Klimaklappentreiber reduziert Verkabelungsaufwand und vereinfacht Schrittmotor

Für besseres Klima

16. Juni 2009, 9:01 Uhr | Herbert Sax

Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Für besseres Klima

US-Autohersteller bevorzugen auch heute noch Klappenantriebe mit DC-Motoren. Auch hier stört die hohe Leitungszahl pro Steller, denn alleine das Positions-Rückführungspotentiometer benötigt drei Leitungen. Verständlich, dass Ripple-Counting gefragt ist. Als ASSP oder ASIC wurden bereits ICs entwickelt, welche die Motorstromwelligkeit als inkrementales Positionssignal auswerten. Die Auswerte-Zuverlässigkeit solcher Lösungen ist jedoch proportional zur Komplexität des Ansteuer-IC. Nachteilig ist zudem die mangelnde Flexibilität in Bezug auf Motortoleranz und Alterung.

Der neue Klimaklappentreiber L99MD01 verzichtet daher auf eine interne Auswerteelektronik und überlässt dies einem Mikrocontroller. Jeder der acht Halbbrückenausgänge liefert ein Stromerfassungssignal, das sowohl im Sink- als auch im Source-Betrieb des Halbbrücken-Treibers arbeitet. Das Verhältnis I-Last/I-Sense ist über SPI zwischen 250 und 1000 einstellbar, um bei unterschiedlichen Lastströmen den Messbereich des A/D-Wandlers im Mikrockontroller optimal zu nutzen. Zwei Halbbrückenausgänge können simultan gemessen werden. Die Widerstände CUR 1 und CUR 2 wandeln den Sense-Strom in eine proportionale Spannung.

Filterung und Auswertung der Stromwelligkeit übernimmt der Mikrocontroller, der wesentlich flexibler ist als eine hardware-orientierte Auswertung. Zudem wird der Motortreiber nicht mit Kosten belastet, die beim Einsatz von Schritt- oder DC-Motoren mit Rückführungspotentiometer nicht erforderlich wären.

International agierende Autohersteller entwickeln mehr und mehr Fahrzeug-Plattformen, welche die Bedürfnisse aller Länder abdecken sollen. Das Ergebnis sind hohe Stückzahlen und vereinheitlichte Elektronikkonzepte. Deren Ziel ist es, die Funktionsumfänge sowohl der Basisversion als auch der Komfortversion abzudecken. Eine Herausforderung für die Hersteller, denn die Elektronik soll möglichst ohne Redundanz bei Hardware-Komponenten kostengünstig bleiben, in der Funktion flexibel und oft noch unterschiedliche Aktoren treiben können. Das ist mit den bisher verfügbaren ICs zur Ansteuerung der Klimaklappen nur schwer möglich. Das Ergebnis sind mehrere Leiterplatten-, Bestückungs- und IC-Varianten innerhalb einer Plattform, die eine kostengünstige Massenproduktion auf hoher Stückzahlbasis letztlich wieder konterkarieren.

Ein mehrkanaliges Halbbrücken-Treiber-IC, das bewusst auf die klassische aber auch veraltete Unipolar-Steuerung von Schrittmotoren verzichtet, hat die notwendige Flexibilität, unterschiedlichste Aktoren in variabler Konfiguration zu betreiben, wie dies Bild 7 zeigt. Weitere Konfigurationen, z.B. mit Relais oder anderen induktiven Aktoren, sind möglich, da jede Halbbrücke High-Aktiv, Low-Aktiv oder im Tri-State-Modus arbeiten kann.

Noch Raum für Systemoptimierung und Kostenreduktion

Ein Hemmschuh in Richtung plattformübergreifender Systemoptimierung ist aus Sicht der Halbleiterhersteller die derzeit noch nicht optimale Kooperation zwischen OEMs, Aktorherstellern und Elektronik-Zulieferern. Die heutzutage favorisierten Auschreibungsmodalitäten lassen kaum Raum für eine optimale Aktor-Auswahl und das Verdrahtungskonzept. Aktoren und deren Verkabelung werden meist vom Autohersteller vorgegeben, was innovative Lösungsansätze mit zusätzlichem Einsparungspotential ausschließt. Notwendig wäre hier mehr systemübergreifendes Denken seitens der Autohersteller und eine bessere Kooperation aller beteiligten Parteien unter Einschluss der Halbleiterhersteller. sj

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Bild 7. Aktor-Varianten und Beschaltungsoptionen: Vier unipolar oder bipolar gewickelte Schrittmotoren im Simultanbetrieb (A); drei bipolar gewickelte Schrittmotoren im sequentiellen Betrieb (B); zwei bipolar gewickelte Schrittmotoren im Simultanbetr

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