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Dokumentenidentifikation DE102007023388A1 03.01.2008
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Vermeidung von Störungen eines Funkübertragungssystems
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder Eisenhardt, Harald, 71277 Rutesheim, DE;
Rasch, Bernhard, 70736 Fellbach, DE;
Mueller, Andreas, 71735 Eberdingen, DE
DE-Anmeldedatum 18.05.2007
DE-Aktenzeichen 102007023388
Offenlegungstag 03.01.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.01.2008
IPC-Hauptklasse H04B 15/00(2006.01)A, F, I, 20070518, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G04G 7/02(2006.01)A, L, I, 20070518, B, H, DE   B60H 1/00(2006.01)A, L, I, 20070518, B, H, DE   B60R 16/02(2006.01)A, L, I, 20070518, B, H, DE   B60R 16/023(2006.01)A, L, I, 20070518, B, H, DE   
Zusammenfassung Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Vermeidung von Störungen eines Funkübertragungssystems (12) mit mindestens einer Trägerfrequenz (fC) aufgrund eines pulsweitenmodulierten Signals (SPWM). Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Taktfrequenz (fT) des pulsweitenmodulierten Signals (SPWM) derart eingestellt wird, dass ihr ganzzahliges Vielfaches (fT,k, FT,k+1) einen definierten Mindestabstand (Fmin) zur fraglichen Trägerfrequenz (fC,n) einhält. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung (10) zur Vermeidung von Störungen eines Funkübertragungssystems (12) mit mindestens einer Trägerfrequenz (fC) aufgrund eines pulsweitenmodulierten Signals (SPWM), mit einer Informationseinrichtung (22) zur Übertragung eines Informationssignals (SI), das zumindest eine Information über die fragliche Trägerfrequenz (fC,n) enthält, an ein Steuergerät (28), wobei das Steuergerät (28) eine Taktfrequenz (fT) des pulsweitenmodulierten Signals (SPWM) derart einstellt, dass ihr ganzzahliges Vielfaches (fT,k, fT,k+1) einen definierten Mindestabstand (Fmin) zur fraglichen Trägerfrequenz (fC,n) einhält.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Vermeidung von Störungen eines Funkübertragungsystems mit mindestens einer Trägerfrequenz durch ein pulsweitenmoduliertes Signal nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.

Stand der Technik

Insbesondere in Kraftfahrzeugen wird eine verlustleistungsoptimierte Ansteuerung von Leistungsverbrauchern, wie zum Beispiel Gebläsemotoren, durch pulsweitenmodulierte Signale gewährleistet. Um die Taktung dieser Signale für den Menschen unhörbar durchzuführen, werden in der Regel Taktfrequenzen von 20 bis 30 kHz verwendet. Dabei entstehen jedoch Störungen, die auf das Bordnetz des Kraftfahrzeugs wirken, so dass zum Teil sehr aufwändige Entstörmaßnahmen erforderlich sind.

Es ist bekannt, die Ansteuerung der Leistungsverbraucher mittels PWM-Taktfrequenzen durchzuführen, deren ganzzahlige Vielfache, die auch als Oberwellen oder Harmonische bezeichnet werden, mit dem Kanalraster der Trägerfrequenzen von Funkübertragungssystemen, wie dem amplitudenmodulierten (AM) Rundfunk, zusammenfallen. Beispielsweise liegt bei der Langwellen-(LW) und der Mittelwellenübertragung (MW) in Europa ein Kanalabstand von 9 kHz vor, wonach sich für LW Trägerfrequenzen von 153 kHz, 162 kHz, 171 kHz, ... bzw. für MW von 531 kHz, 540 kHz, 549 kHz, ... ergeben. Wird nun für die Taktfrequenz des pulsweitenmodulierten Signals ein Wert von 27 kHz angesetzt, so fallen die sechste Oberwelle mit 162 kHz und die 20. Oberwelle mit 540 kHz exakt auf das Kanalraster der AM-Sender. In diesem Fall ist eine Modulation ausgeschlossen, so dass es nicht zu einer Störung kommen kann. In Amerika wird dagegen ein Kanalabstand von 10 kHz verwendet. Demnach ist es hier erforderlich, für die Taktfrequenzen Werte von beispielsweise 20 oder 30 kHz vorzusehen, um die fraglichen Trägerfrequenzen exakt zu treffen und eine ungewollte Modulation zu verhindern.

Eine weitere, bekannte Möglichkeit zur Vermeidung von Störungen besteht in der Ansteuerung mittels Taktfrequenzen, deren ganzzahlige Vielfache dem halben Kanalabstand entsprechen (Europa: 4,5 kHz, Amerika: 5 kHz). In diesem Fall fällt die Hälfte der Oberwellen exakt mit den Trägerfrequenzen der AM-Sender zusammen, während die andere Hälfte exakt zwischen zwei benachbarten Trägerfrequenzen liegt und durch ein AM-Filter des Rundfunkempfangsgerät bedämpft wird.

Damit die Kanalraster der jeweiligen Funkübertragungssysteme exakt getroffen werden können, ist eine sehr hohe Präzision der PWM-Taktfrequenz für die Leistungsansteuerung erforderlich. Selbst bei einer Toleranz von nur 0,01% der Solltaktfrequenz beträgt die Abweichung im oberen MW-Bereich mit einer Trägerfrequenz von zum Beispiel 1,6 MHz ca. 160 Hz, was zu deutlich hörbaren Modulationen führt. Demnach werden für die genannten Verfahren hochgenaue Taktregler mit Maximaltoleranzen von 0,001% benötigt. Ein weiterer Nachteil ist, dass zur Abdeckung des europäischen Marktes (Kanalabstand 9 kHz) und des amerikanischen Marktes (Kanalabstand 10 kHz) zwei Varianten mit jeweils unterschiedlicher PWM-Taktfrequenz notwendig sind.

Offenbarung der Erfindung

Gegenüber dem Stand der Technik weist das erfindungsgemäße Verfahren zur Vermeidung von Störungen eines Funkübertragungssystems mit mindestens einer Trägerfrequenz durch ein pulsweitenmoduliertes Signal den Vorteil auf, dass weitaus geringere Anforderungen an die Toleranz der Taktquelle bestehen und somit auf kostenintensive, quarzbasierte Schaltungen zur PWM-Frequenzerzeugung verzichtet werden kann. Dazu wird, beispielswiese mittels eines konstengünstigen Keramikresonators oder dergleichen, eine Taktfrequenz des pulsweitenmodulierten Signals derart eingestellt, dass ihr ganzzahliges Vielfaches einen definierten Mindestabstand zur fraglichen Trägerfrequenz einhält. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Vermeidung von Störungen des Funkübertragungssystems, mit einer Informationseinrichtung zur Übertragung eines Informationssignals, das zumindest eine Information über die fragliche Trägerfrequenz enthält, an ein Steuergerät, wobei das Steuergerät die Taktfrequenz des pulsweitenmodulierten Signals entsprechend des erfindungsgemäßen Verfahrens einstellt. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung gestatten darüber hinaus einen störungsfreien oder zumindest störungsarmen Empfang selbst schwacher Rundfunksender ohne aufmodulierte Störgeräusche durch die pulsweitenmodulierte Leistungsansteuerung.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den abhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale sowie aus der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung.

So ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Steuergerät den definierten Mindestabstand auch unter der Berücksichtigung eines Toleranzbereichs des ganzzahligen Vielfachen der Taktfrequenz des pulsweitenmodulierten Signals einhält. Dies gestattet beispielsweise den Einsatz von Resonatoren für CAN-Anwendungen, die lediglich eine Genauigkeit von ca. 0,3% aufweisen.

Weiterhin ist vorgesehen, dass der definierte Mindestabstand zur fraglichen Trägerfrequenz in etwa 5 kHz beträgt. Insbesondere in Verbindung mit den eingangs erwähnten europäischen und amerikanischen Rundfunkübertragungssystemen, bei denen eine amplitudenmodulierte Ein- oder Zweiseitenbandübertragung zum Einsatz kommt und die einen Kanalabstand von 9 bzw. 10 kHz aufweisen, kann so eine Modulation ausgeschlossen werden, da das ganzzahlige Vielfache der Taktfrequenz des pulsweitenmodulierten Signals nicht in ein oberes und/oder unteres Seitenband fällt. In diesem Zusammenhang ist die Informationseinrichtung als ein Rundfunkempfangsgerät des Kraftfahrzeugs ausgebildet, das das Informationssignal, das die Information über die fragliche Trägerfrequenz enthält, an das Steuergerät sendet.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Funkübertragungssystem ein Funkuhrensystem, wobei die Trägerfrequenz des Funkuhrensystems mittels einer Länderkennung erkannt wird, die die Informationseinrichtung an das Steuergerät überträgt. Auf diese Weise ist ein weltweiter Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung unabhängig von den verschiedenen Funkuhrsendern möglich. Da Funkuhrensignale in der Regel nicht in Seitenbändern übertragen werden, genügt es, wenn der definierte Mindestabstand zur fraglichen Trägerfrequenz hier in etwa 1 kHz beiträgt.

Das Informationssignal kann in vorteilhafter Weise von der Informationseinrichtung über ein Bussystem eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einen CAN- oder LIN-Bus, an das Steuergerät übertragen werden. Alternativ ist es aber auch möglich, eine PWM-Datenschnittstelle des Steuergeräts für die Übertragung auszunutzen, wobei das Informationssignal in diesem Fall ein Sollwert-Signal mit einer in Form eines niederfrequenten PWM-Signals kodierten Solltaktfrequenz enthält, mittels der das Steuergerät die Taktfrequenz des pulsweitenmodulierten Signals einstellt. Die Kodierung der Solltaktfrequenz kann dabei derart erfolgen, dass sie entweder mindestens einem Tausendstel der fraglichen Trägerfrequenz entspricht oder in Abhängigkeit von dem gewählten Wellenbereich der Trägerfrequenz (LW, MW) bereichsweise proportional der fraglichen Trägerfrequenz ist.

Weist das Steuergerät zudem eine PLL-Schaltung zur Generierung der Taktfrequenz auf Grundlage der Solltaktfrequenz des Sollwert-Signals auf, so kann statt eines Keramikresonators auch ein noch günstigerer RC-Taktgenerator mit einer Toleranz von mehreren Prozent eingesetzt werden, da die mittels der PLL-Schaltung erzeugte Taktfrequenz nahezu fehlerfrei an eine nachgeschaltete Leistungselektronik zur pulsweitenmodulierten Ansteuerung eines elektrischen Verbrauchers übertragbar ist.

Schließlich sieht eine weitere Ausgestaltungsform vor, dass das Steuergerät einen Gebläseregler umfasst, wenn eine getaktete, verlustleistungoptimierte Ansteuerung von Verbrauchern mittels pulsweitenmodulierter Signale insbesondere in Verbindung mit einem Gebläsemotor einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage eingesetzt wird.

Zeichnung

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der 1 bis 3 beispielhaft erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen in den Figuren auf gleiche Bestandteile mit einer gleichen Funktionsweise hindeuten. Die Figuren der Zeichnung, deren Beschreibung sowie die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Ein Fachmann wird diese Merkmale auch einzeln betrachten und zu weiteren sinnvollen Kombinationen zusammenfassen. Insbesondere wird ein Fachmann auch die Merkmale aus unterschiedlichen Ausführungsbeispielen zu weiteren sinnvollen Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen

1: ein Blockschalbild eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

2: ein Blockschalbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

3: eine spektrale Darstellung einer amplitudenmodulierten Zweiseitenbandübertragung unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In 1 ist ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgmäßen Vorrichtung 10 zur Vermeidung von Störungen eines Funkübertragungsystems 12 mit mindestens einer Trägerfrequenz fC durch ein pulsweitenmoduliertes Signal SPWM gezeigt. Das Funkübertragungssystem 12 besteht aus einem in der Regel ortsfesten Sender 14, der über eine Sendeantenne 16 ein Funksignal S an eine Emfpangsantenne 18 eines Empfängers 20 sendet.

Der Empfänger 20 ist Bestandteil einer Informationseinrichtung 22, die beispielsweise als ein Rundfunkempfangsgerät bzw. Radio 24 und/oder als ein Funkuhrenmodul 26 ausgebildet ist. Die Erfindung kann aber auch in Verbindung mit anderen Arten von Funktübertragungsystemen 12 eingesetzt werden. So besteht beispielsweise keine Einschränkung auf eine unidirektionale Übertragung, wie sie im Rundfunk oder bei Funkuhren verwendet wird. Ebenso kann die Erfindung auch für bidirektionale Funkübertragungssysteme, wie dem Sprechfunk oder dergleichen, Anwendung finden. Nachfolgend soll jedoch zunächst von einem Rundfunkempfangsgerät 24 als Informationseinrichtung 22 ausgegangen werden.

Stellt ein Benutzer des Rundfunkempfangsgeräts 24 eine bestimmte Trägerfrequenz fC,n für den von ihm bevorzugten Radiosender ein, wobei n einen ganzzahligen, natürlichen Index beschreibt, so wird diese als Bestandteil eines Informationssignals SI über eine geeignete Schnittstelle (beispielsweise einen CAN- oder LIN-Bus eines Kraftfahrzeugs) an ein Steuergerät 28 übertragen. Dabei kann die Übertragung der fraglichen Trägerfrequenz fC,n kodiert erfolgen, wobei zum Beispiel sowohl ein binärer Dateninhalt 10100010 als auch ein hexadezimaler Dateninhalt A2 auf eine Trägerfrequenz fC,n von 162 kHz hindeuten. Selbstverständlich sind auch andere Arten der Kodierung oder eine unkodierte Übertragung des Informationssignals SI an das Steuergerät 28 möglich.

Eine weitere Alternative der Datenübertragung zwischen Rundfunkempfangsgerät 24 und Steuergerät 28 ergibt sich gemäß 2, wenn das Rundfunkempfangsgerät 24 die Information bzgl. der eingestellten Trägerfrequenz fC,n kodiert mittels des Informationssignals SI statt über ein Bussystem direkt an eine PWM-Datenschnittstelle 29 des Steuergeräts 28 überträgt. Dabei kommen für die Kodierung unterschiedliche Möglichkeiten in Betracht, wie nachfolgend erläutert.

Das Steuergerät 28 stellt nun eine Taktfrequenz fT des pulsweitenmodulierten Signals SPWM derart ein, dass ihr ganzzahliges Vielfaches fT , k bzw. fT, k +I, wobei k einen ganzzahlingen, natürlichen Zählindex beschreibt, einen definierten Mindestabstand Fmin zur fraglichen Trägerfrequenz fC,n einhält; eine ausführliche Schilderung dieses Verfahrens erfolgt im Zusammenhang mit 3. Das auf diese Weise gebildete pulsweitenmodulierte Signal SPWM wird dann an eine Leistungselektronik 30, beispielsweise an eine aus MOS-FETs bestehende H-Brücke, zur Ansteuerung eines Gleichstrommotors 32 übergeben. Eine bevorzugte Anwendung der Erfindung ergibt sich diesbezüglich in Verbindung mit einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage 34, wobei das Steuergerät 28 in diesem Fall einen Gebläseregler 36 umfasst, und der Gleichstrommotor 32 als ein Gebläsemotor 38 ausgebildet ist. Nichtsdestotrotz kann die Erfindung auch für andere Anwendungen, bei denen pulsweitenmodulierte Ansteuersignale benutzt werden, zum Einsatz kommen.

In 3 ist eine spektrale Darstellung einer amplitudenmodulierten Zweiseitenbandübertragung, wie sie beispielsweise bei einer Langwellen-(LW) oder Mittelwellen-Funkübertragung (MW) zum Einsatz kommt, gezeigt. Dabei definiert fC,n die fragliche Trägerfrequenz des gewählten Radiosenders, während fC,n-1 und fC,n+1 die jeweiligen Trägerfrequenzen der Nachbarsender im Kanalabstand Fdist charakterisieren. Jeweils um einen Träger herum sind ein unteres und ein oberes Seitenband 40 bzw. 42angeordnet, in denen das entsprechend amplitudenmodulierte (AM) Nutzsignal, also das Radioprogramm, übertragen wird. Wie bereits eingangs erwähnt, beträgt der Kanalabstand Fdist in Europa 9 kHz und in Amerika 10 kHz, so dass die Bandbreite B einen Wert von 9 bzw. 10 kHz nicht überschreiten darf, um Überlappungen der Seitenbänder 40, 42 zu vermeiden.

Für das folgende Beispiel wird von einer europäischen MW-Zweiseitenbandübertragung mit einem Kanalabstand Fdist = 9 kHz ausgegangen. Die Trägerfrequenz des eingestellten Radiosenders betrage fC,n = 531 kHz. Damit ergeben sich die Trägerfrequenzen der beiden benachbarten Radiosender zu fC,n-1 = 522 kHz und = 540 kHz. Die Bandbreite B des eingestellten Radiosenders, in der das untere und das obere Seitenband 40 bzw. 42 liegen, erstreckt sich von f = 526,5 kHz bis 535,5 kHz.

Würde die Leistungselektronik 30 nun durch das Steuergerät 28 mit einer Taktfrequenz von fT = 24 kHz angesteuert, so läge die 22. Oberwelle fT , 22 bei 528 kHz und damit im unteren Seitenband 40, was zu einer Überlagerung des Radioempfangs durch ein Störsignal mit einer Frequenz von fC,n – fT,22 = 531 kHz – 528 kHz = 3 kHz führte. Um diese Störung zu vermeiden, stellt das Steuergerät 28 die Taktfrequenz fT des pulsweitenmodulierten Signals SPWM derart ein, dass ihr ganzzahliges Vielfaches fT , k bzw. fT,k+1 den definierten Mindestabstand Fmin zur fraglichen Trägerfrequenz fC,n einhält. Dies ist beispielsweise dann gegeben, wenn Fmin einschließlich der nachfolgend beschriebenen Toleranzen in etwa 5 kHz beträgt. Dazu überträgt die Informationseinrichtung 22, also das Rundfunkempfangsgerät 24, das Informationssignal SI, das zumindest eine Information über die fragliche Trägerfrequenz fC,n enthält, an das Steuergerät 28. Dieses stellt die Taktfrequenz fT des pulsweitenmodulierten Signals SPWM nun beispielsweise auf 23,6 kHz ein, so dass die 22. Oberwelle fT,k = fT,22 bei 519,2 kHz und die 23. Oberwelle fT,k+1 = fT,23 bei 542,8 kHz liegt. Auf diese Weise ergibt sich ein Mindestabstand Fmin von 11,8 kHz zur fraglichen Trägerfrequenz = 531 kHz und somit auch ein genügend großer Abstand zu den Seitenbändern 40, 42 mit mehr als 5 kHz, so dass kein Störsignal auftreten kann.

In Verbindung mit der bereits erwähnten PWM-Datenschnittstelle 29 des Steuergeräts 28 gemäß 2 ist auch eine andere Form der Übertragung des Informationssignals SI zwischen Informationseinrichtung 22 und Steuergerät 28 möglich. So wird für den Fall, dass das Steuergerät 28 als Gebläseregler 36 ausgebildet ist, ein Sollwert-Signal SS für die Taktfrequenz fT des die Leistungselektronik 30 ansteuernden pulsweitenmodulierten Signals SPWM vorgegeben. Dieses Sollwert-Signal SS wird üblicherweise von einem nicht gezeigten Bediengerät oder einem entsprechenden Steuergerät der Kraftfahrzeug-Klimaanlage 34 als niederfrequentes PWM-Signal an den Gebläseregler 36 übergeben, wobei das Bediengerät das Sollwert-Signal SS in Abhängigkeit von dem Klimaregelalgorithmus und den entsprechenden Steuersignalen für die Komponenten der Kraftfahrzeug-Klimaanlage 34 mit einer konstanten Solltaktfrequenz fS,T in einem Bereich von 100 Hz bis 400 Hz berechnet. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass das niederfrequente Sollwert-Signal SS über die PWM-Datenschnittstelle 29 des Steuergeräts 28 durch die Informationseinrichtung 22 in Abhängigkeit von der eingestellten Trägerfrequenz fC,n derart veriiert wird, dass der Mindestabastand Fmin zum ganzzahligen Vielfachen fT,k bzw. fT,k+1 der Taktfrequenz fT des pulsweitenmodulierten Signals SPWM inkl. etwaiger zu berücksichtigender Toleranzen eingehalten wird. Hierzu kann beispielsweise bei einer Trägerfrequenz des mittels des Rundfunkempfangsgeräts 24 eingestellten Radiosenders von fC,n = 531 kHz ein Sollwert-Signal SS mit einer Solltaktfrequenz von fS,T = 531 Hz über das Informationssignal SI an die PWM-Datenschnittstelle 29 des Gebläsereglers 36 übergeben werden. Bei einer Trägerfrequenz von fC,n = 1,602 MHz würde die Solltaktfrequenz des Sollwert-Signals SS entsprechend auf fS,T = 1602 Hz und bei fC,n = 162 kHz auf fS,T = 162 Hz eingestellt. Alternativ ist es auch möglich, eine bereichsweise proportionale Solltaktfrequenz fS,T für das Sollwert-Signal SS vorzugeben. Dies hätte den Vorteil einer geringeren PWM-Bandbreite. So wäre beispielsweise für den LW-Bereich eine Solltaktfrequenz von fS,T = 100 Hz für eine Trägerfrequenz fC,n = 150 kHz bis fS,T = 199 Hz für eine Trägerfrequenz fC,n = 298,5 kHz denkbar, während für den MW-Bereich mit seinen Trägerfrequenzen fC,n zwischen 500 kHz und 1750 kHz Solltaktfrequenzen fS,T von 300 Hz bis 1050 Hz zur Verfügung stünden. Eine Solltaktfrequenz von fS,T = 250 Hz könnte dann beispielsweise zum Abgleich eines RC-Taktgenerators im Steuergerät 28 auf einen quarzgenauen Taktgenerator in der Informationseinrichtung 22 verwendet werden.

Die Genauigkeit von besonders kostengünstig herzustellenden, in dem Steuergerät 28 eingesetzten Resonatoren zur Erzeugung der Taktfrequenz fT des pulsweitenmodulierten Signals SPWM, beispielsweise von Resonatoren für CAN-Anwendungen, beträgt im Allgemeinen lediglich ca. 0,3%. Bei den oben genannten ganzzahligen Vielfachen der Taktfrequenz fT = 23,6 kHz von fT,22 = 519,2 kHz und fT,23 = 542,8 kHz ergibt sich hieraus eine Toleranz von ungefähr 1,6 kHz. Daraus resultiert, dass die oben berechnete 22. Oberwelle fT , 22 einen Toleranzbereich Ftol von ca. 517,6 bis 520,8 kHz und die 23. Oberwelle fT,23 einen Toleranzbereich Ftol von ca. 541,2 bis 544,4 kHz abdecken. Auch in diesem Fall wird der definierte Mindestabstand Fmin von > 5 kHz zu der fraglichen Trägerfrequenz fC,n = 531 kHz eingehalten, so dass die ganzzahligen Vielfachen fT,k, fT,k+1 der Taktfrequenz fT nicht in die Seitenbänder 40, 42 fallen und ein störfreier oder zumindest störarmer Empfang gewährleistet ist.

Erfolgt die Ansteuerung der Leistungselektronik 30 entsprechend 2 mittels einer in dem Steuergerät 28 bzw. dem Gebläseregler 36 integrierten Phase-Locked-Loop-Schaltung 43 (PLL), so besteht die Möglichkeit, die erhöhte Genauigkeit der PLL 43 für die Generierung der Taktfrequenz fT auszunutzen und somit den Toleranzbereich Ftol zu verringern. Dabei wird die PLL 43 so gesteuert, dass sich innerhalb einer auf die Solltaktfrequenz fS,T bezogenen PWM-Sollperiode eine konstante Anzahl von Taktzyklen befindet, so dass die PWM-Leistungssteuerung des Steuergeräts 28 als Frequenzvervielfacher arbeitet. Wird die PLL beispielsweise mit 20 MHz betrieben, so ergibt dies eine PLL-Zykluszeit von 50 ns. Bei einer Solltaktfrequenz von fS,T = 200 Hz mit einer entsprechenden Sollzykluszeit von 5 ms resultieren hieraus 100000 PLL-Zyklen. Auf dieser Zeitbasis der PLL 43 wird nun die Taktfrequenz fT = 20 kHz des pulsweitenmodulierten Signals SPWM für die Leistungselektronik 30 erzeugt. Wird also aufgrund eines am Rundfunkempfangsgerät 24 eingestellten Radiosenders mit fC,n, = 531 kHz die Solltaktfrequenz auf fS,T = 236 Hz erhöht, wobei die Anzahl der PLL-Zyklen konstant bleibt, folgt durch die notwendige Anhebung der PLL-Frequenz auf 23,6 MHz auch eine entsprechende Anhebung der Taktfrequenz auf fT = 23,6 kHz. Dies hat zur Folge, dass die 22. Oberwelle fT,k = fT,22 bei 519,2 kHz und die 23. Oberwelle fT,k+1 = fT,23 bei 542,8 kHz liegen, und sich mit Fmin = 11,8 kHz ein ausreichender Mindestabstand zur fraglichen Trägerfrequenz fC,n = 531 kHz ergibt. Eine ausreichende Einstellbarkeit der Takfrequenzen fT innerhalb einer PWM-Bereichs von 21 kHz bis 28 kHz ist zum Beispiel gewährleistet, wenn die Quantisierung ca. 70 Frequenzstufen mit einer Stufenbreite von jeweils 100 Hz umfasst. Ist ein größerer oder kleinerer PWM-Bereich gefragt, so sind entsprechend mehr oder weniger Frequenzstufen erforderlich.

Ein weiteres Anwendungsgebiet der Erfindung ergibt sich in Verbindung mit einer als Funkuhrenmodul 26 ausgebildeten Informationseinrichtung 22, da auch hier der Empfang des Funksignals S durch überlagerte Oberwellen fT,k, fT,k+1 des pulsweitenmodulierten Signals SPWM beeinträchtigt werden kann. Die Funksignale S von als Funkuhrensender ausgestalteten, ortsfesten Sendern 14 werden weltweit mit verschiedenen Trägerfrequenzen fC ausgestrahlt; so beträgt fC in Deutschland 77,5 kHz, in den USA und in Groß Brittannien 60 kHz, in Japan 40 kHz und in Russland 50 kHz. Wird demnach durch die Informationseinrichtung 22 zusätzlich oder alternativ zur fraglichen Trägerfrequenz fC,n eine Länderkennung L innerhalb des Informationssignals SI an das Steuergerät 28 übertragen, kann in einfacher Weise weltweit auf den Empfang eines jeweiligen Funkuhrensenders geschlossen werden. Die Taktfrequenz fT des pulsweitenmodulierten Signals SPWM kann nun wiederum von dem Steuergerät 28 derart eingestellt werden, dass ihr ganzzahliges Vielfaches fT , k bzw. fT,k+1 den definierten Mindestabstand Fmin zur fraglichen Trägerfrequenz fC,n des Funkuhrensignals einhält. Es sei jedoch an dieser Stelle angemerkt, dass die amplitudenmodulierten Funkuhrsignale in der Regel keine Seitenbänder für die Übertragung verwenden. Daher kann Fmin in diesem Fall mit > 1 kHz angesetzt werden.

Wird zum Beispiel in Deutschland bei einer DCF77-Trägerfrequenz fC,n von 77,5 kHz durch das Steuergerät 28 eine Taktfrequenz fT von 23,6 kHz eingestellt, so liegen deren ganzzahlige Vielfache fT,3 und fT,4 bei 70,8 bzw. bei 94,4 kHz. Demnach wird der Mindestabstand Fmin von > 1 kHz zur fraglichen Trägerfrequenz eingehalten, und es kommt nicht zu einer störenden Modulation. Alternativ könnte das Steuergerät 28 auch eine Taktfrequenz fT von 24 kHz einstellen, da auch in diesem Fall die dritte Oberwelle mit fT,3 = 72 kHz den Mindestabstand Fmin von in etwa 1 kHz zur fraglichen Trägerfrequenz fC,n einhält.

Damit das Steuergerät 28 sich auf eine bevorzugte Taktfrequenz fT des pulsweitenmodulierten Signals SPWM festlegen kann, ist es weiterhin vorteilhaft, wenn diese in Abhängigkeit von der mittels des Informationssignals SI empfangenen fraglichen Trägerfrequenz fC,n in einer Look-Up-Tabelle abgelegt ist, die sich in einem Speicher 44 des Steuergeräts 28 befindet. Ebenso kann die Taktfrequenz fT aber auch anhand eines mathematischen Optimierungsalgorithmus berechnet werden.

Es sei abschließend noch darauf hingewiesen, dass die gezeigten Ausführungsbeispiele weder auf die 1 bis 3 noch auf die genannten Werte für die Taktfrequenzen fT, die Trägerfrequenzen fC, die Bandbreiten B, die Solltaktfrequenzen fS,T, die PLL-Frequenzen und die Toleranzbereiche Ftol beschränkt ist. So ist es möglich, die Erfindung insbesondere für alle Funkübertragungssysteme einzusetzen, bei denen eine Störung durch eine pulsweitenmodulierte Ansteuerung vermieden werden soll. Zwar ergibt sich eine besonders vorteilhafte Anwendung der Erfindung im Zusammenhang mit einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage, bei der ein Gebläsemotor mittels eines pulsweitenmodulierten Signals angesteuert wird, jedoch ist diese nicht einschränkend zu betrachten. Daher ist generell eine Anwendung in allen Systemen denkbar, die eine pulsweitenmodulierte Ansteuerung umfassen.


Anspruch[de]
Verfahren zur Vermeidung von Störungen eines Funkübertragungssystems (12) mit mindestens einer Trägerfrequenz (fC) durch ein pulsweitenmoduliertes Signal (SPWM), dadurch gekennzeichnet, dass eine Taktfrequenz (fT) des pulsweitenmodulierten Signals (SPWM) derart eingestellt wird, dass ihr ganzzahliges Vielfaches (fT,k, fT,k+1) einen definierten Mindestabstand (Fmin) zur fraglichen Trägerfrequenz (fC,n) einhält. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Mindestabstand (Fmin) auch unter der Berücksichtigung eines Toleranzbereichs (Ftol) des ganzzahligen Vielfachen (fT,k, fT,k+1) der Taktfrequenz (fT) des pulsweitenmodulierten Signals (SPWM) eingehalten wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funkübertragungssystem (12) auf einer amplitudenmodulierten Ein- oder Zweiseitenbandübertragung basiert, wobei die Taktfrequenz (fT) des pulsweitenmodulierten Signals (SPWM) derart eingestellt wird, das ihr ganzzahliges Vielfaches (fT,k, fT,k+1) nicht in ein oberes und/oder unteres Seitenband (40, 42) fällt. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Mindestabstand (Fmin) zur fraglichen Trägerfrequenz (fC,n) in etwa 5 kHz beträgt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Funkübertragungssystem (12) um ein Funkuhrensystem handelt. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Mindestabstand (Fmin) zur fraglichen Trägerfrequenz (fC,n) in etwa 1 kHz beträgt. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfrequenz (fT) des Funkuhrensystems mittels einer Länderkennung (L) erkannt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Information über die fragliche Trägerfrequenz (fC,n) mittels eines Informationssignals (SI) von einer Informationseinrichtung (22) des Funkübertragungssystems (12) zu einem Steuergerät (28) übertragen wird. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Informationssignal (SI) ein Sollwert-Signal (SS) mit einer in Form eines niederfrequenten PWM-Signals kodierten Solltaktfrequenz (fS,T) enthält, mittels der die Taktfrequenz (fT) des pulsweitenmodulierten Signals (SPWM) eingestellt wird. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kodierung der Solltaktfrequenz (fS,T) derart erfolgt, dass sie mindestens einem Tausendstel der fraglichen Trägerfrequenz (fC,n) entspricht. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kodierung der Solltaktfrequenz (fS,T) derart erfolgt, dass sie in Abhängigkeit von dem gewählten Wellenbereich der Trägerfrequenz (fC) bereichsweise proportional der fraglichen Trägerfrequenz (fC,n) ist. Vorrichtung (10) zur Vermeidung von Störungen eines Funkübertragungssystems (12) mit mindestens einer Trägerfrequenz (fC) durch ein pulsweitenmoduliertes Signal (SPWM), mit einer Informationseinrichtung (22) zur Übertragung eines Informationssignals (SI), das zumindest eine Information über die fragliche Trägerfrequenz (f) enthält, an ein Steuergerät (28), wobei das Steuergerät (28) eine Taktfrequenz (fT) des pulsweitenmodulierten Signals (SPWM) derart einstellt, dass ihr ganzzahliges Vielfaches (fT,k, fT,k+1) einen definierten Mindestabstand (Fmin) zur fraglichen Trägerfrequenz (fC,n) einhält. Vorrichtung (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (28) den definierten Mindestabstand (Fmin) auch unter der Berücksichtigung eines Toleranzbereichs (Ftol) des ganzzahligen Vielfachen (fT,k, fT,k+1) der Taktfrequenz (fT) des pulsweitenmodulierten Signals (SPWM) einhält. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Funkübertragungssystem (12) auf einer amplitudenmodulierten Ein- oder Zweiseitenbandübertragung basiert, wobei das Steuergerät (28) die Taktfrequenz (fT) des pulsweitenmodulierten Signals (SPWM) derart einstellt, das ihr ganzzahliges Vielfaches (fT,k, fT,k+1) nicht in ein oberes und/oder unteres Seitenband (40, 42) fällt. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationseinrichtung (22) ein Rundfunkempfangsgerät (24) eines Kraftfahrzeugs ist. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Mindestabstand (Fmin) zur fraglichen Trägerfrequenz (fC,n) in etwa 5 kHz beträgt. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Funkübertragungssystem (12) um ein Funkuhrensystem handelt. Vorrichtung (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationseinrichtung (22) eine Länderkennung (L) an das Steuergerät (28) überträgt. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationseinrichtung (22) ein Funkuhrenmodul (26) ist. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Mindestabstand (Fmin) zur fraglichen Trägerfrequenz (fC,n) in etwa 1 kHz beträgt. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationseinrichtung (22) das Informationssignal (SI) über eine Bussystem eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einen CAN- oder LIN-Bus, an das Steuergerät (28) überträgt. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationseinrichtung (22) das Informationssignal (SI) an eine PWM-Datenschnittstelle (29) des Steuergeräts (28) überträgt. Vorrichtung (10) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Informationssignal (SI) ein Sollwert-Signal (SS) mit einer in Form eines niederfrequenten PWM-Signals kodierten Solltaktfrequenz (fS,T) enthält, mittels der das Steuergerät (28) die Taktfrequenz (fT) des pulsweitenmodulierten Signals (SPWM) einstellt. Vorrichtung (10) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Kodierung der Solltaktfrequenz (fS,T) derart erfolgt, dass sie mindestens einem Tausendstel der fraglichen Trägerfrequenz (fC,n) entspricht. Vorrichtung (10) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Kodierung der Solltaktfrequenz (fS,T) derart erfolgt, dass sie in Abhängigkeit von dem gewählten Wellenbereich der Trägerfrequenz (fC) bereichsweise proportional der fraglichen Trägerfrequenz (fC,n) ist. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (28) eine PLL-Schaltung (43) aufweist zur Generierung der Taktfrequenz (fT) auf Grundlage der Solltaktfrequenz (fS,T) des Sollwert-Signals (SS). Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (28) einen Gebläseregler (36) zur Ansteuerung eines Gebläsemotors (38) in einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage (34) mittels des pulsweitenmodulierten Signals (SPWM) umfasst.






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