DE102021114525B4 - Reduction of radiated interference emissions with AC driven loads - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung (2) zur Reduzierung eines in einer Störsenke (8) eingekoppelten Störfeldes, insbesondere in Form von Koppelkapazitäten (C1, C2) bei zumindest einer AC-angesteuerten Last (4) innerhalb eines Kraftfahrzeugs angegeben, aufweisend:
- eine Störquelle (6) sowie
- zwei Leitungen (10a, 10b), die die Störquelle (6) mit der Last (4) verbinden, wobei über die zwei Leitungen (10a, 10b) die Last (4) durch die Störquelle (6) mit einem Ansteuersignal (Sneu) ansteuerbar oder angesteuert ist, wobei das Ansteuersignal (Sneu) das Störfeld ausstrahlt, das in die Störsenke (8) einkoppelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Störquelle (6) derart eingerichtet ist, durch eine gleichzeitig gegengetaktete Ansteuerung der beiden Leitungen (10a, 10b), ein zu dem eingekoppelten Störfeld invertiertes Entstörfeld zu erzeugen, zur Reduzierung des in die Störsenke (8) eingekoppelten Störfelds.

Figure DE102021114525B4_0000
A device (2) for reducing an interference field coupled into an interference sink (8), in particular in the form of coupling capacitances (C 1 , C 2 ), is specified for at least one AC-controlled load (4) inside a motor vehicle, having:
- a source of interference (6) and
- Two lines (10a, 10b) which connect the source of interference (6) to the load (4), the load (4) being supplied by the source of interference (6) via the two lines (10a, 10b) with a control signal (S new ) can be controlled or is controlled, the control signal (S new ) emitting the interference field which couples into the interference sink (8), characterized in that the interference source (6) is set up in such a way that the two lines (10a, 10b) to generate an interference suppression field that is inverse to the interference field coupled in, in order to reduce the interference field coupled into the interference sink (8).
Figure DE102021114525B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Reduzierung eines in einer Störsenke eingekoppelten Störfeldes.The invention relates to a device and a method for reducing an interference field coupled into an interference sink.

Die Ansteuerung von elektrischen Lasten, insbesondere AC-angesteuerten Lasten, bei denen die zugeführte Leistung über eine getaktete Ansteuerung, beispielsweise über eine Pulsweitenmodulation (PWM), erfolgt, sind hinreichend bekannt und weit verbreitet. Unter AC-angesteuerte Lasten kann hierbei verstanden werden, dass die Lasten mit einem Wechselsignal, beispielsweise einer Wechselspannung oder einem Wechselstrom, angesteuert werden.The actuation of electrical loads, in particular AC-actuated loads, in which the power supplied takes place via clocked actuation, for example via pulse width modulation (PWM), is sufficiently well known and widespread. In this context, AC-driven loads can be understood to mean that the loads are driven with an alternating signal, for example an alternating voltage or an alternating current.

Eine derartige Ansteuerung führt jedoch immer zu einer Störungsaussendung. Speziell ist dies der Fall, wenn eine klassische PWM-Ansteuerung (eine Leitung ist auf Masse geschaltet und die andere wird getaktet) herangezogen wird. Hierbei breiten sich insbesondere Störungen im MW-Band aus. Unter dem MW-Band kann vorliegend das Mittelwellenfunkband (auch als AM-Funkband bekannt) verstanden werden, welches üblicherweise einen Frequenzbereich von in etwa 500 kHz bis 1700 kHz aufweist.However, such a control always leads to an emission of interference. This is especially the case when a classic PWM control (one line is connected to ground and the other is clocked) is used. In this case, interference in the MW band spreads in particular. In the present case, the MW band can be understood to mean the medium wave radio band (also known as the AM radio band), which usually has a frequency range of approximately 500 kHz to 1700 kHz.

Derartige Störungen sind insbesondere in kompakt bauenden Einheiten, wie beispielsweise in einem Kraftfahrzeug unerwünscht, da sie andere Komponentenstören oder deren Funktion vollständig ausfallen lassen können.Such faults are particularly undesirable in compact units, such as in a motor vehicle, since they can disrupt other components or cause their function to fail completely.

Zur Reduzierung vorstehend genannter Störungen ist es bekannt, Filter einzusetzen, die jedoch meistens im Hinblick auf den benötigten Platz und Kosten nachteilig sind. Insbesondere in Kraftfahrzeugen beeinträchtigen derartige Filter notwendige Diagnosefunktionen.In order to reduce the interference mentioned above, it is known to use filters, which, however, are usually disadvantageous with regard to the space required and costs. In motor vehicles in particular, such filters impair necessary diagnostic functions.

Die DE 10 2018 001 051 A1 beschreibt ein Verfahren zur Reduktion eines elektromagnetischen Störsignals durch eine aktive Gegenkopplung, bei der in einer Referenzmessstelle das Störsignal mit einem gegengekoppelten und auf das Störsignal angepassten Entstörsignal überlagert wird.The DE 10 2018 001 051 A1 describes a method for reducing an electromagnetic interference signal by means of active negative feedback, in which the interference signal is superimposed in a reference measuring point with an interference suppression signal that has negative feedback and is adapted to the interference signal.

Die DE 10 2016 100 176 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines digitalen Zweidraht-CAN-Busses, bei dem die Emission elektromagnetischer Frequenzen während des Betriebs erreicht wird.The DE 10 2016 100 176 A1 describes a method for operating a digital two-wire CAN bus in which the emission of electromagnetic frequencies is achieved during operation.

Die DE 43 27 483 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Leistungsstellungselements einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs.The DE 43 27 483 A1 relates to a method and a device for controlling a power control element of a drive unit of a vehicle.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren anzugeben, mit deren Hilfe eingekoppelte Störungen in AC-angesteuerten Lasten auf einfache Weise reduziert werden können.Proceeding from this, the invention is based on the object of specifying a device and a method with the aid of which interference coupled into AC-controlled loads can be reduced in a simple manner.

Mit Blick auf die Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Mit Blick auf das Verfahren wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche. Die im Hinblick auf die Vorrichtung aufgeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auf das Verfahren zu übertragen und umgekehrt.With regard to the device, the object is achieved according to the invention by a device having the features of claim 1. With regard to the method, the object is achieved according to the invention by a method having the features of claim 10. Advantageous refinements, developments and variants are the subject matter of the dependent claims . The advantages and preferred configurations listed with regard to the device can be transferred analogously to the method and vice versa.

Konkret wird die auf die Vorrichtung gerichtete Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zur Reduzierung eines in einer Störsenke eingekoppelten Störfeldes bei zumindest einer AC-angesteuerten Last innerhalb eines Kraftfahrzeugs. Bei dem eingekoppelten Störfeld handelt es sich insbesondere um Koppelkapazitäten.Specifically, the object directed to the device is achieved by a device for reducing an interference field coupled into an interference sink in the case of at least one AC-controlled load inside a motor vehicle. The interference field that is coupled in is, in particular, coupling capacitances.

Die Vorrichtung weist hierbei eine Störquelle auf. Ferner weist die Vorrichtung zwei Leitungen auf, die die Störquelle mit einer Last verbinden, wobei über die zwei Leitungen die Last durch die Störquelle mit einem Ansteuersignal ansteuerbar oder angesteuert ist. Das Ansteuersignal strahlt hierbei das Störfeld aus, das in die Störsenke einkoppelt und somit deren Funktion zumindest beeinträchtigt.In this case, the device has a source of interference. Furthermore, the device has two lines which connect the source of interference to a load, the load being controllable or being controlled by the source of interference with a control signal via the two lines. In this case, the control signal emits the interference field, which couples into the interference sink and thus at least impairs its function.

Erfindungsgemäß ist die Störquelle derart eingerichtet, durch eine gleichzeitig getaktete Ansteuerung der beiden Leitungen ein zu dem eingekoppelten Störfeld invertiertes Entstörfeld zu erzeugen, zur Reduzierung des in die Störsenke eingekoppelten Störfelds. Insbesondere heben sich das Störfeld und das Entstörfeld gegenseitig auf, sodass keine Störung der Störsenke auftritt. Unter invertiert kann somit vorliegend verstanden werden, dass das Entstörfeld einem Signal zu Grunde liegt, welches eine zum Ansteuersignal (welches wiederum Grundlage des Störfeldes ist) entgegengesetzte Amplitude bei gleicher Frequenz aufweist und sich die beiden Felder daher durch destruktive Interferenz aufheben.According to the invention, the source of interference is set up in such a way that a suppression field that is inverted relative to the interference field that is coupled in is generated by simultaneously clocked activation of the two lines, in order to reduce the interference field that is coupled into the interference sink. In particular, the interference field and the interference suppression field cancel each other out, so that there is no interference with the interference sink. In the present case, inverted can therefore be understood to mean that the interference suppression field is based on a signal which has an opposite amplitude to the control signal (which in turn is the basis of the interference field) at the same frequency and the two fields therefore cancel each other out through destructive interference.

Besonders vorteilhaft ist hierbei, dass somit durch die bewusste gegengetaktete Ansteuerung der Last das eigentliche Ansteuersignal gleichzeitig das „Nutzsignal“ und das „Entstörsignal“ ist. Unter dem „Nutzsignal“ kann vorliegend das Signal verstanden werden, welches die Last versorgt. Unter dem „Entstörsignal“ kann vorliegend ein Signal verstanden werden, welches dazu dient, das vorstehend erwähnte Störfeld zu reduzieren. Mit anderen Worten ist das „Nutzsignal“ so moduliert, dass es auch gleichzeitig sein eigenes „Entstörsignal“ ist.It is particularly advantageous here that the actual control signal is the "useful signal" and the "anti-interference signal" at the same time due to the deliberate counter-clocked control of the load. In the present case, the “useful signal” can be understood to mean the signal that supplies the load. In the present case, the “interference suppression signal” can be understood to mean a signal which is used to reduce the interference field mentioned above. With others In other words, the "useful signal" is modulated in such a way that it is also its own "interference suppression signal".

Es wird daher kein gesondert generiertes Entstörsignal, wie beispielsweise im eingangs erwähnten Stand der Technik und daher keine zusätzliche Entstörschaltung benötigt. Die eigentliche Schaltung weist daher keine eigenständige Teilschaltung auf, die nur den Zweck bzw. die Funktion des Entstörens realisieren soll.Therefore, no separately generated interference suppression signal is required, as for example in the prior art mentioned at the outset, and therefore no additional interference suppression circuit is required. The actual circuit therefore has no independent sub-circuit that is only intended to implement the purpose or the function of interference suppression.

Ferner kann ebenfalls auf die eingangs beschriebenen Filter verzichtet werden. Des Weiteren erfolgt eine Entstörung bereits an der Störquelle.Furthermore, the filters described above can also be dispensed with. Furthermore, interference suppression takes place at the source of the interference.

In einer Ausführungsform ist die Störquelle derart eingerichtet, durch die gleichzeitig getaktete Ansteuerung ein symmetrisches Ansteuersignal zu erzeugen. Somit ist sichergestellt, dass sich das Störfeld und das Entstörfeld durch konstruktive Interferenz aufheben.In one embodiment, the interference source is set up in such a way that the simultaneously clocked actuation generates a symmetrical actuation signal. This ensures that the interference field and the interference suppression field cancel each other out through constructive interference.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Störquelle derart eingerichtet, ein mittleres Spannungspotential zu generieren, insbesondere vorzugeben, welches zum Ausgleich von Asymmetrien des Störfeldes dient. Unter dem mittleren Spannungspotential kann hierbei beispielsweise ein Spannungspotential mit dem halben Wert einer Versorgungsspannung der Last verstanden werden. Weist also die Last beispielsweise eine Versorgungsspannung von 12V auf, so weist das mittlere Spannungspotential einen Wert von 6V auf.According to a further embodiment, the interference source is set up in such a way that it generates, in particular predetermines, a mean voltage potential which is used to compensate for asymmetries in the interference field. In this case, the mean voltage potential can be understood to mean, for example, a voltage potential with half the value of a supply voltage of the load. So if the load has a supply voltage of 12V, for example, then the mean voltage potential has a value of 6V.

Insbesondere dient das mittlere Spannungspotential einem Ausgleich von Asymmetrien der bereits erwähnten Koppelkapazitäten. Unter den Asymmetrien der Koppelkapazitäten können vorliegend Ungleichgewichte in diesen Kapazitäten verstanden werden, wenn beispielsweise eine der beiden Leitungen einen größeren Anteil an dem Störfeld aufweist und daher mit einem anderen Faktor in die Störsenke einkoppelt.In particular, the mean voltage potential serves to compensate for asymmetries in the coupling capacitances already mentioned. The asymmetries of the coupling capacitances can be understood here as imbalances in these capacitances if, for example, one of the two lines has a larger proportion of the interference field and therefore couples into the interference sink with a different factor.

In diesem Zusammenhang ist die Störquelle gemäß einer Weiterbildung derart eingerichtet, zum Ausgleich der Asymmetrien des Störfeldes das mittlere Spannungspotential einzustellen und insbesondere zu variieren. Mit Bezug auf das obige Beispiel der unterschiedlichen Werte des mittleren Spannungspotentials und der Versorgungspannung, kann das mittlere Spannungspotential auch anstatt auf 6V auf 8V eingestellt und insbesondere variiert werden, um die Asymmetrie der Koppelkapazitäten zu kompensieren.In this connection, according to a further development, the source of interference is set up in such a way that the average voltage potential is adjusted and, in particular, varied, in order to compensate for the asymmetries of the interference field. With reference to the above example of the different values of the mean voltage potential and the supply voltage, the mean voltage potential can also be set to 8V instead of 6V and, in particular, varied in order to compensate for the asymmetry of the coupling capacitances.

In einer Ausführungsform weist die Störquelle einen Spannungsteiler oder ein Linearregler zur Generierung und/oder Einstellung des mittleren Spannungspotentials auf. Alternativ hierzu kann das mittlere Spannungspotential mittels einer sogenannten „Switch Mode Power Supply“-Einheit (SMPS) generiert werden. Hinzu kommen hierbei noch Anpassungen bzw. eine Aufbereitung des mittleren Spannungspotentials, um sogenannten „Power Integrity“-Gesichtspunkten Rechnung zu tragen.In one embodiment, the interference source has a voltage divider or a linear regulator for generating and/or setting the mean voltage potential. Alternatively, the mean voltage potential can be generated using a so-called "Switch Mode Power Supply" unit (SMPS). In addition, there are adjustments or a processing of the average voltage potential in order to take so-called "power integrity" aspects into account.

Gemäß einer Ausführungsform weist das Störfeld eine Frequenz im Radiobereich, insbesondere eine Frequenz im Bereich von 500 kHz und 150 MHz auf. Somit ist das primäre Ziel eine Reduzierung von Störungen im MW/AM/UKW-Frequenzbereich. Die Ausgestaltung ist jedoch nicht auf diesen Frequenzbereich beschränkt. Vielmehr kann dieser auch insbesondere hinsichtlich höherer Frequenzen erweitert werden.According to one embodiment, the interference field has a frequency in the radio range, in particular a frequency in the range of 500 kHz and 150 MHz. Thus, the primary goal is to reduce interference in the MW/AM/FM frequency range. However, the design is not limited to this frequency range. Rather, this can also be expanded in particular with regard to higher frequencies.

Dieser Ausführungsform liegt der Gedanke zugrunde, dass in dem vorstehend genannten Frequenzbereich nicht von einer elektromagnetischen Welle gesprochen werden kann, da die Störsenke, insbesondere innerhalb des Kraftfahrzeuges, deutlich näher an dem Abstrahlpunkt (die Störquelle bzw. die beiden Leitungen) angeordnet ist als die Wellenlänge des Störfeldes lang ist. Zusätzlich ist in der Regel die abstrahlende Struktur (die Störquelle oder die beiden Leitungen) sehr ausladend, insbesondere wenn es sich um einen innerhalb von Kraftfahrzeugen üblichen Kabelbaum handelt. Dies führt dazu, dass ein deutlich größerer Abstand als die Länge der Wellenlänge notwendig wäre, um von einem Fernfeld auszugehen. Erst in einem derartigen Fernfeld erfolgt ein Eintrag von Störenergie in Form von elektromagnetischen Wellen.This embodiment is based on the idea that one cannot speak of an electromagnetic wave in the frequency range mentioned above, since the interference sink, in particular inside the motor vehicle, is arranged significantly closer to the emission point (the interference source or the two lines) than the wavelength of the interference field is long. In addition, the radiating structure (the source of interference or the two lines) is generally very expansive, particularly when it comes to a wiring harness that is customary in motor vehicles. As a result, a significantly larger distance than the length of the wavelength would be necessary to assume a far field. Only in such a far field does interference energy enter in the form of electromagnetic waves.

Somit ist die vorliegende Erfindung speziell für innerhalb kurzer Distanzen, wie sie bei innerhalb eines Kraftfahrzeuges angeordneten Komponenten auftreten, vorliegende Störungen ausgebildet und geeignet.The present invention is thus designed and suitable specifically for faults that are present within short distances, such as those that occur with components arranged inside a motor vehicle.

In einer Ausführungsform ist die Last ein Elektromotor. In diesem Zusammenhang handelt es sich bei dem Störfeld um eine kapazitive Kopplung zwischen der positiven Motorphase und der negativen Motorphase. Ebenso können unter den vorstehend genannten Asymmetrien des Störfeldes mit Bezug auf den Elektromotor Ungleichgewichte durch Ungleichheit der effektiven, elektrisch leitenden Flächen der positiven und negativen Motorphase verstanden werden. Elektromotoren sind zum einen üblicherweise häufig und in großer Anzahl, z.B. als Stellmotoren in Kraftfahrzeugen vorhanden und zum anderen von derartigen Störungen betroffen, weshalb sich die erfindungsgemäße Vorrichtung hierbei als vorteilhaft erwiesen hat.In one embodiment, the load is an electric motor. In this context, the interference field is a capacitive coupling between the positive motor phase and the negative motor phase. Likewise, the above-mentioned asymmetries of the interference field in relation to the electric motor can be understood to mean imbalances due to unequalness of the effective, electrically conductive surfaces of the positive and negative motor phases. On the one hand, electric motors are usually present frequently and in large numbers, e.g.

Ferner ist gemäß einer weiteren Ausführungsform die Störsenke eine Antenne des Kraftfahrzeugs. Analog zu den vorstehend erwähnten Elektromotoren sind ebenfalls Antennen sehr störanfällig, sodass mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Reduzierung der eingekoppelten Störungen ermöglicht ist.Furthermore, according to a further embodiment, the interference sink is an antenna of the motor vehicle. Analogous to the aforementioned electro motors, antennas are also very susceptible to interference, so that the device according to the invention makes it possible to reduce the coupled-in interference.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Störquelle eine Ansteuerelektronik für die Last, insbesondere für den Elektromotor. Bei der Ansteuerelektronik handelt es sich üblicherweise um ein mit Halbleiterschaltelementen versehene Schalteinheit, die dazu ausgebildet ist, eine PWM-Ansteuerung durchzuführen. Aus diesem Grund eignet sich eine derartige Störquelle zur erfindungsgemäßen Ansteuerung der Last.According to a further embodiment, the source of interference is control electronics for the load, in particular for the electric motor. The control electronics are usually a switching unit which is provided with semiconductor switching elements and is designed to carry out PWM control. For this reason, such an interference source is suitable for controlling the load according to the invention.

Hinsichtlich der Ansteuerung gilt zu beachten, dass das Timing von jeweils zwei PWM-Ausgängen möglichst nahe zusammen liegt.With regard to the control, it is important to ensure that the timing of two PWM outputs is as close as possible.

Konkret wird die auf das Verfahren gerichtete Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Reduzierung eines in einer Störsenke eingekoppelten Störfeldes, insbesondere in Form von Koppelkapazitäten, bei zumindest einer AC-angesteuerten Last innerhalb eines Kraftfahrzeugs, das Verfahren umfassend die Schritte:

  • - Erfassen einer bereitzustellenden Versorgungsspannung einer Last,
  • - Generieren eines Ansteuersignals auf Basis der bereitzustellenden Versorgungsspannung mittels einer Störquelle, welches ein Störfeld erzeugt, das in die Störsenke einkoppelt,
  • - getaktetes Ansteuern der Last auf Basis des generierten Ansteuersignals über mindestens zwei Leitungen, die die Störquelle und die Last verbinden, zur Erzeugung eines zum eingekoppelten Störfeld invertierten Entstörfelds.
Specifically, the object directed to the method is achieved by a method for reducing an interference field coupled into an interference sink, in particular in the form of coupling capacitances, with at least one AC-controlled load inside a motor vehicle, the method comprising the steps:
  • - detecting a supply voltage to be provided for a load,
  • - Generating a control signal based on the supply voltage to be provided by means of an interference source, which generates an interference field that couples into the interference sink,
  • - Clocked control of the load on the basis of the generated control signal via at least two lines that connect the source of interference and the load, to generate an interference suppression field that is inverse to the interference field that has been coupled in.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses ergänzend die Schritte:

  • - Vorgabe eines mittleren Spannungspotentials sowie
  • - Anpassung des mittleren Spannungspotentials zum Ausgleich von Asymmetrien des Störfeldes.
According to one embodiment of the method, this additionally includes the steps:
  • - Specification of an average voltage potential and
  • - Adaptation of the average voltage potential to compensate for asymmetries in the interference field.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen in teilweise stark vereinfachter Darstellung:

  • 1a ein skizzierter Verlauf eines Ansteuersignals gemäß dem Stand der Technik,
  • 1b ein skizzierter Verlauf eines erfindungsgemäßen Ansteuersignals,
  • 2 ein skizzierter Schaltaufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Reduzierung eines eingekoppelten Störfeldes sowie
  • 3 skizzierte Spannungsverläufe der Störquelle gem. 2 bei erfindungsgemäßer Ansteuerung einer Last.
Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the figures. These show in a partially greatly simplified representation:
  • 1a a sketched course of a control signal according to the prior art,
  • 1b a sketched course of a control signal according to the invention,
  • 2 an outlined circuit structure of a device according to the invention for reducing a coupled interference field and
  • 3 Sketched voltage curves of the interference source acc. 2 when driving a load according to the invention.

In den Figuren sind gleichwirkende Bauteile stets mit den gleichen Bezugszeichen dargestellt.Components with the same effect are always shown with the same reference symbols in the figures.

1a zeigt einen skizzierten Verlauf eines Ansteuersignals Salt gemäß dem Stand der Technik. Hierbei handelt es sich um ein durch Pulsweitenmodulation (PWM) getaktetes Signal zur Ansteuerung einer AC-Last 4 (vgl. 2; nachfolgend auch lediglich als Last bezeichnet). Das Ansteuersignal Salt weist ferner zwei Signalanteile, nämlich einen ersten Signalanteil M1alt und einen zweiten Signalanteil M2alt auf. Bei der bereits bekannten Ansteuerung durch ein derartiges Ansteuersignal Salt ist lediglich ein Signalanteil, im vorliegenden Beispiel der zweite Signalanteil M2alt, mit einer PWM moduliert, während der andere Signalanteil, im vorliegenden Beispiel der erste Signalanteil M1alt, auf Masse liegt. Unter auf Masse liegen kann im vorliegenden Beispiel verstanden werden, dass der entsprechende Signalanteil einen Wert von 0V aufweist. Beispielsweise kann jeweils ein Signalanteil M1alt, M2alt durch eine Ansteuerleitung übermittelt werden. Je nach geforderter Ansteuerung oder Betriebsart der Last 4, kann auch der erste Signalanteil M1alt getaktet und der zweite Signalanteil M2alt auf Masse liegen. Eine vorstehend beschriebene Ansteuerung, bei der lediglich ein Signalanteil PWM-getaktet ist, führt jedoch zwangsläufig zu Störfeldern, die andere Komponenten in der näheren Umgebung in ihrer Funktion stören. Die vorstehend beschriebene Ansteuerung ist jedoch bekannt, sodass an dieser Stelle auf eine genauere Ausführung verzichtet wird. 1a shows a sketched course of a control signal S old according to the prior art. This is a signal clocked by pulse width modulation (PWM) to control an AC load 4 (cf. 2 ; hereinafter referred to simply as a load). The drive signal S old also has two signal components, namely a first signal component M1 old and a second signal component M2 old . In the already known actuation by such an actuation signal S old , only one signal component, in the present example the second signal component M2 old , is modulated with a PWM, while the other signal component, in the present example the first signal component M1 old , is grounded. In the present example, being at ground can be understood to mean that the corresponding signal component has a value of 0V. For example, a signal component M1 old , M2 old can be transmitted through a control line. Depending on the required activation or operating mode of the load 4, the first signal component M1 old can also be clocked and the second signal component M2 old can be grounded. A control as described above, in which only a signal portion is PWM-clocked, however, inevitably leads to interference fields that disrupt the function of other components in the immediate vicinity. However, the control described above is known, so that a more detailed explanation will not be given at this point.

1b zeigt nun einen skizzierten Verlauf eines erfindungsgemäßen, getakteten Ansteuersignals Sneu. Ebenso wie das Ansteuersignal Salt gemäß dem Stand der Technik, weist das erfindungsgemäße Ansteuersignal Sneu ebenfalls zwei Signalanteile M1neu, M2neu auf. Wenn nachfolgend lediglich von dem Ansteuersignal sowie den beiden Signalanteilen gesprochen wird, ist grundsätzlich das erfindungsgemäße Ansteuersignal Sneu sowie dessen erster und zweiter Signalanteil M1neu, M2neu gemeint. 1b now shows a sketched profile of a clocked control signal S new according to the invention. Just like the control signal S old according to the prior art, the control signal S new according to the invention also has two signal components M1 new , M2 new . If only the control signal and the two signal components are discussed below, the control signal S new according to the invention and its first and second signal components M1 new , M2 new are basically meant.

Wie in 1b zu erkennen ist, ist nun nicht mehr lediglich ein Signalanteil M1neu, M2neu durch eine PWM moduliert und der jeweils andere Signalanteil M1neu, M2neu liegt auf Masse. Vielmehr sind beide Signalanteile M1neu, M2neu durch eine PWM moduliert. Konkret sind die beiden Signalanteile M1neu, M2neu z.B. innerhalb eines Spannungsbereichs einer Kraftfahrzeugbatterie (0V bis VBat) derart PWM-moduliert, dass sie gegenläufig bzw. gegengetaktet sind. D.h. weist einer der beiden Signalanteile M1neu, M2neu einen positiven Maximalwert auf, weist der andere Signalanteil M1neu, M2neu einen negativen Maximalwert auf. Als Referenz dient hierbei jedoch nicht das Spannungspotential von 0V. Vielmehr wird ein mittleres Spannungspotential Umittel vorgegeben, welches beispielsweise und mit Bezug zu obigem Beispiel die Hälfte der Batteriespannung VBat der Kraftfahrzeugbatterie aufweist. Somit weisen die Werte des einen Signalanteils M1neu, M2neu (hier die Werte des zweiten Signalanteils M2neu) entweder VBat oder Umittel auf, wobei Umittel den „negativen Maximalwert“ bildet. Die Werte des anderen Signalanteils M1neu, M2neu (hier die Werte des ersten Signalanteils M1neu) weisen entweder 0V oder Umittel auf. Beide Signalanteile M1neu, M2neu sind hierbei bezogen auf die Frequenz der PWM gleich getaktet.As in 1b can be seen, is now no longer just a signal component M1 new , M2 new modulated by a PWM and the respective other signal component M1 new , M2 new is grounded. Rather, both signal components M1 new , M2 new are modulated by a PWM. Specifically, the two signal components M1 new , M2 new are, for example, within a voltage range of a motor vehicle battery (0V to V Bat ). PWM modulated so that they are counter-rotating or counter-clocked. This means that if one of the two signal components M1 new , M2 new has a positive maximum value, the other signal component M1 new , M2 new has a negative maximum value. However, the voltage potential of 0V does not serve as a reference. Rather, an average voltage potential U average is specified, which, for example and with reference to the above example, has half the battery voltage V Bat of the motor vehicle battery. The values of the one signal component M1 new , M2 new (here the values of the second signal component M2 new ) are either V bat or U mean , with U mean forming the “negative maximum value”. The values of the other signal component M1 new , M2 new (here the values of the first signal component M1 new ) are either 0V or U average . Both signal components M1 new , M2 new are clocked the same in relation to the frequency of the PWM.

Wie somit auch bereits aus der graphischen Darstellung des skizzierten Signalverlaufs zu erkennen ist, heben sich die beiden Signalanteile M1neu, M2neu gegenseitig auf. Ebenso wird hierdurch ein Störfeld, welches beispielsweise durch den zweiten Signalanteil M2neu ausgesendet und in eine Störsenke 8 (vgl. 2) eingekoppelt wird, von einem vom ersten Signalanteil M1neu generierten Entstörfeld überlagert. Durch die entgegengesetzte Taktung der beiden Signalanteile M1neu, M2neu heben sich somit auch das Störfeld und das Entstörfeld durch destruktive Interferenz auf, was vorteilhafterweise dazu führt, dass ein zumindest stark abgeschwächtes Störfeld vorhanden ist. Insbesondere ist die Abschwächung so ausgelegt, dass das Störfeld vollständig von dem Entstörfeld destruktiv überlagert wird. Durch eine geeignete Amplitudenwahl sowie das mittlere Spannungspotential Umit-tel ist die eigentliche Ansteuerung der Last 4 nicht beeinträchtigt. Das Ansteuersignal Sneu ist somit gleichzeitig ein „Nutzsignal“ und sein eigenes „Entstörsignal“. Es kann auf zusätzliche Komponenten, die lediglich zu einer Entstörung ausgebildet sind, verzichtet werden.As can thus already be seen from the graphical representation of the outlined signal curve, the two signal components M1 new , M2 new cancel each other out. This also causes an interference field, which is re -emitted, for example, by the second signal component M2 and fed into an interference sink 8 (cf. 2 ) is coupled in, superimposed by an interference suppression field newly generated by the first signal component M1. Due to the opposite clocking of the two signal components M1 new , M2 new , the interference field and the interference suppression field also cancel each other out due to destructive interference, which advantageously means that an interference field that is at least greatly weakened is present. In particular, the attenuation is designed in such a way that the interference field is completely destructively superimposed by the interference suppression field. The actual control of the load 4 is not impaired by a suitable choice of amplitude and the mean voltage potential U mean . The drive signal S new is therefore a "useful signal" and its own "interference suppression signal" at the same time. Additional components that are only designed for interference suppression can be dispensed with.

2 zeigt einen skizzierten Schaltungsaufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2, wie sie beispielsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist. Die Vorrichtung 2 weist eine Störquelle 6 auf. Die Störquelle 6 ist über zwei Leitungen 10a, 10b mit der AC-angesteuerten Last 4 verbunden. Bei der Last handelt es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um einen Elektromotor, der lediglich stellvertretend durch einen Widerstand dargestellt ist. Die Störquelle 6 ist im Ausführungsbeispiel gemäß 2 als eine Ansteuerelektronik für den als Last 4 ausgebildeten Elektromotor ausgebildet. Hierbei weist die Störquelle 6 mehrere Schaltelemente 12 auf. Die Schaltelemente 12 sind beispielsweise als Halbleiterschalter ausgebildet und weisen jeweils einen Anschluss 14 an eine Steuerspannung auf. 2 shows a sketched circuit structure of a device 2 according to the invention, as it is arranged, for example, in a motor vehicle. The device 2 has a source of interference 6 . The interference source 6 is connected to the AC-driven load 4 via two lines 10a, 10b. In the present exemplary embodiment, the load is an electric motor, which is merely represented by a resistor. The source of interference 6 is in accordance with the embodiment 2 designed as an electronic control system for the electric motor designed as a load 4 . In this case, the source of interference 6 has a plurality of switching elements 12 . The switching elements 12 are embodied as semiconductor switches, for example, and each have a connection 14 to a control voltage.

Ferner weist die Störquelle 6 eine erste Spannungsversorgungseinheit 16, beispielsweise in Form einer Kraftfahrzeugbatterie auf. Die erste Spannungsversorgungseinheit 16 bildet gleichzeitig auch die Hauptenergieversorgung für die Vorrichtung 2 sowie die Last 4. Des Weiteren weist die Vorrichtung 2 eine zweite Spannungsversorgungseinheit 18 auf, die zur Bereitstellung des mittleren Spannungspotentials Umittel dient.Furthermore, the interference source 6 has a first voltage supply unit 16, for example in the form of a motor vehicle battery. The first voltage supply unit 16 also forms the main energy supply for the device 2 and the load 4. The device 2 also has a second voltage supply unit 18, which is used to provide the mean voltage potential U average .

Die Störquelle 6 ist derart eingerichtet, die Last 4 über die zwei Leitungen 10a, 10b mit dem Ansteuersignal Sneu anzusteuern. Hierbei wird durch das ebenfalls zuvor erwähnte und durch das Ansteuersignal Sneu generierte Entstörfeld eine Einkopplung eines Störfeldes in die Störsenke 8 reduziert und vorzugsweise vollständig unterbunden.The source of interference 6 is set up in such a way that the load 4 is reactivated with the drive signal S via the two lines 10a, 10b. In this case, the coupling of an interference field into the interference sink 8 is reduced and preferably completely prevented by the interference suppression field that was also mentioned above and is newly generated by the control signal S.

Bei der Störsenke 8 handelt es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um eine Antenne des Kraftfahrzeuges, die lediglich vereinfacht durch ein Rechteck dargestellt ist. Ferner sind stilisiert Koppelkapazitäten C1, C2 der beiden Leitungen 10a, 10b dargestellt, die störend auf die Störsenke 8 einwirken und die durch das Entstörfeld reduziert werden.In the present exemplary embodiment, the interference sink 8 is an antenna of the motor vehicle, which is only shown in simplified form by a rectangle. Furthermore, stylized coupling capacitances C 1 , C 2 of the two lines 10a, 10b are shown, which have a disruptive effect on the interference sink 8 and which are reduced by the interference suppression field.

Aus der 3 sind die einzelnen Verläufe der Spannungen der Schaltelemente 12 sowie der Last 4 gegenübergestellt. Der von oben betrachtet erste Spannungsverlauf zeigt das Spannungssignal, welches an der Last 4 anliegt. Die übrigen Verläufe zeigen die Spannungssignale der einzelnen Schaltelemente 12.From the 3 the individual curves of the voltages of the switching elements 12 and the load 4 are compared. The first voltage profile viewed from above shows the voltage signal which is present at the load 4 . The other curves show the voltage signals of the individual switching elements 12.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to the exemplary embodiments described above. On the contrary, other variants of the invention can also be derived from this by a person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all of the individual features described in connection with the exemplary embodiments can also be combined with one another in other ways without departing from the subject matter of the invention.

BezugszeichenlisteReference List

22
Vorrichtungcontraption
44
AC-angesteuerte LastAC driven load
66
Störquellesource of interference
88th
Störsenkeinterference sink
10a,b10a,b
LeitungManagement
1212
Schaltelementswitching element
1414
Steuerspannungsanschlusscontrol voltage connection
1616
erste Spannungsversorgungseinheitfirst power supply unit
1818
zweite Spannungsversorgungseinheit second power supply unit
SaltSalt
Ansteuersignal gemäß Stand der TechnikControl signal according to the state of the art
Sneusnow
erfindungsgemäßes Ansteuersignalcontrol signal according to the invention
M1altM1alt
erster Signalanteil gemäß Stand der Technikfirst signal component according to the prior art
M1neuM1new
erfindungsgemäßer erster Signalanteilfirst signal component according to the invention
M2altM2old
zweiter Signalanteil gemäß Stand der Techniksecond signal component according to the prior art
M2neuM2new
erfindungsgemäßer zweiter Signalanteilsecond signal component according to the invention
C1,C2C1,C2
Koppelkapazitätencoupling capacitances
Umittelmeans
mittleres Spannungspotentialmedium voltage potential

Claims (11)

Vorrichtung (2) zur Reduzierung eines in einer Störsenke (8) eingekoppelten Störfeldes in Form von Koppelkapazitäten (C1, C2) bei zumindest einer AC-angesteuerten Last (4) innerhalb eines Kraftfahrzeugs, aufweisend: - eine Störquelle (6) sowie - zwei Leitungen (10a, 10b), die die Störquelle (6) mit der Last (4) verbinden, wobei über die zwei Leitungen (10a, 10b) die Last (4) durch die Störquelle (6) mit einem Ansteuersignal (Sneu) ansteuerbar oder angesteuert ist, wobei das Ansteuersignal (Sneu) das Störfeld ausstrahlt, das in die Störsenke (8) einkoppelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Störquelle (6) derart eingerichtet ist, durch eine gleichzeitig gegengetaktete Ansteuerung der beiden Leitungen (10a, 10b), ein zu dem eingekoppelten Störfeld invertiertes Entstörfeld zu erzeugen, zur Reduzierung des in die Störsenke (8) eingekoppelten Störfelds, wobei die der Last zugeführte Leistung über eine getaktete Ansteuerung mittels eines Ansteuersignals mit zwei Signalanteilen (M1neu, M2neu) vorgesehen ist, wobei beide Signalanteile (M1neu, M2neu) durch Pulsweitenmodulation moduliert werden.Device (2) for reducing an interference field coupled into an interference sink (8) in the form of coupling capacitances (C 1 , C 2 ) in the case of at least one AC-controlled load (4) inside a motor vehicle, having: - an interference source (6) and - two lines (10a, 10b) which connect the interference source (6) to the load (4), the load (4) being supplied with a control signal (S new ) by the interference source (6) via the two lines (10a, 10b) can be controlled or is controlled, the control signal (S new ) emitting the interference field which couples into the interference sink (8), characterized in that the interference source (6) is set up in such a way that the two lines (10a, 10b ), to generate an interference suppression field inverted to the interference field coupled in, to reduce the interference field coupled into the interference sink (8), the power supplied to the load being controlled by a clocked control using a control signal with two signal components (M1 ne u , M2 new ) is provided, with both signal components (M1 new , M2 new ) being modulated by pulse width modulation. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Störquelle (6) derart eingerichtet ist, durch die gleichzeitig gegengetaktete Ansteuerung ein symmetrisches Ansteuersignal (Sneu) zu erzeugen, sodass sich das Störfeld und das Entstörfeld durch destruktive Interferenz aufheben.Device (2) after claim 1 , characterized in that the source of interference (6) is set up in such a way that a symmetrical control signal (S new ) is generated by the simultaneously counter-clocked control, so that the interference field and the interference suppression field are canceled out by destructive interference. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Störquelle (6) derart eingerichtet ist, ein mittleres Spannungspotential (Umittel) zu generieren, zum Ausgleich von Asymmetrien des Störfeldes, insbesondere der Koppelkapazitäten (C1, C2).Device (2) according to one of Claims 1 or 2 , characterized in that the interference source (6) is set up in such a way to generate an average voltage potential (U average ) to compensate for asymmetries in the interference field, in particular the coupling capacitances (C 1 , C 2 ). Vorrichtung (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Störquelle (6) derart eingerichtet ist, zum Ausgleich der Asymmetrien des Störfeldes das mittlere Spannungspotential (Umittel) einzustellen, insbesondere zu variieren.Device (2) after claim 3 , characterized in that the source of interference (6) is set up in such a way to adjust, in particular to vary, the average voltage potential (U average ) to compensate for the asymmetries of the interference field. Vorrichtung (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Störquelle (6) einen Spannungsteiler oder einen Linearregler zur Generierung und/oder Einstellung des mittleren Spannungspotentials (Umittel) aufweist.Device (2) after claim 4 , characterized in that the source of interference (6) has a voltage divider or a linear regulator for generating and/or adjusting the mean voltage potential (U mean ). Vorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Störfeld eine Frequenz im Radiobereich, insbesondere eine Frequenz mit einem Wert im Bereich von 500 kHz und 150 MHz aufweist.Device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the interference field has a frequency in the radio range, in particular a frequency with a value in the range of 500 kHz and 150 MHz. Vorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Last (4) ein Elektromotor ist.Device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the load (4) is an electric motor. Vorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Störsenke (8) eine Antenne des Kraftfahrzeuges ist.Device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the interference sink (8) is an antenna of the motor vehicle. Vorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Störquelle (6) eine Ansteuerelektronik für die Last (4) ist.Device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the source of interference (6) is control electronics for the load (4). Verfahren zur Reduzierung eines in einer Störsenke (8) eingekoppelten Störfeldes in Form von Koppelkapazitäten (C1, C2) bei zumindest einer AC-angesteuerten Last (4) innerhalb eines Kraftfahrzeugs, das Verfahren umfassend die Schritte: - Erfassen einer bereitzustellenden Versorgungsspannung der Last (4), - Generieren eines Ansteuersignals (Sneu) auf Basis der bereitzustellenden Versorgungsspannung mittels einer Störquelle (6), welches ein Störfeld erzeugt, das in die Störsenke (8) einkoppelt, - getaktetes Ansteuern der Last (4) auf Basis des generierten Ansteuersignals (Sneu) über mindestens zwei Leitungen (10a, 10b), die die Störquelle (6) und die Last (4) verbinden, zur Erzeugung eines zum eingekoppelten Störfeld invertierten Entstörfelds, wobei die der Last zugeführte Leistung über eine getaktete Ansteuerung mittels eines Ansteuersignals mit zwei Signalanteilen (M1neu, M2neu) durchgeführt wird, wobei beide Signalanteile (M1neu, M2neu) durch Pulsweitenmodulation moduliert werden.Method for reducing an interference field coupled into an interference sink (8) in the form of coupling capacitances (C 1 , C 2 ) in at least one AC-driven load (4) inside a motor vehicle, the method comprising the steps of: - detecting a supply voltage to be provided for the load (4), - Generating a control signal (S new ) on the basis of the supply voltage to be provided by means of an interference source (6), which generates an interference field which couples into the interference sink (8), - Clocked control of the load (4) on the basis of the generated Activation signal (S new ) via at least two lines (10a, 10b), which connect the interference source (6) and the load (4), in order to generate an interference suppression field which is inverse to the interference field that has been coupled in, with the power supplied to the load being controlled in a clocked manner by means of a Control signal with two signal components (M1 new , M2 new ) is carried out, with both signal components (M1 new , M2 new ) by pulse width modulation module be ated. Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend die Schritte: - Vorgabe eines mittleren Spannungspotentials (Umitel) sowie - Anpassung des mittleren Spannungspotentials (Umittel) zum Ausgleich von Asymmetrien des Störfeldes.procedure after claim 10 , further comprising the steps: - specification of an average voltage potential (U average ) and - adaptation of the average voltage potential (U average ) to compensate for asymmetries in the interference field.
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