DE102022204852A1 - Device with two coupled shaft sections and with a detection device for detecting and determining angle information of the shaft sections - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung (1), umfassend einen mit einem zweiten Wellenabschnitt (3) gekoppelten ersten Wellenabschnitt (2) und eine Erfassungseinrichtung (5), die dazu ausgebildet ist, eine zweite Winkelinformation (β) des zweiten Wellenabschnitts (3) zu erfassen und eine erste Winkelinformation (α) des ersten Wellenabschnitts (2) basierend auf der erfassten zweiten Winkelinformation (β) des zweiten Wellenabschnitts (3) und einer Winkelrelation (γ, δ) zwischen der ersten Winkelinformation (α) und der zweiten Winkelinformation (β) zu bestimmen, wobei die Erfassungseinrichtung (5) dazu ausgebildet ist, eine Veränderung der Winkelrelation (γ, δ) zu bestimmen und die erste Winkelinformation (α) basierend auf der zweiten Winkelinformation (β) des zweiten Wellenabschnitts (3) und der veränderten Winkelrelation (γ*, δ*) zu bestimmen.Device (1), comprising a first shaft section (2) coupled to a second shaft section (3) and a detection device (5) which is designed to detect second angle information (β) of the second shaft section (3) and first angle information (α) of the first shaft section (2) based on the detected second angle information (β) of the second shaft section (3) and an angular relation (γ, δ) between the first angle information (α) and the second angle information (β), where the detection device (5) is designed to determine a change in the angular relation (γ, δ) and the first angle information (α) based on the second angle information (β) of the second shaft section (3) and the changed angular relation (γ*, δ *) to be determined.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, umfassend einen mit einem zweiten Wellenabschnitt gekoppelten ersten Wellenabschnitt und eine Erfassungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine zweite Winkelinformation des zweiten Wellenabschnitts zu erfassen und eine erste Winkelinformation des ersten Wellenabschnitts basierend auf der erfassten zweiten Winkelinformation des zweiten Wellenabschnitts und einer Winkelrelation zwischen der ersten Winkelinformation und der zweiten Winkelinformation zu bestimmen.The invention relates to a device comprising a first shaft section coupled to a second shaft section and a detection device which is designed to detect second angle information of the second shaft section and first angle information of the first shaft section based on the detected second angle information of the second shaft section and a To determine the angle relationship between the first angle information and the second angle information.
Vorrichtungen, beispielsweise in Form von Getriebevorrichtungen für Kraftfahrzeuge mit zwei miteinander gekoppelten Wellenabschnitten, bei denen eine erste Winkelinformation eines ersten Wellenabschnitts basierend auf einer erfassten zweiten Winkelinformation sowie einer Winkelrelation zwischen der ersten Winkelinformation und der zweiten Winkelinformation bestimmt wird, sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Zum Beispiel kann ein solcher zweiter Wellenabschnitt mit einem Rotor einer elektrischen Maschine gekoppelt sein, wobei um eine Ausrichtung bzw. einen Drehwinkel, insbesondere einen mechanischen Winkel oder einen elektrischen Winkel, des Rotors im Betrieb der elektrischen Maschine zuverlässig erfassen zu können, ein Geberelement auf einem zweiten Wellenabschnitt angeordnet sein kann, der mit dem ersten Wellenabschnitt fest mechanisch gekoppelt ist. Dies erlaubt die Erfassungsposition, an der die Ausrichtung des Geberelements, das fest auf dem zweiten Wellenabschnitt angeordnet ist, mittels der Erfassungseinrichtung, beispielsweise mittels eines Rotorlagesensors, erfasst wird, an eine für die Erfassung geeignete Stelle innerhalb der Vorrichtung zu verlegen, zum Beispiel außerhalb der elektrischen Maschine.Devices, for example in the form of transmission devices for motor vehicles with two shaft sections coupled to one another, in which a first angle information of a first shaft section is determined based on a detected second angle information and an angular relationship between the first angle information and the second angle information, are basically from the prior art known. For example, such a second shaft section can be coupled to a rotor of an electrical machine, wherein in order to be able to reliably detect an orientation or a rotation angle, in particular a mechanical angle or an electrical angle, of the rotor during operation of the electrical machine, a transmitter element on one second shaft section can be arranged, which is firmly mechanically coupled to the first shaft section. This allows the detection position, at which the orientation of the transmitter element, which is fixedly arranged on the second shaft section, to be detected by means of the detection device, for example by means of a rotor position sensor, to be moved to a location suitable for the detection within the device, for example outside the electric machine.
Mit anderen Worten muss dadurch die erste Winkelinformation des ersten Wellenabschnitts nicht direkt an dem ersten Wellenabschnitt erfasst werden, sondern die Erfassung erfolgt „indirekt“ über eine Erfassung der zweiten Winkelinformation des zweiten Wellenabschnitts, die aufgrund ihrer festen Kopplung an den ersten Wellenabschnitt basierend auf der Winkelrelation die Bestimmung der ersten Winkelinformation erlaubt. Beispielsweise wird die Winkelrelation bestimmt, indem die erste Winkelinformation und die zweite Winkelinformation bei der Montage bzw. im Rahmen der Herstellung der Vorrichtung erfasst und die Ausrichtung der jeweiligen Wellenabschnitte zueinander bestimmt wird. Im anschließenden Betrieb der Vorrichtung wird ausschließlich die zweite Winkelinformation erfasst und auf die erste Winkelinformation basierend auf der zweiten Winkelinformation im Zusammenhang mit der Winkelrelation geschlossen. Mit anderen Worten wird die zweite Winkelinformation aktiv erfasst, zum Beispiel durch Erfassung der aktuellen Ausrichtung des Geberelements auf dem zweiten Wellenabschnitt und basierend auf der eingangs vorgenommenen Kalibrierung zwischen der ersten Winkelinformation und der zweiten Winkelinformation die erste Winkelinformation bestimmt.In other words, the first angle information of the first shaft section does not have to be detected directly on the first shaft section, but rather the detection takes place “indirectly” via detection of the second angle information of the second shaft section, which is due to its fixed coupling to the first shaft section based on the angular relation the determination of the first angle information is allowed. For example, the angular relation is determined by detecting the first angle information and the second angle information during assembly or as part of the production of the device and determining the orientation of the respective shaft sections to one another. During the subsequent operation of the device, only the second angle information is recorded and conclusions are drawn about the first angle information based on the second angle information in connection with the angle relation. In other words, the second angle information is actively detected, for example by detecting the current orientation of the encoder element on the second shaft section and the first angle information is determined based on the initially carried out calibration between the first angle information and the second angle information.
Über den Betrieb der Vorrichtung hinweg kann jedoch die Kopplung zwischen dem ersten Wellenabschnitt und dem zweiten Wellenabschnitt verändert werden. Je nach Art der Kopplung, beispielsweise einer Steckverzahnung, kann verschleißbedingt eine, wenn auch vergleichsweise geringfügige, Veränderung der Winkelrelation auftreten, die dazu führt, dass die Bestimmung der ersten Winkelinformation nicht mehr exakt durchgeführt werden kann. Im Beispiel einer Rotorlagebestimmung bzw. der Bestimmung eines mechanischen Winkels oder eines elektrischen Winkels für den Betrieb einer elektrischen Maschine können bereits geringfügige Abweichungen zu einer Beeinträchtigung der Steuerung der elektrischen Maschine führen.However, the coupling between the first shaft section and the second shaft section can be changed over the operation of the device. Depending on the type of coupling, for example a spline, a change in the angular relation, albeit a comparatively minor one, can occur due to wear, which means that the determination of the first angular information can no longer be carried out precisely. In the example of determining the rotor position or determining a mechanical angle or an electrical angle for the operation of an electrical machine, even minor deviations can lead to an impairment of the control of the electrical machine.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine demgegenüber verbesserte Vorrichtung anzugeben.The invention is based on the object of specifying a device that is improved in comparison.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The task is solved by a device with the features of claim 1. Advantageous refinements are the subject of the subclaims.
Wie beschrieben, betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, die einen ersten Wellenabschnitt aufweist, der mit einem zweiten Wellenabschnitt gekoppelt ist, wobei eine Erfassungseinrichtung dafür vorgesehen ist, eine zweite Winkelinformation des zweiten Wellenabschnitts zu erfassen, beispielsweise mittels eines auf dem zweiten Wellenabschnitt angeordneten Erfassungselements, insbesondere einem Geberrad bzw. einem Geberelement. Basierend auf einer zuvor etablierten oder kalibrierten Winkelrelation zwischen dem ersten Wellenabschnitt und dem zweiten Wellenabschnitt ist die Erfassungseinrichtung dazu eingerichtet, die erste Winkelinformation des ersten Wellenabschnitts zu bestimmen, insbesondere ausgehend von der erfassten zweiten Winkelinformation durch Berücksichtigung der zuvor beschriebenen Winkelrelation.As described, the invention relates to a device which has a first shaft section which is coupled to a second shaft section, wherein a detection device is provided for detecting second angle information of the second shaft section, for example by means of a detection element arranged on the second shaft section, in particular a sensor wheel or a sensor element. Based on a previously established or calibrated angular relation between the first shaft section and the second shaft section, the detection device is set up to determine the first angle information of the first shaft section, in particular based on the detected second angle information by taking into account the previously described angular relation.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Erfassungseinrichtung dazu ausgebildet ist, eine Veränderung der Winkelrelation zu bestimmen und die erste Winkelinformation basierend auf der zweiten Winkelinformation des zweiten Wellenabschnitts und der veränderten Winkelrelation zu bestimmen. Die Erfindung schlägt somit vor, eine über die Lebensdauer bzw. den Betrieb der Vorrichtung auftretende Veränderung der Winkelrelation zu bestimmen und so zu berücksichtigen, dass die Winkelrelation zwischen der ersten Winkelinformation und der zweiten Winkelinformation aufgrund einer Veränderung der Kopplung des ersten Wellenabschnitts und des zweiten Wellenabschnitts veränderlich ist. Über den Betrieb der Vorrichtung hinweg kann sich somit die Kopplung zwischen erstem Wellenabschnitt und zweitem Wellenabschnitt verändern, zum Beispiel durch Verschleiß oder plastische oder elastische Verformung der, insbesondere mechanischen, Kopplung zwischen dem ersten Wellenabschnitt und dem zweiten Wellenabschnitt. Dadurch kann sich die eingangs erwähnte etablierte Winkelrelation verändern und somit aufgrund der Veränderung eine veränderte Winkelrelation vorliegen. Durch Bestimmung der Veränderung der Winkelrelation kann anschließend basierend auf der zweiten Winkelinformation, die mittels der Erfassungseinrichtung, wie zuvor beschrieben, erfasst werden kann, die erste Winkelinformation bestimmt werden.The invention is based on the knowledge that the detection device is designed to determine a change in the angular relation and to determine the first angle information based on the second angle information of the second shaft section and the changed angular relation. The invention therefore proposes one over the lifespan or operation of the device To determine the change in the angle relationship that occurs and to take into account that the angle relationship between the first angle information and the second angle information is changeable due to a change in the coupling of the first shaft section and the second shaft section. The coupling between the first shaft section and the second shaft section can therefore change throughout the operation of the device, for example due to wear or plastic or elastic deformation of the, in particular mechanical, coupling between the first shaft section and the second shaft section. As a result, the established angular relation mentioned at the beginning can change and therefore a changed angular relation can occur due to the change. By determining the change in the angle relationship, the first angle information can then be determined based on the second angle information, which can be detected by means of the detection device, as described above.
Gegenüber dem zuvor beschriebenen Stand der Technik ist es somit möglich, Veränderungen der Winkelrelation über den Betrieb der Vorrichtung hinweg zu berücksichtigen. Eine Veränderung der Kopplung zwischen erstem Wellenabschnitt und zweitem Wellenabschnitt kann daher berücksichtigt werden, sodass über den Betrieb der Vorrichtung hinweg sich die Bestimmung der ersten Winkelinformation basierend auf der zweiten Winkelinformation und der Winkelrelation nicht aufgrund einer unberücksichtigten Veränderung der Winkelrelation verschlechtert, sondern die Veränderung der Winkelrelation bewusst bestimmt wird und in die Bestimmung der ersten Winkelinformation einbezogen wird.Compared to the previously described prior art, it is therefore possible to take into account changes in the angular relationship throughout the operation of the device. A change in the coupling between the first shaft section and the second shaft section can therefore be taken into account, so that over the operation of the device, the determination of the first angle information based on the second angle information and the angle relation does not deteriorate due to an unconsidered change in the angle relation, but rather the change in the angle relation is consciously determined and is included in the determination of the first angle information.
Die Winkelrelation, die den Zusammenhang zwischen der ersten Winkelinformation des ersten Wellenabschnitts und der zweiten Winkelinformation des zweiten Wellenabschnitts definiert, kann sich, wie beschrieben, über den Betrieb der Vorrichtung hinweg verändern. Beispielsweise kann die erste Winkelinformation die Ausrichtung des ersten Wellenabschnitts, zum Beispiel eine Rotorlage, beschreiben und die zweite Winkelinformation des zweiten Wellenabschnitts kann die Ausrichtung des Geberelements auf dem zweiten Wellenabschnitt beschreiben. Verändert sich die Kopplung, beispielsweise durch Verschleiß, stimmen die eingangs kalibrierten bzw. erfassten Ausrichtungen zwischen erstem Wellenabschnitt und zweitem Wellenabschnitt, zum Beispiel zwischen Rotor und Geberelement, nicht mehr mit den aktuellen Ausrichtungen überein. Dies wird durch die bestimmte Veränderung der Winkelrelation erfindungsgemäß berücksichtigt.The angle relation, which defines the relationship between the first angle information of the first shaft section and the second angle information of the second shaft section, can change over the operation of the device, as described. For example, the first angle information can describe the orientation of the first shaft section, for example a rotor position, and the second angle information of the second shaft section can describe the orientation of the encoder element on the second shaft section. If the coupling changes, for example due to wear, the initially calibrated or recorded alignments between the first shaft section and the second shaft section, for example between the rotor and the encoder element, no longer match the current alignments. This is taken into account according to the invention by the specific change in the angular relation.
Im Rahmen dieser Anmeldung wird der Begriff „bestimmen“ bzw. „Bestimmung“ der ersten Winkelinformation bzw. der Veränderung der Winkelrelation insbesondere als Erfassen bzw. Erfassung oder Festlegen bzw. Festlegung verstanden. Die Veränderung der Winkelrelation kann zum Beispiel definiert vorgegeben werden, beispielsweise als festgelegter Wert. Ebenso ist es möglich, eine von Zustandsparametern oder Betriebsparametern abhängige Erfassung vorzunehmen, um die Veränderung der Winkelrelation aktiv zu erfassen. Die einzelnen Mechanismen, wie die Veränderung der Winkelrelation bestimmt werden kann, werden nachfolgend beispielhaft dargelegt. Grundsätzlich kann die Veränderung der Winkelrelation dadurch berücksichtigt werden, dass ein Korrekturterm eingeführt wird, der in der Berechnung bzw. Bestimmung der ersten Winkelinformation berücksichtigt wird. Die Erfassungseinrichtung kann eine Steuerungseinrichtung aufweisen oder mit einer solchen verbunden sein, die die entsprechenden Berechnungen bzw. Bestimmungen durchführen kann.In the context of this application, the term “determine” or “determination” of the first angle information or the change in the angle relation is understood in particular as detecting or recording or determining or determining. The change in the angular relation can, for example, be specified in a defined manner, for example as a fixed value. It is also possible to carry out a recording that is dependent on state parameters or operating parameters in order to actively record the change in the angular relation. The individual mechanisms of how the change in the angular relation can be determined are presented below as examples. In principle, the change in the angle relation can be taken into account by introducing a correction term, which is taken into account in the calculation or determination of the first angle information. The detection device can have or be connected to a control device that can carry out the corresponding calculations or determinations.
Die Vorrichtung kann beispielsweise als Getriebevorrichtung ausgebildet sein oder mit einer solchen gekoppelt sein. Die Getriebevorrichtung kann optional zur Drehmomentwandlung oder zur Übertragung einer Drehbewegung ausgebildet sein. Die Getriebevorrichtung kann wahlweise ein einstufiges oder mehrstufiges Getriebe aufweisen.The device can, for example, be designed as a gear device or be coupled to one. The transmission device can optionally be designed for torque conversion or for transmitting a rotary movement. The transmission device can optionally have a single-stage or multi-stage transmission.
Nach einer Weiterbildung der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Erfassungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die veränderte Winkelrelation mittels eines verschleißbedingten Korrekturterms und/oder eines elastischen Korrekturterms zu bestimmen. Der verschleißbedingte Korrekturterm kann dabei insbesondere verschleißbedingte Veränderungen der Kopplung zwischen dem ersten Wellenabschnitt und dem zweiten Wellenabschnitt berücksichtigen bzw. beschreiben. Im Beispiel einer Steckverzahnung kann über den Betrieb der Vorrichtung hinweg Verschleiß auftreten, sodass die Kopplung des ersten Wellenabschnitts an den zweiten Wellenabschnitt über die Steckverzahnung durch den Verschleiß verändert wird und somit die Winkelrelation ebenfalls verändert wird.According to a further development of the device, it can be provided that the detection device is designed to determine the changed angular relation by means of a wear-related correction term and/or an elastic correction term. The wear-related correction term can in particular take into account or describe wear-related changes in the coupling between the first shaft section and the second shaft section. In the example of a spline, wear can occur throughout the operation of the device, so that the coupling of the first shaft section to the second shaft section via the spline is changed by the wear and thus the angular relationship is also changed.
Weitere Verschleißeigenschaften bzw. Verschleißeffekte können auftreten, die zum Beispiel eine plastische Verformung der Kopplung zwischen dem ersten Wellenabschnitt und dem zweiten Wellenabschnitt beschreiben bzw. verursachen. Insbesondere bei Wellenabschnitten, die in einer Richtung stärker beaufschlagt werden als in einer anderen Richtung, kann die Kopplung über den Betrieb der Vorrichtung hinweg durch eine in einer Richtung bevorzugte Drehmomentübertragung plastisch verformt werden, sodass ebenfalls eine Veränderung der Winkelrelation bewirkt wird. Der verschleißbedingte Korrekturterm kann demnach sicherstellen, dass die Veränderung der Winkelrelation berücksichtigt wird, sodass beispielsweise die Auswirkungen der Veränderung der Winkelrelation über den Betrieb der Vorrichtung hinweg in einem definierten Intervall gehalten werden, zum Beispiel durch (Über-) Kompensation zu Beginn der Aufnahme des Betriebs der Vorrichtung, welche (Über-) Kompensation über den Betrieb der Vorrichtung hinweg verschleißbedingt abgebaut wird.Further wear properties or wear effects can occur which, for example, describe or cause a plastic deformation of the coupling between the first shaft section and the second shaft section. Particularly in the case of shaft sections that are subjected to greater force in one direction than in another direction, the coupling can be plastically deformed during the operation of the device by a preferred torque transmission in one direction, so that a change in the angular relationship is also brought about. The wear-related correction term can therefore ensure that the change in the angular relation is taken into account so that, for example, the effects of the change in the angular relation over the operation of the device are kept in a defined interval, for example by (over-)compensation at the beginning of the start of operation of the device, which (over-)compensation over the operation the device is broken down due to wear.
Alternativ oder zusätzlich kann auch ein elastischer Korrekturterm berücksichtigt bzw. von der Erfassungseinrichtung bestimmt werden. Als elastischer Korrekturterm wird ein Korrekturterm verstanden, der elastische Veränderungen der Winkelrelation beschreibt. Wird in einer Betriebssituation der Vorrichtung beispielsweise ein definiertes Drehmoment auf die Kopplung zwischen dem ersten Wellenabschnitt und dem zweiten Wellenabschnitt bewirkt, führt dies zu einer elastischen Verformung, die eine ebenfalls elastische Veränderung der Winkelrelation bewirkt. Die Erfassungseinrichtung kann derartige elastische Veränderungen erfassen bzw. bestimmen und entsprechend einen elastischen Korrekturterm ausgeben. In der Bestimmung der ersten Winkelinformation kann der elastische Korrekturterm berücksichtigt werden, sodass in beschriebenen Lastzuständen eine Berücksichtigung der Verformung des ersten Wellenabschnitts relativ zu dem zweiten Wellenabschnitt berücksichtigt werden kann und die erste Winkelinformation entsprechend bestimmt werden kann.Alternatively or additionally, an elastic correction term can also be taken into account or determined by the detection device. An elastic correction term is understood to be a correction term that describes elastic changes in the angular relation. If, for example, a defined torque is applied to the coupling between the first shaft section and the second shaft section in an operating situation of the device, this leads to an elastic deformation, which also causes an elastic change in the angular relationship. The detection device can detect or determine such elastic changes and output an elastic correction term accordingly. When determining the first angle information, the elastic correction term can be taken into account, so that in the load conditions described, the deformation of the first shaft section relative to the second shaft section can be taken into account and the first angle information can be determined accordingly.
Grundsätzlich können der erste Wellenabschnitt und der zweite Wellenabschnitt beliebig ausgestaltet und miteinander mechanisch gekoppelt sein. Der erste Wellenabschnitt und der zweite Wellenabschnitt können beispielsweise auf derselben Welle angeordnet sein bzw. Bestandteile derselben Welle bilden. Die Welle kann zum Beispiel einteilig ausgeführt sein, wobei ein erstes Ende bzw. ein erster Abschnitt der Welle als „erster Wellenabschnitt“ und ein zweites Ende der Welle bzw. ein zweiter Abschnitt der Welle als „zweiter Wellenabschnitt“ bezeichnet wird. Zum Beispiel kann der erste Wellenabschnitt mit einem Rotor gekoppelt oder Bestandteil einer Rotorwelle sein und der zweite Wellenabschnitt kann das Geberelement tragen. Hierbei können der zweite Wellenabschnitt und der erste Wellenabschnitt ein Bestandteil der Rotorwelle sein, wobei in dem zweiten Wellenabschnitt das Geberelement angeordnet und in dem ersten Wellenabschnitt die Anbindung des Rotors erfolgen kann.In principle, the first shaft section and the second shaft section can be designed in any way and be mechanically coupled to one another. The first shaft section and the second shaft section can, for example, be arranged on the same shaft or form components of the same shaft. The shaft can, for example, be made in one piece, with a first end or a first section of the shaft being referred to as the “first shaft section” and a second end of the shaft or a second section of the shaft being referred to as the “second shaft section”. For example, the first shaft section can be coupled to a rotor or be part of a rotor shaft and the second shaft section can carry the encoder element. Here, the second shaft section and the first shaft section can be part of the rotor shaft, the sensor element being arranged in the second shaft section and the rotor being connected in the first shaft section.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass der erste Wellenabschnitt und der zweite Wellenabschnitt als stoffschlüssig miteinander verbundene Wellenabschnitte ausgebildet sind bzw. solche Wellenabschnitte ausbilden, wobei der verschleißbedingte Korrekturterm eine plastische Veränderung der Winkelrelation beschreibt. Wie eingangs beschrieben, kann über den Betrieb der Vorrichtung hinweg eine plastische Veränderung der Winkelrelation auftreten. Wird die Welle, auf der der erste Wellenabschnitt und der zweite Wellenabschnitt angeordnet ist bzw. die beiden Wellenabschnitte die stoffschlüssig miteinander verbunden sind, ausreichend oft bzw. ausreichend stark mit Drehmoment beaufschlagt, kann eine plastische Verformung, zum Beispiel eine plastische Torsion, der Wellenabschnitte relativ zueinander auftreten. Insbesondere wenn die Wellenabschnitte vergleichsweise lang ausgeführt sind, zum Beispiel eine vergleichsweise große Strecke zwischen der Anbindung eines Rotors und der Anbindung eines als Geberelement ausgebildeten Drehtellers vorgesehen ist, kann eine bereits geringfügige Torsion zu einer nennenswerten Winkelabweichung führen. Durch die Berücksichtigung einer solchen plastischen Veränderung der Winkelrelation durch den verschleißbedingten Korrekturterm kann die Veränderung der Winkelrelation berücksichtigt werden und die Bestimmung der ersten Winkelinformation verbessert werden.Alternatively or additionally, it is possible for the first shaft section and the second shaft section to be designed as shaft sections that are cohesively connected to one another or to form such shaft sections, with the wear-related correction term describing a plastic change in the angular relation. As described at the beginning, a plastic change in the angular relationship can occur throughout the operation of the device. If the shaft on which the first shaft section and the second shaft section is arranged or the two shaft sections which are cohesively connected to one another is subjected to torque sufficiently often or sufficiently strongly, a plastic deformation, for example a plastic torsion, of the shaft sections can occur relatively appear to each other. In particular, if the shaft sections are comparatively long, for example if a comparatively large distance is provided between the connection of a rotor and the connection of a turntable designed as a transmitter element, even a slight torsion can lead to a significant angular deviation. By taking such a plastic change in the angle relation into account through the wear-related correction term, the change in the angle relation can be taken into account and the determination of the first angle information can be improved.
Wie eingangs beschrieben, kann eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung vorsehen, dass die Wellenabschnitte formschlüssig miteinander gekoppelt sind. Zum Beispiel kann der erste Wellenabschnitt formschlüssig, insbesondere mittels einer Steckverzahnung, mit dem zweiten Wellenabschnitt gekoppelt sein, wobei der verschleißbedingte Korrekturterm einen Verschleiß wenigstens einer Getriebekomponente zwischen dem ersten und dem zweiten Wellenabschnitt beschreibt. Grundsätzlich kann der erste Wellenabschnitt über weitere Getriebekomponenten mit dem zweiten Wellenabschnitt gekoppelt sein. Hierbei kann Verschleiß zum Beispiel an der formschlüssigen Kopplung auftreten, insbesondere an einer Steckverzahnung zwischen dem ersten Wellenabschnitt und dem zweiten Wellenabschnitt.As described at the beginning, a further embodiment of the device can provide that the shaft sections are positively coupled to one another. For example, the first shaft section can be positively coupled to the second shaft section, in particular by means of a spline, the wear-related correction term describing wear of at least one transmission component between the first and the second shaft section. In principle, the first shaft section can be coupled to the second shaft section via further transmission components. Here, wear can occur, for example, on the positive coupling, in particular on a spline between the first shaft section and the second shaft section.
Durch den Verschleiß der wenigstens einen Getriebekomponente wird auch die Relation bzw. die Winkelrelation zwischen dem ersten Wellenabschnitt und dem zweiten Wellenabschnitt verändert, da beispielsweise einen Verdrehung des ersten Wellenabschnitts nicht zu einer gleichförmigen Verdrehung des zweiten Wellenabschnitts führt. Die Steckverzahnung kann dabei verschleißen, sodass Zahnflanken abgetragen werden und somit eine Veränderung der Ausrichtung der einzelnen Getriebekomponenten zueinander bewirkt wird, zum Beispiel stehen der erste Wellenabschnitt und der zweite Wellenabschnitt nicht in einer eingangs eingestellten bzw. kalibrierten Ausrichtung zueinander. Durch den verschleißbedingten Korrekturterm kann ein solcher Verschleiß der wenigstens einen Getriebekomponente beschrieben und in der Bestimmung der ersten Winkelinformation berücksichtigt werden.The wear of the at least one gear component also changes the relationship or the angular relationship between the first shaft section and the second shaft section, since, for example, a rotation of the first shaft section does not lead to a uniform rotation of the second shaft section. The spline can wear out, so that tooth flanks are worn away and thus a change in the alignment of the individual gear components to one another is caused, for example the first shaft section and the second shaft section are not in an initially set or calibrated alignment to one another. Such wear of the at least one transmission component can be described by the wear-related correction term and taken into account in the determination of the first angle information.
Der verschleißbedingte Korrekturterm kann grundsätzlich beliebig ausgeführt sein bzw. beliebige Abhängigkeiten und funktionale Zusammenhänge beschreiben. In einer einfachen Ausgestaltung kann der verschleißbedingte Korrekturterm wenigstens einen definierten Skalarwert umfassen, insbesondere eine Korrektur der Winkelrelation in eine Gegenrichtung der durch den zu erwartenden Verschleißeffekt erzeugten Veränderung. Mit anderen Worten kann der Verschleißeffekt bestimmt werden, der über den Betrieb der Vorrichtung hinweg auftreten wird. Beispielsweise kann vor dem Betrieb der Vorrichtung bestimmt werden, in welcher Art und Weise die Kopplung zwischen dem ersten Wellenabschnitt und dem zweiten Wellenabschnitt verschleißen wird.The wear-related correction term can basically be of any design or can describe any dependencies and functional relationships. In a simple embodiment, the wear-related correction term can comprise at least one defined scalar value, in particular a correction of the angular relation in a direction opposite to the change generated by the expected wear effect. In other words, the wear effect that will occur over the operation of the device can be determined. For example, before operating the device, it can be determined in which way the coupling between the first shaft section and the second shaft section will wear.
Zum Beispiel kann der Verschleiß einer Steckverzahnung ermittelt und entsprechend berücksichtigt werden. Der verschleißbedingte Korrekturterm kann somit die Winkelrelation zwischen der ersten Winkelinformation und der zweiten Winkelinformation derart verändern, dass der zu erwartende Verschleißeffekt kompensiert wird. Hierbei bewirkt der Korrekturterm eine Korrektur der Winkelrelation in die Gegenrichtung, also bewirkt der verschleißbedingte Korrekturterm eine Korrektur der Winkelrelation, die der Veränderung der Winkelrelation aufgrund des Verschleißes entgegengerichtet ist. Der verschleißbedingte Korrekturterm kann insbesondere so gewählt werden, dass über die Betriebsdauer der Vorrichtung hinweg die Veränderung der Winkelrelation in einem bestimmten Betriebsbereich bzw. Wertebereich gehalten wird.For example, the wear of a spline can be determined and taken into account accordingly. The wear-related correction term can thus change the angle relationship between the first angle information and the second angle information in such a way that the expected wear effect is compensated for. Here, the correction term causes a correction of the angular relation in the opposite direction, so the wear-related correction term causes a correction of the angular relation, which is directed in the opposite direction to the change in the angular relation due to wear. The wear-related correction term can in particular be chosen so that the change in the angular relation is kept within a certain operating range or value range over the operating period of the device.
Der zu erwartende Verschleißeffekt kann somit durch den verschleißbedingten Korrekturterm derart beschrieben werden, dass eine Überkompensation zu Beginn der Aufnahme des Betriebs der Vorrichtung erreicht wird. Über den Betrieb der Vorrichtung hinweg wird die durch den Korrekturterm eingebrachte Veränderung der Winkelrelation somit zunächst reduziert, bis die verschleißbedingte Veränderung der Winkelrelation dem tatsächlichen Sollwert der Winkelrelation entspricht. Eine weitergehende verschleißbedingte Veränderung der Winkelrelation führt somit zunächst zu einer Reduzierung der durch den verschleißbedingten Korrekturterm eingebrachten Abweichung von der Winkelrelation und anschließend zu einer verschleißbedingten Abweichung von der gewünschten Winkelrelation. Durch geeignete Auswahl des verschleißbedingten Korrekturterms kann somit erreicht werden, dass die verschleißbedingte Veränderung der Winkelrelation über die gesamte Betriebsdauer der Vorrichtung hinweg bezogen auf ihren Absolutwert reduziert werden kann. In dieser Ausgestaltung kann der verschleißbedingte Korrekturterm als „Offset“, insbesondere in Gegenrichtung des zu erwartenden Verschleißeffekts verstanden werden bzw. als „Puffer um den Sollwert“.The expected wear effect can thus be described by the wear-related correction term in such a way that overcompensation is achieved at the start of operation of the device. Throughout the operation of the device, the change in the angular relation introduced by the correction term is initially reduced until the wear-related change in the angular relation corresponds to the actual desired value of the angular relation. A further wear-related change in the angular relation thus initially leads to a reduction in the deviation from the angular relation introduced by the wear-related correction term and then to a wear-related deviation from the desired angular relation. By appropriately selecting the wear-related correction term, it can be achieved that the wear-related change in the angular relation can be reduced relative to its absolute value over the entire operating period of the device. In this embodiment, the wear-related correction term can be understood as an “offset”, particularly in the opposite direction of the expected wear effect, or as a “buffer around the setpoint”.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass der verschleißbedingte Korrekturterm zeitabhängig ist, insbesondere mit den Betriebsstunden der Vorrichtung ansteigt. Die Zeitabhängigkeit des Korrekturterms kann dabei linear oder nicht linear gewählt werden. Insbesondere kann die Art und Weise, wie der Verschleißeffekt die Winkelrelation verändert, berücksichtigt werden. Beispielsweise kann berücksichtigt werden, ob die Veränderung der Winkelrelation zu Beginn der Aufnahme des Betriebs der Vorrichtung stärker ausfällt als über den Betrieb hinweg. Der Korrekturterm kann beispielsweise zu Beginn der Aufnahme des Betriebs der Vorrichtung nahezu keinen Einfluss auf die Bestimmung der Winkelrelation besitzen, da der Verschleißeffekt zu Beginn der Aufnahme des Betriebs der Vorrichtung gering bzw. nicht vorhanden ist. Je länger die Vorrichtung betrieben wird, umso stärker ist der zu erwartende Verschleißeffekt, sodass der Korrekturterm mit der Anzahl der Betriebsstunden ebenfalls ansteigt und somit den Verschleiß der Kopplung beschreibt.According to a further embodiment of the device, it can be provided that the wear-related correction term is time-dependent, in particular increasing with the operating hours of the device. The time dependence of the correction term can be chosen to be linear or non-linear. In particular, the way in which the wear effect changes the angular relation can be taken into account. For example, it can be taken into account whether the change in the angular relation is greater at the start of operation of the device than over the course of operation. The correction term can, for example, have almost no influence on the determination of the angular relation at the start of operation of the device, since the wear effect is small or non-existent at the start of operation of the device. The longer the device is operated, the greater the expected wear effect, so that the correction term also increases with the number of operating hours and thus describes the wear of the coupling.
Eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung kann vorsehen, dass der verschleißbedingte Korrekturterm lastabhängig ist. Hierzu kann der Korrekturterm bzw. die Erfassungseinrichtung zur Bestimmung des Korrekturterms verschiedene lastabhängige Parameter zugeführt bekommen bzw. berücksichtigen. Zum Beispiel können Lastfälle, Lastspitzen, übertragene Drehmomente, Stöße und andere Events bzw. Ereignisse berücksichtigt werden. Ebenso können in der Kopplung auftretende Toleranzen bzw. eine Unwucht im Korrekturterm berücksichtigt werden. Derartige lastabhängige Ereignisse bzw. Parameter können somit berücksichtigt werden, da je nach Lastzustand unterschiedliche Ausmaße des Verschleißes zu erwarten sind. Die entsprechenden Parameter können beispielsweise auch summiert oder integriert werden, um im aktuellen Betriebszustand eine möglichst realitätsnahe Beschreibung des aufgetretenen Verschleißes zu ermöglichen. In der zeitabhängigen und/oder lastabhängigen Ausführung des Korrekturterms kann der Korrekturterm beispielsweise als Funktion der jeweiligen Parameter verstanden werden, insbesondere als Funktion der Zeit bzw. der Betriebsstunden der Vorrichtung und/oder als Funktion mindestens eines lastabhängigen Parameters. Der Verschleiß kann ferner direkt erfasst werden, beispielsweise durch Erfassung einer Geometrie einer Zahnflanke. Der verschleißbedingte Korrekturterm kann dadurch den Verschleißzustand direkt wiedergeben.A further embodiment of the device can provide that the wear-related correction term is load-dependent. For this purpose, the correction term or the detection device for determining the correction term can be supplied with or take into account various load-dependent parameters. For example, load cases, load peaks, transmitted torques, shocks and other events can be taken into account. Tolerances or unbalance occurring in the coupling can also be taken into account in the correction term. Such load-dependent events or parameters can therefore be taken into account, since different levels of wear can be expected depending on the load condition. The corresponding parameters can, for example, also be summed or integrated in order to enable a description of the wear that has occurred that is as realistic as possible in the current operating state. In the time-dependent and/or load-dependent execution of the correction term, the correction term can be understood, for example, as a function of the respective parameters, in particular as a function of the time or the operating hours of the device and/or as a function of at least one load-dependent parameter. The wear can also be recorded directly, for example by recording the geometry of a tooth flank. The wear-related correction term can therefore directly reflect the state of wear.
Wie zuvor beschrieben, beschreibt die erste Winkelinformation und die zweite Winkelinformation jeweils die Ausrichtung bzw. die Orientierung der Wellenabschnitte oder der an den Wellenabschnitten angeordneten Einheiten. Grundsätzlich kann die erste Winkelinformation und/oder die zweite Winkelinformation einen elektrischen Winkel und/oder einen mechanischen Winkel umfassen bzw. einen solchen beschreiben. Hierbei sind auch beliebige Kombinationen möglich, sodass beispielsweise der elektrische Winkel eines Rotors einer elektrischen Maschine, die an dem ersten Wellenabschnitt angebunden ist und über die erste Winkelinformation beschrieben wird, basierend auf einem mechanischen Winkel in Form einer zweiten Winkelinformation beschrieben und bestimmt werden kann. Grundsätzlich kann der erste Wellenabschnitt mit einem Rotor einer elektrischen Maschine gekoppelt sein, beispielsweise als Abschnitt einer Rotorwelle. Der zweite Wellenabschnitt kann mit einem Geberelement, beispielsweise einem Geberrad gekippelt sein.As described above, the first angle information and the second angle information each describe the alignment and the orientation of the Shaft sections or the units arranged on the shaft sections. In principle, the first angle information and/or the second angle information can include or describe an electrical angle and/or a mechanical angle. Any combinations are also possible here, so that, for example, the electrical angle of a rotor of an electrical machine, which is connected to the first shaft section and is described via the first angle information, can be described and determined based on a mechanical angle in the form of second angle information. In principle, the first shaft section can be coupled to a rotor of an electrical machine, for example as a section of a rotor shaft. The second shaft section can be tilted with a sensor element, for example a sensor wheel.
Die Vorrichtung kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass die Erfassungseinrichtung dazu ausgebildet ist, für unterschiedliche Dreh- und/oder Lastrichtungen des ersten Wellenabschnitts und/oder des zweiten Wellenabschnitts unterschiedliche Korrekturterme zu bestimmen. Wie zuvor beschrieben, kann die Belastung der Kopplung zwischen dem ersten Wellenabschnitt und dem zweiten Wellenabschnitt bestimmen, inwieweit die Kopplung über den Betrieb der Vorrichtung hinweg verschleißt. Dabei können Unterschiede in den möglichen Dreh- und/oder Lastrichtungen des ersten Wellenabschnitts und/oder des zweiten Wellenabschnitts auftreten. In Vorrichtungen für Kraftfahrzeuge kann beispielsweise eine Dreh- und/oder Lastrichtung der Wellenabschnitte gegenüber der anderen, beispielsweise entgegengesetzten, Dreh- und/oder Lastrichtung bevorzugt sein.The device can further be developed in such a way that the detection device is designed to determine different correction terms for different directions of rotation and/or load of the first shaft section and/or the second shaft section. As previously described, the load on the coupling between the first shaft portion and the second shaft portion may determine the extent to which the coupling will wear over operation of the device. Differences in the possible directions of rotation and/or load of the first shaft section and/or the second shaft section can occur. In devices for motor vehicles, for example, one direction of rotation and/or load of the shaft sections can be preferred over the other, for example opposite, direction of rotation and/or load.
Ist eine Dreh- und/oder Lastrichtung den Vorwärtsgängen zugeordnet und die andere Dreh- und/oder Lastrichtung dem Rückwärtsgang, ist davon auszugehen, dass die den Vorwärtsgängen zugeordnete Dreh- und/oder Lastrichtung deutlich häufiger Drehmomente, beispielsweise mehr Anfahrvorgänge, mehr Schaltvorgänge usw., überträgt als die gegenüberliegende Dreh- und/oder Lastrichtung. Bei einem Wechsel der Drehrichtung bzw. der Lastrichtung treten insbesondere Flankenwechsel auf, sodass unterschiedliche Belastungen der Flanken der die Wellenabschnitte koppelnden Verzahnungen auftreten. Ein Flankenwechsel an einer Steckverzahnung kann deutlich häufiger bei Wechsel der Lastrichtung auftreten (z.B. bei Beschleunigungen und Bremsvorgängen eines Kraftfahrzeugs über die elektrische Maschine) als Wechsel der Fahrrichtung auftreten. Dies führt dazu, dass die Kopplung zwischen dem ersten Wellenabschnitt und dem zweiten Wellenabschnitt in einer der beiden möglichen Dreh- und/oder Lastrichtungen auch stärker beansprucht wird und Verschleiß in dieser Dreh- und/oder Lastrichtung somit auch stärker auftreten wird. Sind die beiden Wellenabschnitte beispielsweise mittels einer Steckverzahnung miteinander gekoppelt, kann dies dazu führen, dass die Zahnflanken in einer Dreh- und/oder Lastrichtung stärker verschleißen als in der anderen Dreh- und/oder Lastrichtung. Durch das Bereitstellen unterschiedlicher Korrekturterme für die unterschiedlichen Dreh- und/oder Lastrichtungen können solche Effekte berücksichtigt werden und die Bestimmung der ersten Winkelinformation für beide Dreh- und/oder Lastrichtungen verbessert werden.If one direction of rotation and/or load is assigned to the forward gears and the other direction of rotation and/or load is assigned to the reverse gear, it can be assumed that the direction of rotation and/or load assigned to the forward gears generates significantly more torque, for example more starting processes, more switching processes, etc. , transmitted as the opposite direction of rotation and/or load. When the direction of rotation or the direction of load changes, flank changes in particular occur, so that different loads occur on the flanks of the toothings coupling the shaft sections. A flank change on a spline can occur much more frequently when the load direction changes (e.g. when a motor vehicle accelerates and brakes via the electric machine) than when the driving direction changes. This means that the coupling between the first shaft section and the second shaft section is also subject to greater stress in one of the two possible directions of rotation and/or load and wear will therefore also occur more strongly in this direction of rotation and/or load. If the two shaft sections are coupled to one another, for example by means of a spline, this can result in the tooth flanks wearing more in one direction of rotation and/or load than in the other direction of rotation and/or load. By providing different correction terms for the different directions of rotation and/or load, such effects can be taken into account and the determination of the first angle information for both directions of rotation and/or load can be improved.
Neben der Vorrichtung betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, umfassend eine solche zuvor beschriebene Vorrichtung. Die Vorrichtung kann als Getriebevorrichtung des Kraftfahrzeugs ausgebildet sein oder mit einer solchen gekoppelt sein. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung eines Betriebs einer Vorrichtung, umfassend einen mit einem zweiten Wellenabschnitt gekoppelten ersten Wellenabschnitt und eine Erfassungseinrichtung, wobei mittels der Erfassungseinrichtung eine zweite Winkelinformation des zweiten Wellenabschnitts erfasst und eine erste Winkelinformation des ersten Wellenabschnitts basierend auf der erfassten zweiten Winkelinformation des zweiten Wellenabschnitts und einer Winkelrelation zwischen der ersten Winkelinformation und der zweiten Winkelinformation bestimmt wird, wobei eine Veränderung der Winkelrelation bestimmt wird und die erste Winkelinformation basierend auf der zweiten Winkelinformation des zweiten Wellenabschnitts und der veränderten Winkelrelation bestimmt wird. Das beschriebene Verfahren kann auf der bzw. zur Steuerung der zuvor beschriebenen Vorrichtung ausgeführt werden. Das Verfahren kann im Speziellen die Steuerung des Betriebs einer zuvor beschriebenen Vorrichtung, die als Getriebevorrichtung eines Kraftfahrzeugs ausgeführt ist, betreffen.In addition to the device, the invention relates to a motor vehicle, comprising such a previously described device. The device can be designed as a transmission device of the motor vehicle or can be coupled to one. The invention further relates to a method for controlling operation of a device, comprising a first shaft section coupled to a second shaft section and a detection device, wherein second angle information of the second shaft section is detected by means of the detection device and first angle information of the first shaft section based on the detected second angle information of the second shaft section and an angle relationship between the first angle information and the second angle information is determined, a change in the angle relationship being determined and the first angle information being determined based on the second angle information of the second shaft section and the changed angle relationship. The method described can be carried out on or to control the previously described device. The method may relate in particular to the control of the operation of a previously described device, which is designed as a transmission device of a motor vehicle.
Sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf die Vorrichtung beschrieben wurden, sind vollständig auf das Kraftfahrzeug und das Verfahren übertragbar.All advantages, details and features described in relation to the device are fully transferable to the motor vehicle and the method.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:
-
1 eine Prinzipdarstellung eines Ausschnitts einer Vorrichtung; -
2 einen schematischen Ausschnitt einer Vorrichtung; und -
3 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung eines Betriebs einer Vorrichtung.
-
1 a schematic representation of a section of a device; -
2 a schematic section of a device; and -
3 a schematic flowchart of a method for controlling operation of a device.
Grundsätzlich weist die Vorrichtung 1 einen ersten Wellenabschnitt 2 und einen zweiten Wellenabschnitt 3 auf, die über eine Kopplung 4 miteinander gekoppelt sind. Die beiden Wellenabschnitte 2, 3 können wiederum mit unterschiedlichen Einrichtungen der Vorrichtung 1 oder anderen Aggregate gekoppelt sein. Die Kopplung 4 kann als formschlüssige oder stoffschlüssige Kopplung ausgeführt sein. In der Kopplung 4 können auch weitere Getriebekomponenten, beispielsweise Verzahnungen von Zahnrädern oder anderen Elementen vorgesehen sein, die zur Kopplung zwischen dem ersten Wellenabschnitt 2 und dem zweiten Wellenabschnitt 3 ausgebildet sind. Bei der Montage der Vorrichtung 1 wird der erste Wellenabschnitt 2 in einer definierten Orientierung bzw. Ausrichtung mit dem zweiten Wellenabschnitt 3 gekoppelt, nämlich wenn die Kopplung 4 hergestellt wird. Hierbei kann die Winkelrelation zwischen einer ersten Winkelinformation des ersten Wellenabschnitts 2 und einer zweiten Winkelinformation des zweiten Wellenabschnitts 3 hergestellt bzw. festgelegt bzw. kalibriert werden.Basically, the device 1 has a
Anschließend kann im Betrieb der Vorrichtung 1 die zweite Winkelinformation des zweiten Wellenabschnitts 3 mittels einer Erfassungseinrichtung 5 erfasst werden. Hierzu kann beispielsweise an dem zweiten Wellenabschnitt 3 ein in
Hierbei kann jedoch Verschleiß über den Betrieb der Vorrichtung 1 hinweg auftreten, sodass die Kopplung 4 verändert wird und somit auch die zuvor etablierte Winkelrelation zwischen dem ersten Wellenabschnitt 2 und dem zweiten Wellenabschnitt 3 verändert wird. Die Erfassung der zweiten Winkelinformation über die Erfassungseinrichtung 5 kann daher über die zuvor kalibrierte bzw. etablierte Winkelrelation nicht mehr zuverlässig genug zur Bestimmung der ersten Winkelinformation eingesetzt werden. Die Erfassungseinrichtung 5 ist dabei dazu ausgebildet eine Veränderung der Winkelrelation über den Betrieb der Vorrichtung 1 hinweg zu bestimmen. Insbesondere kann die Erfassungseinrichtung 5 einen Korrekturterm bestimmen, um den die eingangs bestimmte Winkelrelation zwischen der ersten Winkelinformation und der zweiten Winkelinformation verändert werden muss, um der Veränderung der Kopplung 4 Rechnung zu tragen bzw. die Veränderung der Kopplung 4 über den Betrieb der Vorrichtung 1 hinweg zu berücksichtigen.However, wear can occur during the operation of the device 1, so that the
Der Korrekturterm kann grundsätzlich verschleißbedingt oder elastisch definiert werden, da die Kopplung 4 zum Beispiel aufgrund von Verschleißeigenschaften verändert wird. Dies kann beispielsweise in Bezug auf
Der Korrekturterm, der die Veränderung der Winkelrelation über den Betrieb der Vorrichtung 1 beschreibt, kann als fester Skalarwert vorgegeben werden oder als Funktion wenigstens eines Parameters, insbesondere der Zeit, der Betriebsstunden oder eines lastabhängigen Parameters bestimmt werden. Dadurch kann berücksichtigt werden, inwieweit auftretender Verschleiß oder elastische Verformungen die Kopplung 4 verändern. Zum Beispiel bewirkt der Verschleiß über den Betrieb der Vorrichtung 1 hinweg eine stetige Veränderung der Kopplung 4, sodass die Veränderung der Winkelrelation auch über die Betriebsdauer bzw. lastabhängig auftritt.The correction term, which describes the change in the angular relation over the operation of the device 1, can be specified as a fixed scalar value or determined as a function of at least one parameter, in particular the time, the operating hours or a load-dependent parameter. This makes it possible to take into account the extent to which wear or elastic deformations change the
Der Sensor 11 ist mit der zuvor beschriebenen Erfassungseinrichtung 5 gekoppelt, sodass die Messwerte des Sensors 11 aufgenommen werden können und somit die zweite Winkelinformation, beispielsweise ein Drehwinkel des zweiten Wellenabschnitts 3, durch die Erfassungseinrichtung 5 erfasst werden kann. Wie eingangs beschrieben, ist der erste Wellenabschnitt 2 über die Kopplung 4 mit dem zweiten Wellenabschnitt 3 verbunden, sodass eingangs eine definierte Winkelrelation besteht. Daher ist es möglich, auf die erste Winkelinformation, beispielsweise den elektrischen Winkel des Rotors 7 zu schließen bzw. diese zu bestimmen, indem die zweite Winkelinformation basierend auf der eingangs festgelegten Winkelrelation in die erste Winkelinformation „übersetzt“ bzw. umgerechnet wird.The sensor 11 is coupled to the previously described
Um die Bestimmung der ersten Winkelinformation über den Betrieb der Vorrichtung 1 hinweg zu gewährleisten, wird seitens der Erfassungseinrichtung 5 eine Veränderung der Winkelrelation berücksichtigt. Dazu bestimmt die Erfassungseinrichtung 5 einen Korrekturterm, der, wie zuvor beschrieben, ein Skalarwert, oder eine Funktion der Zeit bzw. der Betriebsstunden oder eines lastabhängigen Parameters sein kann. Die Winkelrelation kann daher durch den Korrekturterm verändert werden, sodass der Verschleißzustand der Vorrichtung 1 im aktuellen Betriebszustand berücksichtigt werden kann und daher die veränderte Winkelrelation verwendet werden kann, um die zweite Winkelinformation in die erste Winkelinformation zu übertragen bzw. die erste Winkelinformation basierend auf der zweiten Winkelinformation bestimmen zu können.In order to ensure the determination of the first angle information throughout the operation of the device 1, the
Die von der Erfassungseinrichtung 5 bestimmte erste Winkelinformation kann anschließend von der Ansteuereinrichtung 50 zur Erzeugung eines Ansteuersignals der elektrischen Maschine 8 verwendet werden. Die Ansteuereinrichtung 50 ist dazu im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einem Inverter 12 verbunden, der nach Vorgabe der Ansteuereinrichtung 50 vorliegend den Stator der elektrischen Maschine mit einer in deren Frequenz und Amplitude variablen Wechselspannung beaufschlagen kann. Die elektrische Maschine 8 ist dazu mittels des Inverters 12 mit einem elektrischen Energiespeicher 13 verbunden.The first angle information determined by the
Ein Verfahren zur Steuerung des Betriebs einer Vorrichtung 1, beispielsweise einer in
Das Verfahren führt in einem Block 18 eine Kompensation der Veränderung der zuvor beschriebenen Winkelrelation γ, δ aus, die beispielsweise eine verschleißbedingte oder eine elastische Veränderung der Winkelrelation γ, δ berücksichtigt, um die Bestimmung der ersten Winkelinformation α auf Grundlage der Winkelrelation γ, δ zu verbessern. Mit anderen Worten kann, wie zuvor beschrieben, durch Verschleiß oder elastische Verformung der Kopplung 4 eine Veränderung der Winkelrelation γ, δ auftreten, die durch die Erfassungseinrichtung 5 bestimmt werden kann. Hierzu wird die zuvor beschriebene Winkelrelation γ, δ um einen Korrekturterm ε erweitert, welcher Korrekturterm ε verschleißbedingt oder elastisch definiert sein kann. Der Korrekturterm ε kann als Skalarwert oder als Funktion definiert sein, insbesondere als zeitabhängige oder lastabhängige Funktion, d.h. beispielsweise in Abhängigkeit der Betriebsstunden der Vorrichtung 1 oder in Abhängigkeit von wenigstens einem lastabhängigen Parameter.In a
Die Veränderung der Winkelrelation γ, δ, also die veränderte Winkelrelation γ*, δ* ergibt sich beispielsweise aus γ*=α-β+ε oder aus δ*=β-α-ε. Anschließend kann in einem Block 19 die veränderte Winkelrelation γ*, δ* für die Bestimmung der ersten Winkelinformation α verwendet werden. Dem Block 19 können beispielsweise die weiteren erforderlichen Parameter zugeführt werden, um den Korrekturterm ε in der aktuellen Betriebssituation bestimmen zu können, beispielsweise die aktuellen Betriebsstunden der Vorrichtung 1 oder den aktuellen Lastzustand bzw. Belastungszustand der Kopplung 4.The change in the angle relation γ, δ, i.e. the changed angle relation γ*, δ* results, for example, from γ*=α-β+ε or from δ*=β-α-ε. The changed can then be made in a
Die in den einzelnen Fig. gezeigten Einzelheiten, Vorteile und Merkmale sind beliebig miteinander kombinierbar, untereinander austauschbar und aufeinander übertragbar. Das mit Bezug auf
BezugszeichenReference symbols
- 11
- Vorrichtungcontraption
- 22
- erster Wellenabschnittfirst wave section
- 33
- zweiter Wellenabschnittsecond wave section
- 44
- Kopplungcoupling
- 55
- ErfassungseinrichtungDetection device
- 5a5a
- SpeichereinheitStorage unit
- 66
- Steckverzahnungsplines
- 77
- Rotorrotor
- 88th
- elektrische Maschineelectric machine
- 99
- Statorstator
- 1010
- Geberelementdonor element
- 1111
- Sensorsensor
- 1212
- InverterInverters
- 1313
- elektrischer Energiespeicherelectrical energy storage
- 14-1914-19
- Blockblock
- 5050
- AnsteuereinrichtungControl device
Claims (11)
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---|---|---|---|
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DE (1) | DE102022204852A1 (en) |
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- 2022-05-17 DE DE102022204852.0A patent/DE102022204852A1/en active Pending
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