DE10343398A1

DE10343398A1 - Externes Motoransteuermodul für Bremsregelsysteme

Info

Publication number: DE10343398A1
Application number: DE2003143398
Authority: DE
Inventors: Günther Dipl.-Ing. Hertlein (FH); Peter Dipl.-Ing. Hiemer (FH)
Original assignee: DaimlerChrysler AG; Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH; Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-09-19
Filing date: 2003-09-19
Publication date: 2005-04-14
Also published as: WO2005028269A1; WO2005028269A8; CN1852821A

Abstract

Ein elektronisches Bremsregelsystem (1) mit angebauter Elektronik umfasst ein Steuergerät (2), das in unmittelbarer Nähe zu einem eine Hydraulikpumpe antreibenden Gleichstrommotor (3) angeordnet ist, und ein Motoransteuermodul (4), das den Gleichstrommotor (3) ansteuert und das außerhalb des Steuergeräts (2) angeordnet ist. Dadurch können die Betriebsbedingungen, insbesondere die Umgebungstemperatur, des Motoransteuermoduls (4) in einem solchen Rahmen gehalten werden, dass das Motoransteuermodul (4) mit kostengünstigen Bauteilen herstellbar ist und ein zuverlässiger Betrieb des Motoransteuermoduls (4) sichergestellt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bremsregelsystem umfassend ein Steuergerät und einen Gleichstrommotor zum Antrieb einer Pumpe, insbesondere einer Hydraulikpumpe.

Der eine Hydraulikpumpe antreibende Gleichstrommotor eines Bremsregelsystems eines Fahrzeugs muss aus Geräuschgründen in der Drehzahl variiert werden. Dazu wird der Motor mit einem getakteten Strom angesteuert. Bremssysteme des Standes der Technik werden mit einer Taktfrequenz von ca. 25 bis 200 Hz getaktet. Durch die relativ langsame Taktung entstehen hohe Motoranlaufströme mit lückendem Strom, welcher auch in dem Fahrzeugbordnetz für alle daran angeschlossenen Steuergeräte störend bemerkbar ist und das Bordnetz belastet. Die Pulsströme erzeugen Geräusche im Motor, welche im Fahrzeuginnenraum als Brummgeräusch störend wahrgenommen werden. Abhilfe könnte eine hochfrequente Taktung, die oberhalb des hörbaren Bereichs liegt, schaffen. Die durch eine hochfrequente Taktung dann entstehende hohe Verlustleistung muss abgeführt werden. Zusätzlich würden zur Erzeugung gleichförmiger Motorströme große Energiespeicher, beispielsweise in Form von Elektrolytkondensatoren (ELKOS) mit entsprechend großem Bauraum, benötigt. Die Integration einer hochfrequenten Taktung in das Steuergerät des Bremsregelsystems ist auf Grund der hohen Temperaturanforderungen (120°C) und Bauplatzgröße, schwierig.

Mit den bekannten Bremsregelsystemen kann die Drehzahl relativ schlecht geregelt werden da die verwendeten Taktfrequenzen im Bereich 25–200 Hz zu einen lückendem Strom mit ungleichförmigen Motorlauf führen. Die Regelqualität nimmt mit zunehmender Drehzahl ab.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Bremsregelsystem der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass es geräuscharm betrieben, die Verlustleistung einfach abgeführt und der Bauraum für das Bremsregelsystem verringert werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass bei einem elektronischen Bremsregelsystem der eingangs genannten Art ein Motoransteuermodul zur Ansteuerung des Gleichstrommotors vorgesehen ist, das außerhalb des Steuergeräts angeordnet ist. Die Verwendung eines Motoransteuermoduls hat den Vorteil, dass die Motoransteuerung von dem Steuergerät ausgelagert werden kann. Das Motoransteuermodul, welches auch als Taktmodul bezeichnet werden kann, wird an einem bezüglich Bauraum, Thermik und Klima günstigen Platz im Fahrzeug positioniert. Dies bedeutet, dass im Motorraum weniger Bauraum für das Steuergerät und damit für das Bremsregelsystem benötigt wird. Das Motoransteuermodul kann an einem Ort im Fahrzeug angeordnet werden, wo die Verlustleistung, insbesondere in Form von Wärme, einfach abgeführt werden kann. Vorteilhafterweise ist das Motoransteuermodul außerhalb des Fahrzeugmotorraums angeordnet.

Insbesondere, wenn als Energiespeicher so genannte ELKOS verwendet werden, sind bezüglich der Temperatur und Lebensdauer belastung gewisse Grenzen gesetzt. Durch die Addition der Temperatur des Fahrzeugmotors und der hohen Eigenerwärmung der Halbleiter und der ELKOS können relativ hohe Temperaturen, insbesondere bis zu 120°C entstehen. Solche Temperaturen sind für handelsübliche ELKOS über die Lebensdauer von 15 Jahren zu hoch. Durch die Auslagerung des Motoransteuermoduls fällt die zusätzliche Erwärmung durch den Fahrzeugmotor weg. Außerdem kann die Motoransteuerung so angeordnet werden, dass eine ausreichende Wärmeabführung erfolgt. Somit können Bauteilkosten gespart werden, da standardmäßige ELKOS verwendet werden können. Auf teuere Bauelemente, wie ELKOS mit höherer Temperaturauslegung und niederohmige Transistoren, kann verzichtet werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bremsregelsystems ist vorgesehen, dass der Gleichstrommotor durch das Motoransteuermodul bei einer Frequenz ≥ 20 kHz getaktet angesteuert wird. Dies bedeutet, dass die Drehzahleinstellung des Gleichstrommotors genauer erfolgen kann, und dass die Taktung bzw. Taktfrequenz oberhalb des hörbaren Bereichs liegt. Die Taktung > 20 kHz bewirkt, dass der Strom zerhackt wird und ein Gleichstrom mit geringem Wechselstromanteil dem Motor zugeführt wird. Deshalb erhält der Motor keinen pulsierenden Strom, so dass kein Brummen des Motors entsteht und der Motor gleichmäßiger läuft. Die Regelqualität wird somit deutlich verbessert. Außerdem kann der Motor mit einer geringeren Minimaldrehzahl betrieben werden als dies bei einer Taktung mit 25–200 Hz möglich ist was eine deutliche Geräuschreduzierung erzeugt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Motoransteuermodul nachrüstbar ist. Durch die Modularität des erfindungsgemäßen elektronischen Bremsregelsystems kann mit geringem Aufwand ein vorhandenes Bremssystem mit einem Motoransteuermodul nachgerüstet werden. Durch diese Maßnahme kann der Entwicklungsaufwand und können die Stückkosten des Bremsregelsystems verringert werden. Die Kosten können außerdem durch den Einsatz preiswerter Bauteile niedrig gehalten werden. Die Positionierung des Motoransteuermoduls ist prinzipiell an jeder Stelle im Fahrzeuginnenraum möglich.

Vorzugsweise ist durch das Motoransteuermodul die Drehzahl und/oder der den Motor speisende Gleichstrom regelbar. Dadurch wird die Regelqualität des Gleichstrommotors erhöht.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind das Steuergerät und das Motoransteuermodul über ein Bus-System, insbesondere einen CAN-Bus, miteinander verbunden. Vorteilhafterweise kann ein bereits vorhandenes Bussystem für die datentechnische Verbindung von Steuergerät und Motoransteuermodul verwendet werden. Dies verdeutlicht die einfach Nachrüstbarkeit eines Bremsregelsystems mit einem Motoransteuermodul.

Bei einer alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Steuergerät und das Motoransteuermodul über eine Eindrahtleitung miteinander verbunden sind. Sind das Steuergerät und das Motoransteuermodul über eine Eindrahtleitung miteinander verbunden, können sie über eine Pulsweitenmodulation (PWM)-Schnittstelle angesteuert werden.

Vorteilhafterweise umfasst das Bremsregelsystem eine integrierte Anbauelektronik. Dies bedeutet, dass die Elektronik des elektronischen Bremsregelsystems nicht in einer separaten Einheit untergebracht ist, sondern dass die Elektronik vor Ort direkt an den Aktuatoren der Hydraulikeinheit zum Betätigen der Bremsen angeordnet ist. Das gesamte Bremsregelsystem ist daher bis auf das Motoransteuermodul in einer einzigen Einheit realisierbar. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Gleichstrommotor über einen Stecker mit dem Steuergerät verbunden ist und in dessen unmittelbarer Nähe angeordnet ist. Insbesondere Bremsregelsystem-Steuergeräte, bei denen in der Steckverbindung bereits ein Kontakt für die Motorversorgung vorhanden ist, können besonders einfach mit dem Motoransteuermodul nachgerüstet werden.

Vorzugsweise ist das Motoransteuermodul mit einer Stromversorgung verbunden. Die Stromversorgung kann die Batterie des Fahrzeugs beziehungsweise dessen Bordnetz sein. Der von der Stromversorgung gezogene Strom wird durch das Motoransteuermodul vorzugsweise mit einer Frequenz ≥ 20 kHz zerhackt, so dass dem Motor ein Strom ohne Wechselstromanteil zugeführt werden kann.

Der Erfindungsgedanke, ein Motoransteuermodul aus dem Steuergerät auszulagern kann grundsätzlich bei jedem Bremsregelsystem Verwendung finden. Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn das Bremsregelsystem ein Antiblockiersystem, ein elektronisches Stabilitätsprogramm oder eine Elektrohydraulisches Bremssystem ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, anhand der Figur der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 eine Blockdarstellung eines erfindungsgemäßen elektronischen Bremsregelsystems 1.
Das in der 1 dargestellte Bremsregelsystem 1 umfasst ein Steuergerät 2, in das über einen Stecker bzw. eine Steckverbindung ein Gleichstrommotor 3 integriert ist. Der Gleichstrommotor 3 wird durch ein Motoransteuermodul 4, welches an eine Stromversorgung 5 angeschlossen ist, gesteuert. Die Ansteuerung erfolgt, indem ein Gleichstrom in dem Motoransteuermodul 4 mit einer Frequenz ≥ 20 kHz zerhackt wird. Außerdem wird das Puls-Pausenverhältnis der Zerhackung variiert, um die Drehzahl des Gleichstrommotors einzustellen. Die Zerhackung bewirkt, dass dem Gleichstrommotor 3 ein Gleichstrom ohne Wechselstromanteil zugeführt wird. Daher pulsiert der Strom, der den Gleichstrommotor 3 speist, nicht und es entsteht kein Brummen und kein ungleichmäßiges Laufen des Gleichstrommotors 3. Das Motoransteuermodul 4 weist ebenso wie das Steuergerät 2 eine CAN-Bus Schnittstelle 6, 7 auf. Über die CAN-Bus Schnittstellen 6, 7 sind das Motoransteuermodul 4 und das Steuergerät 2 datentechnisch miteinander verbunden. Der Gleichstrommotor 3 treibt eine nicht dargestellte Hydraulikpumpe einer Bremsanlage an. Das Steuergerät 2 umfasst weiterhin ein Motorrelais 8, sowie ein Backup-Motorrelais 9, die dem Gleichstrommotor 3 vorgeschaltet sind. Eine über die CAN-Schnittstelle 7 ansteuerbare Wakeup Unit 10, eine CPU Sensor Versorgung 11 und Ventilendstufen 12 sind ebenfalls in dem Steuergerät 2 angeordnet.
Ein elektronische Bremsregelsystem (1) mit angebauter Elektronik umfasst ein Steuergerät (2), das in unmittelbarer Nähe zu einem eine Hydraulikpumpe antreibenden Gleichstrommotor (3) angeordnet ist und ein Motoransteuermodul (4), das den Gleichstrommotor (3) ansteuert und das außerhalb des Steuergeräts (2) angeordnet ist. Dadurch können die Betriebsbedin gungen, insbesondere die Umgebungstemperatur, des Motoransteuermoduls (4) in einem solchen Rahmen gehalten werden, dass das Motoransteuermodul (4) mit kostengünstigen Bauteilen herstellbar ist und ein zuverlässiger Betrieb des Motoransteuermoduls (4) sicher gestellt ist.

Claims

Elektronisches Bremsregelsystem (1) umfassend ein Steuergerät (2) und einen Gleichstrommotor (3), dadurch gekennzeichnet, dass ein Motoransteuermodul (4) zur Ansteuerung des Gleichstrommotors (3) vorgesehen ist, das außerhalb des Steuergeräts (2) angeordnet ist.
Bremsregelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Motoransteuermodul (4) außerhalb eines Fahrzeugmotorraums angeordnet ist.
Bremsregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Motoransteuermodul (4) nachrüstbar ist.
Bremsregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Motoransteuermodul (4) die Drehzahl und/oder der den Motor speisende Gleichstrom regelbar ist.
Bremsregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (2) und das Motoransteuermodul (4) über ein Bussystem, insbesondere einen CAN-Bus, miteinander verbunden sind.
Bremsregelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (2) und das Motoransteuermodul (4) über eine Eindrahtleitung miteinander verbunden sind.
Bremsregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsregelsystem (1) eine integrierte Anbauelektronik umfasst.
Bremsregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Motoransteuermodul (4) mit einer Stromversorgung verbunden ist.
Bremsregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsregelsystem ein Antiblockiersystem, elektronisches Stabilitätsprogramm oder ein elektrohydraulisches Bremsregelsystem ist.