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Dokumentenidentifikation DE112005002447T5 18.10.2007
Titel Quasiresonanter Gate Controller für eine Leistungansteuerung
Anmelder Temic Automotive of North America,Inc.,, Deer Park, Ill., US
Erfinder Merwin, Jeffrey D., Buffalo Grove, Ill., US
Vertreter SCHUMACHER & WILLSAU, 80335 München
DE-Aktenzeichen 112005002447
Vertragsstaaten AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BW, BY, BZ, CA, CH, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KM, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, LY, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NA, NG, NI, NO, NZ, OM, PG, PH, PL, PT, RO, RU, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SM, SY, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, YU, ZA, ZM, ZW, EP, AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IS, IT, LT, LU, LV, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR, OA, BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG, AP, BW, GH, GM, KE, LS, MW, MZ, NA, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZM, ZW, EA, AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM
WO-Anmeldetag 29.09.2005
PCT-Aktenzeichen PCT/US2005/035039
WO-Veröffentlichungsnummer 2006041709
WO-Veröffentlichungsdatum 20.04.2006
Date of publication of WO application in German translation 18.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.10.2007
IPC-Hauptklasse F01L 9/04(2006.01)A, F, I, 20050929, B, H, DE

Beschreibung[de]
Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Gate Controller und insbesondere einen quasiresonanten Gate Controller für eine Leistungsansteuerung.

Hintergrundinformationen

Dieser Abschnitt soll den Leser in verschiedene Aspekte der Technik einführen, die verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung betreffen können, die nachstehend beschrieben und/oder beansprucht werden. Diese Besprechung wird zur Versorgung des Lesers mit Hintergrundinformationen zur Erleichterung eines besseren Verständnisses der verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung für hilfreich erachtet. Dementsprechend sollten diese Ausführungen unter diesem Gesichtspunkt gelesen und nicht als Zugeständnis an den Stand der Technik verstanden werden.

In der Vergangenheit wurden für mechanische Systeme, bei denen zur Aktivierung ihrer beweglichen Teile große Kräfte erforderlich sind, mechanische und/oder hydraulische Stellglieder verwendet. Als ein Beispiel enthält ein Verbrennungsmotor mindestens ein Ansaugventil und mindestens ein Abgasventil für jeden Zylinder des Motors. Wie allgemein bekannt, ermöglicht das Ansaugventil ein Strömen von Luft und Kraftstoff in die Verbrennungskammer, und das Abgasventil ermöglicht ein Strömen des verbrannten Luft-Kraftstoffgemischs aus der Kammer. Da die Zeitsteuerung bzw. das Timing der Ventile der Bewegung des Kolbens und dem Einspritzen von Kraftstoff in die Verbrennungskammer entsprechen muss, enthalten herkömmliche Verbrennungsmotoren Nockenwellen zur Koordination der zeitlichen Abstimmung der Ventile mit dem Kolben und der Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Da die Nockenwelle typischerweise von einem Riemen oder einer Kette gedreht wird, der bzw. die mit der Kurbelwelle des Motors verbunden ist, dreht sich die Nockenwelle mit einer Drehzahl, die mit der Drehzahl des Motors in Korrelation steht, und synchronisiert das Öffnen und Schließen der Ventile präzise mit der Bewegung der Kolben. Genauer umfasst die Nockenwelle eine Reihe von Nockenscheiben, und zwar jedem Ventil entsprechend eine. während eines Teils des Zyklus drückt jede Nockenscheibe ihr jeweiliges Ventil gegen den Widerstand einer Ventilfeder in eine geöffnete Stellung. Während des restlichen Zyklus drückt die Ventilfeder das Ventil zurück in seine geschlossene Stellung und hält es dort.

Wie ersichtlich, müssen bei einer Zunahme der Größe des Ventils, bei einer Erhöhung der Motordrehzahlen und bei einer Zunahme der Ventilöffnungs- und -schließraten die Ventilfedern zunehmend steifer bzw. kraftvoller werden, um derartige Motorenkonstruktionen zu ermöglichen. Bei einer Zunahme von Größe und Steifigkeit der Ventilfedern nimmt die zur Betätigung der Ventile erforderliche Energie ähnlich zu. Obwohl bestimmte Verfahren zur verstellbaren zeitlichen Abstimmung der Nocken existieren, bei denen typischerweise Nockenscheiben mit variablem Profil in Verbindung mit Nockenwellen verwendet werden, die in einem bestimmten Ausmaß längs verschoben werden können, ist das Timing der Ventile bei derartigen mechanischen Betätigungsmechanismen überdies im Allgemeinen aufgrund der Tatsache fest, dass die Nockenwelle über die Kurbelwelle mechanisch angetrieben wird. Überdies unterliegen die Nockenscheiben einer Abnutzung, und eine derartige Abnutzung nimmt typischerweise zu, wenn die zum Öffnen der Ventile erforderliche Energie zunimmt. Da abgenutzte Nockenscheiben das Öffnen und Schließen der Ventile beeinträchtigen, nimmt die Effizienz des Motors typischerweise ab, und die Emissionen des Motors nehmen zu.

Bei dem Versuch, die Effizienz von Motoren zu steigern und ihre Emissionen zu verringern, haben Hersteller in den vergangenen 20 bis 30 Jahren eine Vielzahl von Motorsteuerungen entwickelt. Derartige Motorsteuerungen werden typischerweise als Motorsteuerungsmodule bzw. ECMs (engine control modules) bezeichnet. Im Handel erhältliche ECMs waren im Allgemeinen auf Kraftstoff- und Zündsteuerungen beschränkt. Anders ausgedrückt steuern die meisten im Handel erhältlichen ECMs über elektromechanisch oder elektrohydraulisch betätigte Kraftstoffeinspritzvorrichtungen elektronisch die Zufuhr von Kraftstoff zum Motor. Da Kraftstoffeinspritzvorrichtungen im Vergleich zu den vorstehend besprochenen Motorventilen relativ kleine mechanische Vorrichtungen sind, sind sie auf eine präzise, steuerbare und energieeffiziente Weise verhältnismäßig leicht elektrisch zu betätigen. ECMs nutzen typischerweise Sensoren zur Bestimmung der Position der Kurbelwelle und/oder der Nockenwelle, die neben weiteren Informationen zur Berechnung des korrekten Zeitpunkts und der korrekten Dauer der Betätigung der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen verwendet werden. ECMs können auch Software und/oder unterschiedliche Kraftstoffeinspritzmasken zur Steuerung des Betriebs des Motors in unterschiedlichen Modi umfassen. Ein ECM kann beispielsweise eine bestimmte Strategie zum Anlassen des Motors, eine weitere Strategie während eines Leerlaufs des Motors, eine weitere Strategie während einer Beschleunigung und eine weitere Strategie bei einer Verlangsamung ausführen.

ECMs, wie die oben beschriebenen, verbessern im Vergleich zu ihren Gegenstücken mit Vergaser und mechanischer Kraftstoffeinspritzung im Allgemeinen die Emissionen, die Kraftstoffeffizienz und die Bedienbarkeit von Motoren. Tatsächlich wurde in den vergangenen 20 bis 30 Jahren die Kraftstoffeffizienz grob gesagt verdoppelt, die Motoren sind leichter anzulassen, laufen im Leerlauf gleichmäßiger und bieten eine bessere Leistung, und die Emissionen sind stets niedrig. Dennoch kann trotz der signifikanten Verbesserung noch mehr getan werden.

Als ein Ansatz für eine mögliche, zusätzliche Verbesserung können von einer Nockenwelle mechanisch angetriebene Ventile zur Erzeugung eines nockenlosen Motors durch elektromagnetisch oder elektrohydraulisch angetriebene Ventile ersetzt werden. Obwohl ein nockenloser Verbrennungsmotor bereits 1899 vorgeschlagen wurde, als angeregt wurde, dass eine unabhängige Steuerung der Ventilbetätigung zu einer gesteigerten Motorleistung führen könnte, haben Forscher erst im vergangenen Jahrzehnt eine nockenlose Motorkonstruktion zusätzlich zu einer gesteigerten Leistung unter dem Gesichtspunkt einer verbesserten Energieeffizienz, einer Verringerung der Umweltverschmutzung und der Zuverlässigkeit untersucht. Derartige Möglichkeiten umfassen die Verwendung elektromagnetischer, elektropneumatischer und elektrohydraulischer Ventile, bei denen Elektromagnete zur Betätigung jeweiliger mechanischer, pneumatischer bzw. hydraulischer Ventile verwendet werden. Voraussichtlich bietet die Verwendung von Elektronik statt einer herkömmlichen mechanischen Nockenwelle zur Steuerung des Timing der Ventile eine Vielzahl von Vorteilen einschließlich gesteigerter Pferdestärken, einer verbesserten Energieeffizienz, einer Verringerung der Emissionen, einer verbesserten Zuverlässigkeit und Haltbarkeit und einer verbesserten Fahrbarkeit. Da die elektronische Steuerung elektrisch betätigter Motorenventile bei Motoren eine Veränderung des Timing im laufenden Betrieb ermöglichen kann, können diese Vorteile realisiert werden.

Im Hinblick auf eine verbesserte Kraftstoffökonomie könnte die elektronische Steuerung so programmiert sein, dass sie die Zündung eines oder mehrerer Zylinder des Motors ausschaltet oder überspringt, wenn sie nicht benötigt werden, wodurch Kraftstoff gespart wird. Da Motoren den Großteil ihrer Schadstoffe unmittelbar nach der Zündung emittieren, wenn sie noch kalt sind, könnte im Hinblick auf verringerte Emissionen das Timing beim Anfahren verändert werden, um derartige Emissionen zu verringern. Emissionen sind proportional zur Zylinderflammtemperatur. Die Flammtemperatur kann nicht nur durch Verändern des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und des Füllvolumens verändert werden, wie gegenwärtig, sondern auch durch Verändern der Masse und der Komprimierung im Zylinder. Dies ist heute durch eine verstellbare Ventilbetätigung möglich. Im Hinblick auf eine verbesserte Fahrbarkeit kann das Timing des Motors verändert werden, um eine flachere Drehmomentkurve zu erhalten, die zu einer gleichmäßigeren Beschleunigung bzw. Verlangsamung sowie einem rascheren Anfahren führt. Das Ventiltiming kann auch auf der Grundlage der Motortemperatur und/oder -last verändert werden, um verbesserte Ansprechcharakteristika zu erzielen. Hinsichtlich der Zuverlässigkeit und Haltbarkeit umfasst ein nockenloser Motor keine Nockenscheiben, die abgenutzt werden, und keine Taktgurte, die reißen. Zudem kann die Anlagegeschwindigkeit elektrisch betätigter Ventile so gesteuert werden, dass die Ventile sich weicher schlissen, wodurch die Abnutzung und die Motorengeräusche verringert werden.

Zusätzlich zu den verschiedenen, vorstehend beschriebenen Vorteilen können leistungsstarke Fahrzeuge, wie für Langstrecken verwendete Lastkraftwagen, sogar noch mehr Nutzen aus der Technologie der nockenlosen Motoren ziehen. Derartige Fahrzeuge sind häufig mit einem gelegentlich als „Dekompressionsbremse" bezeichneten Motorstaubremsmechanismus ausgestattet, der die Bremsfähigkeit des Fahrzeugs steigert und die Abnutzung der herkömmlichen Reibungsbremsen des Fahrzeugs verringert. Es wird darauf hingewiesen, dass Langstreckenlastkraftwagen ähnliche Geschwindigkeits-, Beschleunigungs- und Verlangsamungskapazitäten aufweisen müssen, wie andere auf Autobahnen und Landstraßen verwendete Fahrzeuge. Die Masse und Trägheit derartiger Fahrzeuge sind jedoch erheblich größer als die eines Personenkraftwagen, wodurch starke Bremsmechanismen erforderlich sind, um dem Fahrer eines Langstreckenlastkraftwagens ein sicheres Verlangsamen zu ermöglichen. Dementsprechend kann der Motor eines derartigen Fahrzeugs mit einem Motorstaubremsmechanismus ausgestattet sein, der die Eignung des Fahrzeugs zur Bereitstellung eines Drehmomentbremsens in Ergänzung zu den Reibungsbremsen des Fahrzeugs verbessert. Ein derartiger Mechanismus hält die Ansaug- und Abgasventile typischerweise während des Verdichtungshubs der Kolben in der geschlossenen Stellung. Während der Motorstaubremsung werden die Kraftstoffeinspritz- und Verbrennungszyklen ausgesetzt, so dass die Energie verbraucht wird, wenn die Kolben die Luft in den Brennkammern komprimieren. Die komprimierte Luft wird durch Öffnen des Abgasventils am Ende des Verdichtungshubs abgelassen. Wie ersichtlich, umfassen Motorstaubremsen typischerweise komplexe Mechanismen, die zu dem Motor hinzugefügt werden müssen, um die Ventile während des Bremsprozesses zu steuern. Bei einer nockenlosen Motorkonstruktion können dieses zusätzliche Gewicht und die zusätzliche Komplexität jedoch eliminiert werden, da ein Motorstaubremsmodus in die elektronische Steuerung der elektrisch betätigten Motorventile integriert werden kann. Zweitens ist es durch teilweises Öffnen des Abgasventils während der Verdichtung möglich, ohne das mit der Motorbremse einhergehende, charakteristische knallende Geräusch eine Bremswirkung zu erzeugen. Drittens kann die Anzahl der Verdichtungsereignisse durch derartiges Verändern des Motorzyklus erhöht werden, dass er nur einen Verdichtungs- und einen Ablasszyklus umfasst. Dadurch werden die mit dem Motorstaubremsen einhergehenden Geräusche weiter reduziert.

Aus der vorstehenden Besprechung geht klar hervor, dass durch einen nockenlosen Motor im Vergleich zu einem herkömmlichen Motor eine breite Vielfalt an Vorteilen geboten werden kann. Der Energieverbrauch, die Kosten, die Größe und die und die Zusammenfassungsanforderungen existierender, elektrisch betätigter Motorventile und ihrer entsprechenden Steuerschaltungen haben verhindert, dass derartige Konstruktionen kommerziell denkbar wurden. Tatsächlich sollte klar sein, dass es typischerweise vorteilhaft ist, wenn die elektronischen Steuervorrichtungen eines Fahrzeugs an dem oder in der Nähe des gesteuerten Bauteils montiert sind. Dementsprechend ist es bei einer Motorsteuerung typischerweise vorteilhaft, die Motorsteuerung im Motorraum und tatsächlich typischerweise am oder sehr nahe am Motor zu montieren. Bei einer nockenlosen Motorsteuerung umfasst jedoch jedes Ventil des Motors typischerweise mindestens eine und häufig zwei bis vier elektrische Spulen, um sicherzustellen, dass die jedem Ventil des Motors zugeordneten hydraulischen Ventile korrekt gesteuert werden. Tatsächlich können zwei Ansteuerungen pro Spule verwendet werden, um eine straffe Steuerung und eine Spulenenergierückgewinnung zu ermöglichen. Dadurch können für jedes Ventil ein hydraulisches Ventil mit vier Spulen und damit die Nutzung von acht Ansteuerungen implementiert werden. Bei einem Motor mit vier Ventilen pro Zylinder würden 32 Ansteuerungen pro Zylinder verwendet. Dementsprechend würden selbst bei einem Vierzylindermotor 128 Ansteuerungen verwendet. Anhand dieser einfachen Berechnung ist ersichtlich, dass die Größe und Effizienz rasch ein Thema werden.

Gegenwärtig muss eine an einem Motor montierte elektronische Motorsteuerung typischerweise weniger als 50–60 Watt Strom verbrauchen, um eine aktive Kühlung zu verhindern. Steigt der Stromvergleich einmal über dieses Niveau, wird die Motorsteuerung typischerweise so zusammengefasst, dass sie unter Verwendung des Kühlmittels des Motors des Fahrzeugs, des Motoröls, eines Hydraulikfluids oder des Kraftstoffs gekühlt werden kann. Wie ersichtlich, fügen derartige Flüssigkeitskühlungslösungen zusätzliche Größe und Komplexität zu den Zusammenfassungsanforderungen der Steuerung hinzu und tragen auch zu einer Erhöhung der Kosten bei.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Vorteile der Erfindung gehen aus der Lektüre der folgenden genauen Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen hervor. Es zeigen:

1 ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einer elektronischen Motorsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung;

2 erfindungsgemäße Ansteuerungen, die in Verbindung mit einem Steuerschaltkreis zur Betätigung eines einem Motorventil des in 1 dargestellten Verbrennungsmotors zugeordneten elektromagnetischen Ventils verwendet werden;

3 eine beispielhafte schematische Darstellung der in 2 dargestellten Ansteuerung;

4A beispielhafte Kurven, die eine Spannung VDS und einen Strom IDS des Gate-Ansteuerung Transistors gemäß 3 im eingeschalteten Zustand darstellen;

4B beispielhafte Kurven, die eine Gatespannung VGS und einen Gatestrom IGS des Gate-Driver gemäß 3 im eingeschalteten Zustand darstellen.

5A beispielhafte Kurven, die eine Spannung VDS und einen Strom IDS des Gate-Driver-Transistors gemäß 3 im ausgeschalteten Zustand darstellen, und

5B Kurven, die eine Gatespannung VGS und einen Gatestrom IGS des Gate-Driver-Transistors gemäß 3 im Ausgeschalteten Zustand darstellen.

Genaue Beschreibung bestimmter Ausführungsformen

Eine oder mehrere bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend beschrieben. Bei der Bemühung um eine knappe Erläuterung dieser Ausführungsformen werden in der Beschreibung nicht sämtliche Merkmale einer tatsächlichen Implementierung beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass bei der Entwicklung jeder derartigen tatsächlichen Implementierung, wie bei jedem technischen oder Konstruktionsprojekt, zahlreiche implementierungsspezifische Entscheidungen getroffen werden müssen, um die spezifischen Ziele der Entwickler, wie eine Konformität mit systembezogenen oder geschäftsbezogenen Einschränkungen, zu erreichen, die sich von einer Implementierung zur anderen ändern können. Überdies wird darauf hingewiesen, dass derartige Entwicklungsleistungen komplex und zeitaufwendig sein können, nichtsdestotrotz jedoch ein Routinevorgang bei der Konstruktion, Herstellung und Fertigung für Personen mit normalen Fachkenntnissen wären, die Nutzen aus der vorliegenden Offenbarung ziehen.

Einer der primären Faktoren beim Ein- oder Ausschalten eines Leistungstransistors, wie eines Leistungs-MOSFET, sind die Verluste, die beim Übergang von einem Zustand in den anderen auftreten. Diese Verluste werden allgemein als „Schaltverluste" bezeichnet. Wenn elektronische Vorrichtungen externe Energiespeichervorrichtungen und/oder Arbeitsvorrichtungen ansteuern, wie die Spulen in den elektrohydraulischen Ventilen, die zur Betätigung der Motorventile verwendet werden, wie vorstehend beschrieben, können die Schaltverluste signifikant sein. Schaltverluste können durch Verringern der Schaltübergangszeit reduziert werden. Ein Verfahren zur Verringerung der Schaltübergangszeit ist das sehr starke Ansteuern des Leistungs-MOSFET. Die Gates von Leistungs-MOSFETs weisen jedoch eine inhärente Kapazitanz auf, und das Ansteuern der Kapazitanz des Gate des Leistungs-MOSFET verursacht erhebliche Leistungsanforderungen und -verluste in dem Gate-Ansteuerschaltkreis. Daher kann ein Verfahren zum raschen Treiben eines Leistungs-MOSFET durch den Übergangsbereich bei gleichzeitiger Verursachung minimaler Verluste vorteilhaft sein. Tatsächlich wäre es besonders vorteilhaft, dies ohne komplexe Elektronik zu erreichen.

Die hier beschriebenen Techniken verringern den Stromverbrauch der zum Ansteuern von Leistungsvorrichtungen, wie elektrisch betätigten Ventilen, die für nockenlose Motorkonstruktionen verwendet werden, verwendeten elektronischen Ansteuerungen. Diese Techniken verringern den Stromverbrauch durch eine erhebliche Verringerung der Schaltverluste der derartigen Ansteuerungen zugeordneten Leistungstransistoren, wie der Leistungs-MOSFETs, insgesamt. Durch diese Techniken wird auch eine Schaltzeitsteuerung geschaffen, die aufgrund der eigenresonanten Natur des mit diesen Techniken verbundenen Gate-Ansteuerungsschema von Baugruppe zu Baugruppe und über einen breiten Temperaturbereich konsistent ist. Da bei diesen Techniken relativ gleichmäßige Schwingungsformen, wie sinusförmige Schwingungsformen, verwendet werden, werden überdies Hochfrequenzoberwellen und elektromagnetische Emissionen im Vergleich zu einem Hochfrequenzschalten unter Verwendung quadratischer Schwingungsformen verringert.

Wie unter Bezugnahme auf den hier im Einzelnen beschriebenen, beispielhaften Ansteuerschaltkreis erläutert, können bei den Techniken Kleinhalbleiter in Verbindung mit einem resonanten Gate-Induktor verwendet werden, damit die Gate-Ansteuerung klein und effizient sein kann. Daher können die zu der vorliegenden Technik gehörigen Ansteuerungen kleiner als herkömmliche Ansteuerungen sein und auch weniger Strom verbrauchen. Aufgrund des verringerten Stromverbrauchs kann auf komplexe Verkapselungstechniken, wie eine Flüssigkeitskühlung, verzichtet werden. Während für herkömmliche Ansteuerungen ein oberflächenmontierter D2PAK-Leistungstransistor verwendet wird, der ca. 3/4·3/4 Zoll groß ist, kann bei der beispielhaften Ausführungsform hinsichtlich der geringeren Größe ein oberflächenmontierter Transistor in DPAK-Größe, der etwa ein Drittel der Größe eines oberflächenmontierten D2PAK-Leistungstransistors aufweist, für den Leistungstransistor verwendet werden. Dementsprechend kann zusätzlich zu einer Verringerung des Stromverbrauchs die Größe des Ansteuerungsabschnitts insgesamt erheblich verringert werden. Wird die Verkleinerung der Schaltkreise mit den damit verbundenen Vorteilen einer Zusammenfassung kombiniert, kann die Größe der resultierenden Motorsteuerungsbaugruppe ebenfalls erheblich verringert werden.

Die Techniken werden hier unter Bezugnahme auf die Ansteuerungselektronik beschrieben, die bei der nockenlose Motortechnologie zur Verwendung für Fahrzeuge, Generatorengruppen und dergleichen genutzt wird. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass dies nur eine beispielhafte Anwendung derartiger Techniken ist und dass derartige Techniken auch bei anderen Anwendungen einschließlich Ansteuerungen für Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, Dauermagnet-Gleichstrommotoren, Dauermagnet-Wechselstrommotoren und elektrischen Servolenkungsantrieben vorteilhaft sein können. Nichtsdestotrotz bietet das hier besprochene Beispiel des nockenlosen Motors zum Zwecke der Erläuterung verschiedener Aspekte dieser Techniken einen ausgezeichneten Rahmen.

Wird nun auf die Figuren und zunächst auf 1 Bezug genommen, so ist ein Fahrzeug 10 dargestellt und allgemein durch das Bezugszeichen 10 bezeichnet. Bei dieser besonderen Ausführungsform kann davon ausgegangen werden, dass das Fahrzeug 10 ein Langstreckenlastkraftwagen ist, es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegenden Techniken auf nockenlosen Motoren anwendbar sind, die bei einer breiten Vielfalt an anderen Fahrzeugen, wie Personenkraftwagen, Baustellenlastkraftwagen, Nutzfahrzeugen, Traktoren, Motorrädern, Lokomotiven und Booten, verwendet werden. Das beispielhafte Fahrzeug 10 umfasst einen nockenlosen Motor 12, der über ein Getriebe 16 und eine Antriebswelle 18 operativ mit einem Differential 14 gekoppelt ist. Ein Motorsteuerungsmodul 20, das jede geeignete Kraftstoffmanagementsteuerung und/oder geeignete Ventilansteuerungen und Steuerschaltkreise für den nockenlosen Motor 12 umfassen kann, ist an einer geeigneten Stelle, wie am oder in der Nähe des Motors 12, in dem Fahrzeug 10 montiert.

Obwohl elektrisch betätigte Motorventile für den Motor 12 unterschiedliche Formen aufweisen können, wird für die beispielhaften Zwecke der vorliegenden Ausführungsform ein elektrohydraulisch betätigtes Motorventil, wie das in 2 dargestellte elektrohydraulische Ventil 22, besprochen. Das elektrohydraulische Motorventil 22 umfasst einen Ventilkörper 24, der gegen seinen jeweiligen Ventilsitz an der Oberseite einer Brennkammer 26 des Motors 12 geschlossen dargestellt ist. Ein Ventilschaft 28 erstreckt sich vom Ventilkörper 24 nach oben. Eine Ventilfeder 30 ist um einen Abschnitt des Ventilschafts 28 angeordnet und wird von einem Flansch 32 in ihrer Position gehalten. Die Ventilfeder 30 spannt den Ventilschaft 28 und damit den Ventilkörper 24 nach oben vor, wodurch der Ventilkörper 24 normalerweise in einer geschlossenen Stellung gehalten wird.

wie anhand der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform dargestellt, ist ein oberer Abschnitt des Ventilschafts 28 operativ mit einem hydraulischen Stellglied 34 gekoppelt. Genauer erstreckt sich der obere Abschnitt des Ventilschafts 28 in ein Reservoir 36. Eine Dichtungsbaugruppe 38 ist auf eine Weise mit dem oberen Abschnitt des Ventilschafts 28 gekoppelt, durch die das Reservoir 36 in einen oberen Abschnitt 40 und einen unteren Abschnitt 42 unterteilt wird. Der obere Abschnitt 40 des Reservoirs 36 ist über einen Anschluss 44 mit einer (nicht dargestellten) Hydraulikfluidquelle gekoppelt, und der untere Abschnitt 42 des Reservoirs 36 ist über einen Anschluss 46 mit der Hydraulikfluidquelle gekoppelt.

Das Strömen des Hydraulikfluids durch die Anschlüsse 44 und 46 und damit in den und aus dem oberen Abschnitt 40 und dem unteren Abschnitt 42 des Reservoirs 36 wird durch die Position eines Elektromagneten 50 gesteuert. Wenn die oberen Spulen 52 und die unteren Spulen 54 des Elektromagneten erregt werden, bewegt sich der Elektromagnet 50 nach unten, wodurch unter Druck stehendes Hydraulikfluid von der Hydraulikquelle durch den Anschluss 44 in den oberen Abschnitt 40 des Reservoirs 36 und Hydraulikfluid im unteren Abschnitt 42 des Reservoirs 36 aus dem Anschluss 46 strömen kann. Das unter Druck stehende Hydraulikfluid im oberen Abschnitt 40 des Reservoirs 36 erzeugt eine Druckdifferenz zwischen dem oberen Abschnitt 40 und dem unteren Abschnitt 42, wodurch der Ventilschaft nach unten gedrückt und die nach oben gerichtete Kraft der Ventilfeder 30 überwunden wird. Dadurch bewegt sich der Ventilkörper 24 aus seiner anliegenden Position nach unten, wodurch das Ventil geöffnet wird.

Wenn der Elektromagnet 50 abgeschaltet wird, bewegt eine (nicht dargestellte) Feder den Elektromagneten 50 in seine normale Position zurück. Wenn sich der Elektromagnet 50 in seiner normalen Position befindet, ist die unter Druck stehende Hydraulikfluidquelle über den Anschluss 46 mit dem unteren Abschnitt 42 des Reservoirs 36 gekoppelt, und das Hydraulikfluid im oberen Abschnitt 40 des Reservoirs 36 strömt durch den Anschluss 44 aus dem oberen Abschnitt 40. Die zwischen dem unteren Abschnitt 42 und dem oberen Abschnitt 40 des Reservoirs 36 erzeugte positive Druckdifferenz bewegt in Kombination mit der nach oben gerichteten Kraft der Ventilfeder 30 den Ventilschaft 28 nach oben und den Ventilkörper 24 in seinen normale, geschlossene Stellung zurück. Durch die Steuerung der digitalen Ventilstellung können die Geschwindigkeit des Öffnens und Schließens sowie der Öffnungsgrad des Motorventils gesteuert werden.

Zur Betätigung des Elektromagneten 50 wird ein Ventilsteuerschaltkreis 60 verwendet. Bei dieser Ausführungsform ist der Ventilsteuerschaltkreis 60 als Teil des Motorsteuerungsmoduls 20 dargestellt, es wird jedoch darauf hingewiesen, dass der Ventilsteuerschaltkreis 60 getrennt von dem Motorsteuerungsmodul 20 vorgesehen sein kann. Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst der Ventilsteuerschaltkreis 60 einen Steuerungsabschnitt 62 und einen Ansteuerungsabschnitt 64. Der Steuerungsabschnitt 62 und der Ansteuerungsabschnitt 64 können zusammengefasst sein. Da der Ansteuerungsabschnitt 64 aufgrund der großen Anzahl an Leistungsansteuerungen typischerweise mehr Strom als der Steuerungsabschnitt 62 verbraucht, kann der Ansteuerungsabschnitt 64 alternativ getrennt von dem Steuerungsabschnitt 62 zu einem Ansteuerungsmodul zusammengefasst sein. Ist der Ansteuerungsabschnitt 64 zu einem separaten Modul zusammengefasst, kann der Steuerungsabschnitt 62 als Teil des ECM 20 oder getrennt von diesem vorgesehen sein.

Es wird darauf hingewiesen, dass der Ansteuerungsabschnitt 64 abhängig von der Anzahl der Ventile 22 des Motors 12 und abhängig von der Anzahl der Spulen ihrer jeweiligen Elektromagnete 50 eine große Anzahl an Ansteuerungen umfassen kann. Tatsächlich werden bei diesem Beispiel eine HS-Ansteuerung (HS: high side, spannungsführender Anschluss eines Bauelements) und eine LS-Ansteuerung (LS: low side, potentialfreier Anschluss) zur Erregung jeder der Spulen jedes Elektromagneten 50 jedes Motorventils verwendet, obwohl zur Vereinfachung der Darstellung nur die HS-Ansteuerung 66 und die LS-Ansteuerung 68 der Spule 52 dargestellt sind.

Um zu bestimmen, wann der HS-Ansteuerung 66 und der LS-Ansteuerung 68 das Erregen und Abschalten der Spule 52 des Elektromagneten 50 signalisiert werden soll, empfängt ein Steuerschaltkreis 70 im Steuerungsabschnitt 62 ein oder mehr Eingangssignale, die hier durch S1 bezeichnet sind. Die Steuerschaltung 70 empfängt ähnliche, hier durch SN bezeichnete Eingangssignale für die weiteren „N" HS- und LS-Ansteuerungen. Das Eingangssignal (die Eingangssignale) S1 kann (bzw. können) jedes geeignete Signal umfassen, das der Steuerschaltkreis 70 beispielsweise zur Bestimmung des Timings, der Dauer und/oder der Geschwindigkeit der Erregung und Abschaltung der HS-Ansteuerung 66 und der LS-Ansteuerung 68 verwenden kann. Ein derartiges Signal (derartige Signale) und Überlegungen sind Personen mit gewöhnlichen Fachkenntnissen allgemein bekannt und können Informationen, wie die Drehzahl des Motors, die Beschleunigungsrate, die Kolbenposition, die Drosselposition, das erforderliche Drehmoment, die Blocktemperatur und die Schaltposition umfassen. Tatsächlich sollte beachtet werden, dass sämtliche derzeit bekanten bzw. künftig benutzten Steuerungsparameter in Verbindung mit den nachstehend beschriebenen Leistungsansteuerungstechniken verwendet werden können.

Als ein Ergebnis der Verarbeitung des Eingangssignals (der Eingangssignale) S1 liefert der Steuerschaltkreis 70 über Steuerleitungen 72 und 74 jeweils ein oder mehr Ansteuerungssteuersignale an die HS-Ansteuerung 66 und die LS-Ansteuerung 68. Als Reaktion auf den Empfang der Ansteuerungssteuersignale über die Leitungen 72 und 74 liefern die HS-Ansteuerung 66 und die LS-Ansteuerung 68 jeweils über Ausgangsleitungen 76 und 78 Leistungsansteuersignale an die obere Spule 52.

Es wird darauf hingewiesen, dass das elektrohydraulische Ventil 22 nur zu veranschaulichenden und beispielhaften Zwecken dargestellt ist, da eine breite Vielfalt an elektrohydraulischen Ventilen mit Ansteuerungsschaltungen verwendet werden kann, die die hier beschriebenen Techniken verwenden. Tatsächlich ist ein besonders vorteilhaftes elektrohydraulisches Ventil für nockenlose Motoranwendungen das bei Sturman Industries erhältliche Modell Nr. HVA-4A. Das elektrohydraulische Ventil HVA-4A umfasst ein zweistufiges Stellglied, wobei eine erste Stufe einen niedrigen Druck zum Bewegen des Steuerschiebers in einem Dreiwege-Proportionalventil nutzt und das Dreiwege-Proportionalventil den das Motorventil öffnenden hohen Druck am Stellglied steuert. Das Stellglied ist ein zweistufiges Stellglied mit einem verstellbaren Hub. Anders ausgedrückt sendet die zugeordnete Ansteuerschaltung, wie der Ventilsteuerschaltkreis 60, Signale an digitale Ventile, die das unter geringem Druck stehende Hydraulikfluid steuern, das zum Bewegen des Steuerschiebers des Dreiwege-Proportionalventils verwendet wird. Daher kann das Ventil hinsichtlich des präzisen Hebezeitpunkts, des Grads der Anhebung selbst, der Dauer der Anhebung und selbst der Anlage der Anhebung zur Steuerung des Lärms gesteuert werden. Anders ausgedrückt werden die digitalen Ventile zur Steuerung dieser unterschiedlichen Timing- und Hebeparameter während jedes Ventilzyklus mehrfach geöffnet und geschlossen.

Eine beispielhafte Ansteuerschaltung, die für die HS-Ansteuerung 66 und die LS-Ansteuerung 68 verwendet werden kann, ist in 3 dargestellt und allgemein durch das Bezugszeichen 100 bezeichnet. Die obere Spule 52 des Elektromagneten 50 ist in der Schaltung als Induktor 52 dargestellt. Bei der beispielhaften Ausführungsform umfasst die Ansteuerschaltung 100 eine HS-Ansteuerschaltung 66, die den stromführenden Anschluss des Induktors 52 ansteuert, und eine LS-Ansteuerschaltung 68, die den potentialfreien Anschluss des Induktors 52 ansteuert, eine Logikschaltung 106, die die HS-Ansteuerschaltung 66 und die LS-Ansteuerschaltung 68 zu Überprüfungszwecken aktiviert und deaktiviert, und eine Stromquelle 108, die die Batteriespannung VBATT empfängt, um dem Schaltkreis geeignete Strompegel zu liefern.

Wird zunächst die erste Gate-Stromquelle 108 betrachtet, so empfängt sie die Batteriespannung VBATT von der (nicht dargestellten) Batterie des Fahrzeugs 10, eine als Vdrive bezeichnete LS-Gate-Ansteuerzufuhr und eine Zufuhr von Vbatt plus Vdrive. Für Personen mit gewöhnlichen Fachkenntnissen ist jedoch ersichtlich, dass die Spannungsquelle, die die Hauptleistung an die Stromquelle 108 liefert, von einer Vielzahl verschiedener Quellen stammen kann. Die Stromquelle 108 regelt die Batteriespannung, um geeignete Spannungspegel an den Rest der Ansteuerschaltung 100 anzulegen.

Bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Logikschaltung 106 eine UND-Schaltung 110, die ein Ausgangssignal an das Gate eines Transistors 112 anlegt. Wie vorstehend besprochen, legt eine externe Schaltung Taktsignale beispielsweise an die UND-Schaltung 110 an, um das Öffnen und Schließen der Ventile zu steuern. Als Reaktion auf das Ausgangssignal von der UND-Schaltung 110 wird der Transistor 112 eingeschaltet. Da der Drain des Transistors 112 mit dem Gate eines Transistors 113 gekoppelt ist, zieht er den Drain des Transistors 113 auf Vbatt, wodurch der Transistor 115 eingeschaltet wird. Da der Kollektor des Transistors 115 operativ mit den Eingängen 116 und 118 eines dualen Transistor-Package 120 gekoppelt ist, schalten die beiden Transistoren (ein 1N-Kanal-MOSFET und ein 1P-Kanal-MOSFET) in dem dualen Transistor-Package 120 die HS-Ansteuerung 66 ein, um den Induktor 52 zu erregen, wie nachstehend genauer beschrieben. Der zweite Transistor 114 wird beim Abschalten der HS-Ansteuerung verwendet. Wird die HS-Ansteuerung abgeschaltet, wird der Transistor 114 für eine kurze Zeitspanne eingeschaltet, um die Ladung aus dem Eingang 116 der Logiksteuerung zu entfernen. Dadurch kann der Eingang 116 einen sauberen Abschaltübergang erfahren und wird nicht durch Streukapazitäten beeinflusst, wenn sich die Quelle des Transistors 126 rasch auf die Erde zu bewegt, wenn der Transistor 126 abgeschaltet wird. Ähnlich wird eines der Signale vom Eingang der UND-Schaltung 110 an das duale Transistor-Package 121 der LS-Ansteuerung 68 angelegt. Dieses Signal veranlasst, dass die beiden Transistoren in dem dualen Transistor-Package 121 die LS-Ansteuerung 68 einschalten, um den Induktor 52 zu erregen, wie nachstehend genauer beschrieben.

Zum Ausschalten der HS-Ansteuerung 66 wird das Gate des Transistors 112 niedrig eingestellt. Bei dieser Ausführungsform kann von einer Zeitverzögerungsschaltung 112, die auch den Ausgang der UND-Schaltung 110 empfängt, ein Deaktivierungsladungsentfernungsimpuls an den Transistor 114 angelegt werden. Der Transistor 127 der LS-Ansteuerung wird gleichzeitig mit dem Transistor 126 der HS-Ansteuerung abgeschaltet, um rasch Energie aus der Antriebsspule des Induktors 52 zu entfernen. Bei dieser besonderen Ausführungsform wird die LS-Ansteuerung 68 nur zum raschen Entfernen von Energie aus dem Induktor 52 verwendet. Sie verwendet jedoch die gleiche resonante Abschaltschaltung wie die HS-Ansteuerung 66. Bei dieser Ausführungsform wird sowohl für die HS-Ansteuerung 66 als auch für die LS-Ansteuerung 68 die gleiche Konstruktion verwendet.

Für Personen mit normalen Fachkenntnissen ist leicht zu erkennen, dass die Logikschaltung 106 nur zu Prüfzwecken dient und dass der Takt der Aktivierungs- und Deaktivierungssignale bei einer Ausführungsform für die Herstellung vom Steuerschaltkreis 70 erzeugt würde, wie vorstehend besprochen. Wäre beispielsweise die Logikschaltung nicht vorhanden, könnten vom Steuerschaltkreis 70 (als Reaktion auf den Empfang des Eingangssignals S1) Steuersignale S1A, S1B und S1C an die HS-Ansteuerung 66 und die LS-Ansteuerung 68 angelegt werden, um die HS-Ansteuerung 66 und die LS-Ansteuerung 68 zu aktivieren und zu deaktivieren.

Die HS-Ansteuerung 66 und die LS-Ansteuerung 68 können gleichzeitig aktiviert und deaktiviert werden. Werden die HS-Ansteuerung 66 und die LS-Ansteuerung 68 aktiviert, gehen die positiven Ausgänge POUT der Transistor-Packages 120 und 121 auf einen hohen logischen Pegel über, während die negativen Ausgänge NOUT auf einem niedrigen logischen Pegel verbleiben. Die an den positiven Ausgängen POUT erzeugten Spannungen bauen jeweils in einem resonanten Induktor 124 und einem resonanten Induktor 125 Energie auf, indem sie Strom in sie drücken. Auch an das Gate der Ansteuertransistoren 126 und 127 wird Strom angelegt. Wenn die Spannungen über die resonanten Induktoren 124 und 125 null erreichen, steigen die Spannungen an den Gates der Ansteuertransistoren 126 und 127 aufgrund des nach wie vor in den Induktoren 124 und 125 fließenden Stroms über den Pegel der Ansteuerspannung VDRIVE. Daher baut sich Energie auf, bis der von den resonanten Induktoren 124 und 125 angelegte Strom unterbrochen wird. Diese beginnt zu schwingen, was von den Dioden 128 und 129 beendet wird. Die Widerstände 130 und 131 begrenzen die Größe des Läutens.

Die Funktionsweise der HS- und LS-Ansteuerungen 66 und 68 ist unter Bezugnahme auf die 4A und 4B leichter zu verstehen, die verschiedene, dem Ansteuertransistor 126 zugehörige Schwingungsformen darstellen, wobei zu beachten ist, dass der Ansteuertransistor ähnlich arbeitet. Steigt der Gate-Strom IGS und damit die Gate-Spannung VGS des Ansteuertransistors 126, wird der Ansteuertransistor 126 eingeschaltet. Wird der Ansteuertransistor 126 eingeschaltet, fällt die Drain-Source-Spannung VDS rapide ab, und der Drain-Strom IDS steigt rapide an. Es ist jedoch zu beachten, dass Feldeffekttransistoren, wie der Transistor 126, eine hohe Gate-Kapazitanz aufweisen. Diese Kapazitanz ist aufgrund der Tatsache erbitternd, dass sich die Gate-Spannung VGS und die Drain-Source-Spannung VDS gleichzeitig verändern. Wenn sich die Spannungen auf jeder Seite eines Kondensators (oder einer Kapazitanz) gleichzeitig verändern, tritt ein Phänomen auf, das als „Miller-Effekt" bezeichnet wird. Dieser Effekt kann als vom Gate eines MOSFET aus mit dem Drain eines MOSFET gekoppelte Kapazitanz verstanden werden. Fällt die Drain-Spannung aufgrund eines Einschaltens der Vorrichtung, verursacht diese Kapazitanz das Fließen von Strom in den Gate-Steuerknoten. Dieser Strom hat die Wirkung, dem Signal entgegenzustehen, das versucht, das Gate und damit den MOSFET einzuschalten. Da dies ein kapazitiver Effekt ist, wird der Strom, der der gewünschten Aktion entgegensteht, umso höher, je rascher sich die Spannung am Drain des MOSFET ändert.

Bei einer Betrachtung der Gatespannung VGS ist erkennbar, dass der Ansteuertransistor 126 aufgrund seiner Gate-Kapazitanz ein ähnliches Phänomen zeigt. Wie in 4B dargestellt, schwingt die Gate-Spannung VGS im Miller-Bereich geringfügig. Es wird darauf hingewiesen, dass es wünschenswert ist, den Ansteuertransistor so rasch wie möglich einzuschalten, damit die Drain-Source-Spannung VDS rasch umgeschaltet und damit weniger Energie verbraucht wird. Anders ausgedrückt arbeitet der Ansteuertransistor 126 am effektivsten, wenn er vollständig ein- oder vollständig ausgeschaltet ist und sich nicht in einer Schalt- bzw. Übergangsperiode befindet. Dementsprechend ist es zum schnellstmöglichen Einschalten des Ansteuertransistors 126 wünschenswert, einen hohen Strom durch das Gate zu leiten, um dem Miller-Effekt entgegenzuwirken. Wie in 4B dargestellt, ist der Gate-Strom IGS bereits hoch (mindestens 80 % seiner maximalen Höhe) und steigt weiter an, wenn sich die Gate-Spannung VGS im Miller-Bereich befindet. Dadurch schaltet die Drain-Source-Spannung VDS rasch um und verbraucht weniger Strom, wie in 4A dargestellt.

Zum Ausschalten des Ansteuertransistors 126 wird der positive Ausgang POUT des dualen Transistor-Package 120 auf eine logische Null zurückgesetzt, und der negative Ausgang NOUT geht auf einen hohen logischen Pegel über. Wie in den 5A und 5B dargestellt, wird der Ansteuertransistor 126 abgeschaltet, wenn der Gate-Strom IGS und die Gate-Spannung VGS zu fallen beginnen. Dadurch werden ein Ansteigen der Drain-Source-Spannung VDS und ein Fallen des Drain-Stroms IDS veranlasst. Genauer wird bei einem Ausschalten des Ansteuertransistors 126 die Gate-Kapazitanz über den nun leeren Induktor 124 sowie den Widerstand 130 entladen und kehrt zur Erde zurück. Der Wert des resonanten Induktors 124 wird relativ zur Gate-Kapazitanz justiert, um die Strompegel im Miller-Bereich verhältnismäßig hoch zu halten. Tatsächlich ist der Miller-Bereich in 5B in der Diskontinuität des ansonsten relativ gleichmäßigen Übergangs der Gate-Spannung VGS zu sehen. Die Größe des Gate-Stroms IGS ist bereits hoch erneut mindestens 80 % seiner maximalen Größe), während sich die Gate-Spannung VGS im Miller-Bereich befindet, wodurch der Ansteuertransistor 126 so rasch wie möglich durch den Miller-Bereich gesteuert wird. Dadurch wird der Mitnehmertransistor 126 rasch abgeschaltet und verbraucht dadurch weniger Strom.

Auch wenn die Erfindung empfänglich für verschiedene Modifikationen und alternative Formen sein mag, wurden in den Zeichnungen beispielhaft bestimmte Ausführungsformen gezeigt und hier im Einzelnen beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass keine Beschränkung der Erfindung auf die besonderen, offenbarten Formen beabsichtigt ist.

Wie vorstehend ausgeführt kann die vorliegende Erfindung beispielsweise in einer beliebigen Zahl von Modalitäten, wie Flugzeugen, Wasserfahrzeugen oder Generatorgruppen, verwendet werden. Vielmehr soll die Erfindung sämtliche Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abdecken, die in den durch die folgenden, beiliegenden Ansprüche definierten Sinn und Rahmen der Erfindung fallen.

ZUSAMMENFASSUNG Quasiresonanter Gate Controller für eine Leistungsansteuerung

Eine Ansteuerschaltung für eine Leistungsvorrichtung umfasst einen Leistungstransistor, der zum Ansteuern der Leistungsvorrichtung verwendet wird. Die Ansteuerschaltung verwendet eine resonante Schaltung, die den Leistungstransistor mit einem hohen Strompegel ansteuert, wenn sich das das Gate des Leistungstransistors in seinem Miller-Bereich befindet. Bei einer Ausführungsform umfasst die Ansteuerschaltung duale Transistoren und einen Induktor, der auf die Gate-Kapazitanz eingestellt wird, um das Gate des Leistungstransistors anzusteuern. Die Ansteuerschaltung kann in einer Vielzahl von Bereichen nützlich sein, beispielsweise bei einer Ventilsteuerung für einen nockenlosen Motor.


Anspruch[de]
Verfahren zum Ansteuern eines Leistungstransistors, das den Vorgang des Anlegens von mindestens 80 % eines maximalen Stroms an ein Gate des Leistungstransistors umfasst, wenn die Gate-Kapazitanz des Leistungstransistors ihren Miller-Bereich durchläuft. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Vorgang der Ansteuerung zumindest einen der folgenden Schritte umfasst:

selektives Laden und Entladen eines operativ mit dem Gate des Leistungstransistors gekoppelten Induktors, der auf die Gate-Kapazitanz des Leistungstransistors eingestellt wird, um mindestens 80 % des maximalen Stroms an das Gate des Leistungstransistors anzulegen, wenn die Gate-Kapazitanz des Leistungstransistors ihren Miller-Bereich durchläuft,

Umschalten dualer Transistoren, die operativ mit dem Gate des Leistungstransistors gekoppelt sind, zum selektiven Aktivieren und Deaktivieren des Leistungstransistors, oder

Einschalten eines operativ mit den dualen Transistoren gekoppelten Transistors zum Erleichtern des Umschaltens der dualen Transistoren.
Ansteuerschaltung für eine Leistungsvorrichtung mit einer HS-Ansteuerung mit einem ersten Leistungstransistor, der so beschaffen ist, dass er mit einem ersten Ende einer Ansteuerspule gekoppelt ist, wobei die HS-Ansteuerung einen ersten Induktor aufweist, der auf eine Gate-Kapazitanz des ersten Leistungstransistors eingestellt wird, um mindestens 80 % eines maximalen Stroms an das Gate des ersten Leistungstransistors anzulegen, wenn die Gate-Kapazitanz des ersten Leistungstransistors ihren Miller-Bereich durchläuft, und einer LS-Ansteuerung mit einem zweiten Leistungstransistor, der so beschaffen ist, dass er mit einem zweiten Ende der Ansteuerspule gekoppelt ist, wobei die LS-Ansteuerung einen zweiten Induktor aufweist, der auf eine Gate-Kapazitanz des zweiten Leistungstransistors eingestellt wird, um mindestens 80 % eines maximalen Stroms an das Gate des zweiten Leistungstransistors anzulegen, wenn die Gate-Kapazitanz des zweiten Leistungstransistors ihren Miller-Bereich durchläuft. Ansteuerschaltung nach Anspruch 3, die eine gesteuerte Ansteuerschaltung ist und ferner eine operativ mit der HS-Ansteuerung und der LS-Ansteuerung gekoppelte Steuerschaltung umfasst, die so beschaffen ist, dass sie die HS-Ansteuerung und die LS-Ansteuerung selektiv aktiviert und deaktiviert. Motorsteuerungsmodul mit

einer Kraftstoffmanagementsteuerung und

einer Ventilmanagementsteuerung mit

einer HS-Ansteuerung mit einem ersten Leistungstransistor, der so beschaffen ist, dass er mit einem ersten Ende einer Ansteuerspule gekoppelt ist, wobei die HS-Ansteuerung einen ersten Induktor aufweist, der auf eine Gate-Kapazitanz des ersten Leistungstransistors eingestellt wird, um mindestens 80 % eines maximalen Stroms an das Gate des ersten Leistungstransistors anzulegen, wenn die Gate-Kapazitanz des ersten Leistungstransistors ihren Miller-Bereich durchläuft, und einer LS-Ansteuerung mit einem zweiten Leistungstransistor, der so beschaffen ist, dass er mit einem zweiten Ende der Ansteuerspule gekoppelt ist, wobei die LS-Ansteuerung einen zweiten Induktor aufweist, der auf eine Gate-Kapazitanz des zweiten Leistungstransistors eingestellt wird, um mindestens 80 % eines maximalen Stroms an das Gate des zweiten Leistungstransistors anzulegen, wenn die Gate-Kapazitanz des zweiten Leistungstransistors ihren Miller-Bereich durchläuft, und

einer operativ mit der HS-Ansteuerung und der LS-Ansteuerung gekoppelten Steuerschaltung, die so beschaffen ist, dass sie die HS-Ansteuerung und die LS-Ansteuerung selektiv aktiviert und deaktiviert.
Motorsteuerungsmodul nach Anspruch 5, bei dem die Kraftstoffmanagementsteuerung eine Steuerung umfasst, die so beschaffen ist, dass sie Kraftstoffeinspritzvorrichtungen aktiviert und deaktiviert. Steuerung für einen nockenlosen Motor mit

mindestens einem elektrisch betätigten Motorventil, das mindestens einen Elektromagneten umfasst, der so beschaffen ist, dass er eine Bewegung des Motorventils zwischen geöffneten und geschlossenen Stellungen erleichtert,

einer Ventilsteuerschaltung für jedes elektrisch betätigte Motorventil mit

einer HS-Ansteuerung mit einem ersten Leistungstransistor, der mit einem ersten Ende einer Ansteuerspule des Elektromagneten gekoppelt ist, wobei die HS-Ansteuerung einen ersten Induktor aufweist, der auf eine Gate-Kapazitanz des ersten Leistungstransistors eingestellt wird, um mindestens 80 % eines maximalen Stroms an das Gate des ersten Leistungstransistors anzulegen, wenn die Gate-Kapazitanz des ersten Leistungstransistors ihren Miller-Bereich durchläuft, einer LS-Ansteuerung mit einem zweiten Leistungstransistor, der mit einem zweiten Ende der Ansteuerspule des Elektromagneten gekoppelt ist, wobei die LS-Ansteuerung einen zweiten Induktor aufweist, der auf eine Gate-Kapazitanz des zweiten Leistungstransistors eingestellt wird, um mindestens 80 % eines maximalen Stroms an das Gate des zweiten Leistungstransistors anzulegen, wenn die Gate-Kapazitanz des zweiten Leistungstransistors ihren Miller-Bereich durchläuft, und einer operativ mit der HS-Ansteuerung und der LS-Ansteuerung gekoppelten Steuerschaltung, die so beschaffen ist, dass sie die HS-Ansteuerung und die LS-Ansteuerung selektiv aktiviert und deaktiviert, um den Elektromagneten zum Erleichtern der Bewegung des Ventils zwischen den geöffneten und geschlossenen Stellungen zu aktivieren und zu deaktivieren.
Nockenloser Motor, der

einen Motor mit mindestens einem elektrisch betätigten Motorventil, das mindestens einen Elektromagneten umfasst, der so beschaffen ist, dass er eine Bewegung des Motorventils zwischen geöffneten und geschlossenen Stellungen erleichtert, und

eine Ventilsteuerschaltung für jedes elektrisch betätigte Motorventil umfasst, die

eine HS-Ansteuerung mit einem ersten Leistungstransistor, der mit einem ersten Ende einer Ansteuerspule des Elektromagneten gekoppelt ist, wobei die HS-Ansteuerung einen ersten Induktor aufweist, der auf eine Gate-Kapazitanz des ersten Leistungstransistors eingestellt wird, um mindestens 80 % eines maximalen Stroms an das Gate des ersten Leistungstransistors anzulegen, wenn die Gate-Kapazitanz des ersten Leistungstransistors ihren Miller-Bereich durchläuft,

eine LS-Ansteuerung mit einem zweiten Leistungstransistor, der mit einem zweiten Ende der Ansteuerspule des Elektromagneten gekoppelt ist, wobei die LS-Ansteuerung einen zweiten Induktor aufweist, der auf eine Gate-Kapazitanz des zweiten Leistungstransistors eingestellt wird, um mindestens 80 % eines maximalen Stroms an das Gate des zweiten Leistungstransistors anzulegen, wenn die Gate-Kapazitanz des zweiten Leistungstransistors ihren Miller-Bereich durchläuft, und eine operativ mit der HS-Ansteuerung und der LS-Ansteuerung gekoppelte Steuerschaltung umfasst, die so beschaffen ist, dass sie die HS-Ansteuerung und die LS-Ansteuerung selektiv aktiviert und deaktiviert, um den Elektromagneten zum Erleichtern der Bewegung des Ventils zwischen den geöffneten und geschlossenen Stellungen zu aktivieren und zu deaktivieren
Fahrzeugsystem mit

einem Fahrzeug mit einem Motor mit mindestens einem elektrisch betätigten Motorventil, das mindestens einen Elektromagneten umfasst, der so beschaffen ist,

dass er eine Bewegung des Motorventils zwischen geöffneten und geschlossenen Stellungen erleichtert, und einer Ventilsteuerschaltung für jedes elektrisch betätigte Motorventil mit

einer HS-Ansteuerung mit einem ersten Leistungstransistor, der mit einem ersten Ende einer Ansteuerspule des Elektromagneten gekoppelt ist, wobei die HS-Ansteuerung einen ersten Induktor aufweist, der auf eine Gate-Kapazitanz des ersten Leistungstransistors eingestellt wird, um mindestens 80 % eines maximalen Stroms an das Gate des ersten Leistungstransistors anzulegen, wenn die Gate-Kapazitanz des ersten Leistungstransistors ihren Miller-Bereich durchläuft,

einer LS-Ansteuerung mit einem zweiten Leistungstransistor, der mit einem zweiten Ende der Ansteuerspule des Elektromagneten gekoppelt ist, wobei die LS-Ansteuerung einen zweiten Induktor aufweist, der auf eine Gate-Kapazitanz des zweiten Leistungstransistors eingestellt wird, um mindestens 80 % eines maximalen Stroms an das Gate des zweiten Leistungstransistors anzulegen, wenn die Gate-Kapazitanz des zweiten Leistungstransistors ihren Miller-Bereich durchläuft, und

einer operativ mit der HS-Ansteuerung und der LS-Ansteuerung gekoppelten Steuerschaltung, die so beschaffen ist, dass sie die HS-Ansteuerung und die LS-Ansteuerung selektiv aktiviert und deaktiviert, um den Elektromagneten zum Erleichtern der Bewegung des Ventils zwischen den geöffneten und geschlossenen Stellungen zu aktivieren und zu deaktivieren.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 9, bei dem das Fahrzeug entweder ein Langstrecken-LKW, ein PKW, ein Baustellen- bzw. Bergbau-LKW, ein Nutzfahrzeug, ein Traktor, ein Motorrad, eine Lokomotive oder ein Boot ist. Nockenloser Motor nach Anspruch 8 oder Fahrzeugsystem nach Anspruch 9, bei denen der Motor entweder ein Verbrennungsmotor, ein Dieselmotor oder ein Benzinmotor ist. Steuerung für einen nockenlosen Motor nach Anspruch 7, nockenloser Motor nach Anspruch 8 oder Fahrzeugsystem nach Anspruch 9, bei denen das elektrisch betätigte Ventil mindestens eines der folgenden Elemente umfasst: ein operativ mit dem mindestens einen Elektromagneten und dem Motorventil gekoppeltes hydraulisches Steuerventil, das so beschaffen ist, dass es eine Bewegung des Motorventils zwischen den geöffneten und geschlossenen Stellungen als Reaktion auf eine Bewegung des mindestens einen elektromagnetischen Ventils erleichtert, oder ein operativ mit dem mindestens einen Elektromagneten und dem Motorventil gekoppeltes pneumatisches Steuerventil, das so beschaffen ist, dass es eine Bewegung des Motorventils zwischen den geöffneten und geschlossenen Stellungen als Reaktion auf eine Bewegung des mindestens einen elektromagnetischen Ventils erleichtert. Ansteuerschaltung nach Anspruch 3, gesteuerte Ansteuerschaltung nach Anspruch 4, Motorsteuerungsmodul nach Anspruch 5, Steuerung für einen nockenlosen Motor nach Anspruch 7, nockenloser Motor nach Anspruch 8 oder Fahrzeugsystem nach Anspruch 9, bei denen die HS-Ansteuerung operativ mit dem Gate des ersten Leistungstransistors gekoppelte erste duale Transistoren zum selektiven Aktivieren und Deaktivieren des ersten Leistungstransistors umfasst. Ansteuerschaltung nach Anspruch 3, gesteuerte Ansteuerschaltung nach Anspruch 4, Motorsteuerungsmodul nach Anspruch 5, Steuerung für einen nockenlosen Motor nach Anspruch 7, nockenloser Motor nach Anspruch 8 oder Fahrzeugsystem nach Anspruch 9, bei denen die LS-Ansteuerung operativ mit dem Gate des zweiten Leistungstransistors gekoppelte zweite duale Transistoren zum selektiven Aktivieren und Deaktivieren des zweiten Leistungstransistors umfasst. Gesteuerte Ansteuerschaltung nach Anspruch 4, Motorsteuerungsmodul nach Anspruch 5, Steuerung für einen nockenlosen Motor nach Anspruch 7, nockenloser Motor nach Anspruch 8 oder Fahrzeugsystem nach Anspruch 9, bei denen die Steuerschaltung so beschaffen ist, dass sie mindestens ein Eingangssignal aufnimmt und als Reaktion auf das mindestens eine Eingangssignal mindestens ein Steuersignal an die HS-Ansteuerung und die LS-Ansteuerung anlegt.






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