DE102021132391A1 - Method for operating a drive train of a motor vehicle, control device for carrying out a method for operating a drive train of a motor vehicle, drive arrangement comprising a drive train of a motor vehicle, motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs (2) eines Kraftfahrzeugs (1), umfassend eine elektrische Maschine (5) zur Erzeugung eines Antriebsmoments (MEM), das über wenigstens eine Übertragungskomponente (7) des Antriebsstrangs (2) auf wenigstens ein Rad (6) des Kraftfahrzeugs (1) übertragen wird, wobei eine Steuerungseinrichtung (12) ein Steuersignal (25) generiert, mittels dem die elektrische Maschine (5) angesteuert wird und das das aktuell durch die elektrische Maschine (5) zu erzeugende Antriebsmoment (MEM) beschreibt, wobei mittels eines Maschinenrotationserfassungsmittels (13) eine einen aktuellen Rotationswinkel (αRotor) und/oder eine aktuelle Rotationsgeschwindigkeit eines Rotors (4) der elektrischen Maschine (5) betreffende Maschinenrotationsinformation (19) erfasst wird, wobei das Steuersignal (25) in Abhängigkeit der Maschinenrotationsinformation (19) und/oder einer mittels der Maschinenrotationsinformation (19) ermittelten Eingangsgröße erzeugt wird.Method for operating a drive train (2) of a motor vehicle (1), comprising an electric machine (5) for generating a drive torque (MEM) which is transmitted via at least one transmission component (7) of the drive train (2) to at least one wheel (6) of the Motor vehicle (1) is transmitted, wherein a control device (12) generates a control signal (25) by means of which the electric machine (5) is controlled and which describes the drive torque (MEM) currently to be generated by the electric machine (5), wherein Machine rotation information (19) relating to a current angle of rotation (αRotor) and/or a current rotational speed of a rotor (4) of the electrical machine (5) is recorded by means of a machine rotation detection means (13), the control signal (25) depending on the machine rotation information (19 ) and/or an input variable determined by means of the machine rotation information (19).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine elektrische Maschine zur Erzeugung eines Antriebsmoments, das über wenigstens eine Übertragungskomponente des Antriebsstrangs auf wenigstens ein Rad des Kraftfahrzeugs übertragen wird, wobei eine Steuerungseinrichtung ein Steuersignal generiert, mittels dem die elektrische Maschine angesteuert wird und das das aktuell durch die elektrische Maschine zu erzeugende Antriebsmoment beschreibt. Das Antriebsmoment wird nachfolgend mit MEM abgekürzt.The present invention relates to a method for operating a drive train of a motor vehicle, comprising an electric machine for generating a drive torque which is transmitted to at least one wheel of the motor vehicle via at least one transmission component of the drive train, with a control device generating a control signal by means of which the electric machine is controlled and which describes the drive torque currently to be generated by the electric machine. The drive torque is abbreviated as M EM in the following.

Typischerweise wird im Zusammenhang mit der Generierung des Steuersignals zur Ansteuerung der elektrischen Maschine ein Regelungsalgorithmus verwendet, wobei als Regelungsbasis bzw. Regelungs-Eingangsgröße ein gewünschtes, mittels der elektrischen Maschine zu erzeugendes und fahrerseitig vorgegebenes Antriebsmoment, das nachfolgend als Msoll bezeichnet wird, und gegebenenfalls eine Radrotationsinformation, die eine aktuelle Rotationsstellung eines Rades des Kraftfahrzeugs betrifft, verwendet wird. Nachteilig ist hierbei, dass die Regelungs-Eingangsgrößen nur mit einer relativ hohen Ungenauigkeit erfasst werden können, was sich wiederum, etwa bezüglich eines möglichst gleichförmigen Beschleunigungsverhaltens des Kraftfahrzeugs, nachteilig auswirkt.Typically, in connection with the generation of the control signal for controlling the electric machine, a control algorithm is used, with a desired drive torque to be generated by means of the electric machine and specified by the driver, which is referred to below as M set , and optionally used as the control basis or control input variable wheel rotation information relating to a current rotational position of a wheel of the motor vehicle is used. The disadvantage here is that the control input variables can only be detected with a relatively high level of inaccuracy, which in turn has a disadvantageous effect, for example with regard to the most uniform possible acceleration behavior of the motor vehicle.

Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein verbessertes Konzept für einen Betrieb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs anzugeben.The object of the present invention is to specify an improved concept for operating a drive train of a motor vehicle.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei einem Verfahren der eingangs genannten Art mittels eines Maschinenrotationserfassungsmittels eine einen aktuellen Rotationswinkel und/oder eine aktuelle Rotationsgeschwindigkeit eines Rotors der elektrischen Maschine betreffende Maschinenrotationsinformation erfasst wird, wobei das Steuersignal in Abhängigkeit der Maschinenrotationsinformation und/oder einer mittels der Maschinenrotationsinformation ermittelten Eingangsgröße erzeugt wird. Der aktuelle Rotationswinkel des Rotors wird nachfolgend mit αRotor bezeichnet.According to the invention, the object is achieved in that, in a method of the type mentioned at the outset, machine rotation information relating to a current angle of rotation and/or a current rotational speed of a rotor of the electrical machine is recorded by means of a machine rotation detection means, with the control signal depending on the machine rotation information and/or a means the machine rotation information determined input variable is generated. The current angle of rotation of the rotor is referred to below as α rotor .

Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, dass die Maschinenrotationsinformation nicht nur eine alternative oder zusätzliche Informationsquelle darstellt, die im Zusammenhang mit der Generierung des Steuersignals nutzbar ist, sondern dass Messgrößen betreffend die aktuelle Drehbewegung des Rotors im Vergleich zu den im Stand der Technik für diesen Zweck erfassten Messgrößen grundsätzlich mit einer höheren Genauigkeit bestimmt werden können, worauf Details diesbezüglich später noch erläutert werden. Folglich wird eine optimierte Ansteuerung der elektrischen Maschine dahingehend ermöglicht, dass das zu erzeugende Antriebsmoment MEM besser an aktuell vorliegende Umstände im Antriebsstrang angepasst werden kann, wodurch sich nachteilig auf den Fahrkomfort auswirkende Beschleunigungsschwankungen verringern oder sogar vermeiden lassen.The invention is based on the idea that the machine rotation information not only represents an alternative or additional source of information that can be used in connection with the generation of the control signal, but that measured variables relating to the current rotational movement of the rotor are compared to those in the prior art for this purpose In principle, the measured variables recorded can be determined with a higher degree of accuracy, which is why details in this regard will be explained later. Consequently, an optimized control of the electric machine is made possible such that the drive torque M EM to be generated can be better adapted to the current circumstances in the drive train, which can reduce or even avoid acceleration fluctuations that have a disadvantageous effect on driving comfort.

Obgleich als Maschinenrotationserfassungsmittel ein eigens hierzu vorgesehener Sensor denkbar ist, wird für diesen Zweck bevorzugt eine bereits vorliegende Komponente genutzt, etwa ein ohnehin vorgesehener Drehwinkelgeber der elektrischen Maschine. So sind zur Realisierung der vorliegenden Erfindung keine zusätzlichen Komponenten zwingend erforderlich.Although a sensor provided specifically for this purpose is conceivable as the machine rotation detection means, a component that is already present is preferably used for this purpose, for example a rotary encoder of the electrical machine that is provided anyway. No additional components are absolutely necessary to implement the present invention.

Der Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs umfasst die Gesamtheit der Bauteile, die zur Erzeugung und Übertragung der Antriebsleistung respektive des Antriebsmoments von der Leistungsquelle bis zu Rädern des Kraftfahrzeugs vorgesehen sind. Konkret wird mittels der elektrischen Maschine das Antriebsmoment MEM erzeugt, wobei die elektrische Maschine zur Übertragung dieser Leistung über die Übertragungskomponenten mit den Rädern gekoppelt ist. Der Antriebsstrang umfasst mithin die elektrische Maschine, die Übertragungskomponenten und die Räder.The drive train of the motor vehicle includes all of the components that are provided for generating and transmitting the drive power or the drive torque from the power source to the wheels of the motor vehicle. In concrete terms, the drive torque M EM is generated by means of the electrical machine, with the electrical machine being coupled to the wheels via the transmission components in order to transmit this power. The drive train therefore includes the electric machine, the transmission components and the wheels.

Als Übertragungskomponenten sind häufig Dreh- bzw. Torsionswellen und Kupplungen vorgesehen, mittels denen die Antriebsmomentübertragung entkoppelbar ist. Rotary or torsion shafts and clutches are often provided as transmission components, by means of which the drive torque transmission can be decoupled.

Ferner sind die Übertragungskomponenten häufig, insbesondere schaltbare, Getriebe, mittels denen sich unterschiedliche Drehzahlen gemäß einem Übersetzungsverhältnis übersetzen lassen, so dass die Räder nicht zwingend dieselbe Drehfrequenz aufweisen wie der Rotor. Das Übersetzungsverhältnis betreffend das Getriebe wird nachfolgend als iG bezeichnet. Ferner kann im Bereich einer Antriebsachse des Kraftfahrzeugs ein Achsdifferential bzw. Differentialgetriebe vorgesehen sein, mittels dem sich die Antriebsleistung unterschiedlich auf die Räder dieser Achse aufteilen lässt. Zudem sind weitere Übertragungskomponenten denkbar, wobei die grundsätzliche Funktionsweise eines Antriebsstrangs dem Fachmann hinlänglich bekannt ist und daher an dieser Stelle auch nicht weiter erläutert wird.Furthermore, the transmission components are often gears, in particular switchable gears, by means of which different speeds can be translated according to a gear ratio, so that the wheels do not necessarily have the same rotational frequency as the rotor. The transmission ratio relating to the transmission is referred to below as i G . Furthermore, an axle differential or differential gear can be provided in the area of a drive axle of the motor vehicle, by means of which the drive power can be distributed differently to the wheels of this axle. In addition, other transmission components are conceivable, with the basic functioning of a drive train being well known to a person skilled in the art and therefore not being explained further at this point.

Die Steuerungseinrichtung kann auch als Steuergerät oder ECU („electronic control unit“) bezeichnet werden und ist ein elektronisches Modul, mittels dem der Steuer- und Regelungsprozess durchführbar ist. Sie umfasst gegebenenfalls ein elektronisches Datenspeichermedium, auf dem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens relevante Daten abgespeichert werden. So kann, etwa bei Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls, die Maschinenrotationsinformation erfasst und ein entsprechender Wert abgespeichert werden, so dass ein Datensatz betreffend den zeitlichen Verlauf dieser Werte generiert wird. Die Steuerungseinrichtung kann mit den am Verfahren beteiligten Komponenten über ein Bussystem des Kraftfahrzeugs verbunden sein. Die Steuerungseinrichtung kann eigens für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen oder zusätzlich zu weiteren Steuer- bzw. Regelungszwecken im Kraftfahrzeug eingerichtet sein.The control device can also be referred to as a control device or ECU (“electronic control unit”) and is an electronic module by means of which the control and regulation process can be carried out. It may include an electronic data storage medium on which data relevant for carrying out the method according to the invention are stored. Thus, for example when a predetermined time interval has elapsed, the machine rotation information can be recorded and a corresponding value can be stored, so that a data record relating to the progression of these values over time is generated. The control device can be connected to the components involved in the method via a bus system of the motor vehicle. The control device can be provided specifically for carrying out the method according to the invention or additionally set up for further control or regulation purposes in the motor vehicle.

Der aktuelle Rotationswinkel αRotor ist insbesondere ein aktueller, absoluter Rotationswinkel des Rotors, der die aktuelle Rotationsstellung des Rotors bezüglich einer Referenz-Rotationsposition angibt. Mit anderen Worten ist der Rotationswinkel αRotor der Rotationswinkel eines fest auf dem Rotor angeordneten Referenzpunkts in Bezug auf eine definierte Rotationsstellung des Rotors, etwa einer 12-Uhr-Position. In der Praxis kann im Zusammenhang mit der Bestimmung des Rotationswinkels αRotor anstatt der Erfassung eines konkreten Zahlenwertes zwischen 0 und 360° vorgesehen sein, dass die Rotationsbewegung mittels eines inkrementellen Gebers erfasst wird. Das heißt, dass nach dem Durchlaufen eines Rotationsinkrements ein Zähler um einen Wert von 1 hochgesetzt wird. Falls die elektrische Maschine mehrpolig ist, dann liefert ein Sensor, mittels dem die Änderung des Magnetfeldes erfasst wird, bei jedem Durchlaufen eines Pols ein den Bereich von 0° bis 360° durchlaufendes Signal. So wird beispielsweise ein solcher Sensor eines vierpoligen Elektromotors bei einer kompletten Rotation des Rotors um 360° den Winkelbereich von 0° bis 360° viermal durchlaufen. Zur Erfassung der aktuellen Rotationsstellung des Rotors ist es hierbei mithin erforderlich, nicht nur den aktuellen Wert des Winkels bezogen auf den jeweiligen magnetischen Pol zu erfassen, sondern dass zudem ein sogenannter Überlauf erfasst wird, also ein ganzzahliger Wert, wie oft der Bereich von 0° bis 360° bereits durchlaufen wurde.The current angle of rotation α rotor is in particular a current, absolute angle of rotation of the rotor, which indicates the current rotational position of the rotor with respect to a reference rotational position. In other words, the angle of rotation α rotor is the angle of rotation of a reference point fixedly arranged on the rotor in relation to a defined rotational position of the rotor, approximately a 12 o'clock position. In practice, in connection with the determination of the angle of rotation α rotor , instead of detecting a specific numerical value between 0 and 360°, it can be provided that the rotational movement is detected by means of an incremental encoder. This means that after a rotation increment has been run through, a counter is incremented by a value of 1. If the electrical machine has multiple poles, then a sensor, by means of which the change in the magnetic field is detected, supplies a signal covering the range from 0° to 360° each time a pole is passed through. For example, such a sensor of a four-pole electric motor will run through the angle range from 0° to 360° four times during a complete rotation of the rotor by 360°. In order to record the current rotational position of the rotor, it is therefore necessary not only to record the current value of the angle in relation to the respective magnetic pole, but also to record a so-called overflow, i.e. an integer value, how often the range from 0° up to 360° has already been run through.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann vorgesehen sein, dass mittels eines Radrotationserfassungsmittels eine einen aktuellen Rotationswinkel und/oder eine aktuelle Rotationsgeschwindigkeit des Rades betreffende Radrotationsinformation erfasst wird, wobei anhand der Maschinenrotationsinformation und der Radrotationsinformation ein aktueller relativer Rotationswinkel des Rotors bestimmt wird, der die aktuelle Rotationsstellung des Rotors bezüglich der aktuellen Rotationsstellung des Rades ist, wobei das Steuersignal in Abhängigkeit des relativen Rotationswinkels und/oder einer mittels des relativen Rotationswinkels ermittelten Eingangsgröße erzeugt wird. Der aktuelle Rotationswinkel des Rades wird im Folgenden mit αRad und der aktuelle relative Rotationswinkel des Rotors mit α*Rotor bezeichnet. Auch zur Bestimmung des Rotationswinkels αRad mittels des Radrotationserfassungsmittels muss nicht zwangsläufig ein konkreter Winkel zwischen 0° und 360° erfasst werden, sondern der Winkel kann indirekt anhand einer wie bereits im Zusammenhang mit der Erfassung von αRotor erläuterten inkrementellen Erfassung ermittelt werden.In the method according to the invention, provision can be made for wheel rotation information relating to a current angle of rotation and/or a current speed of rotation of the wheel to be recorded by means of a wheel rotation detection means, with the machine rotation information and the wheel rotation information being used to determine a current relative angle of rotation of the rotor, which indicates the current rotational position of the Rotor is relative to the current rotational position of the wheel, the control signal being generated as a function of the relative angle of rotation and/or an input variable determined by means of the relative angle of rotation. The current angle of rotation of the wheel is referred to below as α wheel and the current relative angle of rotation of the rotor as α* rotor . A specific angle between 0° and 360° does not necessarily have to be detected to determine the rotation angle α wheel using the wheel rotation detection means, but the angle can be determined indirectly using an incremental detection as already explained in connection with the detection of α rotor .

Der aktuelle Rotationswinkel αRad ist insbesondere ein aktueller, absoluter Rotationswinkel des Rades, der die aktuelle Rotationsstellung des Rades bezüglich einer Referenz-Rotationsposition angibt. Mit anderen Worten ist der Rotationswinkel αRad der Rotationswinkel eines fest auf dem Rad angeordneten Referenzpunkts in Bezug auf eine definierte Rotationsstellung, etwa einer 12-Uhr-Position. Der aktuelle relative Rotationswinkel α*Rotor ist der Winkelunterschied zwischen diesen beiden Referenzpunkten und ergibt sich somit zu α*Rotor = αRotor - αRad oder umgekehrt. Insbesondere wenn der Antriebsstrang ein Differentialgetriebe umfasst, kann vorgesehen sein, dass zu diesem Zweck mehrere, unterschiedlichen Rädern zugeordnete Radrotationserfassungsmittel vorgesehen sind, da sich in diesem Fall die Rotationspositionen der Räder unterscheiden können. Dieser Umstand kann bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens berücksichtigt werden.The current angle of rotation α wheel is in particular a current, absolute angle of rotation of the wheel, which indicates the current rotational position of the wheel with respect to a reference rotational position. In other words, the angle of rotation α wheel is the angle of rotation of a fixed reference point on the wheel in relation to a defined rotational position, for example a 12 o'clock position. The current relative rotation angle α* rotor is the angle difference between these two reference points and thus results in α* rotor = α rotor - α wheel or vice versa. In particular, if the drive train comprises a differential gear, provision can be made for a plurality of wheel rotation detection means assigned to different wheels to be provided for this purpose, since in this case the rotational positions of the wheels can differ. This circumstance can be taken into account when carrying out the method according to the invention.

Die Erfassung des relativen Rotationswinkel α*Rotor kann in dem in der Praxis häufig relevanten Fall der inkrementellen Erfassung der Rotationsbewegung auch dadurch erfolgen, dass ein Zähler bei dem Durchlaufen eines Rotationsinkrements beim Rotor um 1 hoch- und bei dem Durchlaufen eines Rotationsinkrements beim Rad um 1 heruntergesetzt wird. Der entsprechend erhaltene Zählerwert beschreibt den relativen Rotationswinkel α*Rotor zwischen dem Rotor und dem Rad unmittelbar. Hierbei ist im Fall einer mehrpoligen elektrischen Maschine der oben erläuterte Umstand zu berücksichtigen, dass bei einem kompletten Umlauf des Rotors der Sensor mehrere Durchläufe des Intervalls von 0° bis 360° sensiert.In the case of incremental detection of the rotational movement, which is often relevant in practice, the relative angle of rotation α* of the rotor can also be detected by a counter increasing by 1 when a rotational increment is run through for the rotor and by 1 when a rotational increment is run through for the wheel is lowered. The correspondingly obtained counter value directly describes the relative rotation angle α* rotor between the rotor and the wheel. In the case of a multi-pole electrical machine, the fact explained above must be taken into account here that the sensor senses several runs of the interval from 0° to 360° during a complete rotation of the rotor.

Das Radrotationserfassungsmittel ist etwa ein Rotationssensor, der im Zusammenhang mit einem ABS-System des Kraftfahrzeugs ohnehin vorgesehen sein kann. Bei ABS-Systemen erfolgt die Winkelerfassung typischerweise über die oben bereits erläuterte inkrementelle Erfassungsmethode.The wheel rotation detection means is a rotation sensor, for example, which can be provided in any case in connection with an ABS system of the motor vehicle. In ABS systems, the angle is typically detected using the incremental detection method already explained above.

Ein Vorteil im Zusammenhang mit der Erfassung des relativen Rotationswinkels α*Rotor des Rotors ist, dass dieser von weiteren Zustandsgrößen des Antriebsstrangs im Vergleich dazu, dass lediglich der absolute lediglich αRotor erfasst wird, anhängt, die bei der Generierung des Steuersignals mit einfließen können. Auf konkrete Aspekte diesbezüglich wird später noch im Detail eingegangen.An advantage in connection with the detection of the relative rotation angle α* rotor of the rotor is that this is determined by other state variables of the drive train in comparison to the fact that only the absolute only α rotor is detected, attached, which can be included in the generation of the control signal. Specific aspects in this regard will be discussed in detail later.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist bevorzugt vorgesehen, dass mittels der Steuerungseinrichtung ein idealer Rotationswinkel des Rotors in einem störungsfreien, insbesondere drehschwingungsfreien, Zustand des Antriebsstrangs bestimmt, insbesondere berechnet, wird, wobei mittels der Steuerungseinrichtung eine Winkelabweichung zwischen einem aktuellen Rotationswinkel des Rotors und dem idealen Rotationswinkel des Rotors bestimmt wird, wobei das Steuersignal in Abhängigkeit der Winkelabweichung und/oder einer mittels der Winkelabweichung ermittelten Eingangsgröße erzeugt wird. Der ideale Rotationswinkel des Rotors wird nachfolgend mit αsoll, der aktuelle Rotationswinkel des Rotors mit αist und die Winkelabweichung mit Δα bezeichnet.In the method according to the invention, it is preferably provided that the control device is used to determine, in particular calculate, an ideal rotation angle of the rotor when the drive train is in a fault-free, in particular torsional vibration-free state, with the control device determining an angular deviation between a current rotation angle of the rotor and the ideal rotation angle of the Rotor is determined, the control signal being generated as a function of the angular deviation and/or an input variable determined by means of the angular deviation. The ideal rotation angle of the rotor is referred to below as α set , the current rotation angle of the rotor as α and the angular deviation as Δα.

Mittels der Steuerungseinrichtung wird also ein störungsfreier Idealfall angenommen bzw. simuliert und hieraus der zu erwartende ideale Rotationswinkel αsoll bestimmt. Diese Bestimmung kann etwa über einer seitens der Steuerungseinrichtung hinterlegten Lookup-Tabelle oder einer analytischen Berechnung, die etwa auf einem Modell des Antriebsstrangs basiert, erfolgen. Die Winkelabweichung ergibt sich zu Δα = αsoll - αist oder umgekehrt. Die Steuerung bzw. Regelung kann derart erfolgen, dass der Wert von Δα möglichst klein wird, also dass der reale Zustand möglichst nahe an den störungsfreien Idealfall angeglichen wird.A fault-free ideal case is thus assumed or simulated by means of the control device and the ideal rotation angle α desired to be expected is determined from this. This determination can be made using a lookup table stored by the control device or an analytical calculation based, for example, on a model of the drive train. The angular deviation results in Δα=α set −α actual or vice versa. The control or regulation can take place in such a way that the value of Δα becomes as small as possible, that is to say that the real state is adjusted as closely as possible to the fault-free ideal case.

Zur Bestimmung des idealen Rotationswinkels αsoll und/oder im Rahmen einer Regelungsvorschrift, die zur Generierung des Steuersignals angewendet wird, kann wenigstens eine Information erfasst und berücksichtigt werden. So kann eine Elastizitätsinformation berücksichtigt werden, die ein elastisches Verhalten der Übertragungskomponenten bei der Übertragung des Antriebsmoments beschreibt. Im Allgemeinen betrifft die Elastizitätsinformation eine sogenannte Elastizitäts-Funktion, die das elastische Verhalten des Antriebsstrangs respektive dessen Komponenten in Abhängigkeit einer Größe oder mehrerer Größen beschreibt. Im Speziellen kann die Elastizitätsinformation eine Elastizitätskonstante der Übertragungskomponenten bei der Übertragung des Antriebsmoments betreffen, die insbesondere von dem Wert des Antriebsmoments abhängt. Die Elastizitätskonstante wird nachfolgend mit EAS bezeichnet. Hierbei wird der Umstand berücksichtigt, dass die Übertragungskomponenten eine Elastizität beziehungsweise Steifigkeit aufweisen, so dass der Antriebsstrang modellhaft und idealisiert als ein System verstanden werden kann, bei dem der Rotor und das Rad mittels einer elastischen Torsionsfeder miteinander verbunden sind. Wird seitens der elektrischen Maschine ein Antriebsmoment MEM erzeugt, so wird aufgrund der Elastizität dieser Komponenten eine spannungsverursachte Winkelabweichung, die nachfolgend mit ΔαM bezeichnet wird, der Übertragungskomponenten bewirkt. Diese ist gemäß dem Hooke'schen Gesetz umso größer, je größer das Antriebsmoment MEM ist. Insbesondere kann ein linearer Zusammenhang zwischen MEM und ΔαM angenommen werden. Die Elastizitätskonstante EAS kann somit als Federkonstante des Gesamtsystems der Übertragungskomponenten, die den Rotor mit dem Rad koppeln, verstanden werden. Hierbei kann auch berücksichtigt werden, dass die Elastizitätskonstante EAS von dem Wert des aktuell vorliegenden Antriebsmoments MEM abhängt, was etwa durch Schwingungsdämpfer des Antriebsstrangs verursacht wird. Die spannungsverursachte Winkelabweichung ΔαM stellt somit ein Maß für das aktuell mittels des Antriebsstrangs übertragene Antriebsmoment MEM dar.At least one piece of information can be recorded and taken into account in order to determine the ideal rotation angle α desired and/or as part of a regulation specification that is used to generate the control signal. In this way, elasticity information can be taken into account, which describes an elastic behavior of the transmission components when the drive torque is transmitted. In general, the elasticity information relates to what is known as an elasticity function, which describes the elastic behavior of the drive train or its components as a function of one variable or multiple variables. In particular, the elasticity information can relate to an elasticity constant of the transmission components when the drive torque is transmitted, which depends in particular on the value of the drive torque. The elasticity constant is denoted by E AS in the following. This takes into account the fact that the transmission components have elasticity or rigidity, so that the drive train can be understood as a model and idealized as a system in which the rotor and the wheel are connected to one another by means of an elastic torsion spring. If the electrical machine generates a drive torque M EM , then due to the elasticity of these components, a stress-caused angular deviation, referred to below as Δα M , is caused in the transmission components. According to Hooke's law, this is all the greater, the greater the drive torque M EM . In particular, a linear relationship between M EM and Δα M can be assumed. The elasticity constant E AS can thus be understood as the spring constant of the overall system of transmission components that couple the rotor to the wheel. It can also be taken into account here that the elasticity constant E AS depends on the value of the drive torque M EM currently present, which is caused, for example, by vibration dampers in the drive train. The stress-caused angular deviation Δα M thus represents a measure of the drive torque M EM currently being transmitted by means of the drive train.

Zusätzlich oder alternativ kann eine Übersetzungsinformation berücksichtigt werden, die ein mittels des Antriebsstrangs, insbesondere mittels eines Getriebes des Antriebsstrangs, bewirktes Übersetzungsverhältnis zwischen dem Rotor und dem Rad betrifft. Das Übersetzungsverhältnis des Antriebsstrangs wird nachfolgend mit iAS bezeichnet. Würde also im Antriebsstrang ein Übersetzungsverhältnis von iAS = 1 vorliegen, so würde sich aus der Maschinenrotationsinformation und der Radrotationsinformation ergeben, dass im drehschwingungs- bzw. störungsfreien Fall der relative Rotationswinkel α*Rotor zeitlich konstant ist, da sich die relative Rotationsstellung zwischen dem Rotor und dem Rad in diesem Fall nicht ändert. Sofern das Übersetzungsverhältnis iAS ≠ 1 ist, so würde der relative Rotationswinkel α*Rotor zeitlich nicht konstant sein, sondern gemäß einem linearen Zusammenhang ab- oder zunehmen. Die Steigung der entsprechenden Geraden hängt von dem Übersetzungsverhältnis iAS ab. Das Übersetzungsverhältnis iAS ist insbesondere definiert als der Quotient der Umlaufperiode des Rades und der Umlaufperiode des Rotors oder umgekehrt.Additionally or alternatively, transmission information can be taken into account, which relates to a transmission ratio between the rotor and the wheel brought about by means of the drive train, in particular by means of a transmission of the drive train. The transmission ratio of the drive train is referred to below as i AS . If there were a transmission ratio of i AS = 1 in the drive train, the machine rotation information and the wheel rotation information would result in the relative rotation angle α* rotor being constant over time if there were no torsional vibrations or faults, since the relative rotation position between the rotor and the wheel does not change in this case. If the transmission ratio i AS ≠ 1, the relative rotation angle α* rotor would not be constant over time, but would increase or decrease according to a linear relationship. The gradient of the corresponding straight line depends on the gear ratio i AS . The transmission ratio i AS is defined in particular as the quotient of the revolution period of the wheel and the revolution period of the rotor or vice versa.

Ferner kann eine Spielinformation berücksichtigt werden, die ein im Antriebsstrang vorliegendes Spiel bei der Übertragung des Antriebsmoments beschreibt. Hierbei wird ein aufgrund der Übertragungskomponenten vorliegendes Spiel im Antriebsstrang berücksichtigt. Der Wert des Spiels, das nachfolgend als SAS bezeichnet wird, kann den Drehwinkel des Rotors angeben, um den dieser maximal verdreht werden kann, ohne dass hierdurch eine Drehung des Rades bewirkt wird und gleichzeitig der Antriebsstrang spannungsfrei bleibt.Furthermore, play information can be taken into account, which describes play present in the drive train when the drive torque is being transmitted. Here, a play in the drive train that is present due to the transmission components is taken into account. The value of the play, which is referred to below as S AS , can indicate the maximum angle of rotation of the rotor by which it can be rotated without causing the wheel to rotate and at the same time the drive train remains stress-free.

Zusätzlich oder alternativ kann eine Antriebsmomentinformation berücksichtigt werden, die ein fahrerseitig vorgegebenes Antriebsmoment betrifft. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn zur Bestimmung von αsoll die spannungsverursachte Winkelabweichung ΔαM berücksichtigt werden soll, da diese, wie bereits erwähnt wurde, von dem Antriebsmoment abhängt. Wie bereits oben erwähnt wurde, wird das fahrerseitig vorgegebene Antriebsmoment mit Msoll abgekürzt.Additionally or alternatively, a drive torque information can be taken into account that a driving torque specified by the driver is concerned. This is particularly expedient if the angular deviation Δα M caused by the stress is to be taken into account for the determination of α setpoint , since this, as already mentioned, depends on the drive torque. As already mentioned above, the drive torque specified by the driver is abbreviated as M set .

Ein im Zusammenhang mit einer elektrischen Maschine als Antriebsquelle für ein Kraftfahrzeug bekanntes Problem betrifft im Antriebsstrang entstehende Drehschwingungen. Diese sind im Bereich des Antriebsstrangs vorliegende Schwingungen, die die seitens der Übertragungskomponenten vorliegende Rotationsbewegung überlagern. Häufig ist die elektrische Maschine die Quelle für die Drehschwingungen im Antriebsstrang, da beispielsweise Asymmetrien des elektromagnetischen Feldes in der elektrischen Maschine zu Schwankungen des Antriebsmoments führen können, die auch als „Torque Ripple“ bezeichnet werden. Eine weitere häufige Ursache für Drehschwingungen sind abrupte Änderungen der Stellungen eines Gaspedals und mithin schnelle Wechsel des über den Antriebsstrangs übertragenen Antriebsmoments. Da die Übertragungskomponenten des Antriebsstrangs bezüglich ihrer Torsionsbeanspruchung eine Elastizität respektive Steifigkeit aufweisen, pflanzen sich die Drehschwingungen in den gesamten Antriebsstrang fort, was sich negativ auf das fahrerseitg wahrnehmbare Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs auswirkt. Besonders ausgeprägt ist dieser Effekt, wenn seitens der elektrischen Maschine ein Antriebsmomentmoment mit einer Frequenz erzeugt wird, die mit einer Resonanzfrequenz des Antriebsstrangs zusammenfällt Typische Auswirkungen sind etwa ungleichmäßig erfolgende Beschleunigungsvorgänge bzw. ein Ruckeln.A problem that is known in connection with an electric machine as a drive source for a motor vehicle relates to torsional vibrations occurring in the drive train. These are vibrations present in the area of the drive train, which are superimposed on the rotational movement present on the part of the transmission components. The electric machine is often the source of the torsional vibrations in the drive train, since, for example, asymmetries in the electromagnetic field in the electric machine can lead to fluctuations in the drive torque, which are also referred to as "torque ripple". Another frequent cause of torsional vibrations are abrupt changes in the position of an accelerator pedal and thus rapid changes in the drive torque transmitted via the drive train. Since the transmission components of the drive train have an elasticity or rigidity with regard to their torsional stress, the torsional vibrations are propagated in the entire drive train, which has a negative effect on the driving behavior of the motor vehicle that can be perceived by the driver. This effect is particularly pronounced when the electric machine generates a drive torque with a frequency that coincides with a resonant frequency of the drive train. Typical effects are uneven acceleration processes or jerking.

Bezüglich dieser Problematik kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass auf der Basis der Maschinenrotationsinformation und/oder der mittels der Maschinenrotationsinformation ermittelten Eingangsgröße und mittels der Steuerungseinrichtung ermittelt wird, ob in dem Antriebsstrang aktuell eine Drehschwingung vorliegt und/oder das Auftreten einer Drehschwingung, insbesondere mit bekannter Schwingungsperiode, unmittelbar bevorsteht, wobei in diesem Fall auf der Basis der der Maschinenrotationsinformation und/oder der mittels der Maschinenrotationsinformation ermittelten Eingangsgröße ein Parameter der Drehschwingung ermittelt wird, wobei die Steuerungseinrichtung anhand des Parameters das Steuersignal derart generiert, dass eine zeitliche Variation des Antriebsmoments die Drehschwingung zumindest teilweise kompensiert. Unter dem Begriff „kompensieren“ wird in diesem Zusammenhang verstanden, dass dem schwingenden System, also dem Antriebsstrang, Energie entzogen wird, die in diesem System aufgrund der Drehschwingung vorliegt bzw. gespeichert ist. Anders ausgedrückt erfolgt in dieser Ausführungsform ein Dämpfen der Drehschwingung. So kann das Antriebsmoment MEM mit einem variablen Drehmoment derart überlagert werden, dass bezüglich der Schwingungsbewegung des schwingenden Systems eine Schwingungsenergie entzogen wird.With regard to this problem, it can be provided in the method according to the invention that, on the basis of the machine rotation information and/or the input variable determined using the machine rotation information and by means of the control device, it is determined whether there is currently torsional vibration in the drive train and/or the occurrence of torsional vibration, in particular with a known vibration period, is imminent, in which case a parameter of the torsional vibration is determined on the basis of the machine rotation information and/or the input variable determined using the machine rotation information, wherein the control device uses the parameter to generate the control signal in such a way that a variation over time of the drive torque the torsional vibration at least partially compensated. In this context, the term "compensate" means that the vibrating system, i.e. the drive train, is deprived of energy that is present or stored in this system due to the torsional vibration. In other words, in this embodiment, the torsional vibration is damped. A variable torque can thus be superimposed on the drive torque M EM in such a way that vibrational energy is extracted with respect to the vibrational movement of the vibrating system.

Besonders bevorzugt erfolgt diese Auswertung auf der Basis der Winkelabweichung und/oder der mittels der Winkelabweichung ermittelten Eingangsgröße, wobei die Winkelabweichung die Abweichung zwischen der aktuellen Rotationsstellung des Rotors und einer Rotationsstellung des Rotors in einem drehschwingungsfreien Zustand des Antriebsstrangs ist. Die erfasste Maschinenrotationsinformation respektive die Winkelabweichung Δα erlaubt es, dass quasi ohne Zeitverzögerung das Vorliegen einer Drehschwingung sowie deren Parameter ermittelt werden kann. Ausgehend hiervon wird das Antriebsmoment MEM mittels des Steuersignals derart angepasst respektive variiert, dass eine weitere Drehschwingung gezielt in den Antriebsstrang eingespeist wird, so dass quasi eine aktive Dämpfung der vorliegenden Drehschwingung bewirkt wird um die Drehschwingung abzuschwächen oder im Idealfall komplett zu eliminieren.This evaluation is particularly preferably based on the angular deviation and/or the input variable determined using the angular deviation, the angular deviation being the deviation between the current rotational position of the rotor and a rotational position of the rotor when the drive train is in a torsional vibration-free state. The recorded machine rotation information or the angle deviation Δα allows the presence of a torsional vibration and its parameters to be determined virtually without a time delay. Based on this, the drive torque M EM is adjusted or varied by means of the control signal in such a way that a further torsional vibration is specifically fed into the drive train, so that active damping of the present torsional vibration is effected in order to weaken the torsional vibration or, ideally, to completely eliminate it.

Sofern ermittelt wird, ob das Auftreten einer Drehschwingung, etwa mit bekannter Schwingungsperiode, unmittelbar bevorsteht, so kann mittels der der Variation des Antriebsmoments MEM bewirkt werden, dass diese Drehschwingung bereits von Beginn an, also wenn die Schwingungsamplitude noch sehr schwach ausgeprägt ist, gedämpft bzw. abgeschwächt wird. Hierbei kann insbesondere ausgenutzt werden, dass Drehschwingungen typischerweise bei sogenannten Resonanzfrequenzen entstehen, die aufgrund entsprechender Messungen oder Modellierungen bekannt sein können. Diese bekannten Schwingungsperioden können dahingehend genutzt werden, dass die zeitliche Variation des Antriebsmoments MEM bereits dann initiiert wird, wenn ersichtlich ist, dass eine solche Drehschwingung im Begriff ist zu entstehen respektive der zeitliche Verlauf von αRotor, αist und/oder Δα impliziert, dass die Resonanzfrequenz der Drehschwingung erreicht wird.If it is determined whether a torsional vibration is imminent, for example with a known period of vibration, the variation of the drive torque M EM can be used to dampen this torsional vibration right from the start, i.e. when the vibration amplitude is still very weak or is weakened. In this case, it can be used in particular that torsional vibrations typically occur at so-called resonant frequencies, which can be known based on corresponding measurements or modelling. These known oscillation periods can be used in such a way that the variation over time of the drive torque M EM is already initiated when it is evident that such a torsional oscillation is about to occur or the course over time of α rotor , α actual and /or Δα implies that the resonant frequency of the torsional vibration is reached.

Im Zusammenhang mit der zumindest teilweisen Kompensation der Drehschwingung kann vorgesehen sein, dass der Parameter

  • - eine aktuelle oder zu erwartende Amplitude und/oder
  • - eine aktuelle oder zu erwartende Phase und/oder
  • - eine aktuelle oder zu erwartende Schwingungsperiode
der Drehschwingung ist, wobei die elektrische Maschine mittels des Steuersignals derart angesteuert wird, dass dem Antriebsmoment ein sich, insbesondere periodisch, änderndes und von der Amplitude und/oder der Phase und/oder der Schwingungsperiode abhängendes Drehmoment derart aufgeprägt wird, dass die Drehschwingung gedämpft wird. So kann mittels der elektrischen Maschine zusätzlich zu dem Antriebsmoment ein Drehmoment erzeugt werden, das das Antriebsmoment überlagert. Die Amplitude wird nachfolgend mit A, die Phase mit φ und die Schwingungsperiode mit P abgekürzt.In connection with the at least partial compensation of the torsional vibration, it can be provided that the parameter
  • - a current or expected amplitude and/or
  • - a current or anticipated phase and/or
  • - a current or expected period of oscillation
of the torsional vibration, the electrical machine being controlled by means of the control signal in such a way that a torque that changes, in particular periodically, and depends on the amplitude and/or the phase and/or the period of oscillation is impressed on the drive torque in such a way that the torsional vibration is damped . In addition to the drive torque, the electric machine can thus generate a torque that is superimposed on the drive torque. The amplitude is hereinafter abbreviated as A, the phase as φ and the period of oscillation as P.

Insbesondere kann dem Antriebsmoment eine um etwa, insbesondere genau, 180° phasenverschobene Drehschwingung mit gleicher oder ähnlicher Schwingungsperiode und insbesondere gleicher oder ähnlicher Amplitude aufgeprägt werden.In particular, a torsional vibration that is phase-shifted by approximately, in particular exactly, 180° and has the same or similar vibration period and in particular the same or similar amplitude can be applied to the drive torque.

Sofern alle drei Größen A, φ und P der entstandenen oder entstehenden Drehschwingung bekannt sind, lässt sich durch eine Generierung der um insbesondere 180° phasenverschobenen Gegendrehschwingung die entstandene Drehschwingung abschwächen oder im Idealfall komplett eliminieren, und zwar wenn die Amplitude und die Schwingungsperiode der Gegendrehschwingung diesen Werten der entstandenen oder entstehenden Drehschwingung entsprechen. Eine Abschwächung bzw. Dämpfung der Drehschwingung kann jedoch auch mittels Schwingungen, die eine von 180° abweichend Phasenverschiebung aufweisen, erfolgen. Das zusätzliche Drehmoment kann eine von der vorliegenden Drehschwingung abweichende Signalform aufweisen. So kann für die Gegendrehschwingung nicht nur eine Sinus-, sondern etwa auch eine Dreiecks- oder Rechteckform vorgesehen sein. Durch die fortlaufende Erfassung und Auswertung der entsprechenden Informationen können etwaige Veränderungen der Parameter der Drehschwingung quasi ohne Zeitverzögerung erfasst und bei der Generierung der Gegendrehschwingung berücksichtigt werden.If all three variables A, φ and P of the torsional vibration that has or is occurring are known, the torsional vibration that has been generated can be weakened or, ideally, completely eliminated by generating the anti-rotational vibration, which is phase-shifted by 180° in particular, if the amplitude and the oscillation period of the anti-rotational vibration Correspond to values of the resulting or emerging torsional vibration. A weakening or damping of the torsional vibration can, however, also take place by means of vibrations which have a phase shift deviating from 180°. The additional torque can have a signal shape that differs from the existing torsional vibration. Thus, not only a sinusoidal shape, but also a triangular or rectangular shape can be provided for the anti-rotational vibration. Due to the continuous acquisition and evaluation of the corresponding information, any changes in the parameters of the torsional vibration can be detected with virtually no time delay and taken into account when generating the anti-torsional vibration.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass zur Generierung des Steuersignals seitens der Steuerungseinrichtung ein PID-Regelalgorithmus oder PD-Regelalgorithmus mit einem konstanten oder variablen, insbesondere von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs abhängenden, P-Faktor betreffend das P-Glied und einen konstanten oder variablen, insbesondere von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs abhängenden, D-Faktor betreffend das D-Glied verwendet wird. Der P-Faktor wird nachfolgend mit kP, der D-Faktor mit kD und die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs mit v abgekürzt.As part of the method according to the invention, it can be provided that, in order to generate the control signal, the control device uses a PID control algorithm or PD control algorithm with a constant or variable P factor relating to the P element and a constant one, in particular dependent on the speed of the motor vehicle or variable, in particular dependent on the speed of the motor vehicle, D-factor relating to the D-element is used. In the following, the P factor is abbreviated as k P , the D factor as k D and the speed of the motor vehicle as v.

Bei dem PID-Regelalgorithmus wird eine von einer Zeit t abhängende Ausgangsgröße a(t) aus einer zeitabhängigen Regelungseingangsgröße e(t) mittels a ( t ) = k P e ( t ) + k l 0 t e ( τ ) d τ + k D d d t e ( t )

Figure DE102021132391A1_0001
berechnet, wobei der erste Summand das P-Glied, der zweite Summand ein I-Glied, der dritte Summand das D-Glied und kI einen I-Faktor betreffend ein I-Glied darstellt. Im Falle eines PD-Regelalgrithmus ist kI = 0.In the PID control algorithm, an output variable a(t) dependent on a time t is converted from a time-dependent control input variable e(t) by means a ( t ) = k P e ( t ) + k l 0 t e ( τ ) i.e τ + k D i.e i.e t e ( t )
Figure DE102021132391A1_0001
calculated, with the first summand representing the P element, the second summand an I element, the third summand the D element and k I an I factor relating to an I element. In the case of a PD control algorithm, k I = 0.

Die Winkelabweichung Δα kann als Regelungs-Eingangsgröße verwendet werden. Die Regelung erfolgt bevorzugt dahingehend, dass das Antriebsmoment MEM der elektrischen Maschine derart geändert wird, dass die Winkelabweichung Δα möglichst klein oder im Idealfall Null ergibt.The angular deviation Δα can be used as a control input variable. The regulation is preferably carried out in such a way that the drive torque M EM of the electrical machine is changed in such a way that the angular deviation Δα is as small as possible or ideally zero.

Bezüglich der Faktoren kP und kD kann vorgesehen sein, dass diese konstant sind. Denkbar ist es auch, dass variable Werte zugrunde gelegt werden. So kann etwa vorgesehen sein, dass kP und kD von der aktuellen Geschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs abhängen und insbesondere umso kleiner sind, je größer die Geschwindigkeit v ist. Bezüglich einer Drehschwingungsdämpfung bedeutet dies, dass diese bei zunehmender Geschwindigkeit bei der Steuerung immer weniger Berücksichtigung findet, was vor dem Hintergrund, dass Drehschwingungen üblicherweise bei hohen Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs nicht mehr oder zumindest weniger stark ausgeprägt auftreten, zweckmäßig ist. Die Kompensation der Drehschwingungen erfolgt somit vorteilhaft verstärkt bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten v.With regard to the factors k P and k D it can be provided that these are constant. It is also conceivable that variable values are used as a basis. Provision can be made, for example, for k P and k D to depend on the current speed v of the motor vehicle and, in particular, to be smaller the greater the speed v. With regard to torsional vibration damping, this means that this is less and less taken into account in the control with increasing speed, which is expedient given that torsional vibrations usually no longer occur at high speeds of the motor vehicle, or at least to a lesser extent. The compensation of the torsional vibrations is thus advantageously increased at very low speeds v.

Ferner wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Steuerungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, das Verfahren gemäß der obigen Beschreibung durchzuführen. Sämtliche im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläuterte Vorteile, Merkmale und Aspekte gelten gleichermaßen für die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung und umgekehrt.Furthermore, the object on which the invention is based is achieved according to the invention by a control device which is set up to carry out the method according to the above description. All the advantages, features and aspects explained in connection with the method according to the invention apply equally to the control device according to the invention and vice versa.

Die Erfindung betrifft ferner eine Antriebsanordnung umfassend einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer elektrischen Maschine zur Erzeugung eines Antriebsmoments, das über wenigstens eine Übertragungskomponente des Antriebsstrangs auf wenigstens ein Rad des Kraftfahrzeugs übertragbar ist, wobei eine Steuerungseinrichtung der Antriebsanordnung dazu eingerichtet ist, ein Steuersignal zu generieren, mittels dem die elektrische Maschine ansteuerbar ist und das das aktuell durch die elektrische Maschine zu erzeugende Antriebsmoment beschreibt. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer solchen Antriebsanordnung dadurch gelöst, dass mittels eines Maschinenrotationserfassungsmittels der Antriebsanordnung eine einen aktuellen Rotationswinkel und/oder eine aktuelle Rotationsgeschwindigkeit eines Rotors betreffende Maschinenrotationsinformation erfassbar ist, wobei das Steuersignal in Abhängigkeit der Maschinenrotationsinformation und/oder einer mittels der Maschinenrotationsinformation ermittelten Eingangsgröße erzeugbar ist. Sämtliche im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung beschriebenen Merkmale, Vorteile und Aspekte sind gleichermaßen auf die erfindungsgemäße Antriebsanordnung übertragbar und umgekehrt.The invention further relates to a drive arrangement comprising a drive train of a motor vehicle with an electric machine for generating a drive torque which can be transmitted to at least one wheel of the motor vehicle via at least one transmission component of the drive train, wherein a control device of the drive arrangement is set up to generate a control signal, by means of which the electrical machine can be controlled and which is currently being generated by the electrical machine low drive torque describes. According to the invention, the object is achieved with such a drive arrangement in that machine rotation information relating to a current angle of rotation and/or a current rotational speed of a rotor can be detected by means of a machine rotation detection means of the drive arrangement, the control signal depending on the machine rotation information and/or an input variable determined using the machine rotation information is producible. All the features, advantages and aspects described in connection with the method according to the invention and the control device according to the invention can be transferred equally to the drive arrangement according to the invention and vice versa.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird erfindungsgemäß ferner gelöst durch ein Kraftfahrzeug umfassend eine Antriebsanordnung gemäß der vorangehenden Beschreibung. Sämtliche im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung und der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung erläuterten Vorteile, Merkmale und Aspekte sind gleichermaßen auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug anwendbar und umgekehrt.The object on which the invention is based is also achieved according to the invention by a motor vehicle comprising a drive arrangement according to the preceding description. All advantages, features and aspects explained in connection with the method according to the invention, the control device according to the invention and the drive arrangement according to the invention are equally applicable to the motor vehicle according to the invention and vice versa.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Diese zeigen schematisch:

  • 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung,
  • 2 ein Flussdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, das anhand des Kraftfahrzeugs der 1 erläutert wird,
  • 3 ein Diagramm betreffend den zeitlichen Verlauf des relativen Rotationswinkels α*Rotor beim Kraftfahrzeug aus 1 und Verfahren aus 2, wobei ein Übersetzungsverhältnis von iAS = 1 vorliegt,
  • 4 ein Diagramm betreffend den zeitlichen Verlauf des relativen Rotationswinkels α*Rotor beim Kraftfahrzeug aus 1 und Verfahren aus 2, wobei ein Übersetzungsverhältnis von iAS ≠ 1 vorliegt,
  • 5 ein Diagramm betreffend den zeitlichen Verlauf der Drehzahl des Rotors der elektrischen Maschine des Kraftfahrzeugs aus 1,
  • 6 ein Diagramm betreffend den zeitlichen Verlauf der Beschleunigung des Kraftfahrzeugs aus 1,
  • 7 ein Flussdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, das anhand des Kraftfahrzeugs der 1 erläutert wird,
  • 8 eine modellhafte Darstellung des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs der 1, und
  • 9 ein Diagramm betreffend den zeitlichen Verlauf des relativen Rotationswinkels α*Rotor beim Kraftfahrzeug aus 1 und Verfahren aus 7.
The invention is explained below using exemplary embodiments with reference to the figures. These show schematically:
  • 1 an embodiment of a motor vehicle according to the invention with an embodiment of a drive assembly according to the invention,
  • 2 a flowchart of a first embodiment of the method according to the invention, which is based on the motor vehicle 1 is explained
  • 3 a diagram relating to the time course of the relative rotation angle α* of the rotor in a motor vehicle 1 and procedures 2 , with a transmission ratio of i AS = 1,
  • 4 a diagram relating to the time course of the relative rotation angle α* of the rotor in a motor vehicle 1 and procedures 2 , with a transmission ratio of i AS ≠ 1,
  • 5 a diagram relating to the time course of the speed of the rotor of the electric machine of the motor vehicle 1 ,
  • 6 a diagram relating to the time course of the acceleration of the motor vehicle 1 ,
  • 7 a flowchart of a second embodiment of the method according to the invention, which is based on the motor vehicle 1 is explained
  • 8th a model representation of the drive train of the motor vehicle 1 , and
  • 9 a diagram relating to the time course of the relative rotation angle α* of the rotor in a motor vehicle 1 and procedures 7 .

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 1 mit einem Antriebsstrang 2. Der Antriebsstrang 2 umfasst eine einen Stator 3 und einen Rotor 4 aufweisende elektrische Maschine 5, mittels der ein Antriebsmoment MEM erzeugbar ist, das auf Räder 6 des Kraftfahrzeugs 1 übertragen wird. Zur Übertragung des Antriebsmoments MEM sind Übertragungskomponenten 7 des Antriebsstrangs 2 vorgesehen. Diese sind exemplarisch eine erste Antriebswelle 8, die einerseits mit dem Rotor 4 und andererseits mit einem Getriebe 9 des Antriebsstrangs 2 verbunden ist. Ferner umfasst der Antriebsstrang 2 eine einerseits mit dem Getriebe 9 und andererseits mit einer Antriebsachse 11 des Kraftfahrzeugs 1 verbundene zweite Antriebswelle 10. Die zweite Antriebswelle 10 kann hierbei mit der Antriebsachse 11 über ein nicht näher gezeigtes Differentialgetriebe gekoppelt sein. Die Antriebsachse 11 ist mit den Rädern 6 des Kraftfahrzeugs 1 verbunden. Ersichtlich ist bei dem in 1 gezeigten Kraftfahrzeug 1 ein Vorderachsantrieb vorgesehen, wobei ein Hinterachsantrieb oder ein Allradantrieb gleichermaßen denkbar ist. 1 1 shows a motor vehicle 1 according to the invention with a drive train 2. The drive train 2 comprises an electric machine 5 having a stator 3 and a rotor 4, by means of which a drive torque M EM can be generated, which is transmitted to wheels 6 of the motor vehicle 1. Transmission components 7 of the drive train 2 are provided for the transmission of the drive torque M EM . These are, for example, a first drive shaft 8 which is connected on the one hand to the rotor 4 and on the other hand to a transmission 9 of the drive train 2 . The drive train 2 also includes a second drive shaft 10 connected on the one hand to the transmission 9 and on the other hand to a drive axle 11 of the motor vehicle 1. The second drive shaft 10 can be coupled to the drive axle 11 via a differential gear, not shown in detail. The drive axle 11 is connected to the wheels 6 of the motor vehicle 1 . It can be seen in the in 1 Motor vehicle 1 shown is provided with a front axle drive, with a rear axle drive or all-wheel drive being equally conceivable.

Das Kraftfahrzeug 1 umfasst eine Steuerungseinrichtung 12, die unter anderem mit der elektrischen Maschine 5 verbunden ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Verbindungsleitungen in der 1 nicht dargestellt. Die Steuerungseinrichtung 12 ist dazu eingerichtet, ein Steuersignal 25 zu generieren, mittels dem die elektrische Maschine 5 angesteuert wird, wobei das Steuersignal 25 das das aktuell durch die elektrische Maschine 5 zu erzeugende Antriebsmoment MEM beschreibt.The motor vehicle 1 includes a control device 12 which is connected to the electric machine 5, among other things. For reasons of clarity, the connecting lines in the 1 not shown. The control device 12 is set up to generate a control signal 25 by means of which the electric machine 5 is controlled, the control signal 25 describing the drive torque M EM currently to be generated by the electric machine 5 .

Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Maschinenrotationserfassungsmittel 13, nämlich einen Drehwinkelgeber der elektrischen Maschine 5, mittels dem eine Drehbewegung des Rotors 4 erfasst wird. Konkret wird mittels des Maschinenrotationserfassungsmittels 13 eine aktuelle Drehposition des Rotors 4, also ein Drehwinkel αRotor, erfasst, der wiederum an die Steuerungseinrichtung 12 zur weiteren Auswertung übertragen wird. The motor vehicle 1 includes a machine rotation detection means 13, namely a rotary encoder of the electric machine 5, by means of which a rotary movement of the rotor 4 is detected. Specifically, a current rotational position of the rotor 4, ie a rotational angle α rotor , is detected by means of the machine rotation detection means 13, which in turn is transmitted to the control device 12 for further evaluation.

Bei der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der mittels des Maschinenrotationserfassungsmittels 13 erfasste Drehwinkel αRotor des Rotors 4 eine Steuerungs- bzw. Regelungsbasis zur Erzeugung des Steuersignals 25 darstellt oder dass anhand des Drehwinkels αRotor eine Regelungs-Eingangsgröße berechnet bzw. ermittelt wird, die eine Steuerungs- bzw. Regelungsbasis zur Erzeugung des Steuersignals 25 darstellt. Die Steuerung respektive Regelung der elektrischen Maschine 5 erfolgt somit auf der Basis von αRotor oder einer hiervon abgeleiteten Regelungsgröße, wobei bei den erläuterten Ausführungsbeispielen exemplarisch weitere Größen bzw. Informationen genutzt werden, worauf im Folgenden noch im Detail eingegangen wird.In the present invention it is provided that by means of the machine rotation detection The angle of rotation α rotor of the rotor 4 detected by means of 13 represents a control or regulation basis for generating the control signal 25, or that a control input variable is calculated or determined based on the angle of rotation α rotor , which forms a control or regulation basis for generating the control signal 25 represents. The control or regulation of the electrical machine 5 is thus based on α rotor or a regulation variable derived therefrom, further variables or information being used as an example in the exemplary embodiments explained, which will be discussed in detail below.

Die Anordnung umfassend den Antriebsstrang 2 und die Steuerungseinrichtung 12 stellt eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung 14 des Kraftfahrzeugs 1 dar.The arrangement comprising the drive train 2 and the control device 12 represents a drive arrangement 14 according to the invention of the motor vehicle 1.

2 zeigt ein Flussdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand des Kraftfahrzeugs 1 der 1. Die im Zusammenhang mit diesem Ausführungsbeispiel erläuterten Aspekte betreffen schwerpunktmäßig die Kompensation etwaiger, im Antriebsstrang 2 vorliegender Drehschwingungen, die insbesondere aufgrund sogenannter „Torque ripple“, also Schwingungen des seitens der elektrischen Maschine 5 bereitgestellten Antriebsmoments, entstehen. Das Verfahren umfasst die Schritte 15 bis 18, zu deren Durchführung insbesondere die Steuerungseinrichtung 12 eingerichtet ist. 2 shows a flowchart of a first embodiment of the method according to the invention based on the motor vehicle 1 of FIG 1 . The aspects explained in connection with this exemplary embodiment relate primarily to the compensation of any torsional vibrations present in the drive train 2 , which arise in particular due to so-called “torque ripple”, ie vibrations of the drive torque provided by the electric machine 5 . The method comprises steps 15 to 18, which the control device 12 in particular is set up to carry out.

Im ersten Schritt 15 werden eine Maschinenrotationsinformation 19 und eine Radrotationsinformation 20 erfasst und an die Steuerungseinrichtung 12 übertragen. Die Erfassung der Maschinenrotationsinformation 19 erfolgt mittels des Maschinenrotationserfassungsmittels 13, wobei diese Information die aktuelle Drehposition respektive den aktuellen Drehwinkel αRotor des Rotors 4 ist bzw. beschreibt. Zur Erfassung der Radrotationsinformation 20 ist ein Radrotationserfassungsmittel 21 vorgesehen, das exemplarisch ein ohnehin im Rahmen eines ABS-Systems des Kraftfahrzeugs 1 vorgesehener Sensor ist, mittels dem die aktuelle Drehposition respektive ein aktueller Drehwinkel αRad des Rades 6 erfasst wird. Obgleich im gezeigten Ausführungsbeispiel lediglich ein Radrotationserfassungsmittel 21 an einem der Räder 6 vorgesehen ist, ist gleichermaßen denkbar, insbesondere wenn der Antriebsstrang 2 ein Differentialgetriebe umfasst, dass zu diesem Zweck mehrere, unterschiedlichen Rädern 6 zugeordnete Radrotationserfassungsmittel 21 vorgesehen sind, da sich in diesem Fall die Rotationspositionen der Räder 6 unterscheiden können, was bei der Durchführung des vorliegenden Verfahrens berücksichtigt werden kann.In the first step 15 , machine rotation information 19 and wheel rotation information 20 are recorded and transmitted to the control device 12 . The machine rotation information 19 is acquired by means of the machine rotation acquisition means 13, this information being or describing the current rotational position or the current rotational angle α of the rotor 4 . A wheel rotation detection means 21 is provided for detecting the wheel rotation information 20, which is an example of a sensor already provided as part of an ABS system of the motor vehicle 1, by means of which the current rotational position or a current rotational angle α wheel of the wheel 6 is detected. Although only one wheel rotation detection means 21 is provided on one of the wheels 6 in the exemplary embodiment shown, it is equally conceivable, particularly if the drive train 2 comprises a differential gear, for a plurality of wheel rotation detection means 21 assigned to different wheels 6 to be provided for this purpose, since in this case the Rotational positions of the wheels 6 can differ, which can be taken into account when carrying out the present method.

Im zweiten Schritt 16 des Verfahrens wird ein aktueller relativer Rotationswinkel α*Rotor des Rotors 4 ermittelt respektive berechnet, und zwar mittels der Maschinenrotationsinformation 19 und der Radrotationsinformation 20. Der relative Winkel α*Rotor ist der Winkelunterschied zwischen dem aktuellen absoluten Rotationswinkel αRotor des Rotors 4 und dem aktuellen absoluten Rotationswinkel αRad des Rades 6. Der Wert für α*Rotor berechnet sich gemäß αRotor - αRad oder umgekehrt. Der relative Winkel α*Rotor stellt einen tatsächlich aktuell vorliegenden relativen Rotationswinkel αist zwischen dem Rotor 4 und dem Rad 6 dar. Im Rahmen des zweiten Schritts 16 wird zudem ein idealer absoluter oder relativer Rotationswinkel αsoll des Rotors 4 berechnet, der in einem störungs- bzw. drehschwingungsfreien Zustand des Antriebsstrangs 2 vorliegen würde.In the second step 16 of the method, a current relative angle of rotation α* rotor of the rotor 4 is determined or calculated using the machine rotation information 19 and the wheel rotation information 20. The relative angle α* rotor is the angle difference between the current absolute rotation angle α rotor of the rotor 4 and the current absolute rotation angle α wheel of wheel 6. The value for α* rotor is calculated according to α rotor - α wheel or vice versa. The relative angle α* rotor represents an actual relative rotation angle α actual between the rotor 4 and the wheel 6. As part of the second step 16, an ideal absolute or relative rotation angle α desired of the rotor 4 is also calculated, which occurs in a malfunction - Or torsional vibration-free state of the drive train 2 would be present.

Zum besseren Verständnis werden diese Größen nachfolgend anhand der 3 und 4 erläutert. 3 zeigt ein Diagramm, dessen x-Achse die Zeit und dessen y-Achse den relativen Winkel α*Rotor betrifft. Bezüglich 3 sei angenommen, dass der Antriebsstrang 2 ein Übersetzungsverhältnis iAS = 1 aufweist, also dass die Rotationsfrequenz des Rotors 4 der Rotationsfrequenz des Rades 6 entspricht. In diesem Fall ist der ideale Rotationswinkel αsoll des Rotors 4 ein konstanter Wert, was anhand des Graphen 22, der eine horizontale Gerade mit einer Steigung = 0 ist, deutlich wird. Dies gilt jedoch nur für den Idealfall, dass aktuell keine Störung, insbesondere Drehschwingung, im Antriebsstrang 2 vorliegt. Der reale Verlauf des relativen Winkels αist wird in 3 anhand des Graphen 23 gezeigt. Aufgrund der Drehschwingung oszilliert der Verlauf des Graphen 23 um den Graphen 22.For a better understanding, these sizes are shown below using the 3 and 4 explained. 3 shows a diagram whose x-axis relates to time and whose y-axis relates to the relative angle α* rotor . With reference to 3 let it be assumed that the drive train 2 has a transmission ratio i AS =1, ie that the rotational frequency of the rotor 4 corresponds to the rotational frequency of the wheel 6 . In this case, the ideal rotation angle α desired of the rotor 4 is a constant value, which becomes clear from the graph 22, which is a horizontal straight line with a slope=0. However, this only applies to the ideal case in which there is currently no fault, in particular torsional vibration, in the drive train 2 . The real progression of the relative angle α is in 3 shown by graph 23. Due to the torsional vibration, the course of graph 23 oscillates around graph 22.

Das in 4 gezeigte Diagramm zeigt dasselbe wie 3, jedoch mit dem Unterschied, dass der Antriebsstrang 2 ein Übersetzungsverhältnis iAS ≠ 1 aufweist, wobei iAS ein Übersetzungsverhältnis iG des Getriebes 9 ist. So ist in 4 der Graph 22 eine Gerade mit einer Steigung ≠ 0, wobei die Drehschwingung zu einem realen Verlauf des relativen Rotationswinkels αist gemäß dem Graphen 23 führt.This in 4 diagram shown shows the same as 3 , but with the difference that the drive train 2 has a transmission ratio i AS ≠ 1, where i AS is a transmission ratio i G of the transmission 9 . So is in 4 Graph 22 is a straight line with a gradient ≠0, with the torsional vibration leading to a real profile of the relative rotation angle α act according to graph 23 .

Im Rahmen des zweiten Schritts 16 wird anschließend eine Winkelabweichung Δα zwischen dem aktuellen Rotationswinkel αist und dem idealen Rotationswinkel αsoll gemäß Δα = αsoll - αist berechnet. Die Winkelabweichung Δα ist in den 3 und 4 durch den Pfeil 24 angedeutet. In einem störungs- bzw. drehschwingungsfreien Zustand des Antriebsstrangs 2 läge eine Winkelabweichung Δα von konstant 0 vor.As part of the second step 16, an angular discrepancy Δα between the current angle of rotation αactual and the ideal angle of rotation αnom is calculated according to Δα= αnom −αact. The angular deviation Δα is in the 3 and 4 indicated by the arrow 24. In a fault-free or torsional vibration-free state of the drive train 2, there would be an angular deviation Δα of constant 0.

Im nächsten Schritt 17 des Verfahrens erfolgt eine Auswertung der Winkelabweichung Δα dahingehend, ob in dem Antriebsstrang eine Drehschwingung vorliegt. Sofern dies nicht der Fall ist, also wenn Δα konstant 0 oder kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist, wird das Verfahren erneut im Schritt 15 gestartet. Sofern sich ergibt, dass eine Drehschwingung vorliegt, dann werden Parameter betreffend die Drehschwingung ermittelt. Konkret wird anhand Winkelabweichung Δα eine Amplitude A, eine Phase φ und eine Schwingungsperiode P der Drehschwingung ermittelt.In the next step 17 of the method, the angle deviation Δα is evaluated to determine whether there is torsional vibration in the drive train. Unless this is the case, that is if Δα is constantly 0 or smaller than a predetermined limit value, the method is restarted in step 15. If it turns out that a torsional vibration is present, then parameters relating to the torsional vibration are determined. Specifically, an amplitude A, a phase φ and an oscillation period P of the torsional oscillation are determined on the basis of the angular deviation Δα.

Anschließend wird im letzten Schritt 18 das Steuersignal 25 generiert. Dies erfolgt in Abhängigkeit der im Schritt 17 ermittelten Parameter A, φ und P. Das mittels des Steuersignals 25 durch die elektrische Maschine 5 generierte Antriebsmoment MEM variiert zeitlich derart, dass die vorliegende Drehschwingung kompensiert respektive gedämpft wird. Anders ausgedrückt wird dem System umfassend die schwingenden Komponenten Schwingungsenergie entzogen. Konkret wird dem Antriebsmoment MEM eine Schwingung aufgeprägt, die dieselbe Schwingungsperiode P und dieselbe Amplitude A wie die Drehschwingung aufweist, wobei die aufgeprägte Gegendrehschwingung um 180° phasenverschoben ist. Durch diese Maßnahme wird eine Dämpfung respektive Kompensation der Drehschwingung bewirkt. Bezüglich der Gegendrehschwingung kann gleichermaßen vorgesehen sein, dass diese eine von 180° abweichend Phasenverschiebung aufweist. Die Signalform der Gegendrehschwingung kann sinus-, dreiecks- oder rechteckförmig sein.Then, in the last step 18, the control signal 25 is generated. This takes place as a function of the parameters A, φ and P determined in step 17. The drive torque M EM generated by the electric machine 5 by means of the control signal 25 varies over time in such a way that the torsional vibration present is compensated or damped. In other words, vibration energy is withdrawn from the system comprising the vibrating components. In concrete terms, an oscillation is imposed on the drive torque M EM which has the same oscillation period P and the same amplitude A as the torsional oscillation, the counter-torsional oscillation which is imposed being phase-shifted by 180°. Damping or compensating for the torsional vibration is brought about by this measure. With regard to the anti-rotational vibration, it can likewise be provided that this has a phase shift deviating from 180°. The waveform of the anti-rotational vibration can be sinusoidal, triangular or square-wave.

Einige bei der vorliegenden Erfindung bewirkten Vorteile werden nachfolgend anhand der 5 und 6 erläutert. 5 zeigt ein Diagramm betreffend einen Anfahrvorgang des Kraftfahrzeugs 1, wobei die x-Achse die Zeit und die y-Achse eine aktuelle Drehzahl des Rotors 4 darstellt. Bei dem in 5 gezeigten Graphen 26 erfolgt keine Kompensation der Drehschwingung gemäß der obigen Beschreibung. Es wird deutlich, dass, sobald der Rotor 4 zu rotieren beginnt, die Drehzahl aufgrund der auftretenden Drehschwingungen vor allem in niedrigem Drehzahlbereich schwankt. 6 zeigt einen hierdurch bewirkten und insbesondere fahrerseitig wahrnehmbaren Effekt dieser Drehschwingungen. So betrifft die x-Achse die Zeit und die y-Achse eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs 1, die aufgrund der Variation der Drehzahl des Rotors 4 gemäß 5, vor allem im niedrigen Geschwindigkeitsbereich, deutlich variiert. So wird bei dem in 6 gezeigten Graphen 27 der Effekt bewirkt, dass das Anfahren aus Fahrersicht nicht sanft und gleichmäßig, sondern vielmehr ruckelartig und ungleichmäßig erfolgt, was bezüglich des Fahrtkomforts nachteilig ist. Durch die Kompensation der Drehschwingungen gemäß des anhand der 2 erläuterten Verfahrens werden die in den 5 und 6 dargestellten Graphen 26, 27 deutlich geglättet, so dass das Kraftfahrzeug 1 sanft und gleichmäßig anfährt bzw. beschleunigt.Some advantages brought about by the present invention are described below with reference to FIG 5 and 6 explained. 5 shows a diagram relating to a starting process of the motor vehicle 1, the x-axis representing the time and the y-axis representing a current speed of the rotor 4. At the in 5 Graphs 26 shown are not compensated for the torsional vibration according to the above description. It becomes clear that as soon as the rotor 4 begins to rotate, the speed fluctuates due to the torsional vibrations that occur, especially in the low speed range. 6 shows an effect of these torsional vibrations caused by this and particularly noticeable by the driver. Thus, the x-axis relates to time and the y-axis to an acceleration of the motor vehicle 1, which is due to the variation in the speed of the rotor 4 in accordance with 5 , especially in the low speed range, varies significantly. This is how the in 6 Graph 27 shown causes the effect that starting from the driver's point of view is not smooth and smooth, but rather jerky and uneven, which is disadvantageous in terms of driving comfort. By compensating for the torsional vibrations based on the 2 the methods explained in the 5 and 6 Graphs 26, 27 shown are clearly smoothed, so that motor vehicle 1 starts or accelerates smoothly and evenly.

Ein im Zusammenhang mit der Erfassung der Rotationwinkel, also der bereits erläuterten Winkel αRotor, αRad, α*Rotor, αsoll, αist und Δα sowie weiterer später noch erläuterter Größen betreffend die Rotationswinkel, häufig relevanter Aspekt wird nachfolgend erläutert. So wird bei den vorliegend erläuterten Ausführungsbeispielen von einer Erfassung eines Winkels dahingehend ausgegangen, dass dieser mittels eines Zahlenwerts von 0° bis 360° beschrieben wird. Dies ist jedoch nur beispielhaft zu verstehen. So ist denkbar, dass die Winkelerfassung im Rahmen eines inkrementellen Gebers erfolgt, und zwar sowohl seitens der elektrischen Maschine 5 als auch seitens der Räder 6. Das heißt, dass nach dem Durchlaufen eines Rotationsinkrements bei der elektrischen Maschine 5 ein Zähler um einen Wert von 1 hoch- und nach dem Durchlaufen eines Rotationsinkrements bei dem Rad 6 und 1 herabgesetzt wird. Hierdurch wird unmittelbar ein den relativen Rotationswinkel α*Rotor zwischen dem Rotor 4 und dem Rad 6 beschreibender Wert ermittelt. Sofern die elektrische Maschine 5 mehrpolig ist, dann ist hierbei zu berücksichtigen, dass ein Sensor, mittels dem die Änderung des Magnetfeldes erfasst wird, bei jedem Durchlaufen eines Pols ein den Bereich von 0° bis 360° durchlaufendes Signal liefert.A frequently relevant aspect in connection with the detection of the rotation angles, ie the already explained angles α rotor , α wheel , α* rotor , α target , α actual and Δα as well as other quantities relating to the rotation angles explained later, is explained below. In the exemplary embodiments explained here, it is assumed that an angle is detected in that it is described using a numerical value from 0° to 360°. However, this is only to be understood as an example. It is conceivable that the angle is detected as part of an incremental encoder, both on the part of the electric machine 5 and on the part of the wheels 6. This means that after a rotation increment has been run through in the electric machine 5, a counter increases by a value of 1 up and down after going through one rotational increment at wheel 6 and 1. As a result, a value describing the relative rotation angle α* rotor between the rotor 4 and the wheel 6 is determined directly. If the electrical machine 5 has multiple poles, it must be taken into account here that a sensor, by means of which the change in the magnetic field is detected, supplies a signal covering the range from 0° to 360° each time it passes through a pole.

Nachfolgend wird eine mögliche, ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegende Variation des anhand der 2 dargelegten Verfahrens erläutert. Bei dieser Abwandlung ist es nicht zwingend erforderlich, dass die Radrotationsinformation 20 erfasst und ausgewertet wird, so dass der zweite Schritt 16 betreffend die Ermittlung des relativen Winkels α*Rotor des Rotors 4 entfallen kann. Der Schritt 17 unterscheidet sich zu dem anhand der 2 erläuterten Verfahren dahingehend, dass die Kenntnis einer Schwingungsperiode P respektive Resonanzfrequenz einer typischerweise auftretenden Drehschwingung vorausgesetzt wird. Sofern die Werte für αRotor implizieren, dass eine Resonanzfrequenz erreicht wird, so können selbst in dem Fall, dass die Drehschwingung aktuell erst ganz schwach ausgeprägt vorliegt, zeitliche Variationen des Antriebsmoments MEM im Schritt 18 generiert werden, so dass die Drehschwingung bereits von Beginn an gedämpft respektive kompensiert wird und letztlich aus Fahrersicht gar nicht erst spürbar auftritt.Below is a possible variation, also within the scope of the present invention, based on the 2 explained procedure. With this modification, it is not absolutely necessary for the wheel rotation information 20 to be recorded and evaluated, so that the second step 16 relating to the determination of the relative angle α* rotor of the rotor 4 can be omitted. Step 17 differs from that based on FIG 2 explained method to the effect that the knowledge of an oscillation period P or resonant frequency of a typically occurring torsional vibration is required. If the values for α rotor imply that a resonant frequency is reached, even if the torsional vibration is currently only very weakly pronounced, temporal variations in the drive torque M EM can be generated in step 18, so that the torsional vibration is already present from the start is dampened or compensated for and ultimately does not occur noticeably from the driver's point of view.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird anhand der 7 erläutert. Dieses Verfahren umfasst die Schritte 28 bis 30, wobei der erste Schritt 28 dem Schritt 15 des Verfahrens der 2 entspricht, nämlich betreffend die Erfassung der Maschinenrotationsinformation 19 und der Radrotationsinformation 20, also der Winkelstellung αRotor des Rotors und der Winkelstellung αRad des Rades.Another embodiment of the method is based on the 7 explained. This method comprises steps 28 to 30, with the first step 28 corresponding to step 15 of the method 2 corresponds, namely relating to the detection of the machine rotation information 19 and the wheel rotation information 20, ie the Angular position α rotor of the rotor and angular position α wheel of the wheel.

Im zweiten Schritt 29 des Verfahrens wird, genau wie im zweiten Schritt 16 des Verfahrens der 2, der aktuelle relative Rotationswinkel α*Rotor des Rotors 4, also der Winkel αist, der Winkel αsoll und die Winkelabweichung Δα bestimmt. Als Unterschied wird bei der Bestimmung von αsoll eine spannungsverursachte Winkelabweichung ΔαM zwischen der tatsächlichen Rotationsstellung des Rotors 4 und einer Rotationsstellung des Rotors 4 in einem spannungsfreien Zustand des Antriebsstrangs 2 berücksichtigt.In the second step 29 of the method, just like in the second step 16 of the method 2 , the current relative angle of rotation α* rotor of the rotor 4, ie the angle α is , the angle α is intended and the angular deviation Δα is determined. A stress-caused angular discrepancy Δα M between the actual rotational position of the rotor 4 and a rotational position of the rotor 4 in a stress-free state of the drive train 2 is taken into account as a difference when determining α set .

Zum besseren Verständnis der spannungsverursachten Winkelabweichung ΔαM wird auf die 8 und 9 Bezug genommen. 8 zeigt modellhaft den Antriebsstrang 2, wobei der Rotor 4 und das Rad 6 über die Übertragungskomponenten 7 aneinandergekoppelt sind. Die Rotation der Übertragungskomponenten 7 wird durch den Pfeil 31 angedeutet. Die Übertragungskomponenten 7 sind in 8 symbolhaft als eine elastische Torsionsfeder angedeutet. So weisen die Übertragungskomponenten 7 eine Elastizität respektive Steifigkeit bezüglich der Übertragung des Antriebsmoments MEM auf. Sofern kein Antriebsmoment MEM übertragen wird, dann befinden sich die Übertragungskomponenten 7 in einem spannungsfreien Zustand, so dass keine elastische Verformung auftritt. Wird ein Antriebsmoment MEM über den Antriebsstrang 2 übertragen, so bewirkt dies eine elastische Verformung bezüglich des Rotationswinkels der Übertragungskomponenten 7. Gemäß dem Hooke'schen Gesetz ist eine aufgrund der Elastizität der Übertragungskomponenten 7 verursachte zusätzlich Verdrehung der Rotationsposition des Rotors 4 um eine spannungsverursachte Winkelabweichung ΔαM die Folge. Ersichtlich ist die spannungsverursachte Winkelabweichung ΔαM ein Maß für das mittels des Rotors 4 respektive der elektrischen Maschine 5 generierte Antriebsmoment MEM.For a better understanding of the stress-caused angle deviation Δα M is on the 8th and 9 referenced. 8th shows a model of the drive train 2, the rotor 4 and the wheel 6 being coupled to one another via the transmission components 7. The rotation of the transmission components 7 is indicated by the arrow 31 . The transmission components 7 are in 8th symbolically indicated as an elastic torsion spring. Thus, the transmission components 7 have an elasticity or rigidity with regard to the transmission of the drive torque M EM . If no drive torque M EM is transmitted, then the transmission components 7 are in a stress-free state, so that no elastic deformation occurs. If a drive torque M EM is transmitted via the drive train 2, this causes an elastic deformation with regard to the angle of rotation of the transmission components 7. According to Hooke's law, an additional rotation of the rotational position of the rotor 4 caused by the elasticity of the transmission components 7 by an angular deviation caused by stress Δα M the sequence. It can be seen that the voltage-caused angular deviation Δα M is a measure of the drive torque M EM generated by means of the rotor 4 or the electric machine 5 .

9 zeigt ein Diagramm, dessen x-Achse die Zeit und dessen y-Achse den aktuellen Winkel α*Rotor des Rotors 4 betrifft. Gezeigt ist eine Beschleunigungsphase des Kraftfahrzeugs 1, wobei in einem ersten Zeitabschnitt 32 ein erstes Antriebsmoment MEM1 und in einem zweiten Zeitabschnitt 33 ein zweites Antriebsmoment MEM2 mittels der elektrischen Maschine 5 erzeugt wird, wobei MEM1 größer als MEM2 ist. Beim Übergang vom ersten Zeitabschnitt 32 zum zweiten Zeitabschnitt 33 wird mittels des Getriebes 9 von einem ersten in einen zweiten Gang geschaltet, so dass sich die Steigungen aufgrund der unterschiedlichen Werte des Übersetzungsverhältnisses iAS ändert. Der Graph 34 zeigt den Verlauf, wenn der Antriebsstrang 2 spannungsfrei wäre respektive keine Elastizität, sondern ein starres Verhalten aufweisen würde. Der Graph 35 zeigt den bezüglich der Elastizität der Übertragungskomponenten 7 korrigierten Verlauf. Es wird deutlich, dass im ersten Zeitabschnitt 32 im Vergleich zum zweiten Zeitabschnitt 33 dadurch, dass MEM1 größer als MEM2 ist, eine stärkere elastische Verformung im Antriebsstrang 2 auftritt. Konkret wird im ersten Zeitabschnitt 32 ein Gaspedal 36 des Kraftfahrzeugs 1 stärker gedrückt als im zweiten Zeitabschnitt 33. Die spannungsverursachten Winkelabweichung ΔαM wird in der 9 durch den Pfeil 37 angedeutet. 9 shows a diagram whose x-axis relates to time and whose y-axis relates to the current angle α* of the rotor 4 . An acceleration phase of the motor vehicle 1 is shown, with a first drive torque M EM1 being generated in a first time segment 32 and a second drive torque M EM2 being generated in a second time segment 33 by means of the electrical machine 5, with M EM1 being greater than M EM2 . During the transition from the first time segment 32 to the second time segment 33, the transmission 9 is used to shift from a first to a second gear, so that the gradients change due to the different values of the transmission ratio i AS . Graph 34 shows the course if the drive train 2 were stress-free or if it had no elasticity but rather rigid behavior. The graph 35 shows the course corrected with regard to the elasticity of the transmission components 7 . It is clear that in the first period of time 32 in comparison to the second period of time 33, because M EM1 is greater than M EM2 , a stronger elastic deformation occurs in the drive train 2 . In concrete terms, an accelerator pedal 36 of motor vehicle 1 is pressed harder in first time segment 32 than in second time segment 33. Angle deviation Δα M caused by stress is in FIG 9 indicated by the arrow 37.

Nachfolgend werden Details bezüglich der konkreten Regelungsvorschrift erläutert, die im Rahmen des zweiten Schritts 29 des Verfahrens der 7 angewandt wird, wobei Δα die Regelungs-Eingangsgröße ist. So werden zur Bestimmung von Δα zunächst eine Elastizitätsinformation 38, eine Spielinformation 39 und eine Antriebsmomentinformation 40 ermittelt. Die Ermittlung der Informationen 38 und 39 kann dadurch erfolgen, dass diese seitens der Steuerungseinrichtung 12 gespeichert sind und vorgegeben werden.Details regarding the specific regulation are explained below, which in the context of the second step 29 of the method 7 is applied, where Δα is the control input variable. In order to determine Δα, elasticity information 38, play information 39 and drive torque information 40 are first determined. The information 38 and 39 can be ascertained by the control device 12 storing and specifying it.

Die Elastizitätsinformation 38 betrifft bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielhaft lediglich die Elastizitätskonstante EAS des Antriebsstrangs 2, die bei der Übertragung des Antriebsmoments MEM vorliegt, wobei EAS konstant sein oder vom Wert des Antriebsmoments MEM abhängen kann. Allgemein kann die Elastizitätsinformation 38 eine sogenannte Elastizitäts-Funktion betreffen, die das elastische Verhalten des Antriebsstrangs 2 respektive dessen Komponenten in Abhängigkeit des Antriebsmoments MEM und gegebenenfalls weiterer Zustandsgrößen des schwingenden Systems respektive Antriebsstrangs 2 beschreiben lässt.In the present exemplary embodiment, the elasticity information 38 only relates to the elasticity constant E AS of the drive train 2, which is present when the drive torque M EM is transmitted, with E AS being able to be constant or dependent on the value of the drive torque M EM . In general, the elasticity information 38 can relate to a so-called elasticity function, which allows the elastic behavior of the drive train 2 or its components to be described as a function of the drive torque M EM and possibly other state variables of the oscillating system or drive train 2 .

Die Spielinformation 39 betrifft ein im Antriebsstrang 2 vorliegendes Spiel SAS bei der Übertragung des Antriebsmoments MEM. Die Größe SAS beschreibt den Drehwinkel des Rotors 4, um den dieser maximal verdreht werden kann, ohne dass hierdurch eine Drehung des Rades 6 bewirkt wird, wobei im Antriebsstrang 2 keine elastische Verformung auftritt.The play information 39 relates to a play S AS present in the drive train 2 during the transmission of the drive torque M EM . The variable S AS describes the angle of rotation of the rotor 4 by which it can be rotated as a maximum without causing the wheel 6 to rotate, with no elastic deformation occurring in the drive train 2 .

Die Antriebsmomentinformation 40 betrifft das fahrerseitig vorgegebene Antriebsmoment Msoll und wird mittels des Gaspedals 36 des Kraftfahrzeugs 1 vorgegeben. Das Vorgabe-Antriebsmoment Msoll liegt im Rahmen einer Fahrzeugsteuerung 41 vor und wird an die Steuerungseinrichtung 12 übertragen. Ferner wird im Rahmen des Schritts 29 die Übersetzungsinformation 42 ermittelt, die das mittels des Antriebsstrangs 2, insbesondere mittels des Getriebes 9, bewirkte Übersetzungsverhältnis iAS zwischen dem Rotor 4 und dem Rad 6 beschreibt. Auch diese Information liegt im Rahmen der Fahrzeugsteuerung 41 vor.The drive torque information 40 relates to the drive torque M desired specified by the driver and is specified by means of the gas pedal 36 of the motor vehicle 1 . The default drive torque M setpoint is available within the framework of a vehicle controller 41 and is transmitted to the controller 12 . Furthermore, as part of step 29, the transmission information 42 is determined, which describes the transmission ratio i AS between the rotor 4 and the wheel 6 brought about by means of the drive train 2, in particular by means of the transmission 9. This information is also available within the framework of vehicle control 41 .

Konkret wird anhand der Radrotationsinformation 20 der ideale Rotationswinkel αsoll des Rotors 4 gemäß α s o l l = M s o l l E A S + S A S + α R a d i A S

Figure DE102021132391A1_0002
berechnet. Diese Größe entspricht dem Graphen 35 in 9 und ist bereits bezüglich ΔαM bereinigt. Der aktuelle Rotationswinkel αist entspricht dem ermittelten relativen tatsächlichen Rotationswinkel α*Rotor des Rotors 4, der in 9 durch den Graphen 43 angedeutet wird und, etwa aufgrund einer Drehschwingung, von dem idealen Graphen 35 abweicht. Die Regelungs-Eingangsgröße Δα, die in 9 durch den Pfeil 44 angedeutet ist, ergibt sich zu Δ α = α s o l l α i s t .
Figure DE102021132391A1_0003
Specifically, based on the wheel rotation information 20, the ideal rotation angle α set of the rotor 4 according to a s O l l = M s O l l E A S + S A S + a R a i.e i A S
Figure DE102021132391A1_0002
calculated. This size corresponds to the graph 35 in 9 and has already been corrected for Δα M . The current angle of rotation α ist corresponds to the determined relative actual angle of rotation α* rotor of the rotor 4, which is 9 is indicated by the graph 43 and deviates from the ideal graph 35, for example due to a torsional vibration. The control input variable Δα, which is 9 is indicated by the arrow 44 results in Δ a = a s O l l a i s t .
Figure DE102021132391A1_0003

Mittels eines PD-Regelalgorithmus wird das mittels der elektrischen Maschine 5 zu erzeugende Antriebsmoment MEM bestimmt, so dass Δα annähernd 0 wird oder sich einem anderen Zielwert annähert. Die entsprechende Regelungsvorschrift lautet M E M = Δ α k P + Δ α k D + M s o l l k M .

Figure DE102021132391A1_0004
The drive torque M EM to be generated by the electric machine 5 is determined by means of a PD control algorithm, so that Δα is approximately 0 or approaches another target value. The relevant regulation is: M E M = Δ a k P + Δ a k D + M s O l l k M .
Figure DE102021132391A1_0004

Hierbei ist kP der P-Faktor und kD der D-Faktor betreffend das P- bzw. D-Glied des PD-Regelalgorithmus. Der Faktor kM ist ein Proportionalitäts-Faktor für den Anteil eines Sollantriebsmoments Msoll, das bei der Regelung mit einfließt, wobei durch kM der aufgrund der Übertragungskomponenten 7 bewirkte Unterschied zwischen dem motorseitig generierten und dem an den Rädern 6 anliegenden Antriebsmoment berücksichtigt wird. Bezüglich der Faktoren kP, kD und kM ist exemplarisch vorgesehen, dass diese von der aktuellen Fahrsituation abhängen, nämlich von der aktuellen Geschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs. Konkret ist vorgesehen, dass die Faktoren kP und kD bei steigender Fahrgeschwindigkeit v kontinuierlich verringert und ab einer bestimmten vorgegebenen Fahrgeschwindigkeit 0 werden.Here, k P is the P factor and k D is the D factor relating to the P or D element of the PD control algorithm. The factor k M is a proportionality factor for the proportion of a target drive torque M set which is included in the regulation, with k M taking into account the difference between the drive torque generated on the engine side and the drive torque applied to the wheels 6 caused by the transmission components 7 . With regard to the factors k P , k D and k M , it is provided, for example, that they depend on the current driving situation, namely on the current speed v of the motor vehicle. In concrete terms, it is provided that the factors k P and k D are continuously reduced as the driving speed v increases and become 0 above a certain predetermined driving speed.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1 respektive des erfindungsgemäßen Verfahrens können weitere Aspekte berücksichtigt werden. So kann vorgesehen sein, dass die Drehzahl des Rotors 4 nach oben begrenzt ist. Ferner ist zudem eine maximal mögliche Beschleunigung des Kraftfahrzeugs 1 denkbar. Derartige Begrenzungen, insbesondere der Beschleunigung, können zu einer Begrenzung etwaiger Drehschwingungs-Effekte im Antriebsstrang 2 führen. Ob eine entsprechende Beschleunigungsbegrenzung vorgenommen wird oder die Wahl des konkreten Begrenzungswertes, auf den die Beschleunigung begrenzt wird, kann insbesondere davon abhängen, ob die Beschleunigung des Rotors 4 und dessen Drehrichtung gleiche oder entgegengesetzte Vorzeichen haben, wobei im ersten Fall eine Begrenzung nicht zwingend erforderlich ist. Zur Überprüfung kann Δα respektive dessen Vorzeichen genutzt werden.Further aspects can be taken into account within the scope of the motor vehicle 1 according to the invention or the method according to the invention. Provision can thus be made for the speed of the rotor 4 to have an upper limit. Furthermore, a maximum possible acceleration of the motor vehicle 1 is also conceivable. Such limitations, in particular of the acceleration, can lead to a limitation of any torsional vibration effects in the drive train 2 . Whether a corresponding acceleration limitation is carried out or the selection of the specific limitation value to which the acceleration is limited can depend in particular on whether the acceleration of the rotor 4 and its direction of rotation have the same or opposite signs, whereby in the first case a limitation is not absolutely necessary . Δα or its sign can be used for checking.

Nachfolgend wird ein allgemeiner Vorteil im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung dargelegt. So stellt die Erfassung der Maschinenrotationsinformation 19 eine zusätzliche oder alternative Datenbasis zur Steuerung der Antriebsleistung der elektrischen Maschine 5 bereit. Darüber hinaus ist die Erfassung der Maschinenrotationsinformation 19 bzw. der Drehposition des Rotors 4 mit einer geringeren Ungenauigkeit behaftet als die Erfassung der Radrotationsinformation 20 betreffend die Rotationsposition des Rades 6, auf deren Grundlage diese Steuerung im Stand der Technik häufig erfolgt. Diese Wirkung ist noch gravierender, sofern im Antriebsstrang 2 das Getriebe 9 vorgesehen ist. Dies wird nachfolgend etwas detaillierter erläutert, wobei beispielhaft ein Übersetzungsverhältnis von iG = iAS = 1/10 angenommen wird.A general advantage associated with the present invention is set forth below. In this way, the acquisition of the machine rotation information 19 provides an additional or alternative database for controlling the drive power of the electrical machine 5 . In addition, the detection of the machine rotation information 19 or the rotational position of the rotor 4 is subject to less inaccuracy than the detection of the wheel rotation information 20 relating to the rotational position of the wheel 6, on the basis of which this control is often carried out in the prior art. This effect is even more serious if the transmission 9 is provided in the drive train 2 . This is explained in somewhat more detail below, a transmission ratio of i G =i AS =1/10 being assumed as an example.

Das im Folgenden dargelegte Beispiel, insbesondere die hierzu verwendeten Zahlenwerte sind lediglich exemplarisch. Konkret wird gezeigt, dass die Drehposition des Rotors 4 zur Kompensation von Drehschwingungen, im Gegensatz zur Drehposition des Rades 6, als Regelungs-Eingangsgröße gut geeignet ist. Zur Erläuterung wird ein Anfahr-Szenario angenommen, bei dem aktuell eine Geschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs 1 von 2,7 cm/s vorliegt. Bei einem Umfang der Räder 6 von 2 m beträgt die Rotationsfrequenz 0,0135 Umdrehungen pro Sekunde. Eine typischerweise auftretende Drehschwingung hat eine Frequenz von 5 Hz, was einer Periodendauer von 2 s entspricht. Das Durchlaufen einer kompletten Periode der Drehschwingung dauert somit 0,0027 Umdrehungen des Rades. Sofern das Radrotationserfassungsmittel 21 ein zur Detektion der Drehbewegung des Rades 6 vorgesehenes Zahnrad mit 96 Flanken umfasst, so bedeutet dies, dass während einer Periode der Drehschwingung 0,26 Flanken durchlaufen werden, so dass letztlich eine hierdurch erfasste Rad-Rotationsposition als Regelgröße nicht geeignet ist.The example presented below, in particular the numerical values used for this purpose, are merely exemplary. In concrete terms, it is shown that the rotational position of the rotor 4 is well suited to compensating for torsional vibrations, in contrast to the rotational position of the wheel 6, as a control input variable. For the purpose of explanation, a starting scenario is assumed in which the motor vehicle 1 is currently traveling at a speed v of 2.7 cm/s. With a circumference of the wheels 6 of 2 m, the rotation frequency is 0.0135 revolutions per second. A torsional vibration that typically occurs has a frequency of 5 Hz, which corresponds to a period of 2 s. It therefore takes 0.0027 revolutions of the wheel to run through a complete period of torsional vibration. If wheel rotation detection means 21 includes a gear wheel with 96 flanks provided for detecting the rotational movement of wheel 6, this means that 0.26 flanks are passed through during one period of torsional vibration, so that ultimately a wheel rotation position detected in this way is not suitable as a controlled variable .

Sofern dieselben Annahmen getroffen werden und stattdessen die Rotationsposition des Rotors 6 als Regelungs-Eingangsgröße vorgesehen sein soll, wobei das Getriebe 9 eine Übersetzung iG = 1/10 aufweist, so dauert das Durchlaufen einer Periodendauer der Drehschwingung 0,027 Umdrehungen des Rades 6. Angenommen, das Maschinenrotationserfassungsmittel 13 respektive der Drehwinkelgeber hat bei einer elektrischen Maschine 5 mit sechs Polpaaren eine Auflösung von 1,6°, so ergeben sich bezüglich dieses Drehwinkelgebers 6,1 Flanken, die während einer Periode der Drehschwingung durchlaufen werden. Ersichtlich ist die Drehposition des Rotors 4, etwa im Vergleich zur Drehposition des Rades 6, sehr gut als entsprechende Regelgröße geeignet.If the same assumptions are made and instead the rotational position of the rotor 6 is to be provided as the control input variable, with the gear 9 having a gear ratio i G =1/10, it takes 0.027 revolutions of the wheel 6 to run through one period of torsional vibration. the machine rotation detection means 13 or the rotary encoder has a resolution of 1.6° in an electrical machine 5 with six pairs of poles, so this rotary encoder has 6.1 edges that are passed through during a period of torsional vibration. You can see the turning point position of the rotor 4, for example in comparison to the rotational position of the wheel 6, is very well suited as a corresponding controlled variable.

BezugszeichenlisteReference List

11
Kraftfahrzeugmotor vehicle
22
Antriebsstrangpowertrain
33
Statorstator
44
Rotorrotor
55
elektrische Maschineelectric machine
66
Radwheel
77
Übertragungskomponentetransmission component
88th
erste Antriebswellefirst driveshaft
99
Getriebetransmission
1010
zweite Antriebswellesecond driveshaft
1111
Antriebsachsedrive axle
1212
Steuerungseinrichtungcontrol device
1313
Maschinenrotationserfassungsmittelengine rotation detection means
1414
Antriebsanordnungdrive assembly
1515
Verfahrensschrittprocess step
1616
Verfahrensschrittprocess step
1717
Verfahrensschrittprocess step
1818
Verfahrensschrittprocess step
1919
Maschinenrotationsinformationmachine rotation information
2020
Radrotationsinformationwheel rotation information
2121
Radrotationserfassungsmittelwheel rotation detecting means
2222
Graphgraph
2323
Graphgraph
2424
PfeilArrow
2525
Steuersignalcontrol signal
2626
Graphgraph
2727
Graphgraph
2828
Verfahrensschrittprocess step
2929
Verfahrensschrittprocess step
3030
Verfahrensschrittprocess step
3131
PfeilArrow
3232
erster Zeitabschnittfirst period
3333
zweiter Zeitabschnittsecond period
3434
Graphgraph
3535
Graphgraph
3636
Gaspedalaccelerator
3737
PfeilArrow
3838
Elastizitätsinformationelasticity information
3939
Spielinformationgame information
4040
Antriebsmomentinformationdriving torque information
4141
Fahrzeugsteuerungvehicle control
4242
Übersetzungsinformationtranslation information
4343
Graphgraph
4444
PfeilArrow
MEMmemes
Antriebsmomentdrive torque
MsollMsoll
Antriebsmomentdrive torque
αRotorα rotor
aktueller Rotationswinkel des Rotorscurrent rotation angle of the rotor
iGiG
Übersetzungsverhältnis des GetriebesTransmission ratio
αRadαRad
aktueller Rotationswinkel des Radescurrent angle of rotation of the wheel
α*Rotorα*rotor
aktueller relativer Rotationswinkel des Rotorscurrent relative rotation angle of the rotor
αsollαshould
idealer Rotationswinkel des Rotorsideal rotation angle of the rotor
αistαis
aktueller Rotationswinkel des Rotorscurrent rotation angle of the rotor
ΔαΔα
Winkelabweichungangular deviation
EASEAS
Elastizitätskonstante der ÜbertragungskomponentenElasticity constant of the transmission components
ΔαMΔαM
spannungsverursachte Winkelabweichungstress-induced angular deviation
iASiAS
Übersetzungsverhältnis des AntriebsstrangsTransmission ratio of the drive train
SASSAS
SpielGame
AA
Amplitudeamplitude
φφ
Phasephase
PP
Schwingungsperiodeperiod of oscillation
vv
Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugsspeed of the motor vehicle
kPkP
P-FaktorP factor
kDkD
D-FaktorD factor
kIkI
I-FaktorI factor
tt
ZeitTime
a(t)at)
Ausgangsgrößeinitial size
e(t)e(t)
Regelungseingangsgrößecontrol input variable
MEM1MEM1
erstes Antriebsmomentfirst drive torque
MEM2MEM2
zweites Antriebsmomentsecond drive torque
kMkm
Proportionalitäts-Faktorproportionality factor

Claims (10)

Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs (2) eines Kraftfahrzeugs (1), umfassend eine elektrische Maschine (5) zur Erzeugung eines Antriebsmoments MEM, das über wenigstens eine Übertragungskomponente (7) des Antriebsstrangs (2) auf wenigstens ein Rad (6) des Kraftfahrzeugs (1) übertragen wird, wobei eine Steuerungseinrichtung (12) ein Steuersignal (25) generiert, mittels dem die elektrische Maschine (5) angesteuert wird und das das aktuell durch die elektrische Maschine (5) zu erzeugende Antriebsmoment (MEM) beschreibt, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Maschinenrotationserfassungsmittels (13) eine einen aktuellen Rotationswinkel (αRotor) und/oder eine aktuelle Rotationsgeschwindigkeit eines Rotors (4) der elektrischen Maschine (5) betreffende Maschinenrotationsinformation (19) erfasst wird, wobei das Steuersignal (25) in Abhängigkeit der Maschinenrotationsinformation (19) und/oder einer mittels der Maschinenrotationsinformation (19) ermittelten Eingangsgröße erzeugt wird.Method for operating a drive train (2) of a motor vehicle (1), comprising an electric machine (5) for generating a drive torque M EM which is transmitted via at least one transmission component (7) of the drive train (2) to at least one wheel (6) of the motor vehicle (1) is transmitted, with a control device (12) generating a control signal (25) by means of which the electrical machine (5) is activated and which describes the drive torque (M EM ) currently to be generated by the electrical machine (5), thereby characterized in that machine rotation information (19) relating to a current angle of rotation (α rotor ) and/or a current speed of rotation of a rotor (4) of the electric machine (5) is detected by means of a machine rotation detection means (13), with the control signal (25) being dependent the machine rotation information (19) and/or an input variable determined by means of the machine rotation information (19). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Radrotationserfassungsmittels (21) eine einen aktuellen Rotationswinkel (αRad) und/oder eine aktuelle Rotationsgeschwindigkeit des Rades (6) betreffende Radrotationsinformation (20) erfasst wird, wobei anhand der Maschinenrotationsinformation (19) und der Radrotationsinformation (20) ein aktueller relativer Rotationswinkel (α*Rotor) des Rotors (4) bestimmt wird, der die aktuelle Rotationsstellung des Rotors (4) bezüglich der aktuellen Rotationsstellung des Rades (6) ist, wobei das Steuersignal (25) in Abhängigkeit des relativen Rotationswinkels (α*Rotor) und/oder einer mittels des relativen Rotationswinkels (α*Rotor) ermittelten Eingangsgröße erzeugt wird.procedure after claim 1 , characterized in that wheel rotation information (20) relating to a current angle of rotation (α Rad ) and/or a current rotational speed of the wheel (6) is detected by means of a wheel rotation detection means (21), with the machine rotation information (19) and the wheel rotation information (20 ) a current relative rotation angle (α* rotor ) of the rotor (4) is determined, which is the current rotation position of the rotor (4) with respect to the current rotation position of the wheel (6), the control signal (25) depending on the relative rotation angle ( α* Rotor ) and/or an input variable determined by means of the relative rotation angle (α* Rotor ). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuerungseinrichtung (12) ein idealer Rotationswinkel (αsoll) des Rotors (4) in einem störungsfreien Zustand des Antriebsstrangs (2) bestimmt wird, wobei mittels der Steuerungseinrichtung (12) eine Winkelabweichung (Δα) zwischen einem aktuellen Rotationswinkel (αist) des Rotors (4) und dem idealen Rotationswinkel (αsoll) des Rotors (4) bestimmt wird, wobei das Steuersignal (25) in Abhängigkeit der Winkelabweichung (Δa) und/oder einer mittels der Winkelabweichung (Δα) ermittelten Eingangsgröße erzeugt wird.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the control device (12) is used to determine an ideal rotation angle (α set ) of the rotor (4) when the drive train (2) is in a fault-free state, with the control device (12) being used to calculate an angular deviation (Δα) between a current The angle of rotation (α actual ) of the rotor (4) and the ideal angle of rotation (α set ) of the rotor (4) are determined, with the control signal (25) being determined as a function of the angular deviation (Δa) and/or using the angular deviation (Δα). Input variable is generated. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des oder eines idealen Rotationswinkels (αsoll) und/oder dass im Rahmen einer Regelungsvorschrift, die zur Generierung des Steuersignals (25) angewandt wird, - eine Elastizitätsinformation (38), die ein elastisches Verhalten der Übertragungskomponenten (7) bei der Übertragung des Antriebsmoments (MEM) beschreibt, und/oder - eine Übersetzungsinformation (42), die ein mittels des Antriebsstrangs, insbesondere mittels eines Getriebes (9) des Antriebsstrangs (2), bewirktes Übersetzungsverhältnis (iAS) zwischen dem Rotor (4) und dem Rad (6) betrifft, und/oder - eine Spielinformation (39), die ein im Antriebsstrang vorliegendes Spiel (SAS) bei der Übertragung des Antriebsmoments (MEM) beschreibt, und/oder - eine Antriebsmomentinformation (40), die ein fahrerseitig vorgegebenes Antriebsmoment (Msoll) betrifft, erfasst und berücksichtigt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for determining the or an ideal rotation angle (α set ) and/or that within the framework of a regulation specification which is used to generate the control signal (25), - elasticity information (38) which describes an elastic behavior of the transmission components (7) during the transmission of the drive torque (M EM ), and/or - transmission information (42) which describes a transmission ratio brought about by means of the drive train, in particular by means of a gearbox (9) of the drive train (2). (i AS ) between the rotor (4) and the wheel (6), and/or - play information (39) which describes a play (S AS ) present in the drive train during the transmission of the drive torque (M EM ), and /or - a piece of drive torque information (40) relating to a drive torque (M set ) specified by the driver is recorded and taken into account. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Basis der Maschinenrotationsinformation (19) und/oder der mittels der Maschinenrotationsinformation (19) ermittelten Eingangsgröße und mittels der Steuerungseinrichtung (12) ermittelt wird, ob in dem Antriebsstrang (2) aktuell eine Drehschwingung vorliegt und/oder das Auftreten einer Drehschwingung, insbesondere mit bekannter Schwingungsperiode, unmittelbar bevorsteht, wobei in diesem Fall auf der Basis der der Maschinenrotationsinformation (19) und/oder der mittels der Maschinenrotationsinformation (19) ermittelten Eingangsgröße ein Parameter der Drehschwingung ermittelt wird, wobei die Steuerungseinrichtung (12) anhand des Parameters das Steuersignal (25) derart generiert, dass eine zeitliche Variation des Antriebsmoments (MEM) die Drehschwingung zumindest teilweise kompensiert.Method according to one of the preceding claims, characterized in that on the basis of the machine rotation information (19) and/or the input variable determined by means of the machine rotation information (19) and by means of the control device (12) it is determined whether in the drive train (2) there is currently a Torsional vibration is present and/or the occurrence of a torsional vibration, in particular with a known oscillation period, is imminent, in which case a parameter of the torsional vibration is determined on the basis of the machine rotation information (19) and/or the input variable determined by means of the machine rotation information (19), wherein the control device (12) uses the parameter to generate the control signal (25) in such a way that a variation over time in the drive torque (M EM ) at least partially compensates for the torsional vibration. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter - eine aktuelle oder zu erwartende Amplitude (A) und/oder - eine aktuelle oder zu erwartende Phase (φ) und/oder - eine aktuelle oder zu erwartende Schwingungsperiode (P) der Drehschwingung ist, wobei die elektrische Maschine (5) mittels des Steuersignals (25) derart angesteuert wird, dass dem Antriebsmoment (MEM) ein sich, insbesondere periodisch, änderndes und von der Amplitude (A) und/oder der Phase (φ) und/oder der Schwingungsperiode (P) abhängendes Drehmoment derart aufgeprägt wird, dass die Drehschwingung gedämpft wird.procedure after claim 5 , characterized in that the parameter - a current or expected amplitude (A) and / or - a current or expected phase (φ) and / or - a current or expected oscillation period (P) of the torsional vibration, wherein the electrical Machine (5) is controlled by means of the control signal (25) in such a way that the drive torque (M EM ) is given a, in particular periodically, changing and dependent on the amplitude (A) and/or the phase (φ) and/or the oscillation period (P ) dependent torque is imposed in such a way that the torsional vibration is damped. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Generierung des Steuersignals (25) seitens der Steuerungseinrichtung (12) ein PID-Regelalgorithmus oder PD-Regelalgorithmus mit einem konstanten oder variablen, insbesondere von der Geschwindigkeit (v) des Kraftfahrzeugs (1) abhängenden, P-Faktor (kP) betreffend das P-Glied und einem konstanten oder variablen, insbesondere von der Geschwindigkeit (v) des Kraftfahrzeugs abhängenden, D-Faktor (kD) betreffend das D-Glied verwendet wird.procedure after claim 5 or 6 , characterized in that for the generation of the control signal (25) by the control device (12) a PID control algorithm or PD control algorithm with a constant or variable, in particular dependent on the speed (v) of the motor vehicle (1), P-factor ( k P ) concerning the P-element and a constant or variable, in particular the speed (v) of the motor vehicle dependent, D-factor (k D ) relating to the D-element is used. Steuerungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche durchzuführen.Control device set up to carry out a method according to one of the preceding claims. Antriebsanordnung umfassend einen Antriebsstrang (2) eines Kraftfahrzeugs (1) mit einer elektrischen Maschine (5) zur Erzeugung eines Antriebsmoments (MEM), das über wenigstens eine Übertragungskomponente (7) des Antriebsstrangs (2) auf wenigstens ein Rad (6) des Kraftfahrzeugs (1) übertragbar ist, wobei eine Steuerungseinrichtung (12) der Antriebsanordnung (14) dazu eingerichtet ist, ein Steuersignal (25) zu generieren, mittels dem die elektrische Maschine (5) ansteuerbar ist und das das aktuell durch die elektrische Maschine (5) zu erzeugende Antriebsmoment (MEM) beschreibt, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Maschinenrotationserfassungsmittels (13) der Antriebsanordnung (14) einen aktuellen Rotationswinkel (αRotor) und/oder eine aktuelle Rotationsgeschwindigkeit eines Rotors (4) betreffende Maschinenrotationsinformation (19) erfassbar ist, wobei das Steuersignal (25) in Abhängigkeit der Maschinenrotationsinformation (19) und/oder einer mittels der Maschinenrotationsinformation (19) ermittelten Eingangsgröße erzeugbar ist.Drive arrangement comprising a drive train (2) of a motor vehicle (1) with an electric machine (5) for generating a drive torque (M EM ) which is transmitted via at least one transmission component (7) of the drive train (2) to at least one wheel (6) of the motor vehicle (1) is transferrable, wherein a control device (12) of the drive arrangement (14) is set up to generate a control signal (25), by means of which the electric machine (5) can be controlled and which describes the drive torque (M EM ) to be generated, characterized in that machine rotation information (19) relating to a current rotation angle (α rotor ) and/or a current rotation speed of a rotor (4) can be detected by means of a machine rotation detection means (13) of the drive arrangement (14), wherein the control signal (25) can be generated as a function of the machine rotation information (19) and/or an input variable determined by means of the machine rotation information (19). Kraftfahrzeug umfassend eine Antriebsanordnung (14) nach Anspruch 9.Motor vehicle comprising a drive arrangement (14). claim 9 .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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