WO2008071713A1 - Schaltungsanordnung zur gemeinsamen pulsweitenmodulation von ventilen mit löschung - Google Patents

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Thomas Feucht
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Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement for common pulse width modulation of valves with deletion and relates in particular to a circuit arrangement for common pulse width modulation of several individually switched valves with common slow extinction.
  • Solenoid valves as a kind of known valves are used in vehicles, such as commercial vehicles, preferably for implementing electrical control pulses in, inter alia, hydraulic or pneumatic control pulses for controlling, for example, automatically or electronically controlled transmissions or electronic brake systems.
  • valves are typically operated by means of a circuit arrangement in a control unit with a pulse width modulation, wherein the circuit arrangement a switching possibility for a fast and slow erase, i. a fast or slow turning off of the magnetic field in the coils of the valves comprises. If there are several valves, a number of such circuit arrangements must hitherto be used in accordance with the number of valves.
  • Fig. 2 shows a simplified circuit arrangement for pulse width modulation and deletion of a single solenoid valve.
  • the known circuit arrangement according to FIG. 2 essentially comprises a first switch SO, a second switch Sl, an inductance L1 representing the coil of the solenoid valve, and a diode D1, a supply line V for supplying power to the circuit device, a feedback line R for signaling a state of the circuit - Order to a (not shown) control device, and a line PWM for introducing a pulse width modulation in the circuit arrangement via the first switch SO.
  • the second switch S1 and the diode D1 are connected in series in a first branch of the circuit arrangement, and this series connection is connected in parallel with the inductance L1 arranged in a second branch of the circuit arrangement between the supply line V and the feedback line R.
  • the parallel connection with the inductance L1 on the one hand and the second switch S1 and the diode D1 on the other hand can then be connected to a ground potential M via the first switch SO at which the pulse width modulation is controlled.
  • a disadvantage of the known circuit arrangement, which is required in this form for an inductance L1 of a solenoid valve to be controlled, is in particular that two switches SO, Si are required for each inductance L1, that only one turn-off path per inductance L1 is present, and that at the time of deactivation of the magnetic field of the inductance a synchronization of the two switches SO, Si is necessary.
  • the disadvantage thus results in an increased cost of components and a more complex control, which are reflected in particular in the automotive sector in undesirably high costs and high development costs.
  • a higher number of components in the overall system has a higher risk of failure and can thus lead to a deteriorated economy of the vehicle.
  • document DE 101 50 752 A1 discloses a valve driver in which a valve spool, a clamping device and a switching device are arranged serially and a freewheeling device is arranged parallel to the valve spool and to the clamping device.
  • the pulse width modulation is switched off by the switching device at a rapid de-excitation of the valve spool by the Abklemmvorraum, so that only one valve spool quickly entreizbar and thus Furthermore, a separate valve driver is required for each valve spool.
  • the invention is therefore based on the object of reducing the number of necessary circuit arrangements and thus of the component expenditure for controlling installed valves and at the same time providing automatic switching between a slow and a rapid extinguishment when the valves are switched off.
  • a circuit arrangement for switching valves with common pulse width modulation and cancellation comprising a first
  • a respective second switch is advantageously provided for each inductor representing a coil of a solenoid valve, whereby the power supply can be switched on and off individually for the inductors, in groups or for all inductors, and only one common extinguishing diode is provided for all inductors dependence from the switching state of one of the second switch causes a slow or rapid deletion of the magnetic field of the inductance to be deleted.
  • the pulse width modulation operation does not need to be interrupted, and synchronization of the first switch with respective second switches is not required.
  • a first shutdown path is provided via the second switches and a second shutdown path is provided via the first switch.
  • the control device detects a fault condition of the first and the single second switches based on the returned state.
  • one of the second switches and one of the inductors are connected in series; a plurality of the second switches and inductors connected in series are connected in parallel between a voltage supply line and a first terminal of the first switch; the diode is connected between the voltage supply line and the first terminal of the first switch in parallel with the series-connected series circuits of the second switches and inductors; and a second terminal of the first switch is connected to a ground potential of the circuit arrangement.
  • the pulse width modulation introduced at the first switch clocks the circuit arrangement with a frequency between 1 and 10 kHz.
  • the first switch and the second switch field effect transistors are advantageousously, the first switch and the second switch field effect transistors.
  • the first switch and a corresponding second switch can remain unsynchronized and the triggering of the pulse width modulation at the first switch can be continued without interruption.
  • the diode and the first switch are dimensioned such that the total current flowing in the individual switching states of the circuit arrangement through the inductors can be transmitted without destruction.
  • Fig. 2 simplifies a known circuit arrangement for pulse width modulation and deletion of a single solenoid valve.
  • FIG. 1 shows a simplified circuit arrangement for the common pulse width modulation of solenoid valves with common slow erase according to one embodiment.
  • the circuit shown in Fig. 1 is suitable for any solenoid valves in applications in which magnets are to be switched alternately or simultaneously, and finds application preferably in automatic or electronic transmission controls or electronic brake systems.
  • the circuit arrangement according to FIG. 1 essentially comprises a supply line V for voltage supply, activation lines Al to An for controlling second switches S1 to Sn, feedback lines R1 to Rn for returning states of the circuit arrangement to a control device (not shown) such as, for example Control unit, coils or inductors L1 to Ln, the second switches S1 to Sn, where n is an integer, a diode D2, a feedback line RO, a first switch SO, a pulse width modulation input control line PWM for initiating a pulse width modulation at the switch SO, and a ground terminal M. lying at a ground potential, for example, a vehicle ground.
  • a diode D2 between the supply line V and the first terminal of the first switch SO connected in parallel with these parallel-connected series circuits (S1 to Sn, L1 to Ln) a diode D2 between the supply line V and the first terminal of the first switch SO connected in parallel.
  • the first switch SO connected in the closed state, the inductors L1 to Ln, the second switch S1 to Sn and the diode D2 in the above-mentioned parallel branches of the circuit arrangement with the ground terminal M.
  • the circuit arrangement basically consists of the first switch SO, which generates the pulse width modulation for all valves or inductances L1 to Ln, and the diode D2, which causes the slow extinction of the solenoid valves, and the second switches S1 to Sn, which for Supply of the inductors L1 to Ln and for automatic switching between a slow and a quick deletion of the magnetic fields of the individual valves are used.
  • the coil currents of the connected inductors L1 to Ln in the respective off phase i. during the turn-off of the pulse width modulation with closed second switches S1 to Sn, then flow on this then conductive diode D2 and change only slowly, so that the valve coil magnetic fields change or degrade slowly.
  • Diode D2 thus causes the energy stored in the coil of the solenoid valve to increase during the pulse width modulating operation, i. during the desired control operation of the solenoid valve, off state does not decrease too quickly and thereby the valve is held in the desired position.
  • the pulse width modulation operation and thus the desired control operation of the solenoid valve are terminated, For example, for the purpose of switching off the solenoid valve, a rapid shutdown, ie cancellation, the solenoid valve magnetic field is desired.
  • the diode D2 must therefore be switched off. This is done by means of the second switches S1 to Sn individually for each inductor L1 to Ln or together for all inductors L1 to Ln.
  • the second switches S1 to Sn are preferably designed as field-effect transistors.
  • the diode D2 is preferably a fast diode and dimensioned in terms of their maximum power loss so that they can pass through the non-destructive flowing in the Abschaltfall by the coils of the solenoid valves current. This results in simultaneous switching of all solenoid valves by driving the second switch S1 to Sn via the Anberichttechnischen Al to An although a limited number of parallel switchable coils, or measures are to be taken to the effect that not all existing solenoid valves simultaneously, but in groups or individually or switched individually.
  • suitable measures in the proposed circuit arrangement a high degree of freedom in design, properties and parameters.
  • the same applies in principle to the first switch SO which is preferably also designed as a field effect transistor.
  • the feedback lines RO to Rn allow the control device (not shown) to detect an error state, ie the operability, of the respective first and second switches SO to Sn, the feedback line RO also representing a virtual ground due to the mean potential generated by the pulse width modulation, and so on - ensured with a constant voltage across the individual coils / inductors L1 to Ln of the solenoid valves.
  • inductances L1 to Ln of the solenoid valves can be arranged both externally and, for example in electronic brake systems, internally in the solenoid valve body.
  • the invention provides the following solutions and remedies to the disadvantages of known arrangements.
  • a second shutdown path is provided.
  • the circuit arrangement is not limited to a specific type of valves, but can be used for any, electrically or electronically switched valves.

Abstract

Beschrieben wird eine Schal tungsaxiordnung zum Schalten von Ventilen mit gemeinsamer Pulsweitenmodulation und Löschung, mit einem ersten Schalter (SO), an dem eine Pulsweitenmodulation zur Steuerung von Magnetfeldern einer Vielzahl von mit der Schaltungsanordnung verbundenen Induktivitäten (Ll bis Ln) der Ventile eingesteuert wird; einer Vielzahl von zweiten Schaltern (Sl bis Sn), mittels welchen die Schaltungsanordnung zwischen einer langsamen und einer schnellen Löschung der Magnetfelder der Induktivitäten (Ll bis Ln) umschaltbar ist; und einer Diode (D2), die sich bei einem Schaltzustand der zweiten Schalter (Sl bis Sn) für eine langsame Löschung der Magnetfelder der Induktivitäten (Ll bis Ln) im Durchlasszustand befindet, und die sich bei einem Schaltzustand der zweiten Schalter (Sl bis Sn) für eine schnelle Löschung der Magnetfelder der Induktivitäten (Ll bis Ln) nicht mehr paralIeI zu den Induktivitäten (Ll bis Ln) befindet.

Description

SCHALTUNGSANORDNUNG ZUR GEMEINSAMEN PULSWEITENMODULATION VON VENTILEN MIT LÖSCHUNG
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur gemeinsamen Pulsweitenmodulation von Ventilen mit Löschung und bezieht sich insbesondere auf eine Schaltungsanordnung zur gemeinsamen Pulsweitenmodulation mehrerer individuell geschalteter Ventile mit gemeinsamer langsamer Löschung.
Magnetventile als eine Art an sich bekannter Ventile werden in Fahrzeugen, etwa Nutzfahrzeugen, bevorzugt zur Umsetzung von elektrischen Steuerimpulsen in unter anderem hydraulische oder pneumatische Steuerimpulse zur Steuerung von zum Beispiel automatisch bzw. elektronisch gesteuerten Getrieben oder elektronischen Bremssystemen verwendet.
Bei derartigen Anwendungen werden die Ventile in der Regel mittels einer Schaltungsanordnung in einem Steuergerät mit einer Pulsweitenmodulation betrieben, wobei die Schaltungsanordnung eine Umschaltmöglichkeit für eine schnelle und lang- same Löschung, d.h. ein schnelles oder langsames Ausschalten des Magnetfelds in den Spulen der Ventile, aufweist. Sind mehrere Ventile vorhanden, müssen bislang entsprechend der Anzahl der Ventile mehrere solcher Schaltungsanordnungen verwendet werden.
Fig. 2 zeigt vereinfacht eine bekannte Schaltungsanordnung zur Pulsweitenmodulation und Löschung eines einzelnen Magnetventils.
Die bekannte Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 umfasst im Wesentlichen einen ersten Schalter SO, einen zweiten Schalter Sl, eine die Spule des Magnetventils repräsentierende Induktivität L1 und eine Diode Dl, eine Versorgungsleitung V zur SpannungsVersorgung der Schaltungseinrichtung, eine Rückmeldeleitung R zur Rückmeldung eines Zustands der Schaltungsan- Ordnung an eine (nicht gezeigte) Steuereinrichtung, und eine Leitung PWM zur Einsteuerung einer Pulsweitenmodulation in die Schaltungsanordnung über den ersten Schalter SO.
Im Einzelnen sind der zweite Schalter S1 und die Diode D1 in einem ersten Zweig der Schaltungsanordnung in Serie verschaltet, und ist diese Serienverschaltung mit der in einem zweiten Zweig der Schaitungsanordnung angeordneten Induktivität L1 zwischen der Versorgungsleitung V und der Rückmeldeleitung R parallel verschaltet. Die Paralielverschaltung mit der In- duktivität L1 einerseits und dem zweiten Schalter Sl und der Diode D1 andererseits ist sodann über den ersten Schalter SO, an dem die Pulsweitenmodulation eingesteuert wird, mit einem Massepotenzial M verbindbar.
Nachteilig bei der bekannten Schaltungsanordnung, die in die- ser Form für jeweils eine zu steuernde Induktivität L1 eines Magnetventils erforderlich ist, ist insbesondere, dass für jede Induktivität L1 zwei Schalter SO, Si erforderlich sind, dass nur ein Abschaltpfad pro Induktivität L1 vorhanden ist, und dass im Abschaltzeitpunkt des Magnetfelds der Induktivi- tat eine Synchronisation der beiden Schalter SO, Si notwendig ist.
Nachteilig resultieren somit ein erhöhter Aufwand an Bauteilen sowie eine komplexere Ansteuerung, die sich insbesondere auf dem Fahrzeugsektor in unerwünscht hohen Kosten und hohem Entwicklungsaufwand niederschlagen. Zudem birgt eine höhere Anzahl von Bauteilen im Gesamtsystem ein höheres Ausfallrisiko und kann dadurch zu einer verschlechterten Wirtschaftlichkeit des Fahrzeugs führen.
Ferner offenbart die Druckschrift DE 101 50 752 Al einen Ven- tiltreiber, bei dem eine Ventilspule, eine Abklemmvorrichtung und eine Schaltvorrichtung seriell und eine FreilaufVorrichtung parallel zur Ventilspule und zur Abklemmvorrichtung angeordnet sind. Bei dieser Anordnung wird die Pulsweitenmodu- iation durch die Schaltvorrichtung bei einer Schnellentregung der Ventilspule durch die Abklemmvorrichtung abgeschaltet, so dass jeweils nur eine Ventilspule schnellentregbar und somit weiterhin für jede Ventilspule ein separater Ventiltreiber erforderlich ist.
Der Erfindung liegt daher als Aufgabe zugrunde, die Anzahl notwendiger Schaltungsanordnungen und damit des Bauteileauf- wands zur Ansteuerung verbauter Ventile zu verringern und gleichzeitig eine automatische ümschaltung zwischen einer langsamen und einer schnellen Löschung bei einem Ausschalten der Ventile bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Pa- tentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der beigefügten Unteransprüche.
Somit wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch eine Schaltungsanordnung zum Schalten von Ventilen mit gemeinsamer Pulsweitenmodulation und Löschung, umfassend einen ersten
Schalter, an dem eine Pulsweitenmodulation zur Steuerung von Magnetfeldern einer Vielzahl von mit der Schaltungsanordnung verbundenen Induktivitäten der Ventile eingesteuert wird; und eine Diode, die sich bei einem Schaltzustand der zweiten Schalter für eine langsame Löschung der Magnetfelder der Induktivitäten im Durchlasszustand befindet, und die sich bei einem Schaltzustand der zweiten Schalter für eine schnelle Löschung der Magnetfelder der Induktivitäten nicht im Löschkreis befindet, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von zwei- ten Schaltern, mittels welchen die Schaltungsanordnung zwischen einer langsamen und einer schnellen Löschung der Magnetfelder der Induktivitäten umschaltbar ist; wobei die zweiten Schalter die Magnetfelder der Induktivitäten gemeinsam, gruppenweise oder einzeln zwischen der langsamen und der schnellen Löschung umschalten.
Vorteilhaft ist somit für jede eine Spule eines Magnetventils repräsentierende Induktivität je ein zweiter Schalter vorgesehen, mitteis dem die Stromzufuhr den Induktivitäten individuell, gruppenweise oder für alle Induktivitäten gemeinsam zu- und wegschaltbar ist, und ist für alle Induktivitäten nur eine gemeinsame Löschdiode vorgesehen, die in Abhängigkeit von dem Schaltzustand eines der zweiten Schalter eine langsame oder eine schnelle Löschung des Magnetfelds der zu löschenden Induktivität bewirkt. Bei der langsamen Löschung des Magnetfelds braucht hierbei der Pulsweitenmodulationsbetrieb nicht unterbrochen zu werden, und ist eine Synchronisation des ersten Schalters mit jeweiligen zweiten Schaltern nicht erforderlich. Über die zweiten Schalter wird ein erster Abschaltpfad und über den ersten Schalter ein zweiter Abschaltpfad bereitgestellt.
Bevorzugt erfolgt die Ansteuerung des ersten Schalters zur Erzeugung der gemeinsamen Pulsweitenmodulation über eine Pulsweitenmodulations-Einsteuerleitung, und erfolgt die Ansteuerung der Vielzahl der zweiten Schalter zur Umschaltung zwischen der langsamen und der schnellen Löschung der Magnet- feider der Induktivitäten über Ansteuerleitungen für jeden der zweiten Schalter über eine Steuereinrichtung.
Weiter bevorzugt ist an dem ersten und an jedem der zweiten Schalter eine Rückmeldeleitung zur Rückmeldung des Zustands des ersten und der einzelnen zweiten Schalter vorgesehen, und erfasst die Steuereinrichtung anhand des zurückgemeldeten Zustands einen Fehlerzustand des ersten und der einzelnen zweiten Schalter.
Vorteilhaft sind jeweils einer der zweiten Schalter und eine der Induktivitäten in Serie verschaltet sind; sind eine Viel- zahl der in Serie verschalteten zweiten Schalter und Induktivitäten zwischen einer Spannungsversorgungsleitung und einem ersten Anschluss des ersten Schalters parallel verschaltet; ist die Diode zwischen der Spannungsversorgungsleitung und dem ersten Anschluss des ersten Schalters parallel zu den pa- rallel verschalteten Serienschaltungen der zweiten Schalter und Induktivitäten verschaltet; und ist ein zweiter Anschluss des ersten Schalters mit einem Massepotenzial der Schaltungsanordnung verbunden.
Bevorzugt erfolgt in einem geöffneten Zustand der zweiten Schalter eine schnelle Löschung und in einem geschlossenen Zustand der zweiten Schalter eine langsame Löschung der Magnetfelder der Induktivitäten. Ebenfalls bevorzugt taktet die an dem ersten Schalter einge- steuerte Pulsweiteπmodulation die Schaltungsanordnung mit einer Frequenz zwischen 1 und 10 kHz.
Vorteilhaft sind der erste Schalter und die zweiten Schalter Feldeffekt-Transistoren.
Weiter vorteilhaft können bei der langsamen Löschung eines Magnetfelds einer Induktivität der erste Schalter und ein entsprechender zweiter Schalter unsynchronisiert bleiben und kann die Einsteuerung der Pulsweitenmodulation an dem ersten Schalter unterbrechungsfrei fortgesetzt werden.
Zweckmäßig sind die Diode und der erste Schalter derart dimensioniert, dass der in den einzelnen Schaltzuständen der Schaltungsanordnung durch die Induktivitäten fließende Gesamtstrom zerstörungsfrei durchleitbar ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 vereinfacht eine Schaltungsanordnung zur gemeinsamen Pulsweitenmodulation von Magnetventilen mit gemeinsamer lang- samer Löschung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
Fig. 2 vereinfacht eine bekannte Schaltungsanordnung zur Pulsweitenmodulation und Löschung eines einzelnen Magnetventils.
Fig. 1 zeigt vereinfacht eine Schaltungsanordnung zur gemein- samen Pulsweitenmodulation von Magnetventilen mit gemeinsamer langsamer Löschung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung ist für beliebige Magnetventile in Anwendungen geeignet, in welchen Magnete wechselweise oder gleichzeitig zu schalten sind, und fin- det Anwendung bevorzugt in automatischen oder elektronischen Getriebesteuerungen oder elektronischen Bremssystemen. Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 umfasst im Wesentlichen eine Versorgungsleitung V zur Spannungsversorgung, Ansteue- rungsleitungen Al bis An zur Ansteuerung von zweiten Schaltern S1 bis Sn, Rückmeldeleitungen Rl bis Rn zur Rückmeldung von Zuständen der Schaltungsanordnung an eine (nicht gezeigte) Steuereinrichtung wie beispielsweise ein Steuergerät, Spulen bzw. Induktivitäten L1 bis Ln, die zweiten Schalter S1 bis Sn, wobei n eine Ganzzahl ist, eine Diode D2, eine Rückmeldeleitung RO, einen ersten Schalter SO, eine Pulsweitenmo- dulations-Einsteuerleitung PWM zur Einsteuerung einer Pulsweitenmodulation an dem Schalter SO, und einen auf einem Massepotenzial, beispielsweise einer Fahrzeugmasse, liegenden Masseanschluss M.
Im Einzelnen sind zwischen der Versorgungsleitung V und einem ersten Anschluss des ersten Schalters SO eine der Anzahl n von zu schaltenden Spulen bzw. Induktivitäten in Magnetventilen entsprechende Anzahl von Serienschaltungen aus jeweils einem der zweiten Schalter S1 bis Sn und jeweils einer der Induktivitäten L1 bis Ln, welche die Spulen der zu schalten- den Magnetventile repräsentieren, parallel verschaltet. Darüber hinaus ist mit diesen parallel verschalteten Serienschaltungen (S1 bis Sn, L1 bis Ln) eine Diode D2 zwischen der Versorgungsleitung V und dem ersten Anschluss des ersten Schalters SO parallel verschaltet. Der erste Schalter SO ver- bindet im geschlossenen Zustand die Induktivitäten L1 bis Ln, die zweiten Schalter S1 bis Sn und die Diode D2 in den vorstehend erwähnten parallelen Zweigen der Schaltungsanordnung mit dem Masseanschluss M.
In anderen Worten besteht die Schaltungsanordnung grundlegend aus dem ersten Schalter SO, welcher die Pulsweitenmodulation für alle Ventile bzw. Induktivitäten L1 bis Ln erzeugt, und der Diode D2, welche die langsame Löschung der Magnetventile bewirkt, und den zweiten Schaltern S1 bis Sn, die zur Versorgung der Induktivitäten L1 bis Ln und zur automatischen Um- Schaltung zwischen einer langsamen und einer schnellen Löschung der Magnetfelder der einzelnen Ventile dienen. Die grundlegende Funktionsweise der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung ist derart, dass bei einem geschlossenen zweiten Schalter S1 bis Sn ein daran angeschlossenes Ventil über den ersten Schalter SO mit Pulsweitenmodulation und langsamer Löschung bzw. langsamer Abschaltung des Magnetfelds der Magnetventilspulen betrieben wird, und bei einem geöffnetem zweiten Schalter S1 das entsprechende Ventil schnell abgeschaltet wird, da die als Löschdiode und Freilaufdiode wirkende Diode D2 nicht mehr wirksam ist.
Wäre keine als Freilaufdiode wirkende Diode D2 vorgesehen, wäre nur eine schnelle Löschung der Ventilspulen-Magnetfelder durch öffnen der zweiten Schalter S1 bis Sn möglich, mit in der Folge hohen Rückschlagimpulsen, da die Pulsweitenmodulation, welche durch eine Variation des Verhältnisses von Ein- schaltdauer zu Ausschaltdauer eine Steuerung der Leistung im Magneten des Magnetventils ermöglicht, zu einer schnellen Taktung der Magnetventile im Bereich zwischen beispielsweise 1 und 10 kHz, bevorzugt zwischen 6 und 7 kHz, und dadurch zu einem schnellen Ein- und Ausschalten der Ventilspulen-Magnet- feider mit entsprechend starker Gegeninduktion führt.
Durch die Bereitstellung der Diode D2 jedoch können die Spulenströme der angeschlossenen Induktivitäten L1 bis Ln in der jeweils ausgeschalteten Phase, d.h. während der Ausschaltdauer der Pulsweitenmodulation bei geschlossenen zweiten Schal- tern S1 bis Sn, über diese dann leitende Diode D2 weiterfließen und sich nur langsam ändern, so dass sich auch die Ventilspulen-Magnetfelder nur langsam ändern oder abbauen.
Die Diode D2 bewirkt somit, dass die in der Spule des Magnetventils gespeicherte Energie im während des Pulsweitenmodula- tionsbetriebs, d.h. während des erwünschten Regelbetriebs des Magnetventils, ausgeschalteten Zustand nicht zu schnell abnimmt und dadurch das Ventil in der gewünschten Stellung gehalten wird.
Soll hingegen der Pulsweitenmodulationsbetrieb und damit der erwünschte Regelbetrieb des Magnetventils beendet werden, beispielsweise zum Zwecke des Abschaltens des Magnetventils, ist eine schnelle Abschaltung, d.h. Löschung, des Ventilspulen-Magnetfelds erwünscht. Zu diesem Zweck muss die Diode D2 daher weggeschaltet werden. Dies erfolgt mittels den zweiten Schaltern S1 bis Sn einzeln für jede Induktivität L1 bis Ln oder gemeinsam für alle Induktivitäten L1 bis Ln.
Dies erfolgt insbesondere auch dann, wenn der Pulsweitenmodu- lationsbetrieb über den ersten Schalter SO auch bei öffnen der zweiten Schalter S1 bis Sn fortgeführt und nicht unter- brochen wird, so dass eine Synchronisation des ersten Schalters SO und der zweiten Schalter S1 bis Sn für das Abschalten der Ventilspulen-Magnetfelder nicht erforderlich ist.
Es wird angemerkt, dass die zweiten Schalter S1 bis Sn bevorzugt als Feldeffekt-Transistoren ausgestaltet sind. Ferner ist die Diode D2 bevorzugt eine schnelle Diode und hinsichtlich ihrer maximalen Verlustleistung derart dimensioniert, dass sie den im Abschaltfall durch die Spulen der Magnetventile fließenden Strom zerstörungsfrei durchleiten kann. Hierdurch ergibt sich bei gleichzeitigem Schalten aller Magnet- ventile durch Ansteuern der zweiten Schalter S1 bis Sn über die Ansteuerleitungen Al bis An zwar eine begrenzte Anzahl parallel schaltbarer Spulen, oder sind Maßnahmen dahingehend zu treffen, dass nicht alle vorhandenen Magnetventile gleichzeitig, sondern gruppenweise oder individuell bzw. einzeln geschaltet werden. Durch geeignete Maßnahmen besteht bei der vorgeschlagenen Schaltungsanordnung jedoch ein hoher Freiheitsgrad bei Auslegung, Eigenschaften und Parametern. Gleiches gilt prinzipiell auch für den ersten Schalter SO, der bevorzugt ebenfalls als Feldeffekt-Transistor ausgestaltet ist.
Die Rückmeldeleitungen RO bis Rn ermöglichen der (nicht gezeigten) Steuereinrichtung eine Erfassung eines Fehlerzustands, d.h. der Funktionsfähigkeit, der jeweiligen ersten und zweiten Schalter SO bis Sn, wobei die Rückmeldeleitung RO aufgrund des durch die Pulsweitenmodulation erzeugten mittleren Potentials ferner eine virtuelle Masse darstellt und so- mit eine konstante Spannung über den einzelnen Spulen/Induktivitäten L1 bis Ln der Magnetventile gewährleistet.
Es wird angemerkt, dass die Induktivitäten L1 bis Ln der Magnetventile sowohl extern als auch, beispielsweise bei elekt- ronischen BremsSystemen, intern im Magnetventilkörper angeordnet sein können.
In Übereinstimmung mit der vorangehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels stellt die Erfindung die nachstehenden Lösungen und Abhilfen der Nachteile bekannter Anordnungen bereit.
Es ist nur eine Löschdiode, d.h. die Diode D2, für mehrere Ventile und nur ein erster Schalter SO zur Erzeugung der Pulsweitenmodulation erforderlich.
Es wird eine automatische Umschaltung zwischen langsamer und schneller Löschung des Magnetfelds einer Spule eines Magnetventils bereitgestellt.
Es wird ein zweiter Abschaltpfad bereitgestellt.
Insgesamt wird durch die vorgeschlagene Schaltungsanordnung eine wesentliche Verringerung des Aufwands an Bauelementen und Bauteilen dadurch erreicht, dass mehrere zu schaltende Magnetventile zusammengefasst werden. Hierbei ist die Schaltungsanordnung nicht auf eine bestimmte Art von Ventilen beschränkt, sondern kann für beliebige, elektrisch oder elektronisch zu schaltende Ventile Anwendung finden.
Strukturelle Implementationen, die zu der detaillierten Beschreibung hierin ähnlich sind, sind nicht als Abweichen von dem Gegenstand der Erfindung zu werten. Bezugszeichenliste (Fig. 1)
V gemeinsame Versorgungsleitung
RO bis Rn Rückmeldeleitungen
Al bis An Ansteuerleitungen
50 erster Schalter
51 bis Sn zweite Schalter L1 bis Ln Induktivitäten (Magnetventilspulen)
D2 Diode
PWM Pulsweitenmodulations-Einsteuerleitung
M Massepotenzial

Claims

Patentansprüche
1. Schaltungsanordnung zum Schalten von Ventilen mit gemeinsamer Pulsweitenmodulation und Löschung, umfassend: - einen ersten Schalter (SO), an dem eine Pulsweitenmodulation zur Steuerung von Magnetfeldern einer Vielzahl von mit der Schaltungsanordnung verbundenen Induktivitäten (L1 bis Ln) der Ventile eingesteuert wird; und
- eine Diode (D2), die sich bei einem Schaltzustand der zweiten Schalter (S1 bis Sn) für eine langsame Löschung der Magnetfelder der Induktivitäten (L1 bis Ln) im Durchlasszustand befindet, und die sich bei einem Schaltzustand der zweiten Schalter (S1 bis Sn) für eine schnelle Löschung der Magnetfelder der Induktivitäten (L1 bis Ln) nicht im Löschkreis befindet, gekennzeichnet durch
- eine Mehrzahl von zweiten Schaltern (S1 bis Sn) , mittels welchen die Schaltungsanordnung zwischen einer langsamen und einer schnellen Löschung der Magnetfelder der Induktivitäten (L1 bis Ln) umschaltbar ist; wobei
- die zweiten Schalter (S1 bis Sn) die Magnetfelder der Induktivitäten (L1 bis Ln) gemeinsam, gruppenweise oder einzeln zwischen der langsamen und der schnellen Löschung umschalten.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung des ersten Schalters (SO) zur Erzeugung der gemeinsamen Pulsweitenmodulation über eine Pulsweitenmodulations-Einsteuerleitung (PWM) und die Ansteuerung der Vielzahl der zweiten Schalter (S1 bis Sn) zur Umschaltung zwischen der langsamen und der schnellen Löschung der Magnetfelder der Induktivitäten (L1 bis Ln) über Ansteuerleitungen (Al bis An) für jeden der zweiten Schalter (S1 bis Sn) über eine Steuereinrichtung erfolgt.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten (SO) und an jedem der zweiten (S1 bis Sn) Schalter eine Rückmeldeleitung (Rl bis Rn) zur Rückmeldung des Zustande des ersten (SO) und der einzelnen zweiten Schalter (S1 bis Sn) vorgesehen ist, und die Steuereinrichtung anhand des zurückgemeldeten Zustande einen Fehlerzustand des ersten (SO) und der einzelnen zweiten Schalter (S1 bis Sn) erfasst.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass
- jeweils einer der zweiten Schalter (S1 bis Sn) und eine der Induktivitäten (L1 bis Ln) in Serie verschaltet sind;
- eine Vielzahl der in Serie verschalteten zweiten Schalter (S1 bis Sn) und Induktivitäten (L1 bis Ln) zwischen einer Spannungsversorgungsleitung (V) und einem ersten Anschluss des ersten Schalters (SO) parallel verschaltet sind;
- die Diode (D2) zwischen der Spannungsversorgungslei- tung (V) und dem ersten Anschluss des ersten Schalters
(SO) parallel zu den parallel verschalteten Serienschaltungen der zweiten Schalter (S1 bis Sn) und Induktivitäten (L1 bis Ln) verschaltet ist; und
- ein zweiter Anschluss des ersten Schalters (SO) mit einem Massepotenzial der Schaltungsanordnung verbunden ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem geöffneten Zustand der zweiten Schalter (S1 bis Sn) eine schnelle Löschung und in einem geschlossenen Zustand der zweiten Schalter (S1 bis Sn) eine langsame Löschung der Magnetfelder der Induktivitäten (L1 bis Ln) erfolgt.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die an dem ersten Schalter (SO) einge- steuerte Pulsweitenmodulation die Schaltungsanordnung mit einer Frequenz zwischen 1 und 10 kHz taktet.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schalter (SO) und die zweiten Schalter (S1 bis Sn) Feldeffekt-Transistoren sind.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass bei der langsamen Löschung eines Magnetfelds einer Induktivität (L1 bis Ln) der erste Schalter (SO) und ein entsprechender zweiter Schalter (S1 bis Sn) unsynchronisiert sind und die Einsteuerung der Pulsweitenmodulation an dem ersten Schalter (SO) unterbre- chungsfrei fortgesetzt wird.
9. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diode (D2) und der erste Schalter (SO) derart dimensioniert sind, dass der in den einzelnen Schaltzuständen der Schaltungsanordnung durch die Induktivitäten (L1 bis Ln) fließende Gesamtstrom zerstörungsfrei durchleitbar ist.
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