CN116952599A - 用于主动式马达支架的功能诊断的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于检查驱动马达(1)的主动式支承结构的功能能力的方法，所述方法具有如下步骤：‑运行带有主动式支承结构的马达系统，所述主动式支承结构被设计用于消除或减少由于所述马达系统的运行所引起的振动的输入；‑提供(S2)所述驱动马达(1)的转速信息；‑使用带通滤波器在至少一个通过频率范围(FB)内对所述转速信息的变化过程进行滤波(S4)；‑分析(S5)所述转速信息在所述通过频率范围(FB)内的变化过程，以便确定振动能量或最大幅度；‑根据所述振动能量或所述最大幅度来查明(S6、S7、S8)故障。
Description
技术领域
本发明涉及用于高振动的驱动马达、尤其是内燃机的主动式支承结构，而且尤其涉及用于识别主动式马达支架的功能能力或者用于诊断主动式马达支架的方法。
背景技术
为了减少驱动马达、诸如内燃机到例如机动车辆的周围系统的振动输入，通常使用主动式马达支架(aktive Motorlager)。主动式马达支架布置在支撑架与驱动马达之间，并且在特定频率范围内通过相对应的反向激励来补偿由于驱动马达所引起的激励，使得到该驱动马达所在的车架的振动传递显著减少。备选地，主动式马达支架也可以具有可控的可变阻尼，该可变阻尼可以根据驱动马达的振动激励来被调整。
在法律要求的框架内，需要在机动车辆中监控所有与排放相关并且与安全相关的功能。因为尤其是驱动马达所引起的振动激励可能与在那里测量的转速信号发生串扰，并且因此在内燃机作为驱动马达的情况下可能潜在影响废气排放或者减排功能，所以需要监控对这种激励进行阻尼的主动式马达支架的功能能力。
出版文献DE 102018107732A1公开了一种系统和方法，用于诊断被配置为将马达振动与车辆的机舱和底盘隔离的主动式马达支架是否如所希望的那样起作用。在一个示例中，一种方法包含：通过在预先选择的马达气缸中诱发有损伤的燃烧事件并且以多种模式来运行主动式马达支架，指示该主动式马达支架的损伤，其中响应于在这些模式中的每个模式期间的车辆底盘的振动量来进行该指示。通过根据所诱发的有损伤的燃烧事件并且还响应于主动式马达支架被控制进入所述多种模式来监控底盘的振动，可以指示主动式马达支架是否如所希望的那样起作用。
出版文献DE 102006044320A1公开了一种用于将驱动单元固定在车辆的支撑架上的主动式支架，该主动式支架包括：至少一个被动的、有弹性的支架元件；至少一个致动器；用于测量驱动单元的振动的传感器；和被分配给该致动器的调节装置，该调节装置对该传感器的测量信号进行处理，而且该调节装置对该致动器进行操控，使得由驱动单元所产生的振动在该支承结构中被主动阻尼和/或频移。该支架不仅可以被用于对在驱动单元的运行期间发生的振动进行主动反向阻尼，而且适合于经由对于该主动式支承结构所需的传感装置来提供针对发动机的诊断功能，该诊断功能用于及时识别要归因于构件磨损的振动并且引入适合的应对措施。
发明内容
按照本发明，提供了一种根据权利要求1所述的用于监控用来支承驱动马达的主动式支架的功能的方法以及一种相对应的根据并列独立权利要求所述的装置。
其它设计方案在从属权利要求中说明。
按照第一方面，提供了一种用于检查驱动马达的主动式支承结构的功能能力的方法，该方法具有如下步骤：
-运行带有主动式支承结构的马达系统，该主动式支承结构被设计用于消除或减少由于该马达系统的运行所引起的振动的输入；
-提供驱动马达的转速信息(Drehzahlangabe)；
-使用带通滤波器在至少一个通过频率范围内对该转速信息的变化过程进行滤波；
-分析该转速信息在该至少一个通过频率范围内的变化过程，以便确定振动能量或最大幅度；
-根据该振动能量或该最大幅度来查明故障。
对于机动车辆的驱动马达、尤其是内燃机，由驱动马达施加的以及被施加到驱动马达上的振动都通过带有一个或多个主动式支架的主动式支承结构来被阻尼。在这种情况下，测量驱动马达的振动的振动幅度，并且通过对所述一个或多个主动式支架的主动操控来对该振动进行阻尼。
驱动马达的振动影响转速的变化过程。为了控制其它马达功能，对于驱动马达来说，旋转信号通常已经被检测，并且该旋转信号可以相对应地被评估以识别驱动马达的振动。
为此，上述方法规定：在特定时间范围内检测转速信号，并且借助于关于一个或多个指定的频率范围的频率分析来评估该转速信号。在此，所述一个或多个频率范围被选择为已知的频率范围，对于这些已知的频率范围来说，由于驱动马达的运行例如由于共振而发生振动激励。
此外，该至少一个通过频率范围可以根据驱动马达的工作点、尤其是通过负载和/或转速所定义的工作点来被确定、尤其是借助于综合特性曲线来被确定。此外，对于该至少一个通过频率范围中的每个通过频率范围来说，该带通滤波器的增益和/或边缘陡度可以根据驱动马达的工作点、尤其是通过负载和/或转速所定义的工作点来被确定、尤其是借助于综合特性曲线/该综合特性曲线来被确定。
该综合特性曲线可以被设计为使得：该至少一个通过频率范围被指示为使得在那里由于驱动马达的运行而发生的激励通过主动式马达支架的振动抑制功能来被阻尼。
该转速信号可以借助于该带通滤波器来被滤波，其中该带通滤波器的一个或多个指定的频率范围(通过频率范围)被选择为使得在那里发生的激励通过主动式马达支架的功能来被阻尼。在此，这些通过频率范围被选择为使得：通过该主动式支承结构所纠正或阻尼的激励在所得到的信号中特别突出。这些通过频率范围尤其可以包括马达系统的一个或多个共振频率。
可以规定：通过基于阈值执行与振动能量或最大幅度的阈值比较，查明故障。该阈值尤其可以根据驱动马达的工作点来被选择。
通过将所述一个或多个频率范围中的每个频率范围的振动能量或最大幅度与指定的固定或可变阈值进行比较，对经过滤波的转速信号进行评估。如果在所述一个或多个频率范围中的至少一个频率范围内，所确定的振动能量或最大幅度超过该阈值，则可以执行故障反应。
该带通滤波器的特性以及用于振动能量的阈值比较的阈值可以根据工作点借助于综合特性曲线等等来被规定。为此，例如可以通过负载和转速来确定驱动马达的工作点。
该故障反应例如可以作为在故障存储器中的故障录入、向机动车辆的驾驶员的服务提示、向车队管理部门的在线报告、重复测量以进行合理性检查和/或采用紧急运行、尤其是驱动马达的马达扭矩被减小的紧急运行来实现。
按照另一方面，提供了一种装置，该装置具有：驱动马达；主动式支承结构，该主动式支承结构减少由于驱动马达的运行所引起的到支撑件上的振动激励；和支架控制单元，该装置被设计用于：
-运行带有主动式支承结构的马达系统，该主动式支承结构被设计用于消除或减少由于该马达系统的运行所引起的振动的输入；
-提供驱动马达的转速信息；
-使用带通滤波器在至少一个通过频率范围内对该转速信息的变化过程进行滤波；
-分析该转速信息在该通过频率范围内的变化过程，以便确定振动能量或最大幅度；
-根据该振动能量或该最大幅度来查明故障。
附图说明
随后，依据随附的附图更详细地阐述实施方式。其中：
图1示出了机动车辆的驱动马达的示意图，其利用主动式支承结构被悬挂在机动车辆的车架上；
图2示出了用来阐明用于检查主动式支承结构的功能能力的方法的流程图；以及
图3示出了在驱动马达的特定工作点处在不同频率范围内的振动能量水平的频率-振动能量图。
具体实施方式
图1示出了机动车辆的带有驱动马达1的马达系统的片段的示意图，该驱动马达被悬挂在机动车辆的车架2中。驱动马达1用于驱动该机动车辆，并且可以被设计成内燃机等等，尤其可以被设计成在运行时可根据工作点来施加不同振动的驱动马达。
驱动马达1经由输出轴3与该机动车辆的传动系保持连接。在该输出轴3处布置有转速传感器4，该转速传感器可以以高时间分辨率来检测转速信号。
驱动马达1经由带有一个或多个主动式支架5的主动式支承结构来被悬挂在该车架上。根据支架控制信号L，该主动式支承结构以一个或多个特定频率来提供对阻尼的逐级或可变的调整和/或对反向激励的可变的施加。支架控制信号L由支架控制单元6来提供。
支架控制单元6可以通过微控制器来实现，并且被设计用于以基于综合特性曲线的方式根据驱动马达1的工作点或者基于对驱动马达1的实际发生的振动的测量来执行对主动式支架的操控。驱动马达1的实际发生的振动可以以传感器方式或者以其它方式来被检测。
为了检查主动式支架5的功能能力，在支架控制单元6或另一控制单元中提供一种功能，该功能用于监控该主动式支承结构的正常运行。
该方法可以在支架控制单元6中以硬件和/或软件来实现，并且依据图2的流程图来更详细地被描述。
在步骤S1，检查驱动马达1是否在适合的综合特性曲线点(Kennfeldpunkt)运行。该综合特性曲线点通过工作点来被确定，该工作点例如可以通过瞬时负载和瞬时转速以及其它接通条件来被表征。
如果查明该驱动马达处于如下工作点，该工作点属于适合的综合特性曲线点的集合(选项：是)，则以步骤S2来继续该方法，否则(选项：否)，跳回到步骤S1。如下那些工作点被视为适合的综合特性曲线点，在这些工作点，发生振动激励，该振动激励可能会在没有主动式支承结构的情况下导致驱动马达1的振动。这些综合特性曲线点可以通过系统知识或者凭借实验来被确定并且相对应地被指定。
在步骤S2，通过预先确定的评估时间窗以高频采样来提供转速传感器4的转速信号。采样频率优选地大于5kHz、优选地大于10kHz，以便能够执行足够精确的频率分析。该转速信号通常存在于马达系统中，并且为了进行评估以监控主动式支架5的功能能力而仅须被提供用于下述功能。
在步骤S3，对通常作为被采样的、即被数字化的信号时间序列存在的转速信号进行去干扰。在此，例如消除异常值和/或对该转速信号进行平滑。
在步骤S4，利用带通滤波器以一个或多个通过频率范围来对被采样的信号时间序列进行滤波。作为滤波器参数的该带通滤波器的增益、边缘陡度和通过频率范围(通过范围)可以根据运行状态按照指定的综合特性曲线来被选择。该综合特性曲线例如还可以考虑离合器是断开还是闭合或者在变速器中是否存在动力啮合。
在此，该带通滤波器的通过频率范围被选择为使得：通过主动式支架5所纠正的激励在所得到的信号中特别突出。
在步骤S5，借助于频率分析，关于经过滤波的信号时间序列的通过频率范围中的每个通过频率范围来确定振动能量或最大幅度。
在步骤S6，借助于以关于这些频率范围中的每个频率范围的分别指定的阈值为基础进行的阈值比较，对振动能量或最大幅度或者与此有关的参量进行评价。
如果在步骤S7中的检查中查明：在通过频率范围内的所得到的经过滤波的信号时间序列的振动能量超过该阈值(选项：是)，则查明在主动式支架5的功能能力方面有故障。
该阈值可以固定地或者可变地被指定，尤其是关于该带通滤波器的增益、边缘陡度和滤波器通过频率来被指定。该阈值可以按照这些滤波器参数、也根据工作点来被选择。备选地，该阈值可以通过以其它方式滤波的第二信号的振动能量或最大幅度的信息来被指定。
在查明有故障(选项：是)的情况下，在步骤S8可以请求主动反应和/或重复对在主动式支架中是否存在故障的评价。还可以触发相对应的故障录入、向驾驶员的服务提示或者向车队管理部门的在线报告。否则(选项：否)，跳回到步骤S1。
例如，在图3的频率图中，示出了在该主动式支承结构没有故障的情况下的振动能量E的变化过程FL、在该主动式支承结构处于故障情况下的振动能量E的变化过程FF和阈值S的水平。该带通滤波器的通过频率范围被指示为FB。
该方法可以被循环重复，以便确保对该主动式支承结构的功能能力的持续监控。
Claims (11)
1.一种用于检查驱动马达(1)的主动式支承结构的功能能力的方法，所述方法具有如下步骤：
-运行带有主动式支承结构的马达系统，所述主动式支承结构被设计用于消除或减少由于所述马达系统的运行所引起的振动的输入；
-提供(S2)所述驱动马达(1)的转速信息；
-使用带通滤波器在至少一个通过频率范围(FB)内对所述转速信息的变化过程进行滤波(S4)；
-分析(S5)所述转速信息在所述通过频率范围(FB)内的变化过程，以便确定振动能量或最大幅度；
-根据所述振动能量或所述最大幅度来查明(S6、S7、S8)故障。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个通过频率范围(FB)根据所述驱动马达(1)的工作点、尤其是通过负载和/或转速所定义的工作点来被确定、尤其是借助于指定的综合特性曲线来被确定。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中对于所述至少一个通过频率范围(FB)中的每个通过频率范围来说，所述带通滤波器的增益和/或边缘陡度根据所述驱动马达的工作点、尤其是通过负载和/或转速所定义的工作点来被确定、尤其是借助于综合特性曲线来被确定。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中所述综合特性曲线被设计为使得：所述至少一个通过频率范围(FB)被指示为使得在那里由于所述驱动马达(1)的运行而发生的激励通过所述主动式支承结构的振动抑制功能来被阻尼。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中通过基于阈值执行与所述振动能量或所述最大幅度的阈值比较，查明所述故障。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述阈值根据所述驱动马达(1)的工作点来被选择。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中在查明有故障时，在故障存储器中进行故障录入、向所述机动车辆的驾驶员进行服务提示、向车队管理部门进行在线报告、重复测量以进行合理性检查和/或采用紧急运行、尤其是所述驱动马达的马达扭矩被减小的紧急运行。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述主动式支承结构施加反向激励或者具有可控的可变阻尼。
9.一种装置，所述装置具有：驱动马达(1)；主动式支承结构，所述主动式支承结构减少由于所述驱动马达的运行所引起的到支撑件上的振动激励；和支架控制单元(6)，所述装置被设计用于：
-运行带有主动式支承结构的马达系统，所述主动式支承结构被设计用于消除或减少由于所述马达系统的运行所引起的振动的输入；
-提供所述驱动马达(1)的转速信息；
-使用带通滤波器在至少一个通过频率范围(FB)内对所述转速信息的变化过程进行滤波；
-分析所述转速信息在所述通过频率范围(FB)内的变化过程，以便确定振动能量或最大幅度；
-根据所述振动能量或所述最大幅度来查明故障。
10.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括指令，在通过至少一个数据处理装置来执行程序时，所述指令促使所述数据处理装置实施根据权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
11.一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质包括指令，所述指令在通过至少一个数据处理装置来执行时促使所述数据处理装置实施根据权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
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