CN110691717B - 用于运行电机的方法、声控制器和机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行电机的方法，其中，将与行驶功率相关的转矩理论值从行驶动力学调节器(1)传输到设计为控制器的声控制器(2)(P3)。由声控制器(2)接收用于规定声音信号的输入值(3)以及来自功率电子设备(4)的电机转子的相位角(Φ)。为产生动态转矩理论值(Mdyn)而由声控制器(2)将与行驶功率相关的转矩理论值(MP)调制为至少一个内燃机转矩节拍模式，所述内燃机转矩节拍模式与电机转子的相位角(Φ)相关，如此提供动态转矩理论值(Mdyn)，使得根据输入值(3)通过电机和/或动力传动系产生声音(P6)。将动态转矩理论值(Mdyn)传输到功率电子设备(4)(P7)。

Description

用于运行电机的方法、声控制器和机动车
技术领域
本发明涉及一种用于产生行驶噪音的方法、一种声控制器和一种机动车。
背景技术
电动机动车比具有内燃机的机动车安静。由此使得电动机动车在声学方面难以被其他道路使用者感知，这可能对道路交通造成危险。为了提高电动机动车的感知度并从而提高道路使用者的安全性，例如，从2019年9月开始在美国为4.5t以下的四轮机动车配备发声设备，也称为“Sound Emitting Device(发声装置)”，用于补偿省略的发动机噪音。这是一种连续发出行驶噪音的扬声器。
然而，将相应的扬声器安装在机动车中需要技术上的花费并且导致更高的生产成本。由于这个原因，开发了无需为此提供扬声器就可以产生声音的方法和/或设备。一种方法是基于对高频电信号的调制，由此电机基于磁致伸缩的物理效应来模仿声音。然而，该方法的缺点在于，不能或仅能以非常高的成本才能实现在这种系统的电磁兼容性方面的要求。另外，借助于电动马达产生的高音让人感觉不舒服。
此外，根据现有技术，文献DE 10 2011 056 688 A1公开了一种机动车，尤其是具有电机和信号产生装置的混合动力车辆或电动车辆。信号产生装置根据电机的运行状态产生声学信号。可以规定，车身元件被激励振动。
在文献DE 10 2008 040 139 A1中描述了一种用于产生车辆的驱动总成的模拟的运行噪音的装置。提出，运行噪音是由噪音发生器产生或影响的，而与驱动总成的实际转速和/或实际负荷无关。
文献DE 10 2011 000 175 A1描述了一种具有电驱动装置的机动车，该机动车包括模拟装置。在优选的实施方式中，模拟装置包括振动发生器，该振动发生器产生振动，以便在触觉或听觉上模拟内燃机。
发明内容
本发明的目的是，提供一种借助于电机输出声音信号的可能性，该声音信号类似于内燃机的声音信号。
根据本发明，提出一种用于运行电机的方法，其中，驱动转矩可以被传输到行驶动力学调节器，可以由自动驾驶系统的控制单元或由驾驶员借助于操纵机动车的加速踏板来要求驱动转矩，行驶动力学调节器如此调整驱动转矩，使得可以实现机动车的优化的行驶动力学，从而产生与行驶功率相关的转矩理论值。其特征在于，将与行驶功率相关的转矩理论值从行驶动力学调节器传输到设计为控制器的声控制器。与行驶功率相关的转矩给定驱动力矩，如由驾驶员或自动驾驶系统规定。用于限定声音信号的输入值从控制单元传输到声控制器。将电机转子的相位角从功率电子设备传输到声控制器。转矩理论值是时间信号。为产生动态转矩理论值而由声控制器将与行驶功率相关的转矩理论值调制为至少一个内燃机转矩节拍模式，所述内燃机转矩节拍模式与电机转子的相位角相关。如此提供动态转矩理论值，使得通过电机和/或动力传动系根据输入值产生声音。动态转矩理论值在最后一步中被传输到功率电子设备。功率电子设备然后可以控制或运行电动机。
换句话说，通过声控制器如此调制与行驶功率相关的转矩理论值，使得与电机的相位角相关的动态转矩理论值对应于内燃机的转矩节拍模式。动态转矩理论值使得通过功率电子设备驱控的电机和/或动力传动系根据输入值产生行驶噪音。因此，通过电机不仅提供了根据与行驶功率相关的转矩理论值的转矩，而且还提供了转矩，该转矩与电机转子的相位角相关地也可以具有和与行驶功率相关的转矩理论值不同的值。转矩的这些周期性波动导致通过电机和/或动力传动系统输出声音。在此，这样进行调制，使得电机和/或动力传动系输出对应于输入值的要求的行驶噪音。
例如，在该方法的范围中，可以将动态转矩理论值传输到功率电子设备，该动态转矩理论值与柴油机的转矩节拍模式相对应，其中，该输入值在机动车的相同运行状态下再现柴油机的声学特性。因此例如可以借助于电机产生行驶噪音，该行驶噪音相当于在机动车的相同的速度的情况下柴油机的噪音。
由此得到的优点是，通过电机和/或动力传动系产生声音，由此所产生的行驶噪音更真实地起作用。
所述方法的一个改进方案提出，动态转矩理论值在相位角的预定的周期的至少一个角度范围内具有小于与功率相关的转矩理论值的值，并且在预定的周期的至少一个另外的角度范围内具有大于与行驶功率相关的转矩理论值的值。换句话说，相位角的预定的周期具有至少两个角度范围，其中，动态转矩理论值在至少一个角度范围内低于与功率相关的转矩理论值的值，并且在至少一个角度范围内高于与功率相关的转矩理论值。
因此例如，动态转矩理论值可以在0和π(pi)之间的角度范围内高于与行驶功率相关的转矩理论值，并且在π至2π的范围内低于与行驶功率相关的转矩。
由此得到的优点是，模仿了由内燃机驱动的机动车的曲轴的转矩节拍模式。
一个改进方案提出，静态转矩理论值是动态转矩理论值设定在一个周期范围内的平均值。换句话说，转矩的幅度在一个周期期间如此变化，使得转矩的平均值相当于所需转矩的值。
由此得到的优点在于，尽管在一个周期内对信号进行了调制，但仍提供了静态转矩。
一个改进方案提出，一个周期至少包括两个叠加的转矩节拍模式，这些转矩节拍模式彼此错开了相位角的相位差ΔΦ。换句话说，动态转矩理论值包括至少两个彼此错开了相位差ΔΦ的转矩节拍模式。
因此，动态转矩理论值可以是四冲程气缸的多个转矩节拍模式的叠加的结果。
由此得到的优点是，可以模仿多缸内燃机的转矩节拍模式和/或其声学特性。
一个改进方案提出，将周期与同输入值相关的因数相乘。换句话说，将周期压缩或扩展了与输入值相关的因数。
因此例如能实现，一旦超过预定转速，就改变该因数。由此得到的优点是，可以模仿挡位的切换行为。
一个改进方案提出，周期被限定为，使得动力传动系被激励到共振频率。换句话说，该周期被调整到动力传动系的共振频率。由此得到的优点是，动力传动系振动，并因此产生行驶噪音。
一个改进方案提出，输入值是机动车的运行参数或者是音频数据/音频文件。换句话说，输入值是机动车的运行参数，例如是与特定的行驶噪音相关联的速度或转速，或者是音频数据。可以在音频数据中规定要生成的噪音。由此得到的优点是，可以产生预定的声音。
本发明还包括声控制器。声控制器具有处理器装置，该处理器装置被设置为用于执行根据本发明的方法的实施例。为此，处理器装置可以具有至少一个微处理器和/或至少一个微控制器。此外，处理器装置可以具有程序代码，该程序代码被设置为用于，在由处理器装置执行时执行根据本发明的方法的实施例。程序代码可以存储在处理器装置的数据存储器中。
本发明还包括一种具有用于执行所说明的方法之一的声控制器的机动车。
本发明还包括根据本发明的声控制器和根据本发明的机动车的改进方案，这些改进方案也具有如已经结合根据本发明的方法的改进方案所描述的特征。因此，在此不再描述根据本发明的声控制器和根据本发明的机动车的相应的改进方案。
下面说明的实施例是本发明的优选实施例。在实施例中，实施方式的所描述的各部分均代表本发明的可视为彼此独立的各个特征，这些特征也彼此独立地进一步改进本发明，因此也可以单独地或以与所示的组合的不同的组合被视为本发明的组成部分。此外，所描述的实施方式也可以通过本发明的已经描述的其它特征来补充。
附图说明
下面详述本发明的实施例。为此示出：
图1示出根据本发明的方法的一个实施方式的可能的流程；
图2示出相对于转子的相位角Φ绘制的动态转矩理论值的图。
具体实施方式
在附图中，功能相同的元件均设有相同的附图标记。
图1示出所述方法的可能的流程。所要求的驱动转矩M可以在第一步骤P1中被传输到行驶动力学调节器1。例如可以由自动驾驶系统的控制单元或由驾驶员借助于操纵机动车Kfz的加速踏板来要求驱动转矩M。行驶动力学调节器1可以是控制单元，该控制单元可以包括微控制器或微处理器，该控制单元如此调整由驾驶员所要求的转矩M，使得可以实现机动车Kfz的优化的行驶动力学，即特别是使车轮打滑最小化。
因此以这种方式可以产生与行驶功率相关的转矩理论值MP(步骤P2)。与行驶功率相关的转矩理论值MP可以被传输给声控制器2(步骤P3)。声控制器2还可以在步骤P4中接收输入值3，并且在步骤P5中接收电机转子的相位角Φ。该输入值可以是机动车Kfz的运行参数、例如速度或转速——该运行参数对应于特定的行驶噪音，或者是音频数据。声控制器2可以是控制单元，该控制单元可以包括微控制器或微处理器。声控制器2可以如此地对与行驶功率相关的转矩理论值MP进行调制(步骤P6)，使得该与行驶功率相关的转矩理论值可以具有内燃机的转矩节拍/循环模式，并将其传输给功率电子设备4(步骤P7)。这例如意味着，动态转矩理论值Mdyn可以与转子的相位角Φ相关。因此，动态转矩理论值Mdyn在相位角Φ的预定的周期的至少一个角度范围内可以具有小于与行驶功率相关的转矩理论值MP的值，并且在相位角Φ的至少一个角度范围内具有大于与行驶功率相关的转矩理论值MP的动态转矩理论值Mdyn。该周期的平均转矩可以等于与功率相关的转矩理论值MP。预定的周期可以是例如转子完整旋转一周的k倍、即k 2π。该因数也可以根据输入值3而变化。例如，因数k可以在特定速度下取不同的值，从而模仿挡位的切换。该周期也可以被调整到动力传动系的共振频率。动态转矩理论值Mdyn的变化也可以由至少两个叠加的转矩节拍模式组成，这些转矩节拍模式可以彼此错开一个相位角ΔΦ。因此例如可以模拟多缸发动机的动态转矩理论值Mdyn。与功率相关的转矩理论值的调制例如可以是频率调制和/或幅度调制和/或相位调制。可以通过如下方式进行调制，即根据输入值3借助于电机和/或动力传动系产生行驶噪音。例如可以产生动态转矩理论值Mdyn，该动态转矩理论值相当于8缸发动机的动态转矩理论值，即例如八个四冲程气缸转矩节拍模式的叠加的过程，这些四冲程气缸转矩节拍模式可以彼此错开相位角ΔΦ。调制可以根据输入值3改变。因此可以根据输入值3来缩放最大幅度，以便能够调节音量。
图2示出相对于转子的相位角Φ绘制的动态转矩理论值Mdyn的可能的变化曲线，所述相位角可以对应于曲轴的相位角Φ。动态转矩理论值Mdyn的变化曲线可以模仿四冲程气缸的转矩节拍模式，并具有不同的角度范围。一个周期可以包括这些角度范围，在这些角度范围中动态转矩理论值Mdyn低于与功率相关的转矩理论值MP。动态转矩理论值可以具有负转矩、即转子在该范围中被制动。一个周期可以包括具有动态转矩的角度范围，该动态转矩大于与功率相关的转矩理论值MP。该与功率相关的转矩理论值MP可以是一个周期的平均转矩。动态转矩Mdyn可以基于四冲程气缸的转矩节拍模式，即，将其划分为四个范围，这四个范围对应于四冲程气缸的进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。
总体而言，示例示出了本发明如何在无声音产生设备的情况下产生行驶噪音。

Claims (9)

1.一种用于运行电机的方法，其中，
-驱动转矩(M)可以被传输到行驶动力学调节器(1)，可以由自动驾驶系统的控制单元或由驾驶员借助于操纵机动车(Kfz)的加速踏板来要求驱动转矩(M)，
-行驶动力学调节器(1)如此调整驱动转矩(M)，使得可以实现机动车(Kfz)的优化的行驶动力学，从而产生与行驶功率相关的转矩理论值(MP)，
其特征在于，
-将与行驶功率相关的转矩理论值从行驶动力学调节器(1)传输到设计为控制器的声控制器(2)，
-由声控制器接收输入值(3)以用于规定声信号，
-将电机转子的相位角(Φ)从功率电子设备(4)传输到声控制器，
-为产生动态转矩理论值而由声控制器(2)将与行驶功率相关的转矩理论值(MP)调制为至少一个内燃机转矩节拍模式，所述内燃机转矩节拍模式与电机转子的相位角(Φ)相关，如此提供动态转矩理论值(Mdyn)，使得根据输入值(3)通过电机和/或动力传动系产生声音，
-将动态转矩理论值传输到功率电子设备(4)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，动态转矩理论值(Mdyn)在相位角(Φ)的预定的周期的至少一个角度范围内具有小于与行驶功率相关的转矩理论值(MP)的值，以及在预定的周期的另一个角度范围内具有大于与行驶功率相关的转矩理论值(MP)的值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，与行驶功率相关的转矩理论值(MP)是动态转矩理论值(Mdyn)在周期上的平均值。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，动态转矩理论值(Mdyn)包括至少两个彼此叠加的转矩节拍模式，所述至少两个转矩节拍模式彼此错开了相位角(Φ)的相位差(ΔΦ)。
5.根据权利要求2项所述的方法，其特征在于，将周期与同输入值(3)相关的因数(k)相乘。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，如此规定周期，使得将动力传动系激励到共振频率。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，输入值(3)是机动车(Kfz)的运行参数或者是音频数据。
8.一种声控制器(2)，其具有处理器装置，该处理器装置被设置为用于执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法。
9.一种机动车(Kfz)，其具有根据权利要求8所述的声控制器。
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