WO2017153028A1 - Verfahren und steuerungseinrichtung zum steuern eines insbesondere pneumatischen bremssystems für fahrzeuge - Google Patents

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WO2017153028A1
WO2017153028A1 PCT/EP2017/000133 EP2017000133W WO2017153028A1 WO 2017153028 A1 WO2017153028 A1 WO 2017153028A1 EP 2017000133 W EP2017000133 W EP 2017000133W WO 2017153028 A1 WO2017153028 A1 WO 2017153028A1
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valve
switch
additional
additional switch
valves
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PCT/EP2017/000133
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Christian Hecht
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Wabco Gmbh
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/32—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
    • B60T8/34—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition
    • B60T8/36—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition including a pilot valve responding to an electromagnetic force
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F7/1805—Circuit arrangements for holding the operation of electromagnets or for holding the armature in attracted position with reduced energising current
    • H01F7/1811—Circuit arrangements for holding the operation of electromagnets or for holding the armature in attracted position with reduced energising current demagnetising upon switching off, removing residual magnetism
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F7/1877—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings controlling a plurality of loads

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a particular pneumatic brake system for vehicles according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a control device for controlling a particular pneumatic brake system for vehicles according to the preamble of claim 12.
  • EBS electronic brake systems
  • heavy vehicles in particular general utility vehicles and especially trucks and buses, while the brakes are pneumatically controlled.
  • hydraulic systems are also conceivable.
  • ABS anti-lock braking systems
  • traction aids and the like.
  • the brake pressure can be controlled as finely adjusted as a manipulated variable.
  • the brake pressure is regulated via valves.
  • solenoid valves are used in particular. After activation of a solenoid valve, the energy stored in the valve or in its magnetic field must first be dissipated, so that the Valve can actually go back to the unactuated state.
  • the duration of this discharge process is also referred to as hold time.
  • the duration is determined by the driving electronics, in particular a brake control unit.
  • the duration of the hold time results from the speed with which the driving electronics can absorb the energy. Since the current through the magnetic coil initially remains constant after opening the switch, the power consumed by the electronics is determined by the voltage at the electronics.
  • a voltage opposite to the supply voltage is induced. This means that the valve is not the full terminal voltage of the diode is applied, but the terminal voltage of the diode minus the battery voltage.
  • a clamping voltage of typically 65 volts of the clamping diode leads in a vehicle electrical system with 24 volts supply voltage to a resulting voltage of 41 volts, ie about 40 volts.
  • a disadvantage of the known procedure is that it can come to unsatisfactory low switching frequencies by relatively long decay times of the solenoid valve from the actuated state in the unactuated state. This immediately results in only rough and slow controllability of the brake pressure.
  • a method for controlling a particular pneumatic brake system for vehicles with the features or measures of claim 1 solve this task. Accordingly, the method is characterized in that both the at least one valve switch and at least one additional switch are switched to switch off the valve.
  • This additional switch is also provided with a clamping diode. This leads to the effect that add the clamping voltage of the clamping diode on the valve switch and the terminal voltage of the clamping diode on the auxiliary switch. Thus, a substantially larger voltage is applied to the valve to be deactivated as a whole without the additional switch. As a result, this leads in particular to a faster deactivation of the valve by deriving the stored energy. Thus, the switching time of the valve can be reduced.
  • the additional switch is provided with a clamping diode connected in parallel. This means that the
  • Clamping diode is connected in parallel with the auxiliary switch, in particular in the reverse direction to the supply voltage. This prevents current flow from the power source. Conversely, however, an increased clamping voltage for switching off the valve is set.
  • the at least one valve switch and the at least one additional switch are switched simultaneously. Simultaneous switching is required to achieve the shortest possible switching time.
  • the current induced by the valve flows through both diodes connected in series and through the battery and is thus more than twice as high as compared to just one open switch.
  • both the valve switch and the additional switch are opened for this purpose. This connects both clamp diodes to the valve.
  • the valve is switched on the ground side by the additional switch.
  • the at least one additional switch, the connection of the valve or solenoid valve is connected to the ground of the power supply or battery.
  • valve is connected on the side of the positive supply voltage by means of the valve switch.
  • valve switch both conductors between the solenoid valve and power supply unit by corresponding switches connected. Due to the presence of the clamping diodes in both electrical connections, these thus act together, preferably in the form of a series connection.
  • a safety switch for deactivating the at least one valve in case of failure is provided as an additional switch.
  • This safety switch is usually actually switched only in the event of a fault. According to the invention, however, this can also be used to use the clamping voltage of the clamping diode of the safety switch for faster shutdown or falling of the solenoid valve.
  • the at least one additional switch in particular the safety switch, is preferably assigned to several valves or valve switches together. In particular, the assignment can also be done all valve switches together.
  • the arrangement of this additional switch, in particular safety switch can be done simultaneously for several valve switches in fact. It only has to be ensured that the valve switches as such can fulfill their individual functions. In order to increase the counter-voltage for switching off one or more solenoid valves, however, the additional switch for several valve switches can be used simultaneously.
  • the at least one additional switch is provided in particular for the separation of the ground line of the at least one valve switch.
  • a plurality of valve switches more preferably all the valve switches can be supplied by the one additional switch.
  • the arrangement in the ground line allows a corresponding clamping voltage to be applied to one or more valve switches by merely opening the one additional switch in addition to the valve switches.
  • the at least one additional switch is connected to a plurality of the valve switch, preferably with all the valve switches together.
  • This simultaneity or joint switching of the valve switches and the additional switch results in particularly rapid unloading of the previously activated th solenoid valve reached.
  • opening of the additional switch and the valve switch is required in particular.
  • a closing of said switch is required.
  • the at least one additional switch and / or the at least one valve switch are preferably designed as electronic switches.
  • all switches are designed as electronic switches. Electronic switches allow particularly fast response times and a simple construction of a corresponding brake system.
  • both intake valves and exhaust valves are provided as valves to be switched.
  • the intake valves and the exhaust valves are controlled by the valve switch together or in groups.
  • the inlet valves on the one hand and the outlet valves on the other hand are preferably controlled separately in groups. This depends on the specific application. In particular, different comfort functions of the brake system may require different procedures here, in particular suitably summarizing different groups of valves.
  • an electrical current flow from the valve, in particular in the form of the electrical energy stored in the valve, with the valve switch open and / or additional switch via the respective clamping diodes of the valve switch or the auxiliary switch derived.
  • the energy is converted into heat in the diodes.
  • control device with the features of claim 12.
  • the control device is accordingly provided for controlling a particular pneumatic brake system for vehicles. It is characterized by the fact that it implements a procedure according to the above descriptions. advantage. Accordingly, a corresponding implementation of the method features according to the above descriptions is provided.
  • At least one valve switch is provided for controlling at least one valve, in particular a solenoid valve, in order to regulate the brake pressure in the brake system.
  • the valve switch is in particular a clamping diode connected in parallel.
  • the control device is characterized in that the valve switch and the additional switch for switching the valve are switched together. This corresponds to the procedure according to the inventive method described above.
  • the two terminal voltages of the clamping diodes are added and subtracted from the on-board voltage.
  • the amount of the resulting voltage is thus greater than, preferably more than twice as high as in a single clamping diode of the valve switch. Consequently, there is a faster dissipation of the energy from the solenoid valve. This significantly shortens the switching times of the solenoid valve.
  • a safety switch for deactivating the valve in the event of a fault is provided as an additional switch.
  • several of these safety switches can be used.
  • a single safety switch is usually sufficient for safety reasons.
  • the safety switch can be used here instead of only in case of failure here to shorten the switching cycles.
  • the additional switch is provided in a ground line between the power supply and the at least one valve.
  • the at least one valve switch is typically arranged in the branch of the positive supply voltage.
  • both contacts of the valve are switched separately.
  • the clamping voltages of the diodes ideally add up, so that the resulting reverse voltage at the solenoid valve increases significantly.
  • the switching times are significantly shortened according to the invention.
  • Fig. 1 shows a control device according to the invention for a particular
  • FIG. 1 shows a control device in the form of a brake control device 10 as a block diagram.
  • a current source 1 1 is provided, which supplies a corresponding supply voltage for the brake system. It may be in particular the on-board network of the affected vehicle, ie in particular a built-in battery. For larger vehicles this is typically a battery with a rated voltage of 24 V.
  • the brake control unit 10 also has two valve switches 12 and 13.
  • the valve switches 12 and 13 serve to switch corresponding solenoid valves 14 and 15.
  • the solenoid valves 14 and 15 may be intake valves on the one hand and exhaust valves on the other hand.
  • a brake pressure can accordingly be built up on the actual brake.
  • a correspondingly provided as an outlet valve 15 valve can conversely be used to reduce the brake pressure again.
  • the valves are provided with dead times because they are solenoid valves. This results from the fact that the built-up for tightening the valve magnetic field must be reduced again. When the magnetic field is reduced, a current is induced which converts the energy stored in the magnetic field into heat in the electronics.
  • the solenoid valves 14 and 15 are provided here located outside of the controller 10.
  • a dashed line serves to symbolize a housing sewand 16 of the controller 10. Consequently, openings or connectors 17, preferably connectors, in the region of line 16 are shown schematically.
  • Corresponding electrical conductors between the electrical components are registered in the usual way as a solid line in the circuit diagram.
  • an additional switch 18 is finally located.
  • This additional switch 18 is formed in this case at the same time as a safety switch for deactivating the valves 14 and 15 in case of failure.
  • Each of the switches 12, 13, 18 has one of the switching contacts 19, 20 and 21, respectively.
  • a respective clamping diode 22, 23 and 24 is provided. These clamping diodes 22, 23, 24 serve to provide a corresponding clamping voltage to the switching contacts 19, 20, 21 in their respective open states.
  • the clamping diodes 22, 23, 24 may be formed, for example, as so-called tens diodes. Such diode types have a breakdown voltage which determines the maximum voltage at the switch.
  • a brake pressure is correspondingly built up or reduced.
  • the supply or discharge for the pressure medium ie in particular regulate the pressure in the pneumatic system.
  • a corresponding liquid is passed through as a pressure medium.
  • the power supply to the solenoid valve 14 or 15 is stopped accordingly. This is done by opening the respective switch contact 19 or 20.
  • the magnetic field in the solenoid valve 14 or 15 must first be reduced, so that the core of the respective valve 14, 15 can fall off. Only when this is the case to a sufficient extent, is an actual deactivation of the respective solenoid valve 14 or 15, ie a drop of the valve 14, 15 in the deactivated state.
  • the energy actually taken from the respective valve 14, 15 can be determined on the basis of the voltage at the components battery 1 1, diode 22 or 23 and valve 13 or 15, since the current in all components is the same.
  • the additional switch 18 is also opened at the same time in the form of the switching contact 21 present there.
  • the clamping diode 24 is additionally connected in series with the clamping diodes 22 and 23. This results in a clamping voltage which is substantially higher than the clamping voltage with only one opening of the valve switches 12 and 13.
  • the current flow thus takes place through the diode 24, instead of according to Be derived directly from the prior art by the switching contact 21.
  • a resulting voltage of about 106 V is used, since now subtracted from the 24 V of the electrical system twice 65 V as clamping voltages.
  • more than two solenoid valves may be provided.
  • the most varied combination of intake valves and exhaust valves can be provided.
  • a separate arrangement of a plurality of additional switch 18 may be provided. These can then be assigned in particular to the respective ground line of FIGS. 14 and 15, respectively. This may allow a more targeted circuit of the individual solenoid valves 14, 15 in the individual case.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Steuerungseinrichtung zum Steuern eines insbesondere pneumatisches Bremssystems für Fahrzeuge. Es ist dabei wenigstens ein Ventilschalter (12, 13) zum Ansteuern wenigstens eines Ventils (14, 15) beziehungsweise Magnetventils vorgesehen zur Steuerung des Bremsdruckes, wobei der wenigstens eine Ventilschalter (12, 13) eine parallel geschaltete Klemmdiode (22, 23) aufweist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass zum Abschalten des Ventils (14, 15) sowohl der wenigstens eine Ventilschalter (12, 13) als auch der wenigstens eine mit einer Klemmdiode (24) versehene Zusatzschalter (18) geschaltet werden kann.

Description

Verfahren und Steuerungseinrichtung zum Steuern eines insbesondere pneumatischen Bremssystems für Fahrzeuge
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines insbesondere pneumatischen Bremssystems für Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Steuerungseinrichtung zum Steuern eines insbesondere pneumatischen Bremssystems für Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
In aktuellen Fahrzeugen werden typischerweise elektronische Bremssysteme (EBS) eingesetzt. Insbesondere im Fall von schweren Fahrzeugen, wie insbesondere allgemein Nutzfahrzeugen und speziell Lastkraftwagen und Bussen, werden dabei die Bremsen pneumatisch angesteuert. Auch hydraulische Systeme sind aber denkbar.
Elektronische Bremssysteme zeigen sich unter anderem dadurch aus, dass diverse Komfortfunktionen auf einfache Weise umgesetzt werden können. Neben auch sicherheitsrelevanten Funktionen, wie Antiblockiersystemen (ABS), Schlingersicherungen und Ähnlichem, handelt es sich hierbei um Anfahrhilfen und ähnliches.
Um ein Ruckeln des Fahrzeugs zu vermeiden, ist es bei den Komfortfunktionen des Bremssystems wichtig, dass der Bremsdruck als Stellgröße möglichst fein geregelt werden kann. Im Fall pneumatischer Bremssysteme wird dazu über Ventile der Bremsdruck geregelt. Hierzu werden insbesondere Magnetventile eingesetzt. Nach einer Aktivierung eines Magnetventils muss die im Ventil beziehungsweise in dessen Magnetfeld gespeicherte Energie zunächst abgebaut werden, damit das Ventils tatsächlich in den unbetätigten Zustand zurückgehen kann. Die Dauer dieses Entladungsvorgangs wird auch als Haltezeit bezeichnet. Die Dauer wird durch die ansteuernde Elektronik, insbesondere ein Bremssteuergerät, bestimmt. Die Dauer der Haltezeit ergibt sich aus der Geschwindigkeit, mit der die ansteuernde Elektronik die Energie aufnehmen kann. Da der Strom durch die Magnetspule nach dem Öffnen des Schalters zunächst konstant bleibt, wird die von der Elektronik aufgenommene Leistung durch die Spannung an der Elektronik bestimmt.
Da die Spannung beim Abschalten des Ventils durch den vom Magnetfeld induzierten Strom sehr hoch werden kann und geeignet ist die Elektronik zu zerstören, wird diese üblicherweise durch dem Schalter in Sperrrichtung parallel geschaltete Zenerdioden begrenzt. Diese Dioden wandeln beim Abschalten des Ventils die im Magnetfeld vorhandene Energie in Wärme um. Da der Strom durch das Ventil in gleicher Richtung weiter fließt, wenn der Schalter geöffnet wird, wird eine der Versorgungsspannung entgegen gerichtete Spannung induziert. Das führt dazu, dass am Ventil nicht die volle Klemmspannung der Diode anliegt, sondern die Klemmspannung der Diode minus der Batteriespannung. In einem typischen Beispiel führt eine Klemmspannung von typischerweise 65 Volt der Klemmdiode bei einem Bordnetz mit 24 Volt Versorgungsspannung zu einer resultierenden Spannung von 41 Volt, also rund 40 Volt.
Nachteilig an dem bekannten Vorgehen ist, dass es durch verhältnismäßig langen Abfallzeiten des Magnetventils vom betätigten Zustand in den unbetätigten Zustand zu unbefriedigend geringen Schaltfrequenzen kommen kann. Daraus resultiert unmittelbar eine lediglich grobe und langsame Regelbarkeit des Bremsdrucks.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen. Insbesondere soll einerseits eine feinere Regelung des Bremsdrucks ermöglicht werden. Andererseits soll eine schnellere Schaltbar- keit der Magnetventile erreicht werden.
Ein Verfahren zum Steuern eines insbesondere pneumatischen Bremssystems für Fahrzeuge mit den Merkmalen beziehungsweise Maßnahmen des Anspruchs 1 löst diese Aufgabe. Demnach zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, dass zum Abschalten des Ventils sowohl der wenigstens eine Ventilschalter als auch wenigstens ein Zusatzschalter geschaltet werden. Dieser Zusatzschalter ist dabei ebenfalls mit einer Klemmdiode versehen. Dies führt zu dem Effekt, dass sich die Klemmspannung der Klemmdiode am Ventilschalter und die Klemmspannung der Klemmdiode am Zusatzschalter addieren. Damit wird insgesamt eine wesentlich größere Spannung an das zu deaktivierende Ventil angelegt als ohne den Zusatzschalter. Dies führt im Ergebnis insbesondere zu einem schnelleren Deaktivieren des Ventils durch Ableiten der gespeicherten Energie. Damit kann die Schaltzeit des Ventils verringert werden. Besonders bevorzugt ist der Zusatzschalter mit einer parallel geschalteten Klemmdiode versehen. Dies bedeutet, dass die
Klemmdiode parallel zum Zusatzschalter geschaltet ist, insbesondere in Sperrrichtung zur Versorgungsspannung. Damit wird ein Stromfluss aus der Stromquelle verhindert. Umgekehrt wird aber auch eine erhöhte Klemmspannung zum Abschalten des Ventils eingestellt.
Vorzugsweise werden der wenigstens eine Ventilschalter und der wenigstens eine Zusatzschalter gleichzeitig geschaltet. Ein gleichzeitiges Schalten ist für das Erreichen einer möglichst kurzen Schaltzeit erforderlich. Der vom Ventil induzierte Strom fließt dabei durch beide in Reihe geschalteten Dioden und durch die Batterie und ist damit im Vergleich zu nur einem geöffneten Schalter mehr als doppelt so hoch. Vorzugsweise werden sowohl der Ventilschalter als auch der Zusatzschalter hierzu geöffnet. Damit werden beide Klemmdioden an das Ventil angeschlossen.
Vorzugsweise wird das Ventil masseseitig durch den Zusatzschalter geschaltet. Dies bedeutet insbesondere, dass der wenigstens eine Zusatzschalter die Verbindung des Ventils beziehungsweise Magnetventils mit der Masse der Stromversorgung beziehungsweise Batterie verbunden ist.
Weiter vorzugsweise ist das Ventil auf Seite der positiven Versorgungsspannung mittels des Ventilschalters geschaltet. Damit sind im Ergebnis beide Leiter zwischen Magnetventil und Stromversorgungseinheit durch entsprechende Schalter geschaltet. Aufgrund des Vorhandenseins der Klemmdioden in beiden elektrischen Verbindungen wirken diese somit zusammen, vorzugsweise in Form einer Serienschaltung.
Besonders bevorzugt ist als Zusatzschalter ein Sicherheitsschalter zur Deaktivie- rung des wenigstens einen Ventils im Fehlerfall vorgesehen. Dieser Sicherheitsschalter wird üblicherweise tatsächlich nur im Fehlerfall geschaltet. Erfindungsgemäß kann dieser jedoch auch eingesetzt werden, um die Klemmspannung der Klemmdiode des Sicherheitsschalters zum schnelleren Abschalten beziehungsweise Abfallen des Magnetventils zu nutzen.
Der wenigstens eine Zusatzschalter, insbesondere der Sicherheitsschalter, wird vorzugsweise mehreren Ventilen beziehungsweise Ventilschaltern gemeinsam zugeordnet. Insbesondere kann die Zuordnung auch allen Ventilschaltern gemeinsam erfolgen. Die Anordnung dieses Zusatzschalters, insbesondere Sicherheitsschalters, kann in der Tat für mehrere Ventilschalter gleichzeitig erfolgen. Es muss lediglich sichergestellt werden, dass die Ventilschalter als solches ihre einzelnen Funktionen erfüllen können. Zur Erhöhung der Gegenspannung zum Abschalten eines oder mehrerer Magnetventile kann dagegen der Zusatzschalter für mehrere Ventilschalter gleichzeitig eingesetzt werden.
Der wenigstens eine Zusatzschalter ist insbesondere zur Trennung der Masseleitung des wenigstens einen Ventilschalters vorgesehen. Vorzugsweise können auch mehrere Ventilschalter, weiter vorzugsweise alle Ventilschalter durch den einen Zusatzschalter versorgt werden. Die Anordnung in der Massenleitung ermöglicht eine entsprechende Klemmspannung an eine oder mehrere Ventilschalter anzulegen, indem lediglich der eine Zusatzschalter zusätzlich zu den Ventilschaltern geöffnet wird.
Vorzugsweise wird der wenigstens eine Zusatzschalter mit mehreren der Ventilschalter, vorzugsweise mit allen Ventilschaltern zusammen geschaltet. Durch diese Gleichzeitigkeit beziehungsweise gemeinsame Schaltung der Ventilschalter und des Zusatzschalters wird ein besonders schnelles Entladen des zuvor aktivier- ten Magnetventils erreicht. Zum Entladen beziehungsweise Deaktivieren des Magnetventils ist demnach insbesondere ein Öffnen des Zusatzschalters und der Ventilschalter erforderlich. Um dann ein Schließen der Ventile zu ermöglichen, ist wiederum ein Schließen der genannten Schalter erforderlich.
Der wenigstens eine Zusatzschalter und/oder der wenigstens eine Ventilschalter sind vorzugsweise als elektronische Schalter ausgebildet. Vorzugsweise sind alle Schalter als elektronische Schalter ausgebildet. Elektronische Schalter ermöglichen besonders schnelle Reaktionszeiten und einen einfachen Aufbau eines entsprechenden Bremssystems.
Vorzugsweise sind sowohl Einlassventile als auch Auslassventile als zu schaltende Ventile vorgesehen. Weiter vorzugsweise werden die Einlassventile und die Auslassventile dabei durch die Ventilschalter gemeinsam beziehungsweise in Gruppen angesteuert. Vorzugsweise werden die Einlassventile einerseits und die Auslassventile andererseits separat in Gruppen angesteuert. Dies ist abhängig von der konkreten Anwendung. Insbesondere können unterschiedliche Komfortfunktionen des Bremssystems hier unterschiedliche Vorgehensweisen erfordern, insbesondere verschiedene Gruppen von Ventilen geeignet zusammenfassen.
Weiter bevorzugt wird ein elektrischer Stromfluss vom Ventil, insbesondere in Form der im Ventil gespeicherten elektrischen Energie, bei geöffnetem Ventilschalter und/oder Zusatzschalter über die jeweiligen Klemmdioden des Ventilschalters beziehungsweise des Zusatzschalters abgeleitet. Die Energie wird in den Dioden in Wärme umgewandelt. Dadurch, dass der Strom durch das Ventil zunächst in gleicher Richtung weiterfließt, stellt sich am Ventil eine der Batteriespannung entgegen gerichtete Spannung ein.
Die eingangs genannte, der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine Steuerungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Die Steuerungseinrichtung ist dementsprechend zum Steuern eines insbesondere pneumatischen Bremssystems für Fahrzeuge vorgesehen. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass sie ein Verfahren gemäß obigen Beschreibungen implemen- tiert. Dementsprechend ist eine entsprechende Umsetzung der Verfahrensmerkmale gemäß obigen Beschreibungen vorgesehen.
Bevorzugt ist wenigstens ein Ventilschalter zum Ansteuern wenigstens eines Ventils, insbesondere Magnetventils, vorgesehen, um den Bremsdruck im Bremssystem zu regeln. Dem Ventilschalter ist dabei insbesondere eine Klemmdiode parallel geschaltet. Die Steuerungseinrichtung zeichnet sich dabei dadurch aus, dass der Ventilschalter und der Zusatzschalter zum Schalten des Ventils gemeinsam geschaltet werden. Dies entspricht der Vorgehensweise gemäß dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren. Durch gemeinsames Schalten des Ventilschalters und des Zusatzschalters werden die beiden Klemmspannungen der Klemmdioden addiert und von der Bordspannung subtrahiert. Der Betrag der resultierenden Spannung ist damit größer als, vorzugsweise mehr als doppelt so hoch wie bei einer einzelnen Klemmdiode des Ventilschalters. Folglich erfolgt eine schnellere Ableitung der Energie aus dem Magnetventil. Damit werden die Schaltzeiten des Magnetventils wesentlich verkürzt.
Vorzugsweise ist als Zusatzschalter ein Sicherheitsschalter zur Deaktivierung des Ventils im Fehlerfall vorgesehen. Grundsätzlich können auch mehrere dieser Sicherheitsschalter eingesetzt werden. Ein einzelner Sicherheitsschalter genügt jedoch in der Regel aus Sicherheitsgründen. Der Sicherheitsschalter kann dabei statt nur im Fehlerfall hier auch zur Verkürzung der Schaltzyklen eingesetzt werden.
Besonders bevorzugt ist der Zusatzschalter in einer Masseleitung zwischen der Stromversorgung und dem wenigstens einen Ventil vorgesehen. Der wenigstens eine Ventilschalter ist dabei typischerweise im Zweig der positiven Versorgungsspannung angeordnet. Somit sind beide Kontakte des Ventils separat geschaltet. Dadurch addieren sich die Klemmspannungen der Dioden im Idealfall, sodass das die resultierende Gegenspannung am Magnetventil deutlich ansteigt. Somit werden die Schaltzeiten erfindungsgemäß deutlich verkürzt. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigt:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung für ein insbesondere
pneumatisches Bremssystem.
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel werden lediglich die wesentlichen Komponenten diskutiert. Die Fig. 1 zeigt entsprechend eine Steuerungseinrichtung in Form eines Bremssteuergeräts 10 als Blockschaltbild.
Dabei ist eine Stromquelle 1 1 vorgesehen, die eine entsprechende Versorgungsspannung für das Bremssystem liefert. Es kann sich dabei insbesondere um das Bordnetz des betroffenen Fahrzeugs handeln, also insbesondere eine eingebaute Batterie. Bei größeren Fahrzeugen handelt sich dabei typischerweise um eine Batterie mit einer Nennspannung von 24 V.
Das Bremssteuergerät 10 weist darüber hinaus zwei Ventilschalter 12 und 13 auf. Die Ventilschalter 12 und 13 dienen dazu, entsprechende Magnetventile 14 und 15 zu schalten.
Beispielsweise kann es sich bei den Magnetventilen 14 und 15 einerseits um Einlassventile und andererseits um Auslassventile handeln. Mit Hilfe eines hier als Einlassventil 14 bezeichneten Ventils kann dementsprechend einen Bremsdruck an der eigentlichen Bremse aufgebaut werden. Ein entsprechend als Auslassventil 15 vorgesehenes Ventil kann umgekehrt dazu verwendet werden, den Bremsdruck wieder abzubauen. In jedem Fall sind die Ventile mit Totzeiten versehen, da es sich um Magnetventile handelt. Dies resultiert daher, dass das zum Anziehen des Ventils aufgebaute Magnetfeld wieder abgebaut werden muss. Beim Abbau des Magnetfelds wird ein Strom induziert, über den die im Magnetfeld gespeicherte Energie in der Elektronik in Wärme umgewandelt wird.
Die Magnetventile 14 und 15 sind hier außerhalb des Steuergeräts 10 gelegen vorgesehen. Eine gestrichelte Linie dient hierzu zur Symbolisierung einer Gehäu- sewand 16 des Steuergeräts 10. Folglich sind Durchbrüche beziehungsweise Verbinder 17, vorzugsweise Steckverbinder, im Bereich der Linie 16 schematisch eingezeichnet. Entsprechende elektrische Leiter zwischen den elektrischen Komponenten sind in üblicher weise als durchgezogene Linien in die Schaltskizze eingetragen.
Im Bereich der Masseleitung zwischen Stromquelle 1 1 und den Magnetventilen 14 und 15 ist schließlich ein Zusatzschalter 18 eingezeichnet. Dieser Zusatzschalter 18 ist in diesen Fall gleichzeitig als Sicherheitsschalter zur Deaktivierung der Ventile 14 und 15 im Fehlerfall ausgebildet.
Jeder der Schalter 12, 13, 18 weist einen der Schaltkontakte 19, 20 beziehungsweise 21 auf. Außerdem ist jeweils eine Klemmdiode 22, 23 beziehungsweise 24 vorgesehen. Diese Klemmdioden 22, 23, 24 dienen zur Bereitstellung einer entsprechenden Klemmspannung an den Schaltkontakten 19, 20, 21 in deren jeweils geöffneten Zuständen.
Die Klemmdioden 22, 23, 24 können beispielsweise als sogenannte Zehnerdioden ausgebildet sein. Derartige Diodentypen weisen eine Durchbruchspannung auf, die die maximale Spannung am Schalter bestimmt. Die erfindungsgemäß und typischerweise in derartigen Einsatzgebieten verwendeten Dioden 22, 23, 24 begrenzen die Spannung am Schalter auf üblicherweise 65 V.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben:
Sobald die hier als Einlassventile beziehungsweise Auslassventile bezeichnen Magnetventile 14 und 15 aktiviert worden sind, wird entsprechend ein Bremsdruck aufgebaut beziehungsweise abgebaut. Hierzu öffnen oder schließen die Magnetventile 14 beziehungsweise 15 die Zuleitung beziehungsweise Ableitung für das Druckmedium, regeln also insbesondere den Druck im pneumatischen System. Im Falle eines alternativen hydraulischen Systems wird folglich eine entsprechende Flüssigkeit als Druckmedium durchgeleitet. Sobald ein Deaktivieren des entsprechenden Magnetventils 14, 15 nach einem Aktivieren erfolgen soll, wird entsprechend die Stromzufuhr zum Magnetventil 14 beziehungsweise 15 gestoppt. Dies erfolgt durch Öffnen des jeweiligen Schaltkontakts 19 beziehungsweise 20. Daraufhin muss allerdings zunächst das Magnetfeld im Magnetventil 14 beziehungsweise 15 abgebaut werden, damit der Kern des jeweiligen Ventils 14, 15 abfallen kann. Erst wenn dies in ausreichendem Maße der Fall ist, erfolgt ein tatsächliches Deaktivieren des jeweiligen Magnetventils 14 beziehungsweise 15, also ein Abfallen des Ventils 14, 15 in den deaktivierten Zustand.
Da der Strom in beiden Ventilspulen durch das sich abbauende Magnetfeld zunächst in gleicher Richtung weiter fließt, die Schalter 19 beziehungsweise 20 aber geöffnet sind, stellt sich an den Dioden 22, 23 eine Spannung ein, die der Durch- bruchspannung der jeweiligen Dioden 22, 23 entspricht, da nur in diesem Fall der durch das Ventil 14, 15 induzierte Strom durch die Dioden 22, 23 fließen kann. Da in diesem Stromkreis auch die Batterie 1 geschaltet ist, wird ist die Spannung am Ventil 14, 15 um die Batteriespannung kleiner als die Durchbruchspannung der jeweiligen Diode 22, 23. Deshalb wird nur ein Teil der in der jeweiligen Diode 22, 23 in Wärme umgesetzten Energie auch dem entsprechenden Ventil 14, 15 entnommen. Die tatsächlich aus dem jeweiligen Ventil 14, 15 entnommene Energie kann anhand der Spannung an den Komponenten Batterie 1 1 , Diode 22 beziehungsweise 23 und Ventil 13 beziehungsweise 15 bestimmt werden, da der Strom in allen Komponenten gleich hoch ist. Die Spannungen betragen etwa 24V an der Batterie 1 1 , etwa 65V an den Dioden 22, 23 und 65V - 24V = 41 V am Ventil 14 beziehungsweise 15.
Erfindungsgemäß wird nunmehr gleichzeitig auch der Zusatzschalter 18 in Form des dort vorhandenen Schaltkontaktes 21 geöffnet. In diesem Fall wird zusätzlich die Klemmdiode 24 in Reihe mit der beziehungsweise den Klemmdioden 22 und 23 geschaltet. Damit ergibt sich eine Klemmspannung, die wesentlich höher ist als die Klemmspannung bei lediglich einer Öffnung der Ventilschalter 12 beziehungsweise 13. Der Stromfluss erfolgt damit auch durch die Diode 24, anstatt gemäß dem Stand der Technik durch den Schaltkontakt 21 direkt abgeleitet zu werden. Im vorliegenden Fall kommt eine resultierende Spannung von rund 106 V zum Einsatz, da nunmehr von den 24 V des Bordnetzes zweimal 65 V als Klemmspannungen subtrahiert werden.
Durch diese Vorgehensweise wird eine wesentlich erhöhte Gegenspannung an den Magnetventile 14 beziehungsweise 15 bereitgestellt. Dies sorgt dafür, dass der Abbau der gespeicherten magnetischen Energie in den Magnetventilen 14 und 15 deutlich schneller erfolgen kann. Damit können kürzere Schaltzeiten der Magnetventile 14 und 15 erreicht werden. Dies resultiert in einer wesentlich feineren Auflösung der Regelgröße des Bremsdrucks. Vor allem ist dies bei den Komfortfunktionen erforderlich, um ein Ruckeln, ein Pulsieren oder ähnliche störende fühlbare Effekte zu vermeiden.
Erfindungsgemäß können auch mehr als zwei Magnetventile vorgesehen sein. Alternativ zum beschriebenen Ausführungsbeispiel können unterschiedlichste Kombination von Einlassventilen und Auslassventilen bereitgestellt werden. Gegebenenfalls kann auch eine separate Anordnung mehrerer Zusatzschalter 18 vorgesehen sein. Diese können dann insbesondere der jeweiligen Masseleitung der 14 beziehungsweise 15 zugeordnet sein. Dies kann im Einzelfall eine gezieltere Schaltung der einzelnen Magnetventile 14, 15 ermöglichen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Steuern eines pneumatisches Bremssystems für Fahrzeuge, mit wenigstens einem Ventilschalter (12, 13) zum Ansteuern wenigstens eines Magnetventils (14, 15), zur Steuerung eines Bremsdruckes, wobei der wenigstens eine Ventilschalter (12, 13) eine parallel geschaltete Klemmdiode (22, 23) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abschalten des Ventils (14, 15) sowohl der wenigstens eine Ventilschalter (12, 13) als auch der wenigstens eine mit einer Klemmdiode (24) versehene Zusatzschalter (18) geschaltet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ventilschalter (12, 13) und der wenigstens eine Zusatzschalter (18) gleichzeitig geschaltet werden, vorzugsweise geöffnet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (14, 15) masseseitig durch den Zusatzschalter (12, 13) geschaltet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (14, 15) auf Seite des positiven Pols der Versorgungsspannung mittels des Ventilschalters (12, 3) geschaltet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzschalter (18) ein Sicherheitsschalter zur Deaktivierung des wenigstens einen Ventils (14, 15) im Fehlerfall verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Zusatzschalter (18) mehreren Ventilen (14, 15) beziehungsweise Ventilschaltern (12, 13) gemeinsam zugeordnet wird, vorzugsweise allen Ventilschaltern (12, 13).
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Zusatzschalter (18) zur Trennung der Masseleitung des wenigstens einen Ventilschalters (12, 13), vorzugsweise mehrerer der Ventilschalter (12, 13), weiter vorzugsweise aller Ventilschalter (12, 13), eingesetzt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Zusatzschalter ( 8) mit mehreren der Ventilschalter (12, 13), vorzugsweise mit allen Ventilschaltern (12, 13) zusammen, geschaltet wird, insbesondere geöffnet und/oder geschlossen wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Zusatzschalter (18) und/oder der wenigstens eine Ventilschalter (12, 13) als elektronische Schalter ausgebildet sind, vorzugsweise alle Ventilschalter (12, 13).
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl Einlassventile als auch Auslassventile als Ventile (14, 15) vorgesehen sind, wobei die Einlassventile und die Auslassventile gemeinsam angesteuert werden oder wobei die Einlassventile einerseits und die Auslassventile andererseits separat angesteuert werden.
1 1 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Stromfluss vom Ventil (14, 15), insbesondere in Form der im Ventil ( 4, 15) gespeicherten elektrischen Energie, bei geöffnetem Ventilschalter (12, 13) und/oder Zusatzschalter (18) über die jeweilige Klemmdiode (22, 23) des Ventilschalters (12, 13) beziehungsweise die Klemmdiode (24) des Zusatzschalters (18) abgeleitet wird.
12. Steuerungseinrichtung zum Steuern eines insbesondere pneumatischen Bremssystems für Fahrzeuge mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
13. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 12, wobei wenigstens ein Ventilschalter (12, 13) zum Ansteuern wenigstens eines Ventils, vorzugsweise Magnetventils (14, 15), zur Regelung des Bremsdruckes vorgesehen ist, und wobei dem Ventilschalter (12, 13) eine Klemmdiode (22, 23) parallel geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschalter (12, 13) und der Zusatzschalter (18) zum Schalten des Ventils (14, 15) gemeinsam geschaltet werden.
14. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzschalter (18) ein Sicherheitsschalter zur Deaktivierung des Ventils (14, 15) im Fehlerfall vorgesehen ist.
15. Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzschalter (18) in einer Masseleitung zwischen der Stromversorgung (1 1 ) und dem wenigstens einem Ventil (14, 15) vorgesehen ist.
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