WO2005028269A1 - Externes motoransteuermodul für bremsregelsysteme - Google Patents

Externes motoransteuermodul für bremsregelsysteme Download PDF

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    • B60T8/4018—Pump units characterised by their drive mechanisms
    • B60T8/4022—Pump units driven by an individual electric motor

Definitions

  • the invention relates to an electronic brake control system comprising a control unit and a DC motor for driving a pump, in particular a hydraulic pump.
  • the DC motor of a brake control system of a vehicle that drives a hydraulic pump must be varied in speed for noise reasons.
  • the motor is controlled with a clocked current.
  • Brake systems of the prior art are clocked with a clock frequency of approximately 25 to 200 Hz. Due to the relatively slow clocking, high motor starting currents arise with the current flowing, which is also in the
  • Vehicle electrical system is disruptively noticeable for all control devices connected to it and stresses the electrical system.
  • the pulse currents generate noise in the engine, which is perceived as a humming noise in the vehicle interior.
  • the high power loss then generated by a high-frequency clocking must be dissipated.
  • large energy stores for example in the form of electrolytic capacitors (ELKOS) with a correspondingly large installation space, would be required to generate uniform motor currents.
  • ELKOS electrolytic capacitors
  • the integration of a high-frequency clocking in the control unit of the brake control system is due to the high temperature requirements (120 ° C) and site size, difficult.
  • the object of the present invention is therefore to improve a brake control system of the type mentioned at the outset in such a way that it operates quietly, the power loss is dissipated easily and the installation space for the brake control system can be reduced.
  • a motor control module for controlling the DC motor is provided, which is arranged outside the control unit.
  • the use of a motor control module has the
  • the motor control can be outsourced from the control unit.
  • the motor control module which can also be referred to as a clock module, is positioned in a space in the vehicle which is favorable in terms of installation space, thermals and climate. This means that less space in the engine compartment for the control unit and thus required for the brake control system is'.
  • the motor control module can be arranged at a location in the vehicle where the power loss, in particular in the form of heat, can easily be dissipated.
  • the engine control module is advantageously arranged outside the vehicle engine compartment.
  • the DC motor is driven in a clocked manner by the motor control module at a frequency> 20 kHz.
  • the clocking> 20 kHz causes the current to be chopped up and a direct current with a small proportion of alternating current is supplied to the motor. Therefore, the motor does not receive a pulsating current, so that the motor does not hum and the motor runs more smoothly.
  • the control quality is thus significantly improved.
  • the motor can be operated at a lower minimum speed than is possible with a clocking at 25 - 200 Hz, which produces a significant reduction in noise.
  • the motor control module can be retrofitted. Due to the modularity of the electronic brake control system according to the invention, an existing brake system with a motor control module can be implemented with little effort be retrofitted. With this measure, the development effort and the unit costs of the brake control system can be reduced. The costs can also be kept low by using inexpensive components. In principle, the positioning of the motor control module is possible at any point in the vehicle interior.
  • the speed and / or the direct current feeding the motor can preferably be regulated by the motor control module. This increases the control quality of the DC motor.
  • control unit and the motor control module are connected to one another via a bus system, in particular a CAN bus.
  • a bus system in particular a CAN bus.
  • An existing bus system can advantageously be used for the data-technical connection of the control unit and the motor control module. This illustrates the easy retrofitting of a brake control system with a motor control module.
  • control unit and the motor control module are connected to one another via a single-wire line. If the control unit and the motor control module are connected to each other via a single-wire line, they can be controlled via a pulse width modulation (PWM) interface.
  • PWM pulse width modulation
  • the brake control system advantageously includes integrated add-on electronics. This means that the electronics of the electronic brake control system are not housed in a separate unit, but that the electronics are arranged on site directly on the actuators of the hydraulic unit for actuating the brakes.
  • the entire brake control system is therefore in one except for the motor control module Unity feasible.
  • the DC motor is connected to the control unit via a plug and is arranged in its immediate vicinity. Brake control system control units in particular, in which there is already a contact for the motor supply in the plug connection, can be retrofitted particularly easily with the motor control module.
  • the motor control module is preferably connected to a power supply.
  • the power supply can be the battery of the vehicle or its electrical system.
  • the current drawn by the power supply is chopped by the motor control module, preferably at a frequency ⁇ 20 kHz, so that a current without an AC component can be supplied to the motor.
  • Outsourcing a motor control module from the control unit can in principle be used with any brake control system.
  • the brake control system is an anti-lock braking system, an electronic stability program or an electrohydraulic braking system.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic brake control system 1 according to the invention.
  • the brake control system 1 shown in FIG. 1 comprises a control unit 2, in which a DC motor 3 is integrated via a plug or a plug connection.
  • the DC motor 3 is controlled by a motor control module 4, which is connected to a power supply 5.
  • the control takes place by chopping a direct current in the motor control module 4 with a frequency> 20 kHz.
  • the chopping pulse-pause ratio is varied to adjust the speed of the DC motor.
  • the chopping causes a direct current without an alternating current component to be supplied to the direct current motor 3. Therefore, the current that feeds the DC motor 3 does not pulsate, and there is no hum and no uneven running of the DC motor 3.
  • the motor control module 4 has a CAN bus interface 6, 7.
  • the Motoran Kunststoff- 'module 4 On the CAN bus interfaces 6, 7 are the Motoran Kunststoff- 'module 4 and the controller 2 are connected to each other for data processing.
  • the DC motor 3 drives a hydraulic pump, not shown, of a brake system.
  • the control unit 2 further comprises a motor relay 8 and a backup motor relay 9 which are connected upstream of the direct current motor 3.
  • a wakeup unit that can be controlled via the CAN interface 7
  • a CPU sensor supply 11 and valve output stages 12 are also arranged in the control unit 2.
  • An electronic brake control system (1) with attached electronics comprises a control unit (2), which is arranged in the immediate vicinity of a direct current motor (3) driving a hydraulic pump, and a motor control module (4) which controls the direct current motor (3) and does so outside the control unit (2) is arranged.
  • a control unit (2) which is arranged in the immediate vicinity of a direct current motor (3) driving a hydraulic pump
  • a motor control module (4) which controls the direct current motor (3) and does so outside the control unit (2) is arranged.

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Abstract

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 Betriebsbedingungen, insbesondere die Umgebungstemperatur, des Motoransteuermoduls (4) in einem solchen Rahmen gehalten werden, dass das Motoansteuermodul (4) mit kostengünstigen Bauteilen herstellbar ist und ein zuverlässiger Betrieb des Motoransteuermoduls (4) sicher gestellt ist.

Description

Externes Motoransteuermodul für Bremsregelsysteme
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 Gerauschgrunden in der Drehzahl variiert- werden . Dazu wird der Motor mit einem getakteten Strom angesteuert. Bremssysteme des Standes der Technik werden mit einer Takefrequenz von ca. 25 bis 200 Hz getaktet. Durch die relativ langsame Taktung entstehen hohe Motoranlaufströme mit luckendem Strom, welcher auch in dem
Fahrzeugbordnetz für alle daran angeschlossenen Steuergerate störend bemerkbar ist und das Bordnetz belastet. Die Puls- strome erzeugen Geräusche im Motor, -welche im Fahrzeαginnerträum als Brummgerausch störend wahrgenommen werden. Abhilfe konnte eine hochfrequente Taktung, die oberhalb des hörbaren Bereichs liegt, schaffen. Die durch eine hochfrequente Taktung dann entstehende hohe Verlustleistung muss abgeführt werden. Zusatzlich würden zur Erzeugung gleichförmiger Motorstrome große Ξnergiespeicher, beispielsweise in Form von E- le'ktrolytkondensatoren (ELKOS) mit entsprechend großem Bauraum, benotigt. Die Integration einer hochfrequenten Taktung in das Steuergerat des Bremsregelsystems ist auf Grund der hohen- Temperaturanforderungen (120°C) und Bauplatzgröße, schwierig .
Mit den bekannten Bremsregelsystemen kann die Drehzahl rela- tiv schlecht geregelt werden da die verwendeten Taktfrequenzen im Bereich 25 - 200 Hz zu einen lückende 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 angeord- net 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 posi- tioniert. 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. Vorteil- hafterweise 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 Bau- teilkosten gespart werden, da standardmäßige ELKOS verwendet werden können. Auf teuere Bauelemente, wie ELKOS mit höherer Temperaturauslegung und niedεroh ige 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 Posi- tionierung 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. Da- durch 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. Vorteil- hafterweise kann ein bereits vorhandenes Bussystem für die datεntechnische Verbindung von Steuergerät und Motoransteuermodul verwendet werden. Dies verdeutlicht die einfach Nach- rüstbarkeit 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 Motoran- steuermodul nachgerüstet werden.
Vor zugsweise ist das Motoransteuermodul mit einer Stromver- sorgung 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 Antiblockiersystern, 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 erfindungswe- sentliehe Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfin- düng verwirklicht sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt: Fig. 1 eine Blockdarstellung eines erfindungsgemäßen elektronischen Bremsregelsystems 1.
Das in der Fig. 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 An- steuerung erfolgt, indem ein Gleichstrom in dem Motoransteu- ermodul 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 Motoransteuer- ' modul 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 Elekt- ronik 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 Motoran- steuermoduls (4) sicher gestellt ist.

Claims

Patentansprüche
1. Elektronisches Bremsregelsystem (1) umfassend ein Steuergerät (2) und einen Gleichstrommotor (3), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Motoransteuermodul (4) zur Ansteuerung des Gleichstrommotors (3) vorgesehen ist, das außerhalb des Steuergeräts (2) angeordnet ist.
2. Bremsregelsystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n. z e i c h n e t , dass das Motoransteuermodul (4) außerhalb eines Fahrzeug- otorraums angeordnet ist.
3. Bremsr.egelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Motoransteuermodul (4) nachrüstbar ist.
4. Bremsregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass durch das Motoransteuermodul (4) die Drehzahl und/oder der den Motor speisende Gleichstrom regelbar ist.
5. Bremsregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n z e i c h n e t , dass das Steuergerät (2) und das Motoransteuermodul (4) über ein Bussystem, insbesondere einen CAN-Bus, miteinander verbunden sind.
6. Bremsregelsystem nach einem- der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Steuergerät (2) und das Motoransteuermodul (4) über eine Eindrahtleitung miteinander verbunden sind.
7. Bremsregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a u rc h g k e n n z e i c h n e t , dass das Bremsregelsystem (1) eine integrierte Anbauelektronik umfasst.
8. Bremsregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Motoransteuermodul (4) mit einer Stromversorgung verbunden ist.
9. Bremsregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Bremsregelsystem ein Antiblockiersystem, elektronisches Stabilitätsprogramm oder ein elεktrohydrauli- sches Bremsregelsystem ist.
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