DE3616974A1 - Schaltungsanordnung zur ansteuerung der induktivitaet eines druckregelventils - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung der Induktivität eines Druckregelventils gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bekanntlich werden Schaltungsanordnungen dieser Gattung bei Kraftfahrzeugen für eine Getriebesteuerung vorge­ sehen, um beim Schalten der einzelnen Gänge in Ab­ hängigkeit der Motorlast bzw. des Momentes des Motors und seiner Drehzahl eine Druckanpassung herbeizuführen.

Das bevorzugte Anwendungsgebiet liegt bei den soge­ nannten elektronischen Getriebesteuerungen mit einem Druckregelventil, dessen Induktivität mit einer ver­ änderbaren Impulsfolge zur Einstellung des Druckregel­ ventils angesteuert wird. Daneben kommen Schaltungs­ anordnungen der im Gattungsbegriff genannten Art aber auch bei den üblichen Getrieben mit mechanischen Ge­ stängen zum Einsatz, um die dort vorgesehene übliche Druckdose zu ersetzen, und um durch Auswertung der Drehzahl und des Motormomentes den jeweils optimalen Druck herzustellen.

Da eine Induktivität nur einen geringen ohmschen Wider­ stand besitzt, verbietet es sich, die Induktivität des Druckregelventils mit einem Dauerstrom zu beaufschlagen, der zu einer hohen Verlustleistung führen würde. Man verwendet deshalb für die Ansteuerung der Induktivität des Druckregelventils eine Impulsfolge, deren Mittelwert ein Maß für den gewünschten Modulationsdruck des Getriebes ist.

Um eine Druckanpassung in Abhängigkeit der Drehzahl und der Last zu erzielen, muß die Impulsfolge variabel sein, und es ist schon bekannt, in diesem Sinne die Impulsbreiten der einzelnen Impulse zu verändern. Grund­ sätzlich läßt sich mit dieser Lösung bzw. mit der An­ steuerung der Induktivität des Druckregelventils mit einer solchen Impulsfolge zwar die gewünschte Druck­ anpassung erzielen, allerdings treten dabei gleich­ zeitig gravierende Nachteile auf.

Beim Einsatz elektronischer Schaltungen in einem Kraft­ fahrzeug muß nämlich ein besonderes Augenmerk auf die Störfreiheit gelegt werden, vornehmlich um Störungen des Autoradios auf den empfangbaren Wellenbereichen zu vermeiden. Solche mögliche Störungen sind in der Praxis ein häufiges Ärgernis und erfordern zu ihrer Beseitigung umständliche und aufwendige Entstörungs­ maßnahmen. Hier setzt die Kritik bei der bekannten Schaltungsanordnung ein, welche zur Ansteuerung der Induktivität des Druckregelventils eine Impulsfolge mit Impulsen unterschiedlicher Breite erzeugt.

Nach der Fourier-Analyse beinhaltet ein Rechteckimpuls bekanntlich eine Vielzahl von Oberwellen, und diese Oberwellen wirken bei der bekannten Schaltungsanordnung in die Wellenbereiche eines Autoradios hinein und verur­ sachen magnetische Einstreuungen in den Tonkopfteil eines Cassettengerätes. Nun ist es zwar grundsätzlich möglich, solche störenden Oberwellen durch geeignete Entstörungs­ schaltungen zu unterdrücken, diese Maßnahme stößt aller­ dings auf erhebliche Schwierigkeiten, da die einzelnen Oberwellenanteile mit den unterschiedlichen Impulsformen bzw. den unterschiedlichen Impulsbreiten erheblich schwan­ ken. Eine sichere Entstörung ist daher nur mit großem Schaltungsaufwand zu realisieren.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Schaltungsanordnun­ gen besteht darin, daß die Lösung mit den unter­ schiedlichen Impulsbreiten schaltungstechnisch einen relativ großen Aufwand bedeutet, so daß diese Schal­ tungsanordnungen wegen der damit verbundenen Kosten als unwirtschaftlich einzustufen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Besei­ tigung der beschriebenen Nachteile eine Schaltungsan­ ordnung zu schaffen, die preisgünstig herstellbar und sicher in ihrer Arbeitsweise ist, und die es vor allem erlaubt, mögliche Störungen im Autoradio auf ein­ fache Weise unterdrücken und beseitigen zu können.

Dieses Ziel erreicht die Erfindung bei der im Ober­ begriff des Anspruchs 1 genannten Schaltungsanordnung durch die im kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale.

Die schaltungstechnisch mit einfachen Mitteln und preisgünstig zu realisierende Maßnahme einer kon­ stanten Impulsbreite der einzelnen Impulse der Im­ pulsfolge für die Ansteuerung der Induktivität des Druckregelventils führt zu dem bedeutsamen Vorteil, daß notwendige Entstörungsmaßnahmen sicher zu be­ herrschen sind. Der Erfindung liegt nämlich der Ge­ danke zugrunde, die Impulsdauer jedes Impulses kon­ stant vorzugeben und beizubehalten, so daß damit auch die Oberwellen bei einer Fourier-Analyse genau defi­ nierbar und bekannt sind. In Kenntnis der Oberwellen ist es dann mit einfachen Maßnahmen möglich, eine er­ forderliche Entstörung gezielt vorzunehmen. Wenn näm­ lich die schädlichen Oberwellen bekannt sind, sind sie leicht in den Griff zu bekommen und mit einfachen - Mitteln auszuschalten. Hierin liegt ein entscheidender Vorteil der Erfindung.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung wird die vorgesehene konstante Impulsdauer durch die definiert eingestellte Ladezeit eines Kondensators bei einem freilaufenden astabilen Multivibrator vorgegeben. Dies läßt sich schaltungstechnisch mit einfachen Mit­ teln und zudem funktionssicher erzielen, und daher besteht ein weiterer Vorteil der Erfindung in den vergleichsweise geringen Herstellungskosten unter Ver­ wendung weniger Bauteile, wodurch die neue Schaltungs­ anordnung besonders wirtschaftlich wird.

Während die Ladezeit bei der neuartigen Schaltungsan­ ordnung vorgegeben ist, wird die Entladung bzw. der zeitliche Abstand zwischen benachbarten Impulsen ver­ ändert, um die gewünschte Druckanpassung über das Druck­ regelventil herbeiführen zu können. Zu diesem Zweck läßt sich mit Vorteil ein im Entladestromweg des Kon­ densators befindliches Schaltelement verwenden, welches von einer Sollspannung und einer Istspannung ange­ steuert wird und den Entladestromweg in Abhängigkeit davon freigibt oder sperrt, welche der beiden Span­ nungen größer ist. Dabei kann die Sollspannung in an sich bekannter Weise von einem Mikroprozessor vorge­ geben werden, der den Sollwert aus der gespeicherten Kennlinie des Motors bei den jeweiligen Betriebsbe­ dingungen vorgibt bzw. errechnet. Der tatsächliche jeweilige Istwert - also die Istspannung - wird in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung von einem Meßwiderstand abgegriffen, der in Reihe mit der In­ duktivität des Druckregelventils geschaltet ist.

Um die konstante Impulsdauer zu gewährleisten, ist es besonders zweckmäßig, den Entladestromweg und den Auf­ ladestromweg des Kondensators elektrisch voneinander zu trennen und in jedem Stromweg jeweils eine Diode vorzusehen.

Für die Betätigung bzw. Ansteuerung des erwähnten Schaltelementes kann in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ein von der Istspannung und der Soll­ spannung angesteuerter Komparator verwendet werden, der vorzugsweise einen als elektronischen Schalter wirkenden Schalttransistor beeinflußt. An Stelle eines Schalttransistors ist aber auch ein optischer Regel­ durchgriff mit einem Photowiderstand möglich. Ebenso läßt sich zweckmäßig ein Magnetfeldwiderstand verwenden, dessen Widerstand entsprechend der Komparator-Stellung verändert wird, um die Entladung des Kondensators zu ermöglichen, wenn die Istspannung kleiner als die Sollspannung ist.

Andere zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angege­ ben und der Zeichnung zu entnehmen.

Nachfolgend wird die Erfindung zum besseren Verständ­ nis anhand der in der Zeichnung dargestellten Aus­ führungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:.

Fig. 1 ein schematisches Blockschalt­ bild einer Schaltungsanordnung,

Fig. 2-5 einzelne Spannungsverläufe an unterschiedlichen und jeweils gekennzeichneten Stellen der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1,

Fig. 6 ein detallierteres Schalt­ bild einer Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1,

Fig. 7 und 8 jeweils ein Diagramm der Aus­ gangsspannung des in Fig. 6 dargestellten astabilen Multi­ vibrators bei unterschiedlichen Betriebszuständen des ebenfalls in Fig. 6 gezeigten Komparators,

Fig. 9 ein weiteres Diagramm zur Er­ läuterung der Wirkungsweise des Komparators gemäß Fig. 6,

Fig. 10 ein anderes Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung, und

Fig. 11 ein Schaltbild eines für die Schaltungsanordnung verwend­ baren Zeitgliedes für die de­ finierte konstante Aufladung eines Kondensators und für dessen variierbare Entladung.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung um­ faßt einen astabilen Multivibrator 10 zur Ansteue­ rung einer mit einer positiven Betriebsspannung U _B versorgten Schaltstufe 12. Diese dient ihrerseits zur Ansteuerung einer Induktivität 14 eines nicht nährer dargestellten Druckregelventils für eine Ge­ triebesteuerung in einem Kraftfahrzeug. Parallel zur Induktivität 14 ist eine Freilaufdiode 16 nach Masse geschaltet, und in Reihe mit der Induktivität 14 befindet sich eine Meßwiderstand 18.

An dem Meßwiderstand 18 wird eine Istspannung U _I ab­ gegriffen und einem Komparator 20 zugeführt, an dessen anderem Eingang eine Sollspannung U _S liegt. Ein wesent­ licher Bestandteil der Schaltungsanordnung ist ein Kondensator 22, der definiert unter vorgegebenen Be­ dingungen aufgeladen und über einen Entladewiderstand 24 in Abhängigkeit des Schaltzustandes des Komparators 20 entladen wird.

Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise der soweit erläuterten Zeichnungen wird nachfolgend auf Fig. 2- 5 Bezug genommen. Dort sind die Spannungsverläufe A- E an den entsprechend in Fig. 1 gekennzeichneten Stel­ len gezeigt.

Die Sollspannung U _S am Komparator 20 wird in an sich bekannter Weise einem nicht näher dargestellten Mikro­ prozessor entnommen, der den Sollspannungswert nach Maßgabe des Momentes und der Drehzahl entsprechend der Kennlinie des Motors vorgibt.

Der Komparator wird durch einen Vergleich der Ist­ und Sollspannung gesteuert, um den Entladewiderstand 24 zu schalten. Der Komparator 20 kann also die Lade­ bzw. Entladegeschwindigkeit des Kondensators 22 steuern. Wenn die Istspannung U _I den Wert der Sollspannung U _S überschreitet, ist der Komparator 20 gesperrt und der Kondensator 22 wird aufgeladen. Am Ausgang des Kom­ parators 20 entsteht die Impulsreihe gemäß Fig. 3, und am Ausgang des freilaufenden astabilen Multivi­ brators stellt sich die Impulsreihe E in Fig. 5 ein, die zur Ansteuerung der Schaltstufe 12 dient. Die Im­ pulsdauer T ₁ der Impulse ist dabei definiert durch die Aufladung des Kondensators 22 (vgl. Fig. 4) vor­ gegeben, während der zeitliche Abstand T ₂ zwischen benachbarten Impulsen variiren kann.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 6 wird der frei­ laufende astabile Multivibrator 10 unter Verwendung eines Schmitt-Triggers 26 gebildet. Am Eingang des Schmitt-Triggers 26 liegt der Kondensator 22, dessen Aufladestromweg durch den Ladewiderstand 28 und die Ladediode 30 vorgegeben ist. Parallel zu der Reihen­ schaltung des Ladewiderstandes 28 und der Ladediode 30 befindet sich ein Widerstand 32, dem sich der Ent­ ladewiderstand 24 anschließt.

Der Entladewiderstand 24 ist mit einem schematisch angedeuteten Schalttransistor 34 des Komparators 22 verbunden, an dessen Eingängen ein gestrichelt gezeich­ neter Glättungskondensator 36 geschaltet sein kann. Die Istspannung U _I wird vom Meßwiderstand 18 über einen weiteren Widerstand 38 zum Komparator 20 geführt.

Vom Ausgang des Schmitt-Triggers 26 führt ein Wider­ stand 40 zu einem Steuertransistor 42, der einen Lasttransistor 44 ansteuert, und im Kollektorkreis des Lasttransistors 44 liegt die Induktivität 14.

In Fig. 7 und 8 sind jeweils zwei Diagramme für die Ausgangsspannung U _A des Schmitt-Triggers 26 (bzw. des astabilen Multivibrators 10) gezeigt , und zwar für unterschiedliche Schaltzustände des Komparators 20.

Wenn die Istspannung U _I größer als die Sollspannung U _S ist, entsteht als Ausgangsspannung U _A gemäß Fig. 7 eine Impulsreihe mit großen Pausenzeiten zwischen den einzelnen Impulsen. Dies entspricht beispielsweise einem Grundstrom von 200 mA. Hierbei ist der Schalt­ transistor 34 gesperrt.

Wenn demgegenüber die Sollspannung U _S die Istspannung U _I übersteigt, ist der Schalttransistor 34 des Kom­ parators 20 offen, und dies führt gemäß Fig. 8 zu einer Impulsfolge mit einer hohen Frequenz durch kurze Entladezeiten des Kondensators 22.

Im Regelbereich variiert die Offenzeit des Komparators 20 bzw. des Schalttransistors 34, wie dies in Fig. 9 dargestellt ist. In jedem Fall besitzen die Impulse eine konstante Impulsdauer T _1, die in Fig. 9 durch die Zeiten a angedeutet ist. Während dieser Zeiten a ist der Schalttransistor 34 hochohmig.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Schaltungsanordnung, bei welcher die Konstanz der Impulsdauer T ₁ in beson­ derem Maße gewährleistet ist, wird nachfolgend anhand von Fig. 10 erläutert. Der astabile freilaufende Multi­ vibrator 10 umfaßt wieder einen extern beschalteten Schmitt-Trigger 26, dessen einer Eingang an einer Re­ ferenzspannung U _R liegt, die von einem Referenzspan­ nungserzeuger 50 erzeugt wird. Der andere Eingang des Schmitt-Triggers 26 ist über ein Zeitglied 54 mit seinem Ausgang verbunden. Das Zeitglied 54 bildet also ein Rückkopplungsnetzwerk.

Dem Komparator 20 werden wieder die Sollspannung U _S sowie die am Spannungsteiler 64,18 abgegriffene Ist­ spannung U _I zugeführt. Der Ausgang des Komparators 20 führt über einen Widerstand 62 zu dem Zeitglied 54 zur Beeinflussung der Lade- bzw. Entladegeschwin­ digkeit des Kondensators 22.

Die Ausgangssignale des astabilen Multivibrators 10 führen über einen Verstärker 52 zu dem Steuertran­ sistor 42, dem der Lasttransistor 44 nachgeschaltet ist, und im Kollektorkreis des Lasttransistors 64 befindet sich wieder die Induktivität 14.

Der Aufbau des Zeitgliedes 54 ist von entscheidender Bedeutung für die angestrebte Funktionsweise der neuen Schaltungsanordnung. In dem Aufladestromweg des Kon­ densators 22 befindet sich die Ladediode 30, die einen Stromfluß nur in Aufladerichtung zuläßt.

Im Entladestromweg des Kondensators 22 liegt eine Ent­ ladediode 46, die ihrerseits nur einen Stromfluß in Entladerichtung ermöglicht. Somit sind der Auflade­ stromweg und der Entladestromweg des Kondensators 22 voneinander getrennt.

Ob eine Entladung des Kondensators 22 stattfinden kann, hängt von dem Zustand des von dem Komparator 22 be­ einflußten Schalttransistors 60 mit den Widerständen 56 und 58 ab. Nach Maßgabe des Schaltzustandes des Komparators 20 wird somit im Regelbereich die Fre­ quenz der Impulsfolge bestimmt.

Der allgemeine Aufbau des Zeitgliedes 54 ist in Fig. 11 nochmals gesondert dargestellt, um die Trennung des Auflade- und Entladestromweges des Kondensators 22 voneinander zu verdeutlichen. Im Aufladestromweg befinden sich der Ladewiderstand 28 und die Ladediode 30, während im Entladestromweg der Entladewiderstand 24, ein allgemein als veränderbarer Widerstand darge­ stelltes Schaltelement 48 sowie die Entladediode 46 angeordnet sind. Das Schaltelement 48 bzw. dessen Widerstandswert wird durch den Komparator beeinflußt, wodurch die Frequenz der Impulsfolge verändert werden kann.

Für diese Beeinflussung bzw. für den Regeldurchgriff sind neben der Verwendung des Schalttransistors 60 in Fig. 10 auch andere vorteilhafte Lösungen denkbar.

So läßt sich ein Photowiderstand verwenden, der von einer von dem Komparator beeinflußten Lampe beleuchtet wird. Auch die Verwendung eines Magnetfeldwiderstandes ist zweckmäßig und günstig. Hier wird dann das Magnet­ feld durch den Komparator beeinflußt.

Claims (11)

1. Schaltungsanordnung zur Ansteuerung der In­ duktivität eines Druckregelventils für eine Getrie­ besteuerung mit einer veränderbaren Impulsfolge, de­ ren Mittelwert ein Maß für den gewünschten Modulations­ druck des Getriebes ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsdauer (T ₁) der Impulse (E) konstant und die Zeitdauer (T ₂) zwischen benachbarten Impulsen variabel ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen freilaufenden astabilen Multivibrator (10) mit einem Kondensator (22) umfaßt, und daß die definiert eingestellte Ladezeit des Kon­ densators (22) die konstante Impulsdauer (T ₁) bestimmt und die variierbare Entladung des Kondensators (22) die veränderbare Zeitdauer (T ₂) beeinflußt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufladestromweg und der Ent­ ladestromweg des Kondensators (22) voneinander ge­ trennt sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Aufladestromweg des Kon­ densators (22) eine Ladediode (30) geschaltet ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 und/oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Entladestromweg des Kondensators (22) eine Entladediode (46) geschaltet ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn der Entladung durch ein von einer Istspan­ nung (U _I) und einer Sollspannung (U _S) angesteuertes Schaltelement (34; 48; 60) im Entladestromweg des Kon­ densators (22) festlegbar ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement durch einen Komparator (20) mit einem Schalttransistor (34) ge­ bildet ist, der für den Fall, daß die Istspannung (U _I) größer als die Sollspannung (U _S) ist, hochohmig und im umgekehrten Fall niederohmig ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement durch einen von einem Komparator angesteuerten Photowiderstand gebildet ist.

9. Schaltungsanordnung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche 2-8, dadurch gekennzeichnet, daß der astabile Multivibrator (10) durch einen extern mit einem Zeitglied (54) geschalteten Schmitt-Trigger (26) gebildet ist.

10. Schaltungsanordnung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche 2-9, dadurch gekennzeichnet, daß der astabile Multivibrator (10) über einen Steuertran­ sistor (42) einen Lasttransistor (44) ansteuert, in dessen Kollektorleitung die Induktivität (14) des Druckregelventils liegt.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Induktivität (14) ein Meßwiderstand (18) geschaltet ist, von dem die Istspannung (U _I) angegriffen wird.