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  • 权利要求
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  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Beschrieben ist ein Verfahren zur Ansteuerung einer PWM-geregelten ... für ein elektronisches Kraftfahrzeugsteuergerät. Die Endstufe (1, 3) umfasst eine elektrisch ansteuerbare Abschaltstufe (2, 6, 14) mit einem elektrisch ansteuerbaren Widerstandsbauelement (2) zum schnelleren Einstellen eines vorgegebenen Sollstroms (I¶ref¶), welches in Reihenschaltung zum Ausgang der Ausgangsendstufe angeordnet ist. Zur Beschleunigung der Abschaltphase wird der ohmsche Widerstand des Abschaltbauelements in Abhängigkeit vom aktuellen Strom und in Abhängigkeit vom aktuellen Sollstrom eingestellt.
    公开号:DE102004017239A1
    申请号:DE200410017239
    申请日:2004-04-05
    公开日:2004-12-23
    发明作者:Mario Engelmann；Wolfgang Fey；Frank Michel；Peter Dr. Oehler；Axel Schmitz
    申请人:Continental Teves AG and Co oHG；
    IPC主号:H03K17-042
    专利说明:
    [0001] DieErfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Schaltungsanordnungfür elektronische Steuergeräte in Kraftfahrzeugen.
    [0002] Esist bekannt, Magnetventile in Kraftfahrzeugsteuergeräten, wieBremsensteuergeräte,mittels Pulweitenmodulation (PWM-Regelung) über geeigneteEndstufen anzusteuern.
    [0003] In üblichenBremssystemen sind die Radzylinder über Hydraulikleitungen undMagnetventile mit dem Hauptbremszylinder verbunden. Es besteht dabeiin ABS- oder ESP-typischen Regelsituationen der Bedarf, den Druckin den an den Magnetventilen angeschlossenen Hydraulikleitungenmöglichstexakt zu regeln bzw. zu steuern. Dies ist insbesondere in kostenoptimiertenESP-Steuergeräten(ESP: Fahrdynamikregelung durch Betrachtung der Gierrate) der Fall,bei denen nicht wie in früherenGenerationen für jedesVentil ein Drucksensor vorgesehen ist, sondern lediglich ein Drucksensorfür dasgesamte Bremssystem. In den letztgenannten Systemen mit lediglicheinem Drucksensor ist eine genaue Einstellung des Drucks über dasMagnetventil daher besonders wünschenswert.
    [0004] Ventiltreiberbzw. Endstufen zur Ansteuerung der Magnetventile umfassen üblicherweise Halbleiterelemente,mit denen der Strom des Magnetventils geregelt werden kann. EinBeispiel füreine entsprechende Schaltungsanordnung zur Ventilansteuerung miteinem High-Side-Transistor 1 und einem Low-Side-Transistor 3 istin 2 dargestellt. In 1 ist der Verlauf des SpulenstromsIRMS nach dem Abschalten des Stroms durchdie Ansteuertransistoren 1 (leitend) und 3 (gesperrt)für dieZeit t > t0 dargestellt. Die Zeit bis zum nahezu vollständigen Abklingendes Stroms (t1 – t0)beträgtim dargestellten Beispiel etwa 10 ms.
    [0005] Umdie Abschaltphase zu beschleunigen, wird daher für jeden Ventiltreiber jeweilsein zusätzlicherAbschalttransistor 2 verwendet. Hierdurch lässt sichdie Abschaltzeit (t2 – t0)auf weniger als etwa 1,5 ms verkürzen,wie die entsprechende Kurve des Stromverlaufs IRMS (t)in 3 zeigt. Der durchden zusätzlichenTransistor vorgenommene Schaltvorgang wird nachfolgend auch alsAbkommutierung bezeichnet.
    [0006] Eshat sich gezeigt, dass in entsprechend mit Abschalttransistorenversehenen Ventiltreibern nach dem Umschalten des Ventilstroms voneinem hohen Wert (z.B. 1400 mA) auf einen niedrigen Wert des Stroms(z.B. 200 mA) der Strom IRMS vor dem Erreichendes späterenStromsollwertes Isoll für eine bestimmte Zeitdauerkleiner wird, als Isoll. Diese sogenanntenUnterschwinger führendazu, dass zumindest in Bremssystemen mit nur einem Drucksensor derHydraulikdruck nicht mit der gewünschtenGenauigkeit eingestellt werden kann. Wird nach der Abkommutierungwieder auf die normale PWM-Regelung umgeschaltet, so kommt es zueinem Rücksprungdes Stroms auf den neuen, durch die PWM-Regelung aktuell eingestelltenStrom.
    [0007] DieErfindung setzt sich daher zum Ziel, derartige Unterschwinger oderRücksprünge unterBeibehaltung der kurzen Abschaltzeit zu vermeiden.
    [0008] DieseAufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durchdas Verfahren und die Vorrichtung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen.
    [0009] DasKraftfahrzeugsteuergerätist bevorzugt ein Regler eines elektronischen Bremssystems, welchermit einer Hydraulikeinheit verbunden ist. Durch die Endstufe wirdvorzugsweise eine Ventilspule angesteuert, mit der sich der Druckin an das Ventil angeschlossenen Hydraulikleitungen verstellen lässt.
    [0010] Beider Ausgangsendstufe handelt es sich vorzugsweise um einen odermehrere Halbleitertransistoren, insbesondere einen oder mehrereFeldeffekttransistoren (FETs).
    [0011] Weiterevorteilhafte Ausführungsformendes Verfahrens und der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ergebensich aus den Unteransprüchen.
    [0012] EinVorteil der Erfindung ist, dass der Strom in der Ventilspule besondersschnell einen eingeschwungenen Zustand erreicht. Der eingeschwungeneZustand ist vorzugsweise bereits nach einer Zeit von etwa 5 ms,insbesondere 1,5 ms, erreicht. Hierdurch kann der Fehler des gewünschten,theoretisch vorgegebenen, Druckgradienten besonders gering gehaltenwerden.
    [0013] In 1 ist der Verlauf des StromsIRMS in Abhängigkeit von der Zeit t dargestellt.Der Strom nähert sichdem Sollwert verhältnismäßig langsaman.
    [0014] In 2 ist eine Schaltungsanordnungmit einem Abschalttransistor dargestellt, welche eine Beschleunigungder Annäherungin 1 herbeiführt. KlemmeHS und LS werden in an sich bekannter Weise durch ein Steuersignaleiner pulsweitenmodulierten Stromregelung (PWM-Regelung) angesteuert. AnKlemme 15 liegt das von einer digitalen Steuerung 17 bereitgestellteSignal FSD an, welches eine schnelle Abkommutierung bewirkt. Gemeinsammit Widerstand 18 wird ein hochohmiger Eingang bewirkt,so dass das Potenzial an Klemme 15 durch Zehnerdiode 6 beeinflussbarist. Der Einfluss der Zehnerdiode, welche eine definierte SpannungU2 auf Eingang 15 addiert, bewirkt,dass der an der mit Eingang 15 verbundene Transistor 2 nichtvollkommen leitend wird. Nach der Abkommutierung wird wieder aufdie normale PWM-Regelung umgeschaltet, in dem das Signal FSD einen "high"-Pegel annimmt. Dersich ergebende Stromverlauf ist in 3 dargestellt.Wie man sieht, unterschreitet der Strom den Stromwert Isoll für eine bestimmteZeit, was unerwünschtist.
    [0015] DieSchaltungsanordnung in 4 verhindertdie Unterschreitung des Stromwerts Isoll entsprechend 3, wie der Stromverlaufin 5 zeigt.
    [0016] 6a) zeigt den zeitlichenVerlauf der Spannung VOx der Schaltung in 2.
    [0017] 6b) zeigt den zeitlichenVerlauf der Spannung VOx der Schaltung in 4.
    [0018] DieSchaltungsanordnung in 7 sieht einezeitgesteuerte variable Spannung an der induktiven Last 4 vor.Hierdurch wird ebenfalls ein "hartes" Abschalten (sogenannter "Überschwinger") dieser Spannungvermieden. Hierzu wird mittels einer Zenerdiodenkaskade (Stack),dessen Nennspannung in der Summe der maximalen Spannung an Last 4 entspricht,der Strom abkommutiert, um danach sukzessive nach Unterschreiteneines bestimmten Stromwertes oberhalb des Sollstromwertes die Zenerdiodender Reihe nach mittels jeweils hierfür verwendeter Halbleiterschalter 16, 16' zu überbrücken, sodass die Spannung an der Last 4 reduziert wird. Das Überbrücken dereinzelnen Zenerdioden wird mittels einer Zeitverzögerungsketteaus Zeitverzögerungsgliedern 12', 12'' und 12''' herbeigeführt, dieauf die Eingänge derHalbleiterschalter 16, 16' usw. einwirkt. Dabei gilt für die Zeitkonstantender n Zeitverzögerungsglieder folgenderZusammenhang: τ1 < τ2 < τ3 < ... < τn.
    权利要求:
    Claims (15)
    [1] Verfahren zur Ansteuerung einer Endstufe, welcheinsbesondere eine PWM-geregelte Endstufe ist, in einem elektronischenKraftfahrzeugsteuergerät umfassend – eine elektronischeAusgangsendstufe (1, 3) zur Ansteuerung von induktivenLasten (4) und – eineelektrisch ansteuerbare Abschaltstufe (2, 6, 14)mit einem elektrisch ansteuerbaren Widerstandsbauelement (2)zum schnelleren Einstellen eines vorgegebenen Sollstroms (Iref), welches in Reihenschaltung zum Ausgangder Ausgangsendstufe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,dass der ohmsche Widerstand des Abschaltbauelementes in Abhängigkeitvom aktuellen Strom und in Abhängigkeit vomaktuellen Sollstrom eingestellt wird.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der Widerstand des Abschaltbauelements (2) durch eineSteuerspannung (UZ) auf einen im wesentlichenfesten Höchstwerteingestellt wird.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass die Differenz des aktuellen Laststroms (IRMS)und eines vorgegebenen Stroms (Iref), welcherinsbesondere der Sollstrom einer angeschlossenen PWM-Regelung ist,gebildet wird und diese Differenz zur Steuerung des ohmschen Widerstandsherangezogen wird, wobei die Differenz vorzugsweise vor der Ansteuerungdes ohmschen Widerstands invertiert wird.
    [4] Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis3, dadurch gekennzeichnet, dass das sich auf Grund der Widerstandsänderungdes Abschaltbauelements änderndeSpannungspotenzial an der induktiven Last (VOx)in Form einer Rückkopplung derSteuerspannung am Eingang (UF) einer Invertierungsstufeund/oder Verstärkerstufe(11) überlagert wird.
    [5] Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass der ohmsche Widerstand des Abschaltbauelementes über einenzusätzlichenAbschalteingang (FSD) angesteuert wird, welcher insbesondere miteiner digitalen Steuerung verbunden ist.
    [6] Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet,dass der ohmsche Widerstand des Abschaltbauelementes (2)sich nach Maßgabeeines Triggersignals (SC) selbstständig nach einer fest vorgegebenenZeitspanne erhöht.
    [7] Schaltungsanordnung umfassend eine oder mehrere Endstufen(1, 3), jeweils zur Ansteuerung von induktivenLasten (4) in einem elektronischen Kraftfahrzeugsteuergerät, gekennzeichnet,durch ein elektrisch ansteuerbares Abschaltbauelement (2) zumschnelleren Einstellen eines vorgegebenen Sollstroms (Iref),welches in Reihenschaltung zum Ausgang der Ausgangsendstufe angeordnetist.
    [8] Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, durch gekennzeichnet,dass das Abschaltbauelement ein Halbleiterbauelement mit steuerbaremWiderstand ist, mit einem Steuereingang (5) zum Steuerndes Widerstands in Abhängigkeiteines am Steuereingang anliegenden Potenzials.
    [9] Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, wobeiSteuereingang (5) übereine Zenerdiode (6) mit einem ersten Treiberausgang (7)des Abschaltbauelements verbunden ist.
    [10] Schaltungsanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis9, dadurch gekennzeichnet, dass Steuereingang (5) das über Inverter(11) invertierte elektrische Analogsignal einer Führungsspannung(UF) zugeführt wird.
    [11] Schaltungsanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis10, dadurch gekennzeichnet, dass Führungsspannung (UF)durch Überlagerungder am Treiberausgang (7) anliegenden Spannung und einerDifferenzausgangspannung (UW) gebildet wird.
    [12] Schaltungsanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis11, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzausgangsspannung durcheinen Subtrahierer (8) erzeugt wird, dessen erster Eingang(IRMS')proportional zum gemessenen Strom IRMS istund dessen zweiter Eingang (Iref) dem vorgegebenenSollstrom der PWM-Regelung entspricht.
    [13] Schaltungsanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis12, dadurch gekennzeichnet, dass der Subtrahierer (8) eindigitaler Subtrahierer ist und die Eingänge bzw. Ausgänge desSubtrahierers mittels geeigneter Analog/Digital-Wandler (9) bzw.Digital/Analog-Wandler (10) entsprechend gewandelt werden.
    [14] Schaltungsanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis9, dadurch gekennzeichnet, dass Steuerpotenzial (5) stufenweisemittels einer digitalen Ansteuerung oder einer Kaskade aus in Reihe geschaltetenaktiv schaltbarer Zenerdioden (13, 13', 13'') verändert wird, wobei die Zenerdiodendurch Zeitverzögerungsglieder(12', 12'', 12''') so abgeschaltetoder überbrückt werden,dass sich der Widerstand des durch Steuerpotenzial (5)angesteuerten Widerstandsbauelementes (2) zu fest vorgegebenenZeitpunkten (τ1, τ2, τ3, ..., τn ) stufenweise erhöht.
    [15] Schaltungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,dass Steuerpotenzial (5) durch eine Steuersignal (FSD)angesteuert wird, welches insbesondere von einer digitalen Ansteuerung bereitgestelltwird.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-12-23| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2004-12-23| OR8| Request for search as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law|
    2008-06-26| 8364| No opposition during term of opposition|
    2020-05-15| R084| Declaration of willingness to licence|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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    DE10316469||2003-04-09||
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