WO2008037511A1 - Schaltungsanordnung und verfahren zur pwm-ansteuerung einer elektrischen last - Google Patents

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WO2008037511A1
WO2008037511A1 PCT/EP2007/055339 EP2007055339W WO2008037511A1 WO 2008037511 A1 WO2008037511 A1 WO 2008037511A1 EP 2007055339 W EP2007055339 W EP 2007055339W WO 2008037511 A1 WO2008037511 A1 WO 2008037511A1
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load signal
signal
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PCT/EP2007/055339
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Anton Mayer-Dick
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Continental Automotive Gmbh
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/24—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P7/285—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
    • H02P7/29—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using pulse modulation

Definitions

  • the present invention relates to electrical systems in which an electrical load, such as an electrical actuator ⁇ shear in an automotive electronics, can be controlled by a load signal to a predetermined extent.
  • an electrical load such as an electrical actuator ⁇ shear in an automotive electronics
  • the invention relates to a circuit arrangement and a method for controlling an electrical load.
  • a circuit arrangement for driving an electrical load with a PWM load signal pre ⁇ see wherein the circuitry includes a driver for generating the PWM load signal based on a driver to-run PWM control signal and a program-controlled computing ⁇ ner learned, which specifies the PWM control signal, wherein the computer device is designed to
  • the electric load is driven with a pulse-width modulated (PWM) signal load, so a signal in which to achieve a desired actuation amount, the width (duration time) of pulses in the load signal is a ⁇ is provided.
  • PWM pulse-width modulated
  • a signal in which to achieve a desired actuation amount, the width (duration time) of pulses in the load signal is a ⁇
  • the so-called duty cycle of a rectangular PWM load signal to be changed which is defined as the ratio between the so-called "switch-on” and the total duration of the relevant PWM interval (alternatively the so-called "off”).
  • the PWM load signal is generated by a driver on the basis of the dri ⁇ supplied via the PWM control signal, wherein the PWM control signal is advantageously given ner worn by a program-controlled accounting.
  • the timing at which the PWM load signal measurement is caused ⁇ selects such ge that the actual time of measurement is within a PWM on-time, during which the load signal in question increases in its value.
  • a correction parameter then determined is preferably used to extend or shorten the PWM switch-on time as required, and preferably at the very latest at the PWM switch-on time which directly follows the PWM switch-on time in which the measured value pair was recorded.
  • the load signal (eg a load current) does not have to be measured at an exact point in time. Due to the "extrapolation" in the context of the correction, the exact time of the measurement is ultimately irrelevant.
  • the circuit arrangement is provided as part of an automotive electronics, or the driving is performed by means of an automotive electronics.
  • the driver is designed to supply the electrical load during a PWM switch-on time with a supply voltage of an electrical load. See systems (eg, automotive electronics) to act on.
  • the driver can z. B. in a conventional manner be designed as an output stage, which connects a terminal of exter ⁇ nen electrical load (eg., Combination of resistors, capacitors and inductors) during the on-time with a supply potential and during the off-time with an electrical ground , wherein a further load connection is connected at least during the activation (or permanently) to a fixed supply potential, in particular an electrical material.
  • exter ⁇ nen electrical load eg., Combination of resistors, capacitors and inductors
  • the invention is thus particularly suitable for PWM drives in which the driver used to generate the PWM load signal is supplied by an operating voltage which is faulty or subject to fluctuations.
  • the electrical load has an inductive component or even represents essentially a purely inductive load.
  • the PWM control provided in the invention is advantageous and, on the other hand, reacts the actual activation amount particularly sensitively. B. to supply voltage changes, which is subjected to the driver used.
  • the latter prob ⁇ lem can be "wegkorrigieren" well with the invention.
  • the electrical load in particular inductive load
  • quantity control devices such.
  • a controlled inductive load z.
  • the PWM load signal may represent the load current flowing through the load.
  • load signal measurement can be used for a load current in existing Sonders simple manneristsab ⁇ optionally be implemented at a resistor element of a by a measurement, wherein the resistive element in series with the load, or as a so-called shunt resistor is arranged (parallel).
  • the programmgesteu ⁇ erte computer device For detecting the load PWM signal value is the programmgesteu ⁇ erte computer device, which is for itself.
  • B. may act to a micro- controller in a control unit of an automotive electronics, preferably equipped with an analog / digital converter.
  • the simultaneous detection of the associated measuring time is preferably based on a counting in the computer Einrich ⁇ tion of pulses in a periodic clock signal available there.
  • the PWM load signal value, the associated measurement time value and the correction parameter determined on the basis of this value pair are determined or processed in a digital representation.
  • the timing at which the PWM load signal measurement is made is selected such that the actual measurement time point within the respective PWM interval just after the Be ⁇ beginning of or shortly before the end of a PWM on-time or PWM switch off time is.
  • the term "scarce” should in particular include the case in which the time span between the respective measuring time point and the start or end of the relevant PWM time is less than 20 percent, in particular less than 10 percent, the relevant PWM time (switch ⁇ time or off time) makes.
  • interrupt processing the PWM load signal measurement by means of a program interrupt routine ⁇ ("interrupt processing") is accomplished.
  • the PWM correction parameter is determined on the basis of the result of a comparison in which the determined PWM correction parameter is determined.
  • Load signal / measuring time value pair is compared with a stored desired course of the PWM load signal / time dependence.
  • this z. B. be provided that from an memory of the computer device for the determined measurement time, an ideal value or desired value of the load signal from ⁇ called and compared with the measured, actual load signal value.
  • a corresponding correction of the PWM specification can then be made.
  • a reverse procedure is possible in which, based on a measured, actual current value from a memory of the computer device that target time is retrieved, which corresponds to the GE ⁇ measured current value. Then can be re-initiated a geeig ⁇ designated correction if a deviation be- see is the time of measurement determined and that the time for which the measured current value would have been expected.
  • the PWM correction parameter is calculated by the computer device.
  • the PWM correction parameter is an on-time correction parameter or off-time correction parameter for Change (lengthening or shortening) of the relevant PWM time (switch-on time or switch-off time) is used, this correction parameter z. B. calculated by a mathematical extrapolation.
  • the PWM correction parameter is retrieved from a look-up table in which a respectively suitable PWM correction parameter is stored for a plurality of PWM load signal / measurement time value pairs.
  • FIG. 1 is a block diagram of a circuit arrangement for PWM control of an inductive load
  • FIG. 3 shows a schematic program flow diagram relating to the generation and output of a PWM control signal by a control device shown in FIG. 1, FIG.
  • FIG. 4 shows a schematic program flow diagram relating to a correction of PWM data in the specification according to FIG. 3
  • FIG. 5 is a diagram for exemplary explanation of a PWM default correction
  • FIG. 6 is an illustration for illustrating the use of a previously stored map for
  • Fig. 1 illustrates a circuit arrangement 10 for driving an inductive load L with a load current I, which is generated by an output stage E and GE ⁇ leads via a series circuit of the inductive load L and a current sense resistor Rm.
  • a measuring voltage Vm dropping in the control operation at the measuring resistor Rm is thus characteristic (here: proportional) for the load current I.
  • Vout denotes the output voltage of the final stage E causing the load current I.
  • the control of the load L with the output voltage Vout and the output current I is carried out according to a PWM (Puls shimmerenmodu ⁇ lation) method, in which a control device ECU containing a program-controlled computer device (here: microcontroller of an automotive control unit) a PWM control signal PWM generated and inputs to a control input of the end ⁇ stage E.
  • a control device ECU containing a program-controlled computer device (here: microcontroller of an automotive control unit) a PWM control signal PWM generated and inputs to a control input of the end ⁇ stage E.
  • the output stage E is supplied by an onboard power supply voltage Vs of the Subject Author ⁇ fenden motor vehicle and switches according to the input PWM control signal PWM having a first terminal to the external load L alternately to the electrical ground or supply voltage Vs.
  • a second terminal of the load L is (via the current measuring resistor Rm) to electrical ground ver ⁇ prevented.
  • the load path L, Rm a freewheeling diode D is connected in parallel.
  • Fig. 2 shows in the upper part an exemplary course of
  • Control signal pwm over time t In this example approximately exporting ⁇ a fixed predetermined interval is provided PWM ⁇ see which sound from a PWM on-time and toff is composed of a PWM off time. Notwithstanding the ⁇ represent provided embodiment in which the signal PWM is a pulse width modulated signal, the signal could define the pwm An Kunststoff990 (duty ratio of the PWM signal I load) in other ways. For example, it could be in the signal PWM to an analog or digital signal which toff the time ton and the off time, the duty cycle or coded (eg. B. ton / toff) in any suitable manner walls ⁇ ren.
  • the resulting load current I is plotted against the time t. From this representation, it can be seen that the load current I rises during a switch-on time ton and decreases in each case during a switch-off time toff. Due to the inductive nature of the controlled load L, approximately exponential curves for the load current I as a function of the time t are obtained for the aforementioned periods. In this case, the load current I fluctuates between a minimum current Imin, which is present at the end of the switch-off time toff, and a maximum current Imax, which is present at the end of the switch-on time ton. The overall time stoffte load current is accordingly between the two extreme values Imin and Imax and determines the instantaneous Ansteu ⁇ huis slaughter. To change the driving amount is a change in the
  • Duty cycle tone / (ton + toff) is provided, which leads to ei ⁇ ner simultaneous increase or decrease of the two current limits Imin and Imax and thus the time-average load current I.
  • FIG. 3 shows a flow chart of a program running in the control unit ECU for specifying the control signal pwm.
  • the processing starts in a step S10.
  • a desired drive amount in the form of a desired (average) desired current for the load current I is specified.
  • This target specification can se on the opening of a solenoid proportional valve ⁇ draw be, in which a magnetic coil which is controlled here in ⁇ inductive load L is beispielswei-.
  • the duration of the switch-on time ton and the duration of the switch-off time toff are predetermined from the drive amount previously determined in this way.
  • the sum ton + toff is a constant and corresponds to a fixed predetermined PWM interval.
  • the PWM control signal pwm is output on the basis of the predetermined PWM times ton and toff.
  • step S20 in which optionally a modified target amount of the drive ⁇ tion is given, and the described processing steps S30 and S40 are repeated.
  • a fundamental, in practice serious problem of the driving method described so far is that although the control signal pwm significantly determines the actual drive ⁇ extent for the load L, the relationship between the (average) load current I and the control signal pwm, however, difficult to predict variations is subject.
  • One reason for such fluctuations in the automotive electronics described here is z. B. in the operation of the vehicle on ⁇ passing short-term changes in the supply voltage Vs, which in the example described z. B. directly affect the increasing course of the load current I during the turn-on time ton.
  • Another problem, which influences the An Taverngenaumaschinemaschine disadvantageous is beispielswei ⁇ se a variation of the electrical characteristics of the control on the load L (z. B. temperature-related), or a change of contact resistances in the wiring harness of the vehicle concerned.
  • the load current is ergenaumaschine for handling this problem and increase well as the control monitors in below-described manner ⁇ ner I and optionally corrected by appropriate correction of the PWM input.
  • Fig. 4 illustrates the processing performed in a program-controlled manner, the correction means of a schematic flow scheme of a ⁇ provided for this purpose Programmunterbrechungsrou ⁇ tine, which is also implemented by software in the device ECU.
  • the goal of the program interrupt routine of FIG. 4 is to obtain information regarding the maximum current Imax reached during the PWM drive at the end of the turn-on time ton, in order to appropriate to this information, if appropriate
  • the correction routine starts with a step S41.
  • a measurement of the actual load current I flowing through the load L is initiated by the software running in the device ECU.
  • the current ⁇ measurement is performed around the time te, this through a program interruption ( "interrupt") triggered must already be initiated (as te) current measurement at an earlier date.
  • This premature reasoning takes account of the fact that, in practice, more or less time always spills over from the respective interrupt request to the execution of the interruption routine in practice. To make matters worse, depending on the specific structure of the running in the controller ECU software this time would not be well defined between interrupt request and interrupt routine or can be placed firmly ⁇ advance.
  • other features of the software and / or more other interruption Sanforde ⁇ conclusions have (each with their own so-called interrupt priorities) influence on the actual date of the current measurement.
  • the actual current measurement step not only a load current value representative of the current load current I but simultaneously the associated actual measurement time is determined.
  • a thus determined load current / measurement time value pair Im, tm (Im denotes the measured load current and tm denotes the measurement time point for this) is then used in a correction determination step S44 as the basis for the determination of a correction parameter.
  • a suitable correction of the PWM pretended here the PWM periods ton, toff is made on the basis of the previously agreed be ⁇ correction parameter.
  • the interrupt routine ends with a step S46.
  • the result of this routine, the correction parameter, is already considered in the next execution of step S30 of FIG.
  • ⁇ friendliness is, for example, the correction parameter on the basis of the data determined Im, tm and stored in the ECU controller "Ideal-dependency" (for. Example, for a predetermined nominal supply voltage and a certain temperature) between I and t to calculate.
  • Ideal-dependency for. Example, for a predetermined nominal supply voltage and a certain temperature
  • the current-controlled component (load L) is monitored with regard to the actual current profile and, in particular, is actuated with changes in the vehicle electrical system voltage Vs with a corrected load signal.
  • the read-in of the measured value Vm representative of the load current I takes place in the circuit arrangement 10 via an analog / digital converter (not shown) of the control device ECU.
  • FIG. 5 again illustrates the correction as such with reference to a specific example for a correction parameter.
  • a solid line shows an ideal course of a load current I as a function of time t, where ⁇ is provided for this ideal case, that the current I increases in a time interval from t1 to t2 in a well-defined manner up to a maximum current Imax , In the period from tl to t2 it could be z.
  • This may be, for example, the PWM switch-on time ton (see FIG. 2) already explained in the above example.
  • a very concrete ideal current profile I (t) is plotted in FIG. 5, this ideal current characteristic or "nominal current characteristic" could also look different (depending on the electrical properties of the load and the concrete choice of the PWM load signal).
  • an extension period tk be used, which indicates the time difference between the times t2 'and t2.
  • the correction parameters tk used for the correction for example, from the value pair Im, tm (and based on knowledge of the relevant electrical system) are calculated in per ⁇ program controlled manner.
  • a retrieval of a correction parameter from a look-up table is provided, as illustrated by way of example in FIG. 6.
  • FIG. 6 once again illustrates the determination of a correction parameter tk as a function of a measured value pair Im, tm.
  • a correction parameter tk as a function of a measured value pair Im, tm.
  • the actual load current I in this case reaches the desired final value of 2A not after 4 ms but only after 4.7 ms.
  • the peculiarity of this embodiment is that the z. B. the difference between the actual end time (4.7 ms) and the ideal end time (4ms) indicative Korrekturwer tk is not required, each calculated as needed, but for a variety of conceivable (in practice possible) measured value pairs Im, tm already in advance was calculated and stored in the relevant control device in the form of a lookup table or a map.
  • the map (not shown) is based on a linear extrapolation.
  • Edver Pre ⁇ Lich also another extrapolation of the correction parameter in accordance with a correspondingly modified tk mathematical model thereof can be made different.
  • this line branch is arranged in front of the resistor Rm, then the resistor Rm is in the so-called freewheeling circuit or forms part of this freewheeling circuit.
  • This has the advantage that alternatively or in addition can be done at a load current measurement in the PWM on-time and a load current measurement during the PWM off time (freewheeling current ⁇ ).
  • the circuit arrangement shown in FIG. 1 as well as the above-described modifications may be modified in the manner nor that of all ⁇ from the output terminal of the final stage E of the load path and the recovery path not to electrical ground but to a different reference potential , z. B. the supply potential Vs lead.
  • the measuring voltage Vm dropping at the current measuring resistor Rm is fed to a high-ohm differential amplifier whose output signal is then fed to an analog / digital converter.

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Abstract

Erfindungsgemäß ist die Ansteuerung einer elektrischen Last mit einem PWM-Lastsignal (I) vorgesehen, welches basierend auf einem hierfür bereitgestellten PWM-Steuersignal erzeugt wird. Dieses PWM-Steuersignal wird in programmgesteuerter Weise vorgegeben, wobei mittels der Programmsteuerung zu einem bestimmten Zeitpunkt innerhalb eines PWM-Intervalls eine Messung des tatsächlichen PWM-Lastsignals (I) veranlasst und als Ergebnis ein PWM-Lastsignalwert (Im) mit zugehörigem Messzeitpunktswert (tm) ermittelt wird, basierend auf dem ermittelten PWM-Lastsignal/Messzeitpunkt-Wertepaar (Im, tm) ein Korrekturparameter (tk) ermittelt wird, und die Vorgabe des PWM-Signals entsprechend dem ermittelten PWM-Korrekturparameter (tk) korrigiert wird.

Description

Beschreibung
Schaltungsanordnung und Verfahren zur PWM-Ansteuerung einer elektrischen Last
Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Systeme, in welchen eine elektrische Last, beispielsweise ein elektri¬ scher Aktor in einer Automobilelektronik, in einem vorgegebenen Ausmaß durch ein Lastsignal ansteuerbar ist. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Schaltungsanordnung sowie ein Verfahren zur Ansteuerung einer elektrischen Last.
Insbesondere im Bereich der Automobilelektronik besteht aufgrund der zunehmenden Komplexität von Funktionalitäten der Trend, elektrisch betriebene Fahrzeugkomponenten, welche jeweils eine elektrische Last darstellen, mittels programmge¬ steuerter Rechnereinrichtungen (z. B. MikroController in einem Motorsteuergerät) anzusteuern. Damit ergibt sich vorteil¬ haft eine kostengünstige Realisierung auch im Falle von sehr komplexen Funktionalitäten bzw. Ansteuervorgaben.
Ebenfalls insbesondere im Bereich der Automobilelektronik ergeben sich bei der Ansteuerung elektrischer Lasten besondere Probleme. Ein solches Problem besteht beispielsweise darin, dass Versorgungspotentiale des betreffenden elektrischen Sys¬ tems (z. B. "Bordspannung") nicht besonders präzise definiert sind bzw. Schwankungen unterliegen. Diesbezüglich ist z. B. relevant, dass elektrische Signale oftmals über lange Kabel¬ bäume und eine Vielzahl von Steckverbindungen geführt werden und das Einschalten und Ausschalten größerer elektrischer
Verbraucher zu Störungen im Bordnetz und nennenswerten Sprüngen in der Versorgungsspannung führt. Desweiteren sind die elektrischen Eigenschaften der betreffenden elektrischen Las- ten aufgrund variierender Betriebsbedingungen (z. B. Temperaturschwankungen) ebenfalls Schwankungen unterworfen, welche deren präzise Ansteuerung erschweren. Ferner hängen die e- lektrischen Eigenschaften der betreffenden Lasten oftmals in schlecht definierter Weise von der Ansteuerungsvorgeschichte ab .
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Auswirkungen von widrigen Bedingungen der vorstehend erläu- terten Art bei der Ansteuerung einer elektrischen Last zu minimieren und insbesondere eine Schaltungsanordnung sowie ein Verfahren zur Ansteuerung einer elektrischen Last bereitzustellen, welche für eine präzise Ansteuerung von elektrischen Komponenten eines Kraftfahrzeugs gut geeignet sind.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bzw. einem Ansteuerverfahren nach Anspruch 10. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Gemäß der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer elektrischen Last mit einem PWM-Lastsignal vorge¬ sehen, wobei die Schaltungsanordnung einen Treiber zur Erzeugung des PWM-Lastsignals basierend auf einem dem Treiber zu- geführten PWM-Steuersignal und eine programmgesteuerte Rech¬ nereinrichtung umfasst, welche das PWM-Steuersignal vorgibt, wobei die Rechnereinrichtung dazu ausgebildet ist,
- zu einem bestimmten Zeitpunkt innerhalb eines PWM- Intervalls eine Messung des tatsächlichen PWM-Lastsignals zu veranlassen und als Ergebnis einen PWM-Lastsignalwert mit zu¬ gehörigem Messzeitpunktswert zu ermitteln, - basierend auf dem ermittelten PWM-Lastsignal/Messzeitpunkt-
Wertepaar einen Korrekturparameter zu ermitteln, und
- die Vorgabe des PWM-Signals entsprechend dem ermittelten PWM-Korrekturparameter zu korrigieren.
Bei der Erfindung wird die elektrische Last mit einem puls- weitenmodulierten (PWM) Lastsignal angesteuert, also einem Signal, bei welchem zur Erzielung eines gewünschten Ansteuer- ausmaßes die Weite (Zeitdauer) von Pulsen im Lastsignal ein¬ gestellt wird. Für eine gewünschte Veränderung des Ansteuer¬ ausmaßes kann z. B. das so genannte Tastverhältnis eines rechteckfömigen PWM-Lastsignals verändert werden, welches als Verhältnis zwischen der so genannten "Einschaltzeit" und der Gesamtdauer des betreffenden PWM-Intervalls (alternativ der so genannten "Ausschaltzeit") definiert ist. Das PWM- Lastsignal wird durch einen Treiber auf Basis eines dem Trei¬ ber zugeführten PWM-Steuersignals erzeugt, wobei das PWM- Steuersignal vorteilhaft durch eine programmgesteuerte Rech- nereinrichtung vorgegeben wird. Schließlich ist für die Erfindung noch wesentlich, dass in einer besonderen Art und Weise eine Überwachung und Korrektur des tatsächlichen An- steuerungsausmaßes erfolgt, mit welcher in einfacher Weise z. B. die eingangs erläuterten Widrigkeiten bei der Ansteuerung einer Kraftfahrzeugkomponente gut gehandhabt werden können. Insbesondere wird eine Messung des tatsächlichen PWM- Lastsignals durchgeführt und als Ergebnis ein PWM- Lastsignalwert mit zugehörigem Messzeitpunktwert ermittelt. Dieses Wertepaar aus PWM-Lastsignalwert und Messzeitpunktwert bildet die Grundlage der sodann erfolgenden Korrektur der PWM-Signalvorgabe . Die gemäß der Erfindung vorgesehene Er¬ mittlung des tatsächlichen Messzeitpunkts ermöglicht eine einwandfreie Korrektur insbesondere für den Fall, dass zwi- sehen einer Auslösung der Messung und dem tatsächlichen Messzeitpunkt eine in der Praxis schwer vorhersehbare Zeitspanne vergeht. Genau dies ist durch die bei der Erfindung vorgese¬ hene Verwendung einer programmgesteuerten Rechnereinrichtung jedoch zumeist der Fall. Durch die Ermittlung des tatsächlichen Messzeitpunkts wird diese Problematik bei der Erfindung jedoch beseitigt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Zeitpunkt, zu welchem die PWM-Lastsignalmessung veranlasst wird, derart ge¬ wählt, dass der tatsächliche Messzeitpunkt innerhalb einer PWM-Einschaltzeit liegt, während welcher sich das betreffende Lastsignal in seinem Wert vergrößert. Ein sodann ermittelter Korrekturparameter wird bevorzugt zur bedarfsweisen Verlänge- rung oder Verkürzung der PWM-Einschaltzeit herangezogen, und zwar bevorzugt spätestens bereits bei derjenigen PWM- Einschaltzeit, die der PWM-Einschaltzeit unmittelbar folgt, in welcher das Messwertepaar aufgenommen wurde.
Vorteilhaft muss bei der beschriebenen Korrekturmethode das Lastsignal (z. B. ein Laststrom) gar nicht zu einem exakten Zeitpunkt gemessen werden. Aufgrund der "Hochrechnung" im Rahmen der Korrektur kommt es letztlich auf den genauen Zeitpunkt der Messung nicht an.
In einer bevorzugten Verwendungsart ist die Schaltungsanord¬ nung als Teil einer Automobilelektronik vorgesehen, bzw. wird das Ansteuerverfahren mittels einer Automobilelektronik durchgeführt .
In einer einfachen Ausführungsform des Treibers ist dieser dazu ausgebildet, die elektrische Last während einer PWM- Einschaltzeit mit einer Versorgungsspannung eines elektri- sehen Systems (z. B. Automobilelektronik) zu beaufschlagen.
Der Treiber kann z. B. in an sich bekannter Weise als eine Endstufe ausgebildet sein, welche einen Anschluss der exter¬ nen elektrischen Last (z. B. Kombination aus Widerständen, Kapazitäten und Induktivitäten) während der Einschaltzeit mit einem Versorgungspotential und während der Ausschaltzeit mit einer elektrischen Masse verbindet, wobei ein weiterer Last- anschluss zumindest während der Ansteuerung (oder permanent) mit einem festen Versorgungspotential, insbesondere einer e- lektrischen Masse verbunden ist.
Die Erfindung eignet somit insbesondere für PWM-Ansteuerun- gen, bei welchen der zur Erzeugung des PWM-Lastsignals verwendete Treiber von einer Betriebsspannung versorgt ist, die störbehaftet ist bzw. Schwankungen unterworfen ist.
In einer Ausführungsform besitzt die elektrische Last einen induktiven Anteil oder stellt sogar im Wesentlichen eine rein induktive Last dar. Gerade in diesem Fall ist einerseits die bei der Erfindung vorgesehene PWM-Ansteuerung von Vorteil und reagiert andererseits das tatsächliche Ansteuerungsausmaß be¬ sonders empfindlich z. B. auf Versorgungsspannungsänderungen, denen der verwendete Treiber unterworfen ist. Letzteres Prob¬ lem lässt sich mit der Erfindung jedoch gut "wegkorrigieren" .
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der elektrischen Last, insbesondere induktiven Last, um einen e- lektrischen Aktor einer Automobilelektronik. Ein Beispiel hierfür sind Mengensteuereinrichtungen wie z. B. ein Magnet- ventil zur Steuerung eines Fluidflusses (z. B. Kraftstoff- fluss) . Insbesondere im Falle einer angesteuerten induktiven Last (z.
B. Magnetventil) kann das PWM-Lastsignal den durch die Last fließenden Laststrom darstellen. Die im Rahmen der Erfindung vorgesehene Lastsignalmessung kann für einen Laststrom in be- sonders einfacher Weise durch eine Messung eines Spannungsab¬ falls an einem Widerstandselement realisiert sein, wobei das Widerstandselement in Reihe zur Last oder als so genannter Shunt-Widerstand (parallel) angeordnet ist.
Zur Erfassung des PWM-Lastsignalwerts ist die programmgesteu¬ erte Rechnereinrichtung, bei der es sich z. B. um einen Mik- rocontroller in einem Steuergerät einer Automobilelektronik handeln kann, bevorzugt mit einem Analog/Digital-Wandler ausgestattet. Die gleichzeitige Erfassung des zugehörigen Mess- Zeitpunkts basiert bevorzugt auf einer in der Rechnereinrich¬ tung erfolgenden Zählung von Pulsen in einem dort verfügbaren, periodischen Taktsignal.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden der PWM- Lastsignalwert, der zugehörige Messzeitpunktwert und der auf Basis dieses Wertpaars ermittelte Korrekturparameter in einer digitalen Darstellung ermittelt bzw. verarbeitet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Zeitpunkt, zu welchem die PWM-Lastsignalmessung veranlasst wird, derart gewählt ist, dass der tatsächliche Messzeitpunkt innerhalb des betreffenden PWM-Intervalls knapp nach dem Be¬ ginn oder knapp vor dem Ende einer PWM-Einschaltzeit oder PWM-Ausschaltzeit liegt. Der Begriff "knapp" soll hierbei insbesondere den Fall umfassen, dass die Zeitspanne zwischen dem betreffenden Messzeitpunkt und dem Beginn bzw. Ende der betreffenden PWM-Zeit weniger als 20 Prozent, insbesondere weniger als 10 Prozent, der betreffenden PWM-Zeit (Einschalt¬ zeit bzw. Ausschaltzeit) ausmacht.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die PWM-Lastsignalmessung mittels einer Programmunterbrechungs¬ routine ("Interrupt-Verarbeitung") bewerkstelligt wird.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der PWM- Korrekturparameter basierend auf dem Ergebnis eines Verglei- ches ermittelt wird, bei welchem das ermittelte PWM-
Lastsignal/Messzeitpunkt-Wertepaar mit einem gespeicherten Sollverlauf der PWM-Lastsignal/Zeit-Abhängigkeit verglichen wird. Ganz konkret kann hierfür z. B. vorgesehen sein, dass aus einem Speicher der Rechnereinrichtung für den ermittelten Messzeitpunkt ein Idealwert bzw. Sollwert des Lastsignals ab¬ gerufen und mit dem gemessenen, tatsächlichen Lastsignalwert verglichen wird. Bei einer Abweichung des gemessenen Stromwerts von dem Sollstromwert kann sodann eine entsprechende Korrektur der PWM-Vorgabe erfolgen. Auch ist eine umgekehrte Vorgehensweise möglich, bei welcher anhand eines gemessenen, tatsächlichen Stromwerts aus einem Speicher der Rechnereinrichtung derjenige Sollzeitpunkt abgerufen wird, der dem ge¬ messenen Stromwert entspricht. Sodann kann wieder eine geeig¬ nete Korrektur veranlasst werden, falls eine Abweichung zwi- sehen dem ermittelten Messzeitpunkt und demjenigen Zeitpunkt besteht, für den der gemessene Stromwert zu erwarten gewesen wäre .
Insbesondere bei dieser Ausführungsform kann in einer Varian- te vorgesehen sein, dass der PWM-Korrekturparameter von der Rechnereinrichtung berechnet wird. Wenn als PWM- Korrekturparameter beispielsweise ein Einschaltzeit- Korrekturparameter oder Ausschaltzeit-Korrekturparameter zur Veränderung (Verlängerung oder Verkürzung) der betreffenden PWM-Zeit (Einschaltzeit oder Ausschaltzeit) verwendet wird, so lässt sich dieser Korrekturparameter z. B. durch eine mathematische Extrapolation berechnen.
In einer anderen Variante, die in der Praxis weniger Rechnerressourcen erfordert und auch rascher durchzuführen ist, wird der PWM-Korrekturparameter aus einer Nachschlagtabelle abgerufen, in welcher für eine Vielzahl von PWM- Lastsignal/Messzeitpunkt-Wertepaaren ein jeweils geeigneter PWM-Korrekturparameter gespeichert ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei¬ spielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter be- schrieben. Es stellen dar:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur PWM-Ansteuerung einer induktiven Last,
Fig. 2 einen beispielhaften zeitlichen Verlauf mehrerer
Signale im Betrieb der Schaltungsanordnung von Fig. 1,
Fig. 3 ein schematisches ProgrammablaufSchema betreffend die Erzeugung und Ausgabe eines PWM-Steuersignals durch eine in Fig. 1 dargestellte Steuereinrichtung,
Fig. 4 ein schematisches ProgrammablaufSchema betreffend eine Korrektur von PWM-Daten bei der Vorgabe gemäß Fig. 3, Fig. 5 eine Darstellung zur beispielhaften Erläuterung einer PWM-Vorgabe-Korrektur, und
Fig. 6 eine Darstellung zur Veranschaulichung der Ver- wendung eines vorab gespeicherten Kennfeldes zur
Ermittlung eines PWM-Korrekturparameters .
Fig. 1 veranschaulicht eine Schaltungsanordnung 10 zur Ansteuerung einer induktiven Last L mit einem Laststrom I, der von einer Endstufe E erzeugt und über eine Reihenschaltung der induktiven Last L und eines Strommesswiderstands Rm ge¬ führt wird. Eine im Ansteuerungsbetrieb am Messwiderstand Rm abfallende Messspannung Vm ist somit charakteristisch (hier: proportional) für den Laststrom I. Vout bezeichnet die den Laststrom I bewirkende Ausgangsspannung der Endstufe E.
Die Ansteuerung der Last L mit der Ausgangsspannung Vout bzw. dem Ausgangsstrom I erfolgt gemäß einer PWM (Pulsweitenmodu¬ lation) -Methode, bei welcher eine Steuereinrichtung ECU ent- haltend eine programmgesteuerte Rechnereinrichtung (hier: MikroController eines automobilen Steuergeräts) ein PWM- Steuersignal pwm erzeugt und an einen Steuereingang der End¬ stufe E eingibt.
Die Endstufe E wird von einer Bordnetzspannung Vs des betref¬ fenden Kraftfahrzeugs versorgt und schaltet entsprechend dem eingegebenen PWM-Steuersignal pwm einen ersten Anschluss der externen Last L wechselweise nach elektrischer Masse bzw. Versorgungsspannung Vs. Ein zweiter Anschluss der Last L ist (über den Strommesswiderstand Rm) mit elektrischer Masse ver¬ bunden. In an sich bekannter Weise ist dem Lastpfad L, Rm eine Freilaufdiode D parallel geschaltet. Fig. 2 zeigt im oberen Teil einen beispielhaften Verlauf des
Steuersignals pwm im Verlauf der Zeit t. Bei diesem Ausfüh¬ rungsbeispiel ist ein fest vorgegebenes PWM-Intervall vorge¬ sehen, welches sich aus einer PWM-Einschaltzeit ton und einer PWM-Ausschaltzeit toff zusammensetzt. Abweichend von der dar¬ gestellten Ausführungsform, bei welcher das Signal pwm ein pulsweitenmoduliertes Signal ist, könnte das Signal pwm auch in anderer Weise das Ansteuermaß (Tastverhältnis des PWM- Lastsignals I) definieren. Zum Beispiel könnte es sich bei dem Signal pwm um ein analoges oder digitales Signal handeln, welches die Einschaltzeit ton und die Ausschaltzeit toff, o- der das Tastverhältnis (z. B. ton/toff) in irgendeiner ande¬ ren geeigneten Weise codiert.
Im mittleren Teil der Fig. 2 ist die auf Basis des Steuersig¬ nals pwm von der Endstufe E erzeugte Ausgangsspannung Vout dargestellt, welche den Laststrom I treibt.
Im unteren Teil der Fig. 2 ist schließlich der sich daraus ergebende Laststrom I gegen die Zeit t aufgetragen. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, dass der Laststrom I während einer Einschaltzeit ton jeweils ansteigt und während einer Ausschaltzeit toff jeweils absinkt. Aufgrund des induktiven Charakters der angesteuerten Last L ergeben sich für die ge- nannten Zeiträume jeweils etwa exponentielle Verläufe für den Laststrom I in Abhängigkeit von der Zeit t. Der Laststrom I pendelt hierbei zwischen einem Minimalstrom Imin, der am Ende der Ausschaltzeit toff vorliegt, und einem Maximalstrom Imax, der am Ende der Einschaltzeit ton vorliegt. Der zeitlich ge- mittelte Laststrom liegt dementsprechend zwischen den beiden Extremwerten Imin und Imax und bestimmt das momentane Ansteu¬ erausmaß . Zur Veränderung des Ansteuerausmaßes ist eine Veränderung des
Tastverhältnisses ton/ (ton + toff) vorgesehen, welche zu ei¬ ner gleichzeitigen Erhöhung oder Verringerung der beiden Stromgrenzen Imin und Imax und somit des zeitlich gemittelten Laststroms I führt.
Fig. 3 zeigt ein Ablaufschema eines in der Steuereinrichtung ECU ablaufenden Programms zur Vorgabe des Steuersignals pwm.
Die Verarbeitung beginnt in einem Schritt SlO.
In einem Schritt S20 wird ein gewünschtes Ansteuerausmaß in Form eines gewünschten (mittleren) Sollstroms für den Laststrom I vorgegeben. Diese Sollvorgabe kann sich beispielswei- se auf den Öffnungsgrad eines Magnet-Proportionalventils be¬ ziehen, in welchem eine Magnetspule die hier angesteuerte in¬ duktive Last L darstellt.
In einem Schritt S30 wird aus dem in dieser Weise zuvor fest- gelegten Ansteuerausmaß die Dauer der Einschaltzeit ton und die Dauer der Ausschaltzeit toff vorgegeben. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Summe ton + toff eine Konstante und entspricht einem fest vorgegebenen PWM-Intervall .
In einem Schritt S40 erfolgt schließlich die Ausgabe des PWM- Steuersignals pwm auf Basis der vorgegebenen PWM-Zeiten ton und toff.
Sodann schreitet die Verarbeitung wieder zum Schritt S20, in welchem gegebenenfalls ein verändertes Sollausmaß der Ansteu¬ erung vorgegeben wird, und die beschriebenen Verarbeitungsschritte S30 und S40 wiederholen sich. Ein prinzipielles, in der Praxis gravierendes Problem der bis hierher beschriebenen Ansteuermethode besteht darin, dass das Steuersignal pwm zwar maßgeblich das tatsächliche Ansteuer¬ ausmaß für die Last L bestimmt, der Zusammenhang zwischen dem (mittleren) Laststrom I und dem Steuersignal pwm jedoch schwer vorhersehbaren Variationen unterworfen ist. Ein Grund für solche Schwankungen in der hier beschriebenen Automobilelektronik liegt z. B. in den im Betrieb des Fahrzeugs auf¬ tretenden kurzfristigen Änderungen der Versorgungsspannung Vs, welche sich im beschriebenen Beispiel z. B. unmittelbar auf den ansteigenden Verlauf des Laststroms I während der Einschaltzeit ton auswirken. Ein anderes Problem, welches die Ansteuergenauigkeit nachteilig beeinflusst, ist beispielswei¬ se eine Variation der elektrischen Eigenschaften der ange- steuerten Last L (z. B. temperaturbedingt) oder eine Änderung von Kontaktwiderständen im Kabelbaum des betreffenden Fahrzeugs .
Zur Handhabung dieser Problematik bzw. Steigerung der Ansteu- ergenauigkeit wird der Laststrom I in nachfolgend beschriebe¬ ner Weise überwacht und gegebenenfalls durch eine geeignete Korrektur der PWM-Vorgabe korrigiert .
Fig. 4 veranschaulicht die in programmgesteuerter Weise durchgeführte Korrektur anhand eines schematischen Ablauf¬ schemas einer hierfür vorgesehenen Programmunterbrechungsrou¬ tine, die ebenfalls durch Software in der Einrichtung ECU implementiert ist.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist es das Ziel der Programmunterbrechungsroutine von Fig. 4, eine Information betreffend den bei der PWM-Ansteuerung erreichten Maximalstrom Imax am Ende der Einschaltzeit ton zu gewinnen, um ba- sierend auf dieser Information gegebenenfalls eine geeignete
Korrekturmöglichkeit zu haben. Das Ende einer solchen PWM- Einschaltzeit ton ist in Fig. 2 eingezeichnet und mit te be¬ zeichnet .
Die Korrekturroutine beginnt mit einem Schritt S41.
In einem Schritt S42 wird durch die in der Einrichtung ECU ablaufende Software eine Messung des tatsächlich durch die Last L fließenden Laststroms I veranlasst. Damit die Strom¬ messung etwa zum Zeitpunkt te durchgeführt wird, muss diese durch eine Programmunterbrechung ("Interrupt") ausgelöste Strommessung bereits zu einem früheren Zeitpunkt (als te) veranlasst werden. Durch diese verfrühte Veranlassung wird dem Umstand Rechnung getragen, dass von der betreffenden Unterbrechungsanforderung bis zur Ausführung der Unterbrechungsroutine in der Praxis stets mehr oder weniger Zeit ver¬ streicht. Erschwerend kommt hinzu, dass je nach konkreter Struktur der in der Steuereinrichtung ECU ablaufenden Soft- wäre diese Zeitspanne zwischen Unterbrechungsanforderung und Unterbrechungsroutine nicht genau festgelegt oder vorab fest¬ gestellt werden kann. Insbesondere haben andere Funktionen der Software und/oder weitere andere Unterbrechungsanforde¬ rungen (mit jeweils eigenen so genannten Interrupt- Prioritäten) Einfluss auf den tatsächlichen Zeitpunkt der Strommessung.
Daher wird in einem nachfolgenden Schritt S43, dem eigentlichen Strommessschritt, nicht lediglich ein für den aktuellen Laststrom I repräsentativer Laststromwert sondern gleichzeitig der zugehörige tatsächliche Messzeitpunkt ermittelt. Ein somit ermitteltes Laststrom/Messzeitpunkt-Wertepaar Im, tm (Im bezeichnet den gemessenen Laststrom und tm bezeichnet den MessZeitpunkt hierfür) wird sodann in einem Korrekturermittlungsschritt S44 als Basis für die Ermittlung eines Kor- rekturparameters herangezogen.
In einem nachfolgenden Schritt S45 wird anhand des zuvor be¬ stimmten Korrekturparameters eine geeignete Korrektur der PWM-Vorgäbe, hier der PWM-Zeiten ton, toff vorgenommen.
Die Unterbrechungsroutine endet mit einem Schritt S46. Das Ergebnis dieser Routine, der Korrekturparameter, wird bereits bei der nächsten Ausführung des Schritts S30 von Fig. 3 berücksichtigt .
Für die im Schritt S44 durchgeführte Ermittlung des Korrek¬ turparameters gibt es vielfältige Möglichkeiten. Eine Mög¬ lichkeit besteht beispielsweise darin, den Korrekturparameter auf Basis der ermittelten Daten Im, tm und einer im Bereich der Steuereinrichtung ECU gespeicherten "Ideal-Abhängigkeit" (z. B. für eine vorgegebene Nenn-Versorgungsspannung und eine bestimmte Temperatur) zwischen I und t zu berechnen. Eine andere, hinsichtlich der Verarbeitungsgeschwindigkeit im Allge¬ meinen zu bevorzugende Möglichkeit der Ermittlung des Korrek- turparameters wird unten mit Bezug auf Fig. 6 noch beschrie¬ ben .
Vorteilhaft wird also die stromgesteuerte Komponente (Last L) hinsichtlich des tatsächlichen Stromverlaufs überwacht und insbesondere bei Änderungen der Bordnetzspannung Vs mit einem korrigierten Lastsignal angesteuert. Das Einlesen des für den Laststrom I repräsentativen Messwerts Vm erfolgt bei der Schaltungsanordnung 10 über einen (nicht dargestellten) Analog/Digital-Wandler der Steuereinrichtung ECU.
Fig. 5 verdeutlicht nochmals die Korrektur als solche anhand eines speziellen Beispiels für einen Korrekturparameter.
In Fig. 5 ist als durchgezogene Linie ein Idealverlauf eines Laststroms I in Abhängigkeit von der Zeit t dargestellt, wo¬ bei für diesen Idealfall vorgesehen ist, dass der Strom I in einer Zeitspanne von tl bis t2 in wohldefinierter Weise bis auf einen Maximalstrom Imax ansteigt. Bei der Zeitspanne von tl bis t2 könnte es sich z. B. um die bei obigem Beispiel be- reits erläuterte PWM-Einschaltzeit ton (vgl. Fig. 2) handeln. Wenngleich in Fig. 5 ein ganz konkreter Idealstromverlauf I (t) eingezeichnet ist, so könnte dieser ideale Stromverlauf bzw. "Nenn-Stromverlauf" auch anders aussehen (abhängig von den elektrischen Eigenschaften der Last und der konkreten Wahl des PWM-Lastsignals) .
Wenn nun, wie bei dem obigen Beispiel gemäß der Fig. 1 bis 4 bereits erläutert, zu einem bestimmten Zeitpunkt eine Messung des tatsächlichen Stroms I veranlasst wird und darauffolgend ein Messwertepaar Im, tm ermittelt wird, wobei Im einen gemessenen Stromwert und tm einen gemessenen Zeitwert bezeichnet, so kann es in der Praxis vorkommen, dass der durch dieses Wertepaar Im, tm definierte Punkt in der Auftragung von Fig. 5 nicht auf dem Idealverlauf I (t) liegt. Dies ist in Fig. 5 für den Fall dargestellt, dass der Strommesswert Im tatsächlich etwas kleiner als der im Idealfall zu erwartende Stromwert ist. Entscheidend ist nun, dass für praktisch alle in der Praxis relevanten Systeme aus der Kenntnis des Ideal- Verlaufs I (t) und einem davon abweichenden Wertepaar Im, tm der tatsächliche "nicht-ideale" Stromverlauf vorhersehbar ist. Diese Vorhersage des tatsächlichen Stromverlaufes ist in Fig. 5 durch die gestrichelte Linie dargestellt.
Aus dem gestrichelt dargestellten Verlauf des tatsächlichen Laststroms I in Abhängigkeit von der Zeit t ist ersichtlich, dass der tatsächliche Strom zum Zeitpunkt t2 nicht den ge¬ wünschten Maximalwert Imax erreicht. Wenn es darum geht, die- sen Maximalwert Imax am Ende der dargestellten Ansteuerungs- phase zu erreichen, so muss die Ansteuerungszeitspanne statt von tl bis t2 zwecks Korrektur der Abweichung bis zu einem Zeitpunkt t2 ' verlängert werden (bei t2 ' wird der Maximal¬ strom Imax erreicht) .
Um ein solches erforderliches Korrekturausmaß quantitativ zu beschreiben, kann als Korrekturparameter z. B. eine Verlängerungszeitspanne tk herangezogen werden, welcher die zeitliche Differenz zwischen den Zeitpunkten t2 ' und t2 angibt.
Der für die Korrektur verwendete Korrekturparameter tk kann beispielsweise von dem Wertepaar Im, tm (und basierend auf Kenntnissen über das betreffende elektrische System) in pro¬ grammgesteuerter Weise berechnet werden.
Als Alternative zu einer Berechnung eines Korrekturparameters ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein Abruf eines Korrekturparameters aus einer Nachschlagtabelle vorgesehen, wie es beispielhaft in Fig. 6 veranschaulicht ist.
Fig. 6 veranschaulicht wieder die Ermittlung eines Korrekturparameters tk in Abhängigkeit von einem Messwertepaar Im, tm. Abweichend von den oben beschriebenen Beispielen sei hier ei- ne lineare Idealabhängigkeit des Laststroms I von der Zeit t angenommen (durchgezogene Linie) . Weiter sei in diesem Bei¬ spiel angenommen, dass ein Stromendwert von 2A nach einer Zeitspanne von 4ms erreicht werden soll und ein nach 3,3ms (Zeitpunkt tm) gemessener Laststrom (Stromwert Im) tatsächlich 1, 4A beträgt.
Wie sich durch eine lineare Extrapolation leicht verifizieren lässt, erreicht der tatsächliche Laststrom I in diesem Fall den gewünschten Endwert von 2A nicht nach 4ms sondern erst nach 4, 7ms .
Die Besonderheit dieser Ausführungsform besteht darin, dass der z. B. die Differenz zwischen dem tatsächlichen Endzeit- punkt (4,7 ms) und dem idealen Endzeitpunkt (4ms) angebende Korrekturwer tk nicht bedarfsweise jeweils berechnet wird, sondern für eine Vielzahl von denkbaren (in der Praxis möglichen) Messwertepaaren Im, tm bereits vorab berechnet wurde und in der betreffenden Steuereinrichtung in Form einer Nach- schlagtabelle bzw. eines Kennfeldes abgespeichert wurde. Dies besitzt den Vorteil, dass nach Ermittlung des Wertepaares Im, tm (als Eingangsdaten des Kennfeldes) unmittelbar der benötigte Korrekturwert tk (als Ausgangsdatum des Kennfeldes) ab¬ gerufen werden kann (hier: tk=0,7ms).
Bei dem Beispiel gemäß Fig. 6 liegt dem (nicht dargestellten) Kennfeld eine lineare Extrapolation zugrunde. Selbstverständ¬ lich kann abweichend davon auch eine andere Hochrechnung des Korrekturparameters tk gemäß eines entsprechend modifizierten mathematischen Modells erfolgen.
Ferner ist es abweichend von dem oben beschriebenen Beispielen möglich, etwa zur Erhöhung der Korrekturgenauigkeit, in- nerhalb ein und desselben PWM-Intervalls mehrmalige Messungen des tatsächlichen PWM-Lastsignals mit jeweils zugehörigem Messzeitpunktwert durchzuführen. Wenn solche Messungen während einer PWM-Einschaltzeit (ton) erfolgen, so können solche mehrmaligen Messungen insbesondere z. B. im Wesentlichen ä- quidistant (bezüglich der Zeit und/oder bezüglich eines idealen Lastsignals) vorgesehen sein, beispielsweise als drei Messungen, die bei Erreichen von ca. 50 Prozent, ca. 75 Pro¬ zent und ca. 90 Prozent des Maximalstroms am Ende einer PWM- Einschaltzeit gewählt sind.
Nochmal zurückkommend auf das in Fig. 1 dargestellte Block¬ schaltbild sei abschließend angemerkt, dass die dargestellte Schaltungsanordnung selbstverständlich lediglich beispielhaft zu verstehen ist und in der Praxis in vielfältiger Weise modifiziert werden kann. Diesbezüglich ist zunächst anzumerken, dass die in Fig. 1 dargestellte Freilaufdiode D ohne weiteres in die Endstufe E hineinverlegt werden könnte. Wenn die Rei¬ henfolge der Komponenten L und Rm im Lastpfad vertauscht wird, so könnte alternativ oder zusätzlich auch der Strommesswiderstand Rm vorteilhaft in den Bereich der Endstufe E integriert werden. Wenn sowohl die Freilaufdiode D als auch der Strommesswiderstand Rm in dieser Weise in die Endstufe E integriert werden, so kann die Leitungsabzweigung zur Frei- laufdiode D hin vor oder nach dem Widerstand Rm vorgesehen sein. Wenn diese Leitungsabzweigung vor dem Widerstand Rm angeordnet wird, so liegt der Widerstand Rm im so genannten Freilaufkreis bzw. bildet einen Teil dieses Freilaufkreises. Dies besitzt den Vorteil, dass alternativ oder zusätzlich zu einer Laststrommessung in der PWM-Einschaltzeit auch eine Laststrommessung während der PWM-Ausschaltzeit (Freilauf¬ strom) erfolgen kann. Des weiteren ist anzumerken, dass die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 sowie deren vorstehend beschriebene Modifikationen auch noch in der Weise modifiziert werden können, dass ausge¬ hend von dem Ausgangsanschluss der Endstufe E der Lastpfad sowie der Freilaufpfad nicht zur elektrischen Masse sondern zu einem anderen Bezugspotential, z. B. dem Versorgungspotential Vs, führen.
Für alle Ausführungsvarianten ist es zweckmäßig, wenn die am Strommesswiderstand Rm abfallende Messspannung Vm einem hoch- ohmigen Differenzverstärker zugeführt wird, dessen Ausgangssignal sodann einem Analog/Digital-Wandler zugeführt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer elektrischen
Last (L) mit einem PWM-Lastsignal (I), wobei die Schal- tungsanordnung einen Treiber (E) zur Erzeugung des PWM-
Lastsignals (I) basierend auf einem dem Treiber (E) zuge¬ führten PWM-Steuersignal (pwm) und eine programmgesteuerte Rechnereinrichtung (ECU) umfasst, welche das PWM- Steuersignal (pwm) vorgibt, wobei die Rechnereinrichtung (ECU) dazu ausgebildet ist,
- zu einem bestimmten Zeitpunkt innerhalb eines PWM- Intervalls eine Messung des tatsächlichen PWM-Lastsignals (I) zu veranlassen und als Ergebnis einen PWM- Lastsignalwert (Im) mit zugehörigem Messzeitpunktswert (tm) zu ermitteln,
- basierend auf dem ermittelten PWM- Lastsignal/Messzeitpunkt-Wertepaar (Im, tm) einen Korrek- turparameter (tk) zu ermitteln, und
- die Vorgabe des PWM-Signals (pwm) entsprechend dem er¬ mittelten PWM-Korrekturparameter (tk) zu korrigieren.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die Schaltungsanordnung als Teil einer Automobilelektronik vorgesehen ist.
3. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprü- che, wobei der Treiber (E) dazu ausgebildet ist, die e- lektrische Last (L) während einer PWM-Einschaltzeit mit einer Versorgungsspannung (Vs) eines elektrischen Systems zu beaufschlagen.
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die elektrische Last (L) einen induktiven An¬ teil besitzt.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Zeitpunkt, zu welchem die PWM- Lastsignalmessung veranlasst wird, derart gewählt ist, dass der tatsächliche MessZeitpunkt (tm) innerhalb des betreffenden PWM-Intervalls knapp nach dem Beginn oder knapp vor dem Ende einer PWM-Einschaltzeit (ton) oder PWM-Ausschaltzeit (toff) liegt.
6. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprü- che, wobei die PWM-Lastsignalmessung mittels einer Programmunterbrechungsroutine bewerkstelligt wird.
7. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der PWM-Korrekturparameter (tk) basierend auf dem Ergebnis eines Vergleiches ermittelt wird, bei wel¬ chem das ermittelte PWM-Lastsignal/Messzeitpunkt- Wertepaar (Im, tm) mit einem gespeicherten Sollverlauf der PWM-Lastsignal/Zeit-Abhängigkeit verglichen wird.
8. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der PWM-Korrekturparameter (tk) von der Rechnereinrichtung (ECU) berechnet wird.
9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wo- bei der PWM-Korrekturparameter (tk) aus einer Nachschlagtabelle abgerufen wird, in welcher für eine Vielzahl von PWM-Lastsignal/Messzeitpunkt-Wertepaaren ein jeweils geeigneter PWM-Korrekturparameter (tk) gespeichert ist.
10. Verfahren zur Ansteuerung einer elektrischen Last (L) mit einem PWM-Lastsignal (I), umfassend ein Erzeugen des PWM- Lastsignals (I) basierend auf einem hierfür bereitge- stellten PWM-Steuersignal (pwm) , welches in programmge¬ steuerter Weise vorgegeben wird, wobei mittels der Pro¬ grammsteuerung
- zu einem bestimmten Zeitpunkt innerhalb eines PWM- Intervalls eine Messung des tatsächlichen PWM-Lastsignals (I) veranlasst und als Ergebnis ein PWM-Lastsignalwert (Im) mit zugehörigem Messzeitpunktswert (tm) ermittelt wird,
- basierend auf dem ermittelten PWM-
Lastsignal/Messzeitpunkt-Wertepaar (Im, tm) ein Korrekturparameter (tk) ermittelt wird, und
- die Vorgabe des PWM-Signals (pwm) entsprechend dem er- mittelten PWM-Korrekturparameter (tk) korrigiert wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113741235A (zh) * 2021-07-22 2021-12-03 深圳禄华科技有限公司 一种设备的输出功率降额控制电路、方法及存储介质

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009041451B4 (de) * 2009-09-16 2012-03-15 Küster Holding GmbH Ansteuereinheit für elektrische und/oder pneumatische Verstellantriebe

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0166501A2 (de) * 1984-03-08 1986-01-02 FISHER & PAYKEL LIMITED Turbo mit pulsbreitem moduliertem Regelverfahren und Mittel
US5757214A (en) * 1995-07-19 1998-05-26 Stoddard; Robert J. PWM driver for an inductive load with detector of a not regulating PWM condition
DE19839802A1 (de) * 1998-09-01 1999-12-09 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen eines amplitudenmodulierten Trägersignals
EP1011190A2 (de) * 1998-12-18 2000-06-21 Mannesmann VDO Aktiengesellschaft Verfahren und Schaltungsanordnung zur Überwachung des Betriebszustandes einer Last

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4109233A1 (de) * 1991-03-21 1992-09-24 Rexroth Mannesmann Gmbh Digitale ansteuerelektronik mit pulsweitenmoduliertem (pwm)-ausgangssignal zum ansteuern elektrischer stellglieder eines hydraulischen systems
DE102004037737A1 (de) * 2004-08-04 2006-02-23 Continental Aktiengesellschaft Verfahren zur synchronen Steuerung oder Regelung einer Schaltungseinheit mit pulsweitenmodulierten Signalen und Steuerungs- oder Regelungseinheit hierzu

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0166501A2 (de) * 1984-03-08 1986-01-02 FISHER & PAYKEL LIMITED Turbo mit pulsbreitem moduliertem Regelverfahren und Mittel
US5757214A (en) * 1995-07-19 1998-05-26 Stoddard; Robert J. PWM driver for an inductive load with detector of a not regulating PWM condition
DE19839802A1 (de) * 1998-09-01 1999-12-09 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen eines amplitudenmodulierten Trägersignals
EP1011190A2 (de) * 1998-12-18 2000-06-21 Mannesmann VDO Aktiengesellschaft Verfahren und Schaltungsanordnung zur Überwachung des Betriebszustandes einer Last

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113741235A (zh) * 2021-07-22 2021-12-03 深圳禄华科技有限公司 一种设备的输出功率降额控制电路、方法及存储介质

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