DE102009048711A1 - Vehicle with electric drive and reversible safety component - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug (1) mit einem elektrischen Antrieb (E), einem Hochspannungsnetz (HV) für den elektrischen Antrieb und für Hochleistungsverbraucher und einem Niederspannungsnetz (LV) für Niederleistungsverbraucher. Gemäß der Erfindung kann ein Steuergerät (ECU) als Niederleistungsverbraucher eine reversible Sicherheitskomponente (RS) mit dem Hochspannungsnetz (HV) elektrisch verbinden. Die Erfindung löst die Aufgabe, eine reversible Sicherheitskomponente besser in ein Fahrzeug mit elektrischem Antrieb zu integrieren.The invention relates to a vehicle (1) with an electric drive (E), a high voltage network (HV) for the electric drive and for high power consumers and a low voltage network (LV) for low power consumers. According to the invention, a control unit (ECU) as a low-power consumer can electrically connect a reversible safety component (RS) to the high-voltage network (HV). The invention solves the problem of better integrating a reversible safety component into a vehicle with an electric drive.
Description
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit elektrischem Antrieb mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a vehicle with electric drive having the features of the preamble of
Aus der gattungsbildenden
In der
Aufgabe der Erfindung ist es, eine reversible Sicherheitskomponente besser in ein Fahrzeug mit elektrischem Antrieb zu integrieren.The object of the invention is better to integrate a reversible safety component in a vehicle with electric drive.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 erfüllt, wobei die Merkmale der Unteransprüche vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen kennzeichnen.This object is achieved by the features of
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb. Das Fahrzeug umfasst ein Hochspannungsnetz, welches für den elektrischen Antrieb vorgesehen ist, aber auch für Hochleistungsverbraucher vorgesehen sein kann. Zusätzlich umfasst das Fahrzeug ein Niederspannungsnetz für Niederleistungsverbraucher. Ein Steuergerät im Fahrzeug, welches ein Niederleistungsverbraucher ist, kann eine reversible Sicherheitskomponente des Fahrzeuges mit dem Hochspannungsnetz elektrisch verbinden. Es ist keine Überwachung des Ladezustandes des Hochspannungsnetzes notwendig, da das Hochspannungsnetz während der gesamten Betriebszeit des Fahrzeugs zur Verfügung steht.The invention relates to a vehicle with an electric drive. The vehicle includes a high-voltage network, which is provided for the electric drive, but can also be provided for high-power consumers. In addition, the vehicle includes a low-voltage network for low-power consumers. A control device in the vehicle, which is a low-power consumer, can electrically connect a reversible safety component of the vehicle to the high-voltage network. It is not necessary to monitor the state of charge of the high-voltage network, since the high-voltage network is available during the entire operating time of the vehicle.
Ein Niederleistungsverbraucher benötigt deutlich weniger elektrische Energie zu dessen Betrieb als ein Hochleistungsverbraucher. Bei gleicher Spannung würde beim Betrieb des Hochleistungsverbrauchers daher ein höherer Strom fließen als beim Betrieb des Niederleistungsverbrauchers.A low power consumer requires significantly less electrical power to operate it than a high power consumer. With the same voltage, therefore, a higher current would flow during operation of the high-power consumer than during the operation of the low-power consumer.
Der elektrische Antrieb dient der Fortbewegung des Fahrzeugs und ist bevorzugt als Elektromotor ausgebildet. Der elektrische Antrieb kann – wie bei einem Elektrofahrzeug – als alleiniger Antrieb des Fahrzeugs dienen oder als Zusatzantrieb. Ein Beispiel für eine Verwendung des elektrischen Antriebs als Zusatzantrieb ist ein Hybridfahrzeug, bei welchem zusätzlich ein Verbrennungsmotor direkt oder indirekt als Antriebsquelle für die Fortbewegung des Fahrzeuges dient. Der elektrische Antrieb kann ein Hochleistungsverbraucher sein.The electric drive is used for locomotion of the vehicle and is preferably designed as an electric motor. The electric drive can - as in an electric vehicle - serve as the sole drive of the vehicle or as an additional drive. An example of a use of the electric drive as an auxiliary drive is a hybrid vehicle, in which additionally an internal combustion engine directly or indirectly serves as a drive source for the movement of the vehicle. The electric drive can be a high-performance consumer.
Das Niederspannungsnetz ist besonders für die Stromversorgung von Niederleistungsverbrauchern ausgelegt, also für die Stromversorgung von elektrischen Verbrauchern mit geringerer Leistung wie beispielsweise von Steuergeräten oder von Geräten zur Signalverarbeitung. Es entspricht im Wesentlichen einem in aktuellen Fahrzeugen gebräuchlichen 12 V- oder 14 V-Bordnetz, so dass prinzipiell auch andere Verbraucher mit geringerer Leistung an das Niederspannungsnetz angeschlossen werden können. Steuergeräte und Geräte zur Signalverarbeitung sind üblicherweise empfindlich gegenüber Störimpulsen oder Spannungsschwankungen, welche beispielsweise durch Elektromotoren verursacht werden können, wenn diese mit dem Niederspannungsnetz verbunden werden. Je leistungsstärker ein Elektromotor ist, desto größere Störimpulse und Spannungsschwankungen verursacht er im Allgemeinen. Bei elektrischen Komponenten, welche für einen Betrieb am Niederspannungsnetz ausgelegt sind, ist es vorteilhaft, dass diese unter anderem günstig und einfach verfügbar sind.The low-voltage network is especially designed for the power supply of low-power consumers, ie for the power supply of lower-power electrical consumers such as control units or signal processing equipment. It essentially corresponds to a 12 V or 14 V electrical system commonly used in current vehicles, so that, in principle, other consumers with lower power can also be connected to the low-voltage network. Control devices and devices for signal processing are usually sensitive to glitches or voltage fluctuations, which can be caused for example by electric motors when they are connected to the low-voltage network. The more powerful an electric motor is, the greater the glitches and voltage fluctuations it generally causes. In the case of electrical components which are designed for operation on the low-voltage network, it is advantageous that these are, inter alia, inexpensive and readily available.
Das Hochspannungsnetz ist besonders für die Stromversorgung von Hochleistungsverbrauchern ausgelegt, also für die Versorgung des elektrischen Antriebs und für die Versorgung anderer Hochleistungsverbraucher, wie beispielsweise eines elektrischen Aktuators. Die von den Hochleistungsverbrauchern benötigte Leistung kann das Niederspannungsnetz nicht oder nur eingeschränkt bereit stellen. Die Spannung des Hochleistungsnetzes ist höher als die Spannung des Niederspannungsnetzes. In typischen Ausführungsarten kann die Spannung des Hochspannungsnetzes 42 V, 130 V oder 400 V betragen. Durch die höhere Spannung sind höhere Leistungen besser realisierbar, da beispielsweise ein Querschnitt einer Versorgungsleitung zwischen Spannungsquelle und Verbraucher geringer sein kann oder die Versorgungsleitung bei einem Stromfluss geringer erwärmt wird.The high-voltage network is especially designed for the power supply of high-power consumers, ie for the supply of the electric drive and for the supply of other high-power consumers, such as one electric actuator. The power required by the high-power consumers can not provide the low-voltage network or only to a limited extent. The voltage of the high-performance network is higher than the voltage of the low-voltage network. In typical embodiments, the voltage of the high voltage network may be 42V, 130V or 400V. Due to the higher voltage, higher powers can be better achieved since, for example, a cross section of a supply line between the voltage source and the load can be lower or the supply line is heated less at a current flow.
Selbstverständlich ist eine weitere Ausführung möglich, bei der mehr als zwei Spannungsnetze umfasst sind. In einer Ausführung ist ein 12 V-Bordnetz mit einem 42 V- und einem 130 V-Bordnetz kombiniert, wobei das 12 V-Bordnetz bevorzugt für Niederleistungsverbraucher, das 42 V-Bordnetz bevorzugt für Hochleistungsverbraucher und das 130 V-Bordnetz bevorzugt für den elektrischen Antrieb vorgesehen ist.Of course, a further embodiment is possible in which more than two voltage networks are included. In one embodiment, a 12 V electrical system is combined with a 42 V and a 130 V electrical system, the 12 V electrical system preferably for low-power consumers, the 42 V electrical system preferred for high-performance consumers and the 130 V electrical system preferred for the electrical Drive is provided.
Eine Grenze, ab welcher ein Spannungsnetz als Nieder- oder Hochspannungsnetz zu werten ist, kann von technischen Randbedingungen abhängen. Beispielsweise wird das 42 V-Bordnetz wird immer wieder als Ersatz für das 12 V-Bordnetz vorgeschlagen. In einer Ausführungsart weist das Hochspannungsnetz eine Spannung auf, welche höher als 60 V ist. Das Niederspannungsnetz weist dabei eine Spannung auf, welche niedriger als 60 V ist, also beispielsweise 12 V, 14 V oder 42 V. Die Spannung des Hochspannungsnetzes kann wesentlich davon abhängen, welches Antriebs- oder Stromversorgungskonzept der elektrische Antrieb des Fahrzeugs besitzt. Das Stromversorgungskonzept kann wesentlich von einem eingesetzten Batterietyp abhängen. Bei heutigen Elektrofahrzeugen, welche auch Hybridfahrzeuge umfassen, betragen typische Spannungen des Hochspannungsnetzes zwischen 100 V und 600 V, wobei aktuell 130 V, 400 V oder 600 V gebräuchlich sind.A limit from which a voltage network is to be regarded as a low or high voltage network may depend on technical boundary conditions. For example, the 42 V electrical system is repeatedly proposed as a replacement for the 12 V electrical system. In one embodiment, the high voltage network has a voltage higher than 60V. The low-voltage network in this case has a voltage which is lower than 60 V, that is for example 12 V, 14 V or 42 V. The voltage of the high-voltage network may depend essentially on which drive or power supply concept the electric drive of the vehicle has. The power supply concept may depend significantly on a type of battery used. In today's electric vehicles, which include hybrid vehicles, typical voltages of the high voltage network between 100 V and 600 V, currently 130 V, 400 V or 600 V are common.
Das Steuergerät ist als Niederleistungsverbraucher zur Stromversorgung bevorzugt an dem Niederspannungsnetz angeschlossen, kann prinzipiell bei entsprechender Auslegung zur Stromversorgung aber auch an dem Hochspannungsnetz angeschlossen sein. Das Steuergerät ist in der Lage, eine reversible Sicherheitskomponente mit dem Hochspannungsnetz elektrisch zu verbinden, damit die reversible Sicherheitskomponente aktiviert wird. Ein solches elektrisches Verbinden erfolgt bevorzugt durch einen vom Steuergerät angesteuerten Schalter oder Regler, welcher beispielsweise im Steuergerät oder in der reversiblen Sicherheitskomponente integriert sein kann. Als Schalter oder Regler kann etwa ein Leistungstransistor verwendet werden. Das elektrische Verbinden der reversiblen Sicherheitskomponente mit dem Hochspannungsnetz bewirkt, dass ein Aktuator zum Aktivieren der reversiblen Sicherheitskomponente von dem Hochspannungsnetz mit elektrischer Energie gespeist wird. Ein übliches Ausführungsbeispiel für einen solchen Aktuator ist ein Elektromotor. Ein weiteres Beispiel für einen solchen Aktuator ist ein elektrisch ansteuerbares Ventil, durch welches ein pneumatisch oder hydraulisch bewegbarer Kolben gesteuert werden kann.The control unit is preferably connected as a low-power consumer to the power supply to the low-voltage network, but in principle can be connected to the high-voltage network with appropriate design for power supply. The control unit is able to electrically connect a reversible safety component to the high-voltage network in order to activate the reversible safety component. Such an electrical connection is preferably carried out by a controlled by the control unit switch or controller, which may be integrated, for example, in the control unit or in the reversible safety component. As a switch or regulator can be used about a power transistor. The electrical connection of the reversible safety component to the high voltage network causes an actuator for activating the reversible safety component is powered by the high voltage network with electrical energy. A common embodiment of such an actuator is an electric motor. Another example of such an actuator is an electrically controllable valve, by which a pneumatically or hydraulically movable piston can be controlled.
Die reversible Sicherheitskomponente kann neben dem Aktuator auch zumindest eine ergänzende Komponente enthalten. Eine ergänzende Komponente kann elektrisch auch mit dem Niederspannungsnetz verbunden sein. In einem Ausführungsbeispiel ist die reversible Sicherheitskomponente mit einem separaten Steuergerät als ergänzende Komponente ausgestattet, wobei das separate Steuergerät Aufgaben des Steuergerätes übernehmen kann. Die reversible Sicherheitskomponente kann mit einer irreversiblen Sicherheitskomponente kombiniert sein. Ein Beispiel für eine irreversible Sicherheitskomponente ist ein pyrotechnischer Aktuator, wie er beispielsweise in einem pyrotechnischen Gurtstraffer eingesetzt wird. Eine irreversible Sicherheitskomponente kann nicht wiederholt aktiviert werden.The reversible safety component may also contain at least one additional component in addition to the actuator. A supplementary component can also be electrically connected to the low-voltage network. In one embodiment, the reversible safety component is equipped with a separate control unit as a supplementary component, wherein the separate control unit can perform tasks of the control unit. The reversible safety component can be combined with an irreversible safety component. An example of an irreversible safety component is a pyrotechnic actuator, as used for example in a pyrotechnic belt tensioner. An irreversible safety component can not be activated repeatedly.
Die reversible Sicherheitskomponente soll eine unfallbedingte Belastung und damit eine Verletzungsgefahr für einen Insassen des Fahrzeugs reduzieren. Sie ist wiederholt aktivierbar. Die aktivierte reversible Sicherheitskomponente bietet für den Insassen einen im Vergleich zur deaktivierten reversiblen Sicherheitskomponente erhöhten Insassenschutz bei einem möglichen Unfall des Fahrzeugs.The reversible safety component is intended to reduce an accidental load and thus a risk of injury to an occupant of the vehicle. It can be activated repeatedly. The activated reversible safety component provides the occupant with an increased occupant protection in the event of a possible accident of the vehicle compared to the deactivated reversible safety component.
Die reversible Sicherheitskomponente ist insbesondere ein reversibler Gurtstraffer, eine verstellbare Sitzkomponente, ein verstellbares Fenster, ein Schiebedach oder eine verstellbare Abstützfläche. Selbstverständlich können mehrere reversible Sicherheitskomponenten miteinander kombiniert werden. Als bevorzugter Aktuator für die reversible Sicherheitskomponente wird insbesondere ein Motor, bevorzugt ein Elektromotor, ein Elektromagnet, ein elektrisch betätigtes Ventil, eine Pumpe für ein Gas oder für eine Flüssigkeit oder ein anderer Wandler eingesetzt, welcher ein elektrisches Signal direkt oder indirekt in mechanische Bewegung umsetzt.The reversible safety component is in particular a reversible belt tensioner, an adjustable seat component, an adjustable window, a sunroof or an adjustable support surface. Of course, several reversible safety components can be combined. As a preferred actuator for the reversible safety component in particular a motor, preferably an electric motor, an electromagnet, an electrically operated valve, a pump for a gas or for a liquid or other converter is used, which converts an electrical signal directly or indirectly into mechanical movement ,
Eine verstellbare Abstützfläche dient einer früheren oder einer zusätzlichen Abstützung des Insassen. Beispielsweise kann ein Handschuhkasten, welcher vor einem Frontalaufprall in eine zum Insassen hin gerichtete Richtung verstellt wird, den Insassen zusätzlich oder früher unter Energieabsorption abstützen. Durch die zusätzliche oder frühere Abstützung kann eine aufprallbedingte maximale Insassenbelastung reduziert werden. Alternativ oder ergänzend kann die verstellbare Abstützfläche eine Kinematik oder eine Position des Insassen beeinflussen. Zum Beispiel kann der Insasse durch einen zum Insassen hin verstellbaren Teil einer seitlichen Türverkleidung vor oder während eines Seitenaufpralls stärker aus dem Bereich einer verletzungsträchtigen Deformationszone geschoben werden.An adjustable support surface serves an earlier or additional support of the occupant. For example, a glove box, which is adjusted in front of a frontal impact in a direction towards the occupant, additionally or earlier support the occupants with energy absorption. Due to the additional or earlier support, an impact-related maximum occupant load can be reduced. Alternatively or In addition, the adjustable support surface can influence a kinematics or a position of the occupant. For example, the occupant may be pushed out of the region of an injury-prone deformation zone by an adjustable portion of a side door trim prior to or during a side impact.
Umfasst die reversible Sicherheitseinrichtung eine verstellbare Abstützfläche für den Insassen, so weist diese in einer Ausführung eine energieabsorbierende Eigenschaft aus. In einem Ausführungsbeispiel ist die energieabsorbierende Eigenschaft durch eine Schaumstofflage oder durch eine sonstige Nachgiebigkeit der Abstützfläche unter Energieabsorption ausgebildet.If the reversible safety device comprises an adjustable supporting surface for the occupant, then in one embodiment this has an energy-absorbing property. In one embodiment, the energy absorbing feature is formed by a foam layer or by some other compliance of the support surface with energy absorption.
Für eine Gefahreneinschätzung bezüglich der Verletzungsgefahr für den Insassen des Fahrzeugs wird zumindest ein Sensor ausgewertet. Hierfür ist ein üblicher Sensor oder ein übliches System mit zumindest einem Sensor geeignet, wie beispielsweise ein fahrdynamisches Stabilitätssystem, welches ein Schleudern des Fahrzeugs erkennt, ein Bremsassistenzsystem zur Unterstützung eines Bremsvorgangs des Fahrzeugs, ein Sensor zur Erkennung von Hindernissen im Umfeld des Fahrzeugs oder ein Beschleunigungssensor zur Messung von Verzögerungen des Fahrzeugs geeignet. Die Auswertung des Sensors erfolgt durch das Steuergerät oder durch ein weiteres Steuergerät, welches dem Steuergerät Informationen zur Gefahreneinschätzung mitteilt. Bei einer hohen Gefahreneinschätzung verbindet das Steuergerät die reversible Sicherheitskomponente mit dem Hochspannungsnetz. Bei einer niedrigen Gefahreneinschätzung verbindet das Steuergerät die reversible Sicherheitskomponente dagegen mit dem Niederspannungsnetz. Die Umschaltung kann natürlich auch von weiteren Bedingungen abhängen. Bei einer niedrigen Gefahreneinschätzung wird von einem geringeren Verletzungsrisiko für den Insassen ausgegangen als bei einer hohen Gefahreneinschätzung.For a risk assessment regarding the risk of injury to the occupant of the vehicle at least one sensor is evaluated. For this purpose, a conventional sensor or a conventional system with at least one sensor is suitable, such as a vehicle dynamics stability system that detects a skid of the vehicle, a brake assist system to support a braking operation of the vehicle, a sensor for detecting obstacles in the environment of the vehicle or an acceleration sensor suitable for measuring delays of the vehicle. The evaluation of the sensor is carried out by the control unit or by another control unit, which informs the control unit information for risk assessment. With a high risk assessment, the control unit combines the reversible safety component with the high-voltage grid. On the other hand, with a low risk assessment, the control unit connects the reversible safety component to the low voltage grid. Of course, switching can also depend on other conditions. A low risk assessment assumes a lower risk of injury to the occupant than a high risk assessment.
Wird die reversible Sicherheitskomponente mit dem Niederspannungsnetz verbunden, bewirkt die reversible Sicherheitskomponente einen zusätzlichen Insassenschutz für den Insassen, welcher ergänzend oder alternativ zu den übrigen Sicherheitskomponenten wirkt. Wird die reversible Sicherheitskomponente mit dem Hochspannungsnetz verbunden, bietet sie dem Insassen einen erhöhten zusätzlichen Insassenschutz, welcher noch wirksamer ist als der zusätzliche Insassenschutz, welchen die mit dem Niederspannungsnetz verbundene reversible Sicherheitskomponente bewirkt.If the reversible safety component is connected to the low-voltage network, the reversible safety component causes additional occupant protection for the occupant, which acts in addition or as an alternative to the other safety components. If the reversible safety component is connected to the high-voltage network, it offers the occupant an increased additional occupant protection, which is even more effective than the additional occupant protection, which causes the reversible safety component connected to the low-voltage network.
In einem Ausführungsbeispiel strafft ein reversibler Gurtstraffer ein Gurtband eines Sicherheitsgurtes mit geringer Kraft, wenn ein Elektromotor des reversiblen Gurtstraffers mit dem Niederspannungsnetz verbunden wird. Wird der Elektromotor des reversiblen Gurtstraffers mit dem Hochspannungsnetz verbunden, strafft der reversible Gurtstraffer das Gurtband des Sicherheitsgurts mit einer starken Kraft, welche stärker als die geringe Kraft ist. Alternativ oder ergänzend strafft der reversible Gurtstraffer das Gurtband schneller, wenn er mit dem Hochspannungsnetz verbunden wird als wenn er mit dem Niederspannungsnetz verbunden wird.In one embodiment, a reversible pretensioner tightens a webbing of a safety belt with little force when an electric motor of the reversible pretensioner is connected to the low voltage network. If the electric motor of the reversible belt tensioner connected to the high-voltage power, the reversible belt tensioner tightens the belt of the seat belt with a strong force, which is stronger than the low force. Alternatively or additionally, the reversible belt tensioner tightens the webbing faster when it is connected to the high voltage network than when it is connected to the low voltage network.
Die geringe Kraft des reversiblen Gurtstraffers ist beispielsweise geeignet für
- – einen Gurtbandeinzug zur vorbeugenden Reduzierung einer Gurtlose eines lose am angegurteten Insassen anliegenden Gurtbandes bei stehendem Fahrzeug, bei normaler Fahrt oder bei kritischer Fahrt,
- – eine fahrdynamische Insassenfixierung über das Gurtband während einer Kurvenfahrt oder
- – eine Vorstraffung des Gurtbandes vor einem Unfall.
- A webbing retraction for the preventive reduction of a belt slack of a belt belt loosely attached to the belted occupant when the vehicle is stationary, during normal driving or during critical driving,
- - A dynamic vehicle occupant fixation on the webbing during cornering or
- - A pre-tightening of the webbing before an accident.
Die starke Kraft des reversiblen Gurtstraffers ist beispielsweise geeignet für eine stärkere fahrdynamische Insassenfixierung, für eine stärkere oder schnellere Vorstraffung des Gurtbandes vor dem Unfall, für ein Zurückziehen des Insassen in einen Fahrzeugsitz vor dem Unfall oder vor einer Airbag-Auslösung oder für eine Vorbeschleunigung des Insassen kurz vor dem Unfall oder zu Beginn des Unfalls, um eine maximale Insassenbelastung während des Unfalls zu reduzieren.The strong force of the reversible belt tensioner is suitable, for example, for a stronger dynamic driving occupant fixation, for a stronger or faster pre-tightening of the webbing before the accident, for a retraction of the occupant in a vehicle seat before the accident or before an airbag deployment or for pre-acceleration of the occupant just before the accident or at the beginning of the accident to reduce the maximum occupant exposure during the accident.
Bei der besonders vorteilhaften Integration einer reversiblen Sicherheitskomponente in ein Fahrzeug mit elektrischem Antrieb ist außer der Verbesserung des Insassenschutzes ein weiteres Thema zu beachten. Hochleistungsverbraucher wie beispielsweise leistungsstarke Elektromotoren reagieren deutlich weniger empfindlich auf Störimpulse oder Spannungsschwankungen als etwa Steuergeräte. Daher wird das Hochspannungsnetz in einer vorteilhaften Ausführung derart ausgelegt, dass darin stärkere Spannungsschwankungen oder stärkere Störimpulse zugelassen sind als in dem Niederspannungsnetz, ohne dass ein bestimmungsgemäßer Betrieb von an dem jeweiligen Netz angeschlossenen Komponenten beeinträchtigt wird. Dies ermöglicht eine Aufteilung von weniger störenden Komponenten zum Anschluss an das Niederspannungsnetz und von stärker störenden Komponenten zum Anschluss an das Hochspannungsnetz. Es ist auch möglich, Filter oder andere Schutzmaßnahmen gegen die Spannungsschwankungen oder Störimpulse im Hochspannungsnetz entfallen zu lassen oder zumindest zu reduzieren, was Kosten spart.In the particularly advantageous integration of a reversible safety component in a vehicle with electric drive another issue is to be considered in addition to the improvement of occupant protection. High-performance consumers such as high-performance electric motors are much less sensitive to glitches or voltage fluctuations than control units. Therefore, in an advantageous embodiment, the high-voltage network is designed in such a way that stronger voltage fluctuations or stronger interference pulses are permitted therein than in the low-voltage network without impairing the intended operation of components connected to the respective network. This allows a distribution of less interfering components for connection to the low-voltage network and more disruptive components for connection to the high-voltage network. It is also possible to eliminate or at least reduce filters or other protective measures against voltage fluctuations or interference pulses in the high-voltage network, which saves costs.
In einem Ausführungsbeispiel mit dem reversiblen Gurtstraffer ist es hinsichtlich der Spannungsschwankungen oder Störimpulse vorteilhaft, dass das zumindest eine Steuergerät elektrisch mit dem Niederspannungsnetz verbunden ist und der Elektromotor des reversiblen Gurtstraffers ausschließlich mit dem Hochspannungsnetz elektrisch verbunden werden kann.In one embodiment with the reversible belt tensioner, it is in terms of Voltage fluctuations or glitches advantageous that the at least one control unit is electrically connected to the low-voltage network and the electric motor of the reversible belt tensioner can be electrically connected exclusively to the high-voltage network.
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in exemplarischer Weise mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.Exemplary embodiments of the present invention will be described by way of example with reference to the drawings.
Dabei zeigen:Showing:
In der
In einer in
Ein weiteres Beispiel für eine hohe Gefahreneinschätzung ist ein bereits erfolgter Zusammenstoß. Ein erfolgter Zusammenstoß kann beispielsweise durch eine Beschleunigungssensorik erfasst werden.Another example of a high risk assessment is a collision that has already occurred. A successful collision can be detected for example by an acceleration sensor.
Wenn eine Schwere der Kollision gering ist kann alternativ auch eine niedrige Gefahreneinschätzung erfolgen, woraufhin das Steuergerät ECU die reversible Sicherheitskomponente RS mit dem Niederspannungsnetz NV verbindet.Alternatively, if a severity of the collision is low, a low risk assessment may be made, whereupon the ECU ECU connects the reversible safety component RS to the low voltage network NV.
Das Steuergerät ECU wertet in einer Ausführung einen in der Zeichnung nicht dargestellten Gurtschloss-Sensor aus, welcher erkennt, wenn der Insasse sich gerade angeschnallt hat. Hat der Insasse sich etwa bei Fahrtbeginn gerade angeschnallt, erhält das Steuergerät ECU ein Signal eines Angurtens vom Gurtschloss-Sensor, was vom Steuergerät wegen einer möglichen Gurtlose als eine niedrige Gefahreneinschätzung interpretiert wird. Daraufhin verbindet es den reversiblen Gurtstraffer kurzzeitig mit dem Niederspannungsnetz NV, wodurch der reversible Gurtstraffer mit geringer Kraft das Gurtband strafft und die mögliche Gurtlose reduziert.The ECU evaluates in one embodiment, a buckle sensor, not shown in the drawing, which detects when the occupant has just strapped. If the occupant was strapping in at about the start of the journey, the ECU receives a signal from a buckling sensor, which is interpreted by the control unit as a low risk assessment because of possible belt slack. Then it connects the reversible belt tensioner for a short time with the low voltage network NV, whereby the reversible belt tensioner with little force tightens the belt and reduces possible belt slack.
Ein weiteres Beispiel für eine niedrige Gefahreneinschätzung ist ein schleuderndes Fahrzeug oder eine Vollbremsung. Ein schleuderndes Fahrzeug wird von einem Steuergerät für ein Fahrstabilitätssystem erkannt. Eine Vollbremsung erkennt ein Steuergerät für ein Antiblockiersystem.Another example of a low risk assessment is a skidding vehicle or an emergency stop. A skidding vehicle is detected by a vehicle stability control system controller. A full brake detects a control unit for an anti-lock braking system.
Eine in den Beispielen dargestellte niedrige Gefahreneinschätzung kann in einem anderen Beispiel eine hohe Gefahreneinschätzung darstellen, wenn in dem anderen Beispiel eine dort gültige niedrige Gefahreneinschätzung ein noch geringeres Verletzungsrisiko für den Insassen bedeutet. Ebenso kann eine in den Beispielen dargestellte hohe Gefahreneinschätzung in einem alternativen Beispiel eine niedrige Gefahreneinschätzung darstellen, wenn in dem alternativen Beispiel eine dort gültige hohe Gefahreneinschätzung ein noch höheres Verletzungsrisiko für den Insassen bedeutet.In another example, a low risk assessment illustrated in the examples may represent a high hazard estimate if, in the other example, a low risk assessment valid there represents an even lower risk of injury to the occupant. Likewise, a high risk assessment presented in the examples may represent a low risk assessment in an alternative example if, in the alternative example, a high risk assessment valid there represents an even greater risk of injury to the occupant.
In weiteren Ausführungsbeispielen wird die reversible Sicherheitskomponente RS durch eine verstellbare Sitzkomponente, ein verstellbares Fenster, ein Schiebedach, eine verstellbare Abstützfläche oder durch eine Kombination dieser Komponenten gebildet.In further embodiments, the reversible safety component RS is formed by an adjustable seat component, an adjustable window, a sliding roof, an adjustable support surface or by a combination of these components.
In anderen Worten kann die Erfindung wie folgt dargestellt werden:
Eine wesentliche Komponente eines vor einem Unfall wirkenden Insassenschutzsystems (PRE-SAFE®) ist ein elektromotorisch gesteuerter, reversibler Gurtstraffer. Ein reversibler Gurtstraffer ist heute in der Lage, die Gurtlose eines Gurtsystems vor einem Aufprall zu reduzieren. Die dabei aufgebrachten Straffkräfte betragen dabei ca. 100 N. Die Energieversorgung des Elektromotors des Gurtstraffers geschieht üblicherweise über ein 12 V-Bordnetz.In other words, the invention can be represented as follows:
An essential component of an occupant protection system (PRE-SAFE ® ) acting before an accident is an electric motor-controlled, reversible belt tensioner. A reversible belt tensioner today is able to reduce the belt slack of a belt system from impact. The tightening forces applied thereby amount to approximately 100 N. The power supply of the electric motor of the belt tensioner is usually done via a 12 V electrical system.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung ist es, den reversiblen Gurtstraffer über die Hochspannung und die Hochvolt-Elektronik bei einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug anzusteuern. Gegenüber dem 12 V-Bordnetz verfügt ein Hochvolt-System über eine wesentlich höhere Spannung. Zukünftige Hochvolt-Netze werden über Spannungen von ca. 130 V–400 V verfügen. Damit einher geht eine höhere Leistungsfähigkeit elektronischer Komponenten, zum Beispiel des Elektromotors eines reversiblen Gurtstraffers.An essential idea of the invention is to control the reversible belt tensioner via the high voltage and the high-voltage electronics in a hybrid or electric vehicle. Compared with the 12 V electrical system, a high-voltage system has a much higher voltage. Future high-voltage networks will have voltages of approx. 130V-400V. This is accompanied by a higher performance of electronic components, for example the electric motor of a reversible belt tensioner.
Mit der Kombination eines reversiblen Gurtstraffers mit einem Hochvolt-System lassen sich sowohl vorhandene Funktionen mit verbesserten Eigenschaften optimieren als auch neue Funktionalitäten realisieren, die bisher an den eingeschränkten Möglichkeiten einer 12 V-Stromversorgung gescheitert sind.With the combination of a reversible belt tensioner with a high-voltage system, existing functions with improved properties can be optimized as well as implement new functionalities that have previously failed due to the limited possibilities of a 12 V power supply.
Die Straffkräfte und -zeiten bezüglich einer präventiven Gurtlosereduzierung lassen sich aufgrund der besseren Kraftentfaltung des Elektromotors in besserem Maße steuern. Bei gleichen Leistungsdaten lassen sich die Komponenten wie zum Beispiel der Elektromotor soweit optimieren, dass kleinere Bauräume für die Komponenten möglich sind. Der notwendige Einbauraum kann reduziert werden. Die Straffkräfte und die zeitliche Steuerung lassen sich soweit regeln, dass eine aktive Rückholung von vorverlagerten oder ungünstig positionierten Insassen möglich ist. Die Straffkräfte und die zeitliche Steuerung lassen sich soweit regeln, dass vor dem Aufprall eine Vorbeschleunigung auf die Insassen aufgebracht werden kann und damit die Insassenbelastung beim eigentlichen Aufprall deutlich reduziert wird. Die Straffkräfte und die zeitliche Steuerung lassen sich soweit regeln, dass die Gurtstraffung dem fahrdynamischen Abstützbedarf zeitnah angepasst werden kann.The tightening forces and times with respect to a preventive belt loss reduction can be controlled to a better degree due to the better power development of the electric motor. With the same performance data, the components such as the electric motor can be optimized to the extent that smaller installation spaces for the components are possible. The necessary installation space can be reduced. The tension and the timing can be regulated to the extent that an active retrieval of displaced or unfavorably positioned occupants is possible. The tensioning forces and the temporal control can be regulated to such an extent that a pre-acceleration can be applied to the occupants before the impact and thus the occupant load during the actual impact is significantly reduced. The tightening forces and the timing can be regulated to such an extent that the belt tightening can be adapted to the dynamic driving support requirements in a timely manner.
Ein permanent vorhandenes Hochvolt-Netz mit einer Spannung, welche größer ist als 130 V, wie diese nur in Fahrzeugen mit Hybrid- oder Elektroantrieb vorkommt, wird für die Aktivierung eines Retraktors oder auch anderer PRE-SAFE®-Funktionen wie zum Beispiel einer Sitzverstellung oder einer Verstellung eines Schiebedaches genutzt. Diese Hochvolt-Spannung steht permanent und ohne zeitliche Limitierung zur Verfügung, beispielsweise für eine Sitzverstellung oder um den Insassen durch eine langsame Gurtrückholung aus einem Entfaltungsbereich eines Airbags zu ziehen. Es steht also nicht nur kurzfristig eine höhere Energie für PRE-SAFE®-Funktionen zur Verfügung, sondern dauerhaft. Ein Überwachungsmodus, ob noch ausreichend Energie vorhanden ist, ist nicht notwendig.A permanently installed high-voltage network with a voltage greater than 130 V, as occurs only in vehicles with hybrid or electric drive, is used for the activation of a retractor or other PRE-SAFE ® functions such as a seat adjustment or used an adjustment of a sliding roof. This high-voltage voltage is available permanently and without time limit, for example, for a seat adjustment or to pull the occupant by a slow belt retraction from a deployment area of an airbag. So not only is there a higher energy available for PRE-SAFE ® functions in the short term, but also permanently. A monitoring mode, if there is enough energy left, is not necessary.
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