DE102019127709B4 - Verfahren und Vorrichtung zur PWM-Ansteuerung von HV-Komponenten - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur PWM-Ansteuerung von HV-Komponenten Download PDF

Info

Publication number
DE102019127709B4
DE102019127709B4 DE102019127709.4A DE102019127709A DE102019127709B4 DE 102019127709 B4 DE102019127709 B4 DE 102019127709B4 DE 102019127709 A DE102019127709 A DE 102019127709A DE 102019127709 B4 DE102019127709 B4 DE 102019127709B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pwm control
components
phase
individual
pwm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102019127709.4A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102019127709A1 (de
Inventor
Paul Leinsle
Jürgen Scherschmidt
Markus Prepens
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Webasto SE
Original Assignee
Webasto SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Webasto SE filed Critical Webasto SE
Priority to DE102019127709.4A priority Critical patent/DE102019127709B4/de
Priority to CN202011101466.2A priority patent/CN112672443B/zh
Priority to US17/097,888 priority patent/US11283433B2/en
Publication of DE102019127709A1 publication Critical patent/DE102019127709A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102019127709B4 publication Critical patent/DE102019127709B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00—Details of electric heating devices
    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227—Applications
    • H05B1/023—Industrial applications
    • H05B1/0236—Industrial applications for vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/01—Shaping pulses
    • H03K5/04—Shaping pulses by increasing duration; by decreasing duration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/02—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/02—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits
    • B60L1/04—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits fed by the power supply line
    • B60L1/06—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits fed by the power supply line using only one supply
    • B60L1/08—Methods and devices for control or regulation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/02—Arrangements for reducing harmonics or ripples
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—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
    • H03K17/567—Circuits characterised by the use of more than one type of semiconductor device, e.g. BIMOS, composite devices such as IGBT
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2270/00—Problem solutions or means not otherwise provided for
    • B60L2270/10—Emission reduction
    • B60L2270/14—Emission reduction of noise
    • B60L2270/147—Emission reduction of noise electro magnetic [EMI]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/46—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for ICE-powered road vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K7/00—Modulating pulses with a continuously-variable modulating signal
    • H03K7/08—Duration or width modulation ; Duty cycle modulation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)

Abstract

Verfahren zur PWM-Ansteuerung von mehr als einer HV-Komponente (12, 13, 14) zur Umsetzung der von den HV-Komponenten (12, 13, 14) benötigten Leistung, bei dem jede HV-Komponente (12, 13, 14) über eine individuelle PWM-Steuerschaltung angesteuert wird, wobei die individuellen PWM-Steuerschaltungen phasenversetzt zueinander angesteuert werden, wobei die Phasenversätze unsymmetrisch aufgeteilt werden und der maximale betragsmäßige Phasenversatz 0,5° bis 10° beträgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie auch eine zur Durchführung des Verfahrens eingerichtete Vorrichtung zur PWM-Ansteuerung von HV-Komponenten zur Umsetzung der vom übergeordneten System angeforderten Leistung.
  • HV Komponenten, wie etwa Lastwiderstände von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen müssen über einen relativ großen Spannungsbereich voll funktionsfähig sein, der im Fall eines 400 V Bordnetzes 250V ... 450V beträgt.
  • Aus der JP 2012 - 85 038 A ist ein Lastregler bekannt.
  • Ferner ist aus der JP 2014 - 78 798 A eine PWM-Steuerungsvorrichtung bekannt. Die PWM-Steuerungsvorrichtung schaltet jeweils einzelnen Lasten zugeordnete Schalter über individuelle PWM-Signale ein und aus, die eine gleiche Periode besitzen, aber in symmetrischer Weise gegeneinander phasenverschoben sind.
  • Die DE 10 2010 049 800 A1 beschreibt ein elektronisches Ansteuersystem zur Steuerung der Leistungsaufnahme mehrerer elektrischer Verbraucher.
  • Die WO 2005/ 056 342 A1 schließlich zeigt ein Verfahren zur pulsweitenmodulierten Ansteuerung einer Mehrzahl von Lastelementen. Auch hier werden mehrere Lastelemente (eines motorbetriebenen Fahrzeugs) durch PWM-Signale mit Leistung beaufschlagt, wobei die Pulsbreiten gleich, aber gegeneinander phasenverschoben sind. Der Phasenhub wird durch einen einzigen Zähler in symmetrischer Weise verwirklicht.
  • Um diese Funktionsfähigkeit zu gewährleisten werden Lastwiderstände (z.B. Lastwiderstände in Gestalt von Heizelementen) so ausgelegt, dass diese bei 250V die erforderliche Leistung umsetzen. Bei höheren Spannungen würde in diesen Leistungswiderständen bei Vollansteuerung eine deutlich (im Quadrat) höhere Leistung umgesetzt werden (P= U2 / R), die den Lastwiderstand durch thermische Überlastung zerstören würde. Diese muss durch eine Regelung auf den Maximalwert reduziert werden. Ferner muss die Leistung in den Widerständen bei Bedarf unter den Maximalwert verringert (geregelt) werden.
  • Deshalb werden HV-Komponenten bzw. Lastwiderstände meist durch eine PWM Ansteuerung (bevorzugt wiederholtes, insbesondere ständiges Ein- und Ausschalten mit entsprechendem Tastgrad und einer Schaltfrequenz fSchalt ≈ 400 Hz ... 20 kHz) geregelt. Hierdurch kann sowohl die maximale, als auch die geforderte Leistung eingestellt werden. Dadurch entstehen jedoch Bordnetzstörungen, wie etwa leitungs-, feldgebundene Störungen und Stromripple. Ein Weg zur Reduktion der Stromripple ist die Zerlegung der HV-Komponenten bzw. Lastwiderstände zu mehreren (1 ... n) kleineren Lastwiderständen mit einem höheren Widerstand und einer phasenversetzten Ansteuerung (ΔISchalt = ΔISystem / n; fSystem = n * fSonalt).
  • Durch diese Zerlegung der HV-Komponenten bzw. Lastwiderstände entstehen leitungs- und feldgebundene Störungen nicht nur bei fSchalt, sondern auch bei fSystem und deren gemeinsamen Teilern. Besonders stark tritt dieser Effekt bei reziproken Tastgraden auf (bei n=8 → 1/8, 1/4, 3/8, 1/2, 5/8, 3/4, 7/8, 1). Im Fall von beispielsweise fSchalt = 500Hz; n = 8; Δϕ1...n = 45° entstehen Überhöhungen bei 500 Hz, 1 kHz, 2 kHz, 4 kHz (= fSystem).
  • Es besteht deshalb ein Bedarf an einem Verfahren zur PWM-Ansteuerung von HV-Komponenten zur Umsetzung der von den HV-Komponenten benötigten Leistung, das gewährleistet, dass die auftretenden leitungs- und feldgebundene Störungen verringert werden.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur PWM-Ansteuerung von HV-Komponenten zur Umsetzung der von den HV-Komponenten benötigten Leistung zu schaffen, bei dem leitungs- und feldgebundene Störungen verringert werden.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die Erfindung schafft demnach ein Verfahren zur PWM-Ansteuerung von mehr als einer HV-Komponenten zur Umsetzung der von den HV-Komponenten benötigten Leistung, bei dem jede HV-Komponente über eine individuelle PWM-Steuerschaltung angesteuert wird.
  • Indem jede HV-Komponente über ihre eigene PWM-Steuerschaltung angesteuert wird, werden leitungs- und feldgebundene Störungen im Vergleich zum Stand der Technik verringert. Vorteilhafterweise kommt eine ungerade Anzahl von HV-Komponenten zum Einsatz. Bevorzugt ist in diesem Sinne die Verwendung von 3 bis 9 HV-Komponenten.
  • Besonders bevorzugt sind die HV-Komponenten Zuheizer, insbesondere in Kraftfahrzeugen wie Elektroautos und/ oder Hybridelektrokraftfahrzeugen.
  • Bei der Erfindung werden die individuellen PWM-Steuerschaltungen phasenversetzt zueinander angesteuert: Dabei werden die Phasenversätze unsymmetrisch aufgeteilt. Eine unsymmetrische Aufteilung bedeutet, dass der Phasenversatz nicht gleich ist, sondern sich unterscheidet. Bei vier Schaltungen werden diese dann nicht mit jeweils 90° Versatz geschaltet, sondern mit beispielsweise 89°, 92°, etc. Der Phasenversatz, d.h. die Abweichung zum symmetrischen Phasenversatz von 90° zwischen diesen beiden Schaltungen beträgt dann beispielsweise -1° bzw. +2°, d.h. der betragsmäßige Phasenversatz liegt zwischen 1° und 2°.
  • Hierdurch werden die leitungs- und feldgebundenen Störungen im Bereich der Systemfrequenz fSystem stark verringert bzw. auf ein vergrößertes Frequenzband verteilt. Der maximale betragsmäßige Phasenversatz beträgt 0,5 bis 10 Grad, vor allem bevorzugt 1 bis 6 Grad.
  • Vorteilhafterweise umfassen die HV-Komponenten zumindest eines oder mehrere der folgenden Elemente: einen Heizkern, einen PTC Heizkern, einen keramischen Heizkern oder einen elektrischen Widerstands-Heizkern.
  • Ferner schafft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend erläuterten erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei individuelle PWM-Steuerschaltungen zur PWM-Ansteuerung von 1...n HV-Komponenten vorgesehen sind, und wobei Mittel vorgesehen sind, um die Phasenversätze der von der PWM-Schaltung bereitgestellten individuellen PWM-Ansteuerung unsymmetrisch aufzuteilen.
  • Ferner schafft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei eine PWM-Steuerschaltung zur PWM-Ansteuerung mehr als einer HV-Komponente vorgesehen ist, und wobei Mittel vorgesehen sind, um die Phasenversätze bei der von der PWM-Schaltung bereitgestellten PWM-Ansteuerung unsymmetrisch auf die HV-Komponenten bzw. Lastwiderstände aufzuteilen.
  • Bevorzugt ist die PWM-Steuerschaltung zur PWM-Ansteuerung der HV-Komponenten über die ungerade Anzahl von HV-Komponenten bzw. Lastwiderstände ausgelegt. Durch eine ungerade Anzahl (wenn möglich Primzahl) der HV-Komponenten bzw. Lastwiderstände können die Überhöhungen in den gemeinsamen Teilern von fSchalt und fSystem eliminiert werden.
  • In schaltungstechnisch einfacher Weise umfassen die individuellen PWM-Steuerschaltungen zur PWM-Ansteuerung der 0 ... n HV-Komponenten Mittel zur unsymmetrischen PWM-Ansteuerung folgende Elemente:
    • - eine gemeinsame Oszillatoreinheit zur Bereitstellung eines einheitlichen Basis-Signals (fPWM Base) für sämtliche individuellen PWM-Steuerschaltungen, und
    • - 0...n Duty Cycle Einheiten (Einschaltdauer-Einheiten), und wobei die Mittel zur unsymmetrischen PWM-Ansteuerung folgende Elemente umfassen:
    • - 0 ... n Phasenschiebereinheiten.
  • Vorteilhafterweise sind 1 ... n Lastschalter, vor allem IGBTs zur individuellen PWM-Ansteuerung der 1 ... n HV-Komponenten vorgesehen.
  • Durch die Erfindung werden außerdem folgende Vorteile erzielt:
    • Das erfindungsgemäße Ansteuerkonzept ist sehr einfach umsetzbar.
    • Die erforderlichen Maßnahmen zur Dämpfung leitungs- und feldgebundener
    • Störungen können deutlich reduziert werden.
    • - Im Vergleich zum Stand der Technik lassen sich dadurch teure Bauteile einsparen, bzw. deutlich verkleinern.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
    • 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur PWM-Ansteuerung von HV-Komponenten.
    • 2 in Diagrammform eine PWM-Ansteuerung von acht HV-Komponenten mit symmetrischem Phasenversatz gemäß einem Vergleichsbeispiel,
    • 3 in Diagrammform eine PWM-Ansteuerung von sieben HV-Komponenten mit unsymmetrischem Phasenversatz.
  • Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur PWM-Ansteuerung von HV-Komponenten, vorliegend in Gestalt von Lastwiderständen ist in 1 in Gestalt eines Blockdiagramms gezeigt. Die Vorrichtung umfasst einen PWM-Steuerschaltungsblock 10, eine Oszillatoreinheit 11 und HV-Komponenten in Gestalt von Heizkernen 12 bis 14.
  • Der PWM-Steuerschaltungsblock 10 umfasst 0 ... n Duty Cycle Einheiten (Einschaltdauereinheiten) 15 bis 17 und diesen nachgeordnete 0 ... n Phasenschiebereinheiten 18 bis 20. Die Duty Cycle Einheiten und die Phasenschiebereinheiten werden mit ein und demselben Basis-Signal (fPWM Base) beaufschlagt, das von der Oszillatoreinheit 11 bereitgestellt wird.
  • Am Ausgang der Phasenschiebereinheit 18 steht ein PWM-Signal 0 zur Verfügung. Am Ausgang der Phasenschiebereinheit 19 steht ein PWM-Signal 1 zur Verfügung und am Ausgang der Phasenschiebereinheit 20 steht ein PWM-Signal n zur Verfügung. Diese PWM-Signale weisen relativ zueinander Abweichungen vom symmetrischen Phasenversatz auf, die durch die Phasenschiebereinheiten erzeugt werden und betragsmäßig 0,5° bis 10° Grad, vor allem 1° bis 6° Grad betragen.
  • Jedes PWM-Signal dient zur individuellen Ansteuerung der Lastwiderstände zur Umsetzung der von den HV-Komponenten benötigten Leistung. Im Einzelnen wird mit dem PWM-Signal 0 der Lastwiderstand im Lastpfad 12 angesteuert, mit dem PWM-Signal 1 wird der Lastwiderstand im Lastpfad 13 angesteuert und mit dem PWM-Signal n wird der Lastwiderstand im Lastpfad 14 angesteuert. Jedem Lastwiderstand wird sein individuelles PWM-Signal über einen individuellen Lastschalter, im vorliegenden Fall über einen IGBT zugeführt. So wird dem Lastwiderstand 22 sein PWM-Signal 0 über den IGBT 21 zugeführt. In derselben Weise wird dem Lastwiderstand im Lastpfad 12 sein PWM-Signal 1 über einen nicht gezeigten IGBT zugeführt, während dem Lastwiderstand im Lastpfad 13 sein PWM-Signal n über einen nicht gezeigten IGBT zugeführt wird.
  • In den Diagrammen in 2 und 3 sind auf der x-Achse der zeitliche Verlauf von PWM-Signalen zur Ansteuerung von acht bzw. sieben Lastwiderstände bzw. Umsetzung der von den Lastwiderständen benötigten Leistung und auf der y-Achse deren Amplitude aufgetragen.
  • In der nicht mehr unter den Schutz der beigefügten Ansprüche fallenden Ausführungsform der 2 ist der Phasenversatz symmetrisch aufgeteilt, während in 3 der Phasenversatz dem erfindungsgemäßen Vorschlag zur PWM-Ansteuerung von HV-Komponenten zur Umsetzung der von der HV-Komponente benötigten Leistung entsprechend unsymmetrisch aufgeteilt ist. Außerdem ist den 2 und 3 zu entnehmen, dass in 2 eine gerade und in 3 eine ungerade Anzahl von HV-komponenten bzw. Lastwiderständen zum Einsatz kommt.
  • Aufgrund der in 3 zum Ausdruck kommenden Maßnahme der unsymmetrischen Aufteilung der Phasenversätze können leitungs- und feldgebundene Störungen im Bereich der Systemfrequenz fSystem verringert bzw. auf ein vergrößertes Frequenzband bzw. Tastgradbereich verteilt werden. Durch die ferner 2 zu entnehmende ungerade Anzahl der Lastwiderstände können die Überhöhungen durch eliminieren der gemeinsamen Teiler von fSchalt und fSystem beseitigt werden.

Claims (6)

  1. Verfahren zur PWM-Ansteuerung von mehr als einer HV-Komponente (12, 13, 14) zur Umsetzung der von den HV-Komponenten (12, 13, 14) benötigten Leistung, bei dem jede HV-Komponente (12, 13, 14) über eine individuelle PWM-Steuerschaltung angesteuert wird, wobei die individuellen PWM-Steuerschaltungen phasenversetzt zueinander angesteuert werden, wobei die Phasenversätze unsymmetrisch aufgeteilt werden und der maximale betragsmäßige Phasenversatz 0,5° bis 10° beträgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine ungerade Anzahl von HV-Komponenten (12, 13, 14) zum Einsatz kommt.
  3. Verfahren Anspruch 1 oder 2, bei dem die HV-Komponenten (12, 13, 14) zumindest eines oder mehrere der folgenden Elemente umfassen: einen Heizkern, einen PTC Heizkern, einen keramischen Heizkern oder einen Widerstands-Heizkern.
  4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei individuelle PWM-Steuerschaltungen zur PWM-Ansteuerung von 2 ... n HV-Komponenten (12, 13, 14) vorgesehen sind, und wobei Mittel vorgesehen sind, um die Phasenversätze der von der PWM-Schaltung bereitgestellten individuellen PWM-Ansteuerung unsymmetrisch aufzuteilen, wobei der maximale betragsmäßige Phasenversatz 0,5° bis 10° beträgt.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die individuellen PWM-Steuerschaltungen zur PWM-Ansteuerung der 2 n HV-Komponenten (12, 13, 14) Mittel zur unsymmetrischen PWM-Ansteuerung folgende Elemente umfassen: - eine gemeinsame Oszillatoreinheit (11) zur Bereitstellung eines einheitlichen Basis-Signals (fPWM Base) für sämtliche individuellen PWM-Steuerschaltungen, und - 2 n Duty Cycle Einheiten (15, 16, 17), und wobei die Mittel zur unsymmetrischen PWM-Ansteuerung folgende Elemente umfassen: - 2 ... n Phasenschiebereinheiten (18, 19, 20).
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei 2 ... n Lastschalter (21), vor allem IGBTs zur individuellen PWM-Ansteuerung der 2 ... n HV-Komponenten (12, 13, 14) vorgesehen sind.
DE102019127709.4A 2019-10-15 2019-10-15 Verfahren und Vorrichtung zur PWM-Ansteuerung von HV-Komponenten Active DE102019127709B4 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019127709.4A DE102019127709B4 (de) 2019-10-15 2019-10-15 Verfahren und Vorrichtung zur PWM-Ansteuerung von HV-Komponenten
CN202011101466.2A CN112672443B (zh) 2019-10-15 2020-10-15 用于hv部件的pwm操控的方法
US17/097,888 US11283433B2 (en) 2019-10-15 2020-11-13 Method for the PWM actuation of HV components

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019127709.4A DE102019127709B4 (de) 2019-10-15 2019-10-15 Verfahren und Vorrichtung zur PWM-Ansteuerung von HV-Komponenten

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102019127709A1 DE102019127709A1 (de) 2021-04-15
DE102019127709B4 true DE102019127709B4 (de) 2023-05-04

Family

ID=75155436

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019127709.4A Active DE102019127709B4 (de) 2019-10-15 2019-10-15 Verfahren und Vorrichtung zur PWM-Ansteuerung von HV-Komponenten

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11283433B2 (de)
CN (1) CN112672443B (de)
DE (1) DE102019127709B4 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022110039A1 (de) 2022-04-26 2023-10-26 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung für geglättete Versorgungsspannung von Hochvolt-Verbrauchern am Hochvolt-Zwischenkreis des Ladegerätes

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005056342A1 (de) 2003-12-11 2005-06-23 Conti Temic Microelectronic Gmbh Verfahren zur pulsweitenmodulierten ansteuerung einer mehrzahl von lastelementen
DE102010049800A1 (de) 2010-07-01 2012-01-05 Dbk David + Baader Gmbh Elektronisches Ansteuersystem zur Steuerung der Leistungsaufnahme mehrerer elektrischer Verbraucher
JP2012060038A (ja) 2010-09-10 2012-03-22 Sumitomo Bakelite Co Ltd 半導体用フィルムおよび半導体装置の製造方法
JP2014053798A (ja) 2012-09-07 2014-03-20 Omron Corp 登録装置およびプログラム

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4825144A (en) * 1987-11-10 1989-04-25 Motorola, Inc. Dual channel current mode switching regulator
US5901054A (en) * 1997-12-18 1999-05-04 Chun-Shan Institute Of Science And Technology Pulse-width-modulation control circuit
DE10333820A1 (de) * 2003-07-24 2005-02-17 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH Schaltungsanordnung zum Betreiben mindestens einer Hochdruckentladungslampe
US20060164366A1 (en) * 2005-01-24 2006-07-27 Beyond Innovation Technology Co., Ltd. Circuits and methods for synchronizing multi-phase converter with display signal of LCD device
US7498754B2 (en) * 2007-04-02 2009-03-03 Supertex, Inc. Architecture for driving multiple loads at constant current
JP2012085038A (ja) * 2010-10-08 2012-04-26 Denso Corp 負荷制御装置
JP5862538B2 (ja) * 2012-10-09 2016-02-16 株式会社デンソー Ｐｗｍ制御装置
DE102014221962A1 (de) * 2014-10-28 2016-04-28 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Beheizen einer im Zusammenhang mit einer Brennkraftmaschine stehenden Bereitstellungseinrichtung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005056342A1 (de) 2003-12-11 2005-06-23 Conti Temic Microelectronic Gmbh Verfahren zur pulsweitenmodulierten ansteuerung einer mehrzahl von lastelementen
DE102010049800A1 (de) 2010-07-01 2012-01-05 Dbk David + Baader Gmbh Elektronisches Ansteuersystem zur Steuerung der Leistungsaufnahme mehrerer elektrischer Verbraucher
JP2012060038A (ja) 2010-09-10 2012-03-22 Sumitomo Bakelite Co Ltd 半導体用フィルムおよび半導体装置の製造方法
JP2014053798A (ja) 2012-09-07 2014-03-20 Omron Corp 登録装置およびプログラム

Also Published As

Publication number Publication date
US11283433B2 (en) 2022-03-22
CN112672443B (zh) 2023-10-13
US20210288642A1 (en) 2021-09-16
DE102019127709A1 (de) 2021-04-15
CN112672443A (zh) 2021-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2255434B1 (de) Verfahren zur steuerung eines mehrphasigen stromrichters mit verteilten energiespeichern bei niedrigen ausgangsfrequenzen
DE19913634C2 (de) Vorrichtung zur Steuerung abschaltbarer Halbleiterschalter eines netzseitigen Stromrichters eines Spannungszwischenkreis-Umrichters
WO2020001951A1 (de) Steuerungseinrichtung sowie verfahren zum entladen eines zwischenkreiskondensators, stromrichter und fahrzeug
EP2762347A1 (de) Modularer Hochfrequenz-Umrichter und Verfahren zum Betrieb desselben
WO2005056342A1 (de) Verfahren zur pulsweitenmodulierten ansteuerung einer mehrzahl von lastelementen
DE102019127709B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur PWM-Ansteuerung von HV-Komponenten
WO2013107567A2 (de) Kraftfahrzeug, batterie und verfahren zum steuern einer batterie
EP2899879B1 (de) Verfahren zum Betrieb sowie Vorrichtung zur Ansteuerung einer rotierenden bürstenlosen elektrischen Maschine
DE19815896C2 (de) Drehzahl-Steuervorrichtung für einen elektronisch kommutierten mehrphasigen Elektromotor
DE102013208569A1 (de) Schaltungsanordnung mit redundanten Halbbrücken zum Betreiben einer elektrischen Maschine
AT523577B1 (de) Maschinenumrichter und Verfahren zum Betrieb eines Maschinenumrichters
DE102007040166B4 (de) Motorsteuerungsvorrichtung
DE4216946C2 (de) Verfahren zum Betrieb eines Dreiphasenumrichters zur symmetrischen Speisung einer dreiphasigen Last
DE69827592T2 (de) Verfahren und Schaltungsvorrichtung zur Kommutation eines elektrischen Motors mit mehreren Windungen
EP1053588B1 (de) Verfahren zur erstellung von stellbefehlen für stromrichter
EP2722252B1 (de) Heizvorrichtung für ein Lenkrad eines Kraftfahrzeugs, Kraftfahrzeug und entsprechendes Verfahren
EP2416981B1 (de) Stromrichtersystem sowie verfahren zum betreiben eines stromrichtersystems
DE102011017705A1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Drehfeldmaschine
DE102013019899A1 (de) Synchronisationsleitung bei Elektromotoren
DE102013109364A1 (de) Variabler Tiefsetzer und Batterieladestation mit einem solchen Tiefsetzer
DE202013103910U1 (de) Variabler Tiefsetzer und Batterieladestation mit einem solchen Tiefsetzer
DE102009003599B4 (de) Schaltung zur Drehzahlregelung eines Elektromotors
DE102021113541A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Versorgung mehrerer Lasten mit elektrischer Energie sowie Steer-by-Wire-System
EP4298723A1 (de) Umrichter sowie verfahren zum betrieb eines umrichters
WO2020212058A1 (de) Verfahren zur ansteuerung einer mehrphasigen elektrischen maschine mittels raumzeigermodulation, steuereinrichtung sowie antriebsanordnung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R082 Change of representative

Representative=s name: PRUEFER & PARTNER MBB PATENTANWAELTE RECHTSANW, DE

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final