DE102009032084B4 - On-board network for a chassis control system - Google Patents

On-board network for a chassis control system Download PDF

Info

Publication number
DE102009032084B4
DE102009032084B4 DE102009032084.9A DE102009032084A DE102009032084B4 DE 102009032084 B4 DE102009032084 B4 DE 102009032084B4 DE 102009032084 A DE102009032084 A DE 102009032084A DE 102009032084 B4 DE102009032084 B4 DE 102009032084B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electrical system
voltage
island
actuators
control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102009032084.9A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102009032084A1 (en
Inventor
Armin OHLETZ
Nico Schobeß
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Priority to DE102009032084.9A priority Critical patent/DE102009032084B4/en
Publication of DE102009032084A1 publication Critical patent/DE102009032084A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102009032084B4 publication Critical patent/DE102009032084B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of dc sources
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/015—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
    • B60G17/0152—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by the action on a particular type of suspension unit
    • B60G17/0157—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by the action on a particular type of suspension unit non-fluid unit, e.g. electric motor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/08—Three-wire systems; Systems having more than three wires
    • H02J1/082—Plural DC voltage, e.g. DC supply voltage with at least two different DC voltage levels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2202/00—Indexing codes relating to the type of spring, damper or actuator
    • B60G2202/40—Type of actuator
    • B60G2202/42—Electric actuator
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2300/00—Indexing codes relating to the type of vehicle
    • B60G2300/60—Vehicles using regenerative power

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

Fahrwerkregelsystem für ein Kraftfahrzeug mit- Hochstromverbrauchern als Aktuatoren (3, 4),- die Aktuatoren (3, 4) regelnden Aktuator-Steuergeräte (2), welche mit einem Systemsteuergerät (1) kommunizieren,- einem Fahrzeugbordnetz,- einem Inselbordnetz zur Energieversorgung der Aktuatoren (3, 4), der Aktuator-Steuergeräte (2) und des Systemsteuergerätes (1), wobei das Inselbordnetz mit dem Fahrzeugbordnetz (5) über einen DC/DC-Wandler (6) verbunden ist, und die Inselbordnetzspannung (V2) höher als die Fahrzeugbordnetzspannung (V1) ist, und- einem Reglermodul (10) des Systemsteuergerätes (1) zur Durchführung eines Energiemanagements im Inselbordnetz.Chassis control system for a motor vehicle with high current consumers as actuators (3, 4), - the actuators (3, 4) regulating actuator control units (2) which communicate with a system control unit (1), Actuators (3, 4), the actuator control units (2) and the system control unit (1), whereby the island electrical system is connected to the vehicle electrical system (5) via a DC / DC converter (6), and the island electrical system voltage (V2) is higher than the vehicle electrical system voltage (V1), and a regulator module (10) of the system control device (1) for carrying out energy management in the island electrical system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrwerkregelsystem mit Aktuatoren für ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a chassis control system with actuators for a motor vehicle.

Aus der DE 102 25 888 B4 ist ein Bremssystem als modulares Fahrwerksystem bekannt, bei dem zur Steuerung von Aktuatoren deren Aktuator-Steuergeräte von einem Systemsteuergerät über Kommunikationsverbindungen Steuerbefehle übermittelt werden. Dabei sind jeweils einer Achse ein Aktuator-Steuergerät zugeordnet, das jeweils zwei Radbremsaktuatoren ansteuert.From the DE 102 25 888 B4 a braking system is known as a modular chassis system in which, to control actuators, their actuator control devices are transmitted from a system control device via communication links. An actuator control unit is assigned to each axle, which controls two wheel brake actuators.

Aktive Fahrwerkssysteme, bspw. aktive Federungs- und Dämpfungssysteme, werden pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch realisiert. Bei einer elektromechanischen Lösung werden als Aktuatoren Elektromotoren ein-gesetzt, die im Fall eines aktiven Federungssystems, auch unter der Bezeichnung ABC (Active Body Control) bekannt, eine Federfußpunkt-verstellung an einer Stahlfeder eines jedem Rad zugeordneten Federbeins vornehmen. Den insgesamt vier Elektromotoren als Teil der Aktuatoren sind in der Regel jeweils ein Aktuator-Steuergerät zugeordnet, die mit einem Systemsteuergerät kommunizieren, um dessen Steuerbefehle an den Elektromotoren umzusetzen.Active chassis systems, e.g. active suspension and damping systems, are implemented pneumatically, hydraulically or electrically. In an electromechanical solution, electric motors are used as actuators which, in the case of an active suspension system, also known as ABC (Active Body Control), perform a spring base adjustment on a steel spring of a spring strut assigned to each wheel. As a rule, each of the four electric motors as part of the actuators is assigned an actuator control device that communicates with a system control device in order to implement its control commands on the electric motors.

Sind solche elektromechanischen, aktiven Federungssysteme in das normale Fahrzeugbordnetz mit einer Bordnetzspannung von 12/14V eingebettet, können diese Systeme aufgrund der im Betrieb entstehenden hohen Strombedarfe der Elektromotoren und hohen Stromrückflüssen zu einer Destabilisierung der Bordnetzspannung führen, da ein solches Nieder-spannung-Bordnetz die benötigte Leistung nicht schnell genug zur Verfügung stellen kann und es daher ggf. zu sicherheitskritischen Ausfällen des Fahrzeugbordnetzes oder zur eingeschränkten Funktion des Fahrwerkregelsystems kommen kann. Auch führen die hohen Ströme in Abhängigkeit der Leitungslängen im Fahrzeug zu hohen ohmschen Verlusten, die eine ungenaue Regelung und Probleme mit der EMV-Verträglichkeit des Fahrwerkregelsystems zur Folge hätten.If such electromechanical, active suspension systems are embedded in the normal vehicle electrical system with a vehicle electrical system voltage of 12 / 14V, these systems can lead to a destabilization of the electrical system voltage due to the high power requirements of the electric motors and high current returns during operation, as such a low-voltage electrical system can lead to a destabilization of the electrical system voltage cannot provide the required power quickly enough and therefore safety-critical failures of the vehicle electrical system or the restricted function of the chassis control system can occur. The high currents, depending on the cable lengths in the vehicle, also lead to high ohmic losses, which would result in inaccurate control and problems with the EMC compatibility of the chassis control system.

Um diese Probleme mit derartigen Hochstromverbrauchern, wie es die in solchen Fahrwerkregelsystemen verwendeten Elektromotoren darstellen, zu lösen, ist es bspw. aus der DE 10 2005 015 995 A1 bekannt, ein Inselbordnetz, bestehend aus einem Hochstromverbraucher, einem Kondensator als Ladungsspeicher, bspw. einem Doppelschichtkondensator (auch Ultra-Cap oder Superkondensator genannt) und einem Generator aufzubauen, das über einen Schalter, bspw. einem MOSFET-Schalter mit dem ein eine Fahrzeugbatterie und einen Starter umfassendes Fahrzeug-bordnetz verbunden ist. Bei einer Zuschaltung des Hochstromverbrauchers wird dieser Schalter geöffnet, so dass dieser direkt aus dem Ladungsspeicher mit Energie versorgt wird, wobei gleichzeitig die Batterie und das restliche Bordnetz mit den Niederspannungs-Verbrauchern von dem Inselbordnetz getrennt werden. Dadurch tritt in dem restlichen Bordnetz kein Spannungseinbruch auf und gleichzeitig wird die Fahrzeugbatterie nicht belastet.In order to solve these problems with such high-current consumers, such as the electric motors used in such chassis control systems, it is, for example, from US Pat DE 10 2005 015 995 A1 known to build an island electrical system, consisting of a high-current consumer, a capacitor as a charge storage, e.g. a double-layer capacitor (also called ultra-cap or super capacitor) and a generator, which is connected to a vehicle battery and via a switch, e.g. a MOSFET switch a starter comprehensive vehicle electrical system is connected. When the high-current consumer is switched on, this switch is opened so that it is supplied with energy directly from the charge storage device, with the battery and the rest of the on-board network with the low-voltage consumers being disconnected from the island on-board network at the same time. As a result, there is no voltage drop in the rest of the vehicle electrical system and at the same time the vehicle battery is not stressed.

Nachteilig bei dieser bekannten Lösung ist, dass sowohl im normalen Fahrzeugbordnetz als auch in dem von diesem trennbare Inselbordnetz im Wesentlichen die gleichen Spannungswerte auftreten und daher bei Zuschaltung eines Hochstromverbrauchers hohe ohmsche Verluste in den Verbindungsleitungen auftreten, die zu den o. g. nachteiligen Folgen führen.The disadvantage of this known solution is that essentially the same voltage values occur both in the normal vehicle electrical system and in the island electrical system that can be separated from it and therefore high ohmic losses occur in the connecting lines when a high-current consumer is switched on. lead to adverse consequences.

Aus der DE 10 2006 016 186 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einem ersten Bordnetz und einem über einen DC/DC-Wandler gekoppelten zweiten Bordnetz bekannt. Das erste Bordnetz umfasst einen Generator, eine Fahrzeugbatterie und zumindest einen ersten Verbraucher, wie bspw. eine Heckscheibenheizung, eine Sitzheizung, ein Fahrlicht oder ein Radio, während das zweite Bordnetz einen Energiespeicher, bspw. einen Ultra-Cap und zumindest einen zweiten Verbraucher, wie bspw. eine elektrische Lenkung oder eine elektrische Wankstabilisierung aufweist. Diese beiden Bordnetze können unterschiedliche Spannungen aufweisen. Ferner ist ein erstes Energiesteuermodul zur Steuerung des ersten Bordnetzes und ein zweites Energiesteuermodul zur Steuerung des zweiten Bordnetzes vorgesehen, wobei die beiden Energiesteuermodule zusammenwirken. Durch die Aufteilung der Energie steuerfunktion auf zwei verschiedene Energiesteuermodule soll erreicht werden, dass das gleiche Fahrzeugmodell je nach darin verbauter Sonderausstattung, und damit je nach Bordnetzanforderungen mit nur einem oder bei Bedarf zusätzlich mit einem zweiten Energiesteuermodul ausgestattet werden kann.From the DE 10 2006 016 186 A1 a motor vehicle with a first electrical system and a second electrical system coupled via a DC / DC converter is known. The first on-board network includes a generator, a vehicle battery and at least one first consumer, such as a rear window heater, seat heater, headlights or a radio, while the second on-board network includes an energy store, e.g. an ultra-cap and at least one second consumer, such as for example. Has an electric steering or an electric roll stabilization. These two electrical systems can have different voltages. Furthermore, a first energy control module for controlling the first vehicle electrical system and a second energy control module for controlling the second vehicle electrical system are provided, the two energy control modules interacting. By dividing the energy control function into two different energy control modules, the aim is to ensure that the same vehicle model can be equipped with only one energy control module or, if required, with a second energy control module, depending on the special equipment installed in it and thus depending on the on-board network requirements.

Nach der EP 1 405 767 A1 weist ein Bordnetz für ein Kraftfahrzeug mindestens einen Generator zur Energieerzeugung sowie mindestens eine Batterie zur Zwischenspeicherung von Energie auf, wobei das Bordnetz mittels eines Gleichspannungswandlers in einen spannungsstabilisierten Konstantzweig und einen nicht-stabilisierten Normalzweig unterteilt ist. Im Konstantzweig befinden sich spannungssensitive Verbraucher, wie bspw. eine Fahrzeugbeleuchtung. Im Normalzweig befinden sich spannungsrobuste Verbraucher, wie bspw. ein Anlasser oder ein elektrisches Lenkunterstützungssystem. Plötzliche und hohe Lastwechsel an den spannungsrobusten Verbrauchern sollte somit nicht störend in den Konstantzweig auswirken.After EP 1 405 767 A1 An on-board network for a motor vehicle has at least one generator for generating energy and at least one battery for intermediate storage of energy, the on-board network being divided into a voltage-stabilized constant branch and a non-stabilized normal branch by means of a DC voltage converter. Voltage-sensitive consumers, such as vehicle lighting, are located in the constant branch. In the normal branch there are voltage-resistant consumers, such as a starter or an electric power steering system. Sudden and high load changes on the voltage-resistant consumers should therefore not have a disruptive effect on the constant branch.

Ein Mehrspannungsbordnetz mit mindestens zwei Teilbordnetzen nach der DE 101 60 266 A1 weisen im Normalbetrieb unterschiedliche Spannungsniveaus auf, nämlich ein Teilbordnetz mit 42 V als Versorgungsspannung und ein Teilbordnetz mit 12 V als Versorgungsspannung. Bei einem Motorstillstand werden die Spannungsniveaus der Teilbordnetze auf einen einheitlichen Wert abgesenkt. Das Teilbordnetz mit 42 V Versorgungsspannung versorgt Steuergeräte von sicherheitsrelevanten Systemen, wie bspw. Aktoren der elektromechanischen Bremsen. Jedes dieser Teilbordnetze ist mit einem Energiespeicher, bspw. mit einer 36 V-Batterie bzw. mit einer 12 V-Batterie ausgestattet.A multi-voltage on-board network with at least two sub-on-board networks according to the DE 101 60 266 A1 have different voltage levels in normal operation, namely a sub-board network with 42 V as supply voltage and a sub-board network with 12 V as supply voltage. When the engine stops, the voltage levels of the sub-electrical systems are reduced to a uniform value. The sub-on-board network with 42 V supply voltage supplies control devices of safety-relevant systems, such as actuators for electromechanical brakes. Each of these sub-electrical systems is equipped with an energy store, for example with a 36 V battery or a 12 V battery.

Die DE 197 55 050 A1 beschreibt ebenso ein Mehrspannungsbordnetz mit zwei unterschiedlichen Spannungen. Mittels eines Leistungssteuergerätes wird die Ausgangsspannung eines Startergenerators auf 42 V geregelt und mittels eines Gleichspannungswandler in eine niedrigere Spannung von 14 V gewandelt. An diese beiden Spannungen wird jeweils eine Batterie mit einer Nennspannung von 36 V bzw. 12 V angeschlossen. Ein erstes Bremssystem mit Steuergerät und elektrisch betätigbaren Aktuatoren wird von der Batterie mit der Spannung von 14 V versorgt. Ein zweites Bremssystem wird von der Batterie mit der höheren Spannung von 42 V versorgt.the DE 197 55 050 A1 also describes a multi-voltage electrical system with two different voltages. The output voltage of a starter generator is regulated to 42 V by means of a power control unit and converted to a lower voltage of 14 V by means of a DC voltage converter. A battery with a nominal voltage of 36 V or 12 V is connected to each of these two voltages. A first brake system with a control unit and electrically operated actuators is supplied with a voltage of 14 V from the battery. A second brake system is supplied with the higher voltage of 42 V from the battery.

Schließlich ist auch aus der DE 102 08 981 A1 ein Kraftfahrzeug mit zwei Bordnetzen und zwei Batterien mit unterschiedlichen Spannungen bekannt. Für die verschiedenen Verbraucher werden zwei intelligente Stromverteiler mit Powermanagement eingesetzt.Finally, from the DE 102 08 981 A1 a motor vehicle with two electrical systems and two batteries with different voltages is known. Two intelligent power distributors with power management are used for the various consumers.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeugbordnetz für Hochstromverbraucher mit verbesserten Eigenschaften bereitzustellen.It is the object of the invention to provide a vehicle electrical system for high-current consumers with improved properties.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Fahrwerkregelsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This object is achieved by a chassis control system with the features of claim 1.

Ein solches für ein Kraftfahrzeug vorgesehenes Fahrwerkregelsystem umfasst

  • - Hochstromverbraucher als Aktuatoren,
  • - die Aktuatoren regelnde Aktuator-Steuergeräte, welche mit einem Systemsteuergerät kommunizieren,
  • - ein Fahrzeugbordnetz,
  • - ein Inselbordnetz zur Energieversorgung der Aktuatoren, der Aktuator-Steuergeräte und des Systemsteuergerätes, wobei das Inselbordnetz mit dem Fahrzeugbordnetz über einen DC/DC-Wandler verbunden ist und deren Inselbordnetzspannung höher als die Fahrzeugbordnetzspannung ist, und
  • - ein Reglermodul des Systemsteuergerätes zur Durchführung eines Energiemanagements im Inselbordnetz.
Such a chassis control system provided for a motor vehicle comprises
  • - high-current consumers as actuators,
  • - Actuator control devices which regulate the actuators and which communicate with a system control device,
  • - a vehicle electrical system,
  • - An island electrical system for supplying energy to the actuators, the actuator control devices and the system control device, the island electrical system being connected to the vehicle electrical system via a DC / DC converter and whose island electrical system voltage is higher than the vehicle electrical system voltage, and
  • - A regulator module of the system control unit for carrying out energy management in the island electrical system.

Mit diesem erfindungsgemäßen Fahrwerkregelsystem werden aufgrund der höheren Inselbordnetzspannung weniger Verluste erzeugt und durch die Trennung des Inselbordnetzes von dem Fahrzeugbordnetz mittels des DC/DC-Wandlers sind Rückwirkungen durch die Aktuatoren als Hochstromverbraucher auf das Fahrzeugbordnetz wesentlich reduziert.With this chassis control system according to the invention, fewer losses are generated due to the higher island electrical system voltage and the separation of the island electrical system from the vehicle electrical system by means of the DC / DC converter significantly reduces the effects of the actuators as high-current consumers on the vehicle electrical system.

Mit dem Reglermodul zur Durchführung eines Energiemanagements im Inselbordnetz wird entsprechend der detektierten Spannungshöhe an den Aktuatoren der Leistungsbedarf und damit auch die Aktivität der Aktuatoren gesteuert und geregelt und infolgedessen eine kontinuierliche Steuerung der Aktivität des Fahrwerkregelsystems in Abhängigkeit der zu Verfügung stehenden Energie erzielt.With the controller module for carrying out energy management in the island electrical system, the power requirement and thus also the activity of the actuators is controlled and regulated according to the voltage level detected on the actuators, and consequently the activity of the chassis control system is continuously controlled depending on the energy available.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Inselbordnetz einen Kurzzeitenergiespeicher auf elektrischer und/oder mechanischer Basis auf. Auf elektrischer Basis eignen sich hierfür vorzugsweise elektrochemische Batterien, also übliche wiederaufladbare Batterien, oder Ultra-Caps (auch Doppelschichtkondensatoren genannt); auf mechanischer Basis können sogenannte Schwungmassenspeicher verwendet werden. Damit wird aufgrund einer Pufferung kurzzeitiger Strombedarfspitzen eine Stabilisierung der Inselbordnetzspannung erzielt.In an advantageous development of the invention, the island electrical system has a short-term energy store on an electrical and / or mechanical basis. Electrochemical batteries, ie conventional rechargeable batteries, or ultra-caps (also called double-layer capacitors) are preferably suitable for this on an electrical basis; On a mechanical basis, so-called flywheel mass storage devices can be used. This stabilizes the island electrical system voltage due to a buffering of short-term power demand peaks.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, das Systemsteuergerät derart auszubilden, dass die Inselbordnetzspannung variabel, bspw. über eine entsprechende Steuerung des DC/DC/Wandlers einstellbar ist. Vorzugsweise kann diese Möglichkeit der einstellbaren Inselbordnetzspannung in das Konzept des Energiemanagements eingebunden werden.In a further development of the invention, it is particularly advantageous to design the system control device in such a way that the island electrical system voltage is variable, for example adjustable via a corresponding control of the DC / DC converter. This possibility of adjustable island electrical system voltage can preferably be integrated into the energy management concept.

Das erfindungsgemäße Fahrwerkregelsystem, vorzugsweise ein aktives Fahrwerkssystem kann in vorteilhafter Weise als aktives Federungs- und Dämpfungssystem realisiert werden, das elektromotorische Aktuatoren umfasst.The chassis control system according to the invention, preferably an active chassis system, can advantageously be implemented as an active suspension and damping system that includes electromotive actuators.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte 1 ausführlich beschrieben.The invention is described below using an exemplary embodiment with reference to the attached 1 described in detail.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Systemarchitektur eines aktiven Federungssystems eines Kraftfahrzeugs als Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 shows a schematic representation of a system architecture of an active suspension system of a motor vehicle as an exemplary embodiment of the invention.

Gemäß dieser 1 nimmt an jedem Federbein eines Fahrzeugrades ein Elektromotor M als Aktuator 3 eine Federfußpunktverstellung der Stahlfeder des Federbeins vor, wobei Elektromotoren in Rotationsbauform zur Abgabe eine Drehmoments auf den Getriebegang des Stellers des Federbeins zum Einsatz kommen. Als weiterer Aktuator 4 ist ebenfalls an jedem Rad bzw. Federbein eine Sperre bzw. Bremse B zur Verhinderung einer Fußpunktbewegung vorgesehen. Zur Ansteuerung der Elektromotoren M (Aktuatoren 3) und der Bremsen B (Aktuatoren 4) sind dezentrale Aktuator-Steuergeräte 2 vorgesehen, welche als Anbau- oder Wegbausteuergeräte ausgeführt sein können. Die Ansteuerung, d. h. die Bestromung eines Motors M und der zugehörigen Bremse B, die Signalauswertung und deren Überwachung übernimmt jeweils ein Aktuator-Steuergerät 2.According to this 1 takes an electric motor on each strut of a vehicle wheel M. as an actuator 3 a spring base adjustment of the steel spring of the spring strut, whereby electric motors in rotary design are used to deliver a torque to the gear of the actuator of the strut. As another actuator 4th there is also a lock or brake on each wheel or strut B. intended to prevent foot point movement. To control the electric motors M. (Actuators 3 ) and the brakes B. (Actuators 4th ) are decentralized actuator control units 2 provided, which can be designed as add-on or detachable control devices. The control, ie the energization of a motor M. and the associated brake B. , the signal evaluation and its monitoring is carried out by an actuator control unit 2 .

Die Systemarchitektur des aktiven Federungssystems nach 1 umfasst daher vier Aktuator-Steuergeräte 2, die mit einem Systemsteuergerät 1 über einen System-Datenbus 7, bspw. realisiert als CAN- oder Flexray-Bus, kommunizieren. Diese Kommunikation umfasst sowohl die Übertragung von Steuerbefehlen, bspw. die Motor-Sollposition, Soll-Betriebszustand, Soll-Sperrenzustand usw., die von den Aktuator-Steuergeräten 2 in Steuersignale für die Aktuatoren 3 und 4 umgesetzt werden, als auch einen Datenaustausch über Motor-Istposition, Motor-Istgeschwindigkeit, Ist-Sperrenzustand, Ist-Betriebszustand, Diagnoseinformationen, Betriebsspannungswerte usw. Aus diesen Daten wird in dem Systemsteuergerät 1 mittels eines Algorithmus die entsprechenden Steuerbefehle für jeden einzelnen Aktuator 3 und 4 derart generiert, das sich die gewünschten Kräfte und Bewegungen im Fahrwerk einstellen.The system architecture of the active suspension system according to 1 therefore comprises four actuator control units 2 that with a system controller 1 via a system data bus 7th , e.g. implemented as a CAN or Flexray bus. This communication includes both the transmission of control commands, for example the target motor position, target operating state, target blocking state, etc., from the actuator control units 2 in control signals for the actuators 3 and 4th implemented, as well as an exchange of data about the actual motor position, actual motor speed, actual blocking state, actual operating state, diagnostic information, operating voltage values, etc. These data are used in the system control unit 1 the corresponding control commands for each individual actuator using an algorithm 3 and 4th generated in such a way that the desired forces and movements are set in the chassis.

Anstelle des System-Datenbusses 7 können auch andere digitale Schnittstellen zwischen dem Systemsteuergerät 1 und den Aktuator-Steuergeräten 2, bspw. PWM-Schnittstellen eingesetzt werden.Instead of the system data bus 7th can also use other digital interfaces between the system controller 1 and the actuator control units 2 , e.g. PWM interfaces can be used.

Das Systemsteuergerät 1 ist an einen Fahrzeug-Datenbus 8, bspw. einen CAN-Bus angeschlossen, über den weitere Daten, bspw. von anderen Steuergeräten 9 (bspw. ESP, Motor-Steuergerät usw.) oder Sensoren 9 (z. Bsp. Lenkwinkelsensoren) dem Systemsteuergerät 1 zur Verfügung stehen.The system controller 1 is on a vehicle data bus 8th , for example a CAN bus connected via which further data, for example from other control units 9 (e.g. ESP, engine control unit, etc.) or sensors 9 (e.g. steering angle sensors) the system control unit 1 be available.

Die Energieversorgung des Systemsteuergerätes 1 und der Aktuator-Steuergeräte 2 und damit auch der Aktuatoren 3 und 4 erfolgt über ein Inselbordnetz, das über einen DC/DC-Wandler 6 mit dem übrigen Fahrzeugbordnetz 5 verbunden ist.The power supply of the system control unit 1 and the actuator control units 2 and thus also the actuators 3 and 4th takes place via an island electrical system, which is via a DC / DC converter 6th with the rest of the vehicle electrical system 5 connected is.

Damit wird eine Trennung der beiden Bordnetze erreicht, wodurch Fehlerrisiken minimiert werden, da Fehler im Inselbordnetz im Wesentlichen keine Rückwirkungen auf das Fahrzeugbordnetz 5 haben.This achieves a separation of the two vehicle electrical systems, which minimizes the risk of errors, since errors in the island electrical system have essentially no effects on the vehicle electrical system 5 to have.

Dieses Inselbordnetz weist eine höhere Spannung V2 als das übrige Fahrzeugbordnetz mit einer Bordnetzspannung V1 auf. Beträgt die Bordnetzspannung V1 bspw. 13V bzw. 14V, so wird vorzugsweise für die Inselbordnetzspannung V2 ein Spannungswert von 24V oder 42V gewählt.This island electrical system has a higher voltage V 2 than the rest of the vehicle electrical system with an electrical system voltage V 1 on. Is the vehicle electrical system voltage V 1 for example 13V or 14V, so is preferred for the island electrical system voltage V 2 a voltage value of 24V or 42V is selected.

Mit den höheren Inselbordnetzspannungen lassen sich die ohmschen Verluste in den Leitungen reduzieren und außerdem können Spannungsvorgaben für unterschiedliche Anwendungen variabel umgesetzt werden.With the higher island electrical system voltages, the ohmic losses in the lines can be reduced and voltage specifications can also be implemented variably for different applications.

Im Systemsteuergerät 1 ist ein Reglermodul 10 vorgesehen, mit dem ein Energiemanagement des Systems durchgeführt wird. Hierzu werden die an den Aktuator-Steuergeräten 2 anliegenden Spannungswerte der Inselbordnetzspannung V2 dem Systemsteuergerät 1 übermittelt, um hieraus den Leistungsbedarf und damit die Aktivität der Aktuatoren, d. h. letztendlich der Federung zu steuern. Damit kann eine kontinuierliche Steuerung der Systemaktivität in Abhängigkeit der zur Verfügung stehenden Energie realisiert werden. In ein solches Energiemanagement könnte auch eine Steuerung des DC/DC-Wandlers zur Erhöhung oder Absenkung der Inselbordnetzspannung V2 integriert werden.In the system controller 1 is a controller module 10 provided, with which an energy management of the system is carried out. For this purpose, the actuator control units 2 applied voltage values of the island electrical system voltage V 2 the system controller 1 transmitted in order to control the power requirement and thus the activity of the actuators, ie ultimately the suspension. This enables continuous control of the system activity depending on the available energy. A control of the DC / DC converter for increasing or decreasing the island electrical system voltage could also be included in such an energy management system V 2 to get integrated.

Das Inselbordnetz wird noch durch einen Kurzzeitenergiespeicher 11 als energetischer Puffer komplettiert, wodurch eine Stabilisierung der Inselbordnetzspannung V2 und eine Pufferung von kurzzeitigen Strombedarfsspitzen erzielt wird.The island electrical system is still equipped with a short-term energy store 11 as an energetic buffer, which stabilizes the island electrical system voltage V 2 and buffering of short-term power demand peaks is achieved.

Das Fahrzeugbordnetz 5 umfasst die üblichen Komponenten, eine Batterie Bat, einen Generator G, einen Starter S sowie Niederspannungs-Verbraucher V.The vehicle electrical system 5 includes the usual components, a battery Bat , a generator G , a starter S. as well as low-voltage consumers V .

In der Systemarchitektur nach 1 sind an jeder Achse des Fahrzeugs jeweils zwei Aktuator-Steuergeräte 2 vorgesehen. Es ist auch möglich, je Fahrzeugachse nur ein Aktuator-Steuergerät 2 einzusetzen, also die beiden Aktuator-Steuergeräte 2 einer Achse durch ein einziges Aktuator-Steuergerät 2 zu ersetzen.In the system architecture according to 1 there are two actuator control units on each axle of the vehicle 2 intended. It is also possible to have only one actuator control unit per vehicle axle 2 to be used, i.e. the two actuator control units 2 one axis through a single actuator control unit 2 to replace.

Vorteilhaft bei dieser Architektur mit einer reduzierten Anzahl von Aktuator-Steuergeräten ist, dass sich die im Betrieb möglicherweise in beide Richtungen (Stromverbrauch und Rückspeisung) in den beiden einer Achse zugeordneten Motoren bzw. Bremsen auftretenden hohen Stromspitzen im Systemsteuergerät unmittelbar kompensieren können und damit ein unnötiger Stromfluss in das Inselbordnetz unterbleibt.The advantage of this architecture with a reduced number of actuator control units is that the high current peaks that may occur during operation in both directions (power consumption and feedback) in the two motors or brakes assigned to an axis can be compensated directly in the system control unit and thus an unnecessary one There is no current flow into the island electrical system.

Schließlich führt eine Reduzierung der Aktuator-Steuergeräte 2 von vier auf zwei Steuergeräten auch zu Kostenvorteilen.Finally, there is a reduction in the number of actuator control units 2 from four to two control units also results in cost advantages.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
SystemsteuergerätSystem controller
22
Aktuator-SteuergerätActuator control unit
33
AktuatorActuator
44th
AktuatorActuator
55
FahrzeugbordnetzVehicle electrical system
66th
DC/DC-WandlerDC / DC converter
77th
System-DatenbusSystem data bus
88th
Fahrzeug-DatenbusVehicle data bus
99
Fahrzeugsteuergeräte, SensorenVehicle control units, sensors
1010
Reglermodul im Systemsteuergerät 1 Controller module in the system control unit 1
1111
Kurzzeitenergiespeicher Short-term energy storage
BB.
Bremse bzw. SperreBrake or lock
BatBat
FahrzeugbatterieVehicle battery
GG
Generatorgenerator
MM.
ElektromotorElectric motor
SS.
Starterstarter
VV
Verbraucherconsumer
V1V1
FahrzeugbordnetzspannungVehicle electrical system voltage
V2V2
InselbordnetzspannungIsland electrical system voltage

Claims (6)

Fahrwerkregelsystem für ein Kraftfahrzeug mit - Hochstromverbrauchern als Aktuatoren (3, 4), - die Aktuatoren (3, 4) regelnden Aktuator-Steuergeräte (2), welche mit einem Systemsteuergerät (1) kommunizieren, - einem Fahrzeugbordnetz, - einem Inselbordnetz zur Energieversorgung der Aktuatoren (3, 4), der Aktuator-Steuergeräte (2) und des Systemsteuergerätes (1), wobei das Inselbordnetz mit dem Fahrzeugbordnetz (5) über einen DC/DC-Wandler (6) verbunden ist, und die Inselbordnetzspannung (V2) höher als die Fahrzeugbordnetzspannung (V1) ist, und - einem Reglermodul (10) des Systemsteuergerätes (1) zur Durchführung eines Energiemanagements im Inselbordnetz.Chassis control system for a motor vehicle with - high-current consumers as actuators (3, 4), - the actuators (3, 4) regulating actuator control devices (2) which communicate with a system control device (1), - a vehicle electrical system, - an island electrical system for supplying energy to the Actuators (3, 4), the actuator control units (2) and the system control unit (1), the island electrical system being connected to the vehicle electrical system (5) via a DC / DC converter (6), and the island electrical system voltage (V 2 ) is higher than the vehicle electrical system voltage (V 1 ), and - a regulator module (10) of the system control unit (1) for performing energy management in the island electrical system. Fahrwerkregelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Inselbordnetz einen Kurzzeitenergiespeicher (11) auf elektrischer und/oder mechanischer Basis, auf elektrischer Basis vorzugsweise eine Batterie und/oder einen Ultra-Cap, auf mechanischer Basis einen Schwungmassenspeicher aufweist.Chassis control system according to Claim 1 , characterized in that the island electrical system has a short-term energy store (11) on an electrical and / or mechanical basis, preferably a battery and / or an ultra-cap on an electrical basis, and a flywheel mass storage device on a mechanical basis. Fahrwerkregelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Systemsteuergerät (1) derart ausgebildet ist, dass die Inselbordnetzspannung (V2) variabel einstellbar ist.Chassis control system according to Claim 1 or 2 , characterized in that the system control device (1) is designed such that the island electrical system voltage (V2) is variably adjustable. Fahrwerkregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein aktives Federungssystem als Fahrwerkregelsystem vorgesehen ist.Chassis control system according to one of the preceding claims, characterized in that an active suspension system is provided as the chassis control system. Fahrwerkregelsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein aktives Federungs- und Dämpfungssystem als Fahrwerksystem vorgesehen ist.Chassis control system according to Claim 4 , characterized in that an active suspension and damping system is provided as the chassis system. Fahrwerkregelsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Federungs- und Dämpfungssystem elektromotorische Aktuatoren (3, 4) umfasst.Chassis control system according to Claim 4 , characterized in that the active suspension and damping system comprises electromotive actuators (3, 4).
DE102009032084.9A 2009-07-07 2009-07-07 On-board network for a chassis control system Active DE102009032084B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009032084.9A DE102009032084B4 (en) 2009-07-07 2009-07-07 On-board network for a chassis control system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009032084.9A DE102009032084B4 (en) 2009-07-07 2009-07-07 On-board network for a chassis control system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102009032084A1 DE102009032084A1 (en) 2011-01-13
DE102009032084B4 true DE102009032084B4 (en) 2021-07-22

Family

ID=43307744

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009032084.9A Active DE102009032084B4 (en) 2009-07-07 2009-07-07 On-board network for a chassis control system

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102009032084B4 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011017008A1 (en) * 2011-04-14 2012-10-18 Daimler Ag On-board electrical system for e.g. passenger car, has standard sub-network for providing electricity to standard load, and supplementary service section network for supplying electricity to achievement consumer
DE102015223612A1 (en) 2015-11-27 2017-06-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft System and method for controlling the degradation of vehicle consumers
DE102016200403A1 (en) * 2016-01-14 2017-07-20 Zf Friedrichshafen Ag System architecture for an active chassis system on a motor vehicle
DE102016204591A1 (en) * 2016-03-21 2017-09-21 Zf Friedrichshafen Ag Control device for a chassis component and suspension component for a vehicle
DE102016224644A1 (en) 2016-12-09 2018-06-14 HELLA GmbH & Co. KGaA motor vehicle
DE102017201702A1 (en) 2017-02-02 2018-08-02 Continental Automotive Gmbh Actuator control unit for a motor vehicle for controlling actuators
DE102018110446B4 (en) * 2018-05-02 2020-10-01 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Active chassis for a vehicle and converter circuit
DE102020114570A1 (en) 2020-05-29 2021-12-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Device and method for operating a roll stabilization system

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19755050A1 (en) 1997-12-11 1999-07-01 Bosch Gmbh Robert Electric system for vehicle
DE10208981A1 (en) 2001-03-23 2002-09-26 Heinz Leiber Motor vehicle with two electrical systems
DE10160266A1 (en) 2001-12-07 2003-06-18 Daimler Chrysler Ag Residual current supply for vehicle with multi-voltage on-board electrical system involves reducing voltage levels of two or more sub-systems to same level when motor is off
EP1405767A1 (en) 2002-10-02 2004-04-07 Ford Global Technologies, Inc., A subsidiary of Ford Motor Company Boardnet for a vehicle
DE102005015995A1 (en) 2005-04-07 2006-10-12 Robert Bosch Gmbh Electrical system for high load power consumption devices e.g. electro hydraulic brake (EHB) or electric power steering (EPS) of motor vehicle, connects power consumption device to capacitor via semiconductor switch
DE10225888B4 (en) 2002-06-11 2007-06-21 Daimlerchrysler Ag Modular chassis system
DE102006016186A1 (en) 2006-04-06 2007-10-11 Bayerische Motoren Werke Ag Motor vehicle, has two power controlling modules provided for controlling of respective electrical systems and cooperating with each other, where power controlling function is distributed on two different power controlling modules

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19755050A1 (en) 1997-12-11 1999-07-01 Bosch Gmbh Robert Electric system for vehicle
DE10208981A1 (en) 2001-03-23 2002-09-26 Heinz Leiber Motor vehicle with two electrical systems
DE10160266A1 (en) 2001-12-07 2003-06-18 Daimler Chrysler Ag Residual current supply for vehicle with multi-voltage on-board electrical system involves reducing voltage levels of two or more sub-systems to same level when motor is off
DE10225888B4 (en) 2002-06-11 2007-06-21 Daimlerchrysler Ag Modular chassis system
EP1405767A1 (en) 2002-10-02 2004-04-07 Ford Global Technologies, Inc., A subsidiary of Ford Motor Company Boardnet for a vehicle
DE102005015995A1 (en) 2005-04-07 2006-10-12 Robert Bosch Gmbh Electrical system for high load power consumption devices e.g. electro hydraulic brake (EHB) or electric power steering (EPS) of motor vehicle, connects power consumption device to capacitor via semiconductor switch
DE102006016186A1 (en) 2006-04-06 2007-10-11 Bayerische Motoren Werke Ag Motor vehicle, has two power controlling modules provided for controlling of respective electrical systems and cooperating with each other, where power controlling function is distributed on two different power controlling modules

Also Published As

Publication number Publication date
DE102009032084A1 (en) 2011-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009032084B4 (en) On-board network for a chassis control system
EP3137343B1 (en) Device for connecting a base on-board power supply to a, in particular safety-related, sub-network
DE10053335B4 (en) SbW steering system for motor vehicles
WO2004042888A1 (en) On-board power supply network for supplying at least one consumer having high demands in terms of the availability of the on-board power supply network
EP3137342B1 (en) Device for supplying at least one load
EP2996898B1 (en) Drive unit for controlling an engine
DE102018210943B4 (en) Vehicle electrical system and vehicle
EP3146605B1 (en) Method for operating an onboard power supply system of a motor vehicle, and motor vehicle
WO2006099984A1 (en) Power supply circuit for a motor vehicle having high safety-relevant electric consumers
DE10248658B4 (en) Device for on-board network stabilization during stop / start operation
DE102016200097A1 (en) board network
EP3067240A1 (en) Method for voltage regulation of an electrical system of a motor vehicle
WO2007020183A1 (en) Electric system for a hybrid vehicle comprising safety-critical consumers
DE102012020008B4 (en) Method for maintaining a predetermined threshold value of current in an electrical network
DE102015012944A1 (en) Operation of a motor vehicle component in case of failure of a buffering energy storage
DE102016224618A1 (en) Vehicle electrical system with high availability
EP1511665B1 (en) Dynamic, safety-relevant high-current consumer in a motor vehicle electrical system
WO2013107560A1 (en) On-board electrical system having a d.c. converter, control device, and associated operating method
DE102018217255A1 (en) Method for regulating the voltage of an energy supply system
DE102007036260A1 (en) Electric brake system
DE102013213488A1 (en) Device for supplying power to consumers of a vehicle electrical system and method for power distribution in a vehicle electrical system
DE102008002358A1 (en) Power supply system for electrical system of motor vehicle, has alternator, which has two separate generator circuits for supply units of sub-networks
DE10252507A1 (en) Electric power supply for hybrid-drive motor vehicle, has power supply provided with two electrically isolated part-vehicle electric systems for supplying electrical consumer loads
DE102022113199A1 (en) Motor vehicle with DC-DC converters and method for operating a motor vehicle
DE102020116876A1 (en) Electric steering device for controlling a vehicle as well as a vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
OR8 Request for search as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
R163 Identified publications notified
R163 Identified publications notified

Effective date: 20111221

R012 Request for examination validly filed

Effective date: 20120127

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final