DE102020109131A1 - Device and method for compensating vibrations - Google Patents
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Abstract
Offenbart ist eine Vorrichtung, umfassend:- wenigstens ein Lager zum Lagern des hybriden Antriebs in einer Umgebung;- wenigstens einen Sensor zum Erfassen von Informationen über Schwingungen eines zweiten Teilantriebs des hybriden Antriebs;- wenigstens einen Aktor zum Aufbringen von Kompensationskräften auf den hybriden Antrieb und/oder auf wenigstens eines der Lager und/oder auf die Umgebung;- eine Steuerung zum Bestimmen von Kompensationskräften auf Basis der erfassten Information und zur Ansteuerung des bzw. der Aktoren.Disclosed is a device comprising: at least one bearing for mounting the hybrid drive in an environment; at least one sensor for detecting information about vibrations of a second partial drive of the hybrid drive; at least one actuator for applying compensation forces to the hybrid drive and / or on at least one of the bearings and / or on the environment; - a control for determining compensation forces on the basis of the recorded information and for controlling the actuator or actuators.
Description
Technisches FeldTechnical field
Die vorliegende Offenbarung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zur Kompensation von Schwingungen, die durch einen hybriden Antrieb erzeugt werden.The present disclosure relates to devices and methods for compensating for vibrations generated by a hybrid drive.
Hintergrundbackground
Hybridfahrzeuge können beispielsweise sowohl einen verbrennungsmotorischen wie auch einen elektrischen Antrieb umfassen. Es wird erwartet, dass die Stückzahl von Fahrzeugen mit hybriden Antrieben in Zukunft signifikant steigen wird. Ebenfalls wird für einen Hybridantrieb mit elektrischem und elektromotorischem Teilantrieb geschätzt, dass der Leistungsanteil des elektrischen Teilantriebs gegenüber dem verbrennungsmotorischen Teilantrieb zunehmen wird. Oft werden der elektrische Teilantrieb und der verbrennungsmotorische Teilantrieb als ein Antriebsaggregat im Vorder- oder Hinterwagen angeordnet und über eine gemeinsame Aggregatelagerung in das Fahrzeug integriert. Dabei ergibt sich das Problem, wie ein solcher Hybridantrieb am besten gelagert wird. Eine betriebsinterne Erkenntnis ist, dass eine allein auf den elektrischen Teilantrieb oder allein auf den verbrennungsmotorischen Teilantrieb abgestellte Anordnung den Anforderungen an eine Lagerung für hybride Antriebe nicht gerecht wird. Verbesserungen in diesen Bereichen sind wünschenswert.Hybrid vehicles can, for example, include both an internal combustion engine and an electric drive. It is expected that the number of vehicles with hybrid drives will increase significantly in the future. For a hybrid drive with an electric and an electromotive partial drive, it is also estimated that the power share of the electric partial drive will increase compared to the internal combustion engine partial drive. The electric partial drive and the internal combustion engine partial drive are often arranged as a drive unit in the front or rear of the vehicle and integrated into the vehicle via a common unit mounting. The problem arises as to how such a hybrid drive is best stored. A company-internal finding is that an arrangement based solely on the electrical partial drive or solely on the internal combustion engine partial drive does not meet the requirements for a bearing for hybrid drives. Improvements in these areas are desirable.
Beschreibungdescription
Eine Aufgabe besteht darin, eine Lagerung für einen hybriden Antrieb zu verbessern.One object is to improve a bearing for a hybrid drive.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst, welche durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche definiert ist. Die abhängigen Ansprüche betreffen entsprechende Weiterbildungen. Im Folgenden werden verschiedene Aspekte und Ausführungsformen dieser Aspekte offenbart, die zusätzliche Merkmale und Vorteile bereitstellen.This object is achieved by the invention, which is defined by the subjects of the independent claims. The dependent claims relate to corresponding developments. Various aspects and embodiments of these aspects are disclosed below that provide additional features and advantages.
Einige Ausführungsformen lösen die spezielle Aufgabe, einen aus einem elektrischen Teilantrieb und einem verbrennungsmotorischen Teilantrieb bestehenden hybriden Antrieb in einem automobilen Fahrzeug zu lagern. Dabei ist der elektrische Teilantrieb größer dimensioniert als der verbrennungsmotorische Antrieb, welcher nur als Hilfsantrieb ausgelegt ist. Der elektrische Teilantrieb prägt sowohl in niedrigen als auch in hohen Frequenzbereichen störende Frequenzen in die Karosserie ein. Dagegen wirkt die verbrennungsmotorische Anregung, insbesondere aus der Zündordnung oder aus der Hauptmotorordnung, vorwiegend in einem unteren Frequenzbereich, insbesondere zwischen 50 Hz und 350 Hz. Jedoch können diese Grenzen beispielsweise in Abhängigkeit der Zylinderanzahl eines verbrennungsmotorischen Teilantriebs variieren. Eine untere Grenze kann auch bei 25 Hz liegen. Entsprechend wird eine Lagerung für den hybriden Antrieb vorgeschlagen, welche auf einer Vier-Punkt-Lagerung basiert. Die Lager umfassen jeweils ein Kunststoff-Gummi-Element. Dieses ist insbesondere dafür vorgesehen, die Schwingungen, welche durch den elektrischen Teilantrieb verursacht werden, von der Karosserie zu isolieren. Zur Isolation der Schwingungen im unteren Frequenzbereich, insbesondere der Schwingungen des verbrennungsmotorischen Antriebs, werden dagegen aktive Tilger verwendet. Jeweils ein Tilger befindet sich dazu an einem Lager. Die entsprechenden Schwingungen werden sensorisch mit jeweils einem Beschleunigungssensor gemessen, der am Lager direkt oder antriebsseitig in der Nähe jeweils eines Lagers angeordnet ist. Über eine Steuerung werden die Tilger so geregelt, dass sie die Schwingungen des Antriebs größtmöglich kompensieren und dadurch von der Karosserie isolieren. Im Innenraum entstehende Motorgeräusche können dadurch vorteilhaft verringert werden.Some embodiments solve the special task of mounting a hybrid drive consisting of an electrical partial drive and an internal combustion engine partial drive in an automobile vehicle. The electrical partial drive is dimensioned larger than the internal combustion engine drive, which is only designed as an auxiliary drive. The electric partial drive impresses disruptive frequencies in the body in both low and high frequency ranges. In contrast, the internal combustion engine excitation, in particular from the ignition order or from the main engine order, acts predominantly in a lower frequency range, in particular between 50 Hz and 350 Hz. However, these limits can vary, for example, depending on the number of cylinders of an internal combustion engine partial drive. A lower limit can also be 25 Hz. Accordingly, a mounting for the hybrid drive is proposed, which is based on a four-point mounting. The bearings each include a plastic-rubber element. This is intended in particular to isolate the vibrations caused by the electrical partial drive from the body. In contrast, active dampers are used to isolate the vibrations in the lower frequency range, in particular the vibrations of the internal combustion engine drive. There is one absorber in each case on a warehouse. The corresponding vibrations are measured by sensors with an acceleration sensor each, which is arranged directly on the bearing or on the drive side in the vicinity of a bearing. The absorbers are regulated by a control system in such a way that they compensate for the vibrations of the drive as much as possible and thereby isolate them from the body. Engine noises occurring in the interior can thereby advantageously be reduced.
Ein erster Aspekt betrifft eine Vorrichtung, umfassend:
- - wenigstens ein Lager zum Lagern des hybriden Antriebs in einer Umgebung;
- - wenigstens einen Sensor zum Erfassen von Informationen über Schwingungen eines zweiten Teilantriebs des hybriden Antriebs;
- - wenigstens einen Aktor zum Aufbringen von Kompensationskräften auf den hybriden Antrieb und/oder auf wenigstens eines der Lager und/oder auf die Umgebung;
- - eine Steuerung zum Bestimmen von Kompensationskräften auf Basis der erfassten Information und zur Ansteuerung des bzw. der Aktoren.
- - At least one bearing for storing the hybrid drive in an environment;
- - At least one sensor for detecting information about vibrations of a second partial drive of the hybrid drive;
- - At least one actuator for applying compensation forces to the hybrid drive and / or to at least one of the bearings and / or to the environment;
- - A control for determining compensation forces on the basis of the recorded information and for controlling the actuator or actuators.
Die Vorrichtung kann insbesondere dazu eingerichtet sein Schwingungen, welche durch einen Hybridantrieb verursacht werden, von einer Umgebung des hybriden Antriebs zu isolieren. Schwingungen sind mechanische Schwingungen, welche sich durch eine mehr oder weniger periodische Kraft, einen entsprechenden Druck und/oder eine entsprechende Bewegung auszeichnen. Eine Umgebung kann beispielsweise ein Innenraum eines Fahrzeugs sein, beispielsweise ein Innenraum eines Automobils. Im Allgemeinen kann eine Umgebung jeder beliebige räumliche Bereich sein, der von Schwingungen des hybriden Antriebs so weit wie möglich isoliert werden soll. Insbesondere kann eine solche Isolation eine akustische Isolation betreffen. Zusätzlich oder alternativ kann eine Isolation vor größeren und niederfrequenten Bewegungen umfasst sein, z.B. eine Vibrationsisolation.The device can in particular be set up to isolate vibrations which are caused by a hybrid drive from an environment of the hybrid drive. Vibrations are mechanical vibrations which are characterized by a more or less periodic force, a corresponding pressure and / or a corresponding movement. An environment can be, for example, an interior of a vehicle, for example an interior of an automobile. In general, an environment can be any spatial area that should be isolated as far as possible from vibrations of the hybrid drive. In particular, such insulation can relate to acoustic insulation. Additionally or alternatively, isolation from larger and lower-frequency movements can be included, e.g. vibration isolation.
Ein Hybridantrieb kann insbesondere einen elektrischen Antrieb und einem verbrennungsmotorischen Antrieb umfassen. Zusätzlich kann ein hybrider Antrieb auch weitere Teilantriebe umfassen. Alternativ kann ein hybrider Antrieb auch einen Antrieb mit einem Wasserstoffantrieb umfassen. Im Allgemeinen kann ein hybrider Antrieb auch mehrere Antriebe der gleichen Antriebsart umfassen, beispielsweise verschiedene elektrische Antriebe und/oder verschiedene verbrennungsmotorische Antriebe, und/oder verschiedene Wasserstoffantriebe. Ein hybrider Antrieb kann insbesondere Teilantriebe umfassen, welche aneinander angeordnet sind und/oder welche ein gemeinsames Gehäuse umfassen. Ein erster Teilantrieb des hybriden Antriebs kann deswegen insbesondere ein elektrischer Antrieb oder ein Wasserstoffantrieb sein. Ein zweiter Teilantrieb des hybriden Antriebs kann insbesondere ein verbrennungsmotorischer Antrieb sein.A hybrid drive can in particular comprise an electric drive and an internal combustion engine drive. In addition, a hybrid drive can also include further partial drives. Alternatively, a hybrid drive can also include a drive with a hydrogen drive. In general, a hybrid drive can also comprise several drives of the same type of drive, for example different electric drives and / or different internal combustion engine drives and / or different hydrogen drives. A hybrid drive can in particular comprise partial drives which are arranged next to one another and / or which comprise a common housing. A first partial drive of the hybrid drive can therefore in particular be an electric drive or a hydrogen drive. A second partial drive of the hybrid drive can in particular be an internal combustion engine drive.
Ein Aktor ist ein aktives Element zur Aufbringung von Kräften, zumindest mittelbar, auf den hybriden Antrieb. Ein Aktor kann insbesondere einen elektrischen Antrieb umfassen. Insbesondere kann ein Aktor auch eine Masse umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann ein Aktor auch eine Steifigkeit oder eine Nachgiebigkeit umfassen, beispielsweise ein Federelement. Beispielsweise kann ein Aktor ein elektrisch betriebener Aktor sein, der ein definiertes Feder-Masse-System umfasst. Insbesondere kann ein Aktor ein, insbesondere im Automobilbau verwendeter, Tilger sein. Der oder die Aktoren können insbesondere so angeordnet sein, dass die durch den zweiten Teilantrieb verursachten Schwingungen an einer vorgegebenen Position kompensiert werden können. Dazu folgen später noch weitere Erklärungen und Merkmale.An actuator is an active element for applying forces, at least indirectly, to the hybrid drive. An actuator can in particular comprise an electric drive. In particular, an actuator can also include a mass. Additionally or alternatively, an actuator can also include rigidity or flexibility, for example a spring element. For example, an actuator can be an electrically operated actuator that includes a defined spring-mass system. In particular, an actuator can be a damper used in particular in automobile construction. The actuator or actuators can in particular be arranged in such a way that the vibrations caused by the second partial drive can be compensated for at a predetermined position. Further explanations and features will follow later.
Eine Steuerung kann insbesondere ein programmierbarer Computer oder ein Mikrocontroller sein. Zusätzlich oder alternativ kann eine Steuerung auch eine Elektronikeinheit umfassen, die fest vorgegebene Funktionalität aufweist, beispielsweise ein FPGA oder eine analoge elektronische Schaltung. Eine Steuerung kann eine zentrale Steuerung sein, beispielsweise eine zentrale Steuerung eines Fahrzeugs. Ein Fahrzeug kann insbesondere ein Automobil oder ein Motorrad sein. Zusätzlich oder alternativ kann ein Fahrzeug auch ein Schiff oder ein Flugzeug sein.A controller can in particular be a programmable computer or a microcontroller. Additionally or alternatively, a controller can also include an electronics unit that has fixed, predetermined functionality, for example an FPGA or an analog electronic circuit. A controller can be a central controller, for example a central controller of a vehicle. A vehicle can in particular be an automobile or a motorcycle. Additionally or alternatively, a vehicle can also be a ship or an airplane.
Eine Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft eine Vorrichtung, wobei wenigstens eines der Lager dazu eingerichtet ist, verschiedene hybride Antriebe aufzunehmen.One embodiment of the first aspect relates to a device, at least one of the bearings being set up to accommodate different hybrid drives.
Insbesondere kann ein Lager ein standardisiertes Lager sein. Insbesondere kann eine Anordnung verschiedener Lager, welche dazu eingerichtet sind, den hybriden Antrieb aufzunehmen, eine standardisierte Anordnung sein. Beispielsweise kann eine solche standardisierte Anordnung eine standardisierte Geometrie umfassen, insbesondere so, dass durch die Lagerungen verschiedene Antriebe und/oder Antriebstypen aufgenommen werden können. Vorteilhaft ergibt sich durch eine solche kommunale Lagerung die Möglichkeit einer modularen Bauweise einer Vorrichtung, insbesondere eines Fahrzeuges, welchen den hybriden Antrieb umfasst. Insbesondere kann die Lagerung dafür vorgesehen sein, verschiedene Aktoren aufzunehmen, die insbesondere abhängig des gewählten hybriden Antriebs sind. Für schwerere hybride Antriebe können leistungsfähigere Aktoren zur Schwingungskompensation installiert sein als für leichtere hybride Antriebe. Wenn der hybride Antrieb in ein Fahrzeug integriert werden soll oder ist, dann können verschiedene Antriebstypen alle typischen Klassen von Fahrzeugen mit Hybridantrieb betreffen, insbesondere Hybrid Electric Vehicles (HEV), Plugin Hybrid Electric Vehicles (PHEV), Battery Electric Vehicles (BEV), z.B. mit mehreren elektrischen Antrieben oder mit Range Extender, oder entsprechende Fuel Cell Electric Vehicles (FCEV).In particular, a warehouse can be a standardized warehouse. In particular, an arrangement of different bearings which are set up to accommodate the hybrid drive can be a standardized arrangement. For example, such a standardized arrangement can comprise a standardized geometry, in particular such that the bearings can accommodate different drives and / or drive types. Such communal storage advantageously results in the possibility of a modular construction of a device, in particular a vehicle, which includes the hybrid drive. In particular, the mounting can be provided to accommodate various actuators, which in particular are dependent on the selected hybrid drive. For heavier hybrid drives, more powerful actuators for vibration compensation can be installed than for lighter hybrid drives. If the hybrid drive is to be or is integrated into a vehicle, then different drive types can affect all typical classes of vehicles with hybrid drive, in particular Hybrid Electric Vehicles (HEV), Plug-in Hybrid Electric Vehicles (PHEV), Battery Electric Vehicles (BEV), e.g. with several electric drives or with range extenders, or corresponding Fuel Cell Electric Vehicles (FCEV).
Eine Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft eine Vorrichtung, wobei wenigstens ein Lager ein passives Lagerelement zur Kompensation von Schwingungen umfasst.One embodiment of the first aspect relates to a device, at least one bearing comprising a passive bearing element for compensating for vibrations.
Ein passives Lagerelement kann insbesondere ein Lagerelement aus Kunststoff sein. Beispielsweise kann ein solches passives Lagerelement ein Gummielement umfassen oder vollständig aus einem Gummi ausgebildet sein. Ein Gummi kann auch aus einem natürlichen Rohstoff hergestellt werden. Solche Elemente sind ebenfalls von einem passiven Lagerelement umfasst. Ein passives Lagerelement kann insbesondere eine vorgegebene Impedanz aufweisen, insbesondere eine vorgegebene Masse, eine vorgegebene Steifigkeit und/oder eine vorgegebene Dämpfung. Insbesondere sind die mechanischen Eigenschaften des passiven Lagerelementes so vorgegeben, dass eine Kompensation von hochfrequenten Schwingungen, insbesondere von Schwingungen eines elektrischen Teilantriebs, kompensiert werden können. Das passive Lagerelement kann insbesondere so angeordnet sein, dass eine richtungsabhängige Kompensation von Schwingungen erfolgt. Insbesondere kann eine Richtung für eine maximale Kompensation von einer Wirkrichtung eines oder mehrerer Aktoren verschieden sein, so dass das passive Element und der oder die Aktoren ihre maximale Kompensationswirkung in unterschiedliche Richtungen entfalten. Vorteilhaft können dadurch unterschiedliche Anregungsrichtungen verschiedener Teilantriebe des hybriden Antriebs individuell kompensiert werden.A passive bearing element can in particular be a bearing element made of plastic. For example, such a passive bearing element can comprise a rubber element or can be formed entirely from a rubber. A rubber can also be made from a natural raw material. Such elements are also comprised by a passive bearing element. A passive bearing element can in particular have a predetermined impedance, in particular a predetermined mass, a predetermined rigidity and / or a predetermined damping. In particular, the mechanical properties of the passive bearing element are specified in such a way that a compensation of high-frequency vibrations, in particular vibrations of an electrical partial drive, can be compensated. The passive bearing element can in particular be arranged in such a way that a direction-dependent compensation of vibrations takes place. In particular, a direction for maximum compensation can be different from an effective direction of one or more actuators, so that the passive element and the actuator or actuators develop their maximum compensation effect in different directions. In this way, different directions of excitation of different partial drives of the hybrid drive can advantageously be individually compensated.
Eine Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft eine Vorrichtung, wobei eine oder mehrere, insbesondere alle, Eigenfrequenzen des Antriebs, insbesondere des zweiten Teilantriebs, größer sind als eine Anregungsfrequenz des zweiten Teilantriebs, insbesondere größer als 350Hz. Insbesondere in diesem Fall kann der Antrieb durch die Vorrichtung umfasst sein.An embodiment of the first aspect relates to a device, wherein one or more, in particular all natural frequencies of the drive, in particular of the second partial drive, are greater than an excitation frequency of the second partial drive, in particular greater than 350 Hz. In this case in particular, the drive can be comprised by the device.
Eine Anregungsfrequenz kann eine Drehzahl sein und/oder auf einer Hauptmotorordnung basieren, insbesondere auf einer Hauptmotorordnung des verbrennungsmotorischen Teilantriebs des hybriden Antriebs. Eine Anregungsfrequenz kann sich beispielsweise bei maximaler Drehzahl des verbrennungsmotorischen Teilantriebs aus der Zündordnung ergeben. Zusätzlich oder alternativ kann eine Anregungsfrequenz auch höhere Motorordnungen eines hybriden Antriebs umfassen. Insbesondere können die Anregungsfrequenzen in einem Betriebsbereich zwischen 1500 U/min und 10.000 U/min liegen. Ein solcher Betriebsbereich kann auch zwischen 1500 U/min und 7000 U/min festgelegt werden. Alternativ, insbesondere für Motorräder, kann ein Betriebsbereich auch für eine höhere Drehzahl gelten, beispielsweise für eine Drehzahl bis zu 11.000 U/min. Insbesondere liegen die vom zweiten Teilantrieb des hybriden Antriebs erzeugten Schwingungen zwischen 50 Hz und 350 Hz. Die Grenzen können aber auch höher und/oder tiefer liegen, insbesondere kann eine untere Grenze bei ca. 25Hz liegen. Zusätzlich oder alternativ kann der hybride Antrieb so gelagert sein, dass seine sechs Starrkörpermoden unter einer Frequenz von 40 Hz, insbesondere 30 Hz, insbesondere 20 Hz liegen. Vorteilhaft werden dadurch Schwingungen durch den Betrieb des hybriden Antriebs, insbesondere des ersten und/oder des zweiten Teilantriebs, im Betriebsbereich nicht verstärkt.An excitation frequency can be a speed and / or be based on a main engine order, in particular on a main engine order of the internal combustion engine partial drive of the hybrid drive. An excitation frequency can result from the ignition order, for example, at the maximum speed of the internal combustion engine partial drive. Additionally or alternatively, an excitation frequency can also include higher motor orders of a hybrid drive. In particular, the excitation frequencies can be in an operating range between 1500 rpm and 10,000 rpm. Such an operating range can also be set between 1500 rpm and 7000 rpm. Alternatively, in particular for motorcycles, an operating range can also apply for a higher speed, for example for a speed of up to 11,000 rpm. In particular, the vibrations generated by the second partial drive of the hybrid drive are between 50 Hz and 350 Hz. However, the limits can also be higher and / or lower, in particular a lower limit can be around 25 Hz. Additionally or alternatively, the hybrid drive can be mounted in such a way that its six rigid body modes are below a frequency of 40 Hz, in particular 30 Hz, in particular 20 Hz. As a result, vibrations due to the operation of the hybrid drive, in particular the first and / or the second partial drive, are advantageously not amplified in the operating range.
Eine Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft eine Vorrichtung, wobei wenigstens einer der Sensoren an einer der folgenden Positionen angeordnet ist:
- - an einem Lager;
- - an oder in dem hybriden Antrieb, insbesondere an und/oder im zweiten Teilantrieb, z.B. an einer Kurbelwelle des zweiten Teilantriebs;
- - an oder in der Umgebung, insbesondere einer Karosserie, Chassis, Antriebsstrang und/oder einem Innenraum eines Fahrzeugs.
- - at a warehouse;
- on or in the hybrid drive, in particular on and / or in the second partial drive, for example on a crankshaft of the second partial drive;
- - on or in the vicinity, in particular a body, chassis, drive train and / or an interior of a vehicle.
Insbesondere kann ein Sensor in der Nähe eines Lagers, insbesondere direkt an einem Lager, angeordnet sein. Vorteilhaft können dadurch Schwingungen direkt erfasst werden, welche durch den hybriden Antrieb auf das Lager aufgebracht werden. Die erfassten Schwingungen können dann entsprechend durch den Aktor kompensiert werden. Dadurch kann eine Schwingung am Lager bzw. in der Nähe des Lagers effektiv, insbesondere optimal, z.B. energieminimal oder amplitudenminimal, kompensiert werden. Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere Sensoren auch in der Umgebung des hybriden Antriebs angeordnet sein. Entsprechend können ein oder mehrere Aktoren so angesteuert werden, dass die Schwingungen in der Umgebung des hybriden Antriebs effektiv ausgelöscht werden. Etwaige Phasenverschiebungen bzw. Schwingungsänderungen, die sich bei einer Ausbreitung der Schwingungen vom Hybridantrieb zu der Position des Sensors ergeben, können durch eine Anordnung des Sensors an der Stelle an der die Schwingungen kompensiert werden sollen, in der Steuerung unberücksichtigt bleiben. Ansonsten können diese Schwingungen durch ein entsprechendes Modell so transformiert werden, dass die Regelungstechnik in der Steuerung an dem gewünschten Ort die Schwingungen kompensieren kann.In particular, a sensor can be arranged in the vicinity of a bearing, in particular directly on a bearing. In this way, vibrations that are applied to the bearing by the hybrid drive can advantageously be recorded directly. The recorded vibrations can then be compensated accordingly by the actuator. In this way, a vibration on the bearing or in the vicinity of the bearing can be compensated effectively, in particular optimally, e.g. with minimal energy or minimal amplitude. Additionally or alternatively, one or more sensors can also be arranged in the vicinity of the hybrid drive. Accordingly, one or more actuators can be controlled in such a way that the vibrations in the vicinity of the hybrid drive are effectively extinguished. Any phase shifts or oscillation changes that result when the oscillations spread from the hybrid drive to the position of the sensor can be ignored in the control by arranging the sensor at the point at which the oscillations are to be compensated. Otherwise, these vibrations can be transformed by a corresponding model in such a way that the control technology in the control system can compensate for the vibrations at the desired location.
Wenn eine Umgebung beispielsweise ein Innenraum eines Fahrzeugs darstellt, können durch einen entsprechenden Sensor im Innenraum vorteilhaft akustische Störgeräusche durch die Schwingungen in dem Innenraum des Fahrzeuges effektiv kompensiert werden. Zusätzlich oder alternativ zu einer Sensoranordnung in der Umgebung des hybriden Antriebs, können ein oder mehrere Sensoren auch an oder in dem hybriden Antrieb angeordnet sein. Beispielsweise kann ein Sensor an einer Kurbelwelle eines verbrennungsmotorischen Teilantriebs angeordnet sein. Dies kann insbesondere ein Winkelsensor sein. Dadurch ist eine genaue Erfassung bzw. Beobachtung der Anregungsfrequenzen möglich.If an environment represents, for example, an interior of a vehicle, a corresponding sensor in the interior can advantageously effectively compensate for acoustic background noises caused by the vibrations in the interior of the vehicle. In addition or as an alternative to a sensor arrangement in the vicinity of the hybrid drive, one or more sensors can also be arranged on or in the hybrid drive. For example, a sensor can be arranged on a crankshaft of an internal combustion engine partial drive. This can in particular be an angle sensor. This enables precise detection or observation of the excitation frequencies.
Eine Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft eine Vorrichtung, wobei wenigstens einer der Sensoren dazu eingerichtet ist, folgende Informationen zu erfassen:
- - positionsbasierte Informationen; und/oder
- - kraftbasierte Informationen.
- - position-based information; and or
- - force-based information.
Eine positionsbasierte Information kann insbesondere die Position selbst sein. Zusätzlich oder alternativ kann eine positionsbasierte Information eine oder mehrere Integrationen eines Positionssignals umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann eine positionsbasierte Information eine oder mehrere Ableitung eines Positionssignals umfassen. Beispielsweise kann eine positionsbasierte Information somit eine Geschwindigkeit darstellen und/oder eine Beschleunigung und/oder einen Ruck. Diese Parameter können auch direkt durch entsprechende Sensoren erfasst werden und müssen nicht durch eine Integration oder eine Ableitung eines erfassten Positionssignals generiert werden. Beispielsweise kann eine Beschleunigung durch ein Gyroskop erfasst werden. Eine positionsbasierte Information kann auch ein Winkel, eine Winkelgeschwindigkeit und/oder eine Winkelbeschleunigung sein.Position-based information can in particular be the position itself. Additionally or alternatively, position-based information can include one or more integrations of a position signal. Additionally or alternatively, position-based information can include one or more derivatives of a position signal. For example, position-based information can thus represent a speed and / or an acceleration and / or a jolt. These parameters can also be recorded directly by appropriate sensors and do not have to be generated by integrating or deriving a recorded position signal. For example, an acceleration can be detected by a gyroscope. Position-based information can also be an angle, an angular velocity and / or an angular acceleration.
Eine kraftbasierte Information kann eine Kraft selber betreffen sowie durch zeitliche Integration oder Ableitung der Kraft definierte Parameter. Sensoren zur Bestimmung einer Kraft können insbesondere positionsbasierte Sensoren sein. Zusätzlich oder alternativ können Sensoren, welche eine Kraft erfassen auch auf elektrischen und/oder magnetischen Messprinzipien basierende Sensoren sein, beispielsweise ein Stromsensor.Force-based information can relate to a force itself as well as parameters defined by time integration or derivation of the force. Sensors for determining a force can in particular be position-based sensors. Additionally or alternatively, sensors that detect a force can also be sensors based on electrical and / or magnetic measurement principles, for example a current sensor.
Eine Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft eine Vorrichtung, wobei wenigstens einer der Aktoren ein Tilger des folgenden Typs ist:
- - Lineartilger;
- - Mehrachstilger;
- - Torsionstilger.
- - linear absorber;
- - Mehrachstilger;
- - torsion damper.
Ein Tilger kann insbesondere ein elektrisch angetriebenes Feder-Masse-System sein. Insbesondere kann der Tilger überkritisch betrieben werden, d. h. eine Resonanzfrequenz einer aus einem Feder-Masse-System bestehenden Tilgers liegt, insbesondere knapp (z.B. weniger als 5%, weniger als 10% oder weniger als 25%), unter dem Betriebsbereich des zweiten Teilantriebs. Insbesondere kann die Resonanzfrequenz eines Tilgers kleiner sein als 50 Hz, insbesondere kleiner als 25 Hz. Insbesondere kann die Resonanzfrequenz eines Tilgers kleiner sein als ein Betriebsbereich des zweiten Teilantriebs des hybriden Antriebs.A damper can in particular be an electrically driven spring-mass system. In particular, the damper can be operated supercritically, i. H. a resonance frequency of a damper consisting of a spring-mass system is, in particular just under (e.g. less than 5%, less than 10% or less than 25%), below the operating range of the second partial drive. In particular, the resonance frequency of a damper can be less than 50 Hz, in particular less than 25 Hz. In particular, the resonance frequency of a damper can be less than an operating range of the second partial drive of the hybrid drive.
Eine Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft eine Vorrichtung, wobei wenigstens einer der Aktoren im Wesentlichen senkrecht zu einer Anregungsrichtung des zweiten Teilantriebs angeordnet ist. Die Anregungsrichtung kann insbesondere eine Hauptanregungsrichtung sein. One embodiment of the first aspect relates to a device, at least one of the actuators being arranged essentially perpendicular to an excitation direction of the second partial drive. The direction of excitation can in particular be a main direction of excitation.
Insbesondere wenn mehr als ein Aktor zu Kompensation der Schwingungen des hybriden Antriebs verwendet werden, können mehrere, insbesondere alle, verwendeten Aktoren so angeordnet werden, dass diese senkrecht zur Anregungsrichtung wirken. Je nach Anordnung der Aktoren können diese relativ zum Lager oder zum Antrieb schräg angeordnet sein, um im Wesentlichen senkrecht zur Anregungsrichtung des Antriebs, insbesondere zu einer Anregungsrichtung des zweiten Teilantriebs, wirken zu können. Vorteilhaft kann dadurch eine optimale Kompensationswirkung erzielt werden. Insbesondere können mehrere Aktoren auch rechtwinklig zu ihrer Verbindungslinie angeordnet werden, insbesondere dann, wenn diese Verbindungslinie durch den Schwerpunkt des hybriden Antriebs und/oder durch den Mittelpunkt der Antriebswelle verläuft.In particular, if more than one actuator is used to compensate for the vibrations of the hybrid drive, several, in particular all, actuators used can be arranged in such a way that they act perpendicular to the direction of excitation. Depending on the arrangement of the actuators, they can be arranged obliquely relative to the bearing or to the drive in order to be able to act essentially perpendicular to the direction of excitation of the drive, in particular to an excitation direction of the second partial drive. An optimal compensation effect can advantageously be achieved in this way. In particular, several actuators can also be arranged at right angles to their connecting line, in particular when this connecting line runs through the center of gravity of the hybrid drive and / or through the center point of the drive shaft.
Eine Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft eine Vorrichtung, umfassend drei oder vier Lager und/oder drei oder vier Aktoren.One embodiment of the first aspect relates to a device comprising three or four bearings and / or three or four actuators.
Eine Lagerung mit drei Lagern wird auch Drei-Punkt-Lagerung genannt. Eine Lagerung mit vier Lagern wird auch Vier-Punkt-Lagerung genannt. Zusätzlich oder alternativ kann der hybride Antrieb durch eine Torque-Roll-Achsen-Lagerung und/oder eine Pendelstützenlagerung gelagert werden.A bearing with three bearings is also called a three-point bearing. A bearing with four bearings is also called a four-point bearing. Additionally or alternatively, the hybrid drive can be supported by a torque roll axle bearing and / or a pendulum support bearing.
Eine Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft eine Vorrichtung, wobei wenigstens ein Aktor, insbesondere alle Aktoren, an jeweils einem Lager angeordnet sind.One embodiment of the first aspect relates to a device, at least one actuator, in particular all actuators, being arranged on a respective bearing.
Vorteilhaft kann durch eine Anordnung eines oder mehrere Aktoren direkt an einem oder mehreren Lagern des hybriden Antriebs eine Kompensation dort erfolgen, wo die Schwingungen in die Umgebung, beispielsweise eine Fahrzeugkarosserie, eingeleitet werden. Dadurch kann vorteilhaft eine gute Isolierung des hybriden Antriebs von dessen Umgebung erreicht werden. Dies kann insbesondere dann effektiv erfolgen, wenn auch die Schwingungen an dem Lager gemessen bzw. beobachtet werden, wie oben bereits erklärt.By arranging one or more actuators directly on one or more bearings of the hybrid drive, compensation can advantageously take place where the vibrations are introduced into the environment, for example a vehicle body. As a result, good isolation of the hybrid drive from its surroundings can advantageously be achieved. This can take place effectively in particular if the vibrations at the bearing are also measured or observed, as already explained above.
Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere Aktoren zur Kompensation von Schwingungen des zweiten Teilantriebs des hybriden Antriebs auch außerhalb der Lager angeordnet werden. Beispielsweise können ein oder mehrere Torsionstilger entlang der Drehachse des hybriden Antriebs angeordnet werden, um die sich der hybride Antrieb durch die Schwingungen des zweiten Teilantriebs dreht. Vorteilhaft kann dadurch ebenfalls eine Kompensationswirkung entfaltet werden. Ebenso vorteilhaft kann dadurch eine Montage des hybriden Antriebs und eine Montage von Aktoren zur Kompensation von Schwingungen unabhängig voneinander erfolgen und somit eine Montage vereinfacht werden. Dies ist auch insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine kommunale Lagerung beabsichtigt ist, aber eine Auswahl des oder der Aktoren abhängig vom Typ des zweiten Teilantriebs erfolgen soll.Additionally or alternatively, one or more actuators to compensate for vibrations of the second partial drive of the hybrid drive can also be arranged outside the bearings. For example, one or more torsion absorbers can be arranged along the axis of rotation of the hybrid drive, around which the hybrid drive rotates due to the vibrations of the second partial drive. A compensation effect can also advantageously be developed in this way. As a result, assembly of the hybrid drive and assembly of actuators to compensate for vibrations can also advantageously take place independently of one another, and assembly can thus be simplified. This is also particularly advantageous if municipal storage is intended, but the actuator or actuators are to be selected depending on the type of second partial drive.
Eine Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft eine Vorrichtung, wobei wenigstens ein Aktor, insbesondere alle, einen Hub von wenigstens 1 mm und/oder kleiner 5 mm aufweist.One embodiment of the first aspect relates to a device, at least one actuator, in particular all of them, having a stroke of at least 1 mm and / or less than 5 mm.
Insbesondere kann ein Hub eines Aktors größer als 1,5 mm, als 2 mm, als 2,5 mm, als 3 mm, oder als 4,5 mm sein. Insbesondere kann ein Hub eines oder mehrerer Aktoren kleiner als 4,5 mm, als 4 mm, als 3,5 mm, als 3 mm, als 2,5 mm, als 2 mm, oder als 1,5 mm sein.In particular, a stroke of an actuator can be greater than 1.5 mm, than 2 mm, than 2.5 mm, than 3 mm, or than 4.5 mm. In particular, a stroke of one or more actuators can be smaller than 4.5 mm, than 4 mm, than 3.5 mm, than 3 mm, than 2.5 mm, than 2 mm, or than 1.5 mm.
Eine Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft eine Vorrichtung, wobei wenigstens ein Aktor, insbesondere alle, in der Umgebung des Antriebs angeordnet sind.One embodiment of the first aspect relates to a device, at least one actuator, in particular all of them, being arranged in the vicinity of the drive.
Vorteilhaft kann durch eine umgebungsseitige Anordnung von einem oder mehreren Aktoren eine gute Kompensation von Schwingungen, welche durch den hybriden Antrieb erzeugt werden, erreicht werden, bevor diese zur Umgebung durchdringen. Wenn die Umgebung eine Karosserie eines Fahrzeugs ist, können ein oder mehrere Aktoren karosserieseitig angeordnet sein.By arranging one or more actuators on the environment side, it is advantageously possible to achieve good compensation for vibrations which are generated by the hybrid drive before they penetrate to the environment. If the environment is a body of a vehicle, one or more actuators can be arranged on the body side.
Eine Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft eine Vorrichtung, wobei die Resonanzfrequenz wenigstens eines Aktors kleiner ist als 50 Hz, insbesondere kleiner als 25 Hz.One embodiment of the first aspect relates to a device, the resonance frequency of at least one actuator being less than 50 Hz, in particular less than 25 Hz.
Insbesondere kann ein Aktor, insbesondere ein Tilger, überkritisch betrieben werden, d. h. der zu dämpfende Betriebsbereich des hybriden Antriebs kann dementsprechend über eine Resonanzfrequenz des Aktors bzw. Tilgers liegen. Vorteilhaft wird die Resonanzfrequenz des Aktors bzw. des Tilgers so gewählt, dass diese knapp unter dem Betriebsbereich des hybriden Antriebs, insbesondere des zweiten Teilantriebs des hybriden Antriebs, liegt. Ansonsten könnte eine von dem Aktoren bzw. Tilger aufbringbare Kraft zu klein sein.In particular, an actuator, in particular a damper, can be operated supercritically, d. H. the operating range of the hybrid drive to be damped can accordingly be above a resonance frequency of the actuator or damper. The resonance frequency of the actuator or the damper is advantageously selected so that it is just below the operating range of the hybrid drive, in particular of the second partial drive of the hybrid drive. Otherwise, a force that can be applied by the actuators or absorber could be too small.
Ein zweiter Aspekt betrifft ein Verfahren, umfassend die Schritte:
- - Erfassen von Informationen über Schwingungen eines zweiten Teilantriebs des hybriden Antriebs;
- - Bestimmen von Kompensationskräften auf Basis der erfassten Information;
- - Aufbringen von Kompensationskräften durch Ansteuern eines oder mehrerer Aktoren.
- - Acquisition of information about vibrations of a second partial drive of the hybrid drive;
- - Determination of compensation forces on the basis of the recorded information;
- - Applying compensation forces by controlling one or more actuators.
Insbesondere kann ein solches Verfahren ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach dem ersten Aspekt sein. Insbesondere kann das Verfahren weitere Schritte umfassen, um Funktionen und/oder Strukturen zu generieren bzw. zu erzeugen, die unter dem ersten Aspekt ausgeführt sind.In particular, such a method can be a method for operating a device according to the first aspect. In particular, the method can comprise further steps in order to generate or create functions and / or structures which are carried out under the first aspect.
Eine Ausführungsform des zweiten Aspekts betrifft ein Verfahren, umfassend den Schritt:
- - Kompensieren von Schwingungen eines ersten Teilantriebs durch ein passives Lagerelement, insbesondere ein Kunststoffelement.
- - Compensation of vibrations of a first partial drive by a passive bearing element, in particular a plastic element.
Das passive Lagerelement kann insbesondere ein Lagerelement sein, wie es zuvor, unter dem ersten Aspekt beschrieben wurde. Das passive Lagerelement kann insbesondere dazu dienen Frequenzen zu kompensieren, welche oberhalb von den Frequenzen liegen, die mit den Aktoren kompensiert werden können.The passive bearing element can in particular be a bearing element, as was described above under the first aspect. The passive bearing element can in particular serve to compensate frequencies that are above the frequencies that can be compensated with the actuators.
FigurenlisteFigure list
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den folgenden Ausführungsformen, die sich auf die Figuren beziehen. Die Figuren zeigen die Ausführungsformen nicht maßstabsgetreu. Die Abmessungen der verschiedenen Merkmale können insbesondere zur Klarheit der Beschreibung entsprechend vergrößert oder verkleinert sein. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
-
1a eine perspektivische Ansicht eines gelagerten Hybridantriebs; -
1b eine Seitenansicht des gelagerten Hybridantriebs aus1a ; -
1c eine Seitenansicht einer Lagerung des gelagerten Hybridantriebs aus1a ; -
2 ein Blockdiagramm zur Kompensation von Schwingungen in einem Hybridantrieb.
-
1a a perspective view of a mounted hybrid drive; -
1b a side view of the stored hybrid drive1a ; -
1c a side view of a storage of the stored hybrid drive from1a ; -
2 a block diagram for the compensation of vibrations in a hybrid drive.
In den folgenden Beschreibungen beziehen sich identische Bezugszeichen auf identische bzw. zumindest funktional oder strukturell ähnliche Merkmale.In the following descriptions, identical reference symbols relate to identical or at least functionally or structurally similar features.
In der folgenden Beschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil der Offenbarung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Aspekte gezeigt sind, in denen die vorliegende Offenbarung verstanden werden kann.In the following description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part of the disclosure, and in which there are shown, for purposes of illustration, specific aspects in which the present disclosure may be understood.
Generell gilt eine Offenbarung über ein beschriebenes Verfahren auch für eine entsprechende Vorrichtung, um das Verfahren durchzuführen oder herzustellen, oder für ein entsprechendes System, welches ein oder mehrere Vorrichtungen umfasst, und umgekehrt. Wenn beispielsweise ein spezieller Verfahrensschritt beschrieben wird, kann eine entsprechende Vorrichtung ein Merkmal umfassen, um den beschriebenen Verfahrensschritt durchzuführen, auch wenn dieses Merkmal nicht explizit beschrieben oder dargestellt ist. Wenn andererseits beispielsweise eine spezielle Vorrichtung auf der Grundlage von Funktionseinheiten und/oder Strukturmerkmalen beschrieben wird, kann ein entsprechendes Verfahren einen Schritt umfassen, der die beschriebene Funktionalität ausführt oder mit dem eine entsprechende Struktur hergestellt werden kann, auch wenn solche Schritte nicht explizit beschrieben oder dargestellt sind. Ebenso kann ein System mit entsprechenden Vorrichtungsmerkmalen versehen werden oder mit Merkmalen, um einen bestimmten Verfahrensschritt auszuführen. Merkmale der verschiedenen zuvor oder nachfolgend beschriebenen Aspekte und Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben.In general, a disclosure about a described method also applies to a corresponding device in order to carry out or produce the method, or to a corresponding system which comprises one or more devices, and vice versa. If, for example, a special method step is described, a corresponding device can comprise a feature in order to carry out the method step described, even if this feature is not explicitly described or illustrated. If, on the other hand, a special device is described on the basis of functional units and / or structural features, for example, a corresponding method can comprise a step that executes the described functionality or with which a corresponding structure can be produced, even if such steps are not explicitly described or illustrated are. Likewise, a system can be provided with corresponding device features or with features in order to carry out a specific method step. Features of the various aspects and embodiments described above or below can be combined with one another, unless expressly stated otherwise.
Beschreibung der FigurenDescription of the figures
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 100100
- hybrider Antriebhybrid drive
- 101101
- Gehäuse des hybriden AntriebsHybrid drive housing
- 102102
- Antriebswelledrive shaft
- 103a103a
- LagereinheitStorage unit
- 103b103b
- LagereinheitStorage unit
- 103c103c
- LagereinheitStorage unit
- 103d103d
- LagereinheitStorage unit
- 104104
- LagerbockBearing block
- 105105
- TragbockTrestle
- 106106
- LagerbuchseBearing bush
- 107107
- aktiver Tilgeractive damper
- 108108
- Wirkrichtung des aktiven TilgersDirection of action of the active damper
- 109109
-
Verbindungslinie zwischen zwei Lagereinheiten 103Connection line between two
storage units 103 - 110110
- Schwingung durch den zweiten TeilantriebVibration caused by the second partial drive
- 111111
- Schwingung durch den aktiven TilgerVibration by the active damper
- 112112
-
kompensierte Schwingung als Überlagerung der Schwingungen
110 und111 compensated oscillation as a superposition of theoscillations 110 and111 - 200200
- Struktur einer Vorrichtung zur Kompensation einer Schwingung eines hybriden AntriebsStructure of a device for compensating a vibration of a hybrid drive
- 201201
- DrehzahlsensorSpeed sensor
- 202 - 204202-204
- weitere Sensorenfurther sensors
- 205205
- Verstärkeramplifier
- 206206
- Steuerungsteering
Claims (15)
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DE102020109131.1A DE102020109131A1 (en) | 2020-04-02 | 2020-04-02 | Device and method for compensating vibrations |
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Publications (1)
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DE102020109131A1 true DE102020109131A1 (en) | 2021-10-07 |
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Citations (2)
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---|---|---|---|---|
US20180149230A1 (en) | 2016-11-29 | 2018-05-31 | Honda Motor Co., Ltd. | Active vibration damping device and active vibration damping method |
DE102018201725A1 (en) | 2018-02-05 | 2019-08-08 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Drive unit with rotational irregularity compensation |
-
2020
- 2020-04-02 DE DE102020109131.1A patent/DE102020109131A1/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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