CN116890653A - 借助于电动车辆的电机来减小车身振动的方法 - Google Patents

Abstract

在各种实施方案中，提供了一种用于借助于电动车辆的电机(4)来减小所述车辆的车身(1)的振动的方法，所述方法包括：确定副车架(2)的振动或所述车身(1)在经由所述副车架(2)的力引入部位的区域中的振动，其中所述电机(4)支承在所述车身(1)上或所述副车架(2)上；确定为了将力引入到所述副车架(2)或所述车身(1)中而需要由所述电机(4)产生的扭矩，所述力抵消由所确定的振动引起的并且作用在所述副车架(2)或所述车身(1)上的力；以及基于所述电机(4)的驱动扭矩的变化，调节所述电机(4)的至少一个驱动信号，使得产生所需扭矩。还提供了一种被配置为执行根据本发明的方法的电动车辆。

Description

借助于电动车辆的电机来减小车身振动的方法

技术领域

本发明涉及一种借助于电动车辆的电机来减小车辆的车身的振动的方法。

背景技术

对于具有内燃机的车辆和具有电机的车辆，行驶时乘客舱内的噪声水平是车辆的重要质量标准。特别是就豪华级车辆而言，乘客习惯于几乎感觉不到所有外部噪声(例如其他车辆经过时产生的噪声)或感觉到的所有外部噪声被大幅衰减。在对车辆进行调声的过程中，还应特别注意使车辆本身在运动期间所产生的噪声(例如以空气噪声或发动机噪声的形式)尽可能少地进入到乘客舱中。

除了空气噪声之外，一种永久伴随移动车辆的驾驶噪声是由轮胎与路面的接触所引起的。由于路面激振，特别是路面中的坑洼、隆起和小的缺陷所导致的路面激振，车辆轮胎和相关的车桥受到振动的刺激，从而将力引入到车身结构中。这些力导致车身激振，从而导致车身(包括附接到车身的部件，例如后挡板)发生振动。

因此，车身的振动表面激励位于内部空间中的空气空间，这导致乘客舱中的空气噪声水平增加。这种现象例如被称为隆隆的轮胎噪声，从乘客的角度来看，这种表现出来的噪声令人相当不愉快。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于减小车辆的客舱中的噪声，或者甚至在最佳情况下完全避免噪声。

该目的通过用于借助于电动车辆的电机来减小车辆的车身振动的方法以及在实现所述方法所涉及的电动车辆来实现。在从属权利要求中可以找到另外的优选实施方案。

根据本发明，电机用作电动车辆的动力装置，以根据电机支撑在哪个部件上而将力引入到车身上或副车架上，该力抵消由路面激振经由轮胎、支撑轮胎的车桥以及经由副车架而引入到车身中的力。换句话说，在行驶期间改变电机的所施加的驱动力矩，使得通过驱动力矩变化产生力，该力在源自路面激振的力的作用点处相反地分布。所需扭矩的大小被确定成使得将输入到车身中的力减至最小，并从而将车身的振动以及乘客舱内的空气噪声减至最小。

基本上存在两种不同的可以区分的场景。在第一种情况下，电机支撑在车身上或附接到车身，并且副车架由路面经由支撑路面上的车轮激振。副框架由此发生振动，该振动传递到车身。通过确定车身在或至少在力引入部位或副车架的区域中的振动，可以量化受到激振的副车架对车身的影响。在力引入部位中，这是指副车架经由轴承将力传递到车身的位置。通过产生由电机当前产生的驱动扭矩的变化引起的匹配补偿驱动扭矩，可以产生与由副车架引入到车身中的力相反的力。这使得车身的振动减至最小，并从而将乘客舱中由车身产生的空气噪声减至最小。

在第二种情况下，电机支撑到或附接到副车架，并且由路面经由支撑路面上的车轮激振。同样，在这种情况下，副车架被弹性地支撑在车身上。副车架由此发生振动，该振动传递到车身。通过确定副车架的振动，无论是如第一种情况所述的车身上的振动还是副车架本身上的振动，都可以确定作用在其上的力。因为电机也附接到副车架，通过产生由电机当前产生的驱动扭矩的变化引起的匹配补偿驱动扭矩，可以产生与作用在副车架上的力大小相等但方向相反的力。这已使副车架的振动减至最小，并从而使传递到电动车辆车身的力减至最小。最终，将车身的振动以及由此乘客舱中的空气噪声减至最小。

将车身的振动减至最小可以理解为将包括诸如后舱盖的部件的车身的振动频谱中的振动分量减至最小。借助于根据本发明的方法，通过将从电动车辆的副车架传递到其车身的振动减至最小，防止了振动经由电动车辆的车身传播，并由此防止了在车辆内部产生噪音。

根据本发明，提供了一种用于借助于电动车辆的电机来减小所述车辆的车身的振动的方法。电机是电动车辆的驱动电机，其由来自动力电池的功率电子器件供电。

所述方法包括当电机安装在车身上时或当电机安装在副车架上时，确定副车架的振动，或确定车身在副车架的力引入部位的区域中的振动。这两种情形对应于先前描述的关于在电动车辆上支撑电机的选项的两种情况。确定振动尤其可以被理解为意味着检测振动特性，其可以包括借助于合适的传感器检测所考虑对象的振动运动的频谱。

根据本发明的方法还包括确定电机将力引入副车架或引入车身所需的力矩，该力抵消由所确定的振动引起的并作用在副车架或车身上的力。所需扭矩是驱动扭矩，但是在大多数情况下，其具有显著小于当前通过电机产生的用于推进电动车辆的驱动扭矩的幅度。例如，可以使用转换表来将电机的驱动扭矩转换成施加到车身或副车架的合力，由此可以通过计算或实验确定来确定这些值。或者，可以使用典型的规则方法来代替实现表。

电机的驱动扭矩将扭矩传递到上面安装有电机的部件，即车身或副车架。大小相等但方向相反的力在电机的前部和尾部(相对于车辆的纵向轴线)支承点的每一个处被引入部件中，其整体用作扭矩。在这种情况下，电机的转子的旋转轴线被布置成垂直于车辆的纵向轴线。由于电动车辆中的电机的这种空间布置，使用该方法仅能对抗车身或副车架的俯仰运动。同样，不能抵消整个车辆的升降运动(Hubbewegung)。

根据本发明的方法还包括调节电机的至少一个驱动信号，使得由电机的驱动扭矩的变化产生所需扭矩。该至少一个驱动信号可以是电机的形成扭矩的电流分量。

在根据本发明的方法的另外的实施方案中，可以借助于至少两个传感器来确定振动，该至少两个传感器优选地是加速度计。所确定的加速度包括振动的极性，该振动的极性对于由电机引起的反相力引入起决定性作用。因此，所述方法也可以基于所确定的加速度来执行。

在根据本发明的方法的另外的实施方案中，至少两个传感器可以相对于电动车辆的纵向轴线布置在副车架或车身上的不同位置处。换句话说，传感器可以布置在副车架的前部或布置副车架在车身上的前支承点(或其区域)处，并且第二传感器可以布置在副车架的尾部或副车架在车身上的后支承点(或其区域)处。

在根据本发明的方法的其他实施方案中，至少两个传感器可以布置在副车架的支承点上或布置在距离支承点最多30cm的距离处。通常，传感器在副车架的支承点处越靠近车身，就可以越准确地确定从副车架传递到车身的振动。

在根据本发明的方法的另外的实施方案中，确定振动可以包括检测在30Hz到40Hz范围内的振动频率。为此，所确定的频谱可以借助于带通滤波器来滤波，以便仅捕获与根据本发明的方法相关的振动范围。在大约30Hz至大约40Hz范围内的声波被乘客感知为车辆内部的隆隆声。

在根据本发明的方法的另外的实施方案中，确定振动还可以包括将由至少两个传感器输出的振动信号彼此相减。通过从来自布置在副车架的尾部上或副车架的后支承点上(或附近)的传感器的信号中减去来自布置在副车架的前部上或副车架的前支承点上(或附近)的传感器的信号，表示车辆的升降运动的同向加速度可以被有效地消除，在不采用本文提出的方法的情况下，这种信号无法被容易地抵消。因此，副车架或车身的俯仰运动被加强。因此，通过将传感器信号彼此相减，可以优化目标信号以确定所需扭矩。

在根据本发明的方法的另外的实施方案中，振动可以借助于至少四个传感器来确定，其中相同数量的传感器可以相对于居中地延伸穿过电动车辆的纵向轴线布置在电动车辆的右侧和左侧上。换句话说，用于检测副车架或车身的振动的传感器可以轴对称地布置，其中对称轴可以对应于车辆的居中布置的纵向轴线。

在根据本发明的方法的另外的实施方案中，确定振动可以包括确定车辆的右侧的信号和左侧的信号的平均值，所述信号就它们相对于车辆的纵向轴线的位置而言彼此对应。换句话说，信号可以由在车辆的左侧和右侧上的这些传感器平均，这些传感器沿着纵向轴线布置在相同高度处。

根据本发明，还提供了一种具有电机的电动车辆，其中电机支撑在副车架上或车身上。所述电动车辆包括至少两个传感器和控制电路，所述至少两个传感器布置在副车架上或位于车身上的力引入部位的区域中，优选地布置在经由副车架的力引入部位处，所述控制电路连接到所述至少两个传感器并且连接到电机的控制单元，其中所述控制电路被设计成执行上述方法。

不言而喻，上述特征和下面将要解释的特征不仅可以以各自指定的组合使用，而且可以以其他组合或它们自身使用，而不脱离本发明的范围。

附图说明

本发明的其他优点和实施方案从说明书和附图中得出。

图1示出了车辆尾部的示意图，该车辆具有副车架和支撑在该副车架上的电机。

图2示出了车辆尾部的示意图，该车辆具有副车架和支撑在车身上的电机。

具体实施方式

图1示出了车身1的尾部的示意图，该车身具有副车架2和支撑在该副车架上的电机4。车轮悬架3支撑在副车架2上。副车架2本身又支撑在车身1的尾部。未明确地用附图标记标出的黑线表示所述的各个单元之间的连接元件。

在行驶期间，轮胎或车轮8以及支撑在副车架2上的车桥由于路面激发而振动。振动在第一轴承点51和第二轴承点52处传递到副车架2。由于整体上是扭矩被传递到副车架2，因此作用在第一轴承点51上的力与作用在第二轴承点52上的力相反。两个力(以及下面提到的其他力)由相应的力箭头表示。通常，即，在不应用根据本发明的方法的情况下，这些力在第一副车架支承点61和第二副车架支承点62处从副车架2传递到车身。

然而，作为根据本发明的方法的一部分，确定或检测副车架2的所述振动。然后确定电机4的为了将力引入到副车架2中所需扭矩，该力至少部分地抵消由所确定的振动引起的并作用在副车架2上的力。图1以两个相反方向的力箭头的形式表示该补偿力，该补偿力在第一电机支承点71和第二电机支承点72处传递至副车架2。通过调节电机2的至少一个驱动信号来产生补偿力，使得由电机4的驱动扭矩的变化产生所需的力矩，这产生作用在第一电机支承点71和第二电机支承点72处的两个力。这些力与在第一轴承点51和第二轴承点52处作用在副车架上的力相反，并且足够大以将副车架2的振动状态减至最小或在最佳情况下完全抑制该振动状态。结果，副车架2不在第一副车架支承点61和第二副车架支承点62处将力传递到车身1。

为了确定力或振动，可以在图1所示的所有支承点处布置相应的传感器，例如加速度计。图1中未详细示出被配置为执行根据本发明的方法的控制电路，该控制电路连接到传感器和电机4的控制单元(图1中未明确示出)。

图2示出了与图1相比略微修改的情况，其中电机4不是安装在副车架2上，而是直接安装在车身1上。另外，其余结构对应于图1中所示的结构，因此相同的附图标记用于相同的元件，而不再对它们进行描述。

在这样设计的车辆中，从副车架2到车身的力的引入不可避免地在第一副车架支承点61和第二副车架支承点62处进行，从而导致车身1发生振动。为了使副车架2的力引入对车身1的影响减至最小，通过改变驱动扭矩(需求扭矩)在第一电机支承点71和第二电机支承点72处产生补偿力。与图1所示的车身相比，这些力于是位于车身1上而不是副车架2上。

在图1和图2所示的两种情况下，除了当前施加的常规驱动扭矩之外，还通过有针对性地产生扭矩来产生补偿力，该补偿力抵消作用在副车架2(图1)上的力或者由副车架2在车身1(图2)上引入的力。结果，将车身2的至少在预定目标频率范围内的振动减至最小，并从而将最终在乘客舱内产生的空气噪声减至最小。

Claims (9)

1.一种用于借助于电动车辆的电机(4)来减小所述电动车辆的车身(1)的振动的方法，包括：

确定副车架(2)的振动或所述车身(1)在经由所述副车架(2)的力引入部位的区域中的振动，其中，所述电机(4)支承在所述车身(1)上或所述副车架(2)上；

确定为了将力引入到所述副车架(2)或所述车身(1)中而需要由所述电机(4)产生的扭矩，所述力抵消由所确定的振动引起的并且作用在所述副车架(2)或所述车身(1)上的力；

调节所述电机(4)的至少一个驱动信号，使得通过改变所述电机(4)的驱动扭矩来产生所需扭矩。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，借助于至少两个传感器来确定所述振动，所述至少两个传感器优选是加速度计。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述至少两个传感器相对于所述电动车辆的纵向轴线布置在所述副车架(2)或所述车身(1)上的不同位置处。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述至少两个传感器布置在所述副车架(2)在所述车身(1)上的支承点处或布置在距所述支承点最多30cm的距离处。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，确定所述振动包括检测在30Hz至40Hz的范围内的振动频率。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，确定所述振动还包括将由所述至少两个传感器输出的振动信号彼此相减。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，借助于至少四个传感器来确定所述振动，其中，相同数量的传感器相对于居中地延伸穿过所述电动车辆的纵向轴线布置在所述电动车辆的右侧和左侧上。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，确定所述振动包括确定所述车辆的右侧的信号和左侧的信号的平均值，所述信号就它们相对于所述车辆的所述纵向轴线的位置而言彼此对应。

9.一种具有电机(4)的电动车辆，其中，所述电机(4)支撑在副车架(2)上或车身(1)上，所述电动车辆包括：

至少两个传感器，所述至少两个传感器布置在所述副车架(2)上或布置在所述车身(1)上的经由所述副车架(2)的力引入部位的区域中；

控制电路，所述控制电路连接到所述至少两个传感器并且连接到所述电机(4)的控制单元，其中，所述控制电路被设计成执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法。