/oder bei einer Herstellung der Ansteuervorrichtung, ermittelt und, insbesondere während des normalen Betriebs, zur Ermittlung und/oder Abschätzung der Temperatur und/oder Temperaturänderung des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements verwendet. Besonders vorteilhaft können die Temperatur und/oder Temperaturänderung des ersten Schaltelements und/oder des zweiten Schaltelements ferner bei der Anpassung der Dauer der ersten Totzeit und/oder der Anpassung der Dauer der zweiten Totzeit berücksichtigt werden, wodurch insbesondere die erste Totzeit und/oder die zweite Totzeit in Abhängigkeit der Temperatur variiert werden kann. Hierdurch kann insbesondere eine besonders exakte Anpassung der Totzeiten erreicht werden, wobei zusätzlich eine vorteilhafte Temperaturüberwachung der Ansteuervorrichtung realisiert werden kann.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird ferner vorgeschlagen, dass die Ansteuervorrichtung mehrere Halbbrücken, insbesondere die bereits zuvor genannten Halbbrücken, aufweist, wobei jede Halbbrücke zwei unterschiedliche und dynamisch anpassbare Totzeiten aufweist, und wobei sämtliche Totzeiten unabhängig voneinander eingestellt und/oder angepasst werden können. Hierdurch kann insbesondere eine besonders hohe Flexibilität erreicht werden.
In diesem Zusammenhang wird zudem vorgeschlagen, dass die Ansteuervorrichtung zumindest eine, vorzugsweise zu der Halbbrücke parallel geschaltene, zweite Halbbrücke mit einem dritten Schaltelement, insbesondere in Form eines weiteren Highside-Schaltelements, und einem zu dem dritten Schaltelement in Reihe geschalteten vierten Schaltelement, insbesondere in Form eines weiteren Lowside-Schaltelements, umfasst, wobei die zweite Halbbrücke bei einem dritten Schaltvorgang, bei welchem das dritte Schaltelement geöffnet und das vierte Schaltelement geschlossen wird, mit einer dritten Totzeit und bei einem vierten Schaltvorgang, bei welchem das vierte Schaltelement geöffnet und das dritte Schaltelement geschlossen wird, mit einer, insbesondere von der dritten Totzeit verschiedenen und bezüglich der dritten Totzeit individuell und/oder unabhängig einstellbaren, vierten Totzeit betrieben wird, wobei eine Dauer der dritten Totzeit und eine Dauer der vierten Totzeit dynamisch angepasst werden, und wobei die Dauer der dritten Totzeit und die Dauer der vierten Totzeit unabhängig von der Dauer der ersten Totzeit und unabhängig von der Dauer der zweiten Totzeit eingestellt werden. Vorzugsweise wird dabei zur Anpassung der Dauer der dritten Totzeit und zur Anpassung der Dauer der vierten Totzeit ein durch einen Betrieb der zweiten Halbbrücke bewirkter zweiter Ausgangsstrom, insbesondere ein zweiter Phasenstrom, und/oder eine durch einen Betrieb der zweiten Halbbrücke bewirkte zweite Ausgangsspannung, insbesondere eine zweite Phasenspannung, überwacht, wobei, insbesondere bei dem dritten Schaltvorgang, aus dem zweiten Ausgangsstrom und/oder der zweiten Ausgangsspannung eine mit einer Ausschaltzeit des dritten Schaltelements und/oder einer Einschaltzeit des vierten Schaltelements korrelierte dritte Schaltkenngröße ermittelt und eine Dauer der dritten Totzeit in Abhängigkeit der dritten Schaltkenngröße dynamisch angepasst, insbesondere verkürzt, wird, und wobei, insbesondere bei dem vierten Schaltvorgang, aus dem zweiten Ausgangsstrom und/oder der zweiten Ausgangsspannung eine mit einer Ausschaltzeit des vierten Schaltelements und/oder einer Einschaltzeit des dritten Schaltelements korrelierte vierte Schaltkenngröße ermittelt und eine Dauer der vierten Totzeit in Abhängigkeit der vierten Schaltkenngröße dynamisch angepasst, insbesondere verkürzt, wird. Insbesondere sind der zweiten Halbbrücke somit zwei unterschiedliche und dynamisch anpassbare Totzeiten zugeordnet, welche unabhängig voneinander eingestellt und/oder angepasst werden können. Hierdurch kann insbesondere ein besonders vorteilhaftes Schaltverhalten erreicht werden, wobei insbesondere Schaltverluste, Schaltgeräusche, insbesondere in Form einer EMV-bedingten Störausstrahlung, und eine Momentenwelligkeit eines mehrphasigen Elektromotors minimiert werden können.
Das Verfahren zum Betrieb der Ansteuervorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann das Verfahren zum Betrieb der Ansteuervorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Figurenliste
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigen:

1 ein beispielhaftes Lenksystem mit einem Elektromotor und einer Ansteuervorrichtung zur Ansteuerung des Elektromotors in einer vereinfachten Darstellung,
2 der Elektromotor und die Ansteuervorrichtung in einer Detaildarstellung,
3a-c beispielhafte Schaubilder zur Verdeutlichung eines Betriebs der Ansteuervorrichtung und
4 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm mit Hauptverfahrensschritten eines Verfahrens zum Betrieb der Ansteuervorrichtung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Das folgende Ausführungsbeispiel bezieht sich rein beispielhaft auf ein Lenksystem. Grundsätzlich ist die Erfindung jedoch nicht auf den Einsatz in einem Lenksystem beschränkt und könnte beispielsweise auch in anderen Bereichen eines Fahrzeugs, wie beispielsweise einer Wischanlage und/oder einem Fensterhebersystem, und/oder in anderen Elektroniksystemen, beispielsweise im Bereich der Haushaltsgeräte und/oder Werkzeugmaschinen, eingesetzt werden.
1 zeigt ein beispielhaftes Lenksystem 14 in einer vereinfachten Darstellung. Das Lenksystem 14 ist im vorliegenden Fall als elektrisch unterstütztes Lenksystem ausgebildet und weist demnach eine elektrische Hilfskraftunterstützung in Form einer Servolenkung auf. Ferner ist das Lenksystem 14 zu einem Einsatz in einem Fahrzeug (nicht dargestellt), insbesondere einem Kraftfahrzeug, vorgesehen. Das Lenksystem 14 weist in einem eingebauten Zustand eine Wirkverbindung mit lenkbaren Fahrzeugrädern 38 des Fahrzeugs auf und ist zur Beeinflussung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs vorgesehen. Alternativ ist jedoch auch denkbar, ein Lenksystem mit einer elektrischen Überlagerungslenkung auszubilden. Zudem könnte ein Lenksystem prinzipiell auch als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildet sein.
Das Lenksystem 14 umfasst eine, im vorliegenden Fall beispielhaft als Lenkrad ausgebildete, Lenkhandhabe 40 zum Aufbringen eines Handmoments, ein beispielhaft als Zahnstangenlenkgetriebe ausgebildetes Lenkgetriebe 42, welches ein Lenkungsstellelement 46 umfasst und dazu vorgesehen ist, eine Lenkvorgabe an der Lenkhandhabe 40 in eine Lenkbewegung der, im vorliegenden Fall insbesondere als Vorderräder ausgebildeten, Fahrzeugräder 38 umzusetzen, und eine Lenkwelle 44 zur, insbesondere mechanischen, Verbindung der Lenkhandhabe 40 mit dem Lenkgetriebe 42. Zudem umfasst das Lenksystem 14 eine elektrisch ausgebildete Unterstützungseinheit 48 zur Erzeugung und/oder Bereitstellung einer elektrischen Lenkunterstützung. Die Unterstützungseinheit 48 ist dazu vorgesehen, ein Lenkmoment, insbesondere in Form eines Unterstützungsmoments, in das Lenkgetriebe 42 einzubringen und das, insbesondere vom Fahrer aufgebrachte, Handmoment zu unterstützen. Alternativ könnte eine Lenkhandhabe auch als Lenkhebel und/oder Lenkkugel oder dergleichen ausgebildet sein. Auch könnte ein Lenksystem prinzipiell frei von einer Lenkhandhabe sein, beispielsweise bei einem rein autonom fahrenden Fahrzeug. Zudem könnte eine Lenkwelle auch lediglich zeitweise eine Lenkhandhabe mit einem Lenkgetriebe verbinden, wie beispielsweise bei einem Fahrzeug mit einem autonomen Fahrbetrieb und/oder einem Steer-by-Wire-Lenksystem mit mechanischer Rückfallebene. In letzterem Fall kann das Lenksystem auch frei von einer Unterstützungseinheit sein und stattdessen zumindest einen Lenkaktor umfassen.
Des Weiteren umfasst das Lenksystem 14 einen Elektromotor 12. Im vorliegenden Fall ist der Elektromotor 12 als, insbesondere permanenterregter, Synchronmotor ausgebildet. Der Elektromotor 12 ist ferner als mehrphasiger, im vorliegenden Fall beispielhaft dreiphasiger, Elektromotor ausgebildet. Der Elektromotor 12 ist Teil der Unterstützungseinheit 48 und insbesondere zur Erzeugung der elektrischen Lenkunterstützung vorgesehen. Dazu ist der Elektromotor 12 mit dem Lenkungsstellelement 46 gekoppelt. Der Elektromotor 12 ist während eines normalen Betriebs zur Bereitstellung des Lenkmoments, insbesondere in Form des Unterstützungsmoments, vorgesehen. Alternativ könnte ein Elektromotor auch eine von einer Lenkunterstützungsfunktion abweichende Funktion wahrnehmen. Der Elektromotor könnte in diesem Zusammenhang beispielsweise Teil einer elektrischen Überlagerungslenkung sein. Zudem könnte der Elektromotor, insbesondere bei einem Steer-by-Wire-Lenksystem, auch Teil eines Lenkaktors sein.
Des Weiteren weist das Lenksystem 14 ein Steuergerät 34 auf. Das Steuergerät 34 weist eine Wirkverbindung mit dem Elektromotor 12 auf. Das Steuergerät 34 ist zu einer Ansteuerung des Elektromotors 12 und somit insbesondere zu einer Einstellung des Lenkmoments vorgesehen. Dazu umfasst das Steuergerät 34 eine Ansteuervorrichtung 10 (vgl. insbesodnere auch 2). Grundsätzlich könnte eine Ansteuervorrichtung natürlich auch getrennt von einem Steuergerät ausgebildet sein. Ferner könnte ein Steuergerät grundsätzlich auch von einem Lenksystem verschieden sein und beispielsweise als, insbesondere zentrales, Steuergerät eines Fahrzeugs ausgebildet sein.
Die Ansteuervorrichtung 10 umfasst eine Leistungselektronik 52. Die Leistungselektronik 52 weist eine Wirkverbindung mit dem Elektromotor 12 auf. Die Leistungselektronik 52 ist als Wechselrichtereinheit und/oder als Endstufe ausgebildet. Die Leistungselektronik 52 umfasst mehrere, insbesondere identisch zueinander ausgebildete, Halbbrücken 16, 18, 20. Im vorliegenden Fall umfasst die Leistungselektronik 52 beispielhaft drei Halbbrücken 16, 18, 20, wobei jeder Phase des Elektromotors 12 eine der Halbbrücken 16, 18, 20 zugeordnet ist. Eine Beschaltung des Elektromotors 12 kann dabei beispielsweise als Sternschaltung oder als Dreieckschaltung ausgeführt sein. Jede der Halbbrücken 16, 18, 20 umfasst ferner zwei, insbesondere identisch zueinander ausgebildete und zueinander in Reihe geschaltete, Schaltelemente 22, 24, 26, 28, 30, 32, insbesondere jeweils ein Highside-Schaltelement und ein Lowside-Schaltelement. Die Schaltelemente 22, 24, 26, 28, 30, 32 sind als Leistungshalbleiterschalter, wie beispielsweise Mosfets und/oder IGBTs, ausgebildet und können jeweils eine Freilaufdiode beispielsweise in Form einer Bodydiode aufweisen. Jedes der Schaltelemente 22, 24, 26, 28, 30, 32 ist mit einem Mittelabgriff 54, 56, 58, insbesondere in Form eines Strom- und/oder Spannungsausgangs, der entsprechenden Halbbrücke 16, 18, 20 elektrisch leitend verbunden. Ferner ist jede der Halbbrücken 16, 18, 20 dazu vorgesehen, eine pulsierende gleichgerichtete Spannung einer Energieversorgung 60 in einen Ausgangsstrom, insbesondere in Form eines Phasenstroms, umzuwandeln und über den jeweiligen Mittelabgriff 54, 56, 58 dem Elektromotor 12, insbesondere genau einer Phase des Elektromotors 12, zuzuführen. Alternativ könnte eine Leistungselektronik auch genau eine Halbbrücke oder genau zwei Halbbrücken aufweisen. Zudem könnte eine Leistungselektronik grundsätzlich auch mehr als drei Halbbrücken aufweisen.
Ferner umfasst die Ansteuervorrichtung 10 eine Recheneinheit 36. Die Recheneinheit 36 umfasst zumindest einen Prozessor (nicht dargestellt), beispielsweise in Form eines Mikroprozessors, und zumindest einen Betriebsspeicher (nicht dargestellt). Zudem umfasst die Recheneinheit 36 zumindest ein im Betriebsspeicher hinterlegtes Betriebsprogramm mit zumindest einer Steuerroutine, zumindest einer Regelroutine, zumindest einer Berechnungsroutine und zumindest einer Auswerteroutine. Die Recheneinheit 36 weist eine Wirkverbindung mit der Leistungselektronik 52 auf und ist mit dieser, insbesondere den Schaltelementen 22, 24, 26, 28, 30, 32, steuerungstechnisch verbunden. Die Recheneinheit 36 ist zumindest dazu vorgesehen, Steuersignale, insbesondere PWM-Steuersignale, zur Steuerung eines Schaltzustands der Schaltelemente 22, 24, 26, 28, 30, 32 bereitzustellen.
Im Folgenden wird nun unter Verweis auf die 3a bis 3c ein beispielhaftes Verfahren zum Betrieb der Ansteuervorrichtung 10 erläutert. Das Verfahren dient insbesondere zur dynamischen Anpassung einer entsprechenden Totzeit T₁, T₂ mit welcher die jeweilige Halbbrücke 16, 18, 20 betrieben wird. Eine derartige dynamische Anpassung der Totzeiten T₁, T₂ wird genutzt, um unterschiedliche Schaltzeiten und/oder Reaktionszeiten der Schaltelemente 22, 24, 26, 28, 30, 32 der Halbbrücken 16, 18, 20 auszugleichen, welche beispielsweise aufgrund von Fertigungstoleranzen, Alterungserscheinungen und/oder Temperatureinflüssen variieren können. Das Verfahren wird dabei beispielhaft für eine Halbbrücke 16 der Halbbrücken 16, 18, 20 erläutert, wobei das Verfahren grundsätzlich auch auf analoge Weise auf eine zweite Halbbrücke 18 und/oder eine dritte Halbbrücke 20 der Halbbrücken 16, 18, 20 übertragen werden kann. Ferner ist insbesondere die Recheneinheit 36 dazu vorgesehen, das Verfahren auszuführen und weist dazu insbesondere ein Computerprogramm mit entsprechenden Programmcodemitteln auf.
In den 3b und 3c ist eine Ordinatenachse 62 jeweils als Größenachse ausgebildet, während auf einer Abszissenachse 64 jeweils die Zeit dargestellt ist. Eine Kurve 66 zeigt ein Schaltverhalten eines ersten Schaltelements 22 der Halbbrücke 16, insbesondere in Form eines Highside-Schaltelements. Eine Kurve 67 zeigt ein Schaltverhalten eines zweiten Schaltelements 24 der Halbbrücke 16, insbesondere in Form eines Lowside-Schaltelements. Die Schaltverhalten sind dabei jeweils als Widerstandsverlauf dargestellt, wobei ein High-Signal einem niederohmigen und folglich einem eingeschalteten Zustand und ein Low-Signal einem hochohmigen und folglich einem ausgeschalteten Zustand entspricht. Eine Kurve 68 zeigt ein einen Verlauf eines durch einen Betrieb des ersten Schaltelements 22 bewirkten Stroms Eine Kurve 69 zeigt ein einen Verlauf eines durch einen Betrieb des zweiten Schaltelements 24 bewirkten Stroms. Eine Kombination der Kurve 68 und der Kurve 69 repräsentiert ferner einen zeitlichen Verlauf einer durch einen Betrieb der Halbbrücke 16 bewirkten Ausgangsspannung V_ph , insbesondere in Form einer Phasenspannung. Zudem zeigt 3a einen ersten Schaltvorgang (fallende Flanke der Ausgangspannung), bei welchem das erste Schaltelement 22 geöffnet und das zweite Schaltelement 24 geschlossen wird, während 3b einen, insbesondere zeitlich auf den ersten Schaltvorgang folgenden, zweiten Schaltvorgang (steigende Flanke der Ausgangspannung) zeigt, bei welchem das zweite Schaltelement 24 geöffnet und das erste Schaltelement 22 geschlossen wird.
Erfindungsgemäß wird die Halbbrücke 16 bei dem ersten Schaltvorgang, bei welchem das erste Schaltelement 22 geöffnet und das zweite Schaltelement 24 geschlossen wird, mit einer ersten Totzeit T₁ betrieben (vgl. insbesondere 3b). Ferner wird die durch einen Betrieb der Halbbrücke 16 bewirkte und insbesondere mit einem von der Halbbrücke 16 bereitgestellten Ausgangsstrom korrelierte Ausgangsspannung V_ph , insbesondere in Form einer Phasenspannung, überwacht. Die Ausgangsspannung V_ph kann dabei beispielsweise direkt gemessen oder auf an sich bekannte Weise anhand des Ausgangsstroms ermittelt werden. Anschließend wird aus der Ausgangsspannung V_ph eine mit einer Ausschaltzeit des ersten Schaltelements 22 und/oder einer Einschaltzeit des zweiten Schaltelements 24 korrelierte erste Schaltkenngröße ermittelt und eine Dauer der ersten Totzeit T₁ in Abhängigkeit der ersten Schaltkenngröße dynamisch angepasst.
Die erste Totzeit T₁ ergibt sich anhand eines Schaltzeitpunkts t₁ des ersten Schaltelements 22 und anhand eines Schaltzeitpunkts t₁' des zweiten Schaltelements 24 bei dem ersten Schaltvorgang. Dabei gilt: $T_{1} = t_{1}' - t_{1}$
Im vorliegenden Fall wird die erste Totzeit T₁ dabei zunächst auf einen relativ hohen Wert eingestellt und anschließend in Abhängigkeit der ersten Schaltkenngröße angepasst, vorzugsweise derart, dass die Dauer der ersten Totzeit T₁ bei einem unmittelbar folgenden ersten Schaltvorgang einer minimalen, für den ersten Schaltvorgang benötigten Zeit entspricht. Die erste Totzeit T₁ wird dabei vorteilhaft minimiert. Die erste Schaltkenngröße wird bevorzugt während eines normalen Betriebs der Ansteuervorrichtung 10 ermittelt, wodurch die Dauer der ersten Totzeit T₁ in regelmäßigen zeitlichen Abständen, vorteilhaft zyklisch und/oder kontinuierlich, angepasst werden kann. Alternativ könnte eine erste Schaltkenngröße in diesem Fall jedoch auch einer Reaktionszeit und/oder einer Ausschaltzeit eines ersten Schaltelements oder einer Reaktionszeit und/oder einer Einschaltzeit eines zweiten Schaltelements entsprechen. Ferner könnte grundsätzlich anstatt einer Ausgangsspannung auch ein Ausgangsstrom überwacht und zur Ermittlung einer ersten Schaltkenngröße verwendet werden.
Zudem wird die Halbbrücke bei dem zweiten Schaltvorgang, bei welchem das zweite Schaltelement 24 geöffnet und das erste Schaltelement 22 geschlossen wird, mit einer zweiten Totzeit T₂ betrieben, wobei wiederum die durch den Betrieb der Halbbrücke 16 bewirkte Ausgangsspannung V_ph überwacht wird (vgl. insbesondere 3c). In diesem Fall kann aus der Ausgangsspannung V_ph eine mit einer Ausschaltzeit des zweiten Schaltelements 24 und/oder einer Einschaltzeit des ersten Schaltelements 22 korrelierte zweite Schaltkenngröße ermittelt und eine Dauer der zweiten Totzeit T₂ in Abhängigkeit der zweiten Schaltkenngröße dynamisch angepasst werden.
Die zweite Totzeit T₂ ergibt sich in diesem Fall anhand eines Schaltzeitpunkts t₂' des ersten Schaltelements 22 und anhand eines Schaltzeitpunkts t₂ des zweiten Schaltelements 24 bei dem zweiten Schaltvorgang. Dabei gilt: $T_{2} = t_{2}' - t_{2}$
Im vorliegenden Fall wird die zweite Totzeit T₂ dabei zunächst auf einen relativ hohen Wert eingestellt und anschließend in Abhängigkeit der zweiten Schaltkenngröße angepasst, vorzugsweise derart, dass die Dauer der zweiten Totzeit T₂ bei einem unmittelbar folgenden zweiten Schaltvorgang einer minimalen, für den zweiten Schaltvorgang benötigten Zeit entspricht. Die zweite Totzeit T₂ wird dabei vorteilhaft minimiert. Die zweite Schaltkenngröße wird dabei bevorzugt während eines normalen Betriebs der Ansteuervorrichtung 10 ermittelt, wodurch die Dauer der zweiten Totzeit T₂ in regelmäßigen zeitlichen Abständen, vorteilhaft zyklisch und/oder kontinuierlich, angepasst werden kann. Alternativ könnte eine zweite Schaltkenngröße in diesem Fall jedoch auch einer Reaktionszeit und/oder einer Einschaltzeit eines ersten Schaltelements oder einer Reaktionszeit und/oder einer Ausschaltzeit eines zweiten Schaltelements entsprechen. Ferner könnte grundsätzlich anstatt einer Ausgangsspannung auch ein Ausgangsstrom überwacht und zur Ermittlung einer zweiten Schaltkenngröße verwendet werden.
Im vorliegenden Fall sind der Halbbrücke 16 somit zwei unterschiedliche und dynamisch anpassbare Totzeiten T₁, T₂ zugeordnet, welche in Abhängigkeit der Ausgangsspannung V_ph unabhängig voneinander eingestellt und/oder angepasst werden können. Analoges gilt insbesondere auch für die zweite Halbbrücke 18 und die dritte Halbbrücke 20.
Zudem erfolgt die Anpassung der Dauer der ersten Totzeit T₁ und die Anpassung der Dauer der zweiten Totzeit T₂ dabei ohne Erfassung eines ersten Steuersignals zur Steuerung eines Schaltzustands des ersten Schaltelements 22 und ohne Erfassung eines zweiten Steuersignals zur Steuerung eines Schaltzustands des zweiten Schaltelements 24, wodurch vorteilhaft auf zusätzliche Abtasteinrichtungen zur Überwachung und/oder Ermittlung besagter Steuersignale verzichtet werden kann.
Darüber hinaus kann eine vorteilhafte Temperaturüberwachung realisiert werden, wenn in Abhängigkeit der ersten Schaltkenngröße und in Abhängigkeit wenigstens eines ersten Temperaturreferenzwerts eine Temperatur und/oder Temperaturänderung des ersten Schaltelements 22 und in Abhängigkeit der zweiten Schaltkenngröße und in Abhängigkeit wenigstens eines zweiten Temperaturreferenzwerts eine Temperatur und/oder eine Temperaturänderung des zweiten Schaltelements 24 ermittelt und/oder abgeschätzt werden. Im vorliegenden Fall werden dabei zumindest zwei erste Temperaturreferenzwerte für die erste Schaltkenngröße und wenigstens zwei zweite Temperaturreferenzwerte für die zweite Schaltkenngröße in einem Kalibrierungsbetriebszustand und/oder bei einer Herstellung der Ansteuervorrichtung 10 ermittelt, im Betriebsspeicher der Recheneinheit 36 hinterlegt und während des normalen Betriebs zur Ermittlung und/oder Abschätzung der Temperatur und/oder Temperaturänderung des ersten Schaltelements 22 und des zweiten Schaltelements 24 verwendet. Zudem können die Temperatur und/oder Temperaturänderung des ersten Schaltelements 22 und/oder des zweiten Schaltelements 24 ferner auch bei der Anpassung der Dauer der ersten Totzeit T₁ und/oder der Anpassung der Dauer der zweiten Totzeit T₂ berücksichtigt werden.
4 zeigt abschließend ein beispielhaftes Ablaufdiagramm mit Hauptverfahrensschritten des Verfahrens zum Betrieb der Ansteuervorrichtung 10. Auch in diesem Fall erfolgt eine Beschreibung beispielhaft für die Halbbrücke 16 und kann auf analoge Weise auch auf die zweite Halbbrücke 18 und/oder die dritte Halbbrücke 20 übertragen werden.
In einem Verfahrensschritt 70 wird die erste Totzeit T₁ und/oder die zweite Totzeit T₂ zunächst auf einen relativ hohen Wert eingestellt, sodass die Halbbrücke 16, insbesondere mit einer zu einer minimalen und/oder eigentlich benötigten Totzeit, erhöhten Totzeit T₁, T₂ betrieben wird.
In einem Verfahrensschritt 72 wird ein Verlauf der Ausgangsspannung V_ph überwacht, welcher sich durch den Betrieb der Halbbrücke 16 mit der ersten Totzeit T₁ und/oder der zweiten Totzeit T₂ ergibt.
In einem Verfahrensschritt 74 wird aus der Ausgangsspannung V_ph die erste Schaltkenngröße und/oder die zweite Schaltkenngröße ermittelt.
In einem Verfahrensschritt 76 wird eine Dauer der ersten Totzeit T₁ in Abhängigkeit der ersten Schaltkenngröße und/oder eine Dauer der zweiten Totzeit T₂ in Abhängigkeit der zweiten Schaltkenngröße dynamisch angepasst und insbesondere auf einen optimalen Wert verkürzt.
Das beispielhafte Ablaufdiagramm in 4 soll dabei insbesondere lediglich beispielhaft ein Verfahren zum Betrieb der Ansteuervorrichtung 10 beschreiben. Insbesondere können einzelne Verfahrensschritte auch variieren oder zusätzliche Verfahrensschritte hinzukommen, wie beispielsweise die Ermittlung und/oder Berücksichtigung einer Temperatur und/oder Temperaturänderung des ersten Schaltelements 22 und/oder des zweiten Schaltelements 24.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013208813 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Ansteuervorrichtung (10) zur Ansteuerung eines Elektromotors (12), insbesondere eines Lenksystems (14), wobei die Ansteuervorrichtung (10) zumindest eine Halbbrücke (16, 18, 20) mit einem ersten Schaltelement (22, 24, 26, 28, 30, 32) und einem zu dem ersten Schaltelement (22, 24, 26, 28, 30, 32) in Reihe geschalteten zweiten Schaltelement (22, 24, 26, 28, 30, 32) umfasst, wobei die Halbbrücke (16, 18, 20) bei einem ersten Schaltvorgang, bei welchem das erste Schaltelement (22, 24, 26, 28, 30, 32) geöffnet und das zweite Schaltelement (22, 24, 26, 28, 30, 32) geschlossen wird, mit einer ersten Totzeit (T₁, T₂) und bei einem zweiten Schaltvorgang, bei welchem das zweite Schaltelement (22, 24, 26, 28, 30, 32) geöffnet und das erste Schaltelement (22, 24, 26, 28, 30, 32) geschlossen wird, mit einer zweiten Totzeit (T₁, T₂) betrieben wird, wobei ein durch einen Betrieb der Halbbrücke (16, 18, 20) bewirkter Ausgangsstrom und/oder eine durch einen Betrieb der Halbbrücke (16, 18, 20) bewirkte Ausgangsspannung (V_ph) überwacht wird, wobei aus dem Ausgangsstrom und/oder der Ausgangsspannung (V_ph) eine mit einer Ausschaltzeit des ersten Schaltelements (22, 24, 26, 28, 30, 32) und/oder einer Einschaltzeit des zweiten Schaltelements (22, 24, 26, 28, 30, 32) korrelierte erste Schaltkenngröße ermittelt und eine Dauer der ersten Totzeit (T₁, T₂) in Abhängigkeit der ersten Schaltkenngröße dynamisch angepasst wird, und wobei aus dem Ausgangsstrom und/oder der Ausgangsspannung (V_ph) eine mit einer Ausschaltzeit des zweiten Schaltelements (22, 24, 26, 28, 30, 32) und/oder einer Einschaltzeit des ersten Schaltelements (22, 24, 26, 28, 30, 32) korrelierte zweite Schaltkenngröße ermittelt und eine Dauer der zweiten Totzeit (T₁, T₂) in Abhängigkeit der zweiten Schaltkenngröße dynamisch angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung der Dauer der ersten Totzeit (T₁, T₂) und die Anpassung der Dauer der zweiten Totzeit (T₁, T₂) ohne Erfassung eines ersten Steuersignals zur Steuerung eines Schaltzustands des ersten Schaltelements (22, 24, 26, 28, 30, 32) und ohne Erfassung eines zweiten Steuersignals zur Steuerung eines Schaltzustands des zweiten Schaltelements (22, 24, 26, 28, 30, 32) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schaltkenngröße und die zweite Schaltkenngröße während eines normalen Betriebs der Ansteuervorrichtung (10) ermittelt und die Dauer der ersten Totzeit (T₁, T₂) und die Dauer der zweiten Totzeit (T₁, T₂) in regelmäßigen zeitlichen Abständen, insbesondere zyklisch und/oder kontinuierlich, angepasst werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der ersten Schaltkenngröße und in Abhängigkeit wenigstens eines ersten Temperaturreferenzwerts eine Temperatur und/oder Temperaturänderung des ersten Schaltelements (22, 24, 26, 28, 30, 32) und in Abhängigkeit der zweiten Schaltkenngröße und in Abhängigkeit wenigstens eines zweiten Temperaturreferenzwerts eine Temperatur und/oder eine Temperaturänderung des zweiten Schaltelements (22, 24, 26, 28, 30, 32) ermittelt und/oder abgeschätzt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine erste Temperaturreferenzwert für die erste Schaltkenngröße und der wenigstens eine zweite Temperaturreferenzwert für die zweite Schaltkenngröße in einem Kalibrierungsbetriebszustand und/oder bei einer Herstellung der Ansteuervorrichtung (10) ermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuervorrichtung (10) mehrere Halbbrücken (16, 18, 20) aufweist, wobei jede Halbbrücke (16, 18, 20) zwei unterschiedliche und dynamisch anpassbare Totzeiten (T₁, T₂) aufweist, und wobei sämtliche Totzeiten (T₁, T₂) unabhängig voneinander eingestellt und/oder angepasst werden können.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuervorrichtung (10) zumindest eine zweite Halbbrücke (16, 18, 20) mit einem dritten Schaltelement (22, 24, 26, 28, 30, 32) und einem zu dem dritten Schaltelement (22, 24, 26, 28, 30, 32) in Reihe geschalteten vierten Schaltelement (22, 24, 26, 28, 30, 32) umfasst, wobei die zweite Halbbrücke (16, 18, 20) bei einem dritten Schaltvorgang, bei welchem das dritte Schaltelement (22, 24, 26, 28, 30, 32) geöffnet und das vierte Schaltelement (22, 24, 26, 28, 30, 32) geschlossen wird, mit einer dritten Totzeit (T₁, T₂) und bei einem vierten Schaltvorgang, bei welchem das vierte Schaltelement (22, 24, 26, 28, 30, 32) geöffnet und das dritte Schaltelement (22, 24, 26, 28, 30, 32) geschlossen wird, mit einer vierten Totzeit (T₁, T₂) betrieben wird, wobei eine Dauer der dritten Totzeit (T₁, T₂) und eine Dauer der vierten Totzeit (T₁, T₂) dynamisch angepasst werden, und wobei die Dauer der dritten Totzeit (T₁, T₂) und die Dauer der vierten Totzeit (T₁, T₂) unabhängig von der Dauer der ersten Totzeit (T₁, T₂) und unabhängig von der Dauer der zweiten Totzeit (T₁, T₂) eingestellt werden.
Steuergerät (34) mit zumindest einer Recheneinheit (36) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Ansteuervorrichtung (10) zur Ansteuerung eines Elektromotors (12), insbesondere eines Lenksystems (14), mit zumindest einer Halbbrücke (16, 18, 20), welche ein erstes Schaltelement (22, 24, 26, 28, 30, 32) und ein zu dem ersten Schaltelement (22, 24, 26, 28, 30, 32) in Reihe geschaltetes zweites Schaltelement (22, 24, 26, 28, 30, 32) umfasst, und mit zumindest einer Recheneinheit (36) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Lenksystem (14) mit zumindest einem Elektromotor (12) und zumindest einer Ansteuervorrichtung (10) zur Ansteuerung des Elektromotors (12) nach Anspruch 9.