DE102016218932A1 - Actuator device, vehicle and method for operating an actuator device for a roll stabilizer - Google Patents
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Abstract
Eine Aktuatorvorrichtung 101 für einen Wankstabilisator für ein Fahrzeug 100 weist einen Versorgungsleitungsanschluss 116 zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung an einen Versorgungsanschluss 114 eines Wandlers 108, den Wandler 108 zum Bereitstellen einer Wechselspannung unter Verwendung der Versorgungsspannung, einen durch die Wechselspannung betreibbaren Aktuator 106 und eine einen Wirbelstrombremsanschluss 234 aufweisende Wirbelstrombremse 110 auf, die mit einer Welle 120 des Aktuators 106 gekoppelt ist. Die Aktuatorvorrichtung 101 weist eine Steuereinrichtung 112 auf, die ausgebildet ist, um die Wirbelstrombremse 110 ansprechend auf einen Generatorbetrieb des Aktuators 106 zu aktivieren.An actuator device 101 for a roll stabilizer for a vehicle 100 has a supply line connection 116 for supplying a supply voltage to a supply connection 114 of a converter 108, the converter 108 for supplying an alternating voltage using the supply voltage, an actuator 106 that can be operated by the AC voltage, and an eddy current brake connection 234 having eddy current brake 110 which is coupled to a shaft 120 of the actuator 106. The actuator device 101 has a control device 112, which is designed to activate the eddy current brake 110 in response to a generator operation of the actuator 106.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Aktuatorvorrichtung für einen Wankstabilisator für ein Fahrzeug, ein Fahrzeug mit einem Wankstabilisator und ein Verfahren zum Betreiben einer Aktuatorvorrichtung für einen Wankstabilisator für ein Fahrzeug. The present invention relates to an actuator device for a roll stabilizer for a vehicle, a vehicle having a roll stabilizer, and a method for operating an actuator device for a roll stabilizer for a vehicle.
Die
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Aktuatorvorrichtung für einen Wankstabilisator für ein Fahrzeug, ein Fahrzeug mit einem verbesserten Wankstabilisator und ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Aktuatorvorrichtung für einen Wankstabilisator für ein Fahrzeug gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Against this background, the present invention provides an improved actuator device for a roll stabilizer for a vehicle, a vehicle with an improved roll stabilizer and an improved method for operating an actuator device for a roll stabilizer for a vehicle according to the main claims. Advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims and the description below.
Unter Verwendung einer Wirbelstrombremse kann ein sich im Generatorbetrieb befindlicher Aktuator zuverlässig abgebremst werden. Using an eddy current brake, an actuator which is in generator operation can be reliably decelerated.
Eine Aktuatorvorrichtung für einen Wankstabilisator für ein Fahrzeug weist einen Versorgungsleitungsanschluss zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung an einen Versorgungsanschluss eines Wandlers, den Wandler zum Bereitstellen einer Wechselspannung unter Verwendung der Versorgungsspannung, einen durch die Wechselspannung betreibbaren Aktuator und eine einen Wirbelstrombremsanschluss aufweisende Wirbelstrombremse auf, die mit einer Welle des Aktuators gekoppelt ist. Ferner weist die Aktuatorvorrichtung eine Steuereinrichtung auf, die ausgebildet ist, um die Wirbelstrombremse ansprechend auf einen Generatorbetrieb des Aktuators zu aktivieren. An actuator device for a roll stabilizer for a vehicle has a supply line terminal for providing a supply voltage to a supply terminal of a converter, the converter for providing an AC voltage using the supply voltage, an actuator operable by the AC voltage and an eddy current brake having an eddy current brake, which with a shaft of the actuator is coupled. Furthermore, the actuator device has a control device, which is designed to activate the eddy current brake in response to a generator operation of the actuator.
Bei dem Aktuator kann es sich um einen Motor, insbesondere einen Elektromotor handeln. Beispielsweise kann der Aktuator einen, insbesondere bürstenlosen, Wechselstrommotor oder einen Drehstrommotor darstellen. Der Wandler kann ausgebildet sein, um eine Gleichspannung in eine zum Betreiben des Aktuators erforderliche Wechselspannung umzuwandeln. Über eine Charakteristik der Wechselspannung kann eine Leistung des Aktuators gesteuert werden. Somit kann der Wandler als eine Steuereinheit zum Steuern des Aktuators aufgefasst werden oder Teil einer solchen Steuereinheit sein. Beispielsweise kann der Wandler als ein Wechselrichter ausgeführt sein. Der Wandler kann eine Brückenschaltung zum Wandeln der Versorgungsspannung in die Wechselspannung aufweisen. Bei der Versorgungsspannung kann es sich um eine von einem Bordnetz, beispielsweise einem 48V- oder 12V-Bordnetz bereitgestellte Gleichspannung handeln. Gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen können zwei, drei oder mehr Phasenleitungen zum Betreiben des Aktuators vorgesehen sein. Im Generatorbetrieb kann von dem Aktuator eine Generatorspannung generiert werden und in den Wandler eingespeist werden. Der Generatorbetrieb kann sich beispielsweise einstellen, wenn der Wandler nicht mehr mit der Versorgungsspannung versorgt wird und somit keine Spannung, insbesondere Wechselspannung zum Betreiben des Aktuators von dem Wandler bereitgestellt wird. Durch das Aktivieren der Wirbelstrombremse kann der Aktuator abgebremst werden, wodurch die generierte Generatorspannung abnimmt. Beim Aktivieren der Wirbelstrombremse kann ein Elektromagnet der Wirbelstrombremse bestromt werden, um ein eine Bremswirkung zum Abbremsen des Aktuators bewirkendes Magnetfeld zu generieren. Gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen kann die Wirbelstrombremse immer aktiviert werden, sobald der Generatorbetrieb eintritt oder beispielsweise dann aktiviert werden, wenn der Generatorbetrieb besteht und die dabei generierte Generatorspannung nicht anderweitig verwendet werden kann, beispielsweise zum Aufladen einer Batterie. The actuator may be a motor, in particular an electric motor. For example, the actuator can represent a, in particular brushless, AC motor or a three-phase motor. The converter may be configured to convert a DC voltage into an AC voltage required to operate the actuator. A characteristic of the AC voltage, a power of the actuator can be controlled. Thus, the converter can be considered as a control unit for controlling the actuator or be part of such a control unit. For example, the converter can be designed as an inverter. The converter may have a bridge circuit for converting the supply voltage into the AC voltage. The supply voltage may be a DC voltage provided by a vehicle electrical system, for example a 48V or 12V vehicle electrical system. According to different embodiments, two, three or more phase lines may be provided for operating the actuator. In generator mode, a generator voltage can be generated by the actuator and fed into the converter. The generator operation can be set, for example, when the converter is no longer supplied with the supply voltage and thus no voltage, in particular AC voltage for operating the actuator is provided by the converter. By activating the eddy current brake, the actuator can be decelerated, whereby the generated generator voltage decreases. When activating the eddy current brake, an electromagnet of the eddy current brake can be energized in order to generate a magnetic field effecting a braking action for decelerating the actuator. According to various embodiments, the eddy current brake can always be activated as soon as the generator operation occurs or, for example, be activated when the generator operation exists and the generated generator voltage can not be used otherwise, for example for charging a battery.
Die Steuereinrichtung kann eine Schaltung aufweisen, die ausgebildet ist, den Versorgungsanschluss des Wandlers während eines Aktuatorbetriebs des Aktuators mit dem Versorgungsleitungsanschluss und während des Generatorbetriebs mit dem Wirbelstrombremsanschluss der Wirbelstrombremse zu verbinden. Auf diese Weise kann der Aktuator im Aktuatorbetrieb mit der zum Betrieb des Aktuators erforderlichen Betriebsspannung versorgt werden und im Generatorbetrieb über die Wirbelstrombremse gebremst werden. The control device may include a circuit configured to connect the supply terminal of the converter to the supply line terminal during actuator operation of the actuator and to the eddy current brake terminal of the eddy current brake during generator operation. In this way, the actuator can be supplied in Aktuatorbetrieb with the operating voltage required for the operation of the actuator and be braked in generator mode via the eddy current brake.
Beispielsweise kann eine solche Schaltung als eine XOR-Schaltung ausgeführt sein. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der Versorgungsanschluss des Wandlers nicht zeitgleich mit dem Versorgungsleitungsanschluss und dem Wirbelstrombremsanschluss verbunden ist, sodass der Aktuator zeitgleich angetrieben und gebremst würde. For example, such a circuit may be implemented as an XOR circuit. In this way it can be ensured that the supply connection of the converter is not connected at the same time with the supply line connection and the eddy current brake connection, so that the actuator would be driven and braked at the same time.
Die Steuereinrichtung kann ausgebildet sein, um die Wirbelstrombremse unter Verwendung einer in dem Generatorbetrieb des Aktuators von dem Aktuator generierten Generatorspannung zu aktivieren. Auf diese Weise kann die im Generatorbetrieb generierte Generatorspannung auf eine nutzbringende Weise verwendet werden und damit zugleich von gegenüber der Generatorspannung empfindlichen Bauteilen ferngehalten werden. The control device may be configured to activate the eddy current brake using a generator voltage generated by the actuator in the generator operation of the actuator. In this way, the generator voltage generated in generator operation can be used in a beneficial manner and thus at the same time be kept away from sensitive to the generator voltage components.
Die Steuereinrichtung kann ausgebildet sein, um eine in dem Generatorbetrieb des Aktuators von dem Aktuator generierte Generatorspannung an den Wirbelstrombremsanschluss der Wirbelstrombremse bereitzustellen. Beispielsweise kann die an den Wirbelstrombremsanschluss bereitgestellte Spannung zum Erzeugen eines Magnetfelds durch einen Elektromagnet der Wirbelstrombremse verwendet werden. The control device can be designed to provide a generator voltage generated by the actuator in the generator operation of the actuator to the eddy current brake connection of the eddy current brake. For example, the voltage provided to the eddy current brake terminal may be used to generate a magnetic field by an eddy current brake solenoid.
Die Steuereinrichtung kann ausgebildet sein, um die Wirbelstrombremse ansprechend auf eine Unterbrechung einer Bereitstellung der Versorgungsspannung an dem Versorgungsleitungsanschluss zu aktivieren. Unter der Unterbrechung der Versorgungsspannung kann verstanden werden, dass keine oder eine stark verminderte Versorgungsspannung an den Versorgungsleitungsanschluss bereitgestellt wird. Dies kann beispielsweise bei einer Unterbrechung einer mit dem Versorgungsleitungsanschluss verbundenen Versorgungsleitung der Fall sein. Eine solche Unterbrechung hat üblicherweise den Generatorbetrieb zur Folge. Durch die Aktivierung der Wirbelstrombremse kann frühzeitig mit dem Abbremsen des Aktuators begonnen werden, um unerwünschte Auswirkungen des Generatorbetriebs möglichst gering halten zu können. The controller may be configured to activate the eddy current brake in response to an interruption in a supply of the supply voltage to the supply line terminal. Under the interruption of the supply voltage can be understood that no or a greatly reduced supply voltage is provided to the supply line connection. This may be the case, for example, in the event of an interruption of a supply line connected to the supply line connection. Such an interruption usually results in generator operation. By activating the eddy current brake can be started at an early stage with the deceleration of the actuator in order to minimize unwanted effects of generator operation can.
Die Steuereinrichtung kann ausgebildet sein, um die Wirbelstrombremse unter Verwendung einer an einem Zwischenkreis der Aktuatorvorrichtung anliegenden Zwischenkreisspannung zu aktivieren. Beispielsweise kann über die Zwischenkreisspannung erkannt werden, ob die während des Generatorbetriebs generierte Generatorspannung nicht mehr für eine Energierückspeisung verwendet werden kann, sodass der Generatorbetrieb eingestellt werden sollte. The control device can be designed to activate the eddy current brake using a DC link voltage applied to a DC link of the actuator device. For example, it can be detected via the intermediate circuit voltage whether the generator voltage generated during generator operation can no longer be used for energy recovery, so that generator operation should be set.
Die Wirbelstrombremse kann eine elektrisch leitfähige, nicht magnetische Scheibe und zumindest einen benachbart zu der Scheibe angeordneten Elektromagneten aufweisen. Eine solche Bremse ist einfach und kostengünstig zu realisieren. The eddy current brake may comprise an electrically conductive, non-magnetic disk and at least one electromagnet disposed adjacent to the disk. Such a brake is easy and inexpensive to implement.
Bei einem Fahrzeug mit einem Wankstabilisator kann der Wankstabilisator eine entsprechende Aktuatorvorrichtung aufweisen. Dabei kann der Wankstabilisator zwei Stabilisatorelemente aufweisen, wobei der Aktuator der Aktuatorvorrichtung zum Bewirken einer eine Wankbewegung des Fahrzeugs beeinflussenden Relativbewegung mit den Stabilisatorelementen gekoppelt ist. Somit kann der beschriebene Ansatz vorteilhaft bei einem Fahrzeug eingesetzt werden. In a vehicle with a roll stabilizer, the roll stabilizer may have a corresponding actuator device. In this case, the roll stabilizer may have two stabilizer elements, wherein the actuator of the actuator device for effecting a rolling movement of the vehicle influencing relative movement is coupled to the stabilizer elements. Thus, the approach described can be advantageously used in a vehicle.
Verfahren zum Betreiben einer Aktuatorvorrichtung für einen Wankstabilisator für ein Fahrzeug, wobei die Aktuatorvorrichtung einen Versorgungsleitungsanschluss zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung an einen Versorgungsanschluss eines Wandlers, den Wandler zum Bereitstellen einer Wechselspannung unter Verwendung der Versorgungsspannung, einen durch die Wechselspannung betreibbaren Aktuator und eine einen Wirbelstrombremsanschluss aufweisende Wirbelstrombremse aufweist, die mit einer Welle des Aktuators gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Schritt des Aktivierens der Wirbelstrombremse ansprechend auf einen Generatorbetrieb des Aktuators umfasst. A method of operating an actuator device for a roll stabilizer for a vehicle, the actuator device comprising a supply line terminal for providing a supply voltage to a supply terminal of a converter, the converter for providing an AC voltage using the supply voltage, an actuator operable by the AC voltage, and an eddy current brake having an eddy current brake terminal which is coupled to a shaft of the actuator, characterized in that the method comprises a step of activating the eddy current brake in response to a generator operation of the actuator.
Die Steuereinrichtung kann ein elektrisches Gerät sein, das elektrische Signale, beispielsweise Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Die Steuereinrichtung kann eine oder mehrere geeignete Schnittstellen aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein können. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil einer integrierten Schaltung sein, in der Funktionen der Steuereinrichtung umgesetzt sind. Die Schnittstellen können auch eigene, integrierte Schaltkreise sein oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. The control device can be an electrical device which processes electrical signals, for example sensor signals, and outputs control signals in dependence thereon. The control device may have one or more suitable interfaces, which may be formed in hardware and / or software. In the case of a hardware-based embodiment, the interfaces can be part of an integrated circuit, for example, in which functions of the control device are implemented. The interfaces may also be their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In a software training, the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. In the following description of preferred embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similarly acting, wherein a repeated description of these elements is omitted.
Die Aktuatorvorrichtung
Der Aktuator
Der Generatorbetrieb des Aktuators
Der Aktuator
Die Steuereinrichtung
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird ein auch als Rückspeisestrom bezeichneter Generatorstrom des Aktuators
Der beschriebene Ansatz hat eine Reihe von Vorteilen. So kann der Aktuator
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinrichtung
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Wirbelstrombremse
Der beschriebene Ansatz basiert dabei auf einer Nutzung des Wirbelstromprinzips. Durch die Verdrehung der Stabilisatorhälften durch äußere Momente wird der als Motor ausgeführte Aktuator
Die Scheibe
Die Steuereinrichtung
Die Einrichtung
Der Zwischenkreis
Das Verfahren umfasst einen Schritt
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist. If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, this can be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment, either only the first Feature or only the second feature.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100 100
- Fahrzeug vehicle
- 101 101
- Aktuatorvorrichtung actuator
- 102 102
- Stabilisatorelement stabilizer element
- 104 104
- Stabilisatorelement stabilizer element
- 106 106
- Aktuator actuator
- 108 108
- Wandler converter
- 110 110
- Wirbelstrombremse Eddy current brake
- 112 112
- Steuereinrichtung control device
- 114 114
- Versorgungsanschluss supply terminal
- 116 116
- Versorgungsleitungsanschluss Supply line connection
- 118 118
- Energieversorgungseinrichtung Power supply means
- 120 120
- Welle wave
- 230 230
- Scheibe disc
- 232 232
- Elektromagnet electromagnet
- 234 234
- Wirbelstrombremsanschluss Eddy current brake connection
- 340 340
- Abstand distance
- 342 342
- Kraft force
- 344 344
- Drehgeschwindigkeit rotation speed
- 412 412
- Schaltung circuit
- 450 450
- Einrichtung zum Ansteuern der Steuereinrichtung Device for driving the control device
- 452 452
- Einrichtung zur gezielten Software-Ansteuerung Device for targeted software control
- 454 454
- Regelung regulation
- 456 456
- Einrichtung zum Erkennen einer Schwellenwertüberschreitung Device for detecting a threshold violation
- 460 460
- Zwischenkreis DC
- 462 462
- Motor-Ansteuereinheit Motor drive unit
- 530 530
- Schritt des Erkennens Step of cognition
- 532 532
- Schritt des Aktivierens Step of activating
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 1894755 B1 [0002] EP 1894755 B1 [0002]
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DE102016218932.8A DE102016218932A1 (en) | 2016-09-29 | 2016-09-29 | Actuator device, vehicle and method for operating an actuator device for a roll stabilizer |
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DE102016218932.8A DE102016218932A1 (en) | 2016-09-29 | 2016-09-29 | Actuator device, vehicle and method for operating an actuator device for a roll stabilizer |
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DE102016218932.8A Pending DE102016218932A1 (en) | 2016-09-29 | 2016-09-29 | Actuator device, vehicle and method for operating an actuator device for a roll stabilizer |
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US20220041030A1 (en) * | 2020-08-10 | 2022-02-10 | GM Global Technology Operations LLC | Active roll control system |
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EP1894755B1 (en) | 2006-02-23 | 2009-12-23 | Benteler Automobiltechnik GmbH | Chassis assembly |
DE102013203431A1 (en) | 2013-02-28 | 2014-08-28 | Zf Friedrichshafen Ag | Rotary damper for a vehicle |
-
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication |