Titel

Schaltwandleranordnung für ein Fahrzeug Die Erfindung geht aus von einer Schaltwandleranordnung für ein Fahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1.

Aus dem Stand der Technik sind Schaltwandleranordnungen bekannt, welche in Fahrzeugsteuergeräten, insbesondere ein einem Airbagsteuergerät eingesetzt werden. Solche Schaltwandleranordnungen haben zwei oder mehr Schaltwandler für die Erzeugung von verschiedenen Spannungen. In der Regel haben die verschiedenen Schaltwandler keinen Phasenbezug der Schaltfrequenz zueinander. Wenn doch ein Phasenbezug vorhanden ist, dann beruht dieser darauf, dass ein gemeinsamer Signalgenerator verwendet wird, um die Ansteuersignale zu er- zeugen. Zudem weist dieser Phasenbezug einen festen Wert auf. Schaltwandler erzeugen durch ihr Design parasitäre elektromagnetische Störungen. Diese Störungen gilt es auf ein bestimmtes Level zu reduzieren. Wenn nun zwei Schaltwandler ungeschickt in der Schaltphase zueinander liegen, können sich diese Störungen von zwei Schaltwandlern addieren. Dies führt dann zu einer höheren Emission, welche dann mit Mehraufwand (Kosten) optimiert werden müssen.

Offenbarung der Erfindung

Die Schaltwandleranordnung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des unabhän- gigen Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch die Einstellbarkeit bzw.

Programmierung des Phasenbezugs der mindestens zwei Schaltwandler die elektromagnetischen Störaussendungen besser kontrolliert werden können. Je nach Schaltwandlerdesign, Störfrequenz und Einstellmöglichkeit sind verschieden Optimierungen möglich. Die letztendliche Phasenlage und Flankenbezüge sind von layouttechnischen Umsetzung, Einbausituation (Steuergerät, Peripherie usw.) und der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) abhängig. Ist aber dann für eine vorgegebene Einbausituation und gleichen Steuergeräten stabil.

Ausführungsformen der Schaltwandleranordnung für ein Fahrzeug können bei- spielsweise Schaltwandler mit verschieden Schaltfrequenzen aufweisen. So kann eine dynamische Umsetzung des Phasenbezugs zwischen mindestens zwei Steuersignalen in vorteilhafter Weise über einen Regelalgorithmus oder als feste „Zyklustabelle" (erster Schaltvorgang mit einer ersten Phase; zweiter Schaltvorgang mit einer zweiten Phase usw.) erfolgen. Die Schaltfrequenzen können ganzzahlig oder nicht ganzzahlig untereinander verknüpft werden.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Schaltwandleranordnung für ein Fahrzeug, mit mindestens zwei Schaltwandlern zur Verfügung, welche jeweils in Abhängigkeit von einem Ansteuersignal eine Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung wandeln. Hierbei stellt eine Auswerte- und Steuereinheit die Phasenlage zwischen den Ansteuersignalen der mindestens zwei Schaltwandler in Abhängigkeit von einer elektromagnetischen Störaussendung ein. Unter der Auswerte- und Steuereinheit kann vorliegend ein elektrisches Gerät, wie beispielsweise ein Steuergerät, insbesondere ein Airbagsteuergerät, verstanden werden, welches erfasste Sensorsignale verarbeitet bzw. auswertet. Die Auswerte- und Steuereinheit kann mindestens eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßi- gen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten

System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Auswerte- und Steuereinheit beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Soft- waremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen

Softwaremodulen vorhanden sind. Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung der Auswertung verwendet wird, wenn das Programm von der Auswerte- und Steuereinheit ausgeführt wird. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Schaltwandleranordnung für ein Fahrzeug möglich.

Besonders vorteilhaft ist, dass die Auswerte- und Steuereinheit durch Einstellen der Phasenlage zwischen den Ansteuersignalen sich ergebende überlagernde Störfrequenzen zumindest teilweise auslöschen kann. So kann es durch die eingestellte Phasenlage bei Frequenzen im Nahbereich um die Schaltfrequenz zu Überlagerungen der Störungen kommen, die sich dann zumindest teilweise auslöschen können. Weiter ist auch denkbar, dass die Auswerte- und Steuereinheit durch Einstellen der Phasenlage zwischen den Ansteuersignalen sich ergebende überlagernde Störfrequenzen von einem kritischen ersten Frequenzbereich in einen unkritischen zweiten Frequenzbereich verschieben kann. Die überlagerten Störfrequenzen können beispielsweise von einem kritischen Frequenzbereich im

Bereich um 80MHz (U KW- Bereich) in einen unkritischen Bereich um 70MHz verschoben werden. Des Weiteren kann die Auswerte- und Steuereinheit durch Einstellen der Phasenlage zwischen den Ansteuersignalen parasitäre Effekte eines zugehörigen Schaltungslayouts kompensieren. Dadurch können negative Auswirkungen parasitärer Effekte, welche sich beispielsweise aufgrund von unterschiedlichen Verdrahtungslängen von Layout zu Layout ändern können, in vorteilhafter Weise kompensiert werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Schaltwandleranordnung kann ein Signalgene- rator ein erstes Ansteuersignal mit einer vorgegebenen ersten Frequenz und einer vorgegebenen ersten Phasenlage erzeugen. Hierbei kann ein Verzögerungsglied ein anliegendes Signal verzögern und das verzögerte Signal als zweites Ansteuersignal mit einer zweiten Phasenlage ausgeben. Zudem kann ein Frequenzteiler die erste Frequenz des ersten Ansteuersignais mit einem vorgegebe- nen Faktor teilen und das geteilte Signal mit einer zweiten Frequenz an das Verzögerungsglied ausgeben, welches das anliegende geteilte Signal verzögern und das verzögerte Signal als zweites Ansteuersignal mit einer zweiten Frequenz und der zweiten Phasenlage ausgeben kann. Die Auswerte- und Steuereinheit kann die Phasenlage zwischen dem ersten Ansteuersignal und dem zweiten Ansteu- ersignal durch Vorgabe der Verzögerungszeitspanne des Verzögerungsglieds einstellen und/oder die zweite Frequenz des zweiten Ansteuersignais durch Vorgabe des Teilungsfaktors einstellen. Somit kann das erste Ansteuersignal direkt oder frequenzgeteilt an das Verzögerungsglied angelegt und verzögert werden, um eine gewünschte Phasenlage zwischen den mindestens zwei Ansteuersigna- len einzustellen.

In alternativer vorteilhafter Ausgestaltung der Schaltwandleranordnung kann ein erster Signalgenerator ein erstes Ansteuersignal mit einer ersten Frequenz und einer ersten Phasenlage erzeugen, und ein zweiter Signalgenerator kann ein zweites Ansteuersignal mit einer zweiten Frequenz und einer zweiten Phasenlage erzeugen, wobei die Auswerte- und Steuereinheit Frequenzen und/oder Phasenlagen der Ansteuersignale vorgeben kann. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, vollständig voneinander unabhängige Ansteuersignale zu erzeugen, welche eine beliebig vorgebbare Phasenlage zueinander aufweisen können. Die Auswerte- und Steuereinheit kann die Phasenlage zwischen den Ansteuer- signalen in Abhängigkeit von Rückmeldesignalen einstellen, welche die mindestens zwei Schaltwandler an die Auswerte- und Steuereinheit ausgeben können. Vorzugweise geben die Schaltwandler einen aktuellen Lastzustand in Form der Pulsweitenmodulation an die Auswerte- und Steuereinheit aus.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Schaltwandleranordnung kann die Auswerte- und Steuereinheit die Phasenlage zwischen mindestens zwei Ansteu- ersignalen bezogen auf eine ansteigende Flanke und/oder abfallende Flanke des ersten Ansteuersignais und/oder auf eine ansteigende Flanke und/oder abfallende Flanke des zweiten Ansteuersignais einstellen. Dadurch können die Phasenbezüge der Flanken in vorteilhafter Weise frei gewählt werden. So kann beispielsweise die Phasenlage bei zwei Schaltwandlern von einer ansteigenden Flanke des ersten Ansteuersignais zu einer ansteigenden Flanke des zweiten Ansteuersignais oder von einer abfallenden Flanke des ersten Ansteuersignais zu einer ansteigenden Flanke des zweiten Ansteuersignais oder von einer ansteigenden Flanke des ersten Ansteuersignais zu einer abfallenden Flanke des zweiten Ansteuersignais oder von einer abfallenden Flanke des ersten Ansteuersignais zu einer abfallenden Flanke des zweiten Ansteuersignais vorgegeben werden. Weist die Schaltwandleranordnung für ein Fahrzeug mehr als zwei Schaltwandler auf, dann kann diese Kombinatorik entsprechend erweitert werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und wer- den in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltwandleranordnung für ein Fahrzeug.

Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbei- spiels einer erfindungsgemäßen Schaltwandleranordnung für ein Fahrzeug.

Ausführungsformen der Erfindung

Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbei- spiele einer erfindungsgemäßen Schaltwandleranordnung 1, 1A für ein Fahrzeug jeweils mindestens zwei Schaltwandlern 5, 5A, 7, 7A, welche jeweils in Abhängigkeit von einem Ansteuersignal ASl, ASIA, AS2, AS2A eine Eingangsspannung U E1, U E2 in eine Ausgangsspannung UA1, UA2 wandeln. Hierbei stellt eine Auswerte- und Steuereinheit 10, 10A die Phasenlage zwischen den Ansteuer- Signalen ASl, ASIA, AS2, AS2A der mindestens zwei Schaltwandler 5, 5A, 7, 7A in Abhängigkeit von einer elektromagnetischen Störaussendung ein.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen stellt die Auswerte- und Steuereinheit 10, 10A in Abhängigkeit vom Schaltwandlerdesign, der Einbausituation und der zu erzielenden elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) die Phasenlage zwischen den Ansteuersignalen ASl, ASIA, AS2, AS2A dynamisch so ein, dass sich ergebende überlagernde Störfrequenzen zumindest teilweise auslöschen. Zudem stellt die Auswerte- und Steuereinheit 10, 10A die Phasenlage zwischen den Ansteuersignalen ASl, ASIA, AS2, AS2A dynamisch so ein, dass sich er- gebende überlagernde Störfrequenzen von einem kritischen ersten Frequenzbe- reich in einen unkritischen zweiten Frequenzbereich verschoben werden. Des Weiteren stellt die Auswerte- und Steuereinheit 10, 10A die Phasenlage zwischen den Ansteuersignalen AS1, AS1A, AS2, AS2A so ein, dass parasitäre Effekte eines zugehörigen Schaltungslayouts kompensiert werden. Durch die Ein- stellbarkeit bzw. Programmierung des Phasenbezugs der mindestens zwei

Schaltwandler zueinander können die elektromagnetischen Störaussendungen in vorteilhafter Weise besser kontrolliert werden.

Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich ist, umfasst die Schaltwandleranordnung 1 im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel einen Signalgenerator 3, welcher ein erstes Ansteuersignal AS1 mit einer vorgegebenen ersten Frequenz und einer vorgegebenen ersten Phasenlage erzeugt und an einen ersten Schaltwandler 5 ausgibt. Ein Verzögerungsglied 20 verzögert ein anliegendes Signal, hier das erste Ansteuersignal AS1, und gibt das verzögerte Signal als zweites Ansteuersignal AS2 mit einer zweiten Phasenlage an einen zweiten Schaltwandler 7 aus. Der erste Schaltwandler 5 erzeugt in Abhängigkeit des ersten Ansteuersignais AS1 aus einer ersten Eingangsspannung U E1 eine erste Ausgangsspannung UA1. Der zweite Schaltwandler 7 erzeugt in Abhängigkeit des zweiten Ansteuersignais AS2 aus einer zweiten Eingangsspannung U E2 eine zweite Ausgangsspannung UA2. Zudem weist die Schaltwandleranordnung 1 im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel einen Frequenzteiler 22 auf, welcher die erste Frequenz des ersten Ansteuersignais AS1 mit einem vorgegebenen Faktor teilen und das geteilte Signal mit einer zweiten Frequenz an das Verzögerungsglied 20 ausgeben kann. Das Verzögerungsglied 20 kann das anliegende geteilte Signal verzögern und das verzögerte Signal als zweites Ansteuersignal AS2 mit einer zweiten Frequenz und der zweiten Phasenlage an den zweiten Schaltwandler 7 ausgeben.

Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich ist, stellt die Auswerte- und Steuereinheit 10 die Phasenlage zwischen dem ersten Ansteuersignal AS1 und dem zweiten Ansteuersignal AS2 über ein Phasenlagevorgabesignal PL durch Vorgabe der Verzögerungszeitspanne des Verzögerungsglieds 20 ein. Zusätzlich kann die Auswerte- und Steuereinheit 10 die zweite Frequenz des zweiten Ansteuersignais AS2 über das Phasenlagevorgabesignal PL durch Vorgabe des Teilungsfaktors einstellen. Durch den Teilungsfaktor kann der Phasenbezug bei Schaltwandlern mit ver- schieden ganzzahlig verknüpften Schaltfrequenzen von beispielsweise fl=4MHz und f2=2 MHz einfach umgesetzt werden.

Wie aus Fig. 2 weiter ersichtlich ist, umfasst die Schaltwandleranordnung 1A im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel einen ersten Signalgenerator 3A, welcher ein erstes Ansteuersignal ASIA mit einer ersten Frequenz und einer ersten Phasenlage erzeugt und an einen ersten Schaltwandler 5A ausgibt, und einen zweiten Signalgenerator 3B, welcher ein zweites Ansteuersignal AS2A mit einer zweiten Frequenz und einer zweiten Phasenlage erzeugt und an einen zweiten Schaltwandler 7A ausgibt. Hierbei gibt die Auswerte- und Steuereinheit 10A die Frequenzen und/oder Phasenlagen der Ansteuersignale ASIA, AS2A über entsprechende Phasenlagevorgabesignale PL1, PL2 vor. Die Auswerte- und Steuereinheit 10A stellt die Phasenlage zwischen den Ansteuersignalen ASIA, AS2A vorzugsweise in Abhängigkeit von Rückmeldesignalen RML1, RML2 ein, welche die mindestens zwei Schaltwandler 5A, 7A an die Auswerte- und Steuereinheit 10A ausgeben.

Die Auswerte- und Steuereinheit 10, 10A stellt die Phasenlage zwischen mind tens zwei Ansteuersignalen AS1, ASIA, AS2, AS2A bezogen auf eine ansteigende Flanke und/oder abfallende Flanke des ersten Ansteuersignais AS1, ASIA und/oder auf eine ansteigende Flanke und/oder abfallende Flanke des zweiten Ansteuersignais AS2, AS2A ein.

Durch Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schaltwandleranordnung für ein Fahrzeug können die Phasenbezüge der Flanken der Ansteuersignale frei gewählt werden. Die letztendlich eingestellten Phasenlagen und Flankenbezüge sind vom Schaltwandlerdesign, der layouttechnischen Umsetzung, der Einbausituation (Steuergerät und Peripherie) und der EMV-Messeinstellung abhängig. So kann der Phasenbezug bei Schaltwandlern mit verschieden Schaltfrequenzen, insbesondere bei nicht ganzzahlig verknüpften Schaltfrequenzen von beispielsweise fl=l,358MHz und f2 =3,8461 MHz, dynamisch umgesetzt werden. Die dynamische Umsetzung kann dann über einen Regelalgorithmus oder als feste „Zyklustabelle" erfolgen.