WO2016091509A1 - Wankstabilisierungssystem für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Wankstabilisierungssystem für ein kraftfahrzeug Download PDF

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converter
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stabilization system
control unit
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Michael Triebel
Achim Thomae
Helmut Baalmann
Stefan Rappelt
Ernst Oswald
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Definitions

  • the invention relates to a roll stabilization system for a motor vehicle, comprising an electric roll stabilization, which is associated with a DC-DC converter, wherein via the DC-DC converter, a supply voltage in a
  • Supply voltage of the roll stabilization is convertible. Furthermore, the invention relates to a control device for an aforementioned roll stabilization system.
  • Roll stabilization systems are used in motor vehicles for roll control and for reducing body tilt when cornering.
  • classic also referred to as passive systems designs with a U-shaped running
  • Stabilizer bar active roll stabilization systems are known. These can be two separate stabilizer bars over an intermediate
  • Swivel motor are rotated relative to each other to initiate a defined restoring moment about the roll axis.
  • a defined restoring moment about the roll axis As a result, even when cornering a nearly horizontal orientation of the vehicle body can be achieved.
  • an introduction of the restoring torque has to take place via the swivel motor in an extremely small time window, which requires a high power of the respective swivel motor.
  • electromechanical swivel motors this has been added
  • DE 10 2006 01 6 186 A1 discloses a roll stabilization system, in which an electric roll stabilization is integrated into a sub-board network of a motor vehicle, which is connected to another main vehicle network having a generator via an intermediate DC-DC converter. With the aid of the DC-DC converter, a supply voltage of the main on-board network can then be converted into a suitable supply voltage of the roll stabilization. Based on the above-described prior art, it is an object of the present invention to provide a roll stabilization system for a motor vehicle, this system being characterized by a compact construction.
  • Control unit for a roll stabilization system is further subject matter of claims 8 and 9.
  • the invention relates to a roll stabilization system with an electrical
  • Roll stabilization which is associated with a DC-DC converter.
  • a supply voltage can be converted into a supply voltage of the roll stabilization via the DC-DC converter.
  • the electric roll stabilization particularly preferably consists of two stabilizer parts and one
  • the electromechanical swivel motor is assigned a control device which regulates an energization desselbigen and
  • the supply voltage is preferably the electrical voltage in a main on-board network of the respective motor vehicle, with which the subsystem of the electric roll stabilization is coupled via the intermediate DC voltage converter.
  • the supply voltage of roll stabilization is the electrical voltage at which the electric
  • the invention includes the technical teaching that the DC-DC converter is integrated into the electric roll stabilization. In other words, that is
  • Such a configuration of a roll stabilization system has the advantage that by the integration of the DC-DC converter in the electrical
  • Roll stabilization a compact assembly can be created, which can be provided as a unit in the region of the respective axis of the motor vehicle.
  • the conversion of the supply voltage in the supply voltage also allows for a corresponding increase in the voltage reduction of electrical
  • the DC-DC converter is thus used as a so-called step-up converter, by means of which the supply voltage can be converted into a higher supply voltage.
  • the DC-DC converter is integrated in a control device of the electric roll stabilization.
  • the control unit is then in turn integrated into a swivel motor of the electric roll stabilization. In both cases, another
  • control unit can also be arranged externally on the swivel motor, in which case the design of a housing of the control unit which is as flat as possible is required in order to avoid contact between the same and obstacles on the roadway and thus damage. It is then an electronic board in the housing of the controller preferably so
  • Housing shell are coupled, whereby excess heat can be dissipated quickly.
  • cooling fins or metal folds may be provided on the housing in order to further improve the heat dissipation.
  • An upper housing shell should because of electromagnetic compatibility of, for example, a Aluminum sheet or a metal-coated plastic and be composed sealed with the lower housing shell.
  • Coding provided and be involved in a vehicle-specific anti-theft alarm system.
  • the DC-DC converter has a control unit, via which the supply voltage can be determined and which initiates a conversion only if the supply voltage deviates from the supply voltage.
  • a control unit via which the supply voltage can be determined and which initiates a conversion only if the supply voltage deviates from the supply voltage.
  • Deviation of the supply voltage from the supply voltage of the electric roll stabilization performs a corresponding conversion.
  • the DC-DC converter is as
  • transformer converter or designed as a converter with storage choke. In both cases, a suitable embodiment of a DC-DC converter can be realized.
  • the supply voltage is 40 - 48 volts, depending on
  • Vehicle electrical system voltage transformation is carried out starting from 12 or 24 volts.
  • the above-mentioned embodiments relating to the DC-DC converter can be implemented in a corresponding manner even when they are integrated in the control unit of the electric roll stabilization.
  • Fig. Shows a schematic representation of a part of a motor vehicle, which has a roll stabilization system 1, which corresponds to a
  • Roll stabilization system 1 in this case comprises an electric roll stabilization 2, which is known in principle to those skilled in the art - and in this case not further illustrated in detail - composed of stabilizer parts and an intermediate electromechanical swivel motor 3.
  • a supply of the swivel motor 3 with electric power is realized within the vehicle via an on-board network 4 and a generator provided therein (not shown here), wherein the vehicle electrical system 4 is preferably a 12 volt vehicle electrical system.
  • the vehicle electrical system 4 is preferably a 12 volt vehicle electrical system.
  • DC-DC converter 6 via which the supply voltage of 12 volts in a supply voltage of z. B. 48 volts is converted.
  • the DC-DC converter 6 is via a supply line 7 to the electrical system. 4 connected and is the output side with the components 5 of the swing motor 3 in connection.
  • the DC-DC converter 6 is included. Furthermore, the DC-DC converter 6 is provided with a
  • Control unit 9 equipped, which determines the supply voltage of the supply line 7 and initiates a transformation only in case of deviation of the supply voltage of the desired supply voltage. In the present case, the voltage is therefore converted from 12 volts to 48 volts. However, if already a higher supply voltage in the electrical system 4, in the best case even already 48 volts, available, so if necessary, completely on one
  • the DC-DC converter 6 is also designed as a converter with a storage choke.
  • Swivel motor 3 controlled by the controller 8, wherein the components 5 leading cable 10 can be made smaller in diameter due to the smaller current.
  • the cables 10 are also for protection in a - not shown here - inserted hose, which is provided in his coat with metal coils.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wankstabilisierungssystem (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Wankstabilisierung (2), welcher ein Gleichspannungswandler (6) zugeordnet ist. Dabei kann über den Gleichspannungswandler (6) eine Speisespannung in eine Versorgungsspannung der Wankstabilisierung (2) gewandelt werden. Um nun einen möglichst kompakten Aufbau zu realisieren, ist der Gleichspannungswandler (6) in die elektrische Wankstabilisierung (2) integriert.

Description

Wankstabilisierungssystem für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Wankstabilisierungssystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Wankstabilisierung, welcher ein Gleichspannungswandler zugeordnet ist, wobei über den Gleichspannungswandler eine Speisespannung in eine
Versorgungsspannung der Wankstabilisierung wandelbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuergerät für ein vorgenanntes Wankstabilisierungssystem.
Wankstabilisierungssysteme dienen bei Kraftfahrzeugen der Wankregulierung und Reduzierung von Karosserieneigung bei Kurvenfahrten. Neben klassischen, auch als passive Systeme bezeichneten Ausführungen mit einem U-förmig verlaufenden
Stabilisatorstab sind aktive Wankstabilisierungssysteme bekannt. Bei diesen können zwei voneinander getrennte Stabilisatorstäbe über einen zwischenliegenden
Schwenkmotor relativ zueinander verdreht werden, um ein definiertes Rückstellmoment um die Wankachse einzuleiten. Hierdurch kann auch bei Kurvenfahrt eine nahezu horizontale Ausrichtung des Fahrzeugaufbaus erreicht werden. Allerdings hat eine Einleitung des Rückstellmoments über den Schwenkmotor in einem äußerst kleinen Zeitfenster zu erfolgen, was eine hohe Leistung des jeweiligen Schwenkmotors voraussetzt. Im Falle von elektromechanischen Schwenkmotoren hat dies bei
Anwendung in einem herkömmlichen 12V-Bordnetz eines Kraftfahrzeuges extrem hohe Ströme zur Folge, so dass Zuleitungen zum Schwenkmotor entsprechend belastbar dimensioniert werden müssen. Aus diesem Grunde werden
Wankstabilisierungssysteme mitunter auch in Teilbordnetzen mit höheren
Versorgungsspannungen betrieben.
Aus der DE 10 2006 01 6 186 A1 geht ein Wankstabilisierungssystem hervor, bei welchem eine elektrische Wankstabilisierung in ein Teilbordnetz eines Kraftfahrzeuges eingebunden ist, das mit einem weiteren einen Generator aufweisenden Hauptbordnetz über einen zwischenliegenden Gleichspannungswandler verbunden ist. Mit Hilfe des Gleichspannungswandlers kann dann eine Speisespannung des Hauptbordnetzes in eine geeignete Versorgungsspannung der Wankstabilisierung gewandelt werden. Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wankstabilisierungssystem für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, wobei sich dieses System durch einen kompakten Aufbau auszeichnet.
Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein
Steuergerät für ein Wankstabilisierungssystem ist ferner Gegenstand der Ansprüche 8 und 9.
Die Erfindung betrifft ein Wankstabilisierungssystem mit einer elektrischen
Wankstabilisierung, welcher ein Gleichspannungswandler zugeordnet ist. Dabei kann über den Gleichspannungswandler eine Speisespannung in eine Versorgungsspannung der Wankstabilisierung gewandelt werden. Besonders bevorzugt setzt sich die elektrische Wankstabilisierung dabei aus zwei Stabilisatorteilen und einem
zwischenliegenden elektromechanischen Schwenkmotor zusammen, über welchen die beiden Stabilisatorteile zur Einleitung eines definierten Rückstellmoments zueinander verdreht werden können. Dem elektromechanischen Schwenkmotor ist dabei ein Steuergerät zugeordnet, welches eine Bestromung desselbigen regelt und
dementsprechend auch die Einleitung eines Rückstellmoments koordiniert.
Im Sinne der Erfindung handelt es sich bei der Speisespannung bevorzugt um die elektrische Spannung in einem Hauptbordnetz des jeweiligen Kraftfahrzeuges, mit welchem das Teilnetz der elektrischen Wankstabilisierung über den zwischenliegenden Gleichspannungswandler gekoppelt ist. Hingegen ist die Versorgungsspannung der Wankstabilisierung die elektrische Spannung, bei welcher die elektrische
Wankstabilisierung betrieben wird.
Die Erfindung umfasst die technische Lehre, dass der Gleichspannungswandler in die elektrische Wankstabilisierung integriert ist. Mit anderen Worten ist der
Gleichspannungswandler also innerhalb der elektrischen Wankstabilisierung platziert. Eine derartige Ausgestaltung eines Wankstabilisierungssystems hat dabei den Vorteil, dass durch die Integration des Gleichspannungswandlers in die elektrische
Wankstabilisierung eine kompakte Baugruppe geschaffen werden kann, welche als Einheit im Bereich der jeweiligen Achse des Kraftfahrzeuges vorgesehen werden kann. Die Wandelung der Speisespannung in die Versorgungsspannung ermöglicht zudem bei entsprechender Erhöhung der Spannung eine Reduzierung von elektrischen
Strömen auf Seiten der elektrischen Wankstabilisierung, wodurch Leitungen von ihrem Querschnitt her geringer ausgeführt werden können und damit eine weitere Einsparung von Bauraum möglich ist. Der Gleichspannungswandler wird also als ein sogenannter Step-Up-Wandler verwendet, mit Hilfe dessen die Speisespannung in eine höhere Versorgungsspannung gewandelt werden kann.
Im Falle der DE 10 2006 01 6 186 A1 ist hingegen nicht weiter angegeben, wo der Gleichspannungswandler zwischen den beiden Teilbordnetzen platziert ist. Insofern wird hier auch nicht vorgeschlagen, diesen in die elektrische Wankstabilisierung zu integrieren und dadurch Bauraum einzusparen.
Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist der Gleichspannungswandler in ein Steuergerät der elektrischen Wankstabilisierung integriert. In Weiterbildung dieser Ausführungsform ist das Steuergerät dann wiederum in einen Schwenkmotor der elektrischen Wankstabilisierung integriert. In beiden Fällen kann eine weitere
Reduzierung des benötigten Bauraumes erreicht werden.
Alternativ zu der vorgenannten Ausgestaltung kann das Steuergerät aber auch extern an dem Schwenkmotor angeordnet sein, wobei dann eine möglichst flache Ausführung eines Gehäuses des Steuergeräts erforderlich ist, um einen Kontakt desselbigen mit Hindernissen auf der Fahrbahn und damit eine Beschädigung zu vermeiden. Es ist dann eine Elektronikplatine in dem Gehäuse des Steuergeräts bevorzugt so
angeordnet, dass zu kühlende Bauteile auf der Platine direkt an eine untere
Gehäuseschale angekoppelt werden, wodurch überschüssige Wärme schnell abgeführt werden kann. Dabei können auch Kühlrippen oder Blechfalten am Gehäuse vorgesehen sein, um die Wärmeableitung weiter zu verbessern. Eine obere Gehäuseschale sollte wegen einer elektromagnetischen Verträglichkeit aus beispielsweise einem Aluminiumblech oder auch einem metallbeschichteten Kunststoff bestehen und mit der unteren Gehäuseschale abgedichtet zusammengesetzt sein. Schließlich sollten
Dämmstoffteile zwischen Aufbau und Steuergerät, sowie innerhalb des Steuergeräts zwischen Platine und Gehäuseschalen und an den Zuleitungen vorgesehen werden, um eine Übertragung von Schwingungen aus dem Steuergerät in das Fahrzeug zu vermeiden.
Es ist eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit, dass vom Steuergerät zu einem elektrischen Schwenkmotor führende Kabel in einem Schlauch eingelegt sind, der in seinem Mantel mit Metallwendeln versehen ist. Neben einer Verringerung einer Gefahr von Kabelbruch oder einem Abreißen der Kabel kann hierdurch auch eine höhere Diebstahlsicherheit erreicht werden, da ein Abzwicken der Kabel damit erschwert wird. Alternativ oder auch ergänzend dazu kann das Steuergerät aber auch mit einer
Codierung versehen und in eine fahrzeugspezifische Diebstahlwarnanlage eingebunden sein.
Bevorzugt weist der Gleichspannungswandler eine Kontrolleinheit auf, über welche die Speisespannung bestimmbar ist und die nur bei Abweichung der Speisespannung von der Versorgungsspannung eine Wandelung einleitet. Dies hat den Vorteil, dass die als Baueinheit ausgeführte elektrische Wankstabilisierung somit universell bei
unterschiedlichen Fahrzeugen mit voneinander abweichenden Bordnetzspannungen vorgesehen werden kann, wobei der Gleichspannungswandler nur im Falle der
Abweichung der Versorgungsspannung von der Speisespannung der elektrischen Wankstabilisierung eine entsprechende Wandelung vornimmt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Gleichspannungswandler als
transformatorischer Wandler oder als Wandler mit Speicherdrossel ausgeführt. In beiden Fällen kann eine geeignete Ausgestaltung eines Gleichspannungswandlers realisiert werden.
Bevorzugt beträgt die Versorgungsspannung 40 - 48 Volt, wobei je nach
Bordnetzspannung eine Transformation ausgehend von 12 oder 24 Volt durchgeführt wird. Die den Gleichspannungswandler betreffenden, vorgenannten Ausführungsformen können auf entsprechende Weise auch bei Integration desselbigen in das Steuergerät der elektrischen Wankstabilisierung verwirklicht werden.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des
Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den
Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung oder unmittelbar aus der Zeichnung hervorgehen, miteinander zu
kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnung durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
Die einzige Fig. zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines Kraftfahrzeuges, welches ein Wankstabilisierungssystem 1 aufweist, das entsprechend einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gestaltet ist. Dieses
Wankstabilisierungssystem 1 umfasst dabei eine elektrische Wankstabilisierung 2, welche sich auf dem Fachmann prinzipiell bekannte - und vorliegend nicht weiter im Detail dargestellte - Art und Weise aus Stabilisatorteilen und einem zwischenliegenden elektromechanischen Schwenkmotor 3 zusammensetzt.
Eine Versorgung des Schwenkmotors 3 mit elektrischem Strom wird innerhalb des Fahrzeuges über ein Bordnetz 4 und einen hierin vorgesehenen - vorliegend nicht weiter dargestellten - Generator realisiert, wobei es sich bei dem Bordnetz 4 bevorzugt um ein 12 Volt Bordnetz handelt. Da allerdings Stellaufgaben des Schwenkmotors 3 im Rahmen einer aktiven Wankstabilisierung in äußerst kleinen Zeitfenstern zu realisieren und in der Folge für die Darstellung entsprechender Rückstellmomente hohe
Leistungen des Schwenkmotors 3 erforderlich sind, wären dem Schwenkmotor 3 bei der Speisespannung 12 Volt sehr hohe elektrische Ströme zuzuführen, um diese
Leistungen darstellen zu können. Aus diesem Grunde ist elektronischen Komponenten 5 des Schwenkmotors 3 ein Gleichspannungswandler 6 vorgeschaltet, über welchen die Speisespannung von 12 Volt in eine Versorgungsspannung von z. B. 48 Volt gewandelt wird. Der Gleichspannungswandler 6 ist dabei über eine Zuleitung 7 mit dem Bordnetz 4 verbunden und steht ausgangsseitig mit den Komponenten 5 des Schwenkmotors 3 in Verbindung.
Als Besonderheit ist der Gleichspannungswandler 6 hier in ein Steuergerät 8 der Wankstabilisierung 2 integriert, welches wiederum in dem Schwenkmotor 3
aufgenommen ist. Des Weiteren ist der Gleichspannungswandler 6 mit einer
Kontrolleinheit 9 ausgestattet, welche die Speisespannung der Zuleitung 7 ermittelt und nur bei Abweichung der Speisespannung von der gewünschten Versorgungsspannung eine Transformation einleitet. Im vorliegenden Fall wird die Spannung daher von 12 Volt in 48 Volt gewandelt. Ist allerdings im Bordnetz 4 schon eine höhere Speisespannung, im besten Fall sogar bereits 48 Volt, vorhanden, so wird ggf. komplett auf eine
Transformation verzichtet. Im vorliegenden Fall ist der Gleichspannungswandler 6 zudem als Wandler mit einer Speicherdrossel ausgeführt.
Ausgehend vom Gleichspannungswandler 6 wird dann eine Bestromung des
Schwenkmotors 3 mit Hilfe des Steuergeräts 8 geregelt, wobei zu den Komponenten 5 führende Kabel 10 aufgrund des geringeren Stromes im Durchmesser kleiner ausgeführt werden können. Die Kabel 10 sind dabei zudem zum Schutz in einen - vorliegend nicht weiter dargestellten - Schlauch eingelegt, der in seinem Mantel mit Metallwendeln versehen ist.
Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Wankstabilisierungssystems kann ein kompakter Aufbau einer elektrischen Wankstabilisierung erreicht werden.
Bezuqszeichen
Wankstabilisierungssystem
Elektrische Wankstabilisierung
Schwenkmotor
Bordnetz
Komponenten
Gleichspannungswandler
Zuleitung
Steuergerät
Kontrolleinheit
Kabel

Claims

Patentansprüche
1 . Wankstabilisierungssystem (1 ) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Wankstabilisierung (2), welcher ein Gleichspannungswandler (6) zugeordnet ist, wobei über den Gleichspannungswandler (6) eine Speisespannung in eine
Versorgungsspannung der Wankstabilisierung (2) wandelbar ist, dadurch
gekennzeichnet, dass der Gleichspannungswandler (6) in die elektrische
Wankstabilisierung (2) integriert ist.
2. Wankstabilisierungssystem (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichspannungswandler (6) in ein Steuergerät (8) der elektrischen Wankstabilisierung (2) integriert ist.
3. Wankstabilisierungssystem (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (8) wiederum in einen Schwenkmotor (3) der elektrischen
Wankstabilisierung (2) integriert ist.
4. Wankstabilisierungssystem (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass vom Steuergerät (8) zu einem Schwenkmotor (3) führende Kabel (10) in einen Schlauch eingelegt sind, der in seinem Mantel mit Metallwendeln versehen ist.
5. Wankstabilisierungssystem (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichspannungswandler (6) eine Kontrolleinheit (9) aufweist, über welche die
Speisespannung bestimmbar ist und die nur bei Abweichung der Speisespannung von der Versorgungsspannung eine Wandelung einleitet.
6. Wankstabilisierungssystem (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichspannungswandler (6) als transformatorischer Wandler oder als Wandler mit Speicherdrossel ausgeführt ist.
7. Wankstabilisierungssystem (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsspannung 40 - 48 Volt beträgt.
8. Steuergerät (8) für ein Wankstabilisierungssystem (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei ein Gleichspannungswandler (6) integriert ist, über welchen eine eingangsseitige Speisespannung in eine ausgangsseitige Versorgungsspannung wandelbar ist.
9. Steuergerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer Codierung versehen ist.
PCT/EP2015/076123 2014-12-09 2015-11-10 Wankstabilisierungssystem für ein kraftfahrzeug WO2016091509A1 (de)

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