DE102020212936A1 - Elektronische H-Brückenansteuerung - Google Patents

Elektronische H-Brückenansteuerung Download PDF

Info

Publication number
DE102020212936A1
DE102020212936A1 DE102020212936.3A DE102020212936A DE102020212936A1 DE 102020212936 A1 DE102020212936 A1 DE 102020212936A1 DE 102020212936 A DE102020212936 A DE 102020212936A DE 102020212936 A1 DE102020212936 A1 DE 102020212936A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
motor
bridge
state
quadrant
braking
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
DE102020212936.3A
Other languages
English (en)
Inventor
Michael Wilhelm Haas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102020212936.3A priority Critical patent/DE102020212936A1/de
Publication of DE102020212936A1 publication Critical patent/DE102020212936A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/03—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for controlling the direction of rotation of DC motors
    • H02P7/04—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for controlling the direction of rotation of DC motors by means of a H-bridge circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/24—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P7/281—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices the DC motor being operated in four quadrants

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Plausibilisierung von H-Brücken-Signalen, um einen Fehlerzustand eines H·Brücken-Zustands zu detektieren wobei ein H Brückentreiber die Bauelemente (DI bis DIV) einer H - Brücke derart schaltet, dass ein gültiger Zustand erreicht wird, wobei die H - Brücke einen Gleichstrommotor ansteuert und/oder regelt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektronische H-Brückenansteuerung.
  • Stand der Technik
  • Elektronische H-Brücken werden zum Antreiben von Gleichstrommotoren verwendet. Die Anordnung der elektronischen Schalter zu einem .H" ermöglicht den Vierquadranten Betrieb (Vorwärtsbeschleunigen, -bremsen, Rückwärtsbeschleunigen, -bremsen). Solch eine Antriebsanordnung ist besonders für Positionieranwendungen geeignet. Die Positionserfassung erfolgt mittels Sensoren.
  • Sollte die Positionierungsanwendungen sicherheitsrelevant sein, wird üblicherweise die Sicherheitslast dem Sensor und der Sensorerfassung zugewiesen. Eine weitere Möglichkeit ist die Auswertung des Motorstroms. Nachteil ist, dass nur Anschlags- bzw. Endpositionen erfasst werden können. Manchmal ist es jedoch nötig, Zwischenpositionen sicher zu erfassen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der Kern der Erfindung ist die Plausibilisierung von geeigneten H·Brücken-Signalen, um einen Fehlerzustand der H·Brückenansteuerung bzw. des H·Brücken-Zustands zu detektieren, um dann das System in einen sicheren Zustand zu überführen.
  • Figurenliste
  • Es zeigen
    • 1: eine erfindungsgemäße Schaltung zur elektronischen H-BrückenAnsteuerung in schematischer Darstellung,
    • 2: eine Zustandstabelle der elektronischen H-Brücke,
    • 3: ein Verfahren zum Erreichen eines gültigen Zustands.
  • Beschreibung
  • 1 zeigt eine Schaltung 10 mit einem Mikrocontroller (µC) 12, einem H-Brücken-Treiber 14, einer H-Brücke 16 und einem Elektromotor 18. Der Elektromotor 18 ist als Gleichstrommotor ausgebildet. Der Motor 18 wird über die H-Brücke 16 angesteuert und/oder geregelt.
  • Die H Brücke 16 besteht aus zweimal zwei in Reihe geschalteten Transistoren M1 bis M4. In der Mitte zwischen den beiden Hälften liegt der zu steuernde Gleichstrommotor 18, dessen Klemmenspannungen mit U+ und U- bezeichnet sind. Die Transistoren M1 bis M4 sind in der erfindungsgemäßen Ausführung als Feldeffekttransistoren ausgebildet.
  • Die Anordnung der Transistoren M1 bis M4 zu einem „H“ ermöglicht den Vierquadranten Betrieb.
    Die Zustände des Gleichstrommotors 18 sind den Quadranten wie folgt zugeordnet:
    • • I Quadrant: Vorwärtsbeschleunigen des Gleichstrommotors 18, der Gleichstrommotor 18 arbeitet als Motor, M4 ist durchgeschaltet und an M1 wird ein PWM-Signal gelegt, an der Klemme U+ liegt das Potenzial UBat und an der Klemme U- liegt das Potenzial GND
    • • II Quadrant: Vorwärtsbremsen des Gleichstrommotors 18, der Gleichstrommotor 18 arbeitet als Generator, M4 ist durchgeschaltet und an M2 wird ein PWM-Signal gelegt, an der Klemme U+ liegt das Potenzial GND und an der Klemme U- liegt das Potenzial GND
    • • III Quadrant: Rückwärtsbeschleunigen des Gleichstrommotors 18, Gleichstrommotor 18 arbeitet als Motor, M3 ist durchgeschaltet und an M2 wird ein PWM-Signal gelegt, an der Klemme U+ liegt das Potenzial GND und an der Klemme U- liegt das Potenzial UBat
    • • IV Quadrant: Rückwärtsbremsen des Gleichstrommotors 18, Gleichstrommotor 18 arbeitet als Generator, M3 ist durchgeschaltet und an M1 wird ein PWM-Signal gelegt, an der Klemme U+ liegt das Potenzial UBat und an der Klemme U- liegt das Potenzial UBat
  • Ist der Gleichstrommotor ausgeschaltet, liegt an jede der Klemmen eine Klemmenspannung von UBat/2 (U+ = U- = UBat/2)
  • Die H-Brücke 16 wird über den Mikrocontroller 12, der die Positionierungsfunktion über Regelalgorithmen durchführt, angesteuert. Dazu steuert der Mikrocontroller 12 den H-Brücken-Treiber 14 mit Hilfe eines Eingangssignals derart, dass eine gewünschte Drehrichtung erfolgt. Sobald die gewünschte Endposition erreicht ist, wird der H-Brücken-Schalter 14 so gestellt, dass die Endposition ohne zusätzlichen Energieaufwand gehalten wird. Die Positionserfassung erfolgt mittels Sensoren.
  • Die Ansteuerung der H·Brückenschalter ist über einem Vier-Quadranten-Betrieb definiert. Die Plausibilisierung der Ansteuerung erfolgt mit folgenden Signalen:
    Ansteuersignale vom µC: DIO1, DI02, DI03, DI04
    Zustandssignal der H Brückenschalter: GS1, GS2, GS3, GS4
    Zwischen dem µC und der H-Brücke befinden sich die Mosfet Release Pfade Mosfet Release Path und Mosfet Release Path Feedback.
  • 2 zeigt die Zustände des Gleichstrommotors 18, der Ansteuersignale DIO1 bis DI04, der Signale GS1 bis GS4 und der Mosfets M1 bis M4. Diese Parameter sind den Quadranten wie folgt zugeordnet:
    • • I Quadrant: Vorwärtsbeschleunigen des Gleichstrommotors 18, der Gleichstrommotor 18 arbeitet als Motor, M4 ist durchgeschaltet und an M1 wird ein PWM-Signal gelegt
    • • II Quadrant: Vorwärtsbremsen des Gleichstrommotors 18, der Gleichstrommotor 18 arbeitet als Generator, M4 ist durchgeschaltet und an M2 wird ein PWM-Signal gelegt
    • • III Quadrant: Rückwärtsbeschleunigen des Gleichstrommotors 18, Gleichstrommotor 18 arbeitet als Motor, M3 ist durchgeschaltet und an M2 wird ein PWM-Signal gelegt
    • • IV Quadrant: Rückwärtsbremsen des Gleichstrommotors 18, Gleichstrommotor 18 arbeitet als Generator, M3 ist durchgeschaltet und an M1 wird ein PWM-Signal gelegt
  • 3 zeigt ein Verfahren zum Erreichen eines gültigen Zustands. In 110 wird ein Soll-Zustand erfasst. Ein Soll-Zustand kann sein:
    • • Vorwärtsbeschleunigen des Gleichstrommotors 18
    • • Vorwärtsbremsen des Gleichstrommotors 18
    • • Rückwärtsbeschleunigen des Gleichstrommotors 18
    • • Rückwärtsbremsen des Gleichstrommotors 18
  • In 110 schaltet der H Brückentreiber die H-Brücke derart (DIO1 bis DIO4), dass der Wunschzustand gemäß den Zuständen in 2 erreicht wird.
    In 115 wird abgefragt, ob DIO1, DI02, DI03 und DI04 den Werten gemäß den Werten der Tabelle entsprechen, um den Wunschzustand zu erreichen. Entsprechen DIO 1 bis DI04 den Werten, wird in 125 abgefragt, ob GS1, GS2, GS3 und GS4 den Werten gemäß den Werten der Tabelle entsprechen, um den Wunschzustand zu erreichen.
    Entsprechen GS 1 bis GS4 den Werten, ist in 130 ein gültiger Zustand erreicht (Vorwärtsbeschleunigen des Gleichstrommotors 18, Vorwärtsbremsen des Gleichstrommotors 18, Rückwärtsbeschleunigen des Gleichstrommotors 18, Rückwärtsbremsen des Gleichstrommotors 18).
  • Entsprechen DIO 1 bis DI04 nicht den Werten, um den Wunschzustand zu erreichen, wird in 120 die H-Brücke deaktiviert und der MOSFET Release Pfad aktiviert. Die Mostet-Ansteuerung ist unterbrochen und der Gleichstrommotor wird nicht aktiviert.
  • Die Mosfets M1, M2, M3 und M4 können einzeln oder in Kombination über DIO1, DI02, DI03 und DI04 angesteuert und über die GS 1 bis GS4- Signale überprüft werden. Somit kann die Wirkungsweise des Zustandsmonitors zur Erkennung von schlafenden Fehlern betrieben werden.
  • Geeignete Zustandssignale der H·Brückenschalter sind die aus der Ansteuerelektronik erfassten physikalischen Spannungssignale, die den Zustand des Schalters bestimmen. Werden die H·Brückenschalter mittels Mosfets dargestellt, so ist die Gate-Source Spannung ein eindeutiger Indikator des Schalterzustandes. Diese Spannungen werden mittels elektronischer Schaltung so gewandelt, dass sie vom µC 12 als eingeschalteten oder ausgeschalteten Mostet erkannt werden können.

Claims (4)

  1. Verfahren zur Plausibilisierung von H-Brücken-Signalen, um einen Fehlerzustand eines H·Brücken-Zustands zu detektieren wobei ein H Brückentreiber die Bauelemente (DI bis DIV) einer H - Brücke derart schaltet, dass ein gültiger Zustand erreicht wird, wobei die H - Brücke einen Gleichstrommotor ansteuert und/oder regelt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein gültiger Zustand wie folgt definiert wird: • Vorwärtsbeschleunigen des Gleichstrommotors (18), • Vorwärtsbremsen des Gleichstrommotors (18), • Rückwärtsbeschleunigen des Gleichstrommotors (18), • Rückwärtsbremsen des Gleichstrommotors (18)
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die H-Brücke deaktiviert und ein MOSFET Release Pfad aktiviert wird, wenn ein gültiger Zustand nicht erreicht wird und der Gleichstrommotor nicht aktiviert wird.
  4. Schaltung (10) mit mindestens einem Mikrocontroller (12), einem H-Brücken-Treiber (14), einer H-Brücke (16) und einem Elektromotor (18), wobei der Elektromotor (18) die H-Brücke (16) angesteuert und/oder geregelt wird.
DE102020212936.3A 2020-10-14 2020-10-14 Elektronische H-Brückenansteuerung Pending DE102020212936A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020212936.3A DE102020212936A1 (de) 2020-10-14 2020-10-14 Elektronische H-Brückenansteuerung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020212936.3A DE102020212936A1 (de) 2020-10-14 2020-10-14 Elektronische H-Brückenansteuerung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020212936A1 true DE102020212936A1 (de) 2022-04-14

Family

ID=80818087

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020212936.3A Pending DE102020212936A1 (de) 2020-10-14 2020-10-14 Elektronische H-Brückenansteuerung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020212936A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0455283A1 (de) 1990-05-03 1991-11-06 General Motors Corporation Bremsdruckmodulator für Kraftfahrzeuge
US7926585B2 (en) 2005-11-04 2011-04-19 Robert Bosch Gmbh Method and apparatus for an articulating drill
US20110187299A1 (en) 2010-02-01 2011-08-04 Alex Horng Fan system and braking circuit thereof
DE102017122960A1 (de) 2016-10-04 2018-04-05 Infineon Technologies Ag Mehrfach-Gate-Halbbrückenschaltung und Package

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0455283A1 (de) 1990-05-03 1991-11-06 General Motors Corporation Bremsdruckmodulator für Kraftfahrzeuge
US7926585B2 (en) 2005-11-04 2011-04-19 Robert Bosch Gmbh Method and apparatus for an articulating drill
US20110187299A1 (en) 2010-02-01 2011-08-04 Alex Horng Fan system and braking circuit thereof
DE102017122960A1 (de) 2016-10-04 2018-04-05 Infineon Technologies Ag Mehrfach-Gate-Halbbrückenschaltung und Package

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2227357B1 (de) Industrieroboter mit einer redundanten notbremsschaltung
DE102005012405B3 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zur Detektion eines Leitungsbruches
DE102011001762A1 (de) Motorsteuervorrichtung
DE102017106181A1 (de) Störungstest für Transistorbrücke
DE102005042548A1 (de) Steuereinrichtung für ein Halbleiterbauelement
EP1479157A1 (de) Verfahren zur fehlererkennung für elektromotoren
DE102014204783A1 (de) Motortreibervorrichtung
DE112016002958T5 (de) Steuerung für elektrische servolenkung
DE112018001671T5 (de) Leistungswandler, Motorantriebseinheit und elektrische Servolenkung
DE112017001894T5 (de) Motorantriebsvorrichtung, Fehlerdiagnoseverfahren für die Motorantriebsvorrichtung und elektrische Servolenkvorrichtung, welche die Motorantriebsvorrichtung verwendet
DE112015003140T5 (de) Leistungsumsetzungsvorrichtung
DE19855996C1 (de) Verfahren zur Erkennung der Bewegung, Bewegungsrichtung und der Position eines mittels eines elektrischen Motors bewegbaren Teils sowie geeignete Schaltungsanordnung
DE102012209276B4 (de) Steuervorrichtunq für Halbleiterschalter eines Wechselrichters, Antriebssystem und Verfahren zum Ansteuern eines Wechselrichters
DE102020212936A1 (de) Elektronische H-Brückenansteuerung
DE4403375A1 (de) Einrichtung und Verfahren zum Steuern eines induktiven Verbrauchers
DE102009030884A1 (de) Verfahren und Einrichtung zur Kompensation von Lasteinflüssen bei permanenterregten Motoren
DE102016208231B4 (de) Elektronische Steuereinheit
DE102014208527A1 (de) Verfahren zum Steuern einer elektronisch kommutierten Elektromotors
EP3389178B1 (de) Stromrichtereinrichtung für eine elektrische maschine, kraftfahrzeug und verfahren zum betreiben einer stromrichtereinrichtung
DE102011057002A1 (de) Vorrichtung zur Betriebszustandsüberwachung einer Verpolschutzvorrichtung, Verfahren zum Betreiben einer Verpolschutzvorrichtung sowie Verwendung einer solchen Vorrichtung zur Betriebszustandsüberwachung
DE3411001C2 (de)
DE102011083472A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Überprüfen einer Funktionsfähigkeit eines Versorgungsspannungsschalters für eine Treiberschaltung
DE102010006593A1 (de) Antriebssystem und Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems
DE102016202990B3 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zum Überprüfen des Anschlusszustands von Phasenstromleitungen
DE102011004911A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines bürstenlosen Motors

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified