DE102010051474A1 - Control unit for electromotor in staggering stabilizer of motor car, has control unit comprising error-control device that provides error-condition for motor phases to close half bridge shift members - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinheit für einen Elektromotor eines Wankstabilisators mit einer Schaltungsanordnung zum wahlweisen elektrischen Verbinden der Motorphasen des Elektromotors mit einer elektrischen Energieversorgung, wobei die Schaltungsanordnung für jede Motorphase ein erstes, spannungsseitiges und ein zweites, masseseitiges Halbbrückenschaltelement umfasst, deren gemeinsamer Verbindungsanschluss mit der jeweiligen Motorphase elektrisch verbunden ist, und mit einer Phasensteuervorrichtung zum Ansteuern der Schaltungsanordnung im Betrieb des Elektromotors.The present invention relates to a control unit for an electric motor of a roll stabilizer with a circuit arrangement for selectively electrically connecting the motor phases of the electric motor with an electrical power supply, wherein the circuit arrangement for each motor phase comprises a first, voltage side and a second, ground side half-bridge switching element whose common connection terminal with the respective motor phase is electrically connected, and with a phase control device for driving the circuit arrangement during operation of the electric motor.
Elektromechanische Wankstabilisatoren werden bei Kraftfahrzeugen dazu eingesetzt, bei Kurvenfahrten einer Wankbewegung des Fahrzeugs entgegenzuwirken und bei Geradeausfahrten ein weiches Ausfedern von Bodenunebenheiten zu ermöglichen. Zu diesem Zweck werden die beiden Hälften eines geteilten Stabilisators mittels des Elektromotors, welchem gegebenenfalls ein Getriebe zugeordnet ist, in Abhängigkeit von der Fahrsituation gegeneinander verdreht.Electromechanical roll stabilizers are used in motor vehicles to counteract when cornering a rolling motion of the vehicle and to allow for straight ahead driving a soft rebound of uneven floors. For this purpose, the two halves of a split stabilizer by means of the electric motor, which is optionally associated with a transmission, rotated in response to the driving situation against each other.
Durch geeignetes Ansteuern der Schaltungsanordnung, insbesondere der Halbbrückenschaltelemente, kann die Phasensteuervorrichtung einen Betrieb des Elektromotors mit vorgegebener Drehzahl und/oder vorgegebenem Drehmoment herbeiführen. Hierfür besitzt jedes Halbbrückenschaltelement zwei Verbindungsanschlüsse. Der eine Verbindungsanschluss eines jeden ersten Halbbrückenschaltelements ist mit der jeweiligen Motorphase verbunden, während der andere Verbindungsanschluss eines jeden ersten Halbbrückenschaltelements mit dem jeweiligen anderen Verbindungsanschluss der weiteren ersten Halbbrückenschaltelemente verbunden ist sowie mit der Spannungsseite der elektrischen Energieversorgung verbunden oder über ein Schaltelement verbindbar ist. Ebenso ist der eine Verbindungsanschluss eines jeden zweiten Halbbrückenschaltelements mit der jeweiligen Motorphase verbunden, während der andere Verbindungsanschluss eines jeden zweiten Halbbrückenschaltelements mit dem jeweiligen anderen Verbindungsanschluss der weiteren zweiten Halbbrückenschaltelemente verbunden ist sowie mit Masse verbunden oder verbindbar ist.By suitable driving of the circuit arrangement, in particular of the half-bridge switching elements, the phase control device can bring about an operation of the electric motor with a predetermined rotational speed and / or predetermined torque. For this purpose, each half-bridge switching element has two connection terminals. The one connection terminal of each first half-bridge switching element is connected to the respective motor phase, while the other connection terminal of each first half-bridge switching element is connected to the respective other connection terminal of the further first half-bridge switching elements and connected to the voltage side of the electric power supply or connectable via a switching element. Likewise, the one connection terminal of each second half-bridge switching element is connected to the respective motor phase, while the other connection terminal of each second half-bridge switching element is connected to the respective other connection terminal of the further second half-bridge switching elements and connected to ground or connectable.
Wenn es während des Fahrzeugbetriebs zu einer Störung des Betriebs des Elektromotors kommt, weil z. B. die elektrische Energieversorgung ausfällt oder ein Fehler in der Steuerung auftritt, kann der Wankstabilisator seine stabilisierende Wirkung verlieren, da die beiden Stabilisatorhälften bei unbestromtem Elektromotor relativ leicht gegeneinander verdrehbar sind. Diese Situation ist insbesondere bei Kurvenfahrten problematisch, da das Fahrzeug plötzlich nach außen wanken kann, wodurch eine gefährliche Fahrsituation entstehen kann.If it comes during vehicle operation to a fault in the operation of the electric motor, because z. B. the electrical energy fails or a fault in the control occurs, the roll stabilizer can lose its stabilizing effect, since the two stabilizer halves are relatively easily rotated against each other in energized electric motor. This situation is particularly problematic when cornering, because the vehicle can suddenly shake to the outside, creating a dangerous driving situation may arise.
Es besteht daher das Bedürfnis, bei einem eletromechanischen Wankstabilisator das ungehinderte Verdrehen der Stabilisatorhälften im Falle einer Störung der Wankregelung möglichst einfach und effektiv zu unterbinden.There is therefore a need, in an eletromechanical roll stabilizer as easy and effectively to prevent unimpeded twisting of the stabilizer halves in case of disturbance of the roll control.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine Steuereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The solution of this object is achieved by a control unit having the features of claim 1.
Erfindungsgemäß umfasst die Steuereinheit eine Fehlerfallsteuervorrichtung, die dazu ausgebildet ist, bei Vorliegen einer Fehlerbedingung für jede Motorphase sowohl das erste als auch das zweite Halbbrückenschaltelement zu schließen. Durch das Schließen der ersten und zweiten Halbbrückenschaltelemente werden die Motorphasen kurzgeschlossen. Der durch die Wicklungen der Motorphasen fließende Kurzschlussstrom erzeugt ein Drehmoment, welches einem von außen einwirkenden Drehmoment entgegengerichtet ist. Dem gegenseitigen Verdrehen der Stabilisatorhälften wird somit ein Widerstand entgegengesetzt, welcher auch bei einem Ausfall der Wankregelung eine übermäßige Wankbewegung des Fahrzeugs verhindert. Die Stabilisatorhälften wirken aufgrund des durch den Kurzschlussstrom erzeugten Drehmoments ähnlich wie ein passiver Stabilisator und können so zumindest vorübergehend das Fahrzeug stabilisieren. Da für alle Motorphasen sowohl das spannungsseitige als auch das masseseitige Halbbrückenschaltelement geschlossen wird, ist der Kurzschlusswiderstand vergleichsweise gering. Dies ermöglicht eine besonders effektive Stabilisierung des Fahrzeugs im Fehlerfall.According to the invention, the control unit comprises an error control device which is designed to close both the first and the second half-bridge switching element in the event of an error condition for each motor phase. By closing the first and second half-bridge switching elements, the motor phases are short-circuited. The short circuit current flowing through the windings of the motor phases generates a torque which is opposite to an externally acting torque. The mutual rotation of the stabilizer halves thus a resistance is opposed, which prevents excessive rolling motion of the vehicle even in case of failure of the roll control. The stabilizer halves act similar to a passive stabilizer due to the torque generated by the short circuit current, and thus can at least temporarily stabilize the vehicle. Since both the voltage-side and the ground-side half-bridge switching element are closed for all motor phases, the short circuit resistance is comparatively low. This allows a particularly effective stabilization of the vehicle in the event of a fault.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben.Further developments of the invention are specified in the dependent claims, the description and the accompanying drawings.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Fehlerfallsteuervorrichtung eine Fehlererkennungseinrichtung, welche in der Lage ist, eine Fehlfunktion der Phasensteuervorrichtung und/oder einen Ausfall der elektrischen Energieversorgung zu erkennen, um so das Vorliegen einer Fehlerbedingung festzustellen. Die Fehlererkennungseinrichtung kann also die einzelnen Komponenten der Wankregelung während des Fahrzeugbetriebs fortlaufend überwachen, um etwaige Störungen sofort zu detektieren und als Sicherheitsmaßnahme das Kurzschließen der Motorphasen über die Halbbrückenschaltelemente zu veranlassen.According to one embodiment, the fault-event control device comprises an error-detection device which is able to detect a malfunction of the phase-control device and / or a failure of the electrical power supply so as to detect the presence of an error condition. The fault detection device can thus continuously monitor the individual components of the roll control during vehicle operation in order to detect any faults immediately and to cause the safety devices to short-circuit the motor phases via the half-bridge switching elements.
Die Fehlerfallsteuervorrichtung kann zusätzlich ein Versorgungstrennschaltelement zum wahlweisen gemeinsamen Trennen der Motorphasen von der elektrischen Energieversorgung umfassen. Insbesondere kann die Fehlerfallsteuervorrichtung dazu ausgebildet sein, bei Vorliegen einer Fehlerbedingung sowohl die Halbbrückenschaltelemente zu schließen als auch das Versorgungstrennschaltelement zu öffnen. Ein unerwünschtes Kurzschließen der Energieversorgung wird dadurch vermieden.The fault event control device may additionally include a utility disconnect switch element for selectively jointly disconnecting the motor phases from the electrical power supply. In particular, the fault event control device be designed to close in the presence of a fault condition, both the half-bridge switching elements and to open the power supply switching element. An undesirable short-circuiting of the power supply is thereby avoided.
Die Fehlerfallsteuervorrichtung kann mit einem elektrischen Energiespeicher zur bedarfsweisen Notversorgung der Fehlerfallsteuervorrichtung verbunden sein. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Fehlerfallsteuervorrichtung auch bei einem möglichen Totalausfall der elektrischen Energieversorgung noch funktioniert und die Stabilisierungsmaßnahme auslösen kann, so dass gefährliche Fahrsituationen sicher verhindert werden.The fault event control device can be connected to an electrical energy store for the emergency supply of the fault event control device as required. This ensures that the fault control device still works even with a possible total failure of the electrical power supply and can trigger the stabilization measure, so that dangerous driving situations are reliably prevented.
Der elektrische Energiespeicher kann einen an die elektrische Energieversorgung angeschlossenen Kondensator umfassen. Der Kondensator wird während des normalen Betriebs des Wankstabilisators durch die elektrische Energieversorgung geladen und steht im Fehlerfall als geladener Speicher für eine Not-Spannungsversorgung bereit.The electrical energy store may include a capacitor connected to the electrical power supply. The capacitor is charged during normal operation of the roll stabilizer by the electrical power supply and is ready in case of failure as a charged memory for an emergency power supply.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Halbbrückenschaltelemente als Transistoren, insbesondere als Feldeffekttransistoren oder als Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT), ausgeführt. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Bauweise. Dabei kann insbesondere auf relativ große und teure Relais verzichtet werden.According to a further embodiment, the half-bridge switching elements are designed as transistors, in particular as field effect transistors or as insulated gate bipolar transistors (IGBT). This allows a simple and inexpensive construction. In particular, relatively large and expensive relays can be dispensed with.
Die Fehlerfallsteuervorrichtung kann weiterhin ein erstes Steuerelement zum gemeinsamen Ansteuern aller spannungsseitigen Halbbrückenschaltelemente und ein zweites Steuerelement zum gemeinsamen Ansteuern aller masseseitigen Halbbrückenschaltelemente umfassen. Das erste und das zweite Steuerelement können als Transistoren, insbesondere als Bipolartransistoren ausgeführt sein. Die beiden Transistoren können wiederum von einem gemeinsamen übergeordneten Transistor angesteuert sein, welcher letztlich von einer Fehlererkennungseinrichtung angesteuert wird. Alternativ hierzu kann für sämtliche Halbbrückenschaltelemente ein einziges gemeinsames Schaltelement für den Fehlerfall vorgesehen sein.The fault case control device may further comprise a first control element for jointly controlling all the voltage-side half-bridge switching elements and a second control element for jointly controlling all the mass-side half-bridge switching elements. The first and the second control element can be embodied as transistors, in particular as bipolar transistors. The two transistors can in turn be driven by a common superordinate transistor, which is ultimately driven by an error detection device. Alternatively, a single common switching element can be provided for the error case for all half-bridge switching elements.
Die Erfindung betrifft auch einen Wankstabilisator für ein Kraftfahrzeug, welcher einen Elektromotor und eine Steuereinheit der vorstehend beschriebenen Art aufweist.The invention also relates to a roll stabilizer for a motor vehicle, which has an electric motor and a control unit of the type described above.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.The invention will now be described by way of example with reference to the drawings.
Gemäß
Der Betrieb des Elektromotors
Eine Fehlerfallsteuervorrichtung
Ein elektrischer Energiespeicher
Die Ansteuerung des Elektromotors
In der Verbindungsleitung zwischen der Spannungsseite der Energieversorgungseinrichtung
Ein übergeordnetes drittes Steuerelement
Wie aus
Während des normalen Betriebs des Wankstabilisators sorgt die Phasensteuervorrichtung
Sollte es während des Betriebs des Elektromotors
Die Motorphasen
Das erste Steuerelement
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1111
- Elektromotorelectric motor
- 1313
- EnergieversorgungseinrichtungPower supply means
- 14a, 14b, 14c14a, 14b, 14c
- Motorphasemotor phase
- 1515
- Schaltungsanordnungcircuitry
- 1717
- PhasensteuervorrichtungPhase controller
- 1919
- erstes Motorsteuermodulfirst engine control module
- 2121
- zweites Motorsteuermodulsecond engine control module
- 2525
- FehlerfallsteuervorrichtungEvent of an error control device
- 2727
- FehlererkennungseinrichtungError detection device
- 2929
- FehlerfallsteuermodulError case control module
- 3131
- FehlerfallschaltmodulEvent of a fault switching module
- 3333
- Energiespeicherenergy storage
- 35a, 35b, 35c35a, 35b, 35c
- spannungsseitiges Halbbrückenschaltelementvoltage-side half-bridge switching element
- 37a, 37b, 37c37a, 37b, 37c
- masseseitiges HalbbrückenschaltelementMasseseitiges half-bridge switching element
- 3939
- VersorgungstrennschaltelementSupply isolating device
- 4040
- Steuerleitungcontrol line
- 4141
- erstes Steuerelementfirst control
- 4242
- zweites Steuerelementsecond control
- 4343
- Diodediode
- 4545
- drittes Steuerelementthird control
- 5050
- Kondensatorcapacitor
- 5151
- Diodediode
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201010051474 DE102010051474A1 (en) | 2010-11-15 | 2010-11-15 | Control unit for electromotor in staggering stabilizer of motor car, has control unit comprising error-control device that provides error-condition for motor phases to close half bridge shift members |
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DE201010051474 DE102010051474A1 (en) | 2010-11-15 | 2010-11-15 | Control unit for electromotor in staggering stabilizer of motor car, has control unit comprising error-control device that provides error-condition for motor phases to close half bridge shift members |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE102010051474A1 true DE102010051474A1 (en) | 2011-12-15 |
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ID=45020142
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE201010051474 Ceased DE102010051474A1 (en) | 2010-11-15 | 2010-11-15 | Control unit for electromotor in staggering stabilizer of motor car, has control unit comprising error-control device that provides error-condition for motor phases to close half bridge shift members |
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DE (1) | DE102010051474A1 (en) |
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WO2024104725A1 (en) * | 2022-11-16 | 2024-05-23 | Zf Friedrichshafen Ag | Actuator, method for operating an actuator, controller, and steer-by-wire steering system |
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-
2010
- 2010-11-15 DE DE201010051474 patent/DE102010051474A1/en not_active Ceased
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R082 | Change of representative | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |
Effective date: 20120128 |