Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Motorsteuerung zum
Überwachen einer Pulsweiten-modulierten Steuerung für einen Gleichstromelektromotor,
insbesondere für einen Lüftermotor zur Verwendung im Kfz-Bereich.
Aus der DE 1 941 489 A1
ist eine Schutzschaltung für eine Reihenschaltung aus einer Leistungshalbleiter-Endstufe
und einem induktiven Verbraucher, dem ein Freilaufkreis aus Freilaufdiode und einem
in Reihe geschalteten Verpolschutz-Halbleiterschalter parallel geschaltet ist, bekannt.
Die Leistungshalbleiter-Endstufe ist in Abhängigkeit von einem vorgegebenen
Sollwert mit einem Pulsweiten-modulierten Steuersignal ein- und wieder ausschaltbar.
Der Verpolschutz-Halbleiterschalter ist über eine Ladungspumpe bei verpolter
Versorgungsspannung nicht leitend steuerbar. Wie der genannten Offenlegungsschrift
weiterhin zu entnehmen ist, bieten derartige Schutzschaltungen bei fehlerfreien
Bauelementen einen ausreichenden Verpolschutz, d. h. einen Schutz der Bauelemente
vor Überlastung und Zerstörung bei verpolt angelegter Versorgungsspannung.
Treten jedoch Unregelmäßigkeiten in einer derartigen Schaltung auf, dann
können unkontrollierte Überspannungen in der Schaltung auftreten, die
bis zur Zerstörung von Bauelementen führen können. Entsprechend schlägt
die DE 199 41 489 A1 vor, die vorgenannte
Schutzschaltung dahingehend weiterzubilden, dass in dem Freilaufkreis eine Stelle
auf eine Spannung überwacht wird, die beim Nichtfunktionieren des Freilaufkreises
auftritt. Alternativ wird vorgeschlagen, eine Stelle des Freilaufkreises auf einen
Strom zu überwachen, der beim Nichtfunktionieren des Freilaufkreises ausbleibt.
Bei Auftreten der Fehlerspannung oder beim Ausbleiben des Stroms am überwachten
Punkt soll dann die Abschaltung der Ansteuerung der Leistungshalbleiter-Endstufe
eingeleitet werden. Insbesondere schlägt die DE
199 41 489 A1 vor, den Spannungsabfall über einen im Freilaufkreis
angeordneten Feldeffekttransistor (FET) mittels einer speziell ausgebildeten Überwachungsschaltung
zu überwachen. Hierzu wird im Freilaufkreis am Verbindungspunkt zwischen der
Freilaufdiode und dem Verpolschutz-Halbleiterschalter ein Pufferkondensator angeschaltet.
Die Spannung an diesem Pufferkondensator wird dann als Überwachungsspannung
verwendet und über einen Spannungsteiler der Motorelektronik zugeführt.
Nachteilig an der aus der DE
199 41 489 A1 bekannten Schutzhaltung ist die verhältnismäßig
große Anzahl kostenintensiver Bauteile, die für die Schutzschaltung erforderlich
sind. Darüber hinaus erfordert die Schutzschaltung für ein ordnungsgemäßes
Funktionieren einen kontinuierlichen Betrieb des angesteuerten Elektromotors im
Pulsweiten-modulierten Betrieb. Ein Betrieb bei 100%-igem Tastverhältnis (duty
cycle 100%) ist nicht möglich. Hierdurch ergeben sich Effizienznachteile der
Motorsteuerung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, daher eine Motorsteuerung
zum Überwachen einer Pulsweiten-modulierten Steuerung für einen Gleichstromelektromotor
anzugeben, wobei die Motorsteuerung dazu eingerichtet sein soll, den Strom am Gleichstromelektromotor
zu überwachen, wobei die Motorsteuerung gleichzeitig die Nachteile der aus
dem Stand der Technik vorbekannten Schutzschaltungen vermeiden soll.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Schutzschaltung mit den
Merkmalen des Anspruchs 1.
Weiterhin ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum
Überwachen einer Pulsweiten-modulierten Steuerung für einen Gleichstromelektromotor
mittels einer Motorsteuerung anzugeben, wobei die Motorsteuerung dazu eingerichtet
sein soll, den Strom am Gleichstromelektromotor zu überwachen. Dabei soll die
pulsweitenmodulierte Steuerung eine Leistungs-Endstufe mit zumindest einem Feldeffekttransistor
umfassen, der den Strom am Gleichstromelektromotor steuert.
Gelöst wird diese Aufgabe durch das Verfahren gemäß
Anspruch 8.
Die erfindungsgemäße Motorsteuerung zum Überwachen
einer Pulsweitenmodulierten Steuerung für einen Gleichstromelektromotor ist
dabei erfindungsgemäß dazu eingerichtet, den Spannungsabfall über
den stromsteuernden Feldeffekttransistor zu erfassen. Dieser Spannungsabfall ist
über den Innenwiderstand des Feldeffekttransistors und das Ohmsche Gesetz unmittelbar
mit dem Strom am Gleichstromelektromotor verknüpft. Weiterhin umfasst die Motorsteuerung
erfindungsgemäß einen Temperaturfühler, der dazu eingerichtet ist,
die Temperatur des stromsteuernden Feldeffekttransistors der Leistungs-Endstufe
zu erfassen. Weiterhin ist die Motorsteuerung dazu eingerichtet, aus der mittels
des Temperaturfühlers erfassten Temperatur des stromsteuernden Feldeffekttransistors
dessen Widerstand zu bestimmen. Aus dem so bestimmten Widerstand des Feldeffekttransistors
und aus dem erfassten Spannungsabfall über den Feldeffekttransistor wird dann
der Strom über den Gleichstrommotor ermittelt.
Die erfindungsgemäße Motorsteuerung weist dabei eine gegenüber
der aus dem Stand der Technik vorbekannten Überwachungsschaltungen deutlich
verbesserte Genauigkeit auf, wobei gleichzeitig die Zahl der erforderlichen Komponenten
wesentlich verringert werden kann. Der temperaturabhängige Innenwiderstand
des stromsteuernden Feldeffekttransistors lässt sich dabei auf einfachste Weise
tabellieren, wobei die Charakteristik des Feldeffekttransistors praktisch keinen
Alterungserscheinungen unterworfen ist. Schließlich weist die erfindungsgemäße
Motorsteuerung den Vorteil auf, das sie in allen Betriebszuständen der Pulsweitenmodulierten
Steuerung funktionsfähig ist, insbesondere auch bei einem Tastverhältnis
von 100%.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die erfindungsgemäße
Motorsteuerung dazu eingerichtet, den ermittelten Strom am Gleichstromelektromotor
mit einem vorgegebenen Referenzwert zu vergleichen. Dieser vorgegebene Referenzwert
kann dabei insbesondere eine Funktion des Tastverhältnisses der Pulsweitenmodulierten
Steuerung sein. Die erfindungsgemäße Motorsteuerung kann insbesondere
dazu eingerichtet sein, die pulsweitenmodulierte Steuerung außer Betrieb zu
setzen, wenn der ermittelte Strom am Gleichstromelektromotor den vorgegebenen Referenzwert
übersteigt, insbesondere um ein vorbestimmtes Maß übersteigt.
Weitere Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Motorsteuerung
ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie den nachfolgend diskutierten Ausführungsbeispielen,
die anhand der Zeichnung näher erläutert werden. In dieser zeigen:
1: Ein Prinzipschaltbild einer ersten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Motorsteuerung,
2: eine bevorzugte erste Weiterbildung der Schaltungsanordnung
aus 1,
3: eine bevorzugte zweite Weiterbildung der Motorsteuerung
aus 1,
4: eine bevorzugte dritte Weiterbildung der Motorsteuerung
aus 1,
5: eine bevorzugte vierte Weiterbildung der Motorsteuerung
aus 1,
6: eine bevorzugte fünfte Weiterbildung der Motorsteuerung
aus 1,
7: eine schematische Darstellung des Verlaufs des maximal
zulässigen Motorstroms an einem mit einer erfindungsgemäßen Pulsweitenmodulierte
Motorsteuerung angesteuerten Gleichstromelektromotor als Funktion des Tastverhältnis
der Pulsweiten-modulierten Steuerung, und
8: den zeitabhängigen Verlauf des Stroms über
die Source-Drain-Strecke der Leistungsendstufe der Pulsweiten-modulierten Motorsteuerung
über einen vollen Schaltzyklus.
1 zeigt eine Schaltskizze einer pulsweitenmodulierte
Steuerung für einen Gleichstromelektromotor, die eine Schaltungsanordnung zur
Überwachung des Motorstroms gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst.
Die Steuerung 1 ist dazu vorgesehen, mit dem 12-Volt-Bordnetz eines Kraftfahrzeugs
verbunden zu werden, wobei bei geeigneter Auslegung der Steuerung auch mit anderen
Versorgungsspannungen gearbeitet werden kann. Die Steuerung umfasst einen Mikroprozessor
5, der mit einer Versorgungsspannung von 5 Volt versorgt wird, die beispielsweise
von einem Spannungsregler erzeugt wird. Der Mikroprozessor 5 ist dazu vorgesehen,
an seinem Eingang E1 von einem Steuergerät ein Sollsignal zu empfangen, welches
die gewünschte Drehzahl des anzusteuernden Motors 10 vorgibt. Auf
Basis des am Eingang E1 anliegenden Sollsignals erzeugt der Mikroprozessor
1 Steuersignale für einen Leistungs-Feldeffekttransistor T1, der in
Serie mit dem anzusteuernden Motor 10 geschaltet ist. Zur Minimierung elektromagnetischer
Störimpulse des Motors 10 weist die Motorsteuerung 1 einen
Freilaufkreis bestehend aus einer Freilaufdiode D1 und einem mit der Freilaufdiode
D1 in Reihe geschalteten Feldeffekttransistor T2 auf. Der im Freilaufkreis angeordnete
Feldeffekttransistor T2 fungiert in an sich bekannter Weise als Verpolschutz für
die Motorsteuerung 1. Zu diesem Zweck wird das Gate des Feldeffekttransistors
T2 von einer Ladungspumpe angesteuert, dergestalt dass bei korrekter Polung der
Versorgungsspannung an der Steuerung 1 die Source-Drain-Strecke des Feldeffekttransistor
T2 leitend geschaltet is. Ist die Versorgungsspannung hingegen verpolt, so legt
die Ladungspumpe keine Spannung an das Gate des Feldeffekttransistor T2 an. Dieser
ist im Sperrzustand, so dass kein Strom über die im Verpolungsfall in Durchlassrichtung
geschaltete Freilaufdiode D1 fließen kann, wodurch sie gegen Beschädigung
geschützt ist.
Die Ladungspumpe ist mit dem Ausgang A2 des Mikroprozessors
5 verbunden und wird von diesem dergestalt angesteuert, dass die Ladungspumpe
im betriebsbereiten Zustand der Pulsweiten-modulierten Motorsteuerung
1 das Gate Feldeffekttransistors T2 mit der erforderlichen Steuerspannung
versorgen kann.
Erfindungsgemäß wird nun der über den Gleichstromelektromotor
10 fließende Strom überwacht. Hierzu ist vorgesehen, den Spannungsabfall
über den Leistungs-Feldeffekttransistor T1 auf geeignete Weise zu messen. Hierzu
ist der Knotenpunkt zwischen der Anode der Freilaufdiode D1 und dem Feldeffekttransistor
T1 über eine Steuerleitung mit dem Eingang E3 des Mikroprozessors
5 verbunden.
Zwischen den Feldeffekttransistor T1 und den Eingang E3 des Mikroprozessors
5 ist die Source-Drain-Strecke eines Depletion-Feldeffekttransistors T3
eingefügt. Das Gate dieses Feldeffekttransistors ist auf die
Masseschiene gelegt. Der Depletion-Feldeffekttransistor T3 dient dazu, den Eingang
E3 des Mikroprozessors 5vor zu hohen Eingangsspannungen. Er ist so ausgewählt,
dass seine Source-Drain-Strecke nur bis zu einer maximalen Source-Spannung von etwa
2V leitend ist, bei höheren Spannungen ist die Source-Drain-Strecke hingegen
gesperrt. Hierdurch wird der Eingang E3 des Mikroprozessors 5 effektiv
vor zu hohen Eingangsspannungen geschützt, die sich z.B. durch Induktionserscheinungen
am freilaufenden Elektromotor 10 ergeben könnten.
Der Eingang E3 ist mit dem Eingang eines in den Mikroprozessor
5 integrierten AD-Wandlers verbunden, der das am Eingang E3 anliegende
Spannungssignal, welches den Spannungsabfall über die Source-Drain-Strecke
des Leistungs-Feldeffekttransistors T1 repräsentiert, digitalisiert und für
eine weitere Prozessorinterne Weiterverarbeitung zur Verfügung stellt.
Der Mikroprozessor 5 weist den weiteren Eingang E2 auf, welcher
ebenfalls mit einem integrierten AD-Wandler verbunden ist. Am Eingang E2 liegt das
Spannungssignal eines Spannungsteilers an, welcher aus einem ohmschen Widerstand
R1 und einem temperaturveränderlichen Widerstand RTC, beispielsweise einem
Heißleiter gebildet wird. Der temperaturveränderliche Widerstand RTC ist
dabei so innerhalb der Schaltungsanordung angeordnet, dass er in unmittelbarem Kontakt
mit dem Leistungs-Feldeffekttransistor T1 steht. Insbesondere kann der temperaturveränderliche
Widerstand RTC am Gehäuse des Leistungs-Feldeffekttransistor T1 angeordnet
sein, so dass eine Temperaturänderung des Leistungs-Feldeffekttransistors T1
unmittelbar mit einer Widerstandsänderung des temperaturabhängigen Widerstands
RTC einhergeht.
Die am Eingang E2 des Mikroprozessors 5 anliegende Spannung
ist damit ein Maß für die Temperatur des Leistungs-Feldeffekttransistors
T1. Die Temperaturabhängigkeit des Innenwiderstands des Leistungs-Feldeffekttransistors
T1 ist dabei eine für den Feldeffekttransistor T1 charakteristische Größe
und unterliegt praktisch keinen Veränderungen z. B. durch Alterung.
Im Mikroprozessor 5 oder einem mit diesem assoziierten Speicher,
der hier nicht separat dargestellt ist, ist eine erste Referenztabelle des temperaturabhängigen
Widerstands des Feldeffekttransistors T1 abgelegt. Weiterhin ist im Mikroprozessor
5 oder einem mit diesem assoziierten Speicher eine zweite Referenztabelle
abgelegt, in welcher der Widerstand des temperaturabhängigen Widerstands RTC
als Funktion der Temperatur verzeichnet ist. Aus dem digitalisierten Spannungssignal
am Eingang E2 kann auf Basis dieser zweiten Referenztabelle die Temperatur des temperaturabhängigen
Widerstands RTC und damit auch des Leistungs-Feldeffekttransistors T1 bestimmt werden.
Aus der ersten Referenztabelle lässt sich nun anhand der gemessenen Temperatur
der Innenwiderstand der Source-Drain-Strecke des Feldeffekttransistors T1 bestimmen.
Eine besonders hohe Genauigkeit der erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung
ergibt sich, wenn die erste Referenztabelle, in der der Temperaturabhängige
Widerstand der Source-Drain-Strecke des Leistungs-Feldeffekttransistors T1 bei verschiedenen
Strömen tabelliert ist, jeweils nach Komplettierung einer betriebsbereiten
erfindungsgemäßen Schaltung individuell erstellt wird im Rahmen einer
„end-of-line"-Kalibration des verbauten Feldeffekttransistors T1.
Insgesamt lässt sich also auf Basis der festgestellten Temperatur
T des Leistungs-Feldeffekttransistors T1 sowie dessen über die Temperaturmessung
bestimmbaren Innenwiderstands R aus dem Spannungsabfall über die Source-Drain-Strecke
des Leistungs-Feldeffekttransistors T1, welcher am Eingang E3 des Mikroprozessors
5 anliegt, über das ohmsche Gesetz der über die Source-Drain-Strecke
des Feldeffekttransistors T1 fließende Strom bestimmen. Aufgrund der Serienschaltung
des Feldeffekttransistors T1 mit dem Motor zu überwachenden entspricht dieser
dem Motorstrom.
In einer dritten Referenztabelle, die ebenfalls im Mikroprozessor
5 oder einem mit diesem assoziierten Speicher abgelegt ist, sind die Normwerte
des Motorstroms als Funktion des Tastverhältnisses der Pulsweiten-modulierten
Motorsteuerung tabelliert. Beispielhaft sind verschiedene Verläufe des Motorstroms
als Funktion des Tastverhältnisses duty-cycle in 2
dargestellt. Der Mikroprozessor 5 ist nun dazu eingerichtet, den mittels
des vorstehend beschriebenen Verfahrens bestimmten Motorstrom mit dem in der dritten
Referenztabelle verzeichneten Motorstroms für das gegenwärtig verwendete
Tastverhältnis zu vergleichen. Übersteigt der gemessene Motorstrom den
sich aus der dritten Referenztabelle ergebenden Motorstrom um ein voreingestelltes
Maß, so leitet der Mikroprozessor 5 die Abschaltung des Motors
10 ein, beispielsweise in dem der Ausgang A1, über welchen der Leistungs-Feldeffekttransistor
T1 angesteuert wird, außer Betrieb gesetzt wird.
Zur elektromagnetischen Abkopplung des Elektromotors 10 vom 12-Volt-Bordnetz
des Kraftfahrzeugs kann ein Elektrolytkondensator C1 mit dem Elektromotor
10 parallel geschaltet werden, wie aus 2 ersichtlich
ist. Dieser Elektrolytkondensator C1 ist gegen Verpolung empfindlich und wird daher
vor einer Verpolung geschützt über einen dritten Feldeffekttransistor
T4, dessen Source-Drain-Strecke in Serie geschaltet ist mit dem
Elektrolytkondensator C1. Das Gate des Feldeffekttransistors T4 wird über die
5-Volt-Schiene angesteuert, so dass der Feldeffekttransistors T4 leitend ist, solange
die 5-Volt-Versorgungsspannung an seinem Gate anliegt. Ein wirksamer Verpolungsschutz
für den Elektrolytkondensator C1 wird daher erreicht, wenn durch geeignete
technische Maßnahmen sichergestellt wird, dass die 5-Volt-Versorgungsspannung
sicher abgeschaltet wird, wenn die 12-Volt-Bordspannung verpolt an die Motorsteuerung
1 angelegt wird. Dies kann beispielsweise durch geeignete Beschaltung eines
Spannungsreglers realisiert werden, der die 5-Volt-Versorgungsspannung für
die Motorsteuerung 1 erzeugt und in Parallelschaltung mit der Motorsteuerung
1 aus dem 12-Volt-Bordnetz versorgt wird.
3 zeigt eine Weiterentwicklung der Motorsteuerung aus
1. Hier ist in die Messleitung zwischen dem Eingang
E3 des Mikroprozessors 5 und dem Knoten zwischen dem Leistungs-Feldeffekttransistor
T1 sowie der Anode der Freilaufdiode D1 eine Kollektor Emitterstrecke eines bipolaren
Transistors angeordnet. Die Basis des bipolaren Transistors T5 ist dabei über
geeignete Widerstände (nicht gezeigt) mit dem Pluspol der 5-Volt-Schiene verbunden.
Der bipolare Transistor T5 wird dazu benutzt, um im Ausschaltzustand der gezeigten
Motorsteuerung Leckageströme über den Mikroprozessor 5 zu minimieren,
die Ursache von erhöhten Ruheströmen sein können. Mögliche Quellen
solcher Leckageströme können beispielsweise Elektrolytkondensatoren hoher
Kapazität sein, die parallel zum angesteuerten Gleichstromelektromotor geschaltet
sind.
4 zeigt eine weitere Weiterentwicklung der in
1 gezeigten Motorsteuerung, wobei hier in die Steuerleitung,
die sich zwischen dem Ausgang A1 des Mikroprozessors 5 und dem Gate des
Feldeffekttransistors T1 erstreckt, eine Leistungsverstärkerstufe angeordnet
ist. Diese Leistungsverstärkerstufe wird ebenfalls aus dem 12 Volt Bordnetz
des Kraftfahrzeuges versorgt, wobei der Spannungsabgriff auf der High-Seite am Knotenpunkt
zwischen dem Drain-Anschluß des Feldeffekttransistors T2 und der Kathode der
Freilaufdiode D1 angeschlossen. Auf diese Weise ist auch die Verstärkerstufe
15 von der in den Freilaufkreis integrierten Verpolschutzschaltung sicher
gegen eine Verpolung der 12 Volt-Versorgungsspannung geschützt. Die Verstärkerstufe
15 kann dabei beispielsweise unter Verwendung geeigneter bipolarer Transistoren
aufgebaut werden. Die Verstärkerstufe 15 dient in erster Linie dazu,
trotz der inneren Kapazität der Gateelektrode des Leistungsfeldeffekt-Transistors
T1 kurze Schaltzeiten des Feldeffekttransistors T1 zu realisieren, so dass ein Betrieb
bei den angestrebten Taktzahlen von zwischen 10 und 30 KHz, hier insbesondere 20
bis 25 KHz, problemlos möglich ist.
Aus 5 ist nun eine weitere Weiterentwicklung
der in 1 gezeigten erfindungsgemäßen Motorsteuerung
ersichtlich, mit der eine Verbesserung der Signalqualität des am Eingang E3
des Mikroprozessors 5 anliegenden Spannungssignals erzielt wird. Aufgrund
von unvermeidbaren Induktionserscheinungen am Gleichstromelektromotor
10 im Pulsweiten-modulierten Betrieb wird der von der Motorsteuerung erzeugten
rechteckförmigen Steuerspannung am Elektromotor 10 stets ein hochfrequenter
Oszillationsteil überlagert sein. Beispielhaft ist dieses Verhalten aus
8 ersichtlich. 8 zeigt
den Verlauf des Stroms über die Source-Drain-Strecke des Feldeffekttransistors
T1 über einen Zyklus der pulsweiten modulierten Steuerung als Funktion der
Zeit. Deutlich ersichtlich ist, dass sowohl beim Austasten der Spannung am Gleichstromelektromotor
eine abklingende Oszillation im Strom über der Source-Drain-Strecke auftritt
als auch beim Eintasten der Spannung. Obwohl diese hochfrequenten Oszillationen
aufgrund interner Dämpfungseffekte nach einigen Oszillationsperioden ausgedämpft
sind, so ergeben sich jedoch Schwierigkeiten für eine hochgenaue Messung des
Spannungsabfalls über die Source-Drain-Strecke des Leistungsfeldeffekt-Transistors
T1.
Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, in die Messleitung
zwischen dem Eingang E3 des Mikroprozessors 5 und dem Knotenpunkt zwischen
dem Drain-Anschluß des Leistungsfeldeffekt-Transistors T1 und der Anode der
Freilaufdiode D1 Glättungsbaugruppen 20 einzufügen, die als so
genannte „Snubber"-Schaltungen ausgebildet sind. Diese verbinden die Messleitung
einerseits mit Masse und andererseits mit der High-Schiene des 12 Volt-Bordnetzes.
Jede Snubber-Schaltung besteht dabei aus einem ohmschen Widerstand R2 bzw. R3, der
in Serie geschaltet ist mit einem Kondensator C2 bzw. C3. Das Einfügen der
Snubber-Schaltungen zwischen der Messleitung am Eingang E3 des Mikroprozessors
5 und Masse bzw. der High-Schiene führt eine zusätzliche Dämpfung
der Strom- bzw. Spannungsoszillation über die Source-Drain-Strecke des Leistungsfeldeffekt-Transistors
T1 ein. Bei einer geeigneten Auswahl der RC-Konstante jeder Snubber-Schaltung kann
eine Überdämpfung der hochfrequenten Strom- bzw. Spannungsoszillationen
erzielt werden. Bei optimaler Abstimmung ist es möglich, den so genannten asymptotischen
Grenzfall zu realisieren, bei dem ein Nulldurchgang der hochfrequenten Strom- bzw.
Spannungsoszillation komplett unterdrückt wird und dennoch ein rascher Abfall
auf dem asymptotischen Grenzwert innerhalb von etwa einer Oszillationsperiode auftritt.
Bei entsprechend abgestimmten RC-Konstanten der Snubber-Schaltungen wird dann der
Zeitpunkt, an dem der Mikroprozessor 5 über den integrierten AD-Wandler
den Spannungsabfall über die Source-Drain-Strecke des Leistungsfeldeffekt-Transistors
T1 ermittelt, so gewählt, dass sich der asymptotische Grenzwert
bereits im Wesentlichen eingestellt hat. Hier wird also eine Verzögerung von
einigen Mikrosekunden gegenüber der ansteigenden bzw. abfallenden Flanke des
Pulsweiten-modulierten Motorstroms eingestellt. Durch Einführung der Snubber-Schaltungen
ist es möglich, die Genauigkeit der Messung des Spannungsabfalls über
die Source-Drain-Strecke des Leistungsfeldeffekt-Transistors T1 nochmals deutlich
zu erhöhen.
6 zeigt schließlich eine letzte Weiterentwicklung
der aus 1 ersichtlichen Motorsteuerung, bei der durch
geeignete Einführung eines Kondensators Leckströme in der Motorsteuerung
nochmals verringert werden können. In dieser Weiterentwicklung ist ein Kondensator
C4 zwischen dem Gehäuse des Motors 10 und der Masse der Motorsteuerung
eingefügt. Als ein Anschlusspunkt des Kondensators C4 an der Motorsteuerung
wird bevorzugt der Kühlkörper des Mikroprozessors 5 verwendet
wird. Die Einführung des Kondensators C4 in der gezeigten Weise stellt sicher,
dass sich das Gehäuse des Elektromotors 10 und die Basis der Motorsteuerung
1 stets auf gleichem Potential befinden, wodurch auf der einen Seite Leckströme
weiter vermindert werden können und auf der anderen Seite die elektromagnetische
Störsicherheit der Motorsteuerung nochmals verbessert wird.
Für den Fachmann ist offensichtlich, dass die hier vorgestellten
Weiterentwicklungen der erfindungsgemäßen Motorsteuerung jeweils separat
oder auch gemeinschaftlich eingesetzt werden können. In einer besonders bevorzugten
Ausführung umfasst die erfindungsgemäße Motorsteuerung sämtliche
Weiterentwicklungen gemäß der 2 bis
6.
Abschließend sei darauf hingewiesen, dass die gezeigten Ausführungsbeispiele
nur zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung dienen und nicht einschränkend
zu verstehen sind.
Die aus 1 ersichtliche erfindungsgemäße
Motorsteuerung ist dazu eingerichtet, das erfindungsgemäße Verfahren gemäß
Anspruch 10 auszuführen. Der Mikroprozessor 5 erfasst über den
integrierten AD-Wandler den an seinem Eingang E3 anliegenden Spannungsabfall Ober
die Source-Drain-Strecke des Leistungsfeldeffekt-Transistors T1 zu einem gegebenen
Zeitpunkt im Zyklus der Pulsweiten-modulierten Motorsteuerung. Weiterhin erfasst
der Mikroprozessor 5 über den aus dem temperaturveränderlichen
Widerstand RTC und dem ohmschen Widerstand R1 gebildeten Spannungsteiler die Temperatur
des Leistungsfeldeffekt-Transistors T1. Der Mikroprozessor 5 ist dazu eingerichtet,
aus dem erfassten Spannungsabfall und der erfassten Temperatur auf Basis einer Referenztabelle
für den temperaturabhängigen Widerstand der Source-Drain-Strecke des Leistungsfeldeffekt-Transistors
T1 dessen inneren Widerstand zu bestimmen. Aus dem inneren Widerstand des Leistungsfeldeffekt-Transistors
T1 und dem erfassten Spannungsabfall über die Source-Drain-Strecke des Leistungsfeldeffekt-Transistors
T1 ermittelt der Mikroprozessor 5 im nachfolgenden Schritt Ober die Anwendung
des ohmschen Gesetzes den Strom über die Source-Drain-Strecke des Leistungsfeldeffekt-Transistors
T1, welcher dem Strom am angesteuerten Gleichstrom-Elektromotor 10 entspricht.
Im letzten Verfahrensschritt vergleicht der Mikroprozessor 5 den gemessenen
Strom am Gleichstrom-Elektromotor 10 mit einem vorgegebenen Maximalwert,
der vom aktuellen Tastverhältnis der Pulsweiten-modulierten Steuerung abhängt
und dessen Verlauf schematisch in 7 dargestellt ist.
Übersteigt der ermittelte Strom am Gleichstrom-Elektromotor 10 den
sich aus der Referenz-Tabelle für den Maximalstrom bei dem gegebenen Tastverhältnis
ergebenden Maximalstrom, so leitet der Mikroprozessor 5 die Abschaltung
der Leistungsendstufe der Pulsweiten-modulierten Motorsteuerung ein, beispielsweise
indem er den Ausgang A1 des Mikroprozessors 5 außer Betrieb setzt.
- 1
- Motorsteuerung
- 5
- Mikroprozessor
- 10
- Gleichstromelektromotor
- 15
- Temperaturfühler
- 20
- Glättungsbaugruppe