DE102020103270A1

DE102020103270A1 - Elektromechanisch aktives Wankstabilisierungssystem

Info

Publication number: DE102020103270A1
Application number: DE102020103270.6A
Authority: DE
Inventors: Jafar Khanlarov; Albert Miller
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2020-02-10
Filing date: 2020-02-10
Publication date: 2021-08-12
Anticipated expiration: 2040-02-11
Also published as: DE102020103270B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektromechanisch aktives Wankstabilisierungssystem mit mindestens einem Elektromotor (12).Um die Sicherheit im Betrieb des elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystems mit mindestens einem Elektromotor (12) weiter zu erhöhen, ist in einem stromführenden Bereich (16), in welchem im Betrieb des elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystems ein elektrischer Strom fließt, eine Stromunterbrecherkapsel (18) mit einem elektrisch isolierenden Material angeordnet, das bei Bedarf in den stromführenden Bereich (16) des elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystems eingebracht wird, um den Stromfluss in dem stromführenden Bereich (16) des elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystems zu unterbrechen.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromechanisch aktives Wankstabilisierungssystem mit mindestens einem Elektromotor. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Wankstabilisierungssystems. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Wankstabilisierungssystem.
Aus dem amerikanischen Patent US 5,816,358 ist ein Fahrzeug mit mindestens einem Elektromotor bekannt, wobei in unmittelbarer räumlicher Nähe einer elektrischen Energiequelle eine Schaltschutzeinrichtung vorgesehen ist, durch die elektrische Leitungsverbindungen der Energiequelle unterbrechbar sind. Aus der amerikanischen Offenlegungsschrift US 2016/0339784 A1 ist ein Hochvoltbordnetz eines Kraftfahrzeugs bekannt, mit einer Hochvolt-Batterie und mit einem Verbrauchernetz, die mittels einer elektrischen Leitung miteinander verbunden sind, sowie mit einem Schnellabschalter zur Trennung der Hochvolt-Batterie von dem Verbrauchernetz, wobei der Schnellabschalter mit einem Airbag-Signal beaufschlagt ist. Aus der amerikanischen Offenlegungsschrift US 2019/0291582 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor und mit einer Unterbrechungseinrichtung bekannt, die eine Schmelzsicherung umfasst, um eine Signalleitung in Antwort auf ein Steuersignal zu unterbrechen. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2015 214 094 A1 ist eine Notschaltvorrichtung für eine stromführende Leitung in einem Kraftfahrzeug bekannt, die ein Trennmittel mit mindestens einer Schneide und ein schlagfestes elektrisches Isoliermaterial umfasst. Aus der deutschen Patentschrift DE 10 2007 033 180 B4 ist ein Stromunterbrecher für elektrische Versorgungsleitungen mit einer Trenneinheit bekannt, die pyrotechnische Trennmittel aufweist.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Sicherheit im Betrieb eines elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystems mit mindestens einem Elektromotor weiter zu erhöhen.
Die Aufgabe ist bei einem elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystem mit mindestens einem Elektromotor dadurch gelöst, dass in einem stromführenden Bereich, in welchem im Betrieb des elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystems ein elektrischer Strom fließt, eine Stromunterbrecherkapsel mit einem elektrisch isolierenden Material angeordnet ist, das bei Bedarf in den stromführenden Bereich des elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystems eingebracht wird, um den Stromfluss in dem stromführenden Bereich des elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystems zu unterbrechen. So kann ein an sich unerwünschter Kurzschluss im Betrieb des elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystems mit dem Elektromotor verhindert werden. Dadurch kann ein minimales Risiko eines kurzschlussbedingten Brandes in einem Crashfall eliminiert werden. Sobald im Betrieb eines mit dem elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystem ausgestatteten Kraftfahrzeugs ein Crash detektiert wird, kann die Stromunterbrecherkapsel mechanisch aufgebrochen oder zum Platzen gebracht werden, um das elektrisch isolierende Material in den stromführenden Bereich einzubringen. Crashdetektionssysteme sind an sich bekannt. Durch die Kombination des an sich bekannten Crashdetektionssystems mit der Stromunterbrecherkapsel im stromführenden Bereich des elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystems kann die Sicherheit im Betrieb eines mit dem elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystem ausgestatteten Kraftfahrzeugs wirksam erhöht werden. Bei dem elektrisch isolierenden Material oder Medium handelt es sich um ein elektrisch nicht-leitendes Material, das eine extrem geringe und somit vernachlässigbare elektrische Leitfähigkeit hat. Bei dem elektrisch isolierenden Material handelt es sich zum Beispiel um ein Kunststoffmaterial oder um ein spezielles Öl, zum Beispiel ein Silikonöl. Das elektrisch isolierende Material in der Stromunterbrecherkapsel ist vorteilhaft so fließfähig, dass es bei einer Aktivierung der Stromunterbrecherkapsel in den stromführenden Bereich des elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystems eindringt. Zu diesem Zweck ist das elektrisch isolierende Material in der Stromunterbrecherkapsel vorzugsweise mit einem gewissen Überdruck beaufschlagt.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stromunterbrecherkapsel eine Aktivierungseinrichtung zugeordnet ist, mit der die Stromunterbrecherkapsel bei Bedarf aufgebrochen oder zum Platzen gebracht wird. Bei der Aktivierungseinrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine mechanische Trenneinrichtung, die zum Beispiel als Trennmittel eine Art Schlagmesser umfasst. Je nach Ausführung ist die Stromunterbrecherkapsel mit mindestens einer Sollbruchlinie ausgestattet, um ein definiertes Aufbrechen oder Platzen der Stromunterbrecherkapsel bei einer Aktivierung sicherzustellen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungseinrichtung der Stromunterbrecherkapsel steuerungsmäßig mit einer Crashdetektionseinrichtung verbunden ist. Die steuerungsmäßige Verbindung ermöglicht auf einfache Art und Weise eine automatische Aktivierung der Stromunterbrecherkapsel im Crashfall.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stromunterbrecherkapsel in einem stromführenden Bereich des Elektromotors angeordnet ist. So kann ein unerwünschter Stromfluss im Crashfall schnell und effektiv unterbunden werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stromunterbrecherkapsel in der Nähe von Bürsten des Elektromotors so angeordnet ist, dass die Bürsten des Elektromotors mit dem elektrisch isolierenden Material aus der Stromunterbrecherkapsel umspült werden, wenn diese aktiviert wird. So kann ein im Crashfall unerwünschter Stromfluss schnell und effektiv unterbrochen werden.
Bei einem Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystems Ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass in dem stromführenden Bereich, in welchem im Betrieb des elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystems ein elektrischer Strom fließt, die Stromunterbrecherkapsel mit dem elektrisch isolierenden Material aktiviert wird, um den Stromfluss in dem stromführenden Bereich des elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystems mit dem elektrisch isolierenden Material zu unterbrechen. Bei einer Aktivierung wird die Stromunterbrecherkapsel zumindest teilweise zerstört. Je nach Ausführung kann die Stromunterbrecherkapsel auch mit einem wiederholt betätigbaren Öffnungsmechanismus kombiniert sein, der eine Mehrfachaktivierung der Stromunterbrecherkapsel ermöglicht.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stromunterbrecherkapsel mechanisch aufgebrochen wird, wenn ein Crash detektiert wird. Dadurch wird die Betriebssicherheit erhöht.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Computer-Programmprodukt mit einem Programmcode zum Durchführen des vorab beschriebenen Verfahrens. Das Computerprogramm wird vorzugsweise in einer Steuereinrichtung eines Kraftfahrzeugs ausgeführt, das mit dem elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystem ausgestattet ist.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Steuergerät zum Steuern eines elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystems mit mindestens einem Elektromotor mit einem derartigen Computer-Programmprodukt.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Kraftfahrzeug mit einem vorab beschriebenen elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystem, insbesondere mit einem vorab beschriebenen Steuergerät.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystem;
2 eine schematische Darstellung des elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystems aus 1 in einer Draufsicht; und
3 eine schematische Längsschnittdarstellung eines Elektromotors des elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystems aus 2.

In 1 ist ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Antriebseinheit 2 schematisch dargestellt. Die Antriebseinheit 2 umfasst zum Beispiel eine elektrische Maschine 3. Der elektrischen Maschine 3 ist zur Stromversorgung eine Unterbodenbatterie 4 dem Kraftfahrzeug 1 zugeordnet.
Oberhalb der Unterbodenbatterie 4 ist ein elektromechanisch aktives Wankstabilisierungssystem 5 angedeutet. Das elektromechanisch aktive Wankstabilisierungssystem 5 wird verkürzt auch als eaW bezeichnet.
In 2 ist das eaW 5 schematisch in einer Draufsicht dargestellt. Ebenfalls schematisch sind vier Räder 6, 7, 8, 9 des Kraftfahrzeugs (1 in 1) angedeutet. Das eaW 5 umfasst in an sich bekannter Art und Weise zwei Elektromotoren 11, 12, die durch elektromechanische Verbindungen 10, die durch gestrichelte Linien in 2 angedeutet sind, miteinander und mit den Rädern 6 bis 9 verbunden sind.
In 3 ist der Elektromotor 12 aus 2 schematisch im Längsschnitt dargestellt. Der Elektromotor 12 umfasst einen Rotor 13, der um eine Drehachse 14 drehbar in einem Stator 15 angeordnet ist.
Zwischen dem Rotor 13 und dem Stator 15 ist mindestens ein stromführender Bereich 16 angeordnet, in welchem im Betrieb des mit dem Elektromotor 12 ausgestatteten elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystems Strom fließt. Je nach Ausführung des Elektromotors 12 umfasst dieser Bürsten 17, die in 3 durch eine Schraffur angedeutet sind.
In dem stromführenden Bereich 16 des Elektromotors 12 ist eine Stromunterbrecherkapsel 18 angeordnet. Die Stromunterbrecherkapsel 18 ist mit einem elektrisch isolierenden Medium oder Material gefüllt. Eine Aktivierungseinrichtung 19, die der Stromunterbrecherkapsel 18 zugeordnet ist, ist in 3 nur durch einen Pfeil angedeutet.
Die Aktivierungseinrichtung 19 umfasst zum Beispiel ein Trennmittel, wie ein Messer, mit welchem die Stromunterbrecherkapsel 18 bei Bedarf definiert geöffnet werden kann, so dass das darin enthaltene elektrisch isolierende Material oder Medium austritt und einen unerwünschten Stromfluss in dem stromführenden Bereich 16 unterbindet oder verhindert.
Das elektrisch isolierende Medium oder Material in der Stromunterbrecherkapsel 18 wird auch als Isolierstoff oder Isoliermittel bezeichnet. Dabei handelt es sich um ein nicht-leitendes Material, das keine oder nur eine extrem geringe elektrische Leitfähigkeit aufweist.
Bei einer elektrisch aktiven Wankstabilisierung ergibt sich im Falle eines Unfalls, insbesondere in einem Crashfall, das Problem, dass durch einen Kurzschluss eine minimale Brandgefahr besteht. Um dieses Restrisiko zu minimieren, ist nun vorgesehen, dass mit Hilfe einer in 1 nur durch ein Rechteck angedeuteten Crashdetektionseinrichtung 21 ein Crash detektiert wird.
Die Crashdetektionseinrichtung 21 ist mit einem Steuergerät 20 kombiniert. Über das Steuergerät 20 wird die Stromunterbrecherkapsel 18 mit Hilfe der Aktivierungseinrichtung 19 aufgebrochen oder zum Platzen gebracht, so dass elektrisch isolierendes Medium oder Material die Bürsten 17 des Elektromotors 12 umspült und somit isoliert.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Antriebseinheit
3: elektrische Maschine
4: Unterbodenbatterie
5: elektromechanisch aktives Wankstabilisierungssystem eaW
6: Rad
7: Rad
8: Rad
9: Rad
10: elektrische Verbindungen
11: Elektromotor
12: Elektromotor
13: Rotor
14: Drehachse
15: Stator
16: stromführender Bereich
17: Bürsten
18: Stromunterbrecherkapsel
19: Aktivierungseinrichtung
20: Steuergerät
21: Crashdetektionseinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5816358 [0002]
US 2016/0339784 A1 [0002]
US 2019/0291582 A1 [0002]
DE 102015214094 A1 [0002]
DE 102007033180 B4 [0002]

Claims

Elektromechanisch aktives Wankstabilisierungssystem (5) mit mindestens einem Elektromotor (11,12), dadurch gekennzeichnet, dass in einem stromführenden Bereich (16), in welchem im Betrieb des elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystems (5) ein elektrischer Strom fließt, eine Stromunterbrecherkapsel (18) mit einem elektrisch isolierenden Material angeordnet ist, das bei Bedarf in den stromführenden Bereich (16) des elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystems (5) eingebracht wird, um den Stromfluss in dem stromführenden Bereich (16) des elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystems (5) zu unterbrechen.
Elektromechanisch aktives Wankstabilisierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromunterbrecherkapsel (18) eine Aktivierungseinrichtung (19) zugeordnet ist, mit der die Stromunterbrecherkapsel (18) bei Bedarf aufgebrochen oder zum Platzen gebracht wird.
Elektromechanisch aktives Wankstabilisierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungseinrichtung (19) der Stromunterbrecherkapsel (18) steuerungsmäßig mit einer Crashdetektionseinrichtung (21) verbunden ist.
Elektromechanisch aktives Wankstabilisierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromunterbrecherkapsel (18) in einem stromführenden Bereich (16) des Elektromotors (12) angeordnet ist.
Elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromunterbrecherkapsel (18) in der Nähe von Bürsten (17) des Elektromotors (12) so angeordnet ist, dass die Bürsten (17) des Elektromotors (12) mit dem elektrisch isolierenden Material aus der Stromunterbrecherkapsel (18) umspült werden, wenn diese aktiviert wird.
Verfahren zum Betreiben eines elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystems (5) mit mindestens einem Elektromotor (11,12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem stromführenden Bereich (16), in welchem im Betrieb des elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystems (5) ein elektrischer Strom fließt, die Stromunterbrecherkapsel (18) mit dem elektrisch isolierenden Material aktiviert wird, um den Stromfluss in dem stromführenden Bereich (16) des elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystems (5) mit dem elektrisch isolierenden Material zu unterbrechen.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromunterbrecherkapsel (18) mechanisch aufgebrochen wird, wenn ein Crash detektiert wird.
Computer-Programmprodukt mit einem Programmcode zum Durchführen eines Verfahrens nach Anspruch 6 oder 7.
Steuergerät (20) zum Steuern eines elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystems (5) mit mindestens einem Elektromotor (11,12) mit einem Computer-Programmprodukt nach Anspruch 8.
Kraftfahrzeug (1) mit einem elektromechanisch aktiven Wankstabilisierungssystem (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, insbesondere mit einem Steuergerät (20) nach Anspruch 9.