DE102012008497A1

DE102012008497A1 - Steuereinrichtung für ein Motorlager mit elektromagnetischer Aktorik

Info

Publication number: DE102012008497A1
Application number: DE201210008497
Authority: DE
Inventors: Stephan Römling; Stefan Vollmann
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2012-04-18
Filing date: 2012-04-18
Publication date: 2013-10-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für ein Motorlager (1) mit einer elektromagnetischen Aktorik (4), die eine in einem Magnetfeld einliegende elektromagnetische Spule (6) besitzt, und mit einer Dämpfungssteuerung (13), die die Spule (6) zur Beeinflussung von am Motorlager (1) auftretenden mechanischen Schwingungen ansteuert. Die Dämpfungssteuerung (13) ist abschaltbar, so dass bei abgeschalteter Dämpfungssteuerung (13) eine Einrichtung zur Energierückgewinnung die durch die mechanischen Schwingungsbewegungen der Spule (6) in der Spule induzierte Induktionsspannung (UI) in eine Nutzspannung (UN) umwandeln kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für ein Motorlager mit einer elektromagnetischen Aktorik nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es sind aktive Motorlager mit integrierter elektromagnetischer Aktorik oder dergleichen bekannt, welche in Kombination mit einer entsprechenden Steuerung unerwünschte Schwingungen im Motorlager durch gezielte Überlagerung mit einer Gegenschwingung auslöschen. Zur Erzeugung der Gegenschwingung kann eine in einem permanenten Magnetfeld einliegende elektromagnetische Spule mit einem geeigneten Signal so angesteuert werden, dass die elektromagnetische Spule eine erwünschte Gegenschwingung erzeugt. Die Erzeugung einer solchen Gegenschwingung mittels einer geeigneten Steuer- und Regeleinrichtung ist in der Regel nur bei bestimmten Motorbetriebszuständen erforderlich, um unerwünschte akustische Effekte und/oder besonders starke mechanische Vibrationen zu beseitigen oder wenigstens zu mindern. In vielen Betriebssituationen ist eine Erzeugung einer Gegenschwingung nicht erforderlich, so dass dabei die im Motorlager auftretenden Vibrationen und die daraus resultierenden mechanischen Bewegungen der Spule lediglich mechanisch gedämpft werden, wobei Wärme entsteht, die an die Umgebung ungenutzt abgeführt wird.
Aus der DE 33 14 335 C2 ist ein Motorlager bekannt, dessen Dämpfungseigenschaften elektromagnetisch beeinflussbar sind. Hierzu besitzt das Motorlager einen Permanentmagneten, in dessen Magnetfeld eine Induktionsspule bezeichnete elektromagnetische Spule einliegt. Mittels einer Steuerung kann die Dämpfungswirkung der elektromagnetischen Aktorik, bestehend aus Permanentmagnet und Induktionsspule, beeinflusst werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung für ein Motorlager mit einer elektromagnetischen Aktorik so auszubilden, dass die auf das Motorlager einwirkenden mechanischen Schwingungen zur Erzeugung elektrischer Energie genutzt werden können.
Die Lösung dieser Aufgabe erhält man mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 besitzt die Steuereinrichtung eine abschaltbare Dämpfungssteuerung und eine Einrichtung zur Energierückgewinnung wandelt bei abgeschalteter Dämpfungssteuerung die durch die mechanischen Schwingungsbewegungen der Spule in der Spule induzierte Induktionsspannung in eine Nutzspannung um. Die Nutzspannung kann beispielsweise zur Unterstützung am Bordnetz eines Kraftfahrzeugs anliegen, um dadurch das Bordnetz energetisch zu unterstützen. Grundsätzlich kann die aus der an der Spule auftretenden Induktionsspannung gewonnene Energie auch gezielt zur Aufladung von Energiespeichern verwendet werden.
Die Einrichtung zur Energierückgewinnung ist vorzugsweise ein Spannungswandler, der im Wesentlichen aus einem Vollweggleichrichter und einem diesem nachgeschalteten Tiefpass bestehen kann. Der Spannungswandler kann außerdem einen Regler enthalten, der die ausgangsseitige Nutzspannung regelt.
Außerdem kann eine Steuerung das An- und Abschalten der Dämpfungssteuerung in Abhängigkeit von Motorbetriebsparametern und/oder von Fahrzeugsbetriebsparametern steuern, wobei die Einrichtung zur Energierückgewinnung gleichzeitig mit Abschalten der Dämpfungssteuerung von der Steuerung eingeschaltet bzw. aktiviert werden kann. Die Steuerung ist vorzugsweise in der ohnehin vorhandenen Motorsteuerung integriert. Dadurch erübrigt sich ein zusätzlicher Hardwareaufwand im Bereich der Steuerung. Das gezielte An- und Abschalten der Dämpfungssteuerung und der Einrichtung zur Energierückgewinnung in Abhängigkeit von Betriebsparametern ermöglicht eine besonders effektive und an die jeweiligen Betriebsbedingungen angepasste Dämpfungsfunktion und eine entsprechend optimierte Energierückgewinnung im Bereich der elektromagnetischen Aktorik des Motorlagers.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
1 den Querschnitt eines elektrohydraulischen Motorlagers mit einer elektromagnetischen Aktorik,
2 ein Blockschaltbild der Steuereinrichtung zur Ansteuerung einer elektromagnetischen Aktorik eines Motorlagers und zur Rückgewinnung elektrischer Energie, und
3 den grundsätzliche Aufbau einer elektronischen Schaltung, die eine in der Aktorik des Motorlager angeordnete elektromagnetische Spule und einen Vollweggleichrichter beinhaltet.
Das in 1 im Querschnitt dargestellte Motorlager 1 ist als elektrohydraulisches Motorlager ausgebildet und besitzt zwei flüssigkeitsgefüllte Kammern 2, 3, zwischen denen eine elektromagnetische Aktorik 4 angeordnet ist. Die Aktorik 4 besteht aus einem ringförmigen Permanentmagneten 5 und einer elektromagnetischen Spule 6, die an einer elastischen Membran 7 vertikal beweglich im Magnetfeld des Permanentmagneten 5 einliegt. Außerdem besitzt das Motorlager 1 eine obere Montageplatte 8 sowie einen Befestigungsflansch 9, die über ein elastisches Verbindungsteil 10 miteinander verbunden sind. Die untere Kammer 3 wird nach unten von einer elastischen Wandung 11 abgeschlossen.
Die Montageplatte 8 besitzt einen nach oben abstehenden Gewindebolzen 12 zur mechanischen Verbindung mit einem auf der Montageplatte 8 gelagerten Motor. Der Befestigungsflansch 9 bildet das Gegenlager welches beispielsweise an einem Motorträger eines Kraftfahrzeugs befestigt werden kann.
Ist das Motorlager, entsprechend dem bevorzugten Anwendungsbereich, in einem Kraftfahrzeug angeordnet, so wirken im Motorbetrieb und zusätzlich auch im Fahrbetrieb mechanische Schwingungen zwischen der Montageplatte 12 und dem Befestigungsflansch 9, die über die flüssigkeitsgefüllte Kammer 2 auf die Membran 7 einwirken und dadurch die Spule 6 in vertikale mechanische Schwingungen versetzt. Durch Einspeisung eines elektrischen Dämpfungssignals in die Spule 6 kann diesen mechanischen Schwingungen entgegengewirkt werden, so dass beispielsweise besonders störende Schwingungsfrequenzen ausgelöscht werden. Die Spule 6 kann auch mit einem Dämpfungssignal von einer Dämpfungssteuerung so beaufschlagt werden, dass eine gewünschte Beeinflussung der Dämpfungseigenschaften des Motorlagers 1 erzeugt werden.
Gemäß vorliegender Erfindung werden nun bei abgeschalteter Dämpfungssteuerung die durch Vibrationen auf die Spule 6 übertragenen mechanischen Schwingungen in elektrische Energie umgewandelt, um diese dann beispielsweise dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs zuzuführen.
In 2 ist eine Steuereinrichtung beispielhaft dargestellt, die zur Energierückgewinnung unter Verwendung eines Motorlagers mit elektromagnetischer Aktorik geeignet ist. Dabei kann es sich beispielsweise um ein Motorlager 1 handeln, wie es in 1 dargestellt ist.
Die Steuereinrichtung gemäß 2 besitzt eine abschaltbare Dämpfungssteuerung 13, mit der in an sich bekannter Weise die Dämpfung des Motorlagers 1 gesteuert werden kann. Die Dämpfungssteuerung 13 ist Teil einer zentralen Steuerung 14, die auch die Funktion einer Motorsteuerung beinhalten kann.
In bestimmten Betriebssituationen wird die Dämpfungssteuerung 13 abgeschaltet und gleichzeitig über einen Schalter 15 ein Spannungswandler 16 an die Spule 6 angeschaltet. Der Spannungswandler 16 bildet eine Einrichtung zur Energierückgewinnung und ist Ausgangsseitig an das Bordnetz 17 angeschlossen, welches auch an eine Batterie 18 angeschlossen ist.
Der Spannungswandler 16 besitzt eingangsseitig einen Vollweggleichrichter 19, einen diesem nachgeschalteten Tiefpass 20 und einen Regler 21, der die vom Tiefpass 20 an den Regler 21 gelieferte Spannung auf einen geeigneten Wert ausgangsseitig regelt. Bei abgeschalteter Dämpfungssteuerung 13 und geschlossenem Schalter 15 wandelt der Spannungswandler 16 zur Energierückgewinnung die durch die mechanischen Schwingungsbewegungen in der Spule 6 induzierte Induktionsspannung U_I in eine Nutzspannung U_N um.
In 3 ist der grundsätzliche Aufbau einer elektronischen Schaltung dargestellt, mit der die an der Spule 6 durch mechanische Bewegungen auftretende Induktionsspannung U_I mittels eines Vollweggleichrichters 19 gleichgerichtet werden kann. Der Gleichrichter 19 ist in an sich bekannter Weise mit vier Dioden D1 bis D4 bestückt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3314335 C2 [0003]

Claims

Steuereinrichtung für ein Motorlager (1) mit einer elektromagnetischen Aktorik (4), die eine in einem Magnetfeld einliegende elektromagnetische Spule (6) besitzt, und mit einer Dämpfungssteuerung (13), die die Spule (6) zur Beeinflussung von am Motorlager (1) auftretenden mechanischen Schwingungen ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungssteuerung (13) abschaltbar ist, und dass bei abgeschalteter Dämpfungssteuerung (13) eine Einrichtung zur Energierückgewinnung die durch die mechanischen Schwingungsbewegungen der Spule (6) in der Spule induzierte Induktionsspannung (U_I) in eine Nutzspannung (U_N) umwandelt.
Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Energierückgewinnung ein Spannungswandler (16) ist, der ausgangsseitig ein Stromnetz (17) speist.
Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung (14) das An- und Abschalten der Dämpfungssteuerung (13) und der Einrichtung zur Energierückgewinnung in Abhängigkeit von Motorbetriebsparametern steuert.
Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorlager (1) in einem Kraftfahrzeug eingesetzt ist, und dass eine Steuerung das An- und Abschalten der Dämpfungssteuerung (13) und der Einrichtung zur Energierückgewinnung in Abhängigkeit von Fahrbetriebsparametern steuert.
Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorlager (1) als elektrohydraulisches Motorlager (1) ausgeführt ist, bei dem die Spule (6) in einem Permanentmagnetfeld zwischen zwei flüssigkeitsgefüllten Kammern (2, 3) einliegt.