WO2019072610A1 - Verfahren zum steuern einer halbleiterbrücke eines elektrisch betreibbaren motors mittels eines rampensignals, steuerungseinrichtung sowie anordnung - Google Patents

Verfahren zum steuern einer halbleiterbrücke eines elektrisch betreibbaren motors mittels eines rampensignals, steuerungseinrichtung sowie anordnung Download PDF

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controllable semiconductor
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controllable
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Uli Joos
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Conti Temic Microelectronic Gmbh
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    • H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • H03K17/6871—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors the output circuit comprising more than one controlled field-effect transistor

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a semiconductor bridge of an electrically operable motor, wherein the semiconductor bridge is controlled with a first controllable semiconductor switch and a separate second controllable semiconductor switch for supplying the electrically operable motor with electrical energy depending on a Puls shimmerenmodu- lationsssignal.
  • the motor may be an electrically operated motor for use in a motor vehicle in particular, the control motor for example as a comparison in a window regulator mechanism for a Tü ⁇ deblocking or a seat adjustment mechanism is used.
  • the invention relates to a control device and an arrangement.
  • DC motors which are used for example in motor vehicles, are usually controlled by means of relays or semiconductors.
  • the semiconductors which may be, for example, a MOSFET or an IGBT, are controlled by means of pulse width modulation.
  • the switches are periodically switched on or off to achieve the required power.
  • the switching process is dependent in particular on the parameters of the semiconductor and the arrangement, whereby tolerances in the switching time or switching slope must be included, especially if the control current is kept low in order to achieve a high electromagnetic compatibility Ver ⁇ for the switching speed.
  • the sampling rate of the pulse width modulation control changes significantly and, in particular, a short-circuit detection and protective devices for the switches can only react late to a short circuit.
  • EP 1986322 B1 also discloses an output stage for the pulse width modulated control of an electrical load.
  • the output stage comprises a first input for inputting a first pulse width modulation signal, a power semiconductor switch for controlling the electrical load according to US Pat
  • the deferrers ⁇ delay circuit includes a first detector circuit that determines the period of the first pulse width modulation signal and generates the second pulse width modulation signal so that it comes to a value determined by a control signal fraction of the determined Perio ⁇ is delayed dendauer relative to the first pulse width modulation signal.
  • Pulse-to-pulse modulation is that the regulation device must be designed very complex and after each start-up of the regulator, a corresponding break-in time is needed, which leads to there being a period in which the switching is not designed reliable.
  • Object of the present invention is to provide a method, a control device and an arrangement, by means of which or by means of which a switching speed of the semiconductor bridge is independent of the MOSFETs used and has an improved electromagnetic compatibility ⁇ probability.
  • This object is achieved by a method, a control device and an arrangement according to the independent patent claims.
  • One aspect of the invention relates to a method for controlling a semiconductor bridge of an electrically operable motor, wherein the semiconductor bridge with a first controllable semiconductor switch and a separate second controllable semiconductor switch for supplying the electrically operable motor is controlled with electrical energy as a function of a pulse width modulation signal.
  • a ram signal with a predefinable ramp slope for controlling one of the two controllable semiconductor switches is generated by means of a ramp generator.
  • the gate of the MOSFET can be independently controlled independently of the parameter values of the MOSFET, so that the switching speed of the semiconductor bridge can be controlled independently of the MOSFETs used.
  • the predetermined controlled ramp slope can be used to switch the semiconductor bridge with improved electromagnetic compatibility.
  • the gate transit time can be shortened and stabilized by means of the method, in particular under operating conditions.
  • an improved duty cycle of the pulse width modulation signal can be realized from the shortened and stable gate delay time.
  • an improved monitoring can be carried out as a result of whether the respective semiconductor switch has switched or has not switched.
  • the switching of the semiconductor bridge can be configured un ⁇ susceptible to disturbances at the electrical outputs.
  • the electrically operable engine is in particular an electrically operable engine of a motor vehicle.
  • the electrically operable engine may be an adjustment motor in the motor vehicle.
  • a power window motor or a door unlocking motor or a Wegverstellmotor can be called.
  • such an adjustment motor requires a varying control, so that different powers can be transmitted to the adjusting motor.
  • different settings of the electric motor can be realized.
  • the electrically operable motor is, in particular, an electrically operable motor which can be operated by means of a direct current.
  • controllable semiconductor switches are closing switches, so that when the gates are not supplied, the controllable semiconductor switches are open and thus non-conductive.
  • controllable semiconductor switches are formed as make contacts, whereby the method explained below with reference to the only changes ent ⁇ speaking parameter values of the controls.
  • the ramp signal at a predetermined opening value, an opening signal for the first controllable semiconductor switch and a
  • the ramp signal is generated by the ramp generator with a predetermined fall time, so that at least only after the fall time the closing signal for the second controllable semiconductor switch is generated.
  • the voltage of the ramp signal drops linearly within the predefinable fall time.
  • the supply voltage of the electrically drivable engine ramped off with can be determined by the predetermined fall time of the ramp signal for the first controllable semiconductor switch an accurate time at which the second controllable semiconductor switch is closed.
  • the closing signal for the second controllable semiconductor switch is generated only after the fall time and after a predetermined blanking time.
  • a time buffer can be created so that it can be ensured that the first controllable semiconductor switch is open when the second controllable semiconductor switch is closed.
  • a short circuit of the supply voltage can be reliably prevented.
  • Closed signal for the first controllable semiconductor switch can be generated with open second controllable semiconductor switch. If, for example, the pulse width modulation signal jumps to a logical 1, then this may represent the opening signal for the second controllable semiconductor switch, for example. Only when the second controllable semiconductor switch is fully opened, the first controllable semiconductor switch ⁇ is closed, so that a short circuit of the supply voltage can be reliably prevented.
  • the ramp signal for the first controllable semiconductor switch can be generated with a predetermined rise time. In other words, when the second controllable semiconductor switch is fully opened, the ramp signal is applied to the first controllable semiconductor switch, so that the supply voltage also rises in a ramp.
  • the switching process can be carried out independently of the type of semiconductor switches used.
  • the switching speed of the semiconductor bridge can thereby be improved.
  • the electromagnetic compatibility can also be increased when closing the first controllable semiconductor switch.
  • the ramp signal is amplified by means of a voltage follower.
  • the voltage follower is an amplifier with a voltage gain of one, in which in particular only the current is amplified.
  • the fall time and / or the rise time, which are in particular linear, of the ramp signal and / or the blanking time are predetermined by means of an input device.
  • the fall time and / or the rise time of the ramp signal and / or the fade time can be set manually by a person via the input device. This makes it possible for individual conditions to be dealt with individually.
  • the fall time and / or the rise time and / or the blanking time can be predetermined by the microcontroller.
  • the method can be used in a variety of different electrically operable motors or semiconductor bridges.
  • control takes place by means of a microcontroller, so that at least the pulse width modulation signal is provided by the microcontroller.
  • the pulse width modulation signal may also be provided that, in addition to the pulse width modulation signal, the fall time and / or the rise time and / or the blanking time are also controlled by means of the microcontroller.
  • control device is designed to carry out a method according to one of the preceding aspects or an advantageous embodiment thereof.
  • Yet another aspect of the invention relates to a An ⁇ order with a control device and a semiconductor bridge with the two controllable semiconductor switches and with the electrically operable motor and with the microcontroller for generating the pulse width modulation signal.
  • the first controllable semiconductor switch as a
  • High-side switch and the second controllable semiconductor switch can be connected as a low-side switch and the first controllable semiconductor switch can be controlled by means of the ramp signal.
  • control device and the arrangement have physical features which enable a performance of the method or an advantageous embodiment thereof.
  • FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of a
  • Fig. 2 is a schematic voltage waveform diagram; and Fig. 3 shows another schematicdersverlaufsdia ⁇ program.
  • the exemplary embodiment explained below is a preferred embodiment of the invention.
  • the described components of the embodiment each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another, which also each independently further develop the invention and thus also individually or in a different combination than the one shown as part of the invention.
  • the described embodiment can also be supplemented by further features of the invention already described.
  • Fig. 1 shows schematically an embodiment of an arrangement 1.
  • the arrangement 1 has a control device 2 and a Micro control device 3 on.
  • the arrangement 1 has a semiconductor bridge 4, which in the present case is formed by a first controllable semiconductor switch 5 and a second controllable semiconductor switch 6.
  • an electrically operable motor 7 is connected between the two controllable semiconductor switches 5, 6, which can be controlled via the semiconductor bridge 4.
  • a supply voltage V s can be controlled via the semiconductor bridge 4.
  • the electrically operable motor 7 is in particular an electrically operable motor 7 of a
  • the electrically operable motor 7 may be an adjusting motor, which is used, for example, in a window lifter or in a seat adjusting device.
  • the electrically operable motor 7 is in particular a
  • the electrically operable motor 7 is operated with electrical energy in the form of a DC voltage as the supply voltage V s . Since the power must be regulated, in particular in the case of adjusting motors, in the present exemplary embodiment, the supply voltage V s must be controlled in accordance with the required power for the electrically operable motor 7 by means of the semiconductor bridge 4.
  • the first semiconductor switch 5 and the second semiconductor switch 6 are designed in particular as MOSFETs or IGBTs.
  • the first controllable semiconductor switch 5 has a controllable first gate 13 and the second controllable semiconductor switch 6 has a controllable second gate 14.
  • the controllable semiconductor switches 5, 6 are closing switches, so that when the gates 13, 14 are not supplied, the controllable semiconductor switches 5, 6 are open and thus non-conductive.
  • controllable semiconductor switches 5, 6 are formed as normally open, whereby the method explained below with reference to the only changes ent ⁇ speaking parameter values of the controls.
  • the first semiconductor switch 5 is connected in particular as a high-side switch and the second controllable semiconductor switch 6 is present in particular as
  • the first controllable semiconductor switch 5 is connected above the load, in particular of the electrically operable motor 7, and thus connected between the supply voltage V s and an electrical ground 8.
  • the second controllable semiconductor switch 6 is in particular connected between the load, in other words the electrically operable motor 7, and the electrical ground 8.
  • the control device 2 has a control device 9 which is designed, in particular, to control the semiconductor bridge 4. Furthermore, the control device 2 has a ramp generator 10, by means of which a ramp signal 20 can be generated.
  • the ramp generator 10 is supplied in particular via an additional ramp voltage between the supply points V R and Vo.
  • the additional ramp voltage may be for example 13 volts.
  • control device 2 has a voltage follower 11 for current amplification, by means of which the ramp signal 20 of the ramp generator 10 can be amplified.
  • the control device 2 has in particular a first electrical output 12, wherein in the present exemplary embodiment the first electrical output 12 is coupled to the gate 13 of the first controllable semiconductor switch 5.
  • the control device 2 further has a gate driver 15, by means of which the gate 14 of the second controllable semiconductor switch 6 can be controlled.
  • a gate driver 15 by means of which the gate 14 of the second controllable semiconductor switch 6 can be controlled.
  • the gate driver 15 by means of the gate driver 15 at a further electrical
  • a control voltage can be provided, by means of which the second switchable semiconductor switch 6 can be controlled. Furthermore, it can be provided that the control device 2 has an input device 17, which can be controlled manually by a person or by the microcontroller 3. In particular, a fall time AI and / or a rise time A2, which is in particular linear, of the ramp signal 20 and / or a blanking time A3 can be predetermined via the input device 17.
  • a pulse width modulation signal 18 can be transmitted to the control device 9 by means of the microcontroller 3. It is contemplated that the semiconductor bridge 4, the semiconducting ⁇ ter Hampshire 4 controls depending on the pulse width modulation signal 18, so that the electrically operable motor 7 by means of the pulse width modulation signal 18 to the supply voltage V s is supplied.
  • a control signal 19 to the ramp generator 10 can be transmitted.
  • the fall time AI and / or the rise time A2 are adjustable by means of the input device 17 at the ramp generator 10.
  • the ramp generator 10 in turn generates the ramp signal 20 which is connected to the
  • Voltage follower 11 is sent so that only one
  • the gate driver 15 is further controllable via a further control signal 19. Furthermore, it can be provided that the control device 9 has a monitoring device 21, by means of which a first switching voltage Vi of the ramp signal 20 for the first controllable semiconductor switch 5 and a second switching voltage V2 for the second controllable semiconductor switch 6 can be monitored.
  • Fig. 2 shows schematically a voltage waveform diagram over time. In particular, the time t is plotted on the abscissa A in Fig. 2 and the voltage V in volts on an ordinate O. In particular, FIG.
  • FIG. 2 shows the profile of the ramp signal 20, which is dependent on the pulse width modulation signal 18.
  • a first ramp signal 20a is shown with a ramp slope 22 and a second ramp signal 20b with a ramp gradient 22 different from the first ramp signal 20a.
  • the pulse width modulation signal 18 is designed such that it is between 0 volt and 5 volt as a square wave signal is trained. For example, 5 volts can be interpreted as logical 1 and 0 volts as logical 0.
  • the stress numbers in the present exemplary embodiment can be seen purely by way of example and are by no means exhaustive. They are merely illustrative of the inventive concept.
  • the pulse width modulation signal 185 volts which can be interpreted in particular as a logical 1.
  • the ramp signal 20 has 22 volts in the present embodiment ⁇ example.
  • the pulse width modulation signal 18 drops to 0 volts.
  • the ramp signal 20 is then likewise "shut down.”
  • the first ramp signal 20a reaches the O-volt limit, which can be regarded in particular as an opening value, so that an opening signal for the first switchable semiconductor switch 5 is shown, so that the first Switchable semiconductor switches 5 opens.
  • the second ramp signal 20b shown reaches the corresponding O-volt mark.
  • a negative voltage of 0.7 volts can be seen on the ramp signal 20a, 20b, which is due to the diode voltage in the first switchable semiconductor switch 5 is recorded.
  • the time interval between t1 and t2 or between t1 and t2 ⁇ corresponds to the fall time AI.
  • the pulse width modulation signal 18 jumps from logic 0 back to logic 1. Since, in particular, the second controllable semiconductor switch 6 has to be opened at time t3 (see FIG. 3), the ramp signal 20a, 20b only becomes active at time t4 the first controllable semiconductor switch 5 is applied.
  • the ramp signal 20a, 20b is performed in accordance with the ramp slope 22 back to the voltage of 22 volts.
  • the first ramp signal 20a again reaches the 22 volts
  • time t5 ⁇ the second ramp signal 20b again reaches the 22 volts.
  • the time between t4 and t5 or between t4 and t5 ⁇ corresponds to the rise time A2 of the ramp signal 20.
  • FIG. 3 shows a further schematicponsverlaufsdi ⁇ agramm.
  • the time t is plotted on the abscissa A and the voltage in volts is plotted on the ordinate 0.
  • the voltage gradients with respect to the pulse width modulation signal 18 and with respect to the ramp signal 20 are identical to the illustration of Fig. 2.
  • voltage curve 23 the supply voltage V is shown ⁇ s.
  • the pulse ⁇ width modulation signal 18 is dropped from the logical 1 to the logical 0, the supply voltage V s falls at time t6, due to deferrers ⁇ delay parameters on the first controllable semiconductor switch 5, like a ramp from. Also shown in this FIG.
  • FIG 3 are two voltage profiles 23a, 23b corresponding to the Ram ⁇ pensignal 20a, 20b.
  • the voltage curve 23a is shown, corresponding to the second Ram ⁇ pensignal 20b of the voltage curve 23b.
  • the supply voltage V s 0 volts reaches the voltage curve 23 a or 23b continues to fall below 0 volts due to the diode voltages.
  • the second switchable semiconductor switch 6 is closed. In particular, the closing for the second controllable semiconductor switch 6 takes place only when the first controllable semiconductor switch 5 is closed, which is present at the time t2.
  • the period between t2 and t8 is called a fade-A3, which can be defined as a security measure so that reli ⁇ can be assumed permeable that no short circuits occur.
  • the second switching voltage V2 is represented by the voltage curve 24 or as the first voltage curve 24a of the second switching voltage V2 and the second voltage curve 24b of the second switching voltage V2 in FIG.
  • the pulse width modulation signal 18 is reset from logic 0 to logic 1 again.
  • the clamping ⁇ voltage running 24 falls at time t3, so that after a reaction time at the time of the switching voltage Vi t4 again at a predetermined opening value, in particular 0 volts, according to the falling of the voltage value at the second switchable semiconductor switch 6 at the time t9 to the gate 13 of the first switchable semiconductor switch 5 is ramped up until it has again reached the full voltage at time t5 or t5 ⁇ .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Halbleiterbrücke (4) eines elektrisch betreibbaren Motors (7), wobei die Halbleiterbrücke (4) mit einem ersten steuerbaren Halbleiterschalter (5) und einem dazu separaten zweiten steuerbaren Halbleiterschalter (6) zum Versorgen des elektrisch betreibbaren Motors (7) mit elektrischer Energie (Vs) abhängig von einem Pulsweitenmodulationssignal (18) gesteuert wird, wobei abhängig von dem Pulsweitenmodulationssignal (18) ein Rampensignal (20) mit einer vorgebbaren Rampensteigung (22) zum Steuern eines der zwei steuerbaren Halbleiterschalter (5, 6) mittels eines Rampengenerators (10) erzeugt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Steuerungseinrichtung (2) und eine Anordnung (1).

Description

Beschreibung
Verfahren zum Steuern einer Halbleiterbrücke eines elektrisch betreibbaren Motors mittels eines Rampensignals, Steuerungs- einrichtung sowie Anordnung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Halbleiterbrücke eines elektrisch betreibbaren Motors, wobei die Halbleiterbrücke mit einem ersten steuerbaren Halbleiter- Schalter und einem dazu separaten zweiten steuerbaren Halbleiterschalter zum Versorgen des elektrisch betreibbaren Motors mit elektrischer Energie abhängig von einem Pulsweitenmodu- lationssignal gesteuert wird. Bei dem Motor kann es sich insbesondere um einen elektrisch betreibbaren Motor zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug handeln, der beispielsweise als Ver- stellmotor bei einem Fensterhebermechanismus, für eine Tü¬ rentriegelung oder einen Sitzverstellmechanismus Verwendung findet. Ferner betrifft die Erfindung eine Steuerungseinrichtung sowie eine Anordnung.
Gleichstrommotoren, welche beispielsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzt sind, werden üblicherweise mittels Relais oder Halbleiter gesteuert. Sollte eine variable Steuerung des elektrisch betreibbaren Motors gefordert sein, so werden die Halbleiter, welche beispielsweise ein MOSFET oder ein IGBT sein kann, mittels Pulsweitenmodulation gesteuert. Dabei werden die Schalter periodisch ein- oder ausgeschaltet, um die benötigte Leistung zu erreichen. Der Schaltprozess ist dabei insbesondere abhängig von den Parametern des Halbleiters und der Anordnung, wodurch Toleranzen bei der Schaltzeit oder Schaltsteigung mit einbezogen werden müssen, insbesondere wenn der Kontrollstrom niedrig gehalten ist, um eine hohe elektromagnetische Ver¬ träglichkeit für die Schaltgeschwindigkeit zu realisieren. Daraus resultiert, dass der Abtastgrad der Pulsweitenmodula- tionssteuerung sich signifikant verändert und insbesondere eine Kurzschlussdetektion und Schutzeinrichtungen für die Schalter erst spät auf einen Kurzschluss reagieren können. Dadurch ist ein zuverlässiger Betrieb der Schalter nicht gegeben. Die EP 1986322 Bl offenbart ferner eine Endstufe zur puls- weitenmodulierten Ansteuerung einer elektrischen Last. Die Endstufe umfasst einen ersten Eingang zur Eingabe eines ersten Pulsweitenmodulationssignals , einen Leistungshalbleiter- Schalter zur Ansteuerung der elektrischen Last gemäß dem
Tastverhältnis des ersten Pulsweitenmodulationssignals, sowie eine Verzögerungsschaltung zur Erzeugung eines zweiten Pulsweitenmodulationssignals, das gegenüber dem ersten Pulswei¬ tenmodulationssignal verzögert ist, und einen Signalausgang zur Ausgabe des zweiten Pulsweitenmodulationssignals. Die Verzö¬ gerungsschaltung umfasst eine erste Detektorschaltung, die die Periodendauer des ersten Pulsweitenmodulationssignals ermittelt und das zweite Pulsweitenmodulationssignal so erzeugt, dass es gegenüber dem ersten Pulsweitenmodulationssignal um einen durch ein Steuersignal bestimmten Bruchteil der ermittelten Perio¬ dendauer verzögert ist. Nachteilig bei einer solchen
Puls-zu-Puls-Modulierung ist, dass die Regulationseinrichtung sehr komplex ausgestaltet sein muss und nach jedem Hochfahren des Regulators eine entsprechende Einlaufzeit benötigt wird, was dazu führt, dass es eine Zeitspanne gibt, in welcher das Schalten nicht zuverlässig ausgestaltet ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren, eine Steuerungseinrichtung sowie eine Anordnung zu schaffen, mittels welchem beziehungsweise mittels welcher eine Schaltgeschwindigkeit der Halbleiterbrücke unabhängig von den verwendeten MOSFETs ist und eine verbesserte elektromagnetische Verträg¬ lichkeit aufweist. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, eine Steuerungseinrichtung sowie eine Anordnung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Halbleiterbrücke eines elektrisch betreibbaren Motors , wobei die Halbleiterbrücke mit einem ersten steuerbaren Halbleiterschalter und einem dazu separaten zweiten steuerbaren Halbleiterschalter zum Versorgen des elektrisch betreibbaren Motors mit elektrischer Energie abhängig von einem Pulsweitenmodu- lationssignal gesteuert wird.
Abhängig von dem Pulsweitenmodulationssignal wird ein Ram- pensignal mit einer vorgebbaren Rampensteigung zum Steuern eines der zwei steuerbaren Halbleiterschalter mittels eines Rampengenerators erzeugt.
Dadurch kann das Gate des MOSFETs unabhängig von den Parame- terwerten des MOSFETs typenunabhängig angesteuert werden, sodass die Schaltgeschwindigkeit der Halbleiterbrücke unabhängig von den eingesetzten MOSFETs gesteuert werden kann. Des Weiteren kann durch die vorgebbare gesteuerte Rampensteigung das Schalten der Halbleiterbrücke mit einer verbesserten elektromagnetischen Verträglichkeit durchgeführt werden. Des Weiteren kann mittels des Verfahrens die Gatterlaufzeit verkürzt und stabilisiert werden, insbesondere bei Betriebsbedingungen. Aus der verkürzten und stabilen Gatterlaufzeit kann des Weiteren ein verbesserter Tastgrad des Pulsweitenmodulationssignals realisiert werden. Ebenfalls kann dadurch eine verbesserte Überwachung durchgeführt werden, ob der jeweilige Halbleiterschalter geschaltet hat oder nicht geschaltet hat. Des Weiteren kann durch die Vorsteuerung ohne eine Rückkopplung das Schalten der Halbleiterbrücke un¬ anfällig gegenüber Störungen an den elektrischen Ausgängen ausgestaltet werden.
Bei dem elektrisch betreibbaren Motor handelt es sich insbesondere um einen elektrisch betreibbaren Motor eines Kraftfahrzeugs. Beispielsweise kann es sich bei dem elektrisch betreibbaren Motor um einen Versteilmotor im Kraftfahrzeug handeln. Beispielhaft für den elektrisch betreibbaren Motor kann ein Fensterhebermotor oder ein Türentriegelungsmotor oder ein Sitzverstellmotor genannt werden. Insbesondere benötigt ein solcher Verstellmotor eine variierende Steuerung, sodass un- terschiedliche Leistungen an den Verstellmotor übertragen werden können. Somit können unterschiedliche Einstellungen des elektrischen AMotors realisiert werden. Mittels der Halblei¬ terbrücke wird somit insbesondere die elektrische Energie als Versorgungsspannung für den elektrisch betreibbare Motor, insbesondere für den Versteilmotor im Kraftfahrzeug, gesteuert. Bei dem elektrisch betreibbaren Motor handelt es sich insbesondere um einen elektrisch betreibbaren Motor, welcher mittels eines Gleichstroms betreibbar ist.
Bei den nachfolgenden Erläuterungen wird davon ausgegangen, dass es sich bei den steuerbaren Halbleiterschaltern um Schließschalter handelt, sodass bei einer NichtVersorgung der Gates die steuerbaren Halbleiterschalter geöffnet sind und somit nicht-leitend sind.
Es ist ebenfalls möglich, dass die steuerbaren Halbleiterschalter als Schließer ausgebildet sind, wodurch sich das nachfolgend erläuterte Verfahren lediglich anhand der ent¬ sprechenden Parameterwerte der Steuerungen ändert.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform kann das Rampensignal bei einem vorgegebenen Öffnungswert ein Öffnungssignal für den ersten steuerbaren Halbleiterschalter und ein
Schließsignal für den zweiten steuerbaren Halbleiterschalter bei geöffnetem erstem steuerbarem Halbleiterschalter darstellen. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Öffnungswert bei beispielsweise 0 Volt liegt, sodass, wenn das Rampensignal 0 Volt erreicht, der erste steuerbare Halbleiterschalter ge¬ öffnet wird. Insbesondere erst wenn der erste steuerbare Halbleiterschalter geöffnet ist, wird der zweite steuerbare Halbleiterschalter geschlossen. Dadurch kann ein Kurzschluss der Halbleiterbrücke verhindert werden.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn das Rampensignal mit einer vorgegebenen Abfallzeit durch den Rampengenerator erzeugt wird, sodass zumindest erst nach der Abfallzeit das Schließsignal für den zweiten steuerbaren Halbleiterschalter erzeugt wird. Insbesondere fällt die Spannung des Rampensignals innerhalb der vorgebbaren Abfallzeit linear ab. Mit dem Abfallen der Spannung des Rampensignals fällt automatisch auch die Versorgungsspannung des elektrisch be- treibbaren Motors rampenartig mit ab. Insbesondere kann durch die vorgegebene Abfallzeit des Rampensignals für den ersten steuerbaren Halbleiterschalter ein genauer Zeitpunkt bestimmt werden, an welchem der zweiten steuerbaren Halbleiterschalter geschlossen wird. Somit kann eine verbesserte und zuverlässigere Steuerung der Halbleiterbrücke realisiert werden.
Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn das Schließsignal für den zweiten steuerbaren Halbleiterschalter erst nach der Abfallzeit und nach einer vorgegebenen Ausblendzeit erzeugt wird. Dadurch kann ein Zeitpuffer geschaffen werden, sodass sichergestellt werden kann, dass beim Schließen des zweiten steuerbaren Halbleiterschalters der erste steuerbare Halbleiterschalter geöffnet ist. Somit kann ein Kurzschluss der Versorgungsspannung zuverlässig verhindert werden.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn ein Öffnungssignal für den zweiten steuerbaren Halbleiterschalter bei einem vorgegebenen Öffnungswert des Pulsweitenmodulationssignals und ein
Schließsignal für den ersten steuerbaren Halbleiterschalter bei geöffnetem zweiten steuerbaren Halbleiterschalter erzeugt werden. Sollte beispielsweise das Pulsweitenmodulationssignal auf eine logische 1 springen, so kann beispielsweise dies das Öffnungssignal für den zweiten steuerbaren Halbleiterschalter darstellen. Erst wenn der zweite steuerbare Halbleiterschalter vollständig geöffnet ist, wird der erste steuerbare Halb¬ leiterschalter geschlossen, sodass zuverlässig ein Kurzschluss der Versorgungsspannung verhindert werden kann. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform kann bei geöffnetem zweitem steuerbarem Halbleiterschalter das Rampensignal für den ersten steuerbaren Halbleiterschalter mit einer vorgegebenen Anstiegszeit erzeugt werden. Mit anderen Worten, wenn der zweite steuerbare Halbleiterschalter voll- ständig geöffnet ist, wird das Rampensignal an den ersten steuerbaren Halbleiterschalter angelegt, sodass die Versorgungsspannung ebenfalls rampenartig steigt. Dadurch kann auch beim Schließen des ersten steuerbaren Halbleiterschalters zuverlässig der Schaltprozess typenunabhängig von den verwendeten Halbleiterschaltern durchgeführt werden. Insbesondere kann dadurch die Schaltgeschwindigkeit der Halbleiterbrücke verbessert werden. Des Weiteren kann die elektromagnetische Verträglichkeit auch beim Schließen des ersten steuerbaren Halbleiterschalters erhöht werden. Dadurch kann eine zuver¬ lässige Steuerung der Halbleiterbrücke für die Versorgung des elektrisch betreibbaren Motors realisiert werden. Weiterhin vorteilhaft ist, wenn das Rampensignal mittels eines Spannungsfolgers verstärkt wird. Bei dem Spannungsfolger handelt es sich insbesondere um einen Verstärker mit einer Span- nugsverstärkung eins, bei dem insbesondere lediglich der Strom verstärkt wird. Dadurch kann ein verbesserter Betrieb der Halbleiterbrücke realisiert werden, da genügend Strom zur Steuerung des Halbleiterschalters auch unter Belastung zur Verfügung gestellt werden kann.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn die Ab- fallzeit und/oder die Anstiegszeit, welche insbesondere linear sind, des Rampensignals und/oder die Ausblendzeit mittels einer Eingabeeinrichtung vorgegeben wird. Beispielsweise kann über die Eingabeeinrichtung manuell durch eine Person die Abfallzeit und/oder die Anstiegszeit des Rampensignals und/oder die Ausblendzeit eingestellt werden. Dadurch ist es ermöglicht, dass individuell auf besondere Bedingungen eingegangen werden kann. Ferner ist es auch möglich, dass die Abfallzeit und/oder die Anstiegszeit und/oder die Ausblendzeit durch die Mikrokon- trolleinrichtung vorgegeben werden kann. Somit kann das Ver- fahren bei einer Vielzahl von unterschiedlichen elektrisch betreibbaren Motoren beziehungsweise Halbleiterbrücken eingesetzt werden.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn eine erste Schaltspannung des Rampensignals für den ersten steuerbaren Halbleiterschalter und eine zweite Schaltspannung für den zweiten steuerbaren Halbleiterschalter überwacht werden.
Dadurch kann zuverlässig überprüft werden, in welchem Funk- tionszustand beziehungsweise Betriebszustand sich die jewei¬ ligen steuerbaren Halbleiterschalter befinden. Dadurch kann die Schaltgeschwindigkeit der Halbleiterbrücke erhöht werden, da mittels der Überwachung der jeweilige Zustand des Halb- leiterschalters durchgehend bekannt ist, und dadurch trotz schneller Schaltgeschwindigkeit ein Kurzschluss zuverlässig verhindert werden kann.
Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn das Steuern mittels einer Mikrokontrolleinrichtung erfolgt, sodass zumindest das Puls- weitenmodulationssignal von der Mikrokontrolleinrichtung bereitgestellt wird. Insbesondere kann ebenfalls vorgesehen sein, dass neben dem Pulsweitenmodulationssignal auch die Abfallzeit und/oder die Anstiegszeit und/oder die Ausblendzeit mittels der Mikrokontrolleinrichtung gesteuert wird. Dadurch kann eine zuverlässige Steuerung der Halbleiterbrücke realisiert werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuerungs¬ einrichtung. Die Steuerungseinrichtung ist dazu ausgebildet, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Aspekte oder einer vorteilhaften Ausgestaltungsform davon durchzuführen.
Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine An¬ ordnung mit einer Steuerungseinrichtung und mit einer Halb- leiterbrücke mit den zwei steuerbaren Halbleiterschaltern und mit dem elektrisch betreibbaren Motor und mit der Mikrokontrolleinrichtung zum Erzeugen des Pulsweitenmodulationssignals .
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Anordnung kann der erste steuerbare Halbleiterschalter als ein
High-Side-Schalter und der zweite steuerbare Halbleiterschalter als ein Low-Side-Schalter verschaltet sein und der erste steuerbare Halbleiterschalter mittels des Rampensignals steuerbar sein.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung sowie der erfindungsgemäßen Anordnung, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusam- menhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung sowie der erfindungsgemäßen Anordnung hier nicht noch einmal beschrieben.
Die Steuerungseinrichtung sowie die Anordnung weisen dazu gegenständliche Merkmale auf, welche eine Durchführung des Verfahrens oder eine vorteilhafte Ausgestaltungsform davon ermöglichen.
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt: Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Anordnung;
Fig. 2 ein schematisches Spannungsverlaufsdiagramm; und Fig. 3 ein weiteres schematisches Spannungsverlaufsdia¬ gramm.
Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer Anordnung 1. Die Anordnung 1 weist eine Steuerungseinrichtung 2 sowie eine Mikrokontrolleinrichtung 3 auf. Des Weiteren weist die Anordnung 1 eine Halbleiterbrücke 4 auf, welche vorliegend durch einen ersten steuerbaren Halbleiterschalter 5 und einen zweiten steuerbaren Halbleiterschalter 6 gebildet ist. Ferner ist zwischen den beiden steuerbaren Halbleiterschaltern 5, 6 ein elektrisch betreibbarer Motor 7 geschaltet, welcher über die Halbleiterbrücke 4 gesteuert werden kann. Insbesondere kann über die Halbleiterbrücke 4 eine Versorgungsspannung Vs gesteuert werden. Bei dem elektrisch betreibbaren Motor 7 handelt es sich insbesondere um einen elektrisch betreibbaren Motor 7 eines
Kraftfahrzeugs. Beispielsweise kann es sich bei dem elektrisch betreibbaren Motor 7 um einen Verstellmotor handeln, welcher beispielsweise bei einem Fensterheber oder bei einer Sitzverstelleinrichtung zum Einsatz kommt. Bei dem elektrisch betreibbaren Motor 7 handelt es sich insbesondere um einen
Gleichstrommotor, sodass der elektrisch betreibbare Motor 7 mit elektrischer Energie in Form einer Gleichspannung als Versorgungsspannung Vs betrieben wird. Da insbesondere bei Ver- stellmotoren die Leistung geregelt werden muss, muss im vor- liegenden Ausführungsbeispiel mittels der Halbleiterbrücke 4 die Versorgungsspannung Vs entsprechend der geforderten Leistung für den elektrisch betreibbaren Motor 7 gesteuert werden.
Der erste Halbleiterschalter 5 und der zweite Halbleiterschalter 6 sind insbesondere als MOSFETs oder IGBT ausgebildet. Der erste steuerbare Halbleiterschalter 5 weist ein steuerbares erstes Gate 13 auf und der zweite steuerbare Halbleiterschalter 6 weist ein steuerbares zweites Gate 14 auf. Insbesondere ist vorgesehen, dass es sich bei den steuerbaren Halbleiterschaltern 5, 6 um Schließschalter handelt, sodass bei einer NichtVersorgung der Gates 13, 14 die steuerbaren Halbleiterschalter 5, 6 geöffnet sind und somit nicht-leitend sind.
Es ist ebenfalls möglich, dass die steuerbaren Halbleiter- Schalter 5, 6 als Schließer ausgebildet sind, wodurch sich das nachfolgend erläuterte Verfahren lediglich anhand der ent¬ sprechenden Parameterwerte der Steuerungen ändert. Der erste Halbleiterschalter 5 ist insbesondere als High-Side-Schalter verschaltet und der zweite steuerbare Halbleiterschalter 6 ist vorliegend insbesondere als
Low-Side-Schalter verschaltet. Mit anderen Worten ist der erste steuerbare Halbleiterschalter 5 oberhalb der Last, insbesondere des elektrisch betreibbaren Motors 7, verschaltet und somit zwischen der Versorgungsspannung Vs und einer elektrischen Masse 8 verschaltet. Der zweite steuerbare Halbleiterschalter 6 ist insbesondere zwischen der Last, mit anderen Worten des elektrisch betreibbaren Motors 7, und der elektrischen Masse 8 verschaltet.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Steuerungseinrichtung 2 eine Kontrolleinrichtung 9 auf, welche insbesondere dazu ausgebildet ist, die Halbleiterbrücke 4 zu steuern. Ferner weist die Steuerungseinrichtung 2 einen Rampengenerator 10 auf, mittels welchem ein Rampensignal 20 erzeugt werden kann. Der Rampengenerator 10 ist insbesondere über eine zusätzliche Rampenspannung zwischen den Versorgungspunkten VR und Vo versorgt. Die zusätzliche Rampenspannung kann beispielsweise 13 Volt betragen.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Steuerungseinrichtung 2 einen Spannungsfolger 11 zum Stromverstärken aufweist, mittels welchem das Rampensignal 20 des Rampengenerators 10 verstärkt werden kann.
Die Steuerungseinrichtung 2 weist insbesondere einen ersten elektrischen Ausgang 12 auf, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel der erste elektrische Ausgang 12 mit dem Gate 13 des ersten steuerbaren Halbleiterschalters 5 gekoppelt ist.
Die Steuerungseinrichtung 2 weist ferner einen Gate-Treiber 15 auf, mittels welchem das Gate 14 des zweiten steuerbaren Halbleiterschalters 6 angesteuert werden kann. Insbesondere kann mittels des Gate-Treibers 15 an einem weiteren elektrischen
Ausgang 16 eine Steuerspannung bereitgestellt werden, mittels welcher der zweite schaltbare Halbleiterschalter 6 angesteuert werden kann. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Steuerungseinrichtung 2 eine Eingabeeinrichtung 17 aufweist, welche manuell durch eine Person oder durch den Mikrokontroller 3 gesteuert werden kann. Insbesondere ist über die Eingabeeinrichtung 17 eine Abfallzeit AI und/oder eine Anstiegszeit A2, welche insbesondere linear ausgebildet ist, des Rampensignals 20 und/oder eine Ausblendzeit A3 vorgebbar.
Mittels der Mikrokontrolleinrichtung 3 ist insbesondere ein Pulsweitenmodulationssignal 18 an die Kontrolleinrichtung 9 übertragbar. Es ist vorgesehen, dass die Halbleiterbrücke 4 abhängig von dem Pulsweitenmodulationssignal 18 die Halblei¬ terbrücke 4 steuert, sodass der elektrisch betreibbare Motor 7 mittels des Pulsweitenmodulationssignals 18 mit der Versor- gungsspannung Vs versorgbar ist.
Von der Kontrolleinrichtung 9 ist wiederum abhängig von dem Pulsweitenmodulationssignal 18 ein Steuersignal 19 an den Rampengenerator 10 übertragbar. Insbesondere die Abfallzeit AI und/oder die Anstiegszeit A2 sind mittels der Eingabeeinrichtung 17 bei dem Rampengenerator 10 einstellbar. Der Rampengenerator 10 erzeugt wiederum das Rampensignal 20, welches an den
Spannungsfolger 11 gesendet wird, sodass lediglich eine
Stromverstärkung des Rampensignals 20 durchgeführt wird.
Mittels der Kontrolleinrichtung 9 ist ferner der Gate-Treiber 15 über ein weiteres Steuersignal 19 steuerbar. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Kontrolleinrichtung 9 eine Überwachungseinrichtung 21 aufweist, mittels welcher eine erste Schaltspannung Vi des Rampensignals 20 für den ersten steuerbaren Halbleiterschalter 5 und eine zweite Schaltspannung V2 für den zweiten steuerbaren Halbleiterschalter 6 überwacht werden kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern der Halbleiterbrücke 4 für den elektrisch betreibbare Motor 7, wobei die Halbleiterbrücke 4 mit dem ersten steuerbaren Halbleiterschalter
5 und dem dazu separaten zweiten steuerbaren Halbleiterschalter
6 bereitgestellt wird, wird zum Versorgen des elektrisch be¬ treibbaren Motors 7 mit elektrischer Energie die Halbleiter- brücke 4 abhängig von dem Pulsweitenmodulationssignal 18 ge¬ steuert. Es ist vorgesehen, dass abhängig von dem Pulswei¬ tenmodulationssignal 18 das Rampensignal 20 mit einer vor¬ gebbaren Rampensteigung 22 zum Steuern eines der zwei steuerbaren Halbleiterschalter 5, 6 mittels des Rampengenerators 10 erzeugt wird. Im vorliegenden Beispiel ist es insbesondere vorgesehen, dass der erste steuerbare Halbleiterschalter 5 mittels des Rampensignals 20 gesteuert wird. Fig. 2 zeigt schematisch ein Spannungsverlaufsdiagramm über die Zeit. Insbesondere ist in Fig. 2 auf der Abszisse A die Zeit t aufgetragen und auf einer Ordinate O die Spannung V in Volt. Fig. 2 zeigt insbesondere den Verlauf des Rampensignals 20, welches abhängig von dem Pulsweitenmodulationssignal 18 ist. In der vorliegenden Fig. 2 ist ein erstes Rampensignal 20a mit einer Rampensteigung 22 gezeigt und ein zweites Rampensignal 20b mit einer zum ersten Rampensignal 20a unterschiedlichen Rampensteigung 22. Das Pulsweitenmodulationssignal 18 ist vorliegend beispielhaft derart ausgebildet, dass es zwischen 0 Volt und 5 Volt als Rechtecksignal ausgebildet ist. Beispielsweise kann 5 Volt als logische 1 und 0 Volt als logische 0 interpretiert werden. Die Spannungszahlen in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind rein beispielhaft zu sehen und keinesfalls abschließend. Sie dienen lediglich zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Gedankens .
Zum Zeitpunkt tO weist das Pulsweitenmodulationssignal 185 Volt auf, welches insbesondere als logische 1 interpretiert werden kann. Das Rampensignal 20 weist im vorliegenden Ausführungs¬ beispiel 22 Volt auf. Zum Zeitpunkt tl fällt das Pulsweiten¬ modulationssignal 18 auf 0 Volt ab. Das Rampensignal 20 wird daraufhin ebenfalls „heruntergefahren". Zum Zeitpunkt t2 er- reicht das erste Rampensignal 20a die O-Volt-Grenze, was insbesondere als Öffnungswert angesehen werden kann, sodass ein Öffnungssignal für den ersten schaltbaren Halbleiterschalter 5 dargestellt ist, sodass der erste schaltbare Halbleiterschalter 5 sich öffnet. Zum Zeitpunkt t2 λ erreicht das zweite gezeigte Rampensignal 20b die entsprechende O-Volt-Marke . Im vorliegenden Beispiel ist eine Negativspannung von 0,7 Volt an dem Rampensignal 20a, 20b zu erkennen, was aufgrund der Diodenspannung in dem ersten schaltbaren Halbleiterschalters 5 zu verzeichnen ist. Die Zeitspanne zwischen tl und t2 beziehungsweise zwischen tl und t2 λ entspricht der Abfallzeit AI.
Zum Zeitpunkt t3 springt das Pulsweitenmodulationssignal 18 von der logischen 0 wieder auf die logische 1. Da insbesondere zum Zeitpunkt t3 erst der zweite steuerbare Halbleiterschalter 6 geöffnet werden muss (siehe Fig. 3), wird das Rampensignal 20a, 20b entsprechend erst zum Zeitpunkt t4 an den ersten steuerbaren Halbleiterschalter 5 angelegt. Das Rampensignal 20a, 20b wird entsprechend mit der Rampensteigung 22 wieder auf die Spannung von 22 Volt geführt. Zum Zeitpunkt t5 erreicht das erste Rampensignal 20a wieder die 22 Volt und zum Zeitpunkt t5 λ erreicht das zweite Rampensignal 20b wieder die 22 Volt. Die Zeit zwischen t4 und t5 beziehungsweise zwischen t4 und t5 λ entspricht der Anstiegszeit A2 des Rampensignals 20.
Fig. 3 zeigt ein weiteres schematisches Spannungsverlaufsdi¬ agramm. Auf der Abszisse A ist die Zeit t aufgetragen und auf der Ordinate 0 ist die Spannung in Volt aufgetragen. Die Span- nungsverläufe bezüglich des Pulsweitenmodulationssignals 18 und bezüglich des Rampensignals 20 sind identisch zu der Darstellung aus der Fig. 2. Als Spannungsverlauf 23 ist die Versorgungs¬ spannung Vs dargestellt. Nachdem zum Zeitpunkt tl das Puls¬ weitenmodulationssignal 18 von der logischen 1 auf die logische 0 gefallen ist, fällt zum Zeitpunkt t6, aufgrund von Verzö¬ gerungsparametern am ersten steuerbaren Halbleiterschalter 5, die Versorgungsspannung Vs rampenartig ab. Auch in dieser Fig. 3 sind zwei Spannungsverläufe 23a, 23b entsprechend dem Ram¬ pensignal 20a, 20b dargestellt. Im vorliegenden Ausführungs- beispiel sind entsprechend zum ersten Rampensignal 20a der Spannungsverlauf 23a gezeigt, entsprechend dem zweiten Ram¬ pensignal 20b der Spannungsverlauf 23b. Zum Zeitpunkt tl erreicht die Versorgungsspannung Vs 0 Volt der Spannungsverlauf 23a beziehungsweise 23b fällt weiter auf unter 0 Volt, aufgrund der Diodenspannungen. Zum Zeitpunkt t8 wird der zweite schaltbare Halbleiterschalter 6 geschlossen. Insbesondere findet das Schließen für den zweiten steuerbaren Halbleiterschalter 6 erst dann statt, wenn der erste steuerbare Halbleiterschalter 5 geschlossen ist, was zum Zeitpunkt t2 vorliegt. Die Zeitspanne zwischen t2 und t8 wird als Ausblendzeit A3 bezeichnet, welche als Sicherungsmaßnahme vorgegeben werden kann, sodass zuver¬ lässig davon ausgegangen werden kann, dass kein Kurzschluss entsteht. Gleiches verhält sich zu den Zeitpunkten t2 λ und t8 welche lediglich den Unterschied zwischen den Spannungsverläufen 23a und 23b angeben. Die zweite Schaltspannung V2 ist durch den Spannungsverlauf 24 beziehungsweise als erster Spannungsverlauf 24a der zweiten Schaltspannung V2 und zweiter Spannungsverlauf 24b der zweiten Schaltspannung V2 in Fig. 3 dargestellt.
Zum Zeitpunkt t3 wird das Pulsweitenmodulationssignal 18 von der logischen 0 wieder auf die logische 1 gesetzt. Der Span¬ nungsverlauf 24 fällt zum Zeitpunkt t3 ab, sodass bei einem vorbestimmten Öffnungswert, insbesondere 0 Volt, nach dem Abfallen des Spannungswerts am zweiten schaltbaren Halbleiterschalter 6 zum Zeitpunkt t9 nach einer Reaktionszeit zum Zeitpunkt t4 die Schaltspannung Vi wieder an dem Gate 13 des ersten schaltbaren Halbleiterschalters 5 rampenartig hochge- fahren wird, bis diese zum Zeitpunkt t5 beziehungsweise t5 λ wieder die volle Spannung erreicht hat.
Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung eine Methode und ein System zum Steuern einer Halbleiterbrücke 4 mit konstanter Rampensteigung 22 und ohne Kurzschluss bereitgestellt werden kann. Bezugs zeichenliste
1 Anordnung
2 Steuerungseinrichtung
3 Mikrokontrolleinrichtung
4 Halbleiterbrücke
5 erster steuerbarer Halbleiterschalter
6 zweiter steuerbarer Halbleiterschalter
7 elektrisch betreibbarer Motor
8 elektrische Masse
9 Kontrolleinrichtung
10 Rampengenerator
11 Spannungsfolger
12 erster elektrischer Ausgang
13 Gate
14 Gate
15 Gate-Treiber
16 zweiter elektrischer Ausgang
17 Eingabeeinrichtung
18 Pulsweitenmodulationssignal
19 Steuersignal
20 Rampensignal
20a erstes Rampensignal
20b zweites Rampensignal
21 Überwachungseinrichtung
22 Rampensteigung
23 Verlauf der Versorgungsspannung
23a erster Verlauf der Versorgungsspannung
23b zweiter Verlauf der Versorgungsspannung
24 zweite Schaltspannung
24a erster Spannungsverlauf der zweiten Schaltspannung
24b zweiter Spannungsverlauf der zweiten Schaltspannung
Vi erste Schaltspannung
V2 zweite Schaltspannung
Vs Versorgungsspannung
VR Versorgungspunkt
Vo Versorgungspunkt
AI Abstiegszeit Anstiegszeit Ausblendzeit

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Steuern einer Halbleiterbrücke (4) eines elektrisch betreibbaren Motors (7), wobei die Halbleiterbrücke (4) mit einem ersten steuerbaren Halbleiterschalter (5) und einem dazu separaten zweiten steuerbaren Halbleiterschalter (6) zum Versorgen des elektrisch betreibbaren Motors (7) mit
elektrischer Energie (Vs) abhängig von einem Pulsweitenmodu- lationssignal (18) gesteuert wird,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
abhängig von dem Pulsweitenmodulationssignal (18) ein Ram¬ pensignal (20) mit einer vorgebbaren Rampensteigung (22) zum Steuern eines der zwei steuerbaren Halbleiterschalter (5, 6) mittels eines Rampengenerators (10) erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Rampensignal (20) bei einem vorgegebenen Öffnungswert ein Öffnungssignal für den ersten steuerbaren Halbleiterschalter (5) und Schließsignal für den zweiten steuerbaren Halbleiterschalter (6) bei geöffnetem erstem steuerbarem Halbleiterschalter (5) darstellt .
3. Verfahren nach Anspruch 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Rampensignal (20) mit einer vorgegebenen Abfallzeit (AI) durch den Rampengenerator (10) erzeugt wird, so dass zumindest erst nach der Abfallzeit (AI) das Schließsignal für den zweiten steuerbaren Halbleiterschalter (6) erzeugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Schließsignal für den zweiten steuerbaren Halbleiterschalter (6) erst nach der Abfallzeit (AI) und nach einer vorgegebenen Ausblendzeit (A3) erzeugt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Öffnungssignal für den zweiten steuerbaren Halbleiterschalter (6) bei einem vorgegebenen Öffnungswert des Puls- weitenmodulationssignals (18) und ein Schließsignal für den ersten steuerbaren Halbleiterschalter (5) bei geöffnetem zweiten steuerbaren Halbleiterschalter (6) erzeugt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
bei geöffnetem zweitem steuerbarem Halbleiterschalter (6) das Rampensignal (20) für den ersten steuerbaren Halbleiterschalter (5) mit einer vorgegebenen Anstiegszeit (A2) erzeugt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Rampensignal (20) mittels eines Spannungsfolgers (11) verstärkt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Abfallzeit (AI) und/oder die Anstiegszeit (A2) des Ram¬ pensignals (20) und/oder die Ausblendzeit (A3) mittels einer Eingabeeinrichtung (17) vorgegeben wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
eine erste Schaltspannung (Vi) des Rampensignals (20) für den ersten steuerbaren Halbleiterschalter (5) und eine zweite Schaltspannung (V2) für den zweiten steuerbaren Halbleiterschalter (6) überwacht werden.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Steuern mittels einer Mikrokontrolleinrichtung (3) erfolgt, so dass zumindest das Pulsweitenmodulationssignal (18) von der Mikrokontrolleinrichtung (3) bereitgestellt wird.
11. Steuerungseinrichtung (2), welche dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen.
12. Anordnung (1) mit einer Steuerungseinrichtung (2) nach Anspruch 11 und mit einer Halbleiterbrücke (4) mit den zwei steuerbaren Halbleiterschaltern (5, 6) und mit dem elektrisch betreibbaren Motor (7) und mit der Mikrokontrolleinrichtung (3) zum Erzeugen des Pulsweitenmodulationssignals (18).
13. Anordnung (1) nach Anspruch 12,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der erste steuerbare Halbleiterschalter (5) als ein
High-Side-Schalter und der zweite steuerbare Halbleiterschalter (6) als ein Low-Side-Schalter verschaltet sind, und der erste steuerbare Halbleiterschalter (5) mittels des Rampensignals (20) steuerbar ist.
PCT/EP2018/076628 2017-10-13 2018-10-01 Verfahren zum steuern einer halbleiterbrücke eines elektrisch betreibbaren motors mittels eines rampensignals, steuerungseinrichtung sowie anordnung WO2019072610A1 (de)

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