DE102009000721A1

DE102009000721A1 - Ansteuerschaltung für eine Getriebebremse

Info

Publication number: DE102009000721A1
Application number: DE200910000721
Authority: DE
Inventors: Jochen Menz; Johann Oleschko
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2009-02-09
Filing date: 2009-02-09
Publication date: 2010-08-12
Also published as: WO2010089225A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung für eine elektromagnetische Getriebebremse, mit einer Steuereinheit (3), mit einer von der Steuereinheit (3) ansteuerbaren ersten Schalteinheit (4), mit einer ebenfalls von der Steuereinheit (3) ansteuerb(5) und mit einer Freilaufeinheit (6), wobei die erste Schalteinheit (4) einen Feldeffekt-Transistor (7) mit integrierter Strommesseinrichtung und integrierter Überspannungsschutzeinrichtung umfasst, wobei die zweite, pulsweitenmodulierte Schalteinheit (5) ebenfalls einen Feldeffekt-Transistor (9) umfasst, wobei der Feldeffekt-Transistor (7) der ersten Schalteinheit über einen Gate-Anschluss an die Steuereinheit (3) und über einen Drain-Anschlussrgung (11) angeschlossen ist, wobei der Feldeffekt-Transistor (9) der zweiten, pulsweitenmodulierten Schalteinheit über einen Gate-Anschluss an die Steuereinheit (3) und über einen Source-Anschluss an ein zweites Potential (12) der Spannungsversorgung (11) angeschlossen ist, wobei die elektromagnetische Getriebebremse (2) zwischen einen Source-Anschluss des Feldeffekt-Transistors der ersten Schalteinheit (4) und einen Drain-Anschluss des Feldeffekt-Transistors der zweiten Schalteinheit (5) geschaltet ist und wobei die Freilaufeinheit (6) zwischen die Drain-Anschlüsse der Feldeffekt-Transistoren der beiden Schalteinheiten (4, 5) geschaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung für eine elektromagnetische Getriebebremse und ein Verfahren zur Ansteuerung einer elektromagnetischen Getriebebremse unter Verwendung einer solchen Ansteuerschaltung.
In automatisierten Schaltgetrieben wenden Schaltungen und damit Gangwechsel mit einer Zugkraftunterbrechung durchgeführt. Da eine Zugkraftunterbrechung unerwünscht ist, ist es ein ständiges Bestreben, dieselbe soweit wie möglich zu verkürzen. Dies kann dadurch erreicht werden, dass bei Getrieben mit mindestens einer Vorgelegewelle mithilfe einer Getriebebremse die Vorgelegewelle zügig auf eine Zieldrehzahl abgebremst wird, wobei dann, wenn die Zieldrehzahl der Vorgelegewelle erreicht ist, die in der Getriebebremse gespeicherte Energie so schnell wie möglich abgebaut werden muss. Mit bislang bekannten Ansteuerschaltungen für Getriebebremsen kann dies nur mit hohem vorrichtungstechnischem Aufwand realisiert werden. Es besteht daher Bedarf an einer Ansteuerschaltung für eine Getriebebremse, mit Hilfe derer einerseits eine Zugkraftunterbrechung bei der Ausführung von Schaltungen bzw. Gangwechseln in automatisierten Schaltgetrieben soweit wie möglich verkürzt werden kann, und die andererseits über einen einfachen Aufbau verfügt.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, eine neuartige Ansteuerschaltung für eine elektromagnetische Getriebebremse sowie ein entsprechendes Verfahren zur Ansteuerung einer elektromagnetischen Getriebebremse zu schaffen.
Dieses Problem wird durch eine Ansteuerschaltung gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Ansteuerschaltung umfasst Steuereinheit, eine von der Steuereinheit ansteuerbare erste Schalteinheit, eine ebenfalls von der Steuereinheit ansteuerbare zweite, pulsweitenmodulierte Schalteinheit, und eine Freilaufein heit, wobei die erste Schalteinheit einen Feldeffekt-Transistor mit integrierter Strommesseinrichtung und integrierter Überspannungsschutzeinrichtung umfasst, wobei die zweite, pulsweitenmodulierte Schalteinheit ebenfalls einen Feldeffekt-Transistor umfasst, wobei der Feldeffekt-Transistor der ersten Schalteinheit über einen ein Gate-Anschluss an die Steuereinheit und über einen Drain-Anschluss an ein erstes Potential einer Spannungsversorgung angeschlossen ist, wobei der Feldeffekt-Transistor der zweiten, pulsweitenmodulierten Schalteinheit über einen ein Gate-Anschluss an die Steuereinheit und über einen Source-Anschluss an ein zweites Potential der Spannungsversorgung angeschlossen ist, wobei die elektromagnetische Getriebebremse zwischen einen Source-Anschluss des Feldeffekt-Transistors der ersten Schalteinheit und einen Drain-Anschluss des Feldeffekt-Transistors der zweiten, pulsweitenmodulierten Schalteinheit geschaltet ist, und wobei die Freilaufeinheit zwischen die Drain-Anschlüsse der Feldeffekt-Transistoren der beiden Schalteinheiten geschaltet ist.
Die erfindungsgemäße Ansteuerschaltung für eine Getriebebremse eines automatisierten Schaltgetriebes zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau aus. Die erfindungsgemäße Ansteuerschaltung benötigt nur eine geringe Anzahl an Bauteilen, sodass dieselbe einerseits kostengünstig und andererseits auf geringem Bauraum realisiert werden kann. Durch die geringere Anzahl benötigter Bauteile steigt auch die Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung. Ferner kann mit der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung eine Zugkraftunterbrechung, die sich in automatisierten Schaltgetrieben bei Ausführung eines Gangwechsels einstellt, soweit wie möglich verkürzt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ansteuerung einer elektromagnetischen Getriebebremse unter Verwendung einer solchen Ansteuerschaltung ist in Anspruch 6 definiert.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 eine erfindungsgemäße Ansteuerschaltung für eine elektromagnetische Getriebebremse.
1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung 1 für eine elektromagnetische Getriebebremse 2 eines automatisierten Schaltgetriebes. Bei der Ausführung von Schaltungen bzw. Gangwechseln im automatisierten Schaltgetriebe kann mithilfe der elektromagnetischen Getriebebremse 2 eine Synchronisierung der Gänge durchgeführt werden, in dem eine Vorgelegewelle des automatisierten Schaltgetriebes bei der Ausführung von Hochschaltungen abgebremst wird.
Die Ansteuerschaltung 1 für die elektromagnetische Getriebebremse 2 umfasst eine Steuereinheit 3, eine von der Steuereinheit 3 ansteuerbare, erste Schalteinheit 4, eine ebenfalls von der Steuereinheit 3 ansteuerbare, zweite, pulsweitenmodulierte Schalteinheit 5 und eine Freilaufeinheit 6.
Die erste Schalteinheit 4 umfasst einen Feldeffekt-Transistor 7 mit integrierter Strommesseinrichtung 8 und einer ebenfalls integrierten, nichtdargestellten Überspannungsschutzeinrichtung. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Feldeffekt-Transistor 7 der ersten Schalteinheit 4 als Anreicherungs-Endkanal-Feldeffekt-Transistor ausgeführt und verfügt zusätzlich über eine integrierte Ladungspumpe.
Die zweite, pulsweitenmodulierte Schalteinheit 5 der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung 1 umfasst ebenfalls einen Feldeffekt-Transistor 9, der eben so wie der Feldeffekt-Transistor 7 der ersten Schalteinheit 4 als Anreicherungs-Endkanal-Feldeffekt-Transistor ausgeführt ist.
Der Feldeffekt-Transistor 7 der ersten Schalteinheit 4 ist mit einem Gate-Anschluss G7 an die Steuereinheit 3 und über einen Drain-Anschluss D7 an ein erstes Potential 10 einer Spannungsversorgung 11 angeschlossen. Der Feldeffekt-Transistor 9 der zweiten, pulsweitenmodulierten Schalteinheit 5 ist mit einem Gate-Anschluss G9 ebenfalls an die Steuereinheit 3 und mit einem Source-Anschluss S9 an ein zweites Potential 12 der Spannungsversorgung 11 angeschlossen.
Die elektromagnetische Getriebebremse 2 ist zwischen den Source-Anschluss S7 des Feldeffekt-Transistors 7 der ersten Schalteinheit 4 und den Drain-Anschluss D9 des Feldeffekt-Transistors 9 der zweiten, pulsweitenmodulierten Schalteinheit 5 geschaltet.
Die Freilaufeinheit 6, die gemäß 1 als Diode ausgeführt ist, greift mit ihrer Kathode K6 am Drain-Anschluss D7 des Feldeffekt-Transistors 7 der ersten Schalteinheit 4 und mit ihrer Anode A6 am Drain-Anschluss D9 des Feldeffekt-Transistors 9 der zweiten, pulsweitenmodulierten Schalteinheit 5 an.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 umfasst die erfindungsgemäße Ansteuerschaltung 1 für die elektromagnetische Getriebebremse 2 weiterhin einen Verpolschutz 13, der gemäß 1 von einem Feldeffekt-Transistor 14 gebildet wird.
Gemäß 1 ist der Feldeffekt-Transistor 14 des Verpolschutzes 13 mit einem Gate-Anschluss G14 an die Steuereinheit 3 angeschlossen.
Ein Drain-Anschluss D14 des Feldeffekt-Transistors 14 des Verpolschutzes 13 greift hingegen am Drain-Anschluss D7 des Feldeffekt-Transistors 7 der ersten Schalteinheit 4 an.
Ein Source-Anschluss S14 des Feldeffekt-Transistors 14 des Verpolschutzes 13 ist an das erste Potential 10 der Spannungsversorgung 11 angeschlossen.
In einem Ausgangszustand der Ansteuerschaltung 1, den dieselbe dann einnimmt, wenn die elektromagnetische Getriebebremse 2 nicht zum Abbremsen der Vorgelegewelle des Getriebes benötigt wird, ist sowohl die erste Schalteinheit 4 als auch die zweite, pulsweitenmodulierte Schalteinheit 5 deaktiviert bzw. geöffnet. in diesem Fall sind dann die Transistoren 7, 9 der beiden Schalteinheiten 4, 5 von der Steuereinheit 3 nicht angesteuert.
Soll bei Ausführung eines Gangwechsels bzw. einer Schaltung in einem automatisierten Schaltgetriebe zur Synchronisation der Gänge die Vorgelegewelle des automatisierten Schaltgetriebes mit Hilfe der elektromagnetischen Getriebebremse 2 abgebremst werden, so wird über die Steuereinheit 3 die erste Schalteinheit 4 geschlossen und die zweite, pulsweitenmodulierte Schalteinheit 5 derart angesteuert, dass ein durch die Getriebebremse 2 fließender Ist-Strom einem Soll-Strom entspricht, der durch einen in der Steuereinheit 3 implementierten Regelalgorithmus vorgegeben wird und zur Bereitstellung der benötigten Bremswirkung der Getriebebremse 2 benötigt wird.
Den Ist-Strom liest die Steuereinheit 3 über die in die erste Schalteinheit 4 integrierte Strommesseinrichtung 8 ein und stellt den so eingelesenen Ist-Strom dem in der Steuereinheit 3 implementierten Regelalgorithmus zur Verfügung.
Solange die zweite, pulsweitenmodulierte Schalteinheit 5 angesteuert bzw. geschlossen ist, fließt ein elektrischer Strom durch den Feldeffekt-Transistor 7 der ersten Schalteinheit 4 über die elektromagnetische Getriebebremse 2 und den Feldeffekt-Transistor 9 der zweiten, pulsweitenmodulierten Schalteinheit 5. In diesem Fall kann dann über die elektromagnetische Getriebebremse 2 eine Vorgelegewelle des automatisierten Schaltgetriebes definiert abgebremst werden.
Sobald die Vorgelegewelle des automatisierten Schaltgetriebes ihre Zieldrehzahl erreicht hat, wird mithilfe der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung 1 die zweite, pulsweitenmodulierte Schalteinheit 5 und unmittelbar anschließend die erste Schalteinheit 4 deaktiviert bzw. geöffnet. Aufgrund der Selbstinduktion der elektromagnetischen Getriebebremse 2 sinkt die am Source-Anschluss S7 des Feldeffekt-Transistors 7 der ersten Schalteinheit 4 anliegende Spannung ins Negative, wobei die erste Schalteinheit 4 zwangsweise geöffnet wird. Solange elektrische Energie in der elektromagnetischen Getriebebremse 2 gespeichert ist, fließt ein elektrischer Strom durch die erste Schalteinheit 4 über die elektromagnetische Getriebebremse 2 und die Freilaufeinheit 6. Da die über dem Feldeffekt-Transistor 7 der ersten Schalteinheit 4 entstehende Spannung um ein Vielfaches höher ist als die sogenannte Vorwärtsspannung der als Freilaufdiode ausgebildeten Freilaufeinheit 6, wird der Großteil der in der elektromagnetischen Getriebebremse 2 gespeicherten Energie über den Feldeffekt-Transistor 7 der ersten Schalteinheit 4 abgebaut. Nur der Rest der in der elektromagnetischen Getriebebremse 2 gespeicherten Energie wird über die Freilaufeinheit 6 abgebaut. Hiermit ist es möglich, die in der elektromagnetischen Getriebebremse 2 gespeicherte Energie schnellstmöglich abzubauen, wodurch vermieden wird, dass die Vorgelegewelle des automatisierten Schaltgetriebes bei der Synchronisierung zu stark abgebremst wird. Hiermit kann letztendlich die Dauer einer Zugkraftunterbrechung verkürzt werden.
Abschließend sei angemerkt, dass die in 1 gezeigten Anreicherungs-Endkanal-Feldeffekt-Transistoren 7 und 9 der Schalteinheiten 4 und 5 nur dann leitend geschaltet werden können, wenn an denselben eine positive Gate-Source-Spannung anliegt. Aus diesem Grund ist in die erste Schalteinheit 4 eine Ladungspumpe integriert, um für den Feldeffekt-Transistor 7 der ersten Schalteinheit 4 im Bedarfsfall eine solche positive Gate-Source-Spannung aufzubauen. Im Bereich des Feldeffekt-Transistors 9 der zweiten Schalteinheit 5 ist eine solche Ladungspumpe nicht erforderlich.

1: Ansteuerschaltung
2: Getriebebremse
3: Steuereinheit
4: Schalteinheit
5: Schalteinheit
6: Freilaufeinheit
7: Feldeffekt-Transistor
8: Strommesseinrichtung
9: Feldeffekt-Transistor
10: erstes Potential
11: Spannungsversorgung
12: zweites Potential
13: Verpolschutz
14: Feldeffekt-Transistor
A6: Anode
D7: Drain-Anschluss
D9: Drain-Anschluss
D14: Drain-Anschluss
G7: Gate-Anschluss
G9: Gate-Anschluss
G14: Gate-Anschluss
K6: Kathode
S7: Source-Anschluss
S9: Source-Anschluss
S14: Source-Anschluss

Claims

Ansteuerschaltung für eine elektromagnetische Getriebebremse, mit einer Steuereinheit (3), mit einer von der Steuereinheit (3) ansteuerbaren ersten Schalteinheit (4), mit einer ebenfalls von der Steuereinheit (3) ansteuerbaren zweiten, pulsweitenmodulierten Schalteinheit (5), und mit einer Freilaufeinheit (6), wobei die erste Schalteinheit (7) einen Feldeffekt-Transistor (7) mit integrierter Strommesseinrichtung und integrierter Überspannungsschutzeinrichtung umfasst, wobei die zweite, pulsweitenmodulierte Schalteinheit (5) ebenfalls einen Feldeffekt-Transistor (9) umfasst, wobei der Feldeffekt-Transistor (7) der ersten Schalteinheit über einen ein Gate-Anschluss an die Steuereinheit (3) und über einen Drain-Anschluss an ein erstes Potential (10) einer Spannungsversorgung (11) angeschlossen ist, wobei der Feldeffekt-Transistor (9) der zweiten, pulsweitenmodulierte Schalteinheit über einen ein Gate-Anschluss an die Steuereinheit (3) und über einen Source-Anschluss an ein zweites Potential (12) der Spannungsversorgung (11) angeschlossen ist, wobei die elektromagnetische Getriebebremse (2) zwischen einen Source-Anschluss des Feldeffekt-Transistors der ersten Schalteinheit (4) und einen Drain-Anschluss des Feldeffekt-Transistors der zweiten Schalteinheit (5) geschaltet ist, und wobei die Freilaufeinheit (6) zwischen die Drain-Anschlüsse der Feldeffekt-Transistoren der beiden Schalteinheiten (4, 5) geschaltet ist.
Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufeinheit (6) eine Freilaufdiode ist, deren Kathode an den Drain-Anschluss des Feldeffekt-Transistors der ersten Schalteinheit (4) und deren Anode an Drain-Anschluss des Feldeffekt-Transistors der zweiten Schalteinheit (5) angeschlossen ist.
Ansteuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldeffekt-Transistoren der beiden Schalteinheiten (4, 5) Anreicherungs-Endkanal-Feldeffekt-Transistoren sind.
Ansteuerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schalteinheit (4) weiterhin eine integrierte Ladungspumpe umfasst.
Ansteuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Verpolschutz (13), der einen Feldeffekt-Transistor umfasst, wobei der Feldeffekt-Transistor des Verpolschutzes (13) über einen ein Gate-Anschluss an die Steuereinheit (3), und über einen Drain-Anschluss an den Drain-Anschluss des Feldeffekt-Transistors der ersten Schalteinheit (4) und über einen Source-Anschluss an das erste Potential (10) der Spannungsversorgung (11) angeschlossen ist
Verfahren zur Ansteuerung einer elektromagnetischen Getriebebremse unter Verwendung einer Ansteuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei dann, wenn eine Vorgelegewelle eine Getriebes zur Schaltungssynchronisation über die Getriebebremse auf eine Zieldrehzahl abgebremst werden soll, die Steuereinheit (3) die erste Schalteinheit (4) schließt und die zweite, pulsweitenmodulierte Schalteinheit (5) derart ansteuert, dass ein durch die Getriebebremse (2) fließender Ist-Strom einem durch einen Regelalgorithmus der Steuereinheit (3) vorgegebenem Soll-Strom entspricht, und wobei dann, wenn die Zieldrehzahl der Vorgelegewelle erreicht ist, die Steuereinheit (3) die zweite, pulsweitenmodulierte Schalteinheit (5) und unmittelbar anschließend die erste Schalteinheit (4) öffnet, sodass eine in der elektromagnetischen Getriebebremse (2) gespeicherte Energie über die erste Schalteinheit (4) abbaubar ist.