DE19736752A1 - Schaltungsanordnung zum Schutz einer Treiberschaltung für eine Pumpe zur Förderung von Bremsflüssigkeit in einer hydraulischen Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Schaltungsanordnung zum Schutz einer Treiberschaltung für eine Pumpe zur Förderung von Bremsflüssigkeit in einer hydraulischen Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges

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Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Schutz einer Treiberschaltung für eine Pumpe zur Förderung von Bremsflüssigkeit in einer hydraulischen Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, wonach die Treiberschaltung wenigstens einen Feldeffekttransistor enthält, über dessen geschaltete Strecke der Pumpenstrom fließt.
In hydraulischen Bremsanlagen werden beispielsweise Pumpen eingesetzt in Kraftfahrzeugen, die mit einem sogenannten Antiblockiersystem ausgestattet sind. Diese Pumpen dienen dazu, Bremsdruck von einem oder mehreren Rädern abzubauen, indem Bremsflüssigkeit aus dem Radbremszylinder in den Hauptbremszylinder zurückgefördert wird. Weiterhin werden solche Pumpen verwendet, um einen Bremseneingriff zu realisieren, der unabhängig von der Betätigung des Bremspedales durch den Fahrzeugführer sein soll. Dies ist beispielsweise bei einem Fahrzeug der Fall, das mit einer Antriebsschlupfregelung ausgestattet ist, bei der - neben einem Eingriff in die Motorsteuerung zur Reduzierung des Antriebsmoment bei einem übermäßigen Schlupf aller angetriebenen Räder - ein aktiver Bremseneingriff vorgesehen ist, wenn nur die angetriebenen Räder einer Fahrzeugseite einen übermäßigen Schlupf aufweisen. Weiterhin sind in jüngerer Zeit Systeme bekannt geworden, die eine Regelung der Fahrdynamik insgesamt betreffen. Auch bei diesen Systemen ist ein aktiver Bremseneingriff notwendig, der mittels einer solchen Pumpe realisiert wird.
Es sind bereits Pumpentreiber bekannt, bei denen eine Schaltung zum Schutz des Feldeffekttransistors vor einem Überstrom durch eine vergleichsweise aufwendige Hardwareschaltung realisiert ist, mit der bei Auftreten eines Überstromes eine Abschaltung des Feldeffekttransistors erfolgt.
Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Schaltungsanordnung zum Schutz der Treiberschaltung zu vereinfachen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst, wonach eine Überwachung des Pumpenstromes aufgrund einer Messung des Spannungsabfalles über der geschalteten Strecke des Feldeffekttransistors erfolgt, wobei die Auswertung des Spannungsabfalles mittels eines Mikroprozessors erfolgt.
Die Überwachung des Pumpenstromes erfolgt, indem der Spannungsabfall unter Beachtung des Innenwiderstandes der geschalteten Strecke des Feldeffekttransistors in dem Mikroprozessor ausgewertet wird.
Die vergleichsweise aufwendige Hardwareschaltung wird also durch eine software-gestützte Lösung ersetzt, bei der - bei bekanntem Innenwiderstand - lediglich eine Erfassung des Spannungsabfalles notwendig ist.
Bei der Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 erfolgt bei Überschreiten eines bestimmten ersten Spannungswertes eine Abschaltung des Feldeffekttransistors.
Dadurch wird vorteilhaft ein Schutz des Feldeffekttransistors vor einem Überstrom erreicht, der den Feldeffekttransistor zerstören könnte. Dabei wirkt sich auch vorteilhaft aus, daß durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung unter Verwendung des Mikroprozessors eine Erkennung eines Überstromes mit einer Zeitkonstanten von ca. 5 ms möglich ist, während diese Zeitdauer bei dem der Anmelderin bekannten Stand der Technik in der Größenordnung von ca. 100 ms liegt.
Bei der Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 wird nach der Abschaltung des Feldeffekttransistors dieser wiederum durchgeschaltet zur Wiederholung der Strommessung.
Dabei wirkt sich wiederum vorteilhaft aus, daß eine Erkennung eines Überstromes mit einer kurzen Zeitkonstanten möglich ist, so daß durch diese wiederholte Messung ein Fehlerfall eindeutig erkannt und zugeordnet werden kann, ohne daß eine Zerstörung des Feldeffekttransistors riskiert wird.
Bei der Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 wird das wiederholte Durchschalten des Feldeffekttransistors zur Wiederholung der Messung in bestimmten Zeitabständen wiederholt, wenn bei der Messung festgestellt wird, daß der Pumpenstrom einen bestimmten zweiten Stromwert nicht überschreitet. Der bestimmte zweite Stromwert ist dabei so definiert, daß der sich einstellende Strom bei einem Blockieren der Pumpe (maximal von der Pumpe aufnehmbarer Strom) unterhalb dieses zweiten Stromwertes liegt, wogegen der sich bei einem Kurzschluß einstellende Strom größer ist als dieser bestimmte zweite Stromwert. Der bestimmte Zeitabstand kann beispielsweise 200 ms betragen.
Dadurch wird vorteilhaft erreicht, daß die Pumpe wiederholt mit Strom beaufschlagt wird, so daß bei einer Beendigung des Blockierens der Pumpe diese wieder anlaufen kann.
Bei der Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 wird das wiederholte Durchschalten des Feldeffekttransistors zur Wiederholung der Messung in bestimmten Zeitabständen nur für eine vorbestimmte Anzahl von Durchschaltvorgängen wiederholt, wenn bei den einzelnen Messungen festgestellt wird, daß der Pumpenstrom den zweiten Stromwert übersteigt.
Dadurch wird vorteilhaft der Zustand, der im Zusammenhang mit Anspruch 4 beschrieben wurde, von einem Kurzschluß unterschieden. Ein Kurzschluß ist keine lediglich vorübergehende Störung, wie dies bei einem Blockieren der Pumpe der Fall sein kann. Eine wiederholte Messung ist daher nicht sinnvoll, wenn dieser Fehlerfall einmal festgestellt worden ist. Es erfolgt daher eine Abschaltung, um den Feldeffekttransistor nicht unnötig zu belasten. Weiterhin kann in diesem Fall ein entsprechender Fehlereintrag in einem Fehlerspeicher erfolgen, auf den bei einer Wartung zurückgegriffen werden kann.
Bei der Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 erfolgt eine Messung des Spannungsabfalles mittels eines Shunt- Widerstandes.
Dies stellt eine schaltungstechnisch besonders einfache Möglichkeit der Spannungsmessung dar.
Bei der Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 erfolgt eine Messung des Spannungsabfalles, indem die Spannungen über der geschalteten Strecke jeweils einem A/D-Wandler zugeführt werden, wobei die Differenz der beiden gemessenen Spannungen gebildet wird.
Dies ermöglicht vorteilhaft eine präzise und schnelle Erfassung der Spannung.
Bei der Schaltungsanordnung nach Anspruch 8 wird aus dem Spannungsabfall über dem FET-Transistor ein Wert für die Belastung dieses Transistors gewonnen und die Abschaltung nach mehrfacher Überschreitung eines vorgegebenen Spannungswertes, z. B. dreimaliger Überschreitung, ausgelöst.
Bei der Schaltungsanordnung nach Anspruch 9 wird aus dem ermittelten Strom ein Wert für den Druck im Hauptbremszylinder gewonnen.
Dadurch kann die im Zusammenhang mit dem Schutz des Feldeffekttransistors gemessene Größe weiteren Steuer- bzw. Regelverfahren als Eingangsgröße zur Verfügung gestellt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung näher dargestellt. Es zeigt dabei im einzelnen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens, nach dem der Feldeffekttransistor angesteuert wird.
Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung zeigt eine Pumpe 1 in einem hydraulischen Bremskreis eines Kraftfahrzeuges. Diese Pumpe dient der Förderung von Bremsflüssigkeit unter bestimmten Betriebsbedingungen. Diese Pumpe ist elektrisch in Reihe geschaltet mit einer zu schaltenden Strecke eines Feldeffekttransistors 2. Indem also dieser Feldeffekttransistor 2 entsprechend angesteuert wird, stellt sich entsprechend dem jeweiligen Belastungszustand der Pumpe ein bestimmter Pumpenstrom ein.
Um den Feldeffekttransistor 2 und auch die Pumpe 1 vor einem Überstrom zu schützen, soll eine Abschaltung des Feldeffekttransistors erfolgen, wenn ein Überstrom erkannt wird.
Wie in Fig. 1 weiter dargestellt, wird die Spannung an den Punkten 5 und 6 abgegriffen und zwei A/D-Wandlern an Eingängen eines Mikroprozessors 4 zugeführt. In dem Mikroprozessor 4 wird aus den gemessenen Spannungen die Differenzspannung, d. h. der Spannungsabfall über der zu schaltenden Strecke des Feldeffekttransistors 2 ermittelt. Entsprechend der momentanen Ansteuerung des Feldeffekttransistors über die Ansteuerleitung 3 ist weiterhin der Innenwiderstand Ri der zu schaltenden Strecke des Feldeffekttransistors 2 bekannt. Aus dem ermittelten Spannungsabfall und dem Innenwiderstand Ri kann also der Pumpenstrom durch die Pumpe 1 ermittelt werden. Die Differenzspannung könnte beispielsweise auch durch eine Messung über einen Shunt-Widerstand erfolgen.
Bei einem erkannten Überstrom kann eine Abschaltung des Feldeffekttransistors 2 erfolgen, um den Feldeffekttransistor 2 und die Pumpe 1 vor einer Zerstörung zu schützen.
Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens, nach dem der Feldeffekttransistor angesteuert wird, wenn ein Überstrom erkannt worden ist. Das Ablaufdiagramm der Fig. 2 wird zyklisch angestoßen, wobei die Zeitkonstante zwischen zwei Anstößen etwa 200 ms betragen kann. Neben diesem Verfahrensablauf kann vorteilhaft eine Interrupt-gesteuerte Abschaltung des Feldeffekttransistors unmittelbar bei Auftreten eines Überstromes erfolgen, um eine kurze Ansprechzeit auf einen erkannten Überstrom zu realisieren.
Zunächst wird in dem Schritt 200 geprüft, ob die Kennung gesetzt ist, aufgrund der ein Durchschalten des Feldeffekt­ transistors verhindert werden soll. Ist dies der Fall, ist der Durchlauf des Verfahrens beendet. Ist dies nicht der Fall, erfolgt ein Übergang zu dem Schritt 201, in dem der Feldeffekttransistor durchgeschaltet wird.
In dem Schritt 202 wird geprüft, ob ein Überstrom vorliegt, indem der Strom mit einem bestimmten ersten Stromwert verglichen wird. Der bestimmte erste Stromwert ist so gewählt, daß bei dessen Überschreitung eine Zerstörung des Feldeffekttransistors und/oder der Pumpe passieren kann. Ist dies der Fall, erfolgt ein Übergang zu dem Schritt 203, in dem über die Ansteuerleitung der Feldeffekttransistor abgeschaltet wird.
Liegt kein Überstrom vor, erfolgt ein Übergang zu dem Schritt 207, in dem aus dem gemessenen Pumpenstrom über eine Kennlinie der Pumpe der Druck der Bremsflüssigkeit in dem Hauptbremszylinder ermittelt wird. Vorteilhaft wird dieser ermittelte Wert abgespeichert, so daß er für andere Steuer- oder Regelaufgaben zur Verfügung steht. Weiterhin erfolgt in dem Schritt 207 ebenfalls ein Reset des Zählers, der in dem Schritt 205 erhöht wird.
Wenn ein Überstrom vorliegt und der Feldeffekttransistor entsprechend dem Schritt 203 abgeschaltet wurde, erfolgt ein Übergang zu dem Schritt 204, in dem geprüft wird, ob der Pumpenstrom bei dem letzten Durchschalten des Feldeffekt­ transistors größer war als ein bestimmter zweiter Stromwert.
Dieser bestimmte zweite Stromwert ist so gewählt, daß der sich einstellende Pumpenstrom bei einem Blockieren der Pumpe und einer dadurch bedingten maximalen Leistungsaufnahme der Pumpe kleiner ist als dieser zweite Stromwert. Wenn der Strom größer war als dieser bestimmte zweite Stromwert, kann möglicherweise ein Kurzschluß vorliegen.
Um diesen Fehlerfall sicher zu erkennen, wird in dem Schritt 205 ein Zähler erhöht. Weiterhin wird dieser Zähler auf das Überschreiten eines bestimmten Wertes überwacht. Wenn dieser bestimmte Wert überschritten wurde, wird die Kennung gesetzt, aufgrund der ein wiederholtes Durchschalten des Feldeffekttransistors unterbunden wird (siehe Schritt 200). Der bestimmte Wert kann beispielsweise 3 betragen. Bei einem erkannten Kurzschluß kann also eine unnötige Belastung des Feldeffekttransistors und/oder der Pumpe vermieden werden.
Wurde in dem Schritt 204 erkannt, daß der bestimmte zweite Stromwert nicht überschritten wurde, erfolgt ein Übergang zu dem Schritt 206, in dem ein Reset des Zählers erfolgt. Dadurch wird die Kennung nur gesetzt, wenn der Strom ununterbrochen hintereinander größer ist als der bestimmte zweite Stromwert.

Claims (9)

1. Schaltungsanordnung zum Schutz einer Treiberschaltung für eine Pumpe zur Förderung von Bremsflüssigkeit in einer hydraulischen Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges, wobei die Treiberschaltung wenigstens einen Feldeffekttransistor (2) enthält, über dessen geschaltete Strecke der Pumpenstrom fließt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überwachung des Pumpenstromes aufgrund einer Messung des Spannungs­ abfalles über der geschalteten Strecke (5, 6) des Feld­ effekttransistors (2) erfolgt, wobei die Auswertung des Spannungsabfalles mittels eines Mikroprozessors (4) erfolgt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten eines bestimmten ersten Spannungswertes eine Abschaltung des Feldeffekt­ transistors erfolgt (202, 203).
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Abschaltung des Feldef­ fekttransistors dieser wiederum durchgeschaltet wird zur Wiederholung der Messung (200, 201).
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das wiederholte Durchschalten des Feldeffekttransistors zur Wiederholung der Messung in bestimmten Zeitabständen wiederholt wird, wenn bei der Messung festgestellt wird, daß der Pumpenstrom einen bestimmten zweiten Stromwert nicht überschreitet (204, 206, 200).
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das wiederholte Durchschalten des Feldeffekttransistors zur Wiederholung der Messung in bestimmten Zeitabständen nur für eine vorbestimmte Anzahl von Durchschaltvorgängen wiederholt wird, wenn bei den einzelnen Messungen festgestellt wird, daß der Pumpenstrom den zweiten Stromwert übersteigt (205, 205, 200).
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Messung des Spannungsabfalles mittels eines Shunt-Widerstandes erfolgt.
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Messung des Spannungsabfalles erfolgt, indem die Spannungen über der geschalteten Strecke (5, 6) jeweils einem A/D-Wandler zugeführt werden, wobei die Differenz der beiden gemessenen Spannungen gebildet wird.
8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem gemessenen Span­ nungsabfall ein Wert für die Belastung des FET-Tran­ sistors (2) gewonnen wird und daß die Abschaltung des Transistors (2) erst nach mehrfacher Überschreitung eines vorgegebenen Grenzwertes erfolgt.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß aus dem gemessenen Spannungsabfall ein Wert für den Druck im Hauptbremszylinder abgeleitet wird (207).
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