DE102022203710A1 - Method and computer program for dampening vibrations of a drive train of an electric vehicle, control unit for an electric vehicle, and computer-readable medium - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dämpfen von Schwingungen eines Antriebsstrangs (44) eines Elektrofahrzeugs (20). Der Antriebsstrang (44) weist zumindest eine elektrische Maschine (24) und ein Getriebe (26), die miteinander in Wirkverbindung stehen, auf. Das Verfahren weist auf: Ansteuern der elektrischen Maschine (24) mittels eines Ansteuersignals, das repräsentativ für ein vorgegebenes Fahrerwunschmoment (Mf) ist, wobei die elektrische Maschine (24) abhängig von dem Ansteuersignal ein Antriebsmoment (Me) erzeugt, wobei das Antriebsmoment (Me) ein Schwingungsmoment aufweist, das durch Schwingungen, die in dem Antriebsstrang (44) in Drehmomentübertragungsrichtung nach der elektrischen Maschine (24) entstehen, auf das Antriebsmoment (Me) übertragen wird; Ermitteln einer Geschwindigkeit, die repräsentativ ist für eine Phasengeschwindigkeit (ωg) an dem Getriebe (26); Ermitteln mindestens einer Eigenschaft des Schwingungsmoments abhängig von der ermittelten Geschwindigkeit; Ermitteln eines Dämpfungsmoments (MDamp) abhängig von der ermittelten Geschwindigkeit und dem Schwingungsmoment derart, dass mittels des Dämpfungsmoments (MDamp) das Schwingungsmoment kompensierbar ist; Modifizieren des Ansteuersignals abhängig von dem Dämpfungsmoment (MDamp); und Ansteuern der elektrischen Maschine (24) mittels des modifizierten Ansteuersignals.The invention relates to a method for dampening vibrations of a drive train (44) of an electric vehicle (20). The drive train (44) has at least one electric machine (24) and a transmission (26), which are operatively connected to one another. The method comprises: controlling the electric machine (24) by means of a control signal which is representative of a predetermined driver desired torque (Mf), the electric machine (24) generating a drive torque (Me) depending on the control signal, the drive torque (Me ) has a vibration torque that is transmitted to the drive torque (Me) by vibrations that arise in the drive train (44) in the torque transmission direction downstream of the electric machine (24); Determining a speed that is representative of a phase speed (ωg) at the transmission (26); Determining at least one property of the oscillation moment depending on the determined speed; Determining a damping moment (MDamp) depending on the determined speed and the oscillation moment such that the oscillation moment can be compensated for by means of the damping moment (MDamp); Modifying the control signal depending on the damping torque (MDamp); and controlling the electrical machine (24) using the modified control signal.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Computerprogramm zum Dämpfen von Schwingungen eines Antriebsstrangs eines Elektrofahrzeugs, eine Steuereinheit für das Elektrofahrzeug, und ein computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.The invention relates to a method and a computer program for dampening vibrations of a drive train of an electric vehicle, a control unit for the electric vehicle, and a computer-readable medium on which the computer program is stored.
Ein Elektrofahrzeug im Sinne dieser Anmeldung weist einen Antriebsstrang mit einer elektrischen Maschine, einem Getriebe und optional einem Differentialgetriebe, kurz „Differential“, auf. Die elektrische Maschine kann als Elektromotor und/oder Generator, insbesondere als Lichtmaschine, betrieben werden. Falls die elektrische Maschine als Elektromotor betrieben wird, kann die elektrische Maschine mittels einer Antriebsbatterie des Hybridfahrzeugs mit Energie versorgt werden. Falls die elektrische Maschine als Generator betrieben wird, kann die elektrische Maschine die Antriebsbatterie des Elektrofahrzeugs aufladen. Ein derartiges Elektrofahrzeug kann beispielsweise ein PKW, ein LKW, ein SUV, ein Kleinbus oder ein Bus sein.An electric vehicle within the meaning of this application has a drive train with an electric machine, a transmission and optionally a differential gear, “differential” for short. The electric machine can be operated as an electric motor and/or generator, in particular as an alternator. If the electric machine is operated as an electric motor, the electric machine can be supplied with energy by means of a drive battery of the hybrid vehicle. If the electric machine is operated as a generator, the electric machine can charge the drive battery of the electric vehicle. Such an electric vehicle can be, for example, a car, a truck, an SUV, a minibus or a bus.
Ein Fahrer des Elektrofahrzeugs kann mittels eines Beschleunigungspedals ein Fahrerwunschmoment anfordern, das auch als Fahrerwunschdrehmoment bezeichnet werden kann. Ein mit dem Beschleunigungspedal, ehemals „Gaspedal“, gekoppelter Sensor kann eine Stellung des Beschleunigungspedals erfassen und ein entsprechendes Sensorsignal an eine Steuereinheit des Elektrofahrzeugs senden. Die Steuereinheit kann abhängig von dem Sensorsignal und insbesondere abhängig von dem in dem Sensorsignal kodierten Fahrerwunschmoment ein Ansteuersignal zum Ansteuern der elektrischen Maschine erzeugen und an die elektrische Maschine senden. Die elektrische Maschine erzeugt abhängig von dem Ansteuersignal ein Antriebsmoment, das auch als Antriebsdrehmoment bezeichnet werden kann.A driver of the electric vehicle can request a driver's desired torque using an accelerator pedal, which can also be referred to as driver's desired torque. A sensor coupled to the acceleration pedal, formerly “gas pedal”, can detect a position of the acceleration pedal and send a corresponding sensor signal to a control unit of the electric vehicle. The control unit can generate a control signal for controlling the electric machine and send it to the electric machine depending on the sensor signal and in particular depending on the driver's desired torque encoded in the sensor signal. Depending on the control signal, the electric machine generates a drive torque, which can also be referred to as drive torque.
Das Antriebsmoment weist in der Regel Schwingungen auf, die als Schwingungsmoment bezeichnet werden können und die in dem Antriebsstrang in Drehmomentübertragungsrichtung nach der elektrischen Maschine entstehen und die auf das Antriebsmoment übertragen werden, in anderen Worten auf das Antriebsmoment aufgeprägt werden. Diese Schwingungen können zu einem Brummen des Antriebsstrangs führen. Das Brummen kann zu einer Beeinträchtigung des Fahrkomforts führen.The drive torque generally has oscillations, which can be referred to as oscillation torque, which arise in the drive train in the torque transmission direction after the electric machine and which are transmitted to the drive torque, in other words, are impressed on the drive torque. These vibrations can cause the drivetrain to hum. The humming noise can impair driving comfort.
Es ist bekannt, die Schwingungen und/oder das Brummen zu reduzieren, indem eine Kupplung, die beispielsweise bei Hybridfahrzeugen und/oder bei mit Brennstoff betriebenen Fahrzeugen grundsätzlich angeordnet ist, mittels einer Dauerschlupfregelung im Dauerschlupfbetrieb gehalten wird. Die Kupplung im Dauerschlupfbetrieb kann als Dämpfer zum Dämpfen der Schwingungen und damit zum Reduzieren des Brummens dienen. Moderne Elektrofahrzeuge weisen hingegen regelmäßig keine derartige Kupplung auf, weswegen die bekannten Verfahren zum Reduzieren der Schwingungen mittels der entsprechenden Kupplungen für diese Elektrofahrzeuge nicht geeignet sind.It is known to reduce the vibrations and/or humming by keeping a clutch, which is fundamentally arranged, for example, in hybrid vehicles and/or in fuel-operated vehicles, in continuous slip mode by means of a continuous slip control. The clutch in continuous slip mode can serve as a damper to dampen the vibrations and thus reduce the hum. Modern electric vehicles, on the other hand, generally do not have such a clutch, which is why the known methods for reducing vibrations using the corresponding clutches are not suitable for these electric vehicles.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und ein Computerprogramm zum Dämpfen von Schwingungen eines Antriebsstrangs eines Elektrofahrzeugs bereitzustellen, das zu einem hohen Fahrkomfort und insbesondere einem geringen Brummen des Antriebsstrangs des Hybridfahrzeugs beiträgt, insbesondere ohne Verwendung einer Kupplung des Elektrofahrzeugs und/oder insbesondere bei einem Elektrofahrzeug, das keine Kupplung aufweist. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine Steuereinheit bereitzustellen, die das Verfahren abarbeitet, und/oder ein computerlesbares Medium bereitzustellen, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.It is the object of the invention to provide a method and a computer program for damping vibrations of a drive train of an electric vehicle, which contributes to a high level of driving comfort and in particular a low hum of the drive train of the hybrid vehicle, in particular without using a clutch of the electric vehicle and / or in particular with a Electric vehicle that does not have a clutch. It is a further object of the invention to provide a control unit that processes the method and/or to provide a computer-readable medium on which the computer program is stored.
Diese Aufgaben werden durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.These tasks are solved by the subject matter of the independent claims. Further embodiments of the invention emerge from the dependent claims and from the following description.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dämpfen von Schwingungen eines Antriebsstrangs eines Elektrofahrzeugs. Der Antriebsstrang weist zumindest eine elektrische Maschine und ein Getriebe auf, die miteinander in Wirkverbindung stehen. Das Verfahren weist auf: Ansteuern der elektrischen Maschine mittels eines Ansteuersignals, das repräsentativ für ein vorgegebenes Fahrerwunschmoment ist, wobei die elektrische Maschine abhängig von dem Ansteuersignal ein Antriebsmoment erzeugt, wobei das Antriebsmoment ein Schwingungsmoment aufweist, das durch Schwingungen, die in dem Antriebsstrang in Drehmomentübertragungsrichtung nach der elektrischen Maschine entstehen, auf das Antriebsmoment übertragen wird; Ermitteln einer Geschwindigkeit, die repräsentativ für eine Phasengeschwindigkeit an dem Getriebe ist; Ermitteln mindestens einer Eigenschaft des Schwingungsmoments abhängig von der ermittelten Geschwindigkeit; Ermitteln eines Dämpfungsmoments abhängig von der ermittelten Geschwindigkeit und dem Schwingungsmoment derart, dass mittels des Dämpfungsmoments das Schwingungsmoment kompensierbar ist; Modifizieren des Ansteuersignals abhängig von dem Dämpfungsmoment; und Ansteuern der elektrischen Maschine mittels des modifizierten Ansteuersignals.One aspect of the invention relates to a method for dampening vibrations of a drive train of an electric vehicle. The drive train has at least one electric machine and a transmission, which are operatively connected to one another. The method comprises: controlling the electric machine by means of a control signal that is representative of a predetermined driver desired torque, the electric machine generating a drive torque depending on the control signal, the drive torque having a vibration torque caused by vibrations in the drive train in the torque transmission direction after the electric machine, transfers to the drive torque will carry; determining a speed representative of a phase speed at the transmission; Determining at least one property of the oscillation moment depending on the determined speed; Determining a damping moment depending on the determined speed and the oscillation moment in such a way that the oscillation moment can be compensated for by means of the damping moment; Modifying the control signal depending on the damping torque; and controlling the electrical machine using the modified control signal.
Ein weiterer Aspekt betrifft eine Steuereinheit für das Elektrofahrzeug, die einen Prozessor und einen Speicher aufweist, die dazu ausgebildet sind, das im Vorhergehenden erläuterte Verfahren abzuarbeiten.Another aspect relates to a control unit for the electric vehicle, which has a processor and a memory that are designed to process the method explained above.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Computerprogramm zum Dämpfen von Schwingungen des Antriebsstrangs des Elektrofahrzeugs, das, wenn es von der Steuereinheit des Elektrofahrzeugs abgearbeitet wird, bewirkt, dass die Steuereinheit das im Vorhergehenden erläuterte Verfahren abarbeitet.Another aspect relates to a computer program for dampening vibrations of the drive train of the electric vehicle, which, when executed by the control unit of the electric vehicle, causes the control unit to execute the method explained above.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist. Das computerlesbare Medium kann dabei eine Harddisk, ein USB-Speichergerät, ein RAM, ein ROM, ein EPROM oder ein FLASH-Speicher sein. Das computerlesbare Medium kann auch ein Datenkommunikationsnetzwerk, wie beispielsweise das Internet, das den Download eines Programmcodes ermöglicht, sein.Another aspect concerns a computer-readable medium on which the computer program is stored. The computer-readable medium can be a hard disk, a USB storage device, a RAM, a ROM, an EPROM or a FLASH memory. The computer-readable medium may also be a data communications network, such as the Internet, that allows downloading of program code.
Es ist zu verstehen, dass Merkmale des Verfahrens so wie obenstehend und untenstehend beschrieben auch Merkmale der Steuereinheit, des Computerprogramms und/oder des computerlesbaren Mediums sein können und umgekehrt.It is to be understood that features of the method as described above and below can also be features of the control unit, the computer program and/or the computer-readable medium and vice versa.
Das Ermitteln des Dämpfungsmoments abhängig von der Geschwindigkeit, die repräsentativ für die Phasengeschwindigkeit an dem Getriebe ist, und abhängig von dem Schwingungsmoment derart, dass mittels des Dämpfungsmoments das Schwingungsmoment kompensierbar ist, das Modifizieren des Ansteuersignals abhängig von dem Dämpfungsmoment und das Ansteuern der elektrischen Maschine mittels des modifizierten Ansteuersignals ermöglichen, die elektrische Maschine so anzusteuern, dass das von der elektrischen Maschine erzeugte Antriebsmoment nahezu frei oder idealerweise frei von den Schwingungen, insbesondere frei von dem Schwingungsmoment, ist. Dies bewirkt, dass lediglich geringe Schwingungen oder bestenfalls gar keine Schwingungen in dem Antriebsstrang erzeugt werden. Dies ermöglicht, die Schwingungen des Antriebsstrangs auch ohne Kupplung zu dämpfen. Dadurch kann ein Brummen des Antriebsstrangs reduziert oder sogar verhindert werden. Dies trägt zu einem hohen Fahrkomfort bei.Determining the damping torque depending on the speed, which is representative of the phase speed on the transmission, and depending on the oscillation torque such that the oscillation torque can be compensated for by means of the damping torque, modifying the control signal depending on the damping torque and controlling the electrical machine by means of of the modified control signal make it possible to control the electrical machine in such a way that the drive torque generated by the electrical machine is almost free or ideally free of the vibrations, in particular free of the vibration torque. This causes only small vibrations or, at best, no vibrations at all to be generated in the drive train. This makes it possible to dampen the vibrations of the drive train even without a clutch. This can reduce or even prevent drivetrain hum. This contributes to a high level of driving comfort.
Die Schwingung, insbesondere das Schwingungsmoment, insbesondere die Frequenz, die Amplitude und optional der Offset der Schwingung bzw. des Schwingungsmoments, kann beispielsweise gemäß dem in der eingangs erwähnten Patentschrift
Die elektrische Maschine kann beispielsweise einen Elektromotor, einen Inverter und ein Motorsteuergerät aufweisen. Die elektrische Maschine kann als Elektromotor oder als Generator betrieben werden. Der Antriebsstrang kann in Drehmomentübertragungsrichtung nach dem Getriebe ein Differential und zwei Seitenwellen aufweisen, die das Differential mit Rädern, beispielsweise Vorderrädern oder Hinterrädern des Elektrofahrzeugs verbinden. Das Differential kann über eine Getriebewelle mit dem Getriebe gekoppelt sein.The electric machine can, for example, have an electric motor, an inverter and an engine control unit. The electric machine can be operated as an electric motor or as a generator. The drive train can have a differential and two side shafts after the transmission in the torque transmission direction, which connect the differential to wheels, for example front wheels or rear wheels, of the electric vehicle. The differential can be coupled to the transmission via a transmission shaft.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Fahrerwunschmoment von einem Fahrer des Elektrofahrzeugs vorgegeben und das Ansteuersignal für die elektrische Maschine wird abhängig von dem Fahrerwunschmoment ermittelt. Das Fahrerwunschmoment kann beispielsweise von einem Fahrer des Elektrofahrzeugs mittels des Beschleunigungspedals vorgegeben werden.According to one embodiment, the driver's desired torque is specified by a driver of the electric vehicle and the control signal for the electric machine is determined depending on the driver's desired torque. The driver's desired torque can be specified, for example, by a driver of the electric vehicle using the acceleration pedal.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Eigenschaft des Schwingungsmoments eine Amplitude A und/oder eine Frequenz fg des Schwingungsmoments.According to one embodiment, the property of the oscillatory moment comprises an amplitude A and/or a frequency f g of the oscillatory moment.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Eigenschaft des Schwingungsmoments die Frequenz fg des Schwingungsmoments, wobei abhängig von der Frequenz fg des Schwingungsmoments eine obere Grenzfrequenz foG und eine untere Grenzfrequenz fuG eines Bandpassfilters ermittelt werden und wobei das Dämpfungsmoment abhängig von der ermittelten Geschwindigkeit ermittelt wird, indem die ermittelten Geschwindigkeit mittels des Bandpassfilters gefiltert wird.According to one embodiment, the property of the oscillation torque comprises the frequency f g of the oscillation torque, an upper limit frequency f oG and a lower limit frequency f uG of a bandpass filter being determined depending on the frequency f g of the oscillation torque, and the damping torque being determined depending on the determined speed by filtering the determined speed using the bandpass filter.
Gemäß einer Ausführungsform werden die obere Grenzfrequenz foG und die untere Grenzfrequenz fuG des Bandpassfilters abhängig von der Frequenz fg des Schwingungsmoments so ermittelt, dass die obere Grenzfrequenz foG größer als die Frequenz fg des Schwingungsmoments und die untere Grenzfrequenz fuG kleiner als die Frequenz fg des Schwingungsmoments sind.According to one embodiment, the upper limit frequency f oG and the lower limit frequency f uG of the bandpass filter are determined depending on the frequency f g of the oscillation torque such that the upper limit frequency f oG is greater than the frequency f g of the oscillation torque and the lower limit frequency f uG is smaller than are the frequency f g of the oscillation torque.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Eigenschaft des Schwingungsmoments die Frequenz fg des Schwingungsmoments wobei abhängig von der Frequenz fg des Schwingungsmoments eine Übertragungsfunktion GLead eines Lead-Gliedes ermittelt wird und wobei das Dämpfungsmoment abhängig von der ermittelten Geschwindigkeit mittels des Lead-Glieds ermittelt wird.According to one embodiment, the property of the oscillatory moment comprises the frequency f g of the oscillatory moment, a transfer function G Lead of a lead member being determined depending on the frequency f g of the oscillatory moment, and the damping moment being determined depending on the determined speed by means of the lead member.
Gemäß einer Ausführungsform wird abhängig von der ermittelten Geschwindigkeit eine gefilterte Phasengeschwindigkeit ermittelt und das Dämpfungsmoment wird abhängig von der gefilterten Phasengeschwindigkeit ermittelt. Die gefilterte Phasengeschwindigkeit kann beispielsweise mittels Filterns der ermittelten Geschwindigkeit mittels eines Bandpassfilters ermittelt werden. Der Bandpassfilter kann der vorstehend erläuterte Bandpassfilter, oder ein anderer Bandpassfilter sein. Alternativ kann die gefilterte Phasengeschwindigkeit beispielsweise mittels Filterns der ermittelten Geschwindigkeit mittels eines Tiefpassfilters oder eine Hochpassfilters ermittelt werden.According to one embodiment, a filtered phase speed is determined depending on the determined speed and the damping torque is determined depending on the filtered phase speed. The filtered phase speed can be determined, for example, by filtering the determined speed using a bandpass filter. The bandpass filter can be the bandpass filter explained above, or another bandpass filter. Alternatively, the filtered phase speed can be determined, for example, by filtering the determined speed using a low-pass filter or a high-pass filter.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Übertragungsfunktion GLead des Lead-Gliedes abhängig von mindestens einer vorgegebenen Zeitkonstanten T1, T2 ermittelt und die Zeitkonstante T1, T2 wird so vorgegeben, dass bei der Frequenz fg des Schwingungsmoments eine vorgegebene Phasenanhebung φLead erzielt wird.According to one embodiment, the transfer function G Lead of the lead element is determined depending on at least one predetermined time constant T 1 , T 2 and the time constant T 1 , T 2 is specified so that a predetermined phase increase φ Lead is achieved at the frequency f g of the oscillation torque becomes.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Eigenschaft des Schwingungsmoments die Amplitude A und die Frequenz fg des Schwingungsmoments, wobei abhängig von der Frequenz fg und der Amplitude A des Schwingungsmoments ein DT1-Glied ermittelt wird und wobei das Dämpfungsmoment abhängig von der Phasengeschwindigkeit mittels des DT1-Glieds ermittelt wird.According to one embodiment, the property of the oscillatory moment comprises the amplitude A and the frequency f g of the oscillatory moment, a DT1 element being determined depending on the frequency f g and the amplitude A of the oscillatory moment and the damping moment depending on the phase velocity by means of the DT1 element. Limb is determined.
Gemäß einer Ausführungsform wird das DT1-Glied abhängig von der Frequenz fg und der Amplitude A des Schwingungsmoments ermittelt, indem eine Zeitkonstante TDT1 des DT1-Gliedes abhängig von der Frequenz fg des Schwingungsmoments ermittelt wird und ein Verstärkungsfaktor des DT1-Glieds abhängig von der Amplitude A des Schwingungsmoments ermittelt wird.According to one embodiment, the DT1 element is determined depending on the frequency f g and the amplitude A of the oscillation torque by determining a time constant T DT1 of the DT1 element as a function of the frequency f g of the oscillation torque and a gain factor of the DT1 element as a function of the amplitude A of the oscillation moment is determined.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Zeitkonstante TDT1 des DT1-Gliedes abhängig von einer vorgegebenen Phasenreserve φr des Antriebsstrangs ermittelt. Die vorgegebene Phasenreserve φr kann beispielsweise zwischen 45° und 90°, beispielsweise ungefähr oder genau 60° sein.According to one embodiment, the time constant T DT1 of the DT1 element is determined depending on a predetermined phase reserve φ r of the drive train. The predetermined phase reserve φ r can be, for example, between 45° and 90°, for example approximately or exactly 60°.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Ansteuersignal abhängig von dem Dämpfungsmoment modifiziert, indem das Dämpfungsmoment von dem Fahrerwunschmoment abgezogen wird und ein daraus resultierendes Drehmoment in dem Ansteuersignal kodiert wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Elektrofahrzeugs. -
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Regelung, die auf einen Antriebsstrang des Elektrofahrzeugs gemäß1 wirkt. -
3 zeigt ein Ablaufdiagram eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Dämpfen von Schwingungen des Antriebsstrangs des Elektrofahrzeugs gemäß1 .
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1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of an electric vehicle. -
2 shows an exemplary embodiment of a control system that is based on a drive train of the electric vehicle1 works. -
3 shows a flowchart of an exemplary embodiment of a method for dampening vibrations of the drive train of the electric vehicle1 .
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Die in den Figuren verwendeten Bezugszeichen und ihre Bedeutung sind in zusammenfassender Form in der untenstehenden Liste der Bezugszeichen aufgeführt. Grundsätzlich sind identische oder ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Exemplary embodiments of the invention are described in detail below with reference to the accompanying figures. The reference symbols used in the figures and their meaning are listed in summary form in the list of reference symbols below. Basically, identical or similar parts are given the same reference numbers.
Der Antriebsstrang 44 weist eine elektrische Maschine 24, ein Getriebe 26 und vorzugsweise ein Differentialgetriebe, kurz Differential 40, auf. Das Getriebe 26 ist in Drehmomentübertragungsrichtung zwischen der elektrischen Maschine 24 und dem Differential 40 angeordnet. Die elektrische Maschine 24 kann einen Inverter (nicht gezeigt) und eine Motorsteuereinheit, in anderen Worten Motorsteuerung (nicht gezeigt), aufweisen. Die elektrische Maschine 24 steht in Wirkverbindung mit dem Getriebe 26. Ein Abtrieb des Getriebes 26 ist über eine Getriebewelle mit dem Differential 40 verbunden. Das Differential 40 ist mit den Rädern 32 durch Seitenwellen 36 verbunden, die eine Achse 34 des Elektrofahrzeugs 20 bilden. Die Räder 32 können Vorderräder oder Hinterräder des Elektrofahrzeugs 20 sein. Der Antriebsstrang 44 weist einen Drehzahlsensor (nicht gezeigt) an oder in dem Getriebe 26 auf. Der Drehzahlsensor ist beispielsweise mit einem Abtrieb des Getriebes 26 gekoppelt und dient zum Erfassen der Drehzahl des Abtriebs des Getriebes 26.The
Die elektrische Maschine 24 ist über den Inverter mit einer Antriebsbatterie (nicht gezeigt) elektrisch gekoppelt. Die Antriebsbatterie kann auch als Hochvoltbatterie bezeichnet werden. Die Antriebsbatterie dient zum Betreiben der elektrischen Maschine 24. Die Antriebsbatterie kann beispielsweis eine Lithium-Ionen-Antriebsbatterie sein.The
Die Steuereinheit 22 kann eine allgemeine Fahrzeugsteuerung des Elektrofahrzeugs 20 sein und kann optional die Motorsteuerung der elektrischen Maschine 24 aufweisen. Alternativ dazu kann die Steuereinheit 22 mit der Motorsteuerung der elektrischen Maschine kommunizieren. Die Steuereinheit 22 kommuniziert mit einem Beschleunigungspedal 23 der elektrischen Maschine 24. Ein Fahrer des Elektrofahrzeugs 20 kann über das Beschleunigungspedal 23 ein Fahrerwunschmoment Mf anfordern. Die Steuereinheit 22 erzeugt abhängig von dem Fahrerwunschmoment Mf ein Ansteuersignal, in dem das Fahrerwunschmoment Mf kodiert ist.The
Das Elektrofahrzeug weist weiter ein Dämpfungsmodul 28 auf. Das Dämpfungsmodul 28 kommuniziert mit der Steuereinheit 22 und/oder mit der Motorsteuerung der elektrischen Maschine. Alternativ kann das Dämpfungsmodul 28 in die Steuereinheit 22 und/oder die Motorsteuerung integriert sein. Die Steuereinheit 22 steuert mittels des Ansteuersignals die elektrische Maschine 24 an.The electric vehicle also has a damping
Die elektrische Maschine 24 weist eine Massenträgheit Je auf und erzeugt in Reaktion auf das Empfangen des Ansteuersignals ein Antriebsmoment Me. Ohne Dämpfung durch das Dämpfungsmodul 28 weist das Antriebsmoment Me ein Schwingungsmoment auf, das aufgrund von Schwingungen im Antriebsstrang 44 auf das Antriebsmoment Me aufgeprägt ist.The
Das mittels der elektrischen Maschine 24 angetriebene Getriebe 26 weist eine Massenträgheit Jg auf und erzeugt ein Getriebemoment Mg. Eine Phase φg am Getriebe 26 und/oder eine Phasengeschwindigkeit ωg des Getriebes 26 können mittels des Drehzahlsensor gemessen und/oder ermittelt werden. Beispielsweise kann mittels des Drehzahlsensors eine Drehzahl ng am Getriebe 26 erfasst werden und mittels der Formel
Das mittels des Getriebes 26 erzeugte Getriebemoment Mg wird über das Differential 40 auf die Seitenwellen 36 übertragen, die einen Abtrieb des Antriebsstrangs 44 darstellen. Der Abtrieb des Antriebsstrangs 44 weist eine Massenträgheit Ja am Abtrieb des Antriebsstrangs 44, eine Phasengeschwindigkeit ωa am Abtrieb des Antriebsstrangs 44 und eine Phase φa am Abtrieb des Antriebsstrangs 44 auf und überträgt an die Räder 32 ein Abtriebsmoment Ma.The transmission torque M g generated by the
Im Gegensatz zu konventionellen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren oder Hybridfahrzeugen mit Verbrennungsmotor und Elektromotor weist das Elektrofahrzeug 20 keine Kupplung auf. Das gewünschte Moment wird von der elektrischen Maschine über das Getriebe und das Differential an die Räder übertragen.In contrast to conventional vehicles with internal combustion engines or hybrid vehicles with internal combustion engines and electric motors, the
Die Regelung und insbesondere das Dämpfungsmoment MDamp dienen dazu, die-Schwingungen des Antriebsstrangs 44 zu reduzieren. Insbesondere ermittelt das Dämpfungsmodul 28 zur Dämpfung der durch den Abtrieb des Antriebsstrangs 44 auf das Getriebe 26 aufgeprägten Schwingungen das Dämpfungsmoment MDamp, das nachfolgend mittels eines Subtraktionsmoduls 46 vom Fahrerwunschmoment Mf abgezogen wird. Das Subtraktionsmodul 46 sendet ein resultierendes Drehmoment Mr, das der Differenz aus Fahrerwunschmoment Mf und Dämpfungsmoment MDamp entspricht, an den Antriebsstrang 44, insbesondere an die elektrische Maschine 24. Die elektrische Maschine 24 erzeugt dann das Antriebsmoment Me, wobei das Antriebsmoment Me aufgrund des abgezogenen Dämpfungsmoments MDamp um das Schwingungsmoment bereinigt ist. Das Subtraktionsmodul 46 kann ein Softwaremodul oder ein Hardwaremodul oder eine Kombination aus Software- und Hardwaremodul sein. Das Dämpfungsmodul 28 kann das Subtraktionsmodul 46 aufweisen.The control and in particular the damping torque M Damp serve to reduce the vibrations of the
Die Schwingungen können auch als Drehschwingungen bezeichnet werden und können beispielsweise durch eine Elastizität der Seitenwellen 36 verursacht werden und auf das Antriebsmoment Me aufgeprägt werden. Die Schwingungen können durch das Dämpfungsmoment MDamp beschrieben und kompensiert werden. Die Schwingungen, insbesondere das entsprechende Schwingungsmoment, insbesondere eine Frequenz, eine Amplitude und optional ein Offset der Schwingungen bzw. des Schwingungsmoments, können beispielsweise gemäß dem in der eingangs erwähnten Patentschrift
In einem Schritt S2 wird die elektrische Maschine 24 mittels des Ansteuersignals, das repräsentativ für das Fahrerwunschmoment Mf ist, das von dem Fahrer mittels des Beschleunigungspedal 23 vorgegeben wird, angesteuert. Die elektrische Maschine 24 erzeugt abhängig von dem Ansteuersignal das Antriebsmoment Me, wobei das Antriebsmoment Me das Schwingungsmoment aufweist, das durch die Schwingungen, die in dem Antriebsstrang 44 in der Drehmomentübertragungsrichtung nach der elektrischen Maschine 24 entstehen, auf das Antriebsmoment Me übertragen wird.In a step S2, the
In einem Schritt S4 wird eine Geschwindigkeit ermittelt, die für eine Phasengeschwindigkeit ωg an dem Getriebe 26 repräsentativ ist. Diese Geschwindigkeit kann die Phasengeschwindigkeit ωg oder eine Winkelgeschwindigkeit an dem Getriebe 26 sein. Die Geschwindigkeit, insbesondere die Phasengeschwindigkeit ωg, an dem Getriebe 26 kann beispielsweise mittels des Drehzahlsensors ermittelt werden.In a step S4, a speed is determined which is representative of a phase speed ω g on the
In einem Schritt S6 wird mindestens eine Eigenschaft des Schwingungsmoments abhängig von der Phasengeschwindigkeit ωg an dem Getriebe 26 ermittelt. Die Eigenschaft des Schwingungsmoments umfasst beispielsweise eine Amplitude A und/oder eine Frequenz fg des Schwingungsmoments, und optional einen Offset des Schwingungsmoments.In a step S6, at least one property of the oscillation torque is determined depending on the phase speed ω g on the
In einem Schritt S8 wird das Dämpfungsmoment MDamp abhängig von der Phasengeschwindigkeit ωg an dem Getriebe 26 und dem Schwingungsmoment, insbesondere mindestens einer der Eigenschaften des Schwingungsmoments derart ermittelt, dass mittels des Dämpfungsmoments MDamp das Schwingungsmoment kompensierbar ist.In a step S8, the damping torque M Damp is determined depending on the phase speed ω g on the
Das Dämpfungsmoment MDamp kann auf mindestens drei verschiedene Arten ermittelt werden, die im Folgenden erläutert sind:The damping moment M Damp can be determined in at least three different ways, which are explained below:
Bei einer ersten Ausführungsform kann das Dämpfungsmoment MDamp ermittelt werden, indem abhängig von der Frequenz fg des Schwingungsmoments eine obere Grenzfrequenz foG und eine untere Grenzfrequenz fuG eines Bandpassfilters ermittelt werden und das Dämpfungsmoment MDamp abhängig von der Phasengeschwindigkeit an dem Getriebe ermittelt wird, indem die Phasengeschwindigkeit ωg an dem Getriebe 26 mittels des Bandpassfilters gefiltert wird.In a first embodiment, the damping torque M Damp can be determined by determining an upper limit frequency f oG and a lower limit frequency f uG of a bandpass filter depending on the frequency f g of the oscillation torque and determining the damping torque M Damp depending on the phase speed on the transmission by filtering the phase velocity ω g at the
Eine Übertragungsfunktion GBP des Bandpassfilters kann beispielsweise mittels folgender Formel bestimmt und/oder dynamisch eingestellt werden:
Eine dementsprechend gefilterte Phasengeschwindigkeit ωg,filtergibt sich somit durch:
Das Dämpfungsmoment MDamp kann dann wie folgt bestimmt werden:
Bei einer zweiten Ausführungsform kann das Dämpfungsmoment MDamp ermittelt werden, indem abhängig von der Frequenz fg des Schwingungsmoments eine Übertragungsfunktion GLead eines Lead-Gliedes ermittelt wird und das Dämpfungsmoment MDamp abhängig von der Phasengeschwindigkeit ωg an dem Getriebe 26 mittels des Lead-Glieds ermittelt wird.In a second embodiment, the damping torque M Damp can be determined by determining a transfer function G Lead of a lead element depending on the frequency f g of the oscillation torque and determining the damping torque M Damp depending on the phase speed ω g on the
Die Übertragungsfunktion GLead des Lead-Gliedes kann beispielsweise abhängig von mindestens einer vorgegebenen Zeitkonstanten T1, T2 ermittelt werden, beispielsweise wie folgt:
Auch bei dieser zweiten Ausführungsform kann abhängig von der Phasengeschwindigkeit ωg an dem Getriebe 26 eine gefilterte Phasengeschwindigkeit ωg,filt ermittelt werden und das Dämpfungsmoment MDamp kann abhängig von der gefilterten Phasengeschwindigkeit ωg,filt ermittelt werden. Die gefilterte Phasengeschwindigkeit ωg,filt kann beispielsweise mittels Filterns der Phasengeschwindigkeit ωg an dem Getriebe 26 mittels eines Bandpassfilters ermittelt werden. Der Bandpassfilter kann der vorstehend erläuterte Bandpassfilter, oder ein anderer Bandpassfilter sein. Alternativ kann die gefilterte Phasengeschwindigkeit ωg,filt beispielsweise mittels Filterns der Phasengeschwindigkeit ωg an dem Getriebe 26 mittels eines Tiefpassfilters oder eine Hochpassfilters ermittelt werden.In this second embodiment too, a filtered phase speed ω g ,filt can be determined depending on the phase speed ω g on the
Das Dämpfungsmoment MDamp kann dann mittels folgender Formel ermittelt werden:
Bei einer dritten Ausführungsform kann das Dämpfungsmoment MDamp ermittelt werden, indem abhängig von der Frequenz fg und der Amplitude A des Schwingungsmoments eine Übertragungsfunktion GDT1 eines DT1-Glieds ermittelt wird und wobei das Dämpfungsmoment MDamp abhängig von der Phasengeschwindigkeit ωg an dem Getriebe 26 mittels des DT1-Glieds ermittelt wird. Das DT1-Glied kann abhängig von der Frequenz fg und der Amplitude A des Schwingungsmoments ermittelt werden, indem eine Zeitkonstante TDT1 des DT1-Gliedes abhängig von der Frequenz fg des Schwingungsmoments ermittelt wird und ein Verstärkungsfaktor des DT1 -Glieds abhängig von der Amplitude A des Schwingungsmoments ermittelt wird.In a third embodiment, the damping torque M Damp can be determined by determining a transfer function G DT1 of a DT1 element depending on the frequency f g and the amplitude A of the oscillation torque and the damping torque M Damp depending on the phase speed ω g on the
Die Übertragungsfunktion GDT1 kann beispielsweise gemäß folgender Formeln ermittelt werden:
Das Dämpfungsmoment MDamp kann dann mittels folgender Formel ermittelt werden:
In einem Schritt S10 kann das Ansteuersignal abhängig von dem ermittelten Dämpfungsmoment MDamp modifiziert werden. Das Ansteuersignal kann abhängig von dem Dämpfungsmoment MDamp modifiziert, indem das Dämpfungsmoment MDamp von dem Fahrerwunschmoment Mf abgezogen wird und ein daraus resultierendes Drehmoment in dem Ansteuersignal kodiert wird.In a step S10, the control signal can be modified depending on the determined damping torque M Damp . The control signal can be modified depending on the damping torque M Damp by subtracting the damping torque M Damp from the driver's desired torque M f and encoding a resulting torque in the control signal.
In einem Schritt S12 kann die elektrische Maschine mittels des modifizierten Ansteuersignals angesteuert werden.In a step S12, the electrical machine can be controlled using the modified control signal.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.In addition, it should be noted that “comprising” does not exclude other elements or steps and “one” or “an” does not exclude a multitude. It should also be noted that features or steps that have been described with reference to one of the above exemplary embodiments are also included in Combination with other features or steps of other embodiments described above can be used. Reference symbols in the claims are not to be viewed as a limitation.
BezugszeichenReference symbols
- 2020
- ElektrofahrzeugElectric vehicle
- 2222
- SteuergerätControl unit
- 2323
- BeschleunigungspedalAccelerator pedal
- 2424
- elektrische Maschineelectric machine
- 2626
- Getriebetransmission
- 2828
- DämpfungsmodulDamping module
- 3232
- Radwheel
- 3434
- Achseaxis
- 3636
- SeitenwelleSide wave
- 4040
- Differentialdifferential
- 4242
- Abtriebswelleoutput shaft
- 4444
- AntriebsstrangDrivetrain
- 4646
- SubtraktionsmodulSubtraction module
- MfMs
- FahrerwunschmomentDriver desired moment
- MeMe
- AntriebsmomentDrive torque
- JeJe
- Massenträgheit der elektrischen MaschnieMass inertia of the electrical machine
- MaMa
- Abtriebsmomentoutput torque
- JaYes
- Massenträgheit am GetriebeMass inertia on the gearbox
- φaφa
- Phase am Abtriebphase at the output
- ωaωa
- Phasengeschwindigkeit am AbtriebPhase speed at the output
- MgMg
- GetriebemomentGearbox torque
- JgJg
- Massenträgheit des GetriebesMass inertia of the gearbox
- φgφg
- Phase am GetriebePhase on the gearbox
- ωgωg
- Phasengeschwindigkeit am GetriebePhase speed on the gearbox
- ωg,filtωg,filt
- gefiltert der Phasengeschwindigkeitfiltered by phase velocity
- MDampMDamp
- DämpfungsmomentDamping moment
- MrMr
- resultierendes Drehmomentresulting torque
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102014204343 B4 [0005, 0015, 0040]DE 102014204343 B4 [0005, 0015, 0040]
Claims (15)
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DE102022203710.3A DE102022203710A1 (en) | 2022-04-13 | 2022-04-13 | Method and computer program for dampening vibrations of a drive train of an electric vehicle, control unit for an electric vehicle, and computer-readable medium |
Applications Claiming Priority (1)
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DE102022203710.3A DE102022203710A1 (en) | 2022-04-13 | 2022-04-13 | Method and computer program for dampening vibrations of a drive train of an electric vehicle, control unit for an electric vehicle, and computer-readable medium |
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DE102022203710A1 true DE102022203710A1 (en) | 2023-10-19 |
Family
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DE102022203710.3A Pending DE102022203710A1 (en) | 2022-04-13 | 2022-04-13 | Method and computer program for dampening vibrations of a drive train of an electric vehicle, control unit for an electric vehicle, and computer-readable medium |
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Citations (3)
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DE102017010275A1 (en) | 2017-11-06 | 2018-05-30 | Daimler Ag | Method for controlling and / or regulating a drive train of a vehicle |
DE102014204343B4 (en) | 2014-03-10 | 2021-04-29 | Zf Friedrichshafen Ag | Method and device for controlling an automated friction clutch |
US11251742B2 (en) | 2019-01-15 | 2022-02-15 | Abb Schweiz Ag | Damping torsional oscillations in a drive system |
-
2022
- 2022-04-13 DE DE102022203710.3A patent/DE102022203710A1/en active Pending
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