DE10232716A1

DE10232716A1 - Lüfteransteuerung mit verbesserter elektromagnetischer Verträglichkeit

Info

Publication number: DE10232716A1
Application number: DE2002132716
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinrich Preis; Peter Buerk
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-07-18
Filing date: 2002-07-18
Publication date: 2004-04-22

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ansteuerschaltung zum Betreiben eines elektrischen Antriebes (12), der über ein Bordnetz (2) oder eine Spannungsquelle (1) mit Spannung versorgt wird. Die Ansteuerschaltung enthält einen Freilaufzweig (14) mit einer Freilaufdiode (15) sowie Energiespeicher (34, 35). Diese sind über ein Drosselelement (11) entladbar; die Ansteuerschaltung ist des weiteren über eine Steckerverbindung (3, 4; 37) mit dem Bordnetz (2) oder der Spannungsquelle (1) verbunden. Die Energiespeicher (34, 35) sind als Dielektrikum enthaltende, gewickelte Kondensatoren ausgebildet. Diese bilden mit einem in einem außerhalb der Steckverbindungen (3, 4, 37) angeordneten, netzseitigen Kondensatorelement (30) einen PI-Filter.

Description

Technisches Gebiet
In Kraftfahrzeugen mit Verbrennungskraftmaschinen sind auch bei niedrigen Geschwindigkeiten hohe Kühlleistungen zu erbringen. Dazu werden Gebläse eingesetzt, die eine Wärmeabfuhr bewirken, wenn der Fahrtwind bei niedrigen Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeuges nicht mehr zur Wärmeabfuhr ausreicht. An Personenwagen kommen in der Regel einteilig gespritzte Kunststofflüfter zum Einsatz, welche zunehmend auch bei Nutzfahrzeugen zur Wärmeabfuhr eingesetzt werden.
Stand der Technik
An Kühlgebläsen von Verbrennungskraftmaschinen werden heute Gleichstrommotoren (DC-Motoren) eingesetzt, über welche das Lüfterrad des Gebläses, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Kupplung angetrieben wird. Die eingesetzten elektrischen Antriebe werden über Leistungssteuerungen angesteuert, wozu eine Taktung der Versorgungsspannung über eine Frequenz über 15 kHz erfolgt. Die Taktung der Versorgungsspannung erfolgt durch Pulsweitenmodulation, mit der das Pulsweitenverhältnis, d.h. die Pulspausen zwischen den Ansteuerungsimpulsen verlängert oder verkürzt werden können, wodurch sich die Klemmenspannung an den Klemmen der eingesetzten elektrischen Antriebe in einem weiten Bereich variieren läßt. Durch die Variation der Klemmenspannung an den Klemmen der elektrischen Antriebe des Kühlgebläses kann die Stromaufnahme des elektrischen Antriebes, bzw. das Moment des elektrischen Antriebes geregelt oder vorgegeben werden. Ferner kann mit Hilfe der Pulsweitenmodulation der Versorgungsspannung die Drehzahl des elektrischen Antriebes in einem weiten Bereich beeinflußt werden, was insbesondere dann von Interesse ist, wenn das Fahrzeug mit geringer Geschwindigkeit fährt und durch eine Erhöhung der Drehzahl des elektrischen Antriebes eines Lüfterrades eine ausreichende Wärmeabfuhr am Kühler der Verbrennungskraftmaschine gewährleistet wird, sollte die Kühlung durch den den Kühler durchströmenden Fahrtwind nicht mehr ausreichen.
Die Taktung der Versorgungsspannung, die an den Klemmen der elektrischen Antriebe anliegt, macht hingegen den Einsatz von Freilaufdioden sowie Kondensatorelementen erforderlich. In der Regel kommen Elektrolytkondensatoren zum Einsatz. Die Freilaufdiode ermöglicht den Freilauf des elektrischen Antriebes, während die Elektrolytkondensatoren den Freilauf hinsichtlich der Zuleitung innerhalb des Bordnetzes eines Fahrzeuges ermöglichen. Ferner wird durch die Elektrolytkondensatoren die Spannungswelligkeit der Versorgungsspannung an den Klemmen der Ansteuerschaltung begrenzt. Damit die Elektrolytkondensatoren auch unter höheren Temperaturen problemlos arbeiten und die gewünschte Lebensdauer erreichen, sind diese in der Regel kapazitätsmäßig groß dimensioniert. Ferner kann es erforderlich sein, zwei Elektrolytkondensatoren aus Dimensionierungs- bzw. Sicherheitsgründen parallel zu schalten. In der Abschaltphase fließt der Motorstrom aufgrund der Induktivität des Motors weiter. Ebenso fließt der Zuleitungsstrom weiter, da die Zuleitung ebenfalls eine Induktivität darstellt. Die Freilaufdiode ermöglicht den Stromfluß im Motor und die Elektrolytkondensatoren ermöglichen den Freilauf der Zuleitungsinduktivität. Durch den Einsatz von Elektrolytkondensatoren werden Spannungsüberhöhungen, die durch die geschalteten Induktivitäten erzeugt werden, weitestgehend vermieden.

Aus DE 197 32 094 A1 ist eine Steuerschaltung für einen Gleichstrom-Motor bekannt. Dem Gleichstrom-Motor ist ein Elektrolytkondensator parallelgeschaltet. Die Steuerschaltung umfaßt eine Freilaufdiode und eine Verpolschutzeinrichtung, die einen Transistorschalter mit einer diesem parallelgeschalteten Diode aufweist. Die Verpolschutzeinrichtung ist gemäß dieser Lösung in den Stromkreis des Elektrolytkondensators und der Freilaufdiode geschaltet. Der Transistorschalter ist mit einer Diode als n-Kanalleistungs-MOS-FET ausgebildet und mit seinem Drain-Anschluß an den Minus-Anschluß des Elektrolytkondensators und an die Anode der Freilaufdiode angeschlossen, die mit ihrer Kathode an der positiven Seite des Gleichstrom-Motors liegt. Der Source-Anschluß ist an die negative Seite des Gleichstrom-Motors angeschlossen, der Gate-Anschluß über einen Widerstand an eine positive Spannung gelegt.

DE 197 32 098 A1 hat ebenfalls eine Steuerschaltung für einen Gleichstrom-Motor zum Gegenstand. Die Steuerschaltung ist für den Einsatz an einem getaktet angesteuerten Gleichstrom-Motor mit einem parallelgeschalteten Elektrolytkondensator und einer Freilaufdiode vorgesehen. Zwischen der positiven Motorversorgungsspannung und dem Plus-Anschluß des Elektrolytkondensators ist eine Drossel angeschlossen. Die Freilaufdiode liegt mit ihrer Kathode zwischen der Drossel und dem Elektrolytkondensator und mit ihrer Anode an der negativen Seite des Gleichstrom-Motors.

Darstellung der Erfindung

Mit der erfindungsgemäß konfigurierten Schaltung ist deren Integration in einen elektrischen Antrieb möglich, da aufgrund sehr kompakt bauender elektrischer Bauelemente die Ansteuerschaltung wesentlich kleiner ausgebildet werden kann. Werden die in der Ansteuerschaltung für einen elektrischen Antrieb eingesetzten Energiespeicher als ein Dielektrikum enthaltende Folienkondensatoren ausgebildet, die im Vergleich zu bisher eingesetzten Elektrolytkondensatoren ein deutlich kleineres Bauvolumen aufweisen, kann die Ansteuerschaltung in den elektrischen Antrieb integriert werden. Dadurch können einerseits Stekkerverbindungen zum elektrischen Antrieb und andererseits Verbindungsleitungslängen eingespart werden.

Durch eine Ausbildung der Energiespeicher im Bereich der Endstufe als Folienkondensatoren, die anstelle großvolumiger Elektrolytkondensatoren eingesetzt werden und durch die Verwendung eines kleineren Elektrolytkondensators im Fahrzeugstecker, welcher den Anschluß eines ein Lüfterrad, einen Motor mit Elektronik und eine Anschlußstelle aufweist, ist neben einer Reduzierung des Bauvolumens eine Verbesserung der Entstörung im Langwellenbereich von etwa 10 dB erzielbar.

Außerhalb des Steuergerätes ist ein weiteres Kondensatorbauelement in die Steckverbindung zur Schaltung integriert. Dieses weitere Schaltelement, welches vorteilhafterweise als Verpolschutz ausgebildet ist und zum Beispiel als ein Halbleiterbaustein (Mosfet) ausgeführt werden kann, schützt das weitere Kondensatorbauelement hinsichtlich einer Verpolung. Aufgrund der Ausbildung der als Energiespeicher fungierenden Kondensatorbauelemente als ein Dielektrikum enthaltende, gewickelte Folienkondensatoren mit kleinerer Kapazität, laden sich diese mit einer höheren Spannung auf. Dadurch werden die Störungen hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit zwar zunächst größer, jedoch reduziert die Anbringung eines weiteren Kondensatorbauelementes im Bereich der Steckverbindungen außerhalb der Elektronik die Abstrahlung unter die erforderlichen Grenzwerte, die beispielsweise von Automobilherstellern vorgegeben werden.

Beim Einschalten des elektrischen Antriebes mittels eines ersten Leistungsschalters, welcher als Mosfet- oder als Bipolartransistor ausgebildet sein kann, fließt der Strom durch den elektrischen Antrieb und den ersten Leistungsschalter. Beim Ausschalten dieses ersten Leistungsschalters fließt der Strom durch den elektrischen Antrieb und über eine Freilauf diode in elektrische Energiespeicher. Dabei werden diese aufgeladen. Beim entsprechend des pulsweitenmodulierten Ansteuersignals erfolgenden Einschalten des ersten Leistungsschalters fließt der Strom wieder durch den elektrischen Antrieb und den ersten Leistungsschalter, wobei die elektrischen Energiespeicher sich während dieser Zeit über ein Drosselelement und einem diesem nachgeschalteten Verpolschutz entladen.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigt:
1 eine Schaltung zum Betreiben eines elektrischen Antriebes mit parallel geschalteten Kondensatorbauelementen und
2 eine erfindungsgemäß aufgebaute, abstrahlungsreduzierte Schaltung mit bauraumoptimierten Kondensatoren.
Ausführungsvarianten
1 ist eine Schaltung zum Betreiben eines elektrischen Antriebes mit parallel geschalteten Kondensatorbauelementen gemäß des Standes der Technik zu entnehmen. Über eine Spannungsquelle 1 wird eine Ansteuerschaltung zur Ansteuerung eines elektrischen Antriebes 12 sowie ein Bordnetz 2 – welches hier nur bruchstückhaft angedeutet ist – mit Spannung versorgt. Der elektrische Antrieb 12 kann zum Antrieb eines Gebläses oder eines Lüfters an der Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeuges eingesetzt werden. Mittels einer ersten Steckverbindung 3 und einer zweiten Steckverbindung 4 sind die Zuleitungen von der Spannungsquelle 1 bzw. dem Bordnetz 2 mit der Ansteuerschaltung verbunden.
Die Ansteuerschaltung umfaßt einen ersten Kondensator 5, der über Anschlußklemmen 6 in die Ansteuerschaltung gemäß der aus dem Stand der Technik bekannten Konfiguration angeschlossen ist. Über einen ersten Leistungsschalter 7, welcher beispielsweise als ein Transistor ausgebildet sein kann, wird der elektrische Antrieb 12 gesteuert. Der erste Leistungsschalter 7 kann als MOS-Feldeffekttransistor ausgebildet sein; ferner ist eine Ausbildung des ersten Leistungsschalters 7 als Bipolartransistor oder als IGBT-, IGCT- Halbleiterbauelement möglich. Der erste Leistungsschalter 7 umfaßt eine Transistorbasis 8 sowie ein S-Gate 9 (Source-Anschluß) sowie ein D-Gate 10 (Drain-Anschluß). Hinter dem ersten Leistungsschalter 7 zweigt eine Freilaufleitung ab, welche eine Freilaufdiode 15 enthält. In Bezug auf in einem ersten Kondensatorzweig 16 und einem zweiten Kondensatorzweig 17 aufgenommene Elektrolytkondensatoren 18 bzw. 19 ist die Freilaufdiode 15 in Durchlaßrichtung orientiert. Die im ersten Kondensatorzweig 16 bzw. im zweiten Kondensatorzweig 17 aufgenommenen, als Energiespeicher fungierenden Elektrolytkondensatoren sind relativ groß dimensioniert und weisen jeweils eine Kapazität von 1200 μF auf bei einem Antriebsmotor mit einem Motorstrom von 30 Ampere und ca. 400 W elektrischer Leistung.
Oberhalb des ersten Kondensatorzweiges 16 bzw. des zweiten Kondensatorzweiges 17 befindet sich eine Drossel 11, der als Verpolschutz ein zweiter Leistungsschalter 20 zugeordnet ist. Der zweite Leistungsschalter 20 läßt sich ebenfalls als ein Mosfet-Bauelement ausbilden und umfaßt eine Transistorbasis 8 sowie ein Source-Gate 9 und ein Drain-Gate 10.
Die Ansteuerung des ersten Leistungsschalters 7 erfolgt derart, daß in dessen eingeschaltetem Zustand der Strom durch den elektrischen Antrieb 12 sowie den ersten Leistungsschalter 7 fließt. Wird der erste Leistungsschalter 7 hingegen ausgeschaltet, fließt der Strom durch den elektrischen Antrieb 12 sowie die im Freilaufzweig 14 aufgenommene Freilaufdiode 15 in die beiden im ersten Kondensatorzweig 16 bzw. im zweiten Kondensatorzweig 17 aufgenommenen ersten und zweiten Elektrolytkondensatoren 18 bzw. 19. In der ausgeschalteten Position des ersten Leistungsschalters 7 erfolgt demnach eine Aufladung der Elektrolytkondensatoren 18 bzw. 19. Schaltet der erste Leistungsschalter 7 wieder ein, fließt der Strom durch den elektrischen Antrieb sowie den ersten Leistungsschalter 7. Während der Einschaltphase des ersten Leistungsschalters 7 entladen sich die beiden Elektrolytkondensatoren 18 bzw. 19 über das Drosselelement 11, dem ein zweiter Leistungsschalter 20 als Verpolschutz zugeordnet ist.
Die beiden im ersten Kondensatorzweig 16 bzw. im zweiten Kondensatorzweig 17 in Parallelschaltung angeordneten Elektrolytkondensatoren 18 bzw. 19 ermöglichen den Freilauf für die Zuleitung, d.h. den Leitungsabschnitt von der Batterie zur Sicherung und zum Motor, welche ebenfalls eine Induktivität von mehreren μH darstellt, und begrenzen die Spannungswelligkeit an den Klemmen der Ansteuerschaltung. Damit der erste Elektrolytkondensator 18 und der zweite Elektrolytkondensator 19 unter höheren Temperaturen, denen eine Ansteuerschaltung ausgesetzt sein kann, mit der gewünschten Lebensdauer problemlos arbeiten, werden sie kapazitätsmäßig groß ausgelegt. Im vorliegenden Falle weisen der erste Elektrolytkondensator 18 bzw. der zweite Elektrolytkondensator 19 jeweils Kapazitäten von 1200 μF auf. Die Maßnahme der Parallelschaltung des ersten Elektrolytkondensators 18 bzw. des zweiten Elektrolytkondensators 19 kann ebenfalls dazu dienen, die verfügbare Gesamtkapazität innerhalb der Ansteuerschaltung zu erhöhen. Aufgrund ihres Funktionsprinzips bauen die eingesetzten ersten und zweiten Elektrolytkondensatoren 18 bzw. 19 relativ groß. Des weiteren weisen die Elektrolytkondensatoren 18 bzw. 19 den Nachteil auf, daß bei höheren Temperaturen zunehmend Alterungserscheinungen auftreten, d.h. die Elektrolytkondensatoren beginnen auszutrocknen.
2 zeigt eine erfindungsgemäß aufgebaute, abstrahlungsreduzierte Schaltung mit bauraumoptimierten Kondensatorelementen.
Der Darstellung gemäß 2 ist entnehmbar, daß die dort wiedergegebene Ansteuerschaltung für einen elektrischen Antrieb 12 ebenfalls über die Spannungsquelle 1 bzw. das Bordnetz 2 eines hier nicht näher dargestellten Kraftfahrzeuges mit Spannung versorgt wird. Dazu sind das Bordnetz 2 bzw. die Spannungsquelle 1 über Steckerverbindungen 3 bzw. 4 mit der Ansteuerschaltung verbunden, die einen ersten, als Folienkondensator ausbildbaren Kondensator 5 enthält, der in der in 2 dargestellten Ausführungsvariante eine Kapazität von 6,8 μF aufweisen kann. Der als Folienkondensator ausbildbare erste Kondensator 5 ist über Anschlußklemmen 6 in die Ansteuerschaltung gemäß 2 integriert. Darüber hinaus weist diese analog zur in 1 dargestellten Ansteuerschaltung einen ersten Leistungsschalter 7 auf, der zum Beispiel als ein Mosfet-Bauelement ausgebildet werden kann, dessen Ausbildung jedoch auch als Bipolartransistor, IGBT- bzw. IGCT-Kondensatorbauelement erfolgen kann. Über den ersten Leistungsschalter 7 wird der elektrische Antrieb 12 gesteuert. Der elektrische Antrieb 12 verfügt über einen Kommutator 38.
Zwischen dem elektrischen Antrieb 12 und dem ersten Leistungsschalter 7 ist der Freilaufzweig 14 dargestellt, in dem eine Freilaufdiode 15 angeordnet ist. Die Freilaufdiode 15 innerhalb des Freilaufzweiges 14 ist in Durchlaßrichtung in Bezug auf einen ersten bauraumoptimierten Energiespeicher 34 bzw. auf einen zweiten bauraumoptimierten Energiespeicher 35 geschaltet. Diese sind jeweils in den in 1 bereits erwähnten Zweigen 16 bzw. 17 in Parallelschaltung aufgenommen. Oberhalb der Verbindungsstelle des Freilaufzweiges 14 mit den Leitungsabschnitten 16 und 17 ist ein Drosselelement 11 angeordnet, welchem ein zweiter Leistungsschalter 20 zugeordnet ist. Der zweite Leistungsschalter 20 umfaßt eine Transistorbasis 8 sowie ein Source-Gate und ein Drain-Gate 9 bzw. 10 und dient als Verpolschutz.
Durch den Einsatz bauraumoptimierter Energiespeicher 34 bzw. 35, die zum Beispiel als ein Dielektrikum enthaltende Folienkondensatoren mit einer relativ geringen Kapazität von 6,8 μF ausgeführt werden können, läßt sich das Volumen des Steuergerätes erheblich reduzieren. Anstelle von Folienkondensatoren können auch Keramikkondensatoren eingesetzt werden. Die Kapazität von Keramikkondensatoren ist zwar geringer, dieses kann jedoch dadurch ausgeglichen werden, dass die Keramikkondensatoren parallel geschaltet werden. Der Einsatz von Keramikkondensatoren erlaubt eine nochmalige Verringerung des Bauraumes. Mit der Volumenreduzierung ist eine teilweise Integration der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ansteuerschaltung unmittelbar in das Gehäuse in das hier nur schematisch wiedergegebenen elektrischen Antriebes 12 möglich. Die Integration der Ansteuerschaltung in das Gehäuse des elektrischen Antriebes 12 hat ferner zum Vorteil, daß innerhalb dieses Gehäuses teilweise Steckerelemente und Verbindungsleitungen gekürzt bzw. komplett entfallen können.
Ein ein Dielektrikum aufweisende, gewickelte Folienkondensatoren, wie sie bevorzugt als bauraumoptimierte Energiespeicher 34 bzw. 35 in der Schaltung gemäß 2 eingesetzt werden, weisen einen um Faktor 10 kleineres Volumen auf, wodurch die gesamte Ansteuerschaltung wesentlich kompakter bauend ausgebildet werden kann. Des weiteren ist der Darstellung gemäß 2 zu entnehmen, daß im bordnetzseitigen Teil ein außerhalb des Steuergerätes angeordnetes netzseitiges Kondensatorelement 30 vorgesehen ist. Dieses ist aus Gründen des Verpolschutzes über einen netzseitigen Leistungsschalter 31 geschützt, der ebenfalls als ein Mosfet-Halbleiterbauelement ausgebildet werden kann. Das netzseitig vorgesehene netzseitige Kondensatorelement 30 wird bevorzugt in einem Abstand 36 zu der ersten Steckverbindung 3 bzw. der zweiten Steckverbindung 4 angeordnet. Durch den Abstand 36, welcher einer Leitungslänge zwischen dem netzseitig angeordneten Kondensatorelement 30 und dem ersten Kondensatorbauelement 5 entspricht, stellt eine Induktivität dar. Somit entsteht zwischen dem netzseitigen Kondensatorelement 30 und dem ersten Kondensatorelement 5 ein PI-Filter. Durch das netzseitig angeordnete Kondensatorelement 30 außerhalb der Elektronik kann die Abstrahlung unter die erforderlichen Grenzwerte der Automobilhersteller reduziert werden und die elektromagnetische Verträglichkeit der Ansteuerschaltung erheblich verbessert werden. Die erste bzw. die zweite Steckverbindung 3, 4 ist innerhalb eines Steckerteils 37 angeordnet, der in der Darstellung gemäß 2 durch einen gestrichelten, rechteckförmig wiedergegebenen Kasten angedeutet ist.
Der zeitliche Verlauf der Ansteuerung des in 2 dargestellten elektrischen Antriebes 12 erfolgt derart, daß bei Einschalten des ersten Leistungsschalters 7 der Strom durch den elektrischen Antrieb 12 und den besagten ersten Leistungsschalter 7 fließt. Zur Ein- und Ausschaltung des durch den elektrischen Antrieb 12 fließenden Stromes ist der erste Lei stungsschalter 7 an einem Taktsignaleingang 39 mit einem in 2 nicht dargestellten pulsweitenmodulierten Signal beaufschlagt. Entsprechend der Taktung dieses Signals, d.h. entsprechend der Länge der Pulsphasen bzw. der Pulspausen, erfolgt die Taktung des ersten Leistungsschalters 7 und damit die Ansteuerung des elektrischen Antriebes 12. Schaltet der erste Leistungsschalter 7, der zum Beispiel als ein Mosfet-Bauelement ausgebildet sein kann oder auch als Bipolartransistor oder dergleichen, ein, fließt der Strom durch den elektrischen Antrieb 12 und den erste Leistungsschalter 7. Beim entsprechend der Pulsweite des am Taktsignaleingang 39 anliegenden PWM-Signales erfolgenden Ausschalten des ersten Leistungsschalters 7 fließt der Strom durch den elektrischen Antrieb und die im Freilaufzweig 14 aufgenommene Freilaufdiode 15. Dadurch werden die im ersten Leitungsabschnitt 16 bzw. im zweiten Leitungsabschnitt 17 angeordneten, bauraumoptimierten Energiespeicher 34, 35 aufgeladen. Beim nachfolgenden Wieder-Einschalten des ersten Leistungsschalters 7 fließt der Strom durch den elektrischen Antrieb 12 und den ersten Leistungsschalter 7. Die bauraumoptimierten Energiespeicher 34 bzw. 35 entladen sich daraufhin durch das Drosselelement 11, dem ein zweiter Leistungsschalter 20 zugeordnet ist, der ebenfalls als ein Mosfet-Bauelement ausgebildet sein kann. Durch den Einsatz zweier, beispielsweise als Folienkondensatoren ausgebildeter bauraumoptimierter Energiespeicher 34 bzw. 35 und eines jenseits des Steckers 37 steuergeräteseitig aufgenommenen weiteren netzseitigen Kondensatorelementes 30, welches hingegen als Elektrolytkondensator beschaffen sein kann, läßt sich einerseits das Bauvolumen der Ansteuerschaltung und die Entstörung des Gesamtsystems im Langwellenbereich um etwa 10 dB verbessern.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Anordnung der Bauelemente 30, 34 und 35 entsteht ein PI-Filter, umfassend den in einem Abschnitt 36 vom Stecker 37 angeordneten weiteren Kondensator 30, der als Elektrolytkondensator beschaffen sein kann, die Leitungsinduktivität der Zuleitungen sowie die beiden bauraumoptimierten Energiespeicher 34 bzw. 35. Die Induktivität 11, beispielsweise eine Drossel, verhindert, daß die Störungen, die durch den ersten Leistungsschalter 7 und die Freilaufdiode 15 während der Schaltvorgänge verursacht werden, nach außen gelangen können. Diese Anordnung hat eine verbesserte Filterwirkung, verglichen mit dem in 1 dargestellten, im ersten Leitungsabschnitt 16 bzw. im zweiten Leitungsabschnitt 17 aufgenommenen ersten und zweiten Elektrolytkondensatoren 18 bzw. 19. Der mit Bezugszeichen 36 gekennzeichnete Abstand zwischen dem netzseitigen Kondensatorelement 30 und dem ersten Kondensatorbauelement 5 sich erstreckende Leitungsabschnitt stellt eine Induktivität dar, die als PI-Filter wirkt. Zum Schutz gegen Verpolung ist dem weiteren netzseitigen Kondensatorelement 30, welches steuergeräteseitig vom Stecker 37 angeordnet ist, ein weiterer netzseitiger Leistungsschalter 31 zugeordnet. Den Verpolschutz für den Transistor 8 und die Freilaufdiode 15 wird durch den zweiten Leistungsschalter 20 gebildet. Aufgrund der geringen Kapazität der bauraumoptimierten Energiespeicher 34 bzw. 35, die bevorzugt als gewickelte, ein Dielektrikum enthaltene Folienkondensatoren ausgebildet werden können, von 6,8 μF werden diese zwar mit einer höheren Spannung aufgeladen. Aufgrund des höheren Spannungsniveaus werden die Störungen hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit zwar zunächst größer, jedoch gestattet die Anordnung eines weiteren netzseitigen Kondensator-elementes 30 in einem Abstand 36 vom Stecker 37 eine Reduzierung der Abstrahlung unter die Grenzwerte, die von Automobilherstellern vorgegeben werden. Durch den Einsatz der bauraumoptimierten Energiespeicher 34 bzw. 35 in der Ansteuerschaltung und das Vorsehen eines weiteren netzseitigen Kondensatorelementes 30 außerhalb der Ansteuerelektronik der Ansteuerschaltung läßt sich einerseits das Gesamtvolumen der Ansteuerschaltung soweit reduzieren, daß diese in das Gehäuse des elektrischen Antriebes 12 integriert werden kann und andererseits die Gesamtabstrahlung wesentlich verringern.

1: Spannungsquelle
2: Bordnetz
3: erste Steckverbindung
4: zweite Steckverbindung
5: erstes Kondensatorbauelement
6: Anschlußklemmen
7: erster Leistungsschalter
8: Transistorbasis
9: Source-Gate
10: Drain-Gate
11: Induktivität (Drossel)
12: elektrischer Antrieb
13: Bürsten
14: Freilaufzweig
15: Freilaufdiode
16: erster Leitungsabschnitt
17: zweiter Leitungsabschnitt
18: erster Elektrolytkondensator (1200 μF)
19: zweiter Elektrolytkondensator (1200 μF)
20: zweiter Leistungsschalter
30: netzseitiges Kondensatorelement (1200 μF)
31: netzseitiger Leistungsschalter (Verpolschutz)
32: Source-Gate
33: Drain-Gate
34: erster bauraumoptimierter Energiespeicher (6,8 μF)
35: zweiter bauraumoptimierter Energiespeicher (6,8 μF)
36: Abstand
37: Stecker
38: Kommutator
39: Taktsignaleingang

Claims

Ansteuerschaltung zum Betreiben eines elektrischen Antriebes (12), der über ein Bordnetz (2) oder eine Spannungsquelle (1) mit Spannung versorgt wird und die Ansteuerschaltung einen Freilaufzweig (14) mit einer Freilaufdiode (15) sowie Energiespeicher (34, 35) umfaßt, die über ein Drosselelement (11) entladbar sind, die Ansteuerschaltung ferner über Steckerverbindungen (3, 4, 37) mit dem Bordnetz (2) oder der Spannungsquelle (1) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiespeicher (34, 35) als ein Dielektrikum enthaltende, gewickelte Kondensatoren ausgebildet sind, die mit einem außerhalb der Steckverbindungen (3, 4, 37) angeordneten, netzseitigen Kondensatorelement (30) einen PI-Filter bilden.
Ansteuerschaltung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiespeicher (34, 35) als gewickelte Folienkondensatoren ausgebildet sind.
Ansteuerschaltung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das netzseitige Kondensatorelement (30) in einem Abstand (36) von den Steckverbindungen (3, 4, 37) entfernt angeordnet ist.
Ansteuerschaltung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das netzseitige Kondensatorelement (30) über einen weiteren Leistungsschalter (31) als Verpolschutz abgesichert ist.
Ansteuerschaltung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der PI-Filter das netzseitige Kondensatorelement (30), die bauraumoptimierten Energiespeicher (34, 35) und die Induktivität der Leitung (2) zwischen dem netzseitigen Kondensatorelement (30) und einem ersten Kondensatorbauelement (5) der Ansteuerschaltung umfaßt.
Ansteuerschaltung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das netzseitige Kondensatorelement (30) als Elektrolytkondensator beschaffen ist.
Ansteuerschaltung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das netzseitige Kondensatorelement (30) als Folienkondensator ausgebildet ist.
Ansteuerschaltung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese in ein Gehäuse des elektrischen Antriebes (12, 13) integriert ist.
Ansteuerschaltung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Drosselelement (11) ein als Verpolschutz dienender zweite Leistungsschalter (20) zugeordnet ist.
Ansteuerschaltung gemäß der Ansprüche 1, 4 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die als Verpolschutz dienenden Leistungsschalter (20, 31) und ein getaktet angesteuerter erster Leistungsschalter (7) als MOS-Feldeffekttransistoren ausgebildet sind.
Ansteuerschaltung gemäß der Ansprüche 1, 4 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die als Verpolschutz dienenden Leistungsschalter (20, 31) und ein getaktet angesteuerter erster Leistungsschalter (7) als IGBT-Transistoren ausgeführt sind.
Ansteuerschaltung gemäß der Ansprüche 1, 4 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die als Verpolschutz dienenden Leistungsschalter (20, 31) und ein getaktet angesteuerter erster Leistungsschalter (7) als Bipolartransistoren ausgebildet sind.