DE102021209334A1

DE102021209334A1 - Verfahren zum Reduzieren von Geräuschen eines elektrifizierten Antriebsstrangs, Steuergerät und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102021209334A1
Application number: DE102021209334.5A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Eulert; Jonas Wittenbrink
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2021-08-25
Filing date: 2021-08-25
Publication date: 2023-03-02

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren von Geräuschen eines elektrifizierten Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs (200), der eine elektrische Maschine (5) und ein Getriebe (7) aufweist. Das Verfahren umfasst ein Anpassen eines Spannungsbefehls (ud,mod, uq,mod) zum Steuern der elektrischen Maschine (5) basierend auf einem adaptiven Kompensationssystem (15) zum Reduzieren der Geräusche des Antriebsstrangs (5, 7), wobei das adaptive Kompensationssystem (15) ein adaptives Filter (19) umfasst, das die im Fahrzeuginnenraum vorliegenden Geräusche berücksichtigt. Ferner betrifft die Erfindung ein Steuergerät (300) und ein Kraftfahrzeug (200).

Description

Die Erfindung betrifft einen Verfahren zum Reduzieren von Geräuschen eines elektrifizierten Antriebsstrangs, die bei dessen Betrieb hervorgerufen werden, insbesondere durch eine elektrische Maschine und/oder ein Getriebe, sowie ein Steuergerät und ein Kraftfahrzeug.
Beim Betrieb eines Fahrzeugs mit einem elektrifizierten Antriebsstrang können Geräusche im Fahrzeuginnenraum durch die elektrische Maschine und/oder das Getriebe verursacht werden, die von Insassen als unangenehm empfunden werden können. Bisherige Gegenmaßnahmen zur Reduzierung der Geräusche umfassen Dämpfungs- und Dämmungsmaßnahmen am Antrieb und/oder an der Fahrzeugkarosserie, die nachteilig hinsichtlich Gewicht und Kosten sind.
Aus KR101795532 B1 ist bekannt, Geräusche im Fahrzeuginnenraum zu reduzieren, indem eine entsprechende Schaltfrequenz eines Wechselrichters, der zum Steuern eines elektrischen Antriebsmotors verwendet wird, bestimmt wird in Abhängigkeit der Geräusche.
Die DE 10 2019 118 563 A1 beschreibt ein Verfahren zum Steuern von Geräuschen, die mit einer elektrischen Maschine eines Fahrzeugs verbunden sind. Das Verfahren umfasst ein Ändern einer Korrekturspannung, um Geräusche als Reaktion auf eine Rückkopplung über die Geräusche zu dämpfen. Die Korrekturspannung und ein Grundspannungsbefehl werden der elektrischen Maschine als kombinierter Spannungsbefehl zugeführt. Die Korrekturspannung liegt auf einer Oberschwingung neben einer Oberschwingung der Geräusche.
Somit sind bereits Ansätze zum Reduzieren von Geräusche bekannt, die durch eine elektrische Maschine und/oder einem Getriebe verursacht werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Reduzieren von Geräuschen im Fahrzeuginnenraum bereitzustellen. Ferner ist es Aufgabe, ein verbessertes Steuergerät und ein verbessertes Kraftfahrzeug bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1, das Steuergerät nach Anspruch 9 und das Kraftfahrzeug nach Anspruch 10 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Reduzieren von Geräuschen eines elektrifizierten Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, der eine elektrische Maschine und ein Getriebe aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Anpassen eines Spannungsbefehls zum Steuern der elektrischen Maschine basierend auf einem adaptiven Kompensationssystem zum Reduzieren der Geräusche des Antriebsstrangs, wobei das adaptive Kompensationssystem ein adaptives Filter umfasst, das die im Fahrzeuginnenraum vorliegenden Geräusche berücksichtigt.
Das Kraftfahrzeug kann dabei als ein Hybridfahrzeug oder als ein reines Elektrofahrzeug ausgebildet sein.
Die elektrische Maschine kann bspw. als Antriebsmotor für das Kraftfahrzeug verwendet werden und ist mit dem Getriebe gekoppelt. Mit den Geräuschen des elektrifizierten Antriebsstrangs sind solche gemeint, die im Fahrzeuginnenraum durch Insassen wahrnehmbar sind und durch die elektrische Maschine und/oder das Getriebe verursacht werden. Die Frequenz dieser Geräusche ist über eine sogenannte Ordnung proportional zur Drehfrequenz des Antriebs, insbesondere der elektrischen Maschine. Die Geräusche resultieren in der Regel aus Vibrationen, die durch die elektrische Maschine und/oder das Getriebe verursacht werden. Im Rahmen der Offenbarung werden daher „Vibrationen“ bzw. daraus resultierende „Geräusche“ austauschbar verwendet.
Die elektrische Maschine wird über ein Spannungsbefehl angesteuert, bspw. zum Umsetzen einer Drehmomentanforderung eines Fahrers. Dabei kann durch das Spannungsbefehl die Geräuschentwicklung der elektrischen Maschine und des Getriebes beeinflusst werden.
Daher wird über das adaptive Kompensationssystem der Spannungsbefehl derart angepasst, dass die Geräusche in dem Fahrzeuginnenraum minimiert werden. Dabei umfasst das adaptive Kompensationssystem ein adaptives Filter, das die vorliegenden Geräusche berücksichtigt. Insbesondere sind die vorliegenden Geräusche eben diese, die durch die Insassen im Fahrzeuginnenraum wahrgenommen werden. Die vorliegenden Geräusche können somit durch eine entsprechende Erfassungseinrichtung, wie z. B. ein Mikrofon, in Echtzeit erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich können auch Vibrations- und/oder Beschleunigungssensoren vorgesehen werden, die Vibrationen erfassen, die von der elektrischen Maschine und/oder des Getriebes verursacht werden.
Die Erfassungseinrichtung erfasst (zumindest mittelbar) die vorliegenden Geräusche und stellt ein entsprechendes Sensorsignal (anders ausgedrückt, Messsignal) bspw. als Spannungssignal zur (softwareseitigen) Weiterverarbeitung zur Verfügung. In anderen Beispielen können auch solche Größen von einer weiteren Erfassungseinrichtung erfasst werden, deren Messsignal beeinflussbare Schwingungen umfasst und hoch abtastbar ist, wie z.B. eine Rotorlage, eine Drehzahl oder tatsächlichen Ströme der elektrischen Maschine. Diese Größen werden in der Regel bereits schon in einer fahrzeugseitigen Steuerung verwendet, so dass keine zusätzlichen Erfassungseinrichtung eingebaut werden müssen.
Ferner kann es dazu kommen, dass die Erfassungseinrichtungen Geräusche erfassen, die ihren Ursprung nicht im Antriebsstrang haben. Diese Geräusche sind daher nicht relevant. Daher kann das Verfahren den Schritt umfassen, dass das Sensorsignal gefiltert wird, um festzustellen, welche Geräusche tatsächlich von der elektrischen Maschine und/oder dem Getriebe verursacht werden. Anders ausgedrückt, es wird herausgefiltert, welche Geräuschanteile vom Antriebsstrang kommen.
Die Erfassungseinrichtung kann bspw. bereits serienmäßig in dem Fahrzeug vorliegen (z. B. ein Mikrofon einer Freisprecheinrichtung). Alternativ oder zusätzlich können weitere Erfassungseinrichtungen eigens für die Akustik des Antriebsstrangs verbaut und direkt mit einem Steuergerät verbunden werden, bspw. mit einem Kabel. Dadurch können die von dem Antriebsstrang emittierten Geräusche präziser erfasst werden.
Das Sensorsignal wird von dem adaptiven Kompensationssystem verwendet, um den Spannungsbefehl für die elektrische Maschine derart anzupassen, dass die Geräusche im Fahrzeuginnenraum reduziert oder, anders ausgedrückt, minimiert werden. Mit dem angepassten Spannungsbefehl kann die elektrische Maschine so gesteuert werden, dass der Antriebsstrang, insbesondere die elektrische Maschine und das Getriebe, weniger Geräusche verursacht. Dadurch kann der Fahrkomfort für die Insassen erhöht werden, ohne zusätzliche Dämpfungs- und/oder Dämmungsmaßnahmen am Antriebsstrang und im Fahrzeug vorzusehen.
So kann bei einer Implementierung des Verfahrens in einer Software einer Leistungselektronik des Fahrzeugs die Geräusche des Antriebsstrangs beeinflusst werden. Dabei werden die Mikrofone, die in dem Fahrzeug (z. B. für die Freisprecheinrichtung) serienmäßig verbaut sind, als Regler für die Software genutzt. Diese Mikrofone erfassen die Geräusche im Innenraum des Fahrzeugs. Über einen passenden Regler (dem adaptiven Kompensationssystem) in der Software kann bei störenden Geräuschen der elektrischen Maschine in die Stellströme der elektrischen Maschine eingegriffen und so die Geräusche reduziert werden. Somit kann durch eine Kopplung von Innenraum-Mikrofonen mit der Steuerung der elektrischen Maschine eine aktive Geräuschreduktion ermöglicht werden.
In weiteren Ausführungsformen können die vorliegenden Geräusche über die Erfassungseinrichtung erfasst und als das Messsignal, insbesondere als ein Spannungssignal, dem adaptiven Kompensationssystem zugeführt werden. Das als Spannungssignal verwendete Messsignal kann besonders einfach verarbeitet werden, bspw. in einer Software einer Leistungselektronik des Kraftfahrzeugs.
In anderen Ausführungsformen kann der Spannungsbefehl einen Grundspannungsbefehl zum Umsetzen der Drehmomentanforderung und einen Korrekturspannungsbefehl zum Reduzieren der Geräusche umfassen, wobei der Korrekturspannungsbefehl eine Oberschwingung umfasst, die auf den Grundspannungsbefehl aufgebracht wird. Der Grundspannungsbefehl umfasst Quer- und Längsspannungen, die mittels der bekannten d/q-Transformation in Phasenspannungen umgerechnet und als solche der elektrischen Maschine vorgegeben werden. Die Phasenspannungen werden über eine Pulsweitenmodulationseinheit und einen Umrichter unter Bezug eines Fahrzeugenergiesystems (elektrischer Speicher) der elektrischen Maschine vorgegeben. Die Oberschwingung des Korrekturspannungsbefehls kann dem Grundspannungsbefehl aufmoduliert oder, anders ausgedrückt, aufaddiert werden. Entsprechend kann der Korrekturspannungsbefehl jeweils eine Oberschwingung für die Quer- und Längsspannung des Grundspannungsbefehls umfassen. Eine Oberschwingung ist eine Schwingung, deren Frequenz ein ganzzahliges Vielfaches einer Grundfrequenz (der aus dem Grundspannungsbefehl ermittelten) Phasenspannung ist.
Die zu beeinflussende Ordnung der Oberschwingung ist im Voraus bekannt, z. B. aufgrund der Beschaffenheit des Antriebsstrangs, und kann bspw. in einer Datenbank abgelegt sein. Die zu beeinflussende Ordnung lässt sich aus der Geometrie und/oder Bauweise des Antriebsstrangs ableiten. Beispielsweise kann die zu beeinflussende Ordnung für die elektrischen Maschine einer Polpaarzahl sowie ein Vielfaches davon entsprechen und für das Getriebe einer Zähnezahl einer Getriebeeingangsswelle sowie ein Vielfaches davon. Ferner kann bei einem mehrstufigen Getriebe die Ordnung aus der Zähnezahl multipliziert mit der Übersetzung, die von der Rotorwelle der elektrischen Maschine auf die Antriebswelle erfolgt, abgeleitet werden.
In weiteren Ausführungsformen kann zunächst entweder der Grundlängsspannung oder der Grundquerspannung eine Oberschwingung aufmoduliert werden, während der jeweils andere Oberschwingungsanteil für die andere Spannung auf null gesetzt wird. Das kann je nach Betriebspunkt der elektrischen Maschine unterschiedlich effektiv sein. Mit anderen Worten, die wahlweise Aufmodulation der Oberschwingung auf die Grundlängsspannung, auf die Grundquerspannung oder auf beide ist abhängig von einem Betriebspunkt der elektrischen Maschine. Mit „Aufmodulation“ ist gemeint, dass die Oberschwingung auf die Grundlängsspannung und/oder auf die Grundquerspannung addiert wird. Mithilfe der aufmodulierten Oberschwingung(en) kann die elektrische Maschine und/oder das Getriebe derart betrieben werden, dass der Antriebsstrang weniger Geräusche verursacht.
In anderen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner umfassen, dass eine Amplitudeneinstellung des Korrekturspannungsbefehls und/oder eine Phasenlage für den Korrekturspannungsbefehl mittels des adaptiven Kompensationssystems ermittelt wird. Mit anderen Worten, mit dem adaptiven Kompensationssystem können basierend auf den Sensorsignalen der Erfassungseinrichtung die entsprechende Amplitude und/oder Phasenlage der Oberschwingungen ermittelt werden. Somit bietet das adaptive Kompensationssystem eine robuste und einfache Möglichkeit, den Korrekturspannungsbefehl zu ermitteln.
In weiteren Ausführungsformen kann das Verfahren ferner umfassen, die Amplitude des Korrekturspannungsbefehls basierend auf einem Begrenzungsfaktor zu begrenzen. Der Begrenzungsfaktor ist von der elektrischen Maschine abhängig und kann bspw. von mindestens einem von der Funktion (Funktionstüchtigkeit), dem Wirkungsgrad und der Sicherheit der elektrischen Maschine abhängig sein. Allgemein ausgedrückt ist der Begrenzungsfaktor abhängig von der elektrischen Maschine. Mit dem Begrenzungsfaktor kann die Funktion, der Wirkungsgrad und die Sicherheit der elektrischen Maschine gewährleistet, wenn nicht sogar verbessert werden. Der Begrenzungsfaktor kann durch Simulationen oder iterative Versuche ermittelt werden, in denen beobachtet wird, bis zu welcher Amplitude der applizierten Oberschwingung die elektrische Maschine noch stabil läuft oder nur noch mit einem schlechten Wirkungsgrad läuft. Ein schlechter Wirkungsgrad kann bspw. vorliegen, wenn eine Oberschwingungsamplitude größer als 50 % gegenüber dem Sollwert der Quer- oder Längsspannung ist.
In anderen Ausführungsformen kann das adaptive Kompensationssystem ein adaptives Identifikationssystem zum Identifizieren von Amplituden einer zu beeinflussenden Schwingung in dem erfassten Messsignal (Spannungssignal) umfassen, wobei das adaptive Identifikationssystem die Methode zur Minimierung der Fehlerquadrate (LMS-Algorithmus) verwendet. Mittels des LMS-Algorithmus können die Amplituden der zu beeinflussenden Schwingung in dem erfassten Messsignal besonders einfach bestimmt werden. Beispielsweise kann das adaptive Identifikationssystem ein (weiteres) adaptives Filter umfassen. In weiteren Ausführungsformen kann eine Blockschrittweite der Algorithmus-Einheit (also des LMS-Algorithmus) einem Vielfachen einer Periodenlänge der zu beeinflussenden Schwingung des Sensorsignals bzw. Spannungssignal entsprechen. So kann eine Amplitude der zu beeinflussenden Schwingung besonders genau ermittelt werden. Die Blockschrittweite (auch Rechenschrittweite) gibt an, wie viele Schritte (oder auch Zeit-/Rechenschritte, Schrittzahl; engl. „samples“) von dem LMS-Algorithmus zum Identifizieren der Amplituden durchlaufen bzw. verwendet werden. Zwischen den Schritten vergeht jeweils eine vorbestimmte Zeit, die sog. Zeitschrittweite. In manchen Beispielen kann die Zeitschrittweite bspw. 1×10^-4 s betragen. Indem die Blockschrittweite einem Vielfachen der Periodenlänge der zu beeinflussenden Schwingung des Sensorsignals entspricht, kann die Oberschwingung, die auf den Grundspannungsbefehl aufgebracht werden soll, besonders präzise von dem adaptiven Kompensationssystems ermittelt werden.
In anderen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner umfassen:

Dynamisches Anpassen der Blockschrittweite basierend auf einer Ordnung der (zu beeinflussenden) Schwingung des erfassten Messsignals, einer Drehfrequenz der elektrischen Maschine und der Zeitschrittweite des LMS-Algorithmus. Ein „dynamisches Anpassen“ bedeutet, dass die Blockschrittweite zum Identifizieren der Amplituden des Messsignals jedes Mal neu ermittelt bzw. neu gewählt wird. Damit können die Amplituden des Messsignals präziser bestimmt werden.

In einer weiteren Ausführungsform kann das adaptive Filter des adaptiven Kompensationssystems indikativ für die Amplituden des Korrekturspannungsbefehls sein. Damit ist gemeint, dass sich aus dem adaptiven Filter die Amplituden des Korrekturspannungsbefehls ableiten lassen. So kann das adaptive Filter als komplexe Zahl bzw. Größe ausgedrückt werden, dessen Realteil einer Amplitude eines Sinusanteils des Korrekturspannungsbefehls und dessen Imaginärteil einem Cosinusanteil der Korrekturspannungsbefehls entspricht.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Steuergerät, das dazu ausgebildet ist, eines der oben beschriebenen Verfahren auszuführen.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Kraftfahrzeug mit dem oben beschriebenen Steuergerät. Das Kraftfahrzeug ist ausgebildet, eines der oben beschriebenen Verfahren auszuführen. So kann das Kraftfahrzeug einen elektrifizierten Antriebsstrang aufweisen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:

1 schematisch ein Schaltschild zum Steuern einer elektrischen Maschine eines Antriebsstrangs;
2a schematisch ein adaptives Kompensationssystem;
2b schematisch ein adaptives Identifikationssystem;
3 ein Verfahren zum Ermitteln von Filterkoeffizienten des adaptiven Kompensationssystems; und
4 schematisch ein Kraftfahrzeug mit einem Steuergerät.

1 zeigt ein Schaltbild zum Steuern einer elektrischen Maschine 5 eines später gezeigten Fahrzeugs 200. Die elektrische Maschine 5 kann bspw. als Antriebsmotor verwendet werden und ein Drehmoment bereitstellen. Ein elektrischer Speicher 1 (Fahrzeugenergiesystem) ist an einen Umrichter 3 gekoppelt und versorgt die elektrische Maschine 5 mit elektrischer Energie. Der Umrichter 3 ist dazu ausgebildet, die von dem elektrischen Speicher 1 bereitgestellte Spannung für einen Betrieb der elektrischen Maschine 5 umzuwandeln. Die elektrische Maschine 5 ist mit einem Getriebe 7 gekoppelt, das wiederum mit einem Abtrieb 9 (bspw. Antriebsräder) des Fahrzeugs 200 gekoppelt ist. Dadurch kann das von der elektrischen Maschine 5 bereitgestellte Drehmoment auf den Abtrieb 9 übertragen werden, um das Kraftfahrzeug 200 anzutreiben.
Über ein Steuermodul 10 wird ein Steuerbefehl, insbesondere ein Spannungsbefehl, an den Umrichter 3 gesendet. Das Steuermodul 10 umfasst einen Stromregler 13, ein Kompensationssystem 15 zum aktiven Unterdrücken von Schwingungen und/oder Geräuschen der elektrischen Maschine 5 und/oder des Getriebes 7 und eine Pulsweitenmodulationseinheit (PWM-Einheit) 11.
Zum Steuern der elektrischen Maschine 5 wird über eine Erfassungseinrichtung 8, die in einem Innenraum des Fahrzeugs 200 vorgesehen ist, ein Geräusch erfasst und ein entsprechendes Messsignal (Sensorsignal) e erzeugt. Die Erfassungseinrichtung 8 kann bspw. einen Sensor oder ein Mikrofon umfassen, der bzw. das die Geräusche in Echtzeit erfasst und bspw. als Spannungssignal e einer Leistungselektronik (dem Steuermodul 10) zurückführt.
Ferner werden über weitere entsprechende (nicht gezeigte) Erfassungseinrichtungen ein Rotorwinkel φ der elektrischen Maschine 5 erfasst und Phasenströme i_u, i_v, i_w, die der elektrischen Maschine 5 zugeführt werden. Das Messsignal e, der Rotorwinkel φ sowie die Phasenströme i_u, i_v, i_w werden dem Stromregler 10 als Eingangsgrößen zugeführt. Ferner wird dem Stromregler 13 ein Soll-Drehmoment M_soll als Eingangsgröße zugeführt. Anhand seiner Eingangsgrößen ermittelt bzw. erzeugt der Stromregler 13 eine Grundlängsspannung u_d und eine Grundquerspannung u_q (anders ausgedrückt, ein Grundlängsspannungsbefehl bzw. ein Grundquerspannungsbefehl) zum Einstellen der elektrischen Maschine 5, so dass das Soll-Drehmoment M_soll umgesetzt wird.
Ferner werden von dem Stromregler 13 der Rotorwinkel φ, das Messsignal e und eine Drehfrequenz f_n der elektrischen Maschine 5 dem adaptiven Kompensationssystem 15 als Eingangsgrößen zugeführt. Darauf basierend ermittelt das adaptive Kompensationssystem 15 eine Korrekturlängsspannung u_d' und eine Korrekturquerspannung u_q' (anders ausgedrückt, ein Korrekturlängsspannungsbefehl bzw. ein Korrekturquerspannungsbefehl), die auf die Grundlängsspannung u_d bzw. die Grundquerspannung u_q aufaddiert wird, um eine angepasste Längsspannung u_d,mod bzw. eine angepasste Querspannung u_q,mod (anders ausgedrückt, angepasster Längsspannungsbefehl bzw. angepasster Querspannungsbefehl) zu erhalten. Die angepasste Längsspannung u_d,mod und die angepasste Querspannung u_q,mod werden wie folgt ausgedrückt: $u_{d, m o d} = u_{d} + u_{d}'$
$u_{q, m o d} = u_{q} + u_{q}'$
Dabei werden die Korrekturlängsspannung u_d' und die Korrekturquerspannung u_q' wie folgt ausgedrückt: $u_{d}' = A_{d, s} \cdot sin (n \cdot φ) + A_{d, c} \cdot cos (n \cdot φ)$
$u_{q}' = A_{q, s} \cdot sin (n \cdot φ) + A_{q, c} \cdot cos (n \cdot φ)$
Die Korrekturlängsspannung u_d' und die Korrekturquerspannung u_q' entsprechen jeweils einer Oberschwingung n-ter Ordnung, die auf die Grundlängsspannung u_d bzw. der Grundquerspannung u_q aufaddiert wird.
Dabei stehen φ für den Rotorwinkel der elektrischen Maschine 5, A_d,s und A_d,c für die Amplitude des Sinus- bzw. Cosinusanteils der Korrekturlängsspannung u_d' und A_q,s und A_q,c für die Amplitude des Sinus- bzw. Cosinusanteils der Korrekturquerspannung u_q'. Die zu beeinflussenden Ordnungen sind bereits im vornherein bekannt, bspw. aufgrund der Beschaffenheit des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs. Ferner können auch weitere Oberschwingungsanteile anderer Ordnung durch zusätzliche Addition von Sinus- und Cosinus-Termen gleichzeitig beeinflusst werden. Mit der angepassten Längs- und/oder Querspannung u_d,mod, u_q,mod kann eine von der elektrischen Maschine 5 und/oder dem Getriebe 7 bedingte Geräuschemission minimiert werden.
Mithilfe des adaptiven Kompensationssystems 15 können die entsprechenden Amplituden A_d,s A_d,c, A_q,s, A_q,c der vorgegebenen Ordnung ermittelt werden.
Die angepasste Längsspannung u_d,mod und die angepasste Querspannung u_q,mod werden über die PWM-Einheit 11 und den Umrichter 3 unter Bezug des Fahrzeugenergiesystems 1 der elektrischen Maschine 5 zugeführt bzw. vorgegeben.
2a zeigt ein Schaltbild des adaptiven Kompensationssystems 15 zum Minimieren des Messsignals e und insbesondere der Amplituden des Messsignals e, die als komplexe Größe e in einem (nicht dargestellten) Speicher abgelegt sind. So werden mittels des adaptiven Kompensationssystems 15 die Korrekturlängsspannung u_d' und/oder die Korrekturquerspannung u_q' ermittelt. Das adaptive Kompensationssystem 15 kann als eine Funktion des Steuermoduls 10 ausgebildet sein, die wahlweise aktivierbar ist.
Das adaptive Kompensationssystem 15 umfasst einen Referenzoszillator 17, ein adaptives Filter 19 zum Ermitteln der Korrekturlängsspannung u_d' und/oder der Korrekturquerspannung u_q', ein adaptives Identifikationssystem 21 zum Identifizieren der komplexen Amplitude e des Messsignals e (mit anderen Worten, für eine Signalidentifikation), einen Block 23 zum Weiterverarbeiten der komplexen Amplitude e, einen erste Algorithmus-Einheit 25 zum Anpassen und insbesondere Optimieren des adaptiven Filters 19, einen Block 27 zum Ermitteln von Filterkoeffizienten des adaptiven Filters 19 und einen Sekundärpfad (oder auch Sekundärstreckenpfad, engl. „secondary path“) 29. Mit dem adaptiven Kompensationssystem 15 soll ein Störsignal d neutralisiert werden, das indikativ für die von dem Antriebsstrang, insbesondere von der elektrischen Maschine 5 und/oder dem Getriebe 7, ausgehenden Geräusche und/oder Schwingungen.
Das Ausgangssignal u_d'/u_q' des adaptiven Filters 19 geht in den Sekundärpfad 29 ein, der im Vorhinein unbekannt ist und repräsentativ ist für ein Stellgliedsystem, das durch ein Aufbringen der Korrekturlängsspannung u_d' und/oder der Korrekturquerspannung u_q' beeinflusst wird. Das Stellgliedsystem umfasst zumindest die PWM-Einheit 11, den elektrischen Speicher 1, den Umrichter 3, die elektrische Maschine 5, den Antriebsstrang 7 und die Erfassungseinrichtung 8, wobei eine (erfassbare) Ausgangsgröße des Stellgliedsystems das Messsignal e ist.
Der Referenzoszillator 17 erzeugt basierend auf dem Rotorwinkel φ eine Sinus-Referenzschwingung R₁ und eine Cosinus-Referenzschwingung R₂, die wie folgt ausgedrückt werden: $R_{1} = A * sin (n * φ)$
$R_{2} = A * cos (n * φ)$
Dabei steht A für die Einheitsamplitude der Sinus- und Cosinus-Referenzschwingung R₁, R₂, n für die zu beeinflussende Ordnung der Oberschwingung in dem Messsignal e und φ für den Rotorwinkel.
Alternativ können die Sinus- und Cosinus-Referenzschwingung R₁, R₂ auch abhängig von der Drehfrequenz f_n ausgedrückt werden: $R_{1} = A * sin (ƒ_{n} * t)$
$R_{2} = A * cos (ƒ_{n} * t)$
Die Sinus-Referenzschwingung R₁ und die Cosinus-Referenzschwingung R₂ werden mit dem adaptiven Filter 19 zum Erzeugen der Korrekturlängsspannung u_d' und/oder der Korrekturquerspannung u_q' verändert.
Das adaptive Filter 19 ist ein digitales Filter, das seine Übertragungsfunktion, Ordnung und Frequenz im Betrieb (selbstständig) ändern kann und kann bspw. als ein FIR-Filter (Transversalfilter) mit Filterkoeffizienten ausgebildet sein.
Das adaptive Filter 19 umfasst einen ersten Filterkoeffizienten Re(w) und einen zweiten Filterkoeffizienten Im(w), die zusammen als eine komplexe Zahl w zusammengefasst werden können. Dabei entspricht ein Realteil der komplexen Zahl w dem ersten Filterkoeffizienten Re(w) und der Imaginärteil dem zweiten Filterkoeffizienten Im(w). Der erste Filterkoeffizient Re(w) und der zweite Filterkoeffizient Im(w) bzw. die komplexe Zahl w können auch als Filtergewichtung, Filterparameter oder Ausgangsgewichtung des adaptiven Filters 19 bezeichnet werden. Zum Ermitteln der Korrekturlängsspannung u_d' und/oder der Korrekturquerspannung u_q' werden die Sinus-Referenzschwingung R₁ und die Cosinus-Referenzschwingung R₂ hinsichtlich Amplitude (und somit Phasenlage) durch den ersten Filterkoeffizienten Re(w) bzw. den zweiten Filterkoeffizienten Im(w) verändert. Somit ist die Korrekturlängsspannung u_d' bzw. die Korrekturquerspannung u_q' das Ausgangssignal des adaptiven Filters 19 und entspricht der Summe aus der veränderten Sinus-Referenzschwingung R₁ ∗ Re(w) und der veränderten Cosinus-Referenzschwingung R_{2 *} Im(w).
Das Übertragungsverhalten des adaptiven Filters 19 wird für jeden (Daten-)Block i neu eingestellt bzw. geändert. Anders ausgedrückt, der erste Filterkoeffizient Re(w) und der zweite Filterkoeffizient Im(w) des adaptiven Filters 19 nehmen blockweise neue Werte ein. Dabei umfasst ein Datenblock i eine vorbestimmte Anzahl k von Schritten (bzw. Zeit-/Rechenschritten), eine sog. Blockschrittweite N_SE. Die Blockschrittweite N_SE kann für jeden Datenblock i angepasst werden, wobei diese Anpassung später ausführlicher beschrieben wird.
Um das adaptive Filter 19 einzustellen bzw. zu ändern, werden mittels des adaptiven Identifikationssystems 21 die Amplituden w_e1, w_e2 des aktuellen Messsignals e ermittelt, die dann im Block 23 zu einer komplexen Amplitude (komplexe Amplitudengröße) e zusammengefasst werden. Die komplexe Amplitude e wird in der ersten Algorithmus-Einheit 25 verwendet, um ein optimiertes Filter w _opt für das adaptive Filter 19 zu ermitteln. Das optimierte Filter w _opt ist eine komplexe Zahl und umfasst einen Realteil sowie einen Imaginärteil, die dann als erster Filterkoeffizienten Re(w) bzw. zweiter Filterkoeffizienten Im(w) des adaptiven Filters 19 verwendet werden können. Der erste Filterkoeffizient Re(w) und der zweite Filterkoeffizient Im(w) werden im Block 27 aus dem optimierten Filter w _opt extrahiert bzw. ermittelt. Somit berücksichtigt das adaptive Filter 19 die vorliegenden Geräusche im Fahrzeuginnenraum, die durch das Messsignal e ausgedrückt werden.
Dabei ist das adaptive Filter 19 ausgebildet, sein Ausgangssignal derart anzupassen, dass das aus dem Sekundärpfad 29 hervorgehende Ausgangssignal das Störsignal d so weit wie möglich neutralisiert, damit das Messsignal e minimiert wird. Anders ausgedrückt, mittels des adaptiven Filters 19 wird die komplexe Amplitude e des Messsignals e und somit die Geräusche und/oder Schwingungen des Antriebsstrangs minimiert.
In der ersten Algorithmus-Einheit 25 wird mittels eines sog. Simultaneous-Equations-Algorithmus das optimierte Filter w _opt ermittelt. Das Bestimmen des optimierten Filters w _opt erfolgt dabei wie in „Zech et. al: Direct adaptive feedforward compensation of narrowband disturbances without explicit identification of the secondary path model“ ausgeführt über ein Aufstellen eines Gleichungssystems, das sich aus dem adaptiven Kompensationssystem 15 ableiten lässt. Das Auflösen des Gleichungssystems führt zur folgenden Formel für das optimierte Filter w _opt: ${\bar{w}}_{o p t} = \frac{{\bar{e}}_{i} \cdot {\bar{w}}_{i + 1} - {\bar{e}}_{i + 1} * {\bar{w}}_{i}}{{\bar{e}}_{i} - {\bar{e}}_{i + 1}}$
Es wird also auf Basis von zwei aufeinander folgenden Amplitudengrößen e, nämlich einer ersten (bzw. vorherigen) Amplitudengröße e _i aus einem ersten (vorherigen) Datenblock i_act-1, und einer zweiten (bzw. aktuellen) Amplitudengrößen e _i+1 aus einem aktuellen Datenblock i_act sowie eines ersten (bzw. vorherigen) adaptiven Filters w _i aus dem ersten Datenblock i_act-1 und eines zweiten (bzw. aktuellen) adaptiven Filters w _i+1 aus dem aktuellen Datenblock i_act das optimierte Filter w _opt ermittelt.
Das optimierte Filter w _opt umfasst die Amplituden A_d,s und A_d,c der Korrekturlängsspannung u_d' oder die Amplituden A_q,s und A_q,c der Korrekturquerspannung u_q'. Dabei entspricht der Realteil des optimierten Filters w _opt der Amplitude des Sinus-Anteils A_d,s (bzw. A_q,_s) und der Imaginärteil der Amplitude des Cosinus-Anteils A_q,c (bzw. A_q,c) der Korrekturlängsspannung u_d' (bzw. Korrekturquerspannung u_q').
Das adaptive Identifikationssystems 21 für die Signalidentifikation des Messsignals e wird nun mit Bezug zu 2b beschrieben. Das adaptive Identifikationssystems 21 umfasst einen weiteren adaptiven Filter 211 mit einem ersten Filterkoeffizienten (erster Identifikationsfilterkoeffizient) w_e1 und einem zweiten Filterkoeffizienten (zweiter Identifikationsfilterkoeffizient) w_e2
Eingangsseitig gehen in das adaptive Identifikationssystem 21 die Sinus- und Cosinus-Referenzschwingung R₁, R₂, das Messsignal e und ein Resetsignal Reset ein. In dem adaptiven Identifikationssystem 21 werden mittels einer zweiten Algorithmus-Einheit 213 die tatsächlichen komplexen Amplitude e des erfassten Messsignals e ermittelt bzw. geschätzt. Insbesondere wird die komplexe Amplitude e der zu beeinflussenden Schwingung des Messsignals e ermittelt.
Die Sinus-Referenzschwingung R₁ und die Cosinus-Referenzschwingung R₂ durchlaufen den ersten Identifikationsfilterkoeffizient w_e1 bzw. den zweiten Identifikationsfilterkoeffizient w_e2. Die Ausgangssignale des ersten Identifikationsfilterkoeffizient w_e1 und des zweiten Identifikationsfilterkoeffizient w_e2 werden in dem Knoten 215 zusammengefasst und mit dem Messsignal e in dem Knoten 217 verglichen, wobei aus dem Vergleich das Fehlersignal e_res hervorgeht.
Das adaptive Identifikationssystem 21 ist dazu ausgebildet, das Fehlersignal e_res zu minimieren. Dazu umfasst das adaptive Identifikationssystem 21 eine zweite Algorithmus-Einheit 213, die bspw. den Least-Mean-Squares-Algorithmus (LMS-Algorithmus) verwendet. Alternativ können auch andere Algorithmen verwendet werden wie bspw. der Recursive-Least-Squares-Algorithmus (RLS-Algorithmus). Die zweite Algorithmus-Einheit 213 passt den ersten Identifikationsfilterkoeffizienten w_e1 und den zweiten Identifikationsfilterkoeffizienten w_e2 an, so dass deren kombiniertes Ausgangssignal dem Messsignal e entspricht. Dabei verwendet die zweite Algorithmus-Einheit 213 folgende Anpassungsgleichungen: $w_{e 1} (k + 1) = w_{e 1} (k) + μ * R_{1} (k) * e_{r e s} (k)$
$w_{e 2} (k + 1) = w_{e 2} (k) + μ * R_{2} (k) * e_{r e s} (k)$
$e_{r e s} (k) = e - (w_{e 1} (k) * R_{1} (k) + w e_{2} (k) * R_{2} (k))$
Dabei steht µ für die Schrittweite bzw. Konvergenzparameter, die eine Konvergenz der Signalidentifikation beeinflusst, k für die Schritt(zahl) („sample“) aus dem entsprechenden Datenblock i mit einer Blockschrittweite N_SE und e_res für das Fehlersignal. Die Terme w_e1(k)*R₁(k) und w_e2(k)*R₂(k) entsprechen den Ausgängen des ersten Identifikationsfilterkoeffizienten w_e1 und des zweiten Identifikationsfilterkoeffizienten w_e2. Der Konvergenzparameter µ kann abhängig von der Ausgestaltung des Antriebsstrangs sein und beeinflusst zumindest mittelbar die Stabilität der Bestimmung der Amplituden e des Messsignals e. Beispielsweise kann der Konvergenzparameter µ kleiner als 1 sein, insbesondere auch gleich oder kleiner als 1*10^-12.
Die zweite Algorithmus-Einheit 213 durchläuft die Anpassungsgleichungen für jeden k-ten Schritt bis die Blockschrittweite N_SE (des jeweiligen Datenblocks i) durchlaufen ist, also bis gilt k = N_SE. Damit wird die komplexe Amplitude e blockweise ermittelt, d. h. es wird eine bestimmte Anzahl an Schritten k durchlaufen, um komplexe Amplitude e zu ermitteln.
Die Blockschrittweite N_SE für die zweite Algorithmus-Einheit 213 kann dabei ein Vielfaches einer Periodenlänge der zu minimierenden Oberschwingung des Messsignals e abbilden. Dadurch können die Amplituden der zu beeinflussenden Ordnung besonders genau ermittelt werden. Zum Ermitteln der Blockschrittweite N_SE wird folgender Zusammenhang verwendet: $N_{S E} = \frac{L_{S E} * T}{t_{s}} = \frac{L_{S E}}{ƒ_{v i b * t_{s}}} = \frac{L_{S E}}{n * ƒ_{n} * t_{s}}$
Der Parameter L_SE gibt vor, wie viele Perioden verwendet werden sollen, um die Amplituden des Messignals e zu bestimmen. Dabei hängt die Anzahl der verwendeten Perioden vom betrachteten System ab. In manchen Beispielen kann diese Anzahl 85 oder ein Vielfaches davon betragen. Ferner ist T die Periodenlänge der zu beeinflussenden Oberschwingung, f_vib der Kehrwert der Periodenlänge der Schwingung und somit die vorgegebene Frequenz, die zu beeinflussen ist, n die Ordnung, f_n die Drehfrequenz des Rotors der elektrischen Maschine 5, t_s die Zeitschrittweite bzw. der Kehrwert der Abtastfrequenz, die einer Zeit zwischen zwei Schritten k entspricht. Die Parameter L_SE, N_SE, t_s können in dem adaptiven Kompensationssystem 15 hinterlegt sein oder diesem als Eingangsparameter zugeführt werden.
Die Blockschrittweite N_SE wird an eine Änderung der Periodenlänge dynamisch angepasst. Damit ist gemeint, dass die Blockschrittweite N_SE für Datenblock i neu ermittelt wird. Mit anderen Worten, nachdem die zweite Algorithmus-Einheit 213 die Blockschrittweite N_SE zum Ermitteln der Amplituden w_e1, w_e2 durchlaufen hat, wird für eine nächste Identifikationsphase (bzw. einen nächsten Datenblock) (bei dem die komplexen Amplitude eines nächsten Messsignals e bestimmt wird) die Blockschrittweite N_SE neu ermittelt.
Der erste Identifikationsfilterkoeffizient w_e1 und zweite Identifikationsfilterkoeffizient w_e2 entsprechen einem Realteil bzw. einem Imaginärteil der komplexen Amplitude e des Messsignals e, die dann im Block 23 zu einer komplexen Amplitudengröße e zusammengefasst werden: $\bar{e} = w_{e 1} + j * w_{e 2}$
In 3 ist ein Verfahren 100 zum Ermitteln des optimierten Filters w _opt und somit zum Einstellen des adaptiven Filters 19 dargestellt.
In 101 wird in einem ersten Datenblock i₁ das adaptive Filter 19 auf ein erstes adaptives Filter W₁ initialisiert, für das w _i= A_dq,01 gilt. Hier ist A_dq,01 eine beliebige vorbestimmte erste komplexe Startamplitude, die kleiner ist als ein vorbestimmter Amplitudengrenzwert A_dq,max. Ferner werden die Zählervariable für die Schrittzahl k auf null gesetzt und eine Resetvariable r auf eins. Wenn die r = 1 gilt, wird das Resetsignal Reset an das adaptive Identifikationssystem 21 geschickt und ein „Reset“ durchgeführt, so dass im Nachfolgenden der weitere adaptive Filter 211 des adaptiven Identifikationssystem 21 auf den Wert Null zurückgesetzt wird, um für einen nächsten Datenblock die komplexe Amplitude e des Messsignals e zu ermitteln. Mit anderen Worten, beim Reset werden der erste und der zweite Identifikationsfilterkoeffizient w_e1,w_e2 wieder auf null gesetzt.
Anschließend wird in 103 eine erste komplexe Amplitude e ₁ eines ersten Messsignals e₁ für den ersten Datenblock i₁ ermittelt. Dabei resultiert das erste Messsignal e₁ aus der Anwendung des ersten adaptiven Filters w ₁ in dem adaptiven Kompensationssystem 15. Das Ermitteln der ersten komplexen Amplitude e ₁ erfolgt mit der oben beschriebenen zweiten Algorithmus-Einheit 211, die eine (beliebige) vorbestimmte Start-Blockschrittweite N_SE,0 verwendet. In 103 erfolgt somit eine Identifikationsphase zum Ermitteln der ersten komplexen Amplitude e ₁, die beendet ist, wenn die Bedingung k = N_SE,0 eintritt.
In 105 werden die Blockschrittweite N_SE für den folgenden zweiten Datenblock i₂ ermittelt, die Zählervariable k für die Schrittzahl auf null gesetzt und die Resetvariable r auf eins.
In 107 wird in dem zweiten Datenblock i₂ adaptive Filter 19 auf ein zweites adaptives Filter w₂ initialisiert, für das w _z = A_dq,02 gilt. Hier ist A_dq,02 eine beliebige vorbestimmte zweite komplexe Startamplitude.
Anschließend wird in 109 eine zweite komplexe Amplitude e ₂ eines zweiten Messsignals e₂ für den zweiten Datenblock i₂ ermittelt. Dabei resultiert das zweite Messsignal e₂ aus der Anwendung des zweiten adaptiven Filters w ₂ in dem adaptiven Kompensationssystem 15. Das Ermitteln der zweiten komplexen Amplitude e ₂ erfolgt entsprechend wie zu 103 beschrieben, nur dass die in 105 ermittelte Blockschritte N_SE anstatt der Start-Blockschrittweite N_SE,0 verwendet wird. In 109 erfolgt somit eine Identifikationsphase zum Ermitteln der ersten komplexen Amplitude e ₂, die beendet wird, sobald k = N_SE gilt.
In 111 wird das optimierte Filter w _opt mit der zweiten Algorithmus-Einheit (dem Simultaneous-Equations-Algorithmus) ermittelt, wobei gilt: ${\bar{w}}_{o p t} = \frac{{\bar{e}}_{1} * {\bar{w}}_{2} - {\bar{e}}_{2} * {\bar{w}}_{1}}{{\bar{e}}_{1} - {\bar{e}}_{2}}$
Optional wird in 111 das optimierte Filter w _opt begrenzt, damit auf die elektrischen Maschine 5 keine beliebig große Oberschwingungen aufgebracht wird. Gründe für die Begrenzung ist die Berücksichtigung der Funktion, des Wirkungsgrads und der (Betriebs-)Sicherheit der elektrischen Maschine 5. Das optimierte Filter w _opt wird begrenzt, wenn es einen vorbestimmten Amplitudengrenzwert A_dq,max überschreitet, d.h. wenn $\sqrt{{\bar{w}}_{o p t}^{2} = A_{d q, m a x}}$
gilt Dabei wird ein Begrenzungsfaktor Q wie folgt bestimmt: $Q = \frac{A_{d q, m a x}}{\sqrt{{\bar{w}}_{o p t}^{2}}}$
Dabei ist A_dq,max der vorbestimmte Amplitudengrenzwert für die komplexen Amplituden der Korrekturlängsspannung und/oder Korrekturquerspannung u_d', u_q'.
Ein begrenztes optimiertes Filter w _opt,lim wird wie folgt ermittelt: ${\bar{w}}_{o p t, l i m} = Q * {\bar{w}}_{o p t}$
Falls das optimierte Filter w _opt begrenzt wird, wird für die folgenden Schritte das begrenzte optimierte Filter w _opt,lim anstatt das optimierte Filter w _opt verwendet.
Ferner optional kann in der obigen Formel zum Ermitteln des optimierten Filters w _opt im Nenner ein sehr kleiner Parameter hinzuaddiert werden, bspw. 1×10^-14, um eine Division durch null zu vermeiden.
In 113 erfolgt eine Aktualisierung des ersten und zweiten adaptiven Filters w ₁, w ₂ sowie der ersten Amplitudengröße e ₁.
Dabei wird das erste (und somit ältere) adaptive Filter w ₁ in dem Speicher aktualisiert, indem das zweite (und somit jüngere) adaptiven Filter w ₂ als erstes adaptiver Filter w ₁ abgespeichert wird, so dass w ₁ = w ₂ gilt. Das zweite adaptive Filter w ₁ wird wiederum in dem Speicher aktualisiert, indem das optimierte Filter w _opt als zweites adaptives Filter w₂ abgespeichert wird, so dass w₂ = w _opt gilt.
Die Aktualisierung der ersten Amplitudengröße e ₁ erfolgt, indem die zweite Amplitudengröße e ₂ als erste Amplitudengröße e ₁ abgespeichert wird, so dass e ₁ = e₂ gilt.
In 115 erfolgt der Reset wie 105 beschrieben.
In 117 wird eine aktuelle komplexe Amplitude e _act für einen aktuellen Datenblock i_act eines aktuellen Messsignals e _act ermittelt. Dabei resultiert das aktuelle Messsignal e _act aus der Anwendung des adaptiven Filters 19 mit den aktuellen ersten und zweiten Filterkoeffizienten Re(w), Im(w), d.h. dem zweiten adaptiven Filter w ₂, in dem adaptiven Kompensationssystem 15. Im Aktualisierungsschritt 115 wurde das optimierte Filter w _opt als das zweite adaptive Filter w ₂ abgespeichert. Die aktuelle komplexe Amplitude e _act wird dann als zweite komplexe Amplitudengröße e ₂ abgespeichert, so dass e ₂ = e _act gilt.
Anschließend geht das Verfahren zurück zu 111 und ermittelt das optimierte Filter w _opt.
Die Blöcke 101, 103, 105, 107, 109 stellen eine Initialisierungsphase des adaptiven Kompensationssystems 15 und insbesondere der ersten Algorithmus-Einheit 25 dar. In einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens 100 kann die Initialisierungsphase auch derart erfolgen, dass in 100 das erste adaptive Filter w ₁ = 0 und in 103 die erste komplexe Amplitude e ₁ nicht basierend auf dem entsprechenden ersten Messsignal e₁ ermittelt wird, sondern lediglich gleich null gesetzt wird, so dass e ₁ = 0 gilt. Entsprechend entfällt Block 105 und das Verfahren 100 geht weiter zu Block 107 zum Ermitteln des optimierten Filters w _opt. Diese Alternative ermöglicht eine schnelle Initialisierung der ersten Algorithmus-Einheit 25, weil die Identifikationsphase in 103 zum Ermitteln der ersten komplexen Amplitude e ₁ des ersten Messsignals e₁ entfällt.
Die Blöcke 111, 113, 115, 117 stellen eine Aktualisierungsschleife dar, die durchgeführt wird, bis eine vorbestimmte Endbedingung eintritt. So kann z. B. das Verfahren 100 und somit das adaptive Kompensationssystem 15 zum Minimieren der Antriebsgeräusche nur für eine vorbestimmten Drehzahlbereich der elektrischen Maschine 5 durchgeführt bzw. aktiviert werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Fahrer des Kraftfahrzeugs 200 das Verfahren 100 und somit das adaptive Kompensationssystem 15 wahlweise ausführen bzw. aktivieren.
4 zeigt schematisch das Fahrzeug 200, das beispielhaft als PKW dargestellt ist, mit einem Steuergerät 300. Das Steuergerät 300 ist dazu eingerichtet, das oben beschriebene Verfahren 100 auszuführen.
Bezugszeichenliste

1: elektrischer Speicher (Fahrzeugenergiesystem)
3: Stromrichter
5: elektrische Maschine
7: Getriebe
8: Erfassungseinrichtung
10: Steuermodul
11: PWM-Einheit
13: Stromregler
15: adaptives Kompensationssystem
17: Referenzoszillator
19: adaptives Filter des adaptiven Kompensationssystems
21: adaptives Identifikationssystem
23: Block
25: erste Algorithmus-Einheit (Simultaneous-Equations-Algorithmus)
27: Block
29: Sekundärpfad
211: zweite Algorithmus-Einheit (LMS-Algorithmus)
213: (weiteres) adaptives Filter des adaptiven Identifikationssystems
215: Knoten
217: Knoten
100: Verfahren zum Bestimmen von Filterkoeffizienten des adaptiven Filters 19
101: Initialisieren des ersten adaptiven Filters w ₁
103: Ermitteln/Identifizieren von komplexen Amplitude e ₁ eines ersten Messsignals e₁
105: Reset
107: Initialisieren des zweiten adaptiven Filters w ₁
109: Ermitteln/Identifizieren von komplexen Amplitude e ₂ eines zweiten Messsignals e₂
111: Ermitteln deines optimierten Filters w _opt
113: Aktualisierungsschritt
115: Reset
117: Ermitteln/Identifizieren von komplexen Amplitude e _act eines aktuellen Messsignals e _act
φ: Rotorwinkel der elektrischen Maschine
d: Störsignal (Störung)
e: Sensorsignal / Messsignal
Im(w): zweiter Filterkoeffizient des adaptiven Filters 19
iu, iv, iw: Phasenströme
eres: Fehlersignal
fn: Drehfrequenz
Msoll: Soll-Drehmoment bzw. Drehmomentanforderung
R1: Sinus-Referenzschwingung
R2: Cosinus-Referenzschwingung
Re(w): erster Filterkoeffizient des adaptiven Filters 19
ud: Grundlängsspannung
uq: Grundquerspannung
ud,mod: angepasste Längsspannung
uq,mod: angepasste Querspannung
ud': Korrekturlängsspannung
uq': Korrekturquerspannung
w: adaptives Filter des adaptiven Kompensationssystems
w1: erstes adaptives Filter des adaptiven Kompensationssystems
w2: zweites adaptives Filter des adaptiven Kompensationssystems
we1: erster Filterkoeffizient (erster Identifikationsfilterkoeffizient) des adaptiven Identifikationssystems
we2: zweiter Filterkoeffizient (zweiter Identifikationsfilterkoeffizient) des adaptiven Identifikationssystems
wopt: optimiertes (adaptives) Filter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

KR 101795532 B1 [0003]
DE 102019118563 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Reduzieren von Geräuschen eines elektrifizierten Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs (200), der eine elektrische Maschine (5) und ein Getriebe (7) aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Anpassen eines Spannungsbefehls (u_d,mod, u_q,mod) zum Steuern der elektrischen Maschine (5) basierend auf einem adaptiven Kompensationssystem (15) zum Reduzieren der Geräusche des Antriebsstrangs (5, 7), wobei das adaptive Kompensationssystem (15) ein adaptives Filter (19) umfasst, das die im Fahrzeuginnenraum vorliegenden Geräusche berücksichtigt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die vorliegenden Geräusche über eine Erfassungseinrichtung (8) erfasst und als ein Messsignal (e), insbesondere ein Spannungssignal, dem adaptiven Kompensationssystem (15) zugeführt werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Spannungsbefehl (u_d,mod, u_q,mod) einen Grundspannungsbefehl (u_d, u_q) zum Umsetzen einer Drehmomentanforderung umfasst und einen Korrekturspannungsbefehl (u_d', u_q') zum Reduzieren der Geräusche, wobei der Korrekturspannungsbefehl (u_d', u_q') eine Oberschwingung umfasst, die auf den Grundspannungsbefehl (u_d, u_q) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend: Begrenzen einer Amplitude (A_d,s, A_d,c, A_q,s, A_q,c) des Korrekturspannungsbefehls (u_d', u_q') basierend auf einem Begrenzungsfaktor (Q).
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wenn abhängig von Anspruch 2, wobei das adaptive Kompensationssystem (15) ein adaptives Identifikationssystems (22) zum Identifizieren von Amplituden einer zu beeinflussenden Schwingung in dem erfassten Messsignal (e) umfasst, wobei das adaptive Identifikationssystems (22) die Methode zur Minimierung der Fehlerquadrate verwendet.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei eine Blockschrittweite (N_SE) der Algorithmus-Einheit (211) einem Vielfachen einer Periodenlänge einer zu beeinflussenden Schwingung des Spannungssignals (e) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend: Dynamisches Anpassen der Blockschrittweite (N_SE) basierend auf einer Ordnung der Oberschwingung (k), einer Drehfrequenz f_n der elektrischen Maschine (5) und einer Zeitschrittweite (t_s) des verwendeten Algorithmus.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das adaptive Filter (19) des adaptiven Kompensationssystems (15) indikativ für Amplituden (A_d,s, A_d,c, A_q,s, A_q,c) des Korrekturspannungsbefehls (u_d', u_q') ist.
Steuergerät (300), das dazu ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.
Kraftfahrzeug (200) mit einem Steuergerät (300) nach Anspruch 9, wobei das Kraftfahrzeug (200) ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.