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Title:
METHOD FOR CONTROLLING A SEMICONDUCTOR BRIDGE OF AN ELECTRICALLY OPERABLE MOTOR USING A RAMP SIGNAL, CONTROL DEVICE AND ARRANGEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/072610
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for controlling a semiconductor bridge (4) of an electrically operable motor (7), wherein the semiconductor bridge (4) is controlled in dependence upon a pulse-width modulation signal (18) using a first controllable semiconductor switch (5) and a second controllable semiconductor switch (6) separate thereto in order to supply the electrically operable motor (7) with electrical energy (Vs), wherein, in dependence upon the pulse-width modulation signal (18), a ramp signal (20) with a specifiable ramp gradient (22) is generated for controlling one of the two controllable semiconductor switches (5, 6) by means of a ramp generator (10). The invention further relates to a control device (2) and to an arrangement (1).

Inventors:
JOOS, Uli (Im Obstgarten 6, Nonnenhorn, 88149, DE)
Application Number:
EP2018/076628
Publication Date:
April 18, 2019
Filing Date:
October 01, 2018
Export Citation:
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Assignee:
CONTI TEMIC MICROELECTRONIC GMBH (Sieboldstraße 19, Nürnberg, 90411, DE)
International Classes:
H03K17/16
Domestic Patent References:
WO2012007558A12012-01-19
Foreign References:
EP1986322B12012-11-14
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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.

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 V s 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 V s betrieben wird. Da insbesondere bei Ver- stellmotoren die Leistung geregelt werden muss, muss im vor- liegenden Ausführungsbeispiel mittels der Halbleiterbrücke 4 die Versorgungsspannung V s 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 V s 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 V R 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 V s 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 V s 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 V s 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 V s 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

V s Versorgungsspannung

V R Versorgungspunkt

Vo Versorgungspunkt

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