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.