DE102020214659A1 - Method for vibration damping of a torque of a drive train, drive system for a vehicle and vehicle - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schwingungsdämpfung eines Drehmoments eines Antriebsstranges, sowie ein Antriebssystem, welches insbesondere zur Ausführung des Verfahrens eingerichtet ist und ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Antriebssystem.The present invention relates to a method for vibration damping of a torque of a drive train, as well as a drive system, which is set up in particular for carrying out the method, and a motor vehicle with a drive system according to the invention.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schwingungsdämpfung eines Drehmoments eines Antriebsstranges gemäß Anspruch 1, ein Antriebssystem für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 2, sowie ein Fahrzeug gemäß Anspruch 5.The present invention relates to a method for vibration damping of a torque of a drive train according to
Verfahren zur Schwingungsdämpfung eines Motordrehmoments sind beispielsweise aus der
Wenngleich hier brauchbare Verfahren zur Schwingungsdämpfung eines Drehmoments eines Antriebsstranges beschrieben sind, so besteht hier dennoch Verbesserungsbedarf.Although usable methods for vibration damping of a torque of a drive train are described here, there is still a need for improvement here.
Die erfindungsgemäße Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt entsprechend darin, ein verbessertes Verfahren zur Schwingungsdämpfung eines Drehmoments eines Antriebsstranges vorzuschlagen, insbesondere eine Alternative zu den bekannten Verfahren vorzuschlagen.Accordingly, the object of the present invention is to propose an improved method for vibration damping of a torque of a drive train, in particular to propose an alternative to the known methods.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst, wonach ein Verfahren zur Schwingungsdämpfung eines Drehmoments eines Antriebsstranges vorgesehen ist, wobei der Antriebsstrang einen Elektromotor mit einem Drehzahlsensor und einem Motorsteuergerät, eine Dämpfungsregelungseinrichtung, eine Einrichtung zur Bestimmung des Solldrehmoments des Elektromotors und mindestens ein Fahrzeugrad mit einem Drehzahlsensor umfasst, wobei die Dämpfungsregelungseinrichtung eine erste Berechnungseinrichtung, einen Hochpassfilter, einen Controller und eine zweite Berechnungseinrichtung umfasst, wobei nachfolgende Verfahrensschritte ausgeführt werden:
- I) Bestimmen einer Verdrehung des Antriebsstrangs aus einem Vergleich aus einer von dem Drehzahlsensor des Elektromotors detektierten Motordrehzahl und einer von dem Drehzahlsensor des Fahrzeugrades detektierten Raddrehzahl als ein Wert für die berechnete oder geschätzte Verdrehung des Antriebsstrangs in der ersten Berechnungseinrichtung;
- II) Zuführen des Wertes der Verdrehung des Antriebsstrangs dem Hochpassfilter und Ausgabe eines Hochfrequenzwerts der Verdrehung des Antriebsstrangs aus dem Hochpassfilter an den Controller;
- III) Bestimmung eines Wertes für ein Kompensationsdrehmoment zur Dämpfung von Schwingungen durch den Controller und Ausgabe des Wertes für ein Kompensationsdrehmoment zur Dämpfung von Schwingungen an die zweite Berechnungseinrichtung;
- IV) Abfragen eines Wertes für ein Motor-Solldrehmoment der Einrichtung zur Bestimmung des Solldrehmoments des Elektromotors und Ausgabe Wertes für ein Motor-Solldrehmoment an die zweite Berechnungseinrichtung;
- V) Bestimmen eines Wertes eines kompensierten Motor-Solldrehmoments von der zweiten Berechnungseinrichtung und Ausgabe des Wertes eines kompensierten Motor-Solldrehmoments an das Motorsteuergerät.
- I) determining a torsion of the drive train from a comparison of an engine speed detected by the speed sensor of the electric motor and a wheel speed detected by the speed sensor of the vehicle wheel as a value for the calculated or estimated torsion of the drive train in the first calculation device;
- ii) inputting the value of the drive train twist to the high pass filter and outputting a high frequency value of the drive train twist from the high pass filter to the controller;
- III) the controller determining a value for a compensating torque for damping vibrations and outputting the value for a compensating torque for damping vibrations to the second calculation means;
- IV) interrogating a value for a target motor torque from the device for determining the target torque of the electric motor and outputting a value for a target motor torque to the second calculation device;
- V) determining a value of a compensated target engine torque from the second calculation means and outputting the value of a compensated target engine torque to the engine controller.
Das Solldrehmoment wird angepasst um keine Wellenschwingung zu induzieren. Die phasengleiche Komponente der Wellenschwingungen wird durch Modifizierung des Solldrehmoments des Motors abgebaut und es wird sichergestellt, dass der Motor keine Resonanz auf der Welle induziert.The target torque is adjusted so as not to induce any shaft vibration. The in-phase component of the shaft vibrations is removed by modifying the motor's target torque and ensuring that the motor does not induce resonance on the shaft.
Es ergibt sich insbesondere ein reibungsreduzierter elektrischer Antriebsstrang und Möglichkeiten zur Verwendung von Komponenten mit geringerem Gewicht und geringeren Kosten für den elektrischen Antriebsstrang.In particular, this results in an electric drive train with reduced friction and possibilities for using components with lower weight and lower costs for the electric drive train.
Insbesondere ist vorgesehen, die Schwingungen, die durch die Trägheit und Steifigkeit des Antriebsstrangs nach einer plötzlichen Änderung der Drehmomentanforderung verursacht werden, durch Modulation des Motordrehmoments zu dämpfen. Insbesondere sollen die Schwingungen in einem bestimmten Frequenzbereich zwischen 10Hz und 30Hz gedämpft werden um übermäßige Schwingungen zu vermeiden.In particular, it is intended to dampen the vibrations caused by the inertia and stiffness of the powertrain after a sudden change in torque demand by modulating the engine torque. In particular, the vibrations should be dampened in a certain frequency range between 10Hz and 30Hz to avoid excessive vibrations.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Merkmalen der Unteransprüche. Die Gegenstände bzw. Merkmale der verschiedenen Ansprüche können grundsätzlich beliebig miteinander kombiniert werden.Further advantageous refinements of the proposed invention result in particular from the features of the dependent claims. The objects or features of the various claims can in principle be combined with one another as desired.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Antriebsstrang einen Elektromotor mit einem Drehzahlsensor und einem Motorsteuergerät, eine Dämpfungsregelungseinrichtung, eine Einrichtung zur Bestimmung des Solldrehmoments des Motors und mindestens ein Fahrzeugrad mit einem Drehzahlsensor umfasst, wobei eine Dämpfungsregelungseinrichtung vorgesehen ist, umfassend eine erste Berechnungseinrichtung, einen Hochpassfilter, einen Controller und eine zweite Berechnungseinrichtung.In an advantageous embodiment of the invention, it can be provided that a drive train comprises an electric motor with a speed sensor and an engine control unit, a damping control device, a device for determining the target torque of the engine and at least one vehicle wheel with a speed sensor, with a damping control device being provided, comprising a first calculation means, a high-pass filter, a controller and a second calculation means.
Bei der Einrichtung zur Bestimmung des Solldrehmoments kann es sich um ein Gaspedal handeln, insbesondere, wenn lediglich ein Elektromotor vorgesehen ist. Weiter vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Anordnung mehrere Elektromotoren umfassen, um eine bessere Durchschnittsgeschwindigkeit der Fahrzeugräder zu erhalten.The device for determining the setpoint torque can be an accelerator pedal, in particular if only one electric motor is provided. Can also be advantageous Arrangement according to the invention comprise several electric motors in order to obtain a better average speed of the vehicle wheels.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Dämpfungsregelungseinrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäß dem oben beschriebenen Verfahren eingerichtet ist. Besonders vorteilhaft ist der Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug eingerichtet.In a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the damping control device is set up to carry out the method according to the method described above. The drive train is set up particularly advantageously in a motor vehicle.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen
-
1 eine schematische Darstellung einer Dämpfungsregelungseinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; -
2 ein erfindungsgemäßes Antriebssystem mit einem Antriebsstrang für ein Fahrzeug; -
3 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug.
-
1 a schematic representation of a damping control device for carrying out the method according to the invention; -
2 a drive system according to the invention with a drive train for a vehicle; -
3 a motor vehicle according to the invention.
Folgende Bezugszeichen werden in den Abbildungen verwendet:
- 1
- Elektromotor
- 2
- Dämpfungsregelungseinrichtung
- 3
- Einrichtung zur Bestimmung des Solldrehmoments (Gaspedal)
- 4
- Rad
- 11
- Drehzahlsensor / Motordrehzahl
- 12
- Motorsteuergerät
- 13
- Getriebe
- 14
- Welle
- 21
- erste Berechnungseinrichtung, insbesondere Addiereinrichtung
- 22
- Hochpassfilter
- 23
- Controller
- 24
- zweite Berechnungseinrichtung, insbesondere Addiereinrichtung
- 25
- Wert für die geschätzte oder berechnete Verdrehung des Antriebsstrangs
- 26
- Hochfrequenzwert der Verdrehung des Antriebsstrangs
- 27
- Wert für ein Kompensationsdrehmoment zur Dämpfung von Schwingungen
- 28
- Solldrehmomentwert
- 29
- Wert für ein kompensiertes Motor-Solldrehmoment
- 41
- Drehzahlsensor / Raddrehzahl
- 1
- electric motor
- 2
- damping control device
- 3
- Device for determining the target torque (accelerator pedal)
- 4
- wheel
- 11
- Speed sensor / engine speed
- 12
- engine control unit
- 13
- transmission
- 14
- Wave
- 21
- first calculation device, in particular adding device
- 22
- high pass filter
- 23
- controllers
- 24
- second calculation device, in particular adding device
- 25
- Estimated or calculated drive train twist value
- 26
- High frequency value of drive train twist
- 27
- Value for a compensation torque to dampen vibrations
- 28
- target torque value
- 29
- Value for a compensated motor target torque
- 41
- Speed sensor / wheel speed
Zunächst wird auf
Ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, umfasst unter anderem ein Antriebssystem.A vehicle, in particular a motor vehicle, includes, among other things, a drive system.
Das Antriebssystem für das Fahrzeug umfasst, wie in
Der Antriebsstrang umfasst im Wesentlichen einen Elektromotor 1 und ein Fahrzeugrad 4. Ggf. kann der Antriebsstrang ferner ein Getriebe 13 und/oder eine Welle 14 umfassen. Vorzugsweise wird das Fahrzeugrad 4 durch den Elektromotor 1 angetrieben, insbesondere über das zwischengeschaltete Getriebe 13 und/oder die Welle 14.The drive train essentially comprises an
Das Antriebssystem umfasst vorzugsweise ferner einen Drehzahlsensor 11 zur Bestimmung der Drehzahl des Elektromotors 1 und einem Motorsteuergerät 12 zur Ansteuerung des Elektromotors 1. Ferner umfasst das Antriebssystem ein Fahrzeugrad 4 mit einem Drehzahlsensor 41.The drive system preferably also includes a
Nicht notwendigerweise muss es sich jedoch dabei auch um dasjenige Rad handeln, von welchem die Drehzahl detektiert wird.However, it does not necessarily have to be the wheel from which the speed is detected.
Über die Einrichtung 3 zur Bestimmung des Solldrehmoments des Motors wird ein Drehmoment des Elektromotors 1 angefragt, welches auf das Fahrzeugrad 4 übertragen werden soll. Letztendlich geht diese Anforderung von dem Fahrer des Fahrzeuges aus, der das Fahrzeug beschleunigen möchte. Von der Einrichtung 3 zur Bestimmung des Solldrehmoments wird ein Solldrehmomentwert 28 übermittelt.A torque of the
Insbesondere bei einer plötzlichen Änderung der Drehmomentanforderung, also beispielsweise beim Anfahren aus dem Stand, können sich Probleme, zumindest aber Komforteinschränkungen, durch ungewollte Schwingungen des Antriebsstrangs ergeben. Das Problem ergibt sich insbesondere aus der Schwingung des Antriebsstrangs aufgrund der geringen Übertragungssteifigkeit (ggf. Welle + Getriebe) des elektrischen Antriebsstrangs. Der elektrische Antriebsstrang hat normalerweise keine Kupplung oder kein Gelenk zur Dämpfung der Schwingungen.In particular, when there is a sudden change in the torque requirement, for example when starting from a standstill, problems, or at least restrictions in comfort, can result from unwanted vibrations in the drive train. The problem arises in particular from the vibration of the drive train due to the low transmission rigidity (possibly shaft + gearbox) of the electric drive train. The electric drive train usually has no coupling or joint to dampen the vibrations.
Zur Minderung von unerwünschten Schwingungen des Antriebsstranges ist die Dämpfungsregelungseinrichtung 2 vorgesehen. Insbesondere ist vorgesehen, die Schwingungen, die durch die Trägheit und Steifigkeit des Antriebsstrangs nach einer plötzlichen Änderung der Drehmomentanforderung verursacht werden, durch Modulation des Motordrehmoments zu dämpfen. Insbesondere sollen die Schwingungen in einem bestimmten Frequenzbereich zwischen 10Hz und 30Hz gedämpft werden um übermäßige Schwingungen zu vermeiden.The damping
Die Dämpfungsregelungseinrichtung 2 umfasst im Wesentlichen eine erste Berechnungseinrichtung 21, einen Hochpassfilter 22, einen Controller 23 und eine zweite Berechnungseinrichtung 24.The damping
In der
In einem ersten Verfahrensschritt werden eine Motordrehzahl und eine Raddrehzahl in der ersten Berechnungseinrichtung 21 miteinander verglichen. Die Detektion der Motordrehzahl erfolgt durch den Drehzahlsensor 11 des Elektromotors 1. Die Detektion der Raddrehzahl erfolgt durch den Drehzahlsensor 41 des Rades 4. Ergebnis dieses Vergleichs ist ein Wert für die geschätzte oder berechnete Verdrehgeschwindigkeit, welche auch als eine geschätzte oder berechnete Verdrehung 25 des Antriebsstrangs bezeichnet werden kann, als Differenz zwischen der Motordrehzahl und der Raddrehzahl.In a first method step, an engine speed and a wheel speed are compared with one another in
Die geschätzte oder berechnete Verdrehung 25 des Antriebsstrangs, wird in einem nächsten Verfahrensschritt dem Hochpassfilter 22 zugeführt. Der Hochpassfilter 22 filtert entsprechend tiefe Frequenzen aus der Verdrehung des Antriebsstrangsignals 25 heraus und führt die verbleibenden hohen Frequenzen als Hochfrequenzwert 26 der Verdrehung des Antriebsstrangs dem Controller 23 zu.The estimated or
Der Controller 23 bestimmt in einem nachfolgenden Verfahrensschritt einen Wert 27 für ein Kompensationsdrehmoment zur Dämpfung von Schwingungen.In a subsequent method step, the
In einem nächsten Verfahrensschritt wird das Kompensationsdrehmoment 27 zur Dämpfung von Schwingungen und das ursprünglich gewünschte Motormoment 28, welches von der Einrichtung 3 zur Bestimmung des Solldrehmoments detektiert wird, in der zweiten Berechnungseinrichtung 24 summiert und an das Motorsteuergerät 12 als Wert 29 für ein kompensiertes Motor-Solldrehmoment ausgeleitet.In a next method step, the
Die oben genannten Daten/Signale für die Werte werden in entsprechender Form, insbesondere analog oder digital, zwischen den Komponenten übertragen.The above-mentioned data/signals for the values are transmitted between the components in an appropriate form, in particular analog or digital.
Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben sind selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. Außerdem kann ein ggf. beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden.Features and details that are described in connection with a method also apply in connection with the device according to the invention and vice versa, so that the disclosure of the individual aspects of the invention is or can always be referred to reciprocally. In addition, an optionally described method according to the invention can be carried out with the device according to the invention.
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