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Title:
METHOD FOR CONTROLLING AT LEAST TWO ELECTRICAL CONSUMERS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/058445
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for controlling at least two electrical consumers in a single circuit arrangement with pulse width modulated signals. According to the invention, a supply current which flows during the pulse pause of said pulse width modulated signals and is dependent on an inductor of the electrical connection lines is taken up by a buffer capacitor. The pulse width modulated signals are generated with time delay.

Inventors:
KESSLER MARTIN (DE)
Application Number:
PCT/DE1998/001624
Publication Date:
December 23, 1998
Filing Date:
June 16, 1998
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
KESSLER MARTIN (DE)
International Classes:
H02P7/29; (IPC1-7): H02P7/29
Foreign References:
DE3638523A11988-05-19
DE2538835A11976-03-18
Other References:
HENZE C P: "FULL BRIDGE DC-DC CONVERTER WITH ZERO VOLTAGE RESONANT TRANSITION SWITCHING AND IMMERSION COOLING", PROCEEDINGS OF THE ANNUAL APPLIED POWER ELECTRONICS CONFERENCE AND EXHIBITION. (APEC), BOSTON, FEB. 23 - 27, 1992, no. CONF. 7, 23 February 1992 (1992-02-23), INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS, pages 81 - 89, XP000340784
CASTAGNET T ET AL: "DIGITAL CONTROL FOR BRUSH CD MOTOR", IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, vol. 30, no. 4, July 1994 (1994-07-01), pages 883 - 888, XP000469573
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Ansteuerung wenigstens zweier elek trischen Verbraucher in einer gemeinsamen Schaltungs anordnung mit pulsweitenmodulierten Signalen, wobei ein während einer Pulspause der pulsweitenmodulierten Signale fließender, von einer Induktivität der elek trischen Verbindungsleitungen abhängiger, Zuleitungs strom von einer Pufferkapazität aufgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die pulsweitenmodulierten Signale zeitlich versetzt generiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pulsweitenmodulierten Signale zeitlich derart versetzt generiert werden, daß bei einer Überlagerung der pulsweitenmodulierten Signale eine gleichzeitige Pulspause aller pulsweitenmodulierten Signale nicht auftritt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Schaltungsanord nung mit zwei elektrischen Verbrauchern diese mit pulsweitenmodulierten Signalen mit einem Tastverhält nis von 50 W angesteuert werden, die um eine halbe Periodendauer zeitlich versetzt sind.
Description:
Verfahren zur Ansteuerung wenigstens zweier elektri- scher Verbraucher Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung wenigstens zweier elektrischer Verbraucher mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.

Stand der Technik Es ist bekannt, daß in elektrischen Schaltungsanord- nungen elektrische Verbraucher mit einem pulsweiten- modulierten Signal angesteuert werden können. Ent- sprechend eines Tastverhältnisses des pulsweitenmodu- lierten Signals erfolgt eine Verbindung der elektri- schen Verbraucher mit einer Spannungsquelle bezie- hungsweise eine Trennung von der Spannungsquelle.

Während der sich in Abhängigkeit des Tastverhältnis- ses ergebenen Pulspausen der Signale fließt infolge einer Eingangsinduktivität der elektrischen Verbin- dungsleitungen zwischen der Spannungsquelle und den elektrischen Verbrauchern ein Strom. Dieser Strom wird bekanntermaßen mittels einer Pufferkapazität aufgenommen.

Sind in einer elektrischen Schaltungsanordnung, bei- spielsweise bei einer getakteten Motorendstufen in Kraftfahrzeugen, mehrere elektrische Verbraucher an- geschlossen, die gleichzeitig mit einem pulsweiten- modulierten Signal mit gleichem Tastverhältnis ange- steuert werden, stellt sich während der gemeinsamen Pulspause ein entsprechend hoher Kondensatorstrom in die Pufferkapazität ein. Während der Pulszeit fließt eine Differenz eines gesamten Laststromes und des Zuleitungsstromes aus der Pufferkapazität, so daß sich ein effektiver Kondensatorstrom ergibt.

Aus der WO 88/10367 ist ein Verfahren zur Ansteuerung von elektrischen Verbrauchern bekannt, bei dem beim Schalten relativ großer Lasten diese zeitversetzt derart ein-beziehungsweise ausgeschaltet werden, åaß ein fließender Strom beim Einschaltvorgang im wesent- lichen kontinuierlich ansteigt und beim Ausschaltvor- gang im wesentlichen kontinuierlich abfällt.

Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Verfahren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet den Vorteil, daß der ef- fektive Kondensatorstrom der Pufferkapazität redu- ziert ist. Dadurch, daß die pulsweitenmodulierten Signale zur Ansteuerung der wenigstens zwei elektri- schen Verbraucher zeitlich versetzt generiert werden, erfolgt eine Reduzierung der effektiven Pulspausen, so daß sich der maximale Kondensatorstrom der Puffer- kapazität entsprechend verringert. Infolge des gerin- gen Kondensatorstromes kann die Pufferkapazität bei

vergleichbaren Randbedingungen, wie beispielsweise Temperatur und Lebensdauer, stark reduziert werden, so daß sich Kostenvorteile ergeben.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorge- sehen, daß die pulsweitenmodulierten Signale zeitlich derart zueinander versetzt generiert werden, daß bei einer Überlagerung der pulsweitenmodulierten Signale eine gleichzeitige Pulspause aller pulsweitenmodu- lierten Signale nicht auftritt. Hierdurch wird si- chergestellt, daß sich der Effektivwert des Kondensa- torstromes der Pufferkapazität ständig aus einem Zuleitungsstrom in den Kondensator und einem Zulei- tungsstrom aus dem Kondensator ergibt, so daß der effektive Maximalwert reduziert ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genann- ten Merkmalen.

Zeichnungen Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungs- beispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher er- läutert. Es zeigen : Figur 1 eine Schaltungsanordnung und Figur 2 einen effektiven Kondensatorstrom in Abhängigkeit eines Tastverhältnisses pulsweitenmodulierter Signale.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels In der Figur 1 ist eine Schaltungsanordnung 10 ge- zeigt, die zwei elektrische Verbraucher 12 bezie- hungsweise 14 aufweist. Die elektrischen Verbraucher 12 und 14 können beispielsweise zwei Phasen eines getakteten mehrphasigen Gleichstrommotors sein, wie er beispielsweise in der Kraftfahrzeugtechnik ange- wendet wird. Die elektrischen Verbraucher 12 und 14 sind über je ein Schaltmittel 16 beziehungsweise 18 mit einer Spannungsquelle 20, in Kraftfahrzeugen in der Regel der Kraftfahrzeugbatterie, verbindbar.

Hierzu ist ein Leitungsnetz 22 verlegt, das eine hier als Ersatzschaltzeichen dargestellte Leitungsindukti- vität L aufweist. Parallel zu der Spannungsquelle 20 und den elektrischen Verbrauchern 12 und 14 ist eine Pufferkapazität C geschaltet.

Die Schaltmittel 16 und 18 sind über ein Steuergerät 24 mit pulsweitenmodulierten Signale ansteuerbar.

Entsprechend des jeweiligen pulsweitenmodulierten Signals schließen die Schaltmittel 16 und 18, bezie- hungsweise diese öffnen. Bei geschlossenen Schaltmit- tel 16 beziehungsweise 18 sind die elektrischen Ver- braucher 12 und 14 mit der Spannungsquelle 20 verbun- den, so daß ein Laststrom fließt. Bei geöffneten Schaltmitteln 16 und 18 fließt aufgrund der Eingangs- induktivität L des Leitungsnetzes 22 zwischen der Spannungsquelle 20 und den-von der Spannungsquelle 20 getrennten-elektrischen Verbrauchern 12 und 14 ein Zuleitungsstrom, der von der Pufferkapazität C aufgenommen wird.

Bei geschlossenen Schaltmitteln 16 und 18, das heißt, mit der Spannungsquelle 20 verbundenen elektrischen Verbrauchern 12 und 14 wird die Pufferkapazität C mittels eines Zuleitungsstromes entladen, der einer Differenz des gesamten Laststromes und dem Zulei- tungsstrom in die Pufferkapazität C entspricht. Somit stellt sich entsprechend der Stellung der Schaltmit- tel 16 und 18 ein bestimmter effektiver Strom für die Pufferkapazität C ein.

Anhand von Figur 2, das in einem Diagramm den nor- mierten effektiven Kondensatorstrom I über ein Tast- verhältnis T der pulsweitenmodulierten Signale des Steuergerätes 24, mit dem die Schaltmittel 16 und 18 angesteuert werden, zeigt, wird der Einfluß des Tast- verhältnisses auf den Effektivwert des Kondensator- stromes I deutlich.

In einer ersten Kennlinie 26 ist der Verlauf des Effektivwertes des Stromes I gemäß dem Stand der Technik dargestellt, wie er sich einstellt, wenn die Schaltmittel 16 und 18 mit einem pulsweitenmodulier- ten Signal taktgleich angesteuert werden, das heißt, die Schaltmittel 16 und 18 öffnen beziehungsweise schließen gleichzeitig.

Mit 28 ist eine weitere Kennlinie für den Verlauf des Effektivwertes des Stromes I eingetragen, bei dem die elektrischen Verbraucher 12 und 14 zeitversetzt mit einem pulsweitenmodulierten Signal mit gleichem Tast- verhältnis angesteuert werden, das heißt, entspre- chend des Tastverhältnisses schließen beziehungsweise

öffnen die Schaltmittel 16 und 18 zu unterschiedli- chen Zeitpunkten. Dadurch, daß durch das zeitver- setzte Ansteuern der Schaltmittel 16 und 18 eine-in der Überlagerung der beiden pulsweitenmodulierten Signale für die Schaltmittel 16 und 18 betrachtet- eine kürzere Pulspause gegeben ist, ergibt sich eine deutliche Reduzierung des maximalen Effektivwertes des Kondensatorstromes.

Anhand den Kennlinien 26 und 28 wird deutlich, daß bei einem Tastverhältnis von 50 W (Zeitdauer des pulsweitenmodulierten Signales zur gesamten Perioden- dauer) und einem um eine halbe Periodendauer zeitlich versetzten Ansteuern der Schaltmittel 16 und 18 mit einem pulsweitenmodulierten Signal gleichen Tastver- hältnisses ein Minimum des Effektivstromes I auf- tritt. Bei ideal angenommenen Verhältnissen von exakt um die halbe Periodendauer versetzten pulsweitenmodu- lierten Signalen mit jeweils einem Tastverhältnis von exakt 50 % kann der Effektivstrom I mit Null angenom- men werden, so daß für diesen konkreten Fall auf das Vorsehen einer Pufferkapazität C verzichtet werden kann. Da jedoch das Umschalten der pulsweitenmodu- lierten Signale mit endlichen Flanken erfolgt, ist der Wert Null praktisch nicht erreichbar. Anhand der dargestellten Kennlinien 26 und 28 wird jedoch deut- lich, daß insbesondere bei einem Tastverhältnis von 50 %, aber jedoch auch bei allen anderen Tastverhält- nissen eine deutliche Reduzierung des Maximalwertes des Effektivstromes I gegeben ist. Entsprechend des geringeren Effektivstromes I kann die Pufferkapazität C entsprechend geringerer dimensioniert werden.

Als dritte Kennlinie 30 ist der Verlauf des gesamten Laststromes bei entsprechend der Tastverhältnisse geschalteten elektrischen Verbrauchern 12 und 14 dargestellt.