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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Inverters für einen Elektroantrieb eines Fahrzeuges. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein System für ein Fahrzeug zum Betreiben eines Inverters eines Elektroantriebs des Fahrzeuges sowie ein Elektrofahrzeug.
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Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass in Fahrzeugen mit Elektromotor elektrische Inverter (auch Wechselrichter) für den Elektroantrieb eingesetzt werden. Diese sogenannten Traktionsinverter werden üblicherweise getaktet betrieben, insbesondere durch eine Pulsweitenmodulation (PWM). Um in bestimmten Situationen, z. B. dem Anfahren an einer Steigung, einen größeren Strom für den Elektromotor bereitzustellen, kann die Taktfrequenz des Inverters herabgesenkt werden. Je niedriger die Taktfrequenz, desto größer ist allerdings die hörbare Geräuschemission durch den Elektroantrieb. Daher wird häufig eine derart hohe Taktfrequenz gewählt, dass die Geräuschemission auf einen Insassen des Fahrzeuges nicht übermäßig störend wirkt. Um diese normale bzw. höhere Frequenzen zu ermöglichen, und dennoch die dabei benötigten Phasenströme bereitzustellen, muss ein technisch aufwendiger Aufbau des Inverters erfolgen und ggf. eine aufwendigere Kühlung bereitgestellt werden.
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Wenn der Inverter fest mit einer niedrigeren Taktfrequenz betrieben wird, hat dies den Nachteil, dass ggf. eine höhere Geräuschbelastung in Kauf genommen werden muss. Andererseits, wenn der Inverter mit einer festen hohen Taktfrequenz betrieben wird, muss ggf. ein höherer Energieverbrauch toleriert werden. Allerdings ist der Einsatz niedrigerer Taktfrequenzen aufgrund der Geräuschbelastung sehr limitiert und wird daher nur selten eingesetzt.
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Die
DE 10 2008 040 920 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Elektromotors mittels pulsweitenmodulierten Ansteuerungssignalen.
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Die
DE 10 2011 008 201 A1 offenbart einen Frequenzanpassungsmechanismus, welcher dazu konfiguriert ist, eine Fahrzeugzustandseingabe zu empfangen und als Reaktion auf die Fahrzeugzustandseingabe einen PWM-Parameter zu liefern.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile beim Betrieb eines Inverters in einem Fahrzeug mit einem Elektroantrieb zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, den Betrieb eines Inverters für einen Elektroantrieb eines Fahrzeuges bzw. den Betrieb des Elektroantriebs eines Fahrzeuges zu verbessern. Bevorzugt soll der Energieverbrauch und die Geräuschbelastung beim Betrieb des Elektroantriebs reduziert werden. Gleichzeitig sollen insbesondere die Kosten für den Inverter gering gehalten werden.
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Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 8 sowie durch ein Elektrofahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System sowie dem erfindungsgemäßen Elektrofahrzeug, und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Inverters für einen Elektroantrieb eines Fahrzeuges. Insbesondere ist dabei der Inverter (Wechselrichter) Teil des Elektroantriebs, und vorzugsweise fest im Fahrzeug verbaut, bevorzugt in einem Bordnetz des Fahrzeuges integriert und/oder mit einer Fahrzeugelektrik verbunden.
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Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass zumindest einer der nachfolgenden Schritte durchgeführt wird, wobei vorzugsweise die Schritte nacheinander oder in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden, wobei bevorzugt einzelne Schritte auch wiederholt durchgeführt werden können:
- - Erfassen von wenigstens einem Geräuschpegel durch wenigstens einen Akustiksensor des Fahrzeuges, wobei vorzugsweise der Geräuschpegel mit einem Umgebungsgeräusch des Inverters und/oder Fahrzeuges korreliert ist, bevorzugt davon abhängig ist und/oder eine akustische Eigenschaft oder Amplitude des Umgebungsgeräusches betrifft,
- - Bestimmen einer Mindesttaktfrequenz in Abhängigkeit von dem Geräuschpegel durch eine Verarbeitungsvorrichtung des Fahrzeuges, insbesondere durch eine Elektronik des Fahrzeuges, vorzugsweise als digitalen Wert oder dergleichen,
- - Betreiben des Inverters mit variablen Taktfrequenzen durch eine Betriebseinheit (des Inverters), wobei die (variablen) Taktfrequenzen unter Berücksichtigung der (zuvor bestimmten) Mindesttaktfrequenz (insbesondere als mindestens zulässige Taktfrequenz bzw. als unterer Grenzwert für die Taktfrequenzen) bestimmt werden, vorzugsweise sodass eine Geräuschemission des Elektroantriebs an das Umgebungsgeräusch angepasst wird.
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Mit anderen Worten kann durch die Mindesttaktfrequenz eine untere Grenze für die (variablen) Taktfrequenzen des Inverters bestimmt werden, wobei insbesondere die variablen Taktfrequenzen, mit denen der Inverter betrieben wird, so eingestellt werden, dass sie stets oberhalb dieser Grenze liegen. Vorzugsweise kann somit der Inverter (ggf. auch in Abhängigkeit von weiteren Bedingungen, wie einem Sollmoment) mit unterschiedlichen, einstellbaren (und damit variablen) Taktfrequenzen betrieben werden, wobei bevorzugt die Mindesttaktfrequenz die niedrigste Taktfrequenz ist bzw. vorgibt, welche beim Betrieb mit variablen Taktfrequenzen eingestellt werden kann.
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Insbesondere kann somit bei einem hohen Geräuschpegel (d. h. insbesondere Lautstärkepegel) des Umgebungsgeräusches ein energiesparender Betrieb des Elektroantriebs bzw. Inverters dadurch erfolgen, dass die Mindesttaktfrequenz (hin zu einer niedrigeren Frequenz) herabgesenkt wird, und damit niedrigere Taktfrequenzen (Schaltfrequenzen) für den Inverter verwendet werden können. In anderen Worten kann die Geräuschemission des Elektroantriebs an das Umgebungsgeräusch angepasst werden, sodass insbesondere eine stärkere Geräuschemission des Elektroantriebs für den Fahrzeuginsassen nicht auffällt, da diese vom (bereits vorhandenen) Umgebungsgeräusch verdeckt wird. Dies hat den Vorteil, dass der Inverter während des Fahrzeugbetriebs häufiger bei niedrigeren Taktfrequenzen betrieben werden kann, ohne dass es für den Fahrzeuginsassen störende akustische Beeinträchtigungen gibt. Dadurch kann ggf. auch der Inverter kostengünstiger und einfacher ausgelegt werden, und es lässt sich ggf. die Lebensdauer deutlich steigern.
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Insbesondere wird dabei im Rahmen der Erfindung unter einer niedrigen (geringeren) Taktfrequenz (auch Schaltfrequenz) für den Inverter verstanden, dass der Inverter mit einer Taktfrequenz im Bereich von 0,1 kHz bis 15 kHz, insbesondere 5 kHz bis 9,5 kHz, vorzugsweise 6 kHz bis 9 kHz, bevorzugt 7 kHz bis 8 kHz betrieben wird. Ggf. ist auch eine Taktfrequenz unterhalb 0,1 kHz denkbar.
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Vorzugsweise wird unter einer hohen (höheren) Taktfrequenz für den Inverter verstanden, dass der Inverter mit einer Taktfrequenz im Bereich von 9 kHz bis 14 KHz, vorzugsweise 9,5 kHz bis 12 kHz, bevorzugt 9,8 kHz bis 10 kHz betrieben wird. Ggf. ist auch eine Taktfrequenz oberhalb 14 kHz denkbar.
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Insbesondere ist dabei der Inverter als ein Traktionsinverter des Fahrzeuges ausgeführt, wobei vorzugsweise der Betrieb des Inverters durch die Taktfrequenzen durch eine Pulsweitenmodulation erfolgt.
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Bspw. ist das Fahrzeug als ein Kraftfahrzeug insbesondere gleisloses Landkraftfahrzeug, zum Beispiel als ein Hybridfahrzeug, das eine Brennkraftmaschine und eine Elektromaschine zur Traktion umfasst oder als ein Elektrofahrzeug ausgebildet, vorzugsweise mit einem Hochvolt-Bordnetz und/oder einem Elektromotor. Insbesondere kann das Fahrzeug als ein Brennstoffzellenfahrzeug und/oder Personenkraftfahrzeug ausgebildet sein. Bevorzugt ist bei Ausführungsformen von Elektrofahrzeugen kein Verbrennungsmotor beim Fahrzeug vorgesehen, es wird dann ausschließlich durch elektrische Energie angetrieben.
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Vorteilhafterweise ist es vorgesehen, dass eine stärkere Geräuschentwicklung des Elektroantriebs aufgrund geringerer Schaltfrequenzen (d. h. den Taktfrequenzen für den Inverter) dann in Kauf genommen wird, soweit sie von Umgebungsgeräuschen des Inverters überdeckt sind, insbesondere unter Einsatz wenigstens eines Akustiksensors zur Erfassung der Umgebungsgeräusche (wie ein Mikrofon oder dergleichen). Das Betreiben des Inverters kann somit mit variablen Taktfrequenzen erfolgen, welche unter Berücksichtigung der Mindesttaktfrequenz bestimmt werden.
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Insbesondere bedeutet dabei eine Bestimmung der variablen Taktfrequenzen unter Berücksichtigung der Mindesttaktfrequenz, dass der Inverter mit einer Taktfrequenz betrieben wird bzw. die Taktfrequenz des Inverters derart eingestellt wird, dass die (eingestellte) Taktfrequenz nicht oder überwiegend nicht unterhalb der Mindesttaktfrequenz als minimalen Taktfrequenz liegt. Es kann dabei möglich sein, dass diese Berücksichtigung der Mindesttaktfrequenz nur dann erfolgt, wenn ein bestimmter (Energiespar-) Modus des Fahrzeuges bzw. Elektroantriebs aktiviert ist. Dieser kann bspw. standardmäßig aktiv sein oder durch einen Benutzer des Fahrzeuges aktiviert werden.
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Vorzugsweise erfolgt die Bestimmung der variablen Taktfrequenzen unter Berücksichtigung der Mindesttaktfrequenz dadurch, dass die Geräuschemission (d. h. des Elektroantriebs, insbesondere durch den Elektromotor) durch das Umgebungsgeräusch (im Wesentlichen) überlagert wird, insbesondere dadurch, dass die Mindesttaktfrequenz umso mehr erhöht wird (hin zu höheren Taktfrequenzen), umso geringer die Lautstärke des Umgebungsgeräusches ist. Insbesondere bedeutet „unter Berücksichtigung der Mindesttaktfrequenz“ dabei, dass die variablen Taktfrequenzen so bestimmt werden, dass sie (stets) gleich oder oberhalb der Mindesttaktfrequenz eingestellt sind.
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In einer Gruppe von Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Mindesttaktfrequenz mit zunehmendem Geräuschpegel abnimmt, beispielsweise umgekehrt proportional zum Geräuschpegel bestimmt wird. Bspw. kann die Mindesttaktfrequenz durch eine Verarbeitungsvorrichtung bestimmt werden, welche vorzugsweise Teil der Fahrzeugelektronik ist.
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Weiter kann es möglich sein, dass die variablen Taktfrequenzen in einem Bereich von 9-10 kHz variieren und/oder stufenlos oder in Stufen eingestellt werden und/oder in Abhängigkeit von zumindest einem Sollmoment und/oder weiteren Parametern (insbesondere Betriebsparametern) des Fahrzeuges geregelt werden. Zur Einstellung der Taktfrequenzen des Inverters im Bereich der variablen Taktfrequenzen und unter Berücksichtigung der Mindesttaktfrequenz kann dabei bspw. eine Betriebseinheit des Inverters vorgesehen sein, welche insbesondere eine Elektronik mit einem Computerprogramm oder dergleichen aufweist, welches diese Einstellung durchführt.
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Zudem ist im Rahmen der Erfindung in bestimmten Ausführungsformen der Geräuschpegel ein Lautstärkepegel des Umgebungsgeräusches, sodass vorzugsweise anhand des Geräuschpegels eine Umgebungslautstärke des Inverters ausgewertet wird und/oder bewertbar ist, wobei insbesondere die Mindesttaktfrequenz in Abhängigkeit von der Umgebungslautstärke derart bestimmt wird, dass eine maximal zulässige Geräuschemission des Elektroantriebs mit zunehmender Umgebungslautstärke steigt. Dies wird insbesondere dadurch bewirkt, dass mit zunehmendem Lautstärkepegel die Mindesttaktfrequenz verringert wird, und/oder mit abnehmendem Lautstärkepegel die Mindesttaktfrequenz erhöht wird. Vorzugsweise wird dabei unter der Auswertung der Umgebungslautstärke verstanden, dass ein Vergleich in einer Zuordnungstabelle erfolgt. Anhand der Zuordnungstabelle kann dann bspw. eine Mindesttaktfrequenz als Funktion des Geräuschpegels bestimmt werden. Der Inverter kann somit häufiger bei niedrigen Taktfrequenzen betrieben werden, ohne dass es für den Fahrzeuginsassen akustische Beeinträchtigungen gibt. Dadurch kann der Inverter günstiger ausgelegt werden und es lässt sich die Lebensdauer steigern.
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Vorteilhafterweise kann bei der Erfindung vorgesehen sein, dass das Bestimmen der Mindesttaktfrequenz durch einen (insbesondere automatischen) Vergleich des Geräuschpegels mit einer Vorgabe einer Zuordnungstabelle durch die Verarbeitungsvorrichtung erfolgt, wobei vorzugsweise die Zuordnungstabelle unterschiedlichen Geräuschpegeln unterschiedliche Mindesttaktfrequenzen zuweist. Dies ermöglicht eine einfache und schnelle Bestimmung der Mindesttaktfrequenz als zulässige minimale Taktfrequenz für den Inverter. Insbesondere ist die Zuordnungstabelle (Lookup-Table) dabei persistent in einem nicht-flüchtigen Datenspeicher des Fahrzeuges gespeichert, und umfasst bspw. mehrere Einträge für verschiedene Zuordnungen. Es ist dabei denkbar, dass der Vergleich durch eine Verarbeitungsvorrichtung durchgeführt wird, wobei vorzugsweise der Geräuschpegel als Ist-Wert an die Verarbeitungsvorrichtung übermittelt wird. Zur Übermittlung dienen bspw. elektrische Leitungen und/oder ein Bussystem des Fahrzeuges, wie ein CAN-Bus (Controller Area Network Bus).
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Vorzugsweise ist die Verarbeitungsvorrichtung als ein Motorsteuergerät und/oder als ein Steuergerät einer Freisprecheinrichtung des Fahrzeuges und/oder als ein Steuergerät des Inverters und/oder dergleichen ausgeführt, und weist bspw. einen integrierten Schaltkreis und/oder Mikrocontroller auf.
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Es kann von Vorteil sein, wenn in Ausführungsformen der Erfindung die Verarbeitungsvorrichtung die Mindesttaktfrequenz an den Elektroantrieb, insbesondere den Inverter, vorzugsweise an die Betriebseinheit (des Inverters), überträgt, bevorzugt über ein Bussystem, besonders bevorzugt über einen CAN-Bus des Fahrzeuges. Dies ermöglicht eine einfache und schnelle Taktfrequenzregelung, insbesondere durch die Betriebseinheit des Inverters. Dabei kann durch den Inverter auch wenigstens ein weiterer Parameter, insbesondere Betriebsparameter, des Fahrzeuges ausgewertet werden, um die Taktfrequenz zu bestimmen, bspw. ein Sollmoment eines Motorsteuergeräts. Insbesondere ist es dabei denkbar, dass das Bestimmen der Mindesttaktfrequenz durch ein Auslesen von wenigstens einem Wert einer vorgespeicherten Zuordnungstabelle durchgeführt wird, und bevorzugt dieser Wert über das Bussystem an den Elektroantrieb übertragen wird.
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Auch kann optional vorgesehen sein, dass die Betriebseinheit des Inverters die Mindesttaktfrequenz (automatisch) auswertet und/oder den Betrieb, insbesondere eine Taktfrequenz, vorzugsweise eine Pulsweitenmodulation, des Inverters derart (automatisch) anhand der Mindesttaktfrequenz anpasst, dass der Inverter stets (zumindest im Normalbetrieb oder Energiesparbetrieb) mit einer Taktfrequenz oberhalb der Mindesttaktfrequenz betrieben wird. Auf diese Weise kann insbesondere gewährleistet werden, dass die Geräuschemission (und damit die Geräuschbelastung für den Fahrzeuginsassen) niemals ein zulässiges Maximal übersteigt. Bspw. wird dabei das zulässige Maximum durch die Mindesttaktfrequenz bestimmt. Vorzugsweise kann dabei die Betriebseinheit durch ein Computerprogramm (d. h. insbesondere einer Inverter Software, welche für das erfindungsgemäße Verfahren angepasst wird) betrieben werden, welches auf den Inverter und auf den Betrieb mit variablen Taktfrequenzen unter Berücksichtigung der Mindesttaktfrequenz angepasst ist.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Inverter dadurch mit variablen Taktfrequenzen betrieben wird, dass die (aktuell zum Betrieb genutzte bzw. eingestellte) Taktfrequenz des Inverters variabel in Abhängigkeit von wenigstens einem Betriebsparameter, insbesondere einem Sollmoment, bestimmt wird, wobei vorzugsweise das Sollmoment durch ein Motorsteuergerät, bevorzugt in Abhängigkeit von einem Fahrerwunsch und/oder einer Recheneinheit (bspw. bei einem selbstfahrenden / vollautomatisierten Fahrzeug), bestimmt wird. Dies hat den Vorteil, dass die Verringerung der Taktfrequenz (und damit die Erhöhung der Geräuschemission) nur dann erfolgt, wenn eine entsprechend hohe Leistung des Elektroantriebs benötigt wird, sodass vorzugsweise die durchschnittliche Geräuschbelastung verringert werden kann. Der Fahrerwunsch wird dabei bspw. durch eine Pedalbetätigung eingegeben, insbesondere eines Gaspedals. Bspw. wird hierzu eine Stellung des Gaspedals ausgewertet, um das Sollmoment zu bestimmen, insbesondere in Abhängigkeit von einem Pedalwert.
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Vorzugsweise können auch weitere Betriebsparameter vorgesehen sein, wie bspw. eine Temperatur des Kühlwassers und/oder eine Umgebungstemperatur, welche zur Bestimmung der Taktfrequenz genutzt werden können. Mit anderen Worten kann die minimal zulässige Taktfrequenz als Mindesttaktfrequenz vorgegeben werden, wobei die tatsächlich zum Betrieb eingestellte Taktfrequenz des Inverters dann in Abhängigkeit vom wenigstens einen Betriebsparameter, insbesondere Sollmoment, oberhalb der Mindesttaktfrequenz eingestellt werden kann.
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Außerdem ist es von Vorteil, wenn das Betreiben des Inverters mit variablen Taktfrequenzen dadurch erfolgt, dass ein elektrisches Signal gemäß einer Pulsweitenmodulation des Inverters moduliert wird. Dies hat den Vorteil, dass in einfacher Weise ein Wechselspannungssignal für den Elektromotor durch den Inverter bereitgestellt werden kann und gemäß der Pulsweitenmodulation variiert werden kann.
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Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein System für ein Fahrzeug zum Betreiben eines Inverters eines Elektroantriebs des Fahrzeuges, mit:
- - wenigstens einem Akustiksensor des Fahrzeuges zum Erfassen von wenigstens einem Geräuschpegel, wobei vorzugsweise der Geräuschpegel mit (wenigstens) einem Umgebungsgeräusch des Inverters korreliert ist,
- - wenigstens einer Verarbeitungsvorrichtung des Fahrzeuges zum Bestimmen einer Mindesttaktfrequenz in Abhängigkeit von dem Geräuschpegel,
- - wenigstens einer Betriebseinheit des Inverters zum Betreiben des Inverters mit variablen Taktfrequenzen, sodass die variablen Taktfrequenzen unter Berücksichtigung der Mindesttaktfrequenz bestimmbar sind, vorzugsweise um eine Geräuschemission des Elektroantriebs an das Umgebungsgeräusch anzupassen.
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Damit bringt das erfindungsgemäße System die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben worden sind. Zudem kann das System geeignet sein, gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben zu werden. Auch ist in Ausführungsformen vorgesehen, dass die Betriebseinheit eine Recheneinheit und eine Speichereinheit umfasst und in der Speichereinheit ein Programm abgelegt ist, welches bei zumindest teilweiser Ausführung in der Recheneinheit, insbesondere wenigstens einzelner Schritte, ein erfindungsgemäßes Verfahren mit Merkmalen oder Merkmalskombinationen gemäß dieser Darstellung durchführt.
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Vorteilhafterweise kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Akustiksensor als ein Mikrofon des Fahrzeuges ausgeführt ist, sodass der Geräuschpegel durch das wenigstens eine Mikrofon erfasst wird. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Erfassung des Geräuschpegels.
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Des Weiteren ist es in Ausführungsformen der Erfindung optional vorgesehen, dass der Akustiksensor derart am Fahrzeug ausgerichtet und/oder angeordnet ist und/oder befestigt ist, dass der Geräuschpegel in einem spezifischen Bereich des Fahrzeuges und/oder der Fahrzeugumgebung und/oder im Fahrzeuginnenraum erfassbar ist, insbesondere einem spezifischen Sitzbereich des Fahrzeuges, vorzugsweise so, dass eine Geräuschemission des Elektroantriebs anhand der Mindesttaktfrequenz derart anpassbar ist, dass eine Umgebungslautstärke oder eine davon abhängige Maximallautstärke in diesem spezifischen Bereich nicht überschritten wird. Dies hat den Vorteil, dass der erfasste Geräuschpegel spezifisch sein kann für ein Umgebungsgeräusch in einem bestimmten Bereich, bspw. einem abgegrenzten Bereich im Fahrzeuginnenraum. Mit anderen Worten kann somit ein spezifisches Umgebungsgeräusch im oder am Fahrzeug als Referenz für die Bestimmung der Mindesttaktfrequenz festgelegt werden. Dabei ist es auch denkbar, dass der spezifische Bereich auch angepasst oder modifiziert werden kann, bspw. durch eine Benutzereingabe. Dies ist bspw. dadurch möglich, dass mehrere Akustiksensoren im Fahrzeug vorgesehen sind, welche je nach Anpassung mit unterschiedlicher Gewichtung für die Bestimmung der Mindesttaktfrequenz ausgewertet werden. Bspw. kann somit die Mindesttaktfrequenz so festgelegt werden, dass eine maximale Geräuschemission im Bereich der Rücksitze des Fahrzeuges nicht überschritten wird.
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Weiter kann in Ausführungsformen vorgesehen sein, dass die Taktfrequenz des Inverters (im Normal- oder Energiesparbetrieb) stets größer als die Mindesttaktfrequenz eingestellt und/oder geregelt wird, und vorzugsweise lediglich dann die Mindesttaktfrequenz durch die Taktfrequenz des Inverters ausnahmsweise unterschritten wird, wenn der Normal- oder Energiesparbetrieb nicht mehr zulässig ist, bspw. bei einer besonders hohen Belastung des Motors oder dergleichen. In diesem Fall kann von einem Ausnahmebetrieb gesprochen werden, welcher bspw. dann durchgeführt wird, wenn das Sollmoment einen vorbestimmten Maximalwert übersteigt.
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In einer vorteilhaften Weiterentwicklung kann vorgesehen sein, dass der Akustiksensor als ein Mikrofon einer Freisprecheinrichtung des Fahrzeuges ausgeführt ist. Dies hat den Vorteil, dass ein bestehendes System des Fahrzeuges zur Erfassung des Geräuschpegels in kostengünstiger Weise genutzt werden kann.
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Ebenfalls unter Schutz gestellt ist ein Elektrofahrzeug, aufweisend:
- - wenigstens einen Elektromotor,
- - wenigstens einen Inverter zur Bereitstellung einer Betriebsspannung für den Elektromotor, wobei vorzugsweise der Inverter mit einem Hochvolt-Bordnetz des Elektrofahrzeuges und/oder mit einer Hochvolt-Batterie des Elektrofahrzeuges elektrisch verbunden ist.
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Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass das Elektrofahrzeug ein erfindungsgemäßes System umfasst. Damit bringt das erfindungsgemäße Elektrofahrzeug die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes System und/oder erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben worden sind.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung zur Visualisierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 2 eine weitere schematische Darstellung zur Visualisierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 3 eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges.
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In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.
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In 1 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren 100 visualisiert. Dabei erfolgt gemäß einem ersten Verfahrensschritt 100.1 ein Erfassen von wenigstens einem Geräuschpegel G durch wenigstens einen Akustiksensor 30 des Fahrzeuges 1, wobei der Geräuschpegel G mit einem Umgebungsgeräusch des Inverters 10 korreliert ist. Gemäß einem zweiten Verfahrensschritt 100.2 erfolgt ein Bestimmen einer Mindesttaktfrequenz M in Abhängigkeit von dem Geräuschpegel G durch eine Verarbeitungsvorrichtung 20 des Fahrzeuges 1. Anschließend erfolgt gemäß einem dritten Verfahrensschritt 100.3 ein Betreiben des Inverters 10 mit variablen Taktfrequenzen durch eine Betriebseinheit 11 des Inverters 10, wobei die Taktfrequenzen unter Berücksichtigung der Mindesttaktfrequenz M, insbesondere als mindestens zulässige Taktfrequenz, bestimmt werden, sodass insbesondere eine Geräuschemission des Elektroantriebs an das Umgebungsgeräusch angepasst wird.
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In 2 ist gezeigt, dass ein Motorsteuergerät 40 genutzt werden kann, um ein Sollmoment S an den Inverter 10, insbesondere einer Betriebseinheit 11 des Inverters, zu übertragen. Dieses Sollmoment S wird dann ausgewertet, um eine Taktfrequenz des Inverters 10 variabel einzustellen, bspw. durch eine Pulsweitenmodulation P oder dergleichen. Allerdings kann bei niedrigen Taktfrequenzen eine höhere Geräuschemission durch Komponenten des Elektroantriebs, insbesondere des Elektromotors, verursacht werden. Um dies zu beschränken, kann eine Mindesttaktfrequenz M als minimal zulässige Taktfrequenz festgelegt werden. Da bei lauteren Umgebungsgeräuschen die Geräuschbelastung durch den Elektroantrieb für einen Fahrzeuginsassen subjektiv sinkt, können bei lauten Umgebungsgeräuschen ggf. auch höhere Geräuschemissionen des Elektroantriebs toleriert werden. Daher kann es möglich sein, dass wenigstens ein Umgebungsgeräusch anhand eines Geräuschpegels G erfasst wird. Hierzu wird bspw. wenigstens ein Akustiksensor 30 eingesetzt. Anschließend kann der Geräuschpegel G als Ist-Wert an eine Verarbeitungsvorrichtung 20 oder dergleichen übertragen werden, um anhand einer Zuordnungstabelle T eine neue Mindesttaktfrequenz M in Abhängigkeit von dem Geräuschpegel G zu bestimmen. Die bestimmte Mindesttaktfrequenz M kann dann an den Inverter 10 übermittelt werden, um den Betrieb des Inverters 10 entsprechend anzupassen.
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In 3 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Elektrofahrzeug 1 mit einem erfindungsgemäßen System 200 gezeigt. Das erfindungsgemäße System 200 umfasst wenigstens einen Inverter 10 und/oder wenigstens eine Verarbeitungsvorrichtung 20 und/oder ein oder mehrere Akustiksensoren 30 und/oder wenigstens ein Motorsteuergerät 40. Ggf. kann auch eine Freisprecheinrichtung 50 vorgesehen sein, welche bspw. wenigstens einen der Akustiksensoren 30 bereitstellt. Dabei können die Akustiksensoren 30 an unterschiedlichen Positionen am Fahrzeug 1 vorgesehen sein, sodass der Geräuschpegel G an unterschiedlichen (spezifischen) Bereichen des Fahrzeuges 1 erfasst werden kann. Bspw. kann ein erster Akustiksensor 30a einen Außenbereich des Fahrzeuges 1 erfassen, ein zweiter Akustiksensor 30b und ein dritter Akustiksensor 30c an unterschiedlichen Positionen im Bereich der Rücksitze des Fahrzeuges 1 angeordnet sein und ein vierter Akustiksensor 30d im vorderen Innenraum des Fahrzeuges 1 angeordnet sein.
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Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug, Kraftfahrzeug
- 10
- Inverter, Traktionsinverter
- 11
- Betriebseinheit
- 20
- Verarbeitungsvorrichtung
- 30
- Akustiksensor
- 40
- Motorsteuergerät
- 50
- Freisprecheinrichtung
- 100
- Verfahren
- 100.1
- erster Verfahrensschritt
- 100.2
- zweiter Verfahrensschritt
- 100.3
- dritter Verfahrensschritt
- 200
- System
- G
- Geräuschpegel, Ist-Wert
- M
- Mindesttaktfrequenz, zulässige minimale Ta
- P
- Pulsweitenmodulation
- S
- Sollmoment
- T
- Zuordnungstabelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008040920 A1 [0004]
- DE 102011008201 A1 [0005]
