CN108463362A - 用于在机动车处的有源的底盘系统的系统架构 - Google Patents

用于在机动车处的有源的底盘系统的系统架构 Download PDF

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Abstract

一种用于在机动车处的有源的底盘系统的系统架构，包括：车载电网(10)，该车载电网具有第一子电网(12)和第二子电网(14)，其中，第一子电网(12)具有第一电压水平，其小于第二子电网(14)的第二电压水平；和至少一个电气结构单元(32)，其用于有源的底盘元件(20)；和至少一个控制器(26)，其中，为电气结构单元(32)和控制器(26)提供第二电压水平。此外，说明了一种车辆，其具有这种系统架构。

Description

用于在机动车处的有源的底盘系统的系统架构
技术领域
本发明涉及一种用于在机动车处的有源的底盘系统的系统架构以及具有相应的系统架构的车辆。
背景技术
在文献DE 101 20 102 A1中例如公开了用于机动车的减振器。在此，示出的减振器的电气的调整机构通过车载电网供电，其中，减振器通过执行器的从外部激励的运动用于能量回收，并且将该能量又馈入车载电网中。一方面，这种减振器需以高的功率使之运行。另一方面，由于能量回收可在车载电网中出现电压峰值。通常用在车辆中的车载电网不是最佳地适合于这种运行。
发明内容
因此，目的在于提供一种系统架构，其使得能够实现最佳地在继续使用车辆的通常的车载电网的情况下使减振器以提高的功率输入和功率输出运行。
该目的通过根据权利要求1的系统架构实现。在从属权利要求中公开了系统架构的有利的实施方案变体。
在此，系统架构适合于构造在机动车处的有源的底盘系统。在此，系统架构包括车载电网，该车载电网具有第一子电网和第二子电网，其中，第一子电网具有第一电压水平，该第一电压水平小于第二子电网的第二电压水平。在此，车载电网有利地以直流电压运行。在此，第一电压水平例如可为12伏，其中，第二子电网的电压水平有利地为48伏。在此，系统架构适合于有源的底盘元件的运行。在此，相应的有源的底盘元件尤其具有电气结构单元以用于电气地调整或影响有源的底盘元件。必要时，有源的底盘元件还可用于能量回收，其中，回收的能量有利地从第二子电网馈入第一子电网中，尤其馈入第一子电网的相应的蓄能器中。有源的底盘元件例如可为稳定器、车身弹簧或减振器。它们例如可电液地或机电地构造。在此，系统架构除了电气结构单元之外还具有至少一个控制器。至少一个电气结构单元可构造在相应相关的有源的底盘元件处或在空间上布置在相关的有源的底盘元件附近。有利地，电气结构单元集成到相关的有源的底盘元件中。在此，电气结构单元尤其具有电力驱动器或马达，其通过控制器控制。控制器主要负责调整相应的有源的底盘元件或多个有源的底盘元件的组，以便针对存在的条件、尤其道路条件最佳地设定车辆的底盘。
在此，为电气结构单元和控制器提供第二电压水平。第二子电网由此匹配于用于有源的底盘元件的最佳的运行条件，在此尤其功率输入和功率输出。在此，可行的是，在第二子电网处还布置有其他的电子设备元件。对此例如可以是用于机动车的电气行驶传动器。通过为电气结构单元和控制器供给第二电压水平，比起在第一电压水平下的情况，可使有源的底盘元件在更高的功率输入和更高的功率输出的情况下运行。此外，可继续使用用于车载电网的已经存在的架构，其中，仅仅需要形成在第一子电网和第二子电网之间的接口。与此相应地，可实现呈具有第一电压水平的第一子电网的形式的以前的车载电网与具有第二电压水平的第二子电网一起的并行运行。相应的子电网的电子元件尤其可彼此以及还跨子电网地彼此通信，并且必要时交换数据。例如对此是第一子电网和第二子电网的控制器。
特别有利地，第一子电网和第二子电网通过变压器彼此连接。
由此可实现在两个方向上的能量传输，即，从第一子电网传输到第二子电网中以及从第二子电网传输到第一子电网中。由此一方面实现有源的底盘零件的运行。另一方面可通过有源的底盘零件的能量回收填充车载电网的蓄能器。尤其可填充布置在第一子电网和/或第二子电网中的一个或多个长寿命蓄能器。长寿命电池例如可为起动器电池或用于车辆的电气行驶传动器的电池。第一子电网和第二子电网通过变压器有利地彼此电解耦，尤其通过直流变压器电解耦。由此在第一子电网中避免由第二子电网引起的电压峰值。
在一实施方案变体中，在第二子电网中构造有电气能量缓存器，其与变压器有效连接。
电气能量缓存器、下文仅还被称为能量缓存器例如可承受功率峰值，其通过有源的底盘元件的能量回收馈入第二子电网中。在此，可实现从第二子电网到第一子电网中的均匀的能量传递。此外，保护第一子电网不受来自第二子电网的电压峰值。能量缓存器同样可由第一子电网填充，以便实现有源的底盘元件的持久的能量供给。与此相应地，能量缓存器可用于使有源的底盘元件、尤其其电气结构单元运行。能量缓存器例如可通过电容器或锂离子电池形成。在此，能量缓存器直接或间接与变压器、即在第二子电网的电气组件内联接。
优选地，在第二子电网中构造有中央控制器和至少一个卫星式控制器，其中，卫星式控制器分配给电气结构单元并且因此分配给相应的有源的底盘元件。
根据有源的底盘元件的数量，在系统架构中存在相应数量的卫星式控制器。与此相应地，卫星式控制器相应分配给有源的底盘元件。在此，卫星式控制器与中央控制器通信。在此，中央控制器使卫星式控制器彼此配合，使得有源的底盘元件最佳地与外部情况匹配。在此，中央控制器同样可与其他的电子元件、例如车辆控制器通信，其布置在第一子电网中并且以第一电压水平运行。在此，电子元件可在第一子电网中或在第二子电网中运行，并且例如通过传感器形成。有利地，只要电子元件布置在不同的子电网中，尤其在中央控制器和相应的电子元件之间，形成电解耦。电解耦例如可构造在中央控制器、相应的电子元件中或单独构造。相应的卫星式控制器有利地在空间上构造成靠近相关的有源的底盘元件。卫星式控制器尤其布置在电气结构单元内或在电气结构单元处或集成到电气结构单元中。
在一特别的实施方案变体中，中央控制器可与卫星式控制器中的一个一起构造。在此，可行的是，它们例如布置成仅仅在空间上彼此靠近，例如布置在相应的电气结构单元中，然而仍保留为两个单独且独立的控制器。另一方面，可形成主从控制器，其承担用于作为各器具的相应的有源的底盘元件的中央控制器和卫星式控制器的功能。
特别有利地，在第二子电网中，仅仅构造有作为控制器的卫星式控制器，其分配给相应的有源的底盘元件的相应的电气结构单元。
在控制器的分散布置和工作模式的情况下，控制器可彼此通信，尤其以便传输相应的有源的底盘元件的传感器数据。在此，尤其可省去中央控制器。有利地，相应的卫星式控制器以探测的传感器数据基本上独立于其他的卫星式控制器工作。卫星式控制器可同样与第一子电网和第二子电网的其他电子元件通信，尤其数据查询。在此，卫星式控制器中的每个本身可与相应的电子元件连接。同样可行的是，一个卫星式控制器代表所有的卫星式控制器与相应的电子元件连接并且将相应的数据分发给其他的卫星式控制器。此外，各电子元件、例如车辆控制器可收集附加的所有信息并且就该信息与相应的卫星式控制器通信。卫星式控制器例如可通过呈星形形式或环形形式的信号线路彼此连接。
还提出了一种系统架构，在其中，每个有源的底盘元件具有自己的第二子电网，其具有相应的控制器和电气结构单元。
在此，控制器有利地构造为卫星式控制器。换句话说，多个第二子电网构造成具有在相应的有源的底盘元件处的相应的卫星式控制器，其中，第二子电网中的每个有利地具有自己的变压器并且通过变压器与第一子电网连接。其他实施方案变体的实施方案可因此相应地转用。
在另一实施方案变体中，在有源的底盘元件处构造有至少一个传感器，其与中央控制器和/或卫星式控制器连接。
在使用中央控制器时，例如有利的是，传感器的测量值直接与中央控制器通信，从而中央控制器可保证卫星式控制器的最佳的协作。在第二车载电网中仅仅使用卫星式控制器时，相应的有源的底盘元件的传感器可直接与相关的卫星式控制器通信。卫星式控制器可针对传感器的测量值通过信号线路相应地彼此通信。
有利地，中央控制器和/或卫星式控制器与另一电子元件连接，其布置在第一子电网或第二子电网中。
这种电子元件例如可为车辆控制器或单独的传感器或传感器组，例如相应的车辆的车身运动传感器。它们尤其以第一电压水平运行。必要时，电子元件与中央控制器连接或与一个或多个相应的卫星式控制器连接。
根据一优选的实施方案变体，中央控制器和/或卫星式控制器相对于第一子电网的电子元件电解耦。必要时，电解耦构造在相应的控制器、尤其中央控制器和/或卫星式控制器处。
因此，已经很普遍的系统架构可继续用于第一子电网，然而可在第一子电网和第二子电网的电子元件之间传递所有必需的信息。
在此，电子元件彼此的通信通过信号线路、尤其通过总线系统进行。在布置在具有不同的电压水平的不同的子电网中的电子元件之间通信时，电解耦是有利的，其有利地构造在彼此连接的电子元件中的一个处或形成它们之间的隔离。
各个有利的实施方案变体的一般实施方案可相应地用于所有其他有利的设计方案。
此外，提出了一种车辆，其具有根据前述实施方案中的至少一个或根据权利要求1至9中任一项的相应的系统架构。
附图说明
下面借助两幅附图示例性地阐述根据本发明的系统架构以及根据本发明的车辆。其中：
图1示出了具有中央控制器和多个卫星式控制器的系统架构；
图2示出了具有多个卫星式控制器的系统架构。
具体实施方式
在图1中示出了车载电网10。车载电网10包括第一子电网12以及第二子电网14，该第二子电网具有相应的电子设备元件15。在此，电气的子电网12没有更详细地示出和说明，因为它可根据已经已知的车载电网10构造成具有其相应的电子设备元件。
第一子电网12和第二子电网14通过变压器16彼此连接。构造为直流转换器16的变压器16将第一子电网12的电压、更确切地说尤其为12伏的电压水平转换成第二子电网14的第二电压水平，其在此尤其为48伏。因此，第一子电网12的第一电压水平低于或小于第二子电网14的第二电压水平。此外，在变压器16处布置有能量缓存器18或与该能量缓存器有效连接。在此，能量缓存器18直接与变压器16联接。能量缓存器18在此例如实施为锂离子电池或电容器。在此，蓄能器16可一方面为第二子电网14的电子设备元件15供给能量，以及接收由第二子电网14的电子设备元件15产生的能量，以便防止第一子电网12的过载。
此外，图1示出了多个有源的底盘元件20，在此呈减振器20的形式。在相应的减振器20处布置有相应的传感器22。传感器例如可探测减振器20的偏移状态。传感器22的测量值通过信号线路24传递给控制器26，在此传递给中央控制器28或必要时传递给卫星式控制器30。中央控制器28在此与减振器20的、构造为卫星式控制器30的控制器26通信。卫星式控制器30构造在相应的减振器20的电气结构单元32处或中。电气结构单元32以及尤其还有卫星式控制器28在空间上布置成靠近减振器20或直接布置在减振器20处。在此，电气结构单元32包括多个电子设备元件15，尤其卫星式控制器28，变压器34和用于调整减振器的马达36。在此，电马达36实施为三相马达并且由布置在第二子电网14中并且以第二电压水平运行的变压器34供电。在此，变压器34通过卫星式控制器30来操控，其中，卫星式控制器30确定和预定减振器20的设定。在此，通过传感器22确定的数据可传送给中央控制器30和/或中央控制器。
此外，在车载电网10处构造有第一子电网12的其他的电子设备元件38。在此，电子元件38a可为车辆控制器38a。对于电子元件38b和38c，在车载电网10中例如存在其他的传感器38b和38c，其以第一电压水平运行。在此，尤其可涉及车身加速度传感器。车辆控制器38a同样通过第一电压水平运行。在此，电子元件38与控制器26更确切地说主控制器28电解耦。解耦例如可构造在中央控制器28中。由此可避免电压峰值的传送。在此，可通过信号线路40与第一子电网12的电子元件38通信。同样可在中央控制器28和相应的电子元件38之间或在相应的电子元件38处执行电解耦。
此外，中央控制器28与唤醒/切断线路42联接。因此，中央控制器和从属的卫星式控制器通过车辆控制器唤醒或切断。在此，可通过相应的控制器26产生有效期保持(Lifehold)信号，其使相应的控制器保持运行如此长的时间，直至该有效期保持信号例如完全写入故障存储器，并且必要时相应的数据(例如故障存储器)已经完全传送给另一控制器，尤其中央控制器30或车辆控制器38a。控制器26同样可通过例如可由中央控制器30产生的有效期保持信号各个依次地或所有地一起切断。
在图2中示出了另一车载电网10。在此，主要探讨与前述实施方案变体的不同。相同或功能相同的构件的附图标记从之前的实施方案中采用。
在此，车载电网10更确切地说第二子电网14仅仅具有卫星式控制器30作为控制器26。卫星式控制器26彼此星形地通过通信线路44彼此连接。替代地，卫星式控制器26还可环形地彼此连接。在星形的布置方案中，卫星式控制器30中的每个直接与另一卫星式控制器30中的每个连接，从而它们可直接彼此通信，例如通过总线系统，并且尤其可接收或请求相应其他的卫星式控制器30的传感器数据。在使用环形的拓扑时，数据从一卫星式控制器30传给下一卫星式控制器。
此外，每个减振器20此时具有多个传感器22，它们还可测量减振器20的其他的状态。该状态通过相应的信号线路24传送给与相应的减振器20相关的卫星式控制器30。用于有源的底盘元件20的多个传感器22可同样用在图1的实施例中。
同样可行的是，车辆控制器38a与卫星式控制器30连接。在此，可通过车辆控制器38a将尤其电子元件38b和38c的传感器信息传送给卫星式控制器30，或接收卫星式控制器30、例如故障存储器的数据或传感器22的传感器数据。此外，例如机动车的驾驶员进行的设定可存储在车辆控制元件38a中或在车辆控制元件38a中进行处理，并且在需要时传送给卫星式控制器30。在此，卫星式控制器30以及其电气结构单元形成联合的第二子电网16。唤醒/切断线路42通过总线系统直接与各卫星式控制器30连接。
在图2的另一实施方案变体中，有源的底盘元件20中的每个例如可具有自己的第二子电网14。在此，有利地，在每个减振器20处，存在的电气结构单元包括变压器、蓄能器、控制器、马达和必要时与马达相关的变压器。在此，每个有源的底盘元件20与相关的电气结构单元形成独立的系统，其可以传统的车载电网运行。传感器信息的传输例如可中央地通过车辆控制器38在上文说明的实施方案变体中的一种中实现或直接在卫星式控制器30彼此之间实现。在此，为了在不同的子电网的电子元件之间的信息传送，相应的电子元件彼此电隔离。
附图标记列表
10 车载电网
12 第一子电网
14 第二子电网
15 电子元件
16 变压器
18 能量缓存器
20 有源的底盘元件/减振器
22 传感器
24 信号线路
26 控制器
28 中央控制器
30 卫星式控制器
32 电气结构单元
34 变压器
36 电马达
38、38a、38b、38c 电子元件
40 信号线路
42 唤醒/切断线路
44 通信线路

Claims (10)

1.一种用于在机动车上的有源的底盘系统的系统架构，包括
-车载电网(10)，其具有第一子电网(12)和第二子电网(14)，其中，所述第一子电网(12)具有第一电压水平，该第一电压水平小于所述第二子电网(14)的第二电压水平，
-至少一个用于有源的底盘元件(20)的电气结构单元(32)，
-至少一个控制器(26)，其中，
-为所述电气结构单元(32)和所述控制器(26)提供所述第二电压水平。
2.根据权利要求1所述的系统架构，其特征在于，所述第一子电网(12)和所述第二子电网(14)通过变压器(16)彼此连接。
3.根据权利要求1或2所述的系统架构，其特征在于，在所述第二子电网(14)中构造有电气能量缓存器(18)，该电气能量缓存器与所述变压器(16)有效连接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统架构，其特征在于，在所述第二子电网(12)中构造有中央控制器(28)和至少一个卫星式控制器(30)，其中，所述卫星式控制器(30)分配给电子设备结构单元(32)并且因此分配给相应的有源的底盘元件(20)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统架构，其特征在于，在所述第二子电网(12)中仅仅构造有卫星式控制器(30)作为控制器(26)，该卫星式控制器分配给相应的有源的底盘元件(20)的相应的电气结构单元(32)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统架构，其特征在于，对于每个有源的底盘元件(20)具有自己的第二子电网(14)，该第二子电网具有相应的控制器(26)和电气结构单元(32)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统架构，其特征在于，在所述有源的底盘元件(32)处构造有至少一个传感器(20)，该至少一个传感器与所述中央控制器(28)和/或所述卫星式控制器(30)连接。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统架构，其特征在于，所述中央控制器(28)和/或所述卫星式控制器(30)与另一电子元件(38)连接，该另一电子元件布置在所述第一子电网(12)或所述第二子电网(14)中。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的系统架构，其特征在于，所述中央控制器(28)和/或所述卫星式控制器(30)相对于所述第一子电网(12)的电子元件(38)电解耦，其中，电解耦形成在所述控制器(26)处。
10.一种车辆，具有根据权利要求1至9中任一项所述的系统架构。
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