CN110914099B - 用于运行电机的方法、设备、驱动装置、机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行车辆（3）的电机（2）的方法，其中，在行驶过程中，根据电机（2）的所检测到的与时间相关的转速来调节电机（2）的额定扭矩。在此规定，通过第一高通滤波器（5）依据时间对检测到的转速求微分，紧接着将转速限于正的转速值并且通过第二高通滤波器（8）再一次依据时间对转速求微分，其中，根据第二高通滤波器（8）的输出值调节额定扭矩。

Description

用于运行电机的方法、设备、驱动装置、机动车
技术领域
本发明涉及一种用于运行车辆的电机的方法，其中，在行驶过程中根据电机的所检测到的与时间相关的转速来调节电机的额定扭矩。
此外，本发明还涉及一种用于运行电机的设备、一种用于车辆的驱动装置以及一种车辆。
背景技术
本文开头所述类型的方法由现有技术公知。因此在车辆中使用电机来产生正的和/或负的驱动扭矩，以便驱动车辆或支持车辆的驱动。尤其在电机设置成唯一的驱动机时，电机的转速特性在此尤其重要。因此转速中的波动可能导致驱动扭矩的波动，例如导致“颠簸”，即导致沿车辆行驶方向的加速和减速。为了减少或阻尼转速中的波动，已知的是，检测当前的转速并且例如借助滤波器对其进行单次或多次滤波，尤其是依据时间对其进行一次或多次求微分，并且在预定额定扭矩时考虑到当前的转速，以便改进转速特性（转速调节）。根据转速然后将用于调节额定扭矩的阻尼扭矩输送给额定扭矩，其中，将阻尼扭矩从额定扭矩减去或添加至额定扭矩。通过这种调节尤其减少或阻尼了在糟糕道路上的行驶过程中在转速中的和/或驱动扭矩的波动。“糟糕道路”在此意味着下述车道，其具有至少一个、尤其是多个不平坦处和/或摩擦值改变处。也已知的是，检测车辆的至少一个被驱动的车轮的车轮转速，用于影响扭矩或调节转速。在此，尤其将检测到的转速从检测到的车轮转速减去，以便确定阻尼扭矩。通过这种调节尤其减少或最小化了尤其是在制动过程中车辆的驱动系的振荡。
发明内容
按照本发明规定，通过第一高通滤波器依据时间对所检测到的转速求微分，紧接着将其限于正的转速值并且通过第二高通滤波器再一次依据时间对其求微分，其中，根据第二高通滤波器的输出值来调节额定扭矩。在此的优点是，有效地防止在制动过程中或全制动时例如由于存储元件的或电容器的、例如其中一个高通滤波器或滤波器的放电而引起的产生突然出现的扭矩、尤其是加速的扭矩。由此提高了行驶安全性，因为最小化了全制动时不期望的、尤其是加速的扭矩。通过转速的第一时间求导尤其求出了随时间的转速变化、尤其是转速的梯度。梯度例如通过至少两个在能预定的时间段内彼此相继的转速形成。“与此相继的限于正值”意味着，滤出转速的负的梯度或有负的斜率的梯度。梯度因此仅局限于正的梯度。紧接着对正的梯度依据时间求微分。由此产生了第二高通滤波器的恒定不变的、局限于正值的输出信号，该输出信号用于调节额定扭矩。
按照本发明的一种优选的扩展设计方案规定，此外通过第三高通滤波器依据时间对所检测到的转速求微分，并且通过第一低通滤波器依据时间对通过第三高通滤波器依据时间求微分的转速求积分，其中，根据第二高通滤波器的和第一低通滤波器的输出值来调节额定扭矩。在此的优点是，除了防止产生不期望的加速的扭矩外，确保了尤其在车辆的制动过程中或全制动时对转速和/或额定扭矩的改进的阻尼。这尤其导致了对行驶舒适性的改进，因为减小或阻尼了尤其是在制动过程中猛然的运动。为了调节或阻尼转速和/或额定扭矩，在此借助第三高通滤波器求出转速的或转速变化曲线的至少一个梯度或对转速滤波。将所述梯度或经滤波的转速输送给第一低通滤波器。然后通过第一低通滤波器依据时间对所求出的梯度求积分，使得确定了所检测到的转速或备选确定了偏离所检测到的转速的转速。偏离的转速在此尤其是这样的转速或转速变化曲线，在该转速/转速变化曲线下滤出转速波动。用于将转速或转速变化曲线积分成偏离的转速或偏离的转速变化曲线的第一低通滤波器优选用比第三高通滤波器更小的时间常数运行。
优选规定，将第三高通滤波器的和第一低通滤波器的输出值相互比较并且将比较结果作为调节参量输送给第一低通滤波器。在此的优点是，确保了对额定扭矩的动态的和快速的调节。若第三高通滤波器的输出值，即经滤波的转速，大于第一低通滤波器的输出值，即大于通过依据时间求积分求出的转速，那么低通滤波器立即、即无时间延迟地追随第三高通滤波器的输出值或输出信号。因此通过第一低通滤波器对第三高通滤波器的输出值或输出信号直接再次求积分。在此通过求积分求出的转速然后至少基本上相应于通过第三高通滤波器滤波的转速。若第三高通滤波器的输出值小于第一低通滤波器的输出值，那么将第三高通滤波器的输出值输送给第一低通滤波器，但第一低通滤波器然后用能预定的时间常数运行，该时间常数优选小于第三高通滤波器用来运行的时间常数。在此通过依据时间求积分求出的转速优选偏离第三高通滤波器的经滤波的转速，因而可以有效地调节或阻尼额定扭矩。
优选规定，通过第二低通滤波器依据时间对通过第一低通滤波器依据时间求积分的转速求积分，其中，第二低通滤波器与第一低通滤波器相反地构造，并且其中，将一个低通滤波器的输出值从另一个低通滤波器的输出值减去，并且其中，根据第二高通滤波器的输出值和通过减去获得的值来调节额定扭矩。在此的优点是，尤其在制动过程中额外改进了对转速的和/或额定扭矩的阻尼。“相反”在此意味着，当第一低通滤波器的输出值小于第二低通滤波器的输出值时，第二低通滤波器则立即追随第一低通滤波器的输出值或输出信号。若第一低通滤波器的输出值大于第二低通滤波器的输出值，那么将第一高通滤波器的输出值输送给第二低通滤波器，但第二低通滤波器然后用优选小于第一低通滤波器的时间常数的能预定的时间常数运行。这确保了，能相互结算第二低通滤波器的输出值或输出信号和第一低通滤波器的输出值或输出信号，尤其是彼此相加或彼此相减。由此精确化所产生的阻尼扭矩，因而能更为精确地调节额定扭矩。
优选规定，由第二低通滤波器的所述一个输出值或多个输出值计算出平均值，其中，根据该平均值来调节额定扭矩。在此的优点是，再次改进了制动过程中或全制动时对转速和/或额定扭矩的调节。尤其通过计算出的平均值能尤其快速地确定，是否通过该平均值实现了临界的或非临界的阻尼扭矩。“临界”在此意味着，由于通过计算出的平均值调节的额定扭矩，车辆的用户感知到了制动过程期间在例如车辆的底盘中或转向轮中的干扰性的振荡。优选将计算出的平均值与能预定的平均值相比较。若在计算出的平均值和能预定的平均值之间的偏差大于能预定的极限值，则识别到了临界的阻尼扭矩。能预定的平均值优选相应于阻尼扭矩或阻尼，通过该阻尼不会在制动过程期间产生干扰性的振荡并且因此实现了一种尤其均匀的制动过程。能预定的平均值例如等于零。
优选为了调节额定扭矩而放大计算出的平均值。在此的优点是，计算出的平均值可以与能预定的平均值相匹配。由此尤其能这样来提高或降低计算出的平均值，使得偏差小于或等于能预定的极限值。因此有效地实现了非临界的阻尼扭矩并且优化了制动过程中车辆的制动特性。例如借助与能预定的因子、尤其是在0.5至0.75范围内的因子的相乘来添加放大值。为了放大计算出的平均值，优选将能预定的放大值或能预定的因子尤其借助放大器或放大器装置添加给这个计算出的平均值。放大器优选构造用于，借助放大值使由第二低通滤波器的输出信号计算出的平均值尤其与预定的平均值相匹配。
按照权利要求7的特征所述的用于运行车辆的电机的设备的特征在于：第一高通滤波器，用于依据时间对检测到的转速求微分；限制装置，用于将第一高通滤波器的依据时间求微分的转速限于正的转速值，和；第二高通滤波器，用于对限于正的转速值的转速依据时间求微分，其中，调节装置根据第二高通滤波器的输出值来调节额定扭矩。第一和第二高通滤波器优选构造成有一阶延迟、二阶延迟或更高阶延迟的差分元件或微分元件。由此获得了已经提到的优点。其它的优点和优选的特征尤其由之前所说明的内容以及权利要求得出。
优选规定，所述设备具有用于依据时间对所检测到的转速求微分的第三高通滤波器和用于依据时间对第三高通滤波器的输出值求积分的第一低通滤波器，其中，额定扭矩的调节装置根据所述第二高通滤波器的和第一低通滤波器的输出值来进行调节。在此获得了已经提到的优点。其它的优点和优选的特征尤其由之前所说明的内容以及权利要求得出。
用于车辆的驱动装置，带有电机和用于运行电机的设备，其特征在于，所述设备构造用于，在按规定使用时执行按照前述权利要求中任一项所述的方法。由此获得了已经提到的优点。其它的优点和优选的特征尤其由之前所说明的内容以及权利要求得出。
按照权利要求11的特征所述的机动车的特征在于一种按照权利要求10所述的驱动装置。由此获得了已经提到的优点。其它的优点和优选的特征尤其由之前所说明的内容以及权利要求得出。
附图说明
接下来应当借助附图详细阐释本发明。附图中：
图1示出了按照第一个实施例所述的用于运行车辆的电机的设备；
图2示出了按照第二个实施例所述的设备；并且
图3示出了按照第三个实施例所述的设备。
具体实施方式
图1在简化图中示出了用于运行在此未示出的车辆3的电机2、例如直流电机或交流电机的设备1。设备1具有用于在行驶过程中根据电机2的所检测到的与时间相关的转速、尤其是电机2的驱动轴的转速来调节电机2的额定扭矩的调节装置4。可选检测多个转速或随时间的转速变化曲线。
优选借助传感器、尤其是转速传感器检测转速或驱动轴的转速。
设备1还具有用于依据时间对所检测到的转速求微分的第一高通滤波器5。将所检测到的转速或由至少两个转速构成的转速变化曲线以及通过与高通滤波器5连接的开关装置6将时间常数T1作为输入信号输送给所述高通滤波器5。第一高通滤波器5在当前构造成有一阶延迟的微分元件、尤其是构造成DT1元件。
通过第一高通滤波器5执行对转速的第一时间求导以求出随时间的转速变化、尤其是转速的梯度。例如由至少两个在能预定的时间段内彼此相继的转速形成梯度。可选或附加地执行对多个转速的或随时间的转速变化曲线的时间求导。
设备1还具有用于将通过第一高通滤波器5依据时间求微分的转速限于正的转速值的限制装置7。通过第一高通滤波器5依据时间求微分的转速作为输入信号输送给该限制装置7。通过限制装置7使依据时间求微分的转速局限于有正的斜率的梯度。这意味着，通过所述限制装置7滤出负的梯度或有负的斜率的梯度。
设备1额外具有优选与第一高通滤波器5类似地构造的第二高通滤波器8以对限于正的转速值的转速依据时间求微分。将限制装置7的输出信号以及通过另一个开关装置9将时间常数T2作为输入信号输送给所述第二高通滤波器8。T1优选等于T2。通过第二高通滤波器8对正的梯度依据时间求微分。由此产生了第二高通滤波器8的尤其是恒定不变的、正的输出信号。根据第二高通滤波器8的输出信号优选将用于调节额定扭矩的阻尼扭矩输送给调节装置4，其中，调节装置4根据第二高通滤波器8的输出值、尤其是阻尼扭矩来调节额定扭矩。在此，优选将第二高通滤波器8的输出值或阻尼扭矩添加到额定扭矩上。
在此产生的优点是，尤其是在车辆3的制动过程中、尤其在制动过程期间，最小化加速的扭矩或至少基本上防止产生该加速的扭矩。
图2示出了按照第二个实施例的设备1。按图2的设备除了由图1公知的特征外，额外具有用于依据时间对所检测到的转速求微分的第三高通滤波器10和用于依据时间对第三高通滤波器10的输出值求积分的第一低通滤波器11。
在此，调节装置4根据第二高通滤波器8的和第一低通滤波器11的输出值来调节额定扭矩。用于调节额定扭矩的阻尼扭矩因此在此由第二高通滤波器8的和第一低通滤波器11的输出值产生。第三高通滤波器10和第一低通滤波器11在此形成了相对于调节分支13的平行分支12，该调节分支具有第一高通滤波器5和第二高通滤波器8。
第三高通滤波器10优选与第一高通滤波器5类似地构造并且与开关装置14连接，该开关装置将时间常数T3转达给第三高通滤波器10。第一低通滤波器11与开关装置15连接，该开关装置将时间常数T4转达给这个第一低通滤波器。第一低通滤波器11优选构造成积分元件，尤其是PT1元件。
此外，第一低通滤波器11可选具有存储单元16，该存储单元优选构造用于，接收并且在需要时储存第一低通滤波器11的至少一个输出值。
优选规定，将第一低通滤波器11的输出值转达给第一低通滤波器11的比较单元17。额外将第三高通滤波器10的输出信号转达给所述比较单元17。通过比较单元17、尤其是通过该比较单元17的逻辑电路，将第一低通滤波器11的输出值、即经滤波的转速和第三高通滤波器10的输出值、即通过依据时间求积分而求出的转速相互作比较。当第一低通滤波器11的输出值小于第三高通滤波器10的输出值时，通过低通滤波器11对第三高通滤波器10的输出值直接依据时间求积分。因此第一低通滤波器11无时间延迟地追随第三高通滤波器10的输出信号。若第三高通滤波器10的输出值小于第一低通滤波器11的输出值，那么将第三高通滤波器10的输出值输送给第一低通滤波器11，但第一低通滤波器11然后用时间常数T4运行，其中，T4优选小于T3。第一低通滤波器11的然后通过求积分而求出的转速优选偏离第三高通滤波器10的经滤波的转速，因而可以有效地调节或阻尼额定扭矩。偏离的转速在此尤其是这样的转速，在该转速下滤出了转速波动。
因此除了防止产生加速的扭矩外，还确保了在车辆的尤其是制动过程中或全制动时对转速的和/或额定扭矩的改进的阻尼。
图3示出了设备1的另一个设计方案，其中，所述设备现在额外具有用于对第一低通滤波器11的输出值依据时间求积分的第二低通滤波器18。第二低通滤波器18优选与第一低通滤波器11类似地构造成PT1元件。第二低通滤波器18优选具有比较单元19，其中，第一低通滤波器11的输出信号和/或第二低通滤波器18的输出信号能转达给该比较单元。此外，第二低通滤波器18可选具有存储单元20。第二低通滤波器18与第一低通滤波器11相反地构造。在此，“相反”意味着，第二低通滤波器18的比较单元19的逻辑电路与第一低通滤波器11的比较单元17的逻辑电路是反转的。第二低通滤波器18与开关装置26连接，该开关装置将时间常数T5转达给这个第二低通滤波器。T5优选小于T4。额外优选规定，T5大于T1。
此外，设备1具有尤其是用于将一个低通滤波器11、18的输出值从另一个低通滤波器11、18的输出值减去的接口21。为此，优选将第一低通滤波器11的和第二低通滤波器18的输出信号转达给该接口21。当前将第二低通滤波器18的输出值从第一低通滤波器11的输出值减去。调节装置4根据第二高通滤波器8的输出值和接口21的输出值来调节额定扭矩。
第二低通滤波器18优选额外具有尤其是能驱控的放大器装置22。通过这个放大器装置由第二低通滤波器18的输出值计算出平均值，其中，根据所述平均值来调节额定扭矩。在此，为了调节额定扭矩、尤其是为了调节接口21的输出值，放大计算出的平均值，尤其是通过将能预定的放大值添加至计算出的平均值。放大或添加放大值尤其通过放大器装置22完成。通过放大或添加放大值使计算出的平均值能与预定的平均值相匹配，其中，预定的平均值优选相应于输出值或阻尼扭矩，通过阻尼扭矩在制动过程期间不会产生干扰驾驶员的和/或驾驶员能觉察到的振荡。当在计算出的平均值和预定的平均值之间的偏差小于或等于能预定的极限值时，计算出的平均值则尤其与预定的平均值相匹配。能预定的平均值例如等于零。放大值的添加或放大例如借助小于1的因子或放大因子、尤其是在0.5至0.75的范围内的因子的相乘完成。通过放大值的添加或放大，尤其能无平均值地调整所产生的阻尼扭矩。若因子选择得大于0.75，那么因子尤其如发动机主动制动一样通过电机2起作用。因此通过选择大于0.75的因子可以将放大器装置22用于主动的制动支持。作为放大器装置22的备选而规定，使用制动压力来优化电气的制动或制动过程，其中，该制动压力优选通过特征曲线因子形成来求出。
此外，设备1优选具有另外的尤其是能驱控的放大器装置23。所述另外的放大器装置23优选构造用于，激活或禁用平行分支12。激活例如通过用大于或等于1的因子或放大因子运行放大器装置23完成。可选设置至少再另一个在此未示出的放大器装置25，该放大器装置优选构造用于，激活或禁用调节分支13和/或调节装置4。当识别到执行制动过程时，优选则激活平行分支12和调节分支13。为了识别制动过程，车辆3例如被监控，车辆3的制动踏板是否被车辆3的用户操纵。当前，平行分支12由第三高通滤波器10、第一低通滤波器11和第二低通滤波器18形成。
通过设备1和由之前的说明内容得出的用于运行车辆3的电机2的方法产生了这样的优点，即，无论在“糟糕道路”上的行驶过程中还是在制动过程中、尤其是全制动时，均确保了对额定扭矩的尤其有利的阻尼。这改进了车辆用户的行驶舒适性，因为最小化了车辆3基于转速波动或扭矩波动的猛然的运动。此外还提高了行驶安全性，因为尤其是在全制动时最小化了例如由于高通滤波器5、8、10之一的电容器的放电引起的加速的扭矩。与公知的阻尼调节相比，还产生了这样的优点，即，确保了车辆3的改进的加速特性和制动特性以及在打滑极限处的更为均匀的转速。
此外，还规定了一种在此未示出的用于车辆3的驱动装置24，其带有电机2和用于运行该电机2的设备1，其中，设备1构造用于，在按规定使用时执行用于运行电机2的方法。同样还规定了一种机动车，该机动车具有驱动装置24。

Claims (9)

1.用于运行车辆(3)的电机(2)的方法，其中，在行驶过程中，根据所述电机(2)的所检测到的与时间相关的转速来调节所述电机(2)的额定扭矩，其中通过第一高通滤波器(5)依据时间对所检测到的转速求微分，紧接着将依据时间求微分的转速局限于有正的斜率的梯度并且通过第二高通滤波器(8)再一次依据时间对该梯度求微分，其中通过第三高通滤波器(10)依据时间对所检测到的转速求微分，并且通过第一低通滤波器(11)依据时间对通过所述第三高通滤波器(10)依据时间求微分的转速来求积分，其中，根据所述第二高通滤波器(8)和所述第一低通滤波器(11)的输出值来调节所述额定扭矩。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述第三高通滤波器(10)的和所述第一低通滤波器(11)的输出值相互比较并且作为调节参量输送给所述第一低通滤波器(11)。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过第二低通滤波器(18)依据时间对通过所述第一低通滤波器(11)依据时间求积分的转速求积分，其中，所述第二低通滤波器(18)与所述第一低通滤波器(11)相反地构造，并且其中，将其中一个低通滤波器(11、18)的输出值从另一个低通滤波器(11、18)的输出值中减去，并且其中，根据所述第二高通滤波器(8)的输出值和通过减法而获得的值来调节所述额定扭矩。
4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，由所述第二低通滤波器(18)的输出值计算出平均值，其中，根据平均值来调节所述额定扭矩。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，放大所述计算出的平均值以调节所述额定扭矩。
6.用于运行车辆(3)的电机(2)的设备(1)，该设备带有调节装置(4)，所述调节装置用于在行驶过程中根据所述电机(2)的所检测到的与时间相关的转速来调节所述电机(2)的额定扭矩，其特征在于：第一高通滤波器(5)，用于依据时间对所检测到的转速求微分；限制装置(7)，用于将所述第一高通滤波器(5)的依据时间求微分的转速限于有正的斜率的梯度；第二高通滤波器(8)，用于对所述梯度依据时间求微分；和第三高通滤波器(10)，用于依据时间对所检测到的转速求微分，和；第一低通滤波器(11)，用于依据时间对所述第三高通滤波器(10)的输出值求积分，其中，所述调节装置根据所述第二高通滤波器(8)的和所述第一低通滤波器(11)的输出值来调节所述额定扭矩。
7.按照权利要求6所述的设备，其特征在于第二低通滤波器(18)，用于依据时间对所述第一低通滤波器(11)的输出值求积分，其中，所述第二低通滤波器(18)与所述第一低通滤波器(11)相反地构造，和；用于将其中一个低通滤波器(11、18)的输出值从另一个低通滤波器(11、18)的输出值中减去的接口(21)，其中，调节装置根据所述第二高通滤波器(8)的输出值和接口(21)的输出值来调节所述额定扭矩。
8.用于车辆(3)的驱动装置(24)，带有电机(2)和用于运行所述电机(2)的设备(1)，其特征在于，所述设备(1)构造用于，在按规定使用时执行按照权利要求1至5中任一项所述的方法。
9.机动车，其特征在于，包括按照权利要求8所述的驱动装置(24)。
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