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Die
Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für ein elektronisches Bremssystem,
und bezieht sich insbesondere auf eine Magnetventil-Treiberstufe
in einer Steuereinrichtung für
ein elektronisches Bremssystem zur Steuerung einer elektro-pneumatischen Betriebsbremsanlage
eines Nutzfahrzeugs.
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In
einer elektro-pneumatischen Betriebsbremsanlage eines Nutzfahrzeugs
erfolgt die Einsteuerung oder Einregelung von Betriebsbremsdrücken in
Bremszylinder oder Radbremszylinder mittels einer zentralen elektronischen
Steuereinrichtung, welche mit einem Luftvorrat und den Bremszylindern verbundene
Magnetventile zum Belüften
und Entlüften
der Bremszylinder öffnet
und schließt.
Hierbei sind, zum Beispiel bei einem durch ein elektronisches Anhänger-Steuermodul
bzw. Druckregelmodul gesteuerten Anhängerfahrzeug, die Magnetventile paarweise
als so genannte Backup-Magnetventile, Einlass-Magnetventile und
Auslass-Magnetventile angeordnet und gesteuert, und ist zumindest
ein Relaisventil vorgesehen, welches eine seitenweise unabhängige Regelung
der Bremsdrücke
mittels dieser paarweisen Magnetventile ermöglicht.
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Bei
der vorgenannten elektro-pneumatischen Betriebsbremsanlage werden
bei einem Bremsvorgang sowohl die Backup-Magnetventile als auch
die Einlass-Magnetventile
bestromt, wobei nach Erreichen des von der zentralen elektronischen Steuereinrichtung
berechneten Solldrucks in einem Belüftungsvorgang die Magnete der
Einlass-Magnetventile abgeschaltet werden, die Magnete der Backup-Magnetventile
weiter bestromt bleiben und der Druck in den Bremszylindern gehalten
wird. Ändert sich
gemäß einem
Fahrerwunsch der Bremsvorgang, werden für einen Druckabbau in den Bremszylindern für einen
Entlüftungsvorgang
die Magnete der Auslass-Magnetventile durch die zentrale elektronische Steuereinrichtung
abgesteuert, und können
Drücke von
den internen Steueranschlüssen des
zumindest einen Relaisventils über
die Auslass-Magnetventile entweichen, d. h. abgebaut werden.
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Ein
Beispiel einer bekannten Anordnung ist in der Druckschrift
DE 195 13 621 B4 vorgeschlagen. Dort
ist eine Vorrichtung zur Ansteuerung von Verbrauchern eines ABS/ASR-Systems gezeigt,
bei welchem Einlass-Magnetventilen von Radbremszylindern ein allen
Magnetventilen gemeinsamer erster High-Side-Schalter und für jedes
Magnetventil je ein Low-Side-Schalter, und Auslass-Magnetventilen
von Radbremszylindern ein allen Magnetventilen gemeinsamer zweiter
High-Side-Schalter und für
jedes Magnetventil je ein Low-Side-Schalter vorgesehen ist, wobei
ein und derselbe Low-Side-Schalter einem Einlass-Magnetventil und
einem Auslass-Magnetventil eines Radbremszylinders gemeinsam zugeordnet
ist. Die beiden Magnetventile eines einzelnen Radbremszylinders
sind somit low-side-seitig nicht unabhängig voneinander ansteuerbar.
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Ferner
ist der Druckschrift
DE
101 29 601 A1 ein Vorschlag dahin gehend entnehmbar, für einen schnelleren
Druckaufbau in einem Bremssystem für ein Fahrzeug bei einem Bremsvorgang
zusätzlich
zu dem Einlass-Magnetventil zu Beginn einer Druckerhöhung auch
ein Backup-Magnetventil kurzzeitig zu öffnen und dadurch zusätzliche
Luft aus dem Backup-Anschluss
eines Druckregelmoduls in eine Steuerkammer zu leiten.
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Eine
zweikanalige Magnetventil-Treiberstufe einer zentralen elektronischen
Steuereinrichtung ist. vereinfacht in 1 dargestellt
und beinhaltet gemäß der paarweisen
Anordnung der Magnetventile in jedem Kanal für ein Einlass-Magnetventil 411, 811, ein
Auslass-Magnetventil 412, 812 und
ein Backup-Magnetventil 413, 813 jeweils für jedes
der Magnetventile 411 bis 413 und 811 bis 813 einen
hochpotenzialseitigen Schalter 2 oder High-Side-Switch, jeweils
einen für
alle Magnetventile 411 bis 413 und 811 bis 813 gemeinsamen
niedrigpotenzialseitigen Schalter 10 oder Low-Side-Switch,
und jeweils eine gemeinsame Freilaufdiode 6.
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Im
Einzelnen sind, wie in 1 dargestellt, in parallelen
Zweigen die hochpotenzialseitigen Schalter 2 zum Einen
mit einer gemeinsamen Versorgungsspannung U_PS und zum Anderen mit
einem Anschluss der Magnete der einzelnen Magnetventile 411 bis 413 und 811 bis 813 verbunden.
Ein anderer Anschluss der Magnete der Magnetventile 411 bis 413 und 811 bis 813 ist
an einen gemeinsamen Knoten geführt,
welcher mit einem Anschluss des jeweiligen niedrigpotenzialseitigen
Schalters 10 verbunden ist. Ein anderer Anschluss des jeweiligen
niedrigpotenzialseitigen Schalters 10 liegt auf einem Massepo tenzial,
und die gemeinsame Freilaufdiode 6 liegt parallel zu den
Zweigen mit den hochpotenzialseitigen Schaltern 2 und den
Magneten der Magnetventile 411 bis 413 und 811 bis 813 zwischen
der Versorgungsspannung U_PS und dem gemeinsamen Knoten. Wie in 1 gezeigt
ist, sind die beiden vereinfacht linksseitig und rechtsseitig dargestellten
Kanäle im
Wesentlichen gleich aufgebaut.
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In
einer grundlegenden Funktionsweise dieser Magnetventil-Treiberstufe
wird mit dem gemeinsamen niedrigpotenzialseitigen Schalter 10 mittels einer
Pulsweitenmodulation in Abhängigkeit
von der Versorgungsspannung U_PS ein vorbestimmter Haltestrom für die Magnete
der Magnetventile 411 bis 413 und 811 bis 813 eingesteuert.
Dann können
die einzelnen Magnetventile 411 bis 41 und 811 bis 813 über ihre
zugeordneten hochpotenzialseitigen Schalter 2 bedarfsweise
und unabhängig
voneinander aktiviert werden. Zum Beenden des aktivierten Zustands
kann bei einem aktivierten hochpotenzialseitigen Schalter 2 während der
laufen den Pulsweitenmodulation die induktive Energie der Magnete
der Magnetventile 411 bis 413 und 811 bis 813 über die parallel
liegende Freilaufdiode 6 gelöscht werden. Darüber hinaus
verfügen
die hochpotenzialseitigen Schalter 2 über eine integrierte Strombegrenzungsfunktion,
welche die zentrale elektronische Steuereinrichtung im Falle eines
Windungsschlusses in einem Magnetventil vor dann auftretenden hohen Kurzschlussströmen schützt.
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Nachteilig
bei der bekannten Magnetventil-Treiberstufe sind jedoch, dass für jeden
Zweig und jeden Kanal ein eigener intelligenter hochpotenzialseitiger
Schalter 2 benötigt
wird, mithin bei einer zweikanaligen Ausgestaltung mit paarweisen
Backup-, Einlass- und Auslass-Magnetventilen 411 bis 413 und 811 bis 813 sechs
derartiger hochpotenzialseitiger Schalter 2, und dass für jeden
Zweig und jeden Kanal ein gemeinsamer niedrigpotenzialseitiger Schalter 10 mit
entsprechend hohem, kontinuierlichen Drainstrom und damit verbunden
entsprechender Dimensionierung benötigt wird. Zum Einen sind somit
eine Vielzahl gleichartiger und/oder ausreichend dimensionierter
Schalter 2, 10 erforderlich, und zum Anderen wird
zur Anordnung der Schalter 2, 10, welche beispielsweise
in einem 8-Pin P-DSO-8-Gehäuse oder
einem 3-Pin TO252-Gehäuse
verbaut werden, viel Platz auf einer Leiterplatte benötigt, welches
zu hohen Kosten der Magnetventil-Treiberstufe führt.
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Ferner
nachteilig ist bei der bekannten, zweig- und kanalweisen Ausgestaltung
deren mangelnde Variabilität,
da für
jeden angesteuerten Magneten in jedem Zweig und in jedem Kanal ein
hochpotenzialseitiger Schalter 2 benötigt wird. Die bekannte Anordnung
kann daher schlecht für
alternative Lösungen
mit anderen Ausführungsformen
von Magnetventilen optimiert oder an diese angepasst werden.
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Der
Erfindung liegt daher als eine Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte
Schaltungsanordnung für
eine mittels einer Pulsweitenmodulation betreibbare Magnetventil-Treiberstufe
in einer Steuereinrichtung einer elektro-pneumatischen Betriebsbremsanlage
eines Nutzfahrzeugs zu schaffen, welche in der Herstellung kostengünstiger,
platzsparender und variabler ist.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der beigefügten Unteransprüche.
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Der
Erfindung liegt der allgemeine Gedanke zugrunde, die Anzahl der
teuren hochpotenzialseitigen Schalter, welche prinzipbedingt um
einen Faktor in der Größenordnung
von 3 teurer sind als niedrigpotenzialseitige Schalter mit vergleichbarer
Leistung, zu reduzieren. Durch eine geringere Anzahl solcher hochpotenzialseitiger
Schalter werden Kosten der bisher benötigten Bauelemente eingespart.
Diese Wirkung wird vorteilhaft dadurch verstärkt, dass weniger Bauelemente
auch weniger Leiterplattenplatz und Layout-Aufwand erfordern.
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Die
Aufgabe wird somit gelöst
durch eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung von Magnetventilen
in einem elektronischen Bremssystem, beinhaltend zumindest eine
hochpotenzialseitige Schalteinrichtung, zumindest eine niedrigpotenzialseitige Schalteinrichtung,
und zumindest ein Einlass-Magnetventil und zumindest ein Auslass-Magnetventil, wobei
zumindest einer hochpotenzialseitigen Schalteinrichtung zumindest
ein Einlass-Magnetventil
und zumindest ein Auslass-Magnetventil zugeordnet sind, und jedem
zumindest einer hochpotenzialseitigen Schalteinrichtung zugeordneten
Einlass-Magnetventil und Auslass-Magnetventil eine niedrigpotenzialseitige
Schalteinrichtung zugeordnet ist. Ferner ist der Aufbau der Schaltungsanordnung
derart, dass zumindest ein Backup-Magnetventil angeordnet ist, wobei dem
zumindest einen Backup-Magnetventil zumindest eine hochpotenzialseitige
Schalteinrichtung und zumindest eine niedrigpotenzialseitige Schalteinrichtung
zugeordnet sind, die zumindest eine niedrigpotenzialseitige Schalteinrichtung
dazu angeordnet ist, während
der Dauer einer Druckregelung das zumindest eine Einlass-Magnetventil
und das zumindest eine Auslass-Magnetventil unabhängig voneinander
mittels einer Pulweitenmodulation einer vorbestimmten Frequenz gepulst
zu aktivieren und zu deaktivieren, und gleichzeitig die zumindest eine
hochpotenzialseitige Schalteinrichtung dazu angeordnet ist, während der
unabhängig
gepulsten Aktivierung und Deaktivierung des zumindest einen Einlass-Magnetventils
und des zumindest einen Auslass-Magnetventils
das zumindest eine Einlass-Magnetventil und das zumindest eine Auslass-Magnetventil mittels
einem Schaltvorgang für
Belüftungs- und
Entlüftungsvorgänge kurzzeitig
zu deaktivieren und dadurch jeweils parallel zu jedem der Magnetventile
verschalte te Freilaufdioden gleichzeitig aus dem durch den Schaltvorgang
geschalteten Stromkreis herauszuschalten.
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Auf
vorteilhafte Art und Weise ist es dadurch möglich, mehrere Ventilspulen
von Magneten von Magnetventilen über
eine gemeinsame hochpotenzialseitige Schalteinrichtung bzw. einen
gemeinsamen High-Side-Switch in Kombination mit jeweils einer für jedes
separat anzusteuernde Ventilspule separaten niedrigpotenzialseitigen
Schalteinrichtung bzw. einen separaten Low-Side-Switch anzusteuern.
Separatist hierbei so zu verstehen, dass unabhängig voneinander anzusteuernde
Ventilspulen jeweils über
einen eigenen Low-Side-Switch verfügen, während gemeinsam anzusteuernde
Ventilspulen über
einen gemeinsamen Low-Side-Switch ansteuerbar sind. Somit wird mit
einer geringstmöglichen
Anzahl von Schalteinrichtungen zumindest dasselbe Leistungsvermögen wie
bei der bekannten Anordnung erzielt, wobei die Zusammenfassung gemeinsam
anzusteuernder Ventilspulen, d. h. derjenigen im Backup-Zweig, eine
variable Verwendung von Backup-Magnetventilen
ermöglichen
und so Raum für
Optimierungen ohne Layoutänderungen
schafft.
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Bevorzugt
bildet hierbei die Schaltungsanordnung eine Magnetventil-Treiberstufe
in einer elektronischen Steuereinrichtung eines elektronischen Bremssystems
bzw. einer Betriebsbremsanlage für Nutzfahrzeuge,
insbesondere für
ein Anhängerfahrzeug
eines Nutzfahrzeugs. Besondere Vorteile ergeben sich bei der Auslegung
der Schaltungsanordnung für
ein elektronisches Bremssystem für
Anhänger
(TEBS; Trailer Electronic Brake System).
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Weiter
bevorzugt weist die eine mehrkanalige Ausgestaltung derart auf,
dass zumindest ein erster Kanal zur Steuerung von Radbremsen an
einer von zwei Seiten eines Nutzfahrzeugs, insbesondere eines Anhängerfahrzeugs
des Nutzfahrzeugs, dient, zumindest ein zweiter Kanal zur Steuerung
der Radbremsen der anderen der zwei Seiten des Nutzfahrzeugs dient,
und zumindest ein dritter Kanal einen Backupkanal für den ersten
und den zweiten Kanal bildet.
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Stark
bevorzugt wird die Schaltungsanordnung derart ausgestaltet, dass
für die
einzelnen Kanäle
zur fahrzeugseitenweisen Aufteilung mehrere hochpotenzialseitige
Schalteinrichtungen vorgesehen sind, von welchen eine erste hochpotenzialseitige
Schalteinrichtung ein erstes Einlass-Magnetventil und ein erstes
Auslass-Magnetventil
eines ersten Kanals zur Steuerung von Radbremsen an einer von zwei
Seiten eines Nutzfahrzeugs, insbesondere eines Anhängerfahrzeugs
des Nutzfahrzeugs, ansteuert, eine zweite hochpotenzialseitige Schalteinrichtung
ein zweites Einlass-Magnetventil und ein zweites Auslass-Magnetventil
eines zweiten Kanals zur Steuerung der Radbremsen an der anderen
der zwei Seiten des Nutzfahrzeugs ansteuert, und eine dritte hochpotenzialseitige
Schalteinrichtung ein erstes Backup-Magnetventil und ein zweites
Backup-Magnetventil eines dritten Kanals für die Radbremsen auf beiden
Seiten des Nutzfahrzeugs ansteuert, wobei der dritte Kanal als Backup-Kanal
für den
ersten und den zweiten Kanal ausgebildet ist.
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Vorteilhaft
sind außerdem
mehrere hochpotenzialseitige Schalteinrichtungen vorgesehen, die an
einem ihrer Anschlüsse
mit einer Versorgungsspannung und an einem anderen ihrer Anschlüsse mit
einem von Anschlüssen
des zumindest einen Magnetventils verbunden und gleich oder unterschiedlich
aufgebaut sind.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist ferner für das
zumindest eine Einlass-Magnetventil und für das zumindest eine Auslass-Magnetventil
je eine bzw. je eine separate niedrigpotenzialseitige Schalteinrichtung
vorgesehen, und ist für
das zumindest eine Backup-Magnetventil eine bzw. eine gemeinsame niedrigpotenzialseitige
Schalteinrichtung vorgesehen, wobei die niedrigpotenzialseitigen
Schalteinrichtungen an einem ihrer Anschlüsse mit einem Ausgang der Magnetventile
verbunden sind und an einem anderen ihrer Anschlüsse auf einem Massepotenzial
liegen.
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Vorteilhaft
können
hierbei die niedrigpotenzialseitigen Schalteinrichtungen gleich
oder unterschiedlich aufgebaut sein.
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Zum
schnellen Löschen
der Ventilspulen der Magnetventile ist bevorzugt für das zumindest
eine Einlass-Magnetventil und für
das zumindest eine Auslass-Magnetventil je eine Freilaufdiode vorgesehen,
wobei jede Freilaufdiode parallel zu dem ihr zugeordneten, zumindest
einen Einlass-Magnetventil und zumindest einen Auslass-Magnetventil
zwischen einer Versorgungsspannung und einem Schaltungsknoten zwischen
einem Anschluss der Magnetventile und einem Anschluss der zumindest
einen niedrigpotenzialseitigen Schalteinrichtung verschaltet ist,
und ist für
das zumindest eine Backup-Magnetventil ebenfalls eine Freilaufdiode
vorgesehen, wobei diese Freilaufdiode parallel zu einem Schaltungsknoten, der
einen Anschluss der zumindest einen hochpotenzialseitigen Schalteinrichtung
und einen Anschluss des zumindest einen Backup-Magnetventils verbindet,
und einem Schaltungsknoten, der einen anderen Anschluss des zumindest
einen Backup-Magnetventils
und einen Anschluss der niedrigpotenzialseitigen Schalteinrichtung
verbindet, verschaltet ist.
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Vorteilhaft
ist es in einer solchen Schaltungsanordnung dann, dass während der
Dauer einer Druckregelung das zumindest eine Backup-Magnetventil
aktiviert ist, die zumindest eine niedrigpotenzialseitige Schalteinrichtung
das zumindest eine Einlass-Magnetventil und das zumindest eine Auslass-Magnetventil
unabhängig
voneinander mittels einer Pulsweitenmodulation einer vorbestimmten Frequenz
aktiviert und deaktiviert, und die zumindest eine hochpotenzialseitige
Schalteinrichtung das zumindest eine Einlass-Magnetventil und das
zumindest eine Auslass-Magnetventil für Belüftungs- und Entlüftungsvorgänge kurzzeitig
deaktiviert, wobei die Frequenz der Pulsweitenmodulation etwa 2
kHz betragen kann.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
vereinfachte Darstellung der bekannten Magnetventil-Treiberstufe;
und
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2 eine
vereinfachte Darstellung einer Magnetventil-Treiberstufe gemäß einem
Ausführungsbeispiel.
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2 zeigt
eine vereinfachte Darstellung einer Magnetventil-Treiberstufe in
einer zentralen elektronischen Steuereinheit zur Einsteuerung oder
Einregelung eines Bremsdrucks in Radbremszylinder einer elektro-pneumatischen
Bremsanlage, insbesondere einer solchen für Nutzfahrzeuge und/oder Nutzfahrzeuge
mit einem Anhänger, über mit
einem Luftvorrat verbundene Magnetventile gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Unmittelbar
ersichtlich ist hierbei, dass auch in dieser Anordnung insgesamt
sechs Magnetventile, d. h. zwei Einlassventile 4011, 8011,
zwei Auslassventile 4012, 8012 und zwei Backupventile 4013, 8013,
die beispielsweise als 2/2-Wege-Magnetventile,
d. h. als Magnetventile mit zwei hydraulischen Stellungen und zwei
hydraulischen Anschlüssen, ausgeführt sein
können,
vorgesehen sind. Bei den Einlassventilen 4011, 8011 handelt
es sich hierbei in der Regel um stromlos offene Magnetventile für einen
Druckaufbau in der Bremsanlage, während die Auslassventile 4012, 8012 als
stromlos geschlossene Magnetventil für einen Druckabbau ausgebildet sind.
Obwohl dies in 2 nicht dargestellt ist, ist auch
ein Relaisventil auf an sich bekannte Art und Weise vorgesehen und
angeordnet.
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Anders
als bei der bekannten Anordnung ist jedoch die Verschaltung der
Einlassventile 4011, 8011, der Auslassventile 4012, 8012 und
der Backup-Ventile 4013 und 8013 zugunsten einer
geringeren Anzahl teurer und großer hochpotenzialseitiger Schalter 20 so
geführt,
dass in einem linksseitig dargestellten Einlass-Auslass-Ventilabschnitt die Einlassventile 4011, 8011 und
die Auslassventile 4012, 8012 verschaltet sind,
während
in einem rechtsseitig dargestellten Backup-Ventilabschnitt die beiden Backupventile 4013, 8013 zusammengefasst
sind.
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Der
dieser Schaltungsanordnung zugrunde liegende Gedanke beruht darauf,
dass bei der Bremsdruckregelung oder Bremsdrucksteuerung das Einlassventil 4011 und
das Auslassventil 4012 des einen Kanals sowie das Einlassventil 8011 und
das Auslassventil 8012 des anderen Kanals niemals gleichzeitig
angesteuert bzw. aktiviert, d. h. in eine stromdurchflossene Stellung
versetzt werden. Es ist daher möglich,
diese Ventile in paarweiser und kanalweiser Zuordnung an jeweils
einem gemeinsamen hochpotenzialseitigen Schalter oder High-Side-Switch 20 zu
betreiben.
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Darüber hinaus
sind während
eines Bremsvorgangs immer beide Backup-Ventile 4013, 8013 aktiviert.
Aus diesem Grund können
somit diese Backup-Ventile 4013, 8013 ebenfalls über einen
gemeinsamen hochpotenzialseitigen Schalter 20 geführt und
aktiviert werden.
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Somit
kann durch die hochpotenzialseitig neue Verschaltung der Magnetventile
gemäß dem Ausführungsbeispiel
die Anzahl der benötigten
teuren und erheblichen Leiterplattenplatz belegenden hochpotenzialseitigen
Schalter 20 halbiert werden, woraus im Vergleich zu der
bekannten Anordnung eine Kostenersparnis in der Größenordnung
von etwa 40% der Bauelementekosten und gleichzeitig eine Verringerung
des Platzbedarfs auf der Leiterplatte in der Größenordnung von 20% resultiert.
Es wird angemerkt, dass die Verringerung des Platzbedarfs insbesondere
bei kleinen Radmodulen eines elektronischen Bremssystems äußerst vorteilhaft
ist und ein entscheidendes Darstellbarkeitskriterium bilden kann.
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Im
Einzelnen sind gemäß 2 zunächst in dem
linksseitigen Einlass-Auslass-Ventilabschnitt
ein erster und ein zweiter hochpotenzialseitiger Schalter 20 vorgesehen,
welche gleich aufgebaut sein können,
ohne hierauf beschränkt
zu sein. Ein erster Anschluss des ersten hochpotenzialseitigen Schalters 20 und
ein erster Anschluss des zweiten hochpotenzialseitigen Schalters 20 sind
mit einer Versorgungsspannung U_PS verbunden.
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Ein
zweiter Anschluss des ersten hochpotenzialseitigen Schalters 20 ist
mit einem ersten Anschluss eines Magneten eines ersten Einlass-Magnetventils 4011 und
einem ersten Anschluss eines ersten Auslass-Magnetventils 4012 verbunden.
Ein zweiter Anschluss des ersten Einlass-Magnetventils 4011 liegt über eine
erste Freilaufdiode 60 an der Versorgungsspannung U_PS
und ist gleichzeitig mit einem ersten Anschluss eines ersten niedrigpotenzialseitigen
Schalters 100 verbunden, und ein zweiter Anschluss des
ersten Auslass-Magnetventils 4012 liegt ebenfalls über eine
zweite Freilaufdiode 60 an der Versorgungsspannung U_PS
und ist gleichzeitig mit einem ersten Anschluss eines zweiten niedrigpotenzialseitigen
Schalters 100 verbunden. Ein zweiter Anschluss des ersten
niedrigpotenzialseitigen Schalters 100 und ein zweiter
Anschluss des zweiten niedrigpotenzialseitigen Schalters 100 liegen
auf einem Massepotenzial. Der vorstehende Abschnitt der Schaltungsanordnung
bildet somit einen ersten Kanalabschnitt der Magnetventil-Treiberstufe der
Betriebsbremsanlage.
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In
einem zweiten Kanalabschnitt der Magnetventil-Treiberstufe der Betriebsbremsanlage,
der gleichartig wie der erste Kanalabschnitt aufgebaut ist, ist
ein zweiter Anschluss des zweiten hochpotenzialseitigen Schalters 20 mit
einem ersten Anschluss eines zweiten Einlass-Magnetventils 8011 und
einem ersten Anschluss eines zweiten Auslass-Magnetventils 8012 verbunden.
Ein zweiter Anschluss des zweiten Einlass-Magnetventils 8011 liegt über eine
dritte Freilaufdiode 60 an der Versorgungsspannung U_PS und
ist gleichzeitig mit einem ersten Anschluss eines dritten niedrigpotenzialseitigen
Schalters 100 verbunden, und ein zweiter Anschluss des
zweiten Auslass-Magnetventils 8012 liegt ebenfalls über eine vierte
Freilaufdiode 60 an der Versorgungsspannung U_PS und ist
gleichzeitig mit einem ersten Anschluss eines vierten niedrigpotenzialseitigen
Schalters 100 verbunden. Ein zweiter Anschluss des dritten
niedrigpotenzialseitigen Schalters 100 und ein zweiter
Anschluss des vierten niedrigpotenzialseitigen Schalters 100 liegen
auf dem Massepotenzial.
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Einen
dritten Kanalabschnitt der Magnetventil-Treiberstufe bildet ein
Zweig der Schaltungsanordnung, in dem das erste Backup-Ventil 4013 und
das zweite Backup-Ventil 8013 angeordnet sind. Dieser dritte
Kanalabschnitt ist hierbei dem ersten und dem zweiten Kanalabschnitt
gleichermaßen
zugeordnet und wird in Kombination mit diesen angesteuert. Er bildet
somit nicht wirklich einen eigenständigen Kanal der Betriebsbremsanlage.
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In
diesem dritten Kanalabschnitt ist ein dritter hochpotenzialseitiger
Schalter 20 angeordnet, der an einem ersten Anschluss mit
der Versorgungsspannung U_PS verbunden und an einem zweiten Anschluss
an einen ersten Backup-Knotenpunkt geführt ist, mit dem ein erster
Anschluss des ersten Backup-Ventils 4013, ein erster Anschluss
einer fünften Freilaufdiode 60 und
ein erster Anschluss des zweiten Backup-Ventils 8013 verbunden
sind. Ferner sind ein zweiter Anschluss des ersten Backup-Ventils 4013,
ein zweiter Anschluss der fünften
Freilaufdiode 60 und ein zweiter Anschluss des zweiten
Backup-Ventils 8013 mit einem zweiten Backup-Knotenpunkt
verbunden, an welchen zudem ein erster Anschluss eines fünften niedrigpotenzialseitigen
Schalters 100 geführt
ist. Ein zweiter Anschluss des fünften niedrigpotenzialseitigen
Schalters 100 liegt wie bei den ersten bis vierten niedrigpotenzialseitigen
Schaltern auf dem Massepotenzial.
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Die
Ausgestaltung des dritten Kanalabschnitts separat von den Einlass-
und Auslassventilen 4011, 4012 und 8011, 8012 allein
für die
Backup-Ventile 4013, 8013 erlaubt darüber hinaus
zusätzliche
Freiheitsgrade und lässt
Raum für
weiter gehende Optimierungen. Beispielsweise kann durch Ersetzen
der 2/2-Wege-Backupventile, für
beide Seiten der Bremsanlage durch ein gemeinsames 2/3-Wege-Backupventil, d.
h. ein Ventil mit zwei hydraulischen Stellungen und drei hydraulischen
Anschlüssen,
ohne Änderungen
am Layout der Konfiguration einer der beiden Backupmagnete 4013, 8013 optional
entfallen.
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Es
wird angemerkt, dass die ersten bis dritten hochpotenzialseitigen
Schalter 20, die ersten bis fünften Freilaufdioden 6 und
die ersten bis fünften niedrigpotenzialseitigen
Schalter 100 jeweils gleiche Bauelemente bzw. Typen sein
können,
ohne hierauf beschränkt
zu sein. Bedarfsweise können
somit auch unterschiedliche Schalter 20, 100 und
Dioden 60 Verwendung finden. Es wird ferner angemerkt,
dass sich gemäß dem Ausführungsbeispiel
zwar die Anzahl der Freilaufdioden 60 und der niedrigpotenzialseitigen
Schalter 100 erhöht.
Insgesamt ist hierin jedoch kein Nachteil zu sehen, da die aus der
Verringerung der Anzahl der hochpotenzialseitigen Schalter 20 resultierenden
Vorteile überwiegen.
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Nachstehend
wird die grundlegende Funktionsweise der Schaltungsanordnung nach 2 kurz beschrieben.
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Bei
einem Bremsvorgang mit Drucksteuerung bzw. Druckregelung werden über die
gesamte Dauer der Drucksteuerung bzw. Druckregelung die Magnete
des ersten Backup-Ventils 4013 und des zweiten Backup-Ventils 8013 über ihren
gemeinsamen hochpotenzialseitigen/niedrigpotenzialseitigen Pfad,
d. h. den dritten Kanalabschnitt, angesteuert. Für einen Druckaufbau in den
Radbremszylindern werden zusätzlich
das erste Einlassventil 4011 und das zweite Einlassventil 8011 aktiviert,
und nach dem Druckaufbau, d. h. wenn der aufgebaute Druck gehalten
wird, wieder deaktiviert.
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Mittels
der nun für
jeweils jedes Magnetventil 4011, 4012, 8011, 8012 separat
angeordneten ersten bis vierten niedrigpotenzialseitigen Schalter 100 werden
die Einlass- und Auslass-Ventile 4011, 8011, 4012 und 8012 unabhängig voneinander
durch eine geeignete Pulsweitenmodulation, beispielsweise eine Pulsweitenmodulation
mit 2 kHz, angesteuert. Der erste und der zweite hochpotenzialseitige
Schalter 100 dagegen werden lediglich während eines schnellen Übergangs
von einem Belüften
der Magnetventile bzw. Radbremszylinder zu einem Entlüften der
Magnetventile bzw. Radbremszylinder kurzzeitig in den ausgeschalteten
Zustand versetzt, um ein schnelles Löschen der Magnetfelder über die
Freilaufdiode 60 und dadurch ein schnelles Abschalten der
Ventilspulen der Ventilmagnete zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird durch
das neue, vereinfachende Konzept einer Magnetventil-Treiberstufe
eine vorteilhafte Verringerung der Materialkosten erzielt, die zu
einer deutlichen Senkung der Kosten führt, und gleichzeitig bei unverändertem
Leistungsvermögen
den Platzbedarf auf der Leiterplatte der Treiberstufe bzw. der zentralen
elektronischen Steuereinrichtung deutlich verringert.
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Modifikationen,
die zu der detaillierten Beschreibung der Erfindung hierin ähnlich sind,
sind für den
Fachmann ohne Weiteres ersichtlich und sind daher nicht als Abweichen
vom Gegenstand der Erfindung wie in den nachfolgenden Patentansprüchen definiert
zu werten.