DE102022208535A1 - Method for determining a functional relationship between a drive unit and a vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs sowie ein Fahrzeug, insbesondere ein einspuriges Fahrzeug wie ein Pedelec, wobei das Fahrzeug eine elektrische Antriebseinheit, einen Magnetfeldsensor und einen an einem Rad des Fahrzeugs angeordneten Magneten aufweist, umfassend:- eine Steuereinrichtung, ausgebildet zum Betreiben der elektrischen Antriebseinheit des Fahrzeugs in mehreren Lastpunkten durch Verändern zumindest einer Betriebsgröße wie Stromstärke und/oder Drehzahl,- eine erste Ermittlungseinrichtung, ausgebildet zum Ermitteln eines funktionalen Zusammenhangs eines bestimmten Störmagnetfeldes mit der zumindest einen Betriebsgröße,- eine Messeinrichtung, umfassend den Magnetfeldsensor, welche zum Messen eines zeitlichen Verlaufs eines Magnetfelds mittels des Magnetfeldsensors sowie von der zumindest einen Betriebsgröße der Antriebseinheit wie einer Stromstärke der Antriebseinheit und/oder einer Drehzahl der Antriebseinheit ausgebildet ist,- eine Kompensiereinrichtung, ausgebildet zum Kompensieren des gemessenen zeitlichen Verlaufs des Magnetfelds anhand des funktionalen Zusammenhangs sowie der zumindest einen gemessenen Betriebsgröße der Antriebseinheit,- eine zweite Ermittlungseinrichtung, ausgebildet zum Ermitteln der Geschwindigkeit des Fahrzeugs anhand des kompensierten zeitlichen Verlaufs des Magnetfelds.The invention relates to a method for determining a speed of a vehicle and a vehicle, in particular a single-track vehicle such as a pedelec, the vehicle having an electric drive unit, a magnetic field sensor and a magnet arranged on a wheel of the vehicle, comprising:- a control device for operating the electric drive unit of the vehicle at several load points by changing at least one operating variable such as current intensity and/or speed, - a first determination device, designed to determine a functional relationship between a specific interfering magnetic field and the at least one operating variable, - a measuring device, comprising the magnetic field sensor, which is designed to measure a time profile of a magnetic field by means of the magnetic field sensor and the at least one operating variable of the drive unit, such as a current intensity of the drive unit and/or a speed of the drive unit - a compensating device designed to compensate for the measured time profile of the magnetic field based on the functional relationship and the at least one measured operating variable of the drive unit, - a second determination device designed to determine the speed of the vehicle based on the compensated time profile of the magnetic field.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines funktionalen Zusammenhangs einer Antriebseinheit.The invention relates to a method for determining a functional relationship of a drive unit.

Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Plausibilisieren eines zeitlichen Verlaufs eines Magnetfelds in einem Fahrzeug, insbesondere einem einspurigen Fahrzeug wie ein Pedelec, durch Kompensieren eines Störmagnetfeldes einer elektrischen Antriebseinheit des Fahrzeugs.The invention further relates to a method for checking the plausibility of a time profile of a magnetic field in a vehicle, in particular a single-track vehicle such as a pedelec, by compensating for an interfering magnetic field of an electric drive unit of the vehicle.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Bestimmen einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, insbesondere eines einspurigen Fahrzeugs wie ein Pedelec, wobei das Fahrzeug eine elektrische Antriebseinheit, einen Magnetfeldsensor und einen an einem Rad des Fahrzeugs angeordneten Magneten aufweist.The invention also relates to a method for determining a speed of a vehicle, in particular a single-track vehicle such as a pedelec, the vehicle having an electric drive unit, a magnetic field sensor and a magnet arranged on a wheel of the vehicle.

Weiter betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere ein einspuriges Fahrzeug wie ein Pedelec, wobei das Fahrzeug eine elektrische Antriebseinheit, einen Magnetfeldsensor und einen an einem Rad des Fahrzeugs angeordneten Magneten aufweist.The invention further relates to a vehicle, in particular a single-track vehicle such as a pedelec, the vehicle having an electric drive unit, a magnetic field sensor and a magnet arranged on a wheel of the vehicle.

Obwohl allgemein auf Fahrzeuge anwendbar, wird die vorliegende Erfindung anhand von Pedelecs erläutert.Although generally applicable to vehicles, the present invention is explained using pedelecs.

Stand der TechnikState of the art

Zur Geschwindigkeitsbestimmung von Fahrzeugen ist es bekannt geworden, an einem Rad einen Magneten festzulegen. Bei jeder Umdrehung des Rades wird das Magnetfeld beim Vorbeirotieren beziehungsweise -laufen an einem Magnetfeldsensor von diesem detektiert. Aus dem zeitlichen Abstand aufeinanderfolgender Detektionen durch den Magnetfeldsensor und dem Raddurchmesser kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs berechnet werden.To determine the speed of vehicles, it has become known to attach a magnet to a wheel. With each rotation of the wheel, the magnetic field is detected by a magnetic field sensor as it rotates or runs past it. The speed of the vehicle can be calculated from the time interval between successive detections by the magnetic field sensor and the wheel diameter.

Insbesondere bei Pedelecs ist der Magnetfeldsensor häufig in der Nähe oder in der Antriebseinheit angeordnet. Aufgrund der Entwicklungen im Pedelec-Sektor steigen die Leistungsdichten der Antriebseinheiten an, während der Bauraum für abschirmende Elemente geringer wird. Damit steigt die Wahrscheinlichkeit, dass ein von der Antriebseinheit, insbesondere von einem Elektromotor, erzeugtes Magnetfeld den Magnetfeldsensor stört. Somit besteht die Möglichkeit, dass der Magnetfeldsensor den vorbeirotierenden Magneten nicht anhand seines Magnetfeldes erkennt, oder ein Magnetfeld erkennt, das in Realität nicht von dem Magneten am Rad erzeugt wird.In the case of pedelecs in particular, the magnetic field sensor is often arranged in the vicinity of or in the drive unit. Due to the developments in the pedelec sector, the power densities of the drive units are increasing, while the installation space for shielding elements is becoming smaller. This increases the probability that a magnetic field generated by the drive unit, in particular by an electric motor, will interfere with the magnetic field sensor. It is therefore possible that the magnetic field sensor does not detect the magnet rotating past based on its magnetic field, or detects a magnetic field that is not actually generated by the magnet on the wheel.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln eines funktionalen Zusammenhangs einer Antriebseinheit bereit, umfassend die Schritte:

  • - Betreiben der elektrischen Antriebseinheit in mehreren Lastpunkten durch Verändern von zumindest einer Betriebsgröße wie Stromstärke und/oder Drehzahl,
  • - Bestimmen eines von der Antriebseinheit erzeugten Störmagnetfelds, insbesondere eines durch einen Stator der Antriebseinheit erzeugten Störmagnetfelds, in den mehreren Lastpunkten,
  • - Ermitteln eines funktionalen Zusammenhangs des bestimmten Störmagnetfeldes mit der zumindest einen Betriebsgröße der Antriebseinheit.
In one embodiment, the present invention provides a method for determining a functional relationship of a drive unit, comprising the steps:
  • - Operating the electric drive unit at several load points by changing at least one operating variable such as current and/or speed,
  • - Determination of an interference magnetic field generated by the drive unit, in particular an interference magnetic field generated by a stator of the drive unit, in the several load points,
  • - Determination of a functional relationship between the determined interference magnetic field and the at least one operating variable of the drive unit.

In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Plausibilisieren eines zeitlichen Verlaufs eines Magnetfelds in einem Fahrzeug bereit, insbesondere einem einspurigen Fahrzeug wie ein Pedelec, durch Kompensieren eines Störmagnetfeldes einer elektrischen Antriebseinheit des Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug einen Magnetfeldsensor und einen an einem Rad des Fahrzeugs angeordneten Magneten aufweist, wobei ein funktionaler Zusammenhang eines bestimmten Störmagnetfeldes mit zumindest einer Betriebsgröße der Antriebseinheit wie der Stromstärke und/oder der Drehzahl mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1-7 ermittelt wird, umfassend die Schritte:

  • - Messen eines zeitlichen Verlaufs eines Magnetfelds mittels des Magnetfeldsensors und von der zumindest einen Betriebsgröße der Antriebseinheit,
  • - Kompensieren des gemessenen zeitlichen Verlaufs des Magnetfelds anhand des funktionalen Zusammenhangs sowie der zumindest einen gemessenen Betriebsgröße der Antriebseinheit.
In one embodiment, the present invention provides a method for checking the plausibility of a time profile of a magnetic field in a vehicle, in particular a single-track vehicle such as a pedelec, by compensating for an interference magnetic field of an electric drive unit of the vehicle, the vehicle having a magnetic field sensor and one on a wheel of the Vehicle arranged magnets, wherein a functional relationship of a specific magnetic interference field with at least one operating variable of the drive unit such as the current and / or the speed is determined by a method according to any one of claims 1-7, comprising the steps:
  • - Measuring a time profile of a magnetic field by means of the magnetic field sensor and of the at least one operating variable of the drive unit,
  • - Compensate for the measured time profile of the magnetic field based on the functional relationship and the at least one measured operating variable of the drive unit.

In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs bereit, insbesondere eines einspurigen Fahrzeugs wie ein Pedelec, wobei das Fahrzeug eine elektrische Antriebseinheit, einen Magnetfeldsensor und einen an einem Rad des Fahrzeugs angeordneten Magneten aufweist, wobei ein zeitlicher Verlauf eines von dem Magnetfeldsensor gemessenen Magnetfeldes durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8-9 kompensiert wird, umfassend den Schritt:

  • - Ermitteln der Geschwindigkeit des Fahrzeugs anhand des kompensierten zeitlichen Verlaufs des Magnetfelds.
In one embodiment, the present invention provides a method for determining a speed of a vehicle, in particular a single-track vehicle such as a pedelec, the vehicle having an electric drive unit, a magnetic field sensor and a magnet arranged on a wheel of the vehicle, with a time profile of a magnetic field measured by the magnetic field sensor is compensated by a method according to any one of claims 8-9, comprising the step:
  • - Determining the speed of the vehicle based on the compensated time profile of the magnetic field.

In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug bereit, insbesondere ein einspuriges Fahrzeug wie ein Pedelec, wobei das Fahrzeug eine elektrische Antriebseinheit, einen Magnetfeldsensor und einen an einem Rad des Fahrzeugs angeordneten Magneten aufweist, umfassend:

  • - eine Steuereinrichtung, ausgebildet zum Betreiben der elektrischen Antriebseinheit des Fahrzeugs in mehreren Lastpunkten durch Verändern zumindest einer Betriebsgröße wie Stromstärke und/oder Drehzahl,
  • - eine erste Ermittlungseinrichtung, ausgebildet zum Ermitteln eines funktionalen Zusammenhangs eines bestimmten Störmagnetfeldes mit der zumindest einen Betriebsgröße,
  • - eine Messeinrichtung, umfassend den Magnetfeldsensor, welche zum Messen eines zeitlichen Verlaufs eines Magnetfelds mittels des Magnetfeldsensors sowie von der zumindest einen Betriebsgröße der Antriebseinheit wie einer Stromstärke der Antriebseinheit und/oder einer Drehzahl der Antriebseinheit ausgebildet ist,
  • - eine Kompensiereinrichtung, ausgebildet zum Kompensieren des gemessenen zeitlichen Verlaufs des Magnetfelds anhand des funktionalen Zusammenhangs sowie der zumindest einen gemessenen Betriebsgröße der Antriebseinheit,
  • - eine zweite Ermittlungseinrichtung, ausgebildet zum Ermitteln der Geschwindigkeit des Fahrzeugs anhand des kompensierten zeitlichen Verlaufs des Magnetfelds und insbesondere
  • - eine Bestimmungseinrichtung, ausgebildet zum Bestimmen des von der Antriebseinheit erzeugten Störmagnetfelds, insbesondere eines durch einen Stator der Antriebseinheit erzeugten Störmagnetfelds, in den mehreren Lastpunkten.
In one embodiment, the present invention provides a vehicle, in particular a single-track vehicle such as a pedelec, the vehicle having an electric drive unit, a magnetic field sensor and a magnet arranged on a wheel of the vehicle, comprising:
  • - a control device, designed to operate the electric drive unit of the vehicle in several load points by changing at least one operating variable such as current and / or speed,
  • - a first determination device, designed to determine a functional relationship between a specific interference magnetic field and the at least one operating variable,
  • - a measuring device, comprising the magnetic field sensor, which is designed to measure a time profile of a magnetic field by means of the magnetic field sensor and the at least one operating variable of the drive unit, such as a current intensity of the drive unit and/or a speed of the drive unit,
  • - a compensation device, designed to compensate for the measured time profile of the magnetic field based on the functional relationship and the at least one measured operating variable of the drive unit,
  • - A second determination device, designed to determine the speed of the vehicle based on the compensated time profile of the magnetic field and in particular
  • - a determination device, designed to determine the interfering magnetic field generated by the drive unit, in particular an interfering magnetic field generated by a stator of the drive unit, in the plurality of load points.

Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass Störmagnetfelder der Antriebseinheit auf einfache Weise durch einen funktionalen Zusammenhang beschrieben und darüber hinaus kompensiert werden können. Hierdurch können dann Messwerte, beispielsweise ein zeitlicher Verlauf von Magnetfeldern, plausibilisiert werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zuverlässig bestimmt werden kann. Insbesondere kann eine Geschwindigkeitsermittlung mittels eines an einem Rad eines Fahrzeugs angeordneten Magneten und einem Sensieren des Vorbeilaufens an einem entsprechenden Sensor zuverlässig erfolgen, selbst wenn eine angrenzende Antriebseinheit das Magnetfeld des Magneten beeinflusst.One of the advantages achieved in this way is that interfering magnetic fields of the drive unit can be described in a simple manner by means of a functional relationship and, moreover, can be compensated for. As a result, measured values, for example a time profile of magnetic fields, can then be checked for plausibility. Another advantage is that the speed of the vehicle can be reliably determined. In particular, a speed can be determined reliably by means of a magnet arranged on a wheel of a vehicle and by sensing the passage of a corresponding sensor, even if an adjacent drive unit influences the magnetic field of the magnet.

Allgemein kann so ein Fahrzeug den funktionalen Zusammenhang zwischen einem gemessenen Magnetfeld und zumindest einer Betriebsgröße der elektrischen Antriebseinheit bestimmen und ausgehend von dem ermittelten Zusammenhang den gemessenen zeitlichen Verlauf des Magnetfeldes kompensieren, sodass eine Geschwindigkeitsmessung genauer durchgeführt werden kann. Es ist ebenfalls möglich, dass der funktionale Zusammenhang zwischen einem gemessenen Magnetfeld und der Betriebsgröße der elektrischen Antriebseinheit unabhängig von dem Fahrzeug bestimmt wird, beispielsweise im Rahmen einer Kalibrierung der Antriebseinheit nach der Produktion und der funktionale Zusammenhang anschließend in der Antriebseinheit gespeichert wird. Von diesem funktionalen Zusammenhang ausgehend kann die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, an dem die Antriebseinheit angeordnet wird, bestimmt werden. Weiter können die Einflüsse der Antriebseinheit auf andere magnetfeldbasierte Sensoren in einem Fahrzeug wie ein Drehmomentsensor kompensiert werden.In general, a vehicle can determine the functional relationship between a measured magnetic field and at least one operating variable of the electric drive unit and, based on the determined relationship, compensate the measured time profile of the magnetic field, so that a speed measurement can be carried out more accurately. It is also possible that the functional relationship between a measured magnetic field and the operating variable of the electric drive unit is determined independently of the vehicle, for example as part of a calibration of the drive unit after production, and the functional relationship is then stored in the drive unit. Based on this functional relationship, the speed of a vehicle on which the drive unit is arranged can be determined. Furthermore, the influences of the drive unit on other magnetic field-based sensors in a vehicle, such as a torque sensor, can be compensated.

Das „Messen eines zeitlichen Verlaufs eines Magnetfelds mittels des Magnetfeldsensors“ kann in zumindest einer Richtung erfolgen und/oder ein Messen eines Gesamtmagnetfelds umfassen. Insbesondere wird der zeitliche Verlauf des Magnetfelds in derselben Richtung gemessen wie beim Bestimmen des Störmagnetfelds der Antriebseinheit.The “measurement of a time profile of a magnetic field by means of the magnetic field sensor” can take place in at least one direction and/or include a measurement of an overall magnetic field. In particular, the course of the magnetic field over time is measured in the same direction as when determining the interfering magnetic field of the drive unit.

Der Betriff „Magnetfeldsensor“ ist im weitesten Sinne zu verstehen. Insbesondere ist jeder Sensor, der durch Magnetfelder beeinflussbar ist, als Magnetfeldsensor im Sinne von Ausführungsformen der Erfindung zu verstehen. Beispielsweise ist ein Drehmomentsensor, der auf einem magnetischen Wirkprinzip beruht, ein Magnetfeldsensor.The term "magnetic field sensor" is to be understood in the broadest sense. In particular, any sensor that can be influenced by magnetic fields is to be understood as a magnetic field sensor within the meaning of embodiments of the invention. For example, a torque sensor that is based on a magnetic operating principle is a magnetic field sensor.

Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar.Other features, advantages, and other embodiments of the invention are described below or will become apparent thereby.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der funktionale Zusammenhang ermittelt, indem zumindest ein Kennfeld des Störmagnetfelds und der Betriebsgrößen der Antriebseinheit wie der Stromstärke der Antriebseinheit und/oder der Drehzahl der Antriebseinheit erzeugt wird. Ausgehend von den verschiedenen Lastpunkten kann ein Kennfeld erzeugt werden. Mittels des Kennfelds kann ein von der Antriebseinheit in einem bestimmten Lastpunkt erzeugtes Störmagnetfeld auf einfache Weise ermittelt werden. Das Kennfeld kann insbesondere ausgehend von einer anderen Antriebseinheit als der Antriebseinheit des Fahrzeugs bestimmt werden, da vom Aufbau ähnliche Antriebseinheiten ein ähnliches Kennfeld erzeugen.According to an advantageous development of the invention, the functional relationship is determined by generating at least one characteristic diagram of the interfering magnetic field and the operating parameters of the drive unit, such as the current intensity of the drive unit and/or the speed of the drive unit. Based on the various load points, a map can be generated. An interference magnetic field generated by the drive unit at a specific load point can be determined in a simple manner by means of the characteristics map. In particular, the map can be based on a drive unit other than the drive unit of the driver be determined because drive units with a similar structure produce a similar map.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird zumindest eine Funktion bestimmt, die das Kennfeld angenähert beschreibt. Durch eine solche Näherungsfunktion, die das Kennfeld beschreibt, kann ein Störmagnetfeld auf einfache Weise berechnet und anschließend kompensiert werden. Insbesondere können auch Störmagnetfelder von Lastpunkten berechnet und kompensiert werden, die in dem Kennfeld nicht direkt erfasst sind, beispielsweise wenn der Lastpunkt zwischen zwei bestimmten Lastpunkten des Kennfelds liegt.According to an advantageous development of the invention, at least one function that approximately describes the characteristic map is determined. Such an approximation function, which describes the family of characteristics, allows a magnetic interference field to be calculated in a simple manner and then compensated for. In particular, it is also possible to calculate and compensate for magnetic interference fields from load points that are not directly recorded in the characteristic map, for example if the load point lies between two specific load points in the characteristic map.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden Informationen des ermittelten funktionalen Zusammenhangs, insbesondere die zumindest eine Funktion und/oder das zumindest eine Kennfeld, in der Antriebseinheit gespeichert. Ein Vorteil hiervon ist, dass der Zusammenhang, die Funktion und/oder das Kennfeld einmalig bestimmt werden können und anschließend genutzt werden können. Insbesondere kann ein Zusammenhang, ein Kennfeld und/oder eine Funktion ausgehend von einer anderen Antriebseinheit als der Antriebseinheit des Fahrzeugs bestimmt werden und anschließend der Zusammenhang, das Kennfeld und/oder die Funktion in einem Speicher des Fahrzeugs gespeichert werden. Es ist ebenfalls denkbar, dass für jede Antriebseinheit ein eigener funktionaler Zusammenhang erzeugt wird, beispielsweise im Rahmen einer Kalibrierung nach der Produktion und dieser in einem Speicher der Antriebseinheit gespeichert wird. Wenn die Antriebseinheit in einem Fahrzeug angeordnet wird, kann der funktionale Zusammenhang ebenfalls in dem Speicher des Fahrzeugs gespeichert werden.According to an advantageous development of the invention, information about the determined functional relationship, in particular the at least one function and/or the at least one characteristic diagram, is stored in the drive unit. An advantage of this is that the relationship, the function and/or the characteristic map can be determined once and can then be used. In particular, a relationship, a map and/or a function can be determined based on a drive unit other than the drive unit of the vehicle and the relationship, the map and/or the function can then be stored in a memory of the vehicle. It is also conceivable that a separate functional relationship is generated for each drive unit, for example as part of a calibration after production, and that this is stored in a memory of the drive unit. If the drive unit is placed in a vehicle, the functional relationship can also be stored in the vehicle's memory.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der funktionale Zusammenhang einer Amplitude des Störmagnetfelds und/oder einer Phase des Störmagnetfelds mit einer Stromstärke der Antriebseinheit und/oder einer Drehzahl der Antriebseinheit bestimmt. Das Störmagnetfeld kann abhängig von einer Phase und einer Amplitude beschrieben werden. In diesem Fall können insbesondere zwei Kennfelder und/oder zwei Funktionen ermittelt werden, jeweils in Abhängigkeit von der Amplitude des Kennfelds und der Phase des Kennfelds. Vorteil hiervon ist, dass das Störmagnetfeld genauer bestimmt werden kann.According to an advantageous development of the invention, the functional relationship between an amplitude of the interfering magnetic field and/or a phase of the interfering magnetic field is determined with a current strength of the drive unit and/or a speed of the drive unit. The interference magnetic field can be described as a function of a phase and an amplitude. In this case, in particular, two characteristic diagrams and/or two functions can be determined, each depending on the amplitude of the characteristic diagram and the phase of the characteristic diagram. The advantage of this is that the interfering magnetic field can be determined more precisely.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der funktionale Zusammenhang, insbesondere in Form einer Funktion und/oder einem Kennfeld, bestimmt, während die Antriebseinheit in einem Fahrzeug betrieben wird. Ein Vorteil hiervon ist, dass die Funktion/das Kennfeld nicht gespeichert werden muss, sondern diese(s) direkt während der Fahrt erstellt wird. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Funktion/das Kennfeld nach der Erzeugung in einem entsprechenden Speicher in dem Fahrzeug und/oder der Antriebseinheit gespeichert wird. Ein Vorteil hiervon ist, dass auf eine Kalibrierung nach der Produktion verzichtet werden kann.According to an advantageous development of the invention, the functional relationship, in particular in the form of a function and/or a characteristic map, is determined while the drive unit is being operated in a vehicle. An advantage of this is that the function/map does not have to be saved, but is created directly while driving. It is also conceivable that the function/the characteristic map is stored in a corresponding memory in the vehicle and/or the drive unit after it has been generated. An advantage of this is that there is no need for post-production calibration.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der funktionale Zusammenhang, insbesondere in Form einer Funktion und/oder einem Kennfeld, bestimmt, während die Antriebseinheit außerhalb eines Fahrzeugs betrieben wird. Ein Vorteil hiervon ist, dass der funktionale Zusammenhang beispielsweise nach der Produktion bestimmt werden kann. Der funktionale Zusammenhang kann anschließend in der Antriebseinheit gespeichert werden. Somit kann die Antriebseinheit bereits kalibriert beziehungsweise mit einer ermittelten Funktion/Kennfeld ausgeliefert werden.According to an advantageous development of the invention, the functional relationship, in particular in the form of a function and/or a characteristic map, is determined while the drive unit is being operated outside of a vehicle. An advantage of this is that the functional relationship can be determined after production, for example. The functional relationship can then be stored in the drive unit. The drive unit can thus already be calibrated or delivered with a determined function/characteristic map.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Kompensieren des gemessenen Verlaufs des Magnetfelds anhand einer Rotorlage der Antriebseinheit. In einer elektrischen Antriebseinheit können magnetische Störfelder durch einen Stator und/oder durch einen Rotor entstehen. Die Störfelder durch den Rotor sind abhängig von der Drehzahl des Rotors und der Rotorlage. Somit kann ein Kennfeld erzeugt werden, das einen Zusammenhang der Drehzahl des Rotors, der Rotorlage und des resultierenden Störmagnetfelds beschreibt. Ausgehend von diesem Zusammenhang kann ein detektiertes Magnetfeld kompensiert werden. Dabei kann das Kennfeld,insbesondere durch Modulation der Lastpunkte in dem Fahrzeug erzeugt werden. Ein Vorteil hiervon ist, dass weitere Störfelder kompensiert werden können.According to an advantageous development of the invention, the measured profile of the magnetic field is compensated using a rotor position of the drive unit. In an electric drive unit, magnetic interference fields can be created by a stator and/or a rotor. The interference fields from the rotor depend on the speed of the rotor and the rotor position. A characteristic field can thus be generated which describes a relationship between the rotational speed of the rotor, the rotor position and the resulting interference magnetic field. Based on this relationship, a detected magnetic field can be compensated. The characteristic map can be generated in particular by modulation of the load points in the vehicle. An advantage of this is that further interference fields can be compensated.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Ermitteln der Geschwindigkeit ein Erkennen einer Flanke im zeitlichen Verlauf des gemessenen Magnetfelds. Ein Vorteil hiervon ist, dass auf zuverlässige Weise detektiert werden kann, ob der Magnet an dem Magnetfeldsensor vorbeirotiert. Insbesondere können Störungen des gemessenen Magnetfelds, die ein fehlerhaftes Detektieren des Magneten hervorrufen können, kompensiert werden.According to an advantageous development of the invention, determining the speed includes detecting a flank in the course of the measured magnetic field over time. One advantage of this is that it can be reliably detected whether the magnet is rotating past the magnetic field sensor. In particular, disturbances in the measured magnetic field, which can cause the magnet to be detected incorrectly, can be compensated for.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Erkennen einer Flanke die Schritte:

  • - Ermitteln von Hoch- und Tiefpunkten im zeitlichen Verlauf des Magnetfelds,
  • - Ermitteln einer Flanke anhand der zeitlichen Abfolge eines Hoch- und Tiefpunkts, und
  • - Vergleichen der Amplitude der ermittelten Flanke mit zumindest einem Schwellwert, wobei die ermittelte Flanke als erkannt gilt, wenn die Amplitude der ermittelten Flanke größer ist als ein erster kleinerer Schwellwert und/oder größer ist als ein zweiter größerer adaptiver Schwellwert.
According to an advantageous development of the invention, the detection of an edge includes the steps:
  • - Determination of high and low points over time in the magnetic field,
  • - Determining an edge based on the time sequence of a high and low point, and
  • - Comparing the amplitude of the determined edge with at least one threshold value, the determined edge being considered to be recognized, if the amplitude of the determined edge is greater than a first, smaller threshold value and/or is greater than a second, larger adaptive threshold value.

Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass eine robuste und gleichzeitig zuverlässige Erzeugung eines Zeitsignals zur Ermittlung einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs ermöglicht wird. Gleichzeitig wird die Flexibilität erhöht, da größere Toleranzen bei der Anordnung von Sensor und Magnet ermöglicht werden, was zudem die Herstellungskosten und den Zeitaufwand für die Montage reduziert. Ein adaptiver Schwellwert ist insbesondere ein Schwellwert, der während einer Fahrt geändert werden kann, beispielsweise anhand von ermittelten Flanken.One of the advantages achieved in this way is that a robust and at the same time reliable generation of a time signal for determining a speed of the vehicle is made possible. At the same time, flexibility is increased since greater tolerances are made possible when arranging the sensor and magnet, which also reduces the manufacturing costs and the time required for assembly. An adaptive threshold value is, in particular, a threshold value that can be changed while driving, for example based on determined edges.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden vor dem Erkennen der Flanke, die Werte des gemessenen Magnetfelds aufbereitet, insbesondere gefiltert, vorzugsweise mittels eines Bandpassfilters, wobei insbesondere ein Sperr- und Durchlassbereich des Bandpassfilters an eine vorgegebene Umdrehungsfrequenz des Rades des Fahrzeugs anpasst wird. Vorteil hiervon ist, dass damit beispielsweise Ausreißer oder dergleichen herausgefiltert werden können, was die Zuverlässigkeit der Erkennung von Flanken verbessert.According to an advantageous development of the invention, before the edge is detected, the values of the measured magnetic field are processed, in particular filtered, preferably by means of a bandpass filter, with a stopband and passband of the bandpass filter being adapted to a specified rotational frequency of the wheel of the vehicle. The advantage of this is that, for example, outliers or the like can be filtered out, which improves the reliability of the detection of edges.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird bei Erkennen einer Flanke ein Zeitstempel erzeugt und/oder ein Zähler erhöht. Ein Vorteil hiervon ist, dass auf einfache Weise der zeitliche Abstand zwischen zwei Flanken bestimmt werden kann, sodass davon ausgehend die Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt werden kann.According to an advantageous development of the invention, a time stamp is generated and/or a counter is increased when an edge is detected. One advantage of this is that the time interval between two flanks can be determined in a simple manner, so that the speed of the vehicle can be determined on this basis.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Magnetfeld in mindestens zwei Raumrichtungen gemessen und wobei die in mindestens zwei Raumrichtungen gemessenen Werte des Magnetfeldes vor dem Erkennen einer Flanke in eine Hauptachse der Magnetfelder rotiert werden, insbesondere wobei der Winkel der Hauptachse für die Rotation anhand von Werten des Magnetfeldes in einer zweiten Raumrichtung bestimmt wird. Unter „Raumrichtung“ ist synonym eine „Raumachse“ zu verstehen. Damit wird die Nutzamplitude für die Erkennung von Flanken erhöht, was insgesamt die Zuverlässigkeit weiter verbessert.According to an advantageous development of the invention, the magnetic field is measured in at least two spatial directions and the values of the magnetic field measured in at least two spatial directions are rotated into a main axis of the magnetic fields before a flank is detected, in particular the angle of the main axis for the rotation is based on values of the magnetic field is determined in a second spatial direction. "Spatial direction" is synonymous to understand a "spatial axis". This increases the useful amplitude for detecting flanks, which further improves overall reliability.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird zusätzlich ein zeitlicher Verlauf eines Vektors des Magnetfelds ausgewertet, zur Auswertung der steigenden und/oder fallenden Flanken, insbesondere zu deren Plausibilisierung. Vorteil hiervon ist, dass damit die Flankenerkennung noch weiter verbessert wird.According to an advantageous development of the invention, a time profile of a vector of the magnetic field is also evaluated to evaluate the rising and/or falling edges, in particular to check their plausibility. The advantage of this is that it improves edge detection even further.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird anhand der ermittelten Flanke eine mögliche Geschwindigkeit berechnet und die Flanke wird anhand zumindest einer der folgenden Bedingungen mittels eines Plausibilisierungsverfahrens plausibilisiert:

  • - Wenn die mögliche Geschwindigkeit oberhalb eines vorgebbaren Schwellwerts liegt, wird die ermittelte Flanke verworfen.
  • - Wenn der Gradient der ermittelten Flanke unterhalb eines Schwellwerts liegt, wird die ermittelte Flanke verworfen.
  • - Wenn die Zeitdifferenz zwischen dem Tiefpunkt der ermittelten Flanke und dem Zeitpunkt des Überschreitens eines Schwellwerts in dem Flankenverlauf oberhalb eines vorgebbaren Schwellwerts ist, wird die ermittelte Flanke verworfen.
  • - Wenn die Fahrzeugbeschleunigungen, berechnet aus einer aktuell ermittelten Flanke und einer früheren Flanke, oberhalb eines vorgebbaren Schwellwerts liegen, wird die aktuell ermittelte Flanke verworfen.
According to an advantageous development of the invention, a possible speed is calculated based on the edge determined and the edge is checked for plausibility based on at least one of the following conditions using a plausibility check method:
  • - If the possible speed is above a specifiable threshold value, the edge determined is discarded.
  • - If the gradient of the edge determined is below a threshold value, the edge determined is discarded.
  • - If the time difference between the low point of the determined edge and the point in time at which a threshold value in the edge profile is exceeded is above a predefinable threshold value, the determined edge is discarded.
  • If the vehicle accelerations, calculated from a currently determined edge and an earlier edge, are above a predefinable threshold value, the currently determined edge is discarded.

Hierdurch wird die Robustheit des Verfahrens verbessert, da mögliche erkannte Flanken plausibilisiert werden. Beispielsweise können Flanken verworfen werden, die eine unrealistisch hohe Geschwindigkeit des Fahrzeugs implizieren würden.This improves the robustness of the method, since any detected edges are checked for plausibility. For example, flanks that would imply an unrealistically high speed of the vehicle can be discarded.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Plausibilisierungsverfahren eine Flankenvorhersage, insbesondere anhand von Beschleunigungsdaten des Fahrzeugs, sodass eine erkannte Flanke als unplausibel verworfen wird, wenn anhand der Beschleunigungsdaten keine Flanke vorhergesagt wird. Damit kann die Zuverlässigkeit der Flankenerkennung verbessert werden. According to an advantageous development of the invention, the plausibility checking method includes an edge prediction, in particular based on acceleration data of the vehicle, so that a recognized edge is rejected as implausible if no edge is predicted based on the acceleration data. The reliability of the edge detection can thus be improved.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird zur Erkennung der Polarisierung des Magneten eine vorgebbare Anzahl von ermittelten Flanken und wird insbesondere ein Winkelverlauf des Magnetfeldvektors ermittelt, wobei die Polarisierung anhand eines Vergleichs von maximaler Amplitude der steigenden und der fallenden Amplitude ermittelt wird, wobei wenn die maximale fallende Amplitude größer ist als die maximale steigende Amplitude die Polarisierung des Magneten umgekehrt angenommen wird und die gemessenen Werte des Magnetfelds invertiert werden, wobei die Polarisierung insbesondere anhand einer vorgebbaren Anzahl von steigenden und/oder fallenden Flanken ausgewertet wird. Beim Einbau des Magneten könnte der Magnet um 180° gedreht eingebaut sein. Hierdurch kehrt sich die Polarität des Magneten um. Dies kann anhand des Verlaufs der Flanken erkannt werden. Vorteil hiervon ist, dass die der Magnet in beiden Richtungen eingebaut werden kann.According to an advantageous development of the invention, to identify the polarization of the magnet, a predeterminable number of edges are determined and, in particular, an angular profile of the magnetic field vector is determined, with the polarization being determined based on a comparison of the maximum amplitude of the rising and the falling amplitude, with when the maximum falling amplitude is greater than the maximum rising amplitude, the polarization of the magnet is assumed to be reversed and the measured values of the magnetic field are inverted, the polarization being evaluated in particular using a predeterminable number of rising and/or falling edges. When installing the magnet, the magnet could be installed rotated by 180°. This reverses the polarity of the magnet. This can be recognized from the course of the flanks become. The advantage of this is that the magnet can be installed in both directions.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die erste Ermittlungseinrichtung dazu ausgebildet, den funktionalen Zusammenhang aus einem Speicher des Fahrzeugs, insbesondere einem Speicher der Antriebseinheit, zu ermitteln. Ein Vorteil hiervon ist, dass der funktionale Zusammenhang in dem Fahrzeug abgespeichert sein kann und somit eine erneute Bestimmung entfallen kann. Insbesondere kann in der Antriebseinheit bereits bei einer Anordnung an dem Fahrzeug der funktionale Zusammenhang gespeichert sein. Somit kann auf ein Bestimmen des funktionalen Zusammenhangs durch das Fahrzeug verzichtet werden.According to an advantageous development of the invention, the first determination device is designed to determine the functional relationship from a memory of the vehicle, in particular a memory of the drive unit. One advantage of this is that the functional relationship can be stored in the vehicle and a new determination can therefore be omitted. In particular, the functional relationship can already be stored in the drive unit when it is arranged on the vehicle. It is thus possible to dispense with determining the functional relationship by the vehicle.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der dazugehörigen Figurenbeschreibung.Further important features and advantages of the invention result from the dependent claims, from the drawings and from the associated description of the figures.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.Preferred designs and embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference symbols referring to identical or similar or functionally identical components or elements.

Dabei zeigt in schematischer Form

  • 1 Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 2 Schritte eines Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 3 einen Verlauf eines kompensierten Magnetfelds gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 4 ein Kennfeld gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 5 einen Verlauf eines Magnetfelds mit erkannten Flanken gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 6 einen Teil eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
  • 7 ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
It shows in schematic form
  • 1 Steps of a method according to an embodiment of the present invention,
  • 2 Steps of a method according to a further embodiment of the present invention,
  • 3 a course of a compensated magnetic field according to an embodiment of the present invention,
  • 4 a map according to an embodiment of the present invention,
  • 5 a course of a magnetic field with detected flanks according to an embodiment of the present invention,
  • 6 a part of a vehicle according to an embodiment of the present invention, and
  • 7 a vehicle according to an embodiment of the present invention.

1 zeigt in schematischer Form Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 Figure 12 shows, in schematic form, steps of a method according to an embodiment of the present invention.

1 zeigt Schritte eines Verfahrens zur Bestimmung einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug eine elektrische Antriebseinheit, einen Magnetfeldsensor und einen an einem Rad des Fahrzeugs angeordneten Magneten aufweist. 1 shows steps of a method for determining a speed of a vehicle, the vehicle having an electric drive unit, a magnetic field sensor and a magnet arranged on a wheel of the vehicle.

In einem Schritt S1 wird eine elektrische Antriebseinheit in mehreren Lastpunkten durch Verändern von zumindest einer Betriebsgröße der Antriebseinheit wie Stromstärke und/ oder Drehzahl betrieben. Bei der elektrischen Antriebseinheit kann es sich um die Antriebseinheit des Fahrzeugs oder eine Testantriebseinheit handeln. Diese wird in verschiedenen Lastpunkten betrieben, das heißt, dass Betriebsgrößen der Antriebseinheit, beispielsweise die Stromstärke und die Drehzahl, in diskreten Schritten verändert wird.In a step S1, an electric drive unit is operated at a number of load points by changing at least one operating variable of the drive unit, such as current intensity and/or speed. The electric drive unit can be the vehicle's drive unit or a test drive unit. This is operated at different load points, which means that the operating parameters of the drive unit, such as current and speed, are changed in discrete steps.

In einem weiteren Schritt S2 wird ein von der Antriebseinheit erzeugtes Störmagnetfeld, insbesondere ein durch einen Stator der Antriebseinheit erzeugtes Störmagnetfeld, in den mehreren Lastpunkten bestimmt. Für jeden Lastpunkt wird das von der Antriebseinheit erzeugte Magnetfeld bestimmt. Insbesondere wird die Amplitude und die Phase des Magnetfelds bestimmt. Diese können beispielsweise jeweils in Zusammenhang mit der Stromstärke und der Drehzahl in ein Kennfeld eingetragen werden. Die Phase des Magnetfelds wird beispielsweise auf den Winkel des Stromzeigers bezogen. Der Winkel des Stromzeigers wird anhand der Formel φ 0 = a t a n 2 ( I β , I α )

Figure DE102022208535A1_0001
bestimmt.In a further step S2, an interference magnetic field generated by the drive unit, in particular an interference magnetic field generated by a stator of the drive unit, is determined in the multiple load points. The magnetic field generated by the drive unit is determined for each load point. In particular, the amplitude and the phase of the magnetic field are determined. These can, for example, be entered in a map in connection with the current strength and the speed. For example, the phase of the magnetic field is related to the angle of the current vector. The angle of the current pointer is calculated using the formula φ 0 = a t a n 2 ( I β , I a )
Figure DE102022208535A1_0001
certainly.

Dabei ist

  • φ0: Der Winkel des Stromzeigers im Stator
  • Iβ, Iα: Die Statorströme in α, β - Koordinaten
there is
  • φ 0 : The angle of the current vector in the stator
  • I β , I α : The stator currents in α, β - coordinates

In einem weiteren Schritt S3 wird ein funktionaler Zusammenhang des bestimmten Störmagnetfeldes mit der zumindest einen Betriebsgröße der Antriebseinheit ermittelt. Es ist möglich, dass das Störmagnetfeld anhand der Amplitude und der Phase bestimmt wird. In diesem Fall können zwei funktionale Zusammenhänge bestimmt werden. Erstens der Zusammenhang zwischen der Amplitude des Magnetfelds und den Betriebsgrößen und zweitens der Zusammenhang zwischen der Phase des Magnetfelds und den Betriebsgrößen. Die funktionalen Zusammenhänge können beispielsweise mittels Kennfeldern ermittelt werden. Insbesondere werden Funktionen berechnet, die möglichst genau die Punkte in dem Kennfeld beschreiben. Auf diese Weise erhält man zwei Funktionen, mit denen man für beliebige Lastpunkte die Magnetfeldamplitude und -phase berechnen kann. Diese Funktionen werden in dem Fahrzeug oder in der Antriebseinheit gespeichert.In a further step S3, a functional relationship between the determined interference magnetic field and the at least one operating variable of the drive unit is determined. It is possible that the interference magnetic field is determined based on the amplitude and the phase. In this case, two functional relationships can be determined. First, the relationship between the amplitude of the magnetic field and the operating parameters, and second, the relationship between the phase of the magnetic field and the operating parameters. The functional relationships can be determined, for example, using characteristic diagrams. Be particular Functions are calculated that describe the points in the map as precisely as possible. This gives two functions that can be used to calculate the magnetic field amplitude and phase for any load point. These functions are stored in the vehicle or in the drive unit.

In einem weiteren Schritt S4 wird ein zeitlicher Verlauf eines Magnetfelds mittels des Magnetfeldsensors und der zumindest einen Betriebsgröße der Antriebseinheit wie eine Stromstärke der Antriebseinheit und/oder eine Drehzahl der Antriebseinheit gemessen. Der zeitliche Verlauf des Magnetfelds wird von dem Magnetfeldsensor des Fahrzeugs gemessen und kann somit durch das Störmagnetfeld der Antriebseinheit beeinflusst sein. Mit anderen Worten entspricht der zeitliche Verlauf des gemessenen Magnetfelds nicht lediglich dem zeitlichen Verlauf des durch den Magneten erzeugten Magnetfeldes.In a further step S4, a time profile of a magnetic field is measured using the magnetic field sensor and the at least one operating variable of the drive unit, such as a current intensity of the drive unit and/or a speed of the drive unit. The course of the magnetic field over time is measured by the vehicle's magnetic field sensor and can therefore be influenced by the interfering magnetic field of the drive unit. In other words, the course over time of the measured magnetic field does not just correspond to the course over time of the magnetic field generated by the magnet.

Deswegen wird in einem weiteren Schritt S5 der gemessene zeitliche Verlauf des Magnetfelds anhand des funktionalen Zusammenhangs sowie der zumindest einen gemessenen Betriebsgröße der Antriebseinheit kompensiert. Die Betriebsgrö-ßen wie die Stromstärke und die Drehzahl der Antriebseinheit sind aus Schritt S4 bekannt, sodass ausgehend von der in Schritt S3 ermittelten Funktion, das Störmagnetfeld der Antriebseinheit ermittelt werden kann. Die ermittelte Störung des Magnetfelds wird von dem gemessenen Magnetfeld subtrahiert, sodass das resultierende Magnetfeld dem tatsächlichen Magnetfeld des Magneten entspricht. Das kompensierte Magnetfeld kann beispielsweise anhand folgender Formeln berechnet werden: M a g k o m p = M a g S e n s o r M a g A n t r i e b M a g A n t r i e b = A * cos ( φ 0 φ )

Figure DE102022208535A1_0002
Therefore, in a further step S5, the measured time profile of the magnetic field is compensated based on the functional relationship and the at least one measured operating variable of the drive unit. The operating variables such as the current intensity and the speed of the drive unit are known from step S4, so that the magnetic interference field of the drive unit can be determined based on the function determined in step S3. The determined disturbance of the magnetic field is subtracted from the measured magnetic field so that the resulting magnetic field corresponds to the actual magnetic field of the magnet. For example, the compensated magnetic field can be calculated using the following formulas: M a G k O m p = M a G S e n s O right M a G A n t right i e b M a G A n t right i e b = A * cos ( φ 0 φ )
Figure DE102022208535A1_0002

Dabei ist:

  • Magkomp: Das kompensierte Magnetfeld
  • MagSensor: Das vom Magnetfeldsensor ermittelte Magnetfeld
  • MagAntrieb: Das von der Antriebseinheit erzeugte Störmagnetfeld
  • A: Die Amplitude des von der Antriebseinheit erzeugten Magnetfelds
  • φ: Die Phase des von der Antriebseinheit erzeugten
  • Magnetfelds bezogen auf den Winkel des Stromzeigers
  • φ0: Der Winkel des Stromzeigers im Stator
where:
  • Mag comp : The compensated magnetic field
  • Mag Sensor : The magnetic field detected by the magnetic field sensor
  • Mag Drive : The disturbance magnetic field generated by the drive unit
  • A: The amplitude of the magnetic field generated by the drive unit
  • φ: The phase of the generated by the drive unit
  • magnetic field related to the angle of the current vector
  • φ 0 : The angle of the current vector in the stator

Da der Verlauf des gemessenen Magnetfelds um die Störeinflüsse bereinigt ist und im Wesentlichen dem Verlauf des Magnetfelds des Magneten entspricht, kann in einem weiteren Schritt S6 davon ausgehend die Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt werden.Since the course of the measured magnetic field has been corrected for the interfering influences and essentially corresponds to the course of the magnetic field of the magnet, the speed of the vehicle can be determined therefrom in a further step S6.

2 zeigt in schematischer Form Schritte eines Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 Figure 12 shows, in schematic form, steps of a method according to another embodiment of the present invention.

2 zeigt Schritte eines Verfahren zum Plausibilisieren von Messwerten eines Magnetfeldsensors in einem Fahrzeug, insbesondere einem einspurigen Fahrzeug wie ein Pedelec, durch Kompensieren von Störmagnetfeldern einer elektrischen Antriebseinheit des Fahrzeugs. 2 shows steps of a method for checking the plausibility of measured values of a magnetic field sensor in a vehicle, in particular a single-track vehicle such as a pedelec, by compensating for interfering magnetic fields of an electric drive unit of the vehicle.

Mit dem Verfahren gemäß den Schritten S1 bis S5 nach 1 kann insbesondere ein zur Bestimmung einer Geschwindigkeit genutzter Magnetfeldsensor um Störungen bereinigt werden. Es ist jedoch ebenfalls möglich, dass andere magnetfeldbasierte Sensoren, beispielsweise ein Drehmomentsensor, durch die elektrische Antriebseinheit des Fahrzeugs gestört werden. Diese Störung kann ebenfalls kompensiert werden.Follow the procedure according to steps S1 to S5 1 In particular, a magnetic field sensor used to determine a speed can be cleaned of interference. However, it is also possible for other magnetic field-based sensors, for example a torque sensor, to be disrupted by the electric drive unit of the vehicle. This disturbance can also be compensated for.

Insbesondere können die Störung anhand der folgenden Schritte kompensiert werden, sodass Messwerte des Magnetfeldsensors plausibilisiert werden:

  • - Betreiben S1' einer elektrischen Antriebseinheit, insbesondere der elektrischen Antriebseinheit des Fahrzeugs, in mehreren Lastpunkten durch Verändern von zumindest einer Betriebsgröße wie Stromstärke und/oder Drehzahl,
  • - Bestimmen S2' eines von der Antriebseinheit erzeugten Störmagnetfelds, insbesondere eines durch einen Stator der Antriebseinheit erzeugten Störmagnetfelds, in den mehreren Lastpunkten,
  • - Ermitteln S3' eines funktionalen Zusammenhangs des bestimmten Störmagnetfeldes mit der zumindest einen Betriebsgröße der Antriebseinheit,
  • - Messen S4' eines zeitlichen Verlaufs eines Magnetfelds mittels des Magnetfeldsensors und von der zumindest einen Betriebsgröße der Antriebseinheit wie einer Stromstärke der Antriebseinheit und/oder einer Drehzahl der Antriebseinheit,
  • - Kompensieren S5' des gemessenen zeitlichen Verlaufs des Magnetfelds anhand des funktionalen Zusammenhangs sowie der zumindest einen gemessenen Betriebsgröße der Antriebseinheit.
In particular, the disruption can be compensated for using the following steps so that the measured values of the magnetic field sensor are checked for plausibility:
  • - Operating S1 'an electric drive unit, in particular the electric drive unit of the vehicle, in several load points by changing at least one operating variable such as current and / or speed,
  • - Determination S2' of an interference magnetic field generated by the drive unit, in particular an interference magnetic field generated by a stator of the drive unit, in the several load points,
  • - Determining S3 'a functional relationship of the determined interference magnetic field with the at least one operating variable of the drive unit,
  • - Measuring S4' a time profile of a magnetic field by means of the magnetic field sensor and of the at least one operating variable of the drive unit such as a current intensity of the drive unit and/or a speed of the drive unit,
  • - Compensating S5 'of the measured time profile of the magnetic field based on the functional relationship and the at least one measured operating variable of the drive unit.

Die Schritte S1' bis S5' können dabei insbesondere den Schritten S1 bis S5 gemäß 1 entsprechen.The steps S1 'to S5' can in particular the steps S1 to S5 according to 1 are equivalent to.

3 zeigt in schematischer Form einen Verlauf eines kompensierten Magnetfelds gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 shows in schematic form a course of a compensated magnetic field according to an embodiment of the present invention.

Das Diagramm 300 zeigt den Verlauf eines von einem Magnetfeldsensor (nicht gezeigt) gemessenen Magnetfelds 303, eines von einer Antriebseinheit (nicht gezeigt) erzeugtem Störmagnetfeld 304 und eines kompensierten Magnetfelds 305. Die X-Achse 301 zeigt den Winkel des Stromzeigers in Radianten und die Y-Achse die magnetische Flussdichte in µT.Diagram 300 shows the course of a magnetic field 303 measured by a magnetic field sensor (not shown), an interference magnetic field 304 generated by a drive unit (not shown) and a compensated magnetic field 305. The X-axis 301 shows the angle of the current vector in radians and the Y -axis the magnetic flux density in µT.

Das kompensierte Magnetfeld 305 entspricht der Differenz des von dem Magnetfeldsensor gemessenen Magnetfeld 303 und dem von der Antriebseinheit erzeugt Störmagnetfeld 304. Aufgrund von beispielsweise Messungenauigkeiten ist es möglich, dass das Störmagnetfeld nicht komplett kompensiert werden kann und ein Anteil der Störung im kompensierten Magnetfeld 305 verbleibt. Ausgehend von dem kompensierten Magnetfeld 305 kann beispielsweise die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs bestimmt werden.The compensated magnetic field 305 corresponds to the difference between the magnetic field 303 measured by the magnetic field sensor and the interfering magnetic field 304 generated by the drive unit. Due to measurement inaccuracies, for example, it is possible that the interfering magnetic field cannot be completely compensated and a proportion of the interference in the compensated magnetic field 305 remains. Based on the compensated magnetic field 305, the speed of a vehicle can be determined, for example.

Die Amplitude 306 des Störmagnetfelds 304 kann größer sein als die Amplitude des von einem vorbeirotierenden Magneten erzeugten Magnetfelds und insbesondere größer als die Amplitude 307 des kompensierten Magnetfeldes 305. Das heißt, dass beispielsweise bei einem magnetfeldbasierten Geschwindigkeitssensor die Antriebseinheit ein derart starkes Magnetfeld generieren könnte, dass der Geschwindigkeitssensor ein Vorbeirotieren des Magneten detektiert, obwohl der an einem Rad eines Fahrzeugs angeordnete Magnet sich nicht in der Nähe des Magnetfeldsensors befindet. Durch die Kompensation wird der Einfluss der Antriebseinheit vermindert.The amplitude 306 of the interfering magnetic field 304 can be greater than the amplitude of the magnetic field generated by a magnet rotating past and in particular greater than the amplitude 307 of the compensated magnetic field 305. This means that, for example, in the case of a magnetic field-based speed sensor, the drive unit could generate such a strong magnetic field that the speed sensor detects the magnet rotating past, although the magnet arranged on a wheel of a vehicle is not in the vicinity of the magnetic field sensor. The influence of the drive unit is reduced by the compensation.

4 zeigt in schematischer Form ein Kennfeld gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 12 shows, in schematic form, a map according to an embodiment of the present invention.

Das Diagramm 400 zeigt ein Kennfeld einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs (nicht gezeigt). Das Kennfeld kann beispielsweise durch Ausführen der Schritte S1 und S2 gemäß 1 erzeugt werden. Insbesondere wird die Antriebseinheit in verschiedenen Lastpunkten gefahren und jeweils die Stromstärke, die Drehzahl und das Störmagnetfeld gemessen. Die daraus resultierenden Wertepaare können dann in das Kennfeld eingetragen werden.Diagram 400 shows a characteristic map of a drive unit of a vehicle (not shown). The map can, for example, by performing steps S1 and S2 according to 1 be generated. In particular, the drive unit is run at different load points and the current intensity, the speed and the interfering magnetic field are measured in each case. The resulting pairs of values can then be entered in the map.

Die X-Achse 401 zeigt hierbei die Stromstärke in Ampere, die Y-Achse 402 zeigt die Motordrehzahl in Umdrehungen pro Minute und die Z-Achse 403 zeigt die magnetische Flussdichte in µT.The X-axis 401 shows the current in amperes, the Y-axis 402 shows the motor speed in revolutions per minute and the Z-axis 403 shows the magnetic flux density in μT.

Aus dem Kennfeld kann ein Zusammenhang zwischen der Stromstärke, der Drehzahl und der magnetischen Flussdichte ermittelt werden. Beispielsweise ist zu erkennen, dass bei steigender Drehzahl und konstanter Stromstärke sich die magnetische Flussdichte verringert. Gleichzeitig ist zu erkennen, dass sich die magnetische Flussdichte bei konstanter Drehzahl und steigender Stromstärke erhöht.A connection between the current intensity, the speed and the magnetic flux density can be determined from the characteristic map. For example, it can be seen that the magnetic flux density decreases with increasing speed and constant current strength. At the same time, it can be seen that the magnetic flux density increases with constant speed and increasing current strength.

Dieser Zusammenhang kann durch eine mathematische Funktion beschrieben werden. Die Funktion erlaubt es somit zu einer beliebigen Kombination aus Drehzahl und Stromstärke die resultierende Magnetfeldamplitude - also die Stärke des Störmagnetfelds - zu bestimmen. Dabei ist insbesondere der Unterschied zwischen einer aus dem Kennfeld ermittelten magnetischen Flussdichte und einer korrespondierenden, durch die Funktion berechneten magnetischen Flussdichte in jedem Lastpunkt möglichst gering, sodass die Funktion das Kennfeld möglichst genau beschreibt.This relationship can be described by a mathematical function. The function thus allows the resulting magnetic field amplitude - i.e. the strength of the interfering magnetic field - to be determined for any combination of speed and current strength. In particular, the difference between a magnetic flux density determined from the map and a corresponding magnetic flux density calculated by the function is as small as possible at each load point, so that the function describes the map as precisely as possible.

Diese Funktion kann anschließend in einem Speicher des Fahrzeugs gespeichert werden, in dem die Antriebseinheit angeordnet ist. Es ist ebenfalls möglich, dass die Funktion in einem Speicher eines weiteren Fahrzeugs gespeichert wird, das eine der Antriebseinheit vom Aufbau ähnliche Antriebseinheit aufweist. Weiter ist es möglich, dass die Funktion in einem Speicher der Antriebseinheit gespeichert wird, beispielsweise wenn die Antriebseinheit noch nicht an einem Fahrzeug angeordnet ist.This function can then be stored in a memory of the vehicle in which the drive unit is arranged. It is also possible for the function to be stored in a memory of another vehicle that has a drive unit that is structurally similar to the drive unit. It is also possible for the function to be stored in a memory of the drive unit, for example when the drive unit is not yet arranged on a vehicle.

5 zeigt einen Verlauf eines Magnetfelds mit erkannten Flanken gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 5 shows a course of a magnetic field with recognized flanks according to an embodiment of the present invention.

Das Diagramm 500 zeigt einen zeitlichen Verlauf von Werten eines Magnetfeldsensors (nicht gezeigt). Die X-Achse 501 zeigt die Zeit in Sekunden und die Y-Achse 502 die magnetische Flussdichte in µT.Diagram 500 shows a time profile of values from a magnetic field sensor (not shown). The X-axis 501 shows the time in seconds and the Y-axis 502 shows the magnetic flux density in μT.

Zur Geschwindigkeitsbestimmung eines Fahrzeugs mit einer elektrischen Antriebseinheit, einem Magnetfeldsensor und einem an einem Rad des Fahrzeugs angeordneten Magneten können beispielsweise die Schritte S1 bis S6 gemäß 1 durchgeführt werden. In Schritt S6 gemäß 1 wird die Geschwindigkeit anhand des Verlaufs des kompensierten Magnetfelds ermittelt. Beispielsweise kann die Geschwindigkeit durch den zeitlichen Abstand von Magnetfeldspitzen im Verlauf des kompensierten Magnetfelds bestimmt werden. Durch die Kompensierung werden Störeinflüsse der Antriebseinheit reduziert. Jedoch kann das kompensierte Magnetfeld durch weitere Magnetfelder beeinflusst sein, sodass ein korrektes Erkennen von Magnetfeldspitzen im Verlauf des kompensierten Magnetfelds möglicherweise erschwert ist.Steps S1 to S6 according to FIG 1 be performed. In step S6 according to 1 the speed is determined based on the course of the compensated magnetic field. For example, the speed can be determined by the time interval between magnetic field peaks in the course of the compensated magnetic field. Compensation reduces interference from the drive unit. However, the compensated can Magnetic field may be influenced by other magnetic fields, so that a correct detection of magnetic field peaks in the course of the compensated magnetic field may be difficult.

Zur robusten Geschwindigkeitsbestimmung können Flanken im kompensierten Magnetfeld erkannt werden. Zunächst werden in dem zeitlichen Verlauf des kompensierten Magnetfelds Hoch- 504 und Tiefpunkte 503 detektiert. Eine Flanke 508 im zeitlichen Verlauf des Magnetfeldes wird daran erkannt, dass auf einen Tiefpunkt 503 ein Hochpunkt 504 folgt. Dabei muss die Amplitude 507 zwischen Tiefpunkt 503 und Hochpunkt 504 größer als ein erster Schwellwert 505, insbesondere größer als ein adaptiver zweiter Schwellwert 506, sein. Durch den zeitlichen Abstand zweier Flanken 508 kann die Geschwindigkeit bestimmt werden. Hierfür wird für jede erkannte Flanke ein Zeitstempel erzeugt.Edges in the compensated magnetic field can be detected for robust speed determination. First, high points 504 and low points 503 are detected in the course of the compensated magnetic field over time. A flank 508 in the course of the magnetic field over time is recognized by the fact that a low point 503 is followed by a high point 504 . The amplitude 507 between the low point 503 and the high point 504 must be greater than a first threshold value 505, in particular greater than an adaptive second threshold value 506. The speed can be determined by the time interval between two edges 508 . For this purpose, a time stamp is generated for each detected edge.

Wenn auf einen Hochpunkt 504 ein Tiefpunkt 503 folgt, wird keine Flanke erkannt. Dies kann jedoch ein Hinweis sein, dass die Polarisierung des Magneten umgekehrt ist.If a high point 504 is followed by a low point 503, no edge is detected. However, this can be an indication that the polarization of the magnet is reversed.

Anschließend können die erkannten Flanken 508 plausibilisiert werden, um zu überprüfen, ob eine erkannte Flanke 508 plausibel ist. Insbesondere wenn eine Flanke 508 größer als der erste Schwellwert 505 aber kleiner als ein zweiter Schwellwert 506 ist, kann die Flanke 508 plausibilisiert werden. Wenn eine Flanke 508 als unplausibel erkannt wird, wird die Flanke 508 verworfen und nicht zur Bestimmung der Geschwindigkeit herangezogen. Der zweite adaptive Schwellwert kann individuell eingelernt werden. Beispielsweise können bei einer Fahrt plausible vollständige Flanken genutzt werden, um den zweiten adaptiven Schwellwert zu definieren. Insbesondere kann der zweite Schwellwert erhöht werden, wenn eine bestimmte Anzahl an Flanken eine größere Amplitude als der zweite Schwellwert aufweisen.The detected edges 508 can then be checked for plausibility in order to check whether a detected edge 508 is plausible. In particular, if an edge 508 is greater than the first threshold value 505 but less than a second threshold value 506, the edge 508 can be checked for plausibility. If an edge 508 is identified as implausible, edge 508 is discarded and not used to determine the speed. The second adaptive threshold can be taught individually. For example, when driving, plausible complete flanks can be used to define the second adaptive threshold value. In particular, the second threshold can be increased if a specific number of edges have a greater amplitude than the second threshold.

Zur Plausibilisierung wird die Geschwindigkeit anhand zweier aufeinanderfolgenden Flanken 508 berechnet. Wenn die Geschwindigkeit zu hoch ist, als dass sie realistisch mit dem Fahrzeug erreicht werden kann, wird die Flanke 508 verworfen. Je schneller das Fahrzeug fährt, desto steiler sind die Flanken 508 im Verlauf des Magnetfeldsensors. Wenn die Steigung der Flanke 508 nicht zu der berechneten Geschwindigkeit passt, wird die Flanke 508 verworfen. Außerdem kann eine Flanke 508 verworfen werden, wenn der Unterschied von zwei aufeinanderfolgenden Geschwindigkeiten nicht zu der erwarteten Beschleunigung des Fahrzeugs passt. Weiterhin kann die Flanke 508 verworfen werden, wenn nach dem Tiefpunkt 503 nicht schnell genug der erste Schwellwert erreicht wird.The speed is calculated using two consecutive edges 508 for plausibility checking. If the speed is too high for the vehicle to realistically achieve, edge 508 is discarded. The faster the vehicle drives, the steeper the edges 508 are in the course of the magnetic field sensor. If the slope of edge 508 does not match the calculated velocity, edge 508 is discarded. In addition, an edge 508 can be discarded if the difference between two consecutive speeds does not match the expected acceleration of the vehicle. Furthermore, edge 508 can be discarded if, after low point 503, the first threshold value is not reached quickly enough.

6 zeigt in schematischer Form einen Teil eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 6 Figure 12 shows, in schematic form, part of a vehicle according to an embodiment of the present invention.

Wie in Bezug auf 5 beschrieben, können Flanken in dem kompensierten zeitlichen Verlauf des Magnetfelds erkannt werden und davon ausgehen die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs ermittelt werden. Um das Erkennen von Flanken zu erleichtern kann der kompensierte Verlauf des Magnetfelds vor dem Erkennen der Flanken verändert werden.How regarding 5 described, flanks can be detected in the compensated time profile of the magnetic field and the speed of a vehicle can be determined on the basis of this. In order to make it easier to detect edges, the compensated course of the magnetic field can be changed before the edges are detected.

Um kleine Sprünge innerhalb des kompensierten zeitlichen Verlaufs des Magnetfelds zu verringern kann dieser zunächst gefiltert werden, beispielsweise mit einem Bandpassfilter.In order to reduce small jumps within the compensated time profile of the magnetic field, it can first be filtered, for example with a bandpass filter.

Die Anordnung des Magnetfeldsensors 3 kann den kompensierten zeitlichen Verlaufs des Magnetfelds beeinflussen. Ein Magnetfeldsensor 3 ist hier an einer Antriebseinheit 2 in der Nähe von einem Rad 4 eines Fahrzeugs (nicht gezeigt) angeordnet. An dem Rad 4 ist ein Magnet 5 angeordnet. Durch den Magneten 5 wird ein Magnetfeld erzeugt, das von dem Magnetfeldsensor 3 detektiert werden kann, wenn sich dieser in der Nähe des Sensors vorbei bewegt. Dabei befindet sich der größte Signalhub von dem erzeugten Magnetfeld in der Hauptachse 14, da der Magnet beim Überqueren der Hauptachse 14 den geringsten Abstand zum Magnetfeldsensor 3 aufweist und gleichzeitig senkrecht zur Hauptachse 14 ausgerichtet ist. Bei der Montage des Magnetfeldsensors 3 ist es möglich, dass die Antriebseinheit 2 und somit der Magnetfeldsensor 3 schräg zur Hauptachse 14 angeordnet wird. Der Magnetfeldsensor 3 kann das Magnetfeld in zumindest einer Messrichtung 12, vorzugsweise in zwei Messrichtungen 12, 13 messen. Wenn die Antriebseinheit 2 und somit der Magnetfeldsensor 3 verdreht angeordnet sind, verdrehen sich die Messrichtungen 12, 13 des Magnetfeldsensors 3, sodass keine der Messrichtungen 12, 13 parallel zur Hauptachse 14 liegen. In diesem Fall wird die nutzbare Amplitude des Magnetfelds und damit der Signalhub verringert.The arrangement of the magnetic field sensor 3 can influence the compensated time profile of the magnetic field. A magnetic field sensor 3 is arranged here on a drive unit 2 in the vicinity of a wheel 4 of a vehicle (not shown). A magnet 5 is arranged on the wheel 4 . A magnetic field is generated by the magnet 5, which can be detected by the magnetic field sensor 3 when it moves past in the vicinity of the sensor. The largest signal deviation from the generated magnetic field is in the main axis 14, since the magnet is at the shortest distance from the magnetic field sensor 3 when crossing the main axis 14 and is at the same time aligned perpendicular to the main axis 14. When assembling the magnetic field sensor 3, it is possible for the drive unit 2 and thus the magnetic field sensor 3 to be arranged at an angle to the main axis 14. The magnetic field sensor 3 can measure the magnetic field in at least one measuring direction 12, preferably in two measuring directions 12, 13. If the drive unit 2 and thus the magnetic field sensor 3 are arranged rotated, the measuring directions 12 , 13 of the magnetic field sensor 3 rotate so that none of the measuring directions 12 , 13 are parallel to the main axis 14 . In this case, the usable amplitude of the magnetic field and thus the signal swing is reduced.

Deswegen wird das Magnetfeld in zumindest zwei Raumrichtungen 12, 13 gemessen. Ausgehend von dem Magnetfeld in den zwei Raumrichtungen 12, 13 kann der Winkel 15 gemessen werden, um den der Magnetfeldsensor 3 verdreht ist. Mithilfe des Winkels 15 können die Werte des zeitlichen Verlaufs des in den zwei Messrichtungen 12, 13 gemessenen kompensierten Magnetfelds in die Hauptachse 14 gedreht werden, sodass die nutzbare Amplitude des Magnetfelds erhöht wird. Hierdurch wird das Erkennen der Flanken erleichtert.For this reason, the magnetic field is measured in at least two spatial directions 12, 13. Starting from the magnetic field in the two spatial directions 12, 13, the angle 15 through which the magnetic field sensor 3 is rotated can be measured. With the help of the angle 15, the values of the time profile of the compensated magnetic field measured in the two measuring directions 12, 13 can be rotated in the main axis 14, so that the usable amplitude of the magnetic field is increased. This makes it easier to recognize the flanks.

Des Weiteren kann der Magnet 5 beispielsweise um 180° gedreht an dem Rad 4 angeordnet sein. In dem Fall ist die Polarisierung des Magneten 5 umgekehrt. Bei einem nicht um 180° gedrehten Magneten sinkt die Amplitude zunächst und steigt anschließend stark an. Bei einem gedrehten Magneten ist dies umgekehrt. Mit anderen Worten folgt in dem zeitlichen Verlauf des Magnetfelds gemäß 5 auf einen Hochpunkt 504 ein Tiefpunkt 503. Hieran kann die Polarisierung des Magneten erkannt werden. Wenn erkannt wird, dass der Magnet mit umgekehrter Polarisierung angeordnet ist, kann der zeitliche Verlauf des kompensierten Magnetfelds invertiert werden, sodass eine korrekte Polarisierung des Magneten simuliert wird.Furthermore, the magnet 5 can be arranged on the wheel 4 rotated by 180°, for example. In the case is the polarization of the magnet 5 reversed. If the magnet is not rotated by 180°, the amplitude first falls and then rises sharply. With a rotated magnet, this is reversed. In other words, in the course of the magnetic field over time, 5 to a high point 504 a low point 503. Here the polarization of the magnet can be recognized. If it is recognized that the magnet is arranged with reversed polarization, the time course of the compensated magnetic field can be inverted, so that a correct polarization of the magnet is simulated.

7 zeigt in schematischer Form ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 7 12 shows, in schematic form, a vehicle according to an embodiment of the present invention.

Das Fahrzeug 1, hier in Form eines Pedelecs, weist eine elektrische Antriebseinheit 2, einen Magnetfeldsensor 3 und einen an einem Rad 4 des Fahrzeugs 1 befestigten Magneten 5 auf. Weiter umfasst das das Fahrzeug 1:

  • - eine Steuereinrichtung 6, ausgebildet zum Betreiben der elektrischen Antriebseinheit 2 des Fahrzeugs 1 in mehreren Lastpunkten durch Verändern zumindest einer Betriebsgröße wie Stromstärke und/oder Drehzahl,
  • - eine erste Ermittlungseinrichtung 8, ausgebildet zum Ermitteln eines funktionalen Zusammenhangs eines bestimmten Störmagnetfeldes mit der zumindest einen Betriebsgröße,
  • - eine Messeinrichtung, umfassend den Magnetfeldsensor, welche zum Messen eines zeitlichen Verlaufs eines Magnetfelds mittels des Magnetfeldsensors 3 sowie von der zumindest einen Betriebsgröße der Antriebseinheit 2 wie einer Stromstärke der Antriebseinheit 2 und/oder einer Drehzahl der Antriebseinheit 2 ausgebildet ist,
  • - eine Kompensiereinrichtung 10, ausgebildet zum Kompensieren des gemessenen zeitlichen Verlaufs des Magnetfelds anhand des funktionalen Zusammenhangs sowie der zumindest einen gemessenen Betriebsgröße der Antriebseinheit 2,
  • - eine zweite Ermittlungseinrichtung 11, ausgebildet zum Ermitteln der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 anhand des kompensierten zeitlichen Verlaufs des Magnetfelds und insbesondere
  • - eine Bestimmungseinrichtung 7, ausgebildet zum Bestimmen des von der Antriebseinheit 2 erzeugten Störmagnetfelds, insbesondere eines durch einen Stator der Antriebseinheit 2 erzeugten Störmagnetfelds, in den mehreren Lastpunkten.
The vehicle 1 , here in the form of a pedelec, has an electric drive unit 2 , a magnetic field sensor 3 and a magnet 5 attached to a wheel 4 of the vehicle 1 . Vehicle 1 also includes:
  • - a control device 6, designed to operate the electric drive unit 2 of the vehicle 1 in several load points by changing at least one operating variable such as current and / or speed,
  • - a first determination device 8, designed to determine a functional relationship between a specific magnetic interference field and the at least one operating variable,
  • - a measuring device, comprising the magnetic field sensor, which is designed to measure a time profile of a magnetic field by means of the magnetic field sensor 3 and the at least one operating variable of the drive unit 2 such as a current intensity of the drive unit 2 and/or a speed of the drive unit 2,
  • - a compensating device 10, designed to compensate for the measured time profile of the magnetic field based on the functional relationship and the at least one measured operating variable of the drive unit 2,
  • - A second determination device 11, designed to determine the speed of the vehicle 1 based on the compensated time profile of the magnetic field and in particular
  • - A determination device 7, designed to determine the interfering magnetic field generated by the drive unit 2, in particular an interfering magnetic field generated by a stator of the drive unit 2, in the plurality of load points.

Die Bestimmungseinrichtung 7 kann das von der Antriebseinheit erzeugte Störmagnetfeld bestimmen, sodass hiervon ausgehend mittels der ersten Ermittlungseinrichtung 8 der funktionale Zusammenhang bestimmt werden kann. Wenn die Antriebseinheit 2 bereits mit einem gespeicherten funktionalen Zusammenhang, beispielsweise einem Kennfeld und/oder einer Funktion, an dem Fahrzeug angeordnet worden ist, kann die Bestimmungseinrichtung 7 entfallen.The determination device 7 can determine the interfering magnetic field generated by the drive unit, so that the functional relationship can be determined on this basis by means of the first determination device 8 . If the drive unit 2 has already been arranged on the vehicle with a stored functional relationship, for example a characteristic map and/or a function, the determining device 7 can be omitted.

Das Fahrzeug ist insbesondere ausgebildet die Schritte S1 bis S6 gemäß 1, sowie die Schritte S1' bis S5' gemäß 2 durchzuführen.The vehicle is designed in particular according to steps S1 to S6 1 , and the steps S1 'to S5' according to 2 to perform.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.Although the present invention has been described on the basis of preferred exemplary embodiments, it is not limited thereto but can be modified in many different ways.

Claims (21)

Verfahren zum Ermitteln eines funktionalen Zusammenhangs einer Antriebseinheit (2) umfassend die Schritte: - Betreiben (S1) der elektrischen Antriebseinheit (2) in mehreren Lastpunkten durch Verändern von zumindest einer Betriebsgröße wie Stromstärke und/oder Drehzahl, - Bestimmen (S2) eines von der Antriebseinheit (2) erzeugten Störmagnetfelds (304), insbesondere eines durch einen Stator der Antriebseinheit (2) erzeugten Störmagnetfelds (304), in den mehreren Lastpunkten, - Ermitteln (S3) eines funktionalen Zusammenhangs des bestimmten Störmagnetfeldes (304) mit der zumindest einen Betriebsgröße der Antriebseinheit (2).Method for determining a functional relationship of a drive unit (2) comprising the steps: - Operating (S1) the electric drive unit (2) at several load points by changing at least one operating variable such as current and/or speed, - Determination (S2) of an interference magnetic field (304) generated by the drive unit (2), in particular an interference magnetic field (304) generated by a stator of the drive unit (2), in the plurality of load points, - Determination (S3) of a functional relationship between the specific interference magnetic field (304) and the at least one operating variable of the drive unit (2). Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der funktionale Zusammenhang ermittelt wird, indem zumindest ein Kennfeld des Störmagnetfelds (304) und der Betriebsgrößen der Antriebseinheit (2) wie der Stromstärke der Antriebseinheit (2) und/oder der Drehzahl der Antriebseinheit (2) erzeugt wird.procedure according to claim 1 , wherein the functional relationship is determined by generating at least one characteristic field of the interfering magnetic field (304) and the operating variables of the drive unit (2) such as the current strength of the drive unit (2) and/or the speed of the drive unit (2). Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei zumindest eine Funktion bestimmt wird, die das Kennfeld angenähert beschreibt.procedure according to claim 2 , wherein at least one function is determined that approximately describes the map. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-3, wobei Informationen des ermittelten funktionalen Zusammenhangs, insbesondere die zumindest eine Funktion und/oder das zumindest eine Kennfeld, in der Antriebseinheit (2) gespeichert werden.Method according to one of Claims 1 - 3 , Information about the determined functional relationship, in particular the at least one function and/or the at least one characteristic diagram, being stored in the drive unit (2). Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-4, wobei der funktionale Zusammenhang einer Amplitude (306) des Störmagnetfelds (304) und/oder einer Phase des Störmagnetfelds (304) mit einer Stromstärke der Antriebseinheit (2) und/oder einer Drehzahl der Antriebseinheit (2) bestimmt wird.Method according to one of Claims 1 - 4 , Wherein the functional connection of an amplitude (306) of the magnetic disturbance field (304) and/or a phase of the magnetic disturbance field (304) with a Current of the drive unit (2) and / or a speed of the drive unit (2) is determined. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-5, wobei der funktionale Zusammenhang, insbesondere in Form einer Funktion und/oder einem Kennfeld, bestimmt wird, während die Antriebseinheit (2) in einem Fahrzeug (1) betrieben wird.Method according to one of Claims 1 - 5 , The functional relationship, in particular in the form of a function and/or a characteristic diagram, is determined while the drive unit (2) is being operated in a vehicle (1). Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-5, wobei der funktionale Zusammenhang, insbesondere in Form einer Funktion und/oder einem Kennfeld, bestimmt wird, während die Antriebseinheit (2) außerhalb eines Fahrzeugs (1) betrieben wird.Method according to one of Claims 1 - 5 , The functional relationship, in particular in the form of a function and/or a characteristic map, is determined while the drive unit (2) is being operated outside of a vehicle (1). Verfahren zum Plausibilisieren eines zeitlichen Verlaufs eines Magnetfelds (303) in einem Fahrzeug (1), insbesondere einem einspurigen Fahrzeug (1) wie ein Pedelec, durch Kompensieren eines Störmagnetfeldes (304) einer elektrischen Antriebseinheit (2) des Fahrzeugs (1), wobei das Fahrzeug (1) einen Magnetfeldsensor (3) und einen an einem Rad (4) des Fahrzeugs (1) angeordneten Magneten (5) aufweist, wobei ein funktionaler Zusammenhang eines bestimmten Störmagnetfeldes (304) mit zumindest einer Betriebsgröße der Antriebseinheit (2) wie der Stromstärke und/oder der Drehzahl mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1-7 ermittelt wird, umfassend die Schritte: - Messen (S4) eines zeitlichen Verlaufs eines Magnetfelds (303) mittels des Magnetfeldsensors (3) und von der zumindest einen Betriebsgröße der Antriebseinheit (2), - Kompensieren (S5) des gemessenen zeitlichen Verlaufs des Magnetfelds (303) anhand des funktionalen Zusammenhangs sowie der zumindest einen gemessenen Betriebsgröße der Antriebseinheit (2).Method for checking the plausibility of a magnetic field (303) over time in a vehicle (1), in particular a single-track vehicle (1) such as a pedelec, by compensating for an interference magnetic field (304) of an electric drive unit (2) of the vehicle (1), the The vehicle (1) has a magnetic field sensor (3) and a magnet (5) arranged on a wheel (4) of the vehicle (1), with a functional relationship between a specific interfering magnetic field (304) and at least one operating variable of the drive unit (2) being the same Current and / or the speed by a method according to one of Claims 1 - 7 is determined, comprising the steps: - measuring (S4) a time profile of a magnetic field (303) by means of the magnetic field sensor (3) and of the at least one operating variable of the drive unit (2), - compensating (S5) the measured time profile of the magnetic field ( 303) based on the functional relationship and the at least one measured operating variable of the drive unit (2). Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei das Kompensieren (S5) des gemessenen zeitlichen Verlaufs (303) des Magnetfelds anhand einer Rotorlage der Antriebseinheit (2) erfolgt.procedure according to claim 8 , wherein the compensation (S5) of the measured time profile (303) of the magnetic field is based on a rotor position of the drive unit (2). Verfahren zum Bestimmen einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs (1), insbesondere eines einspurigen Fahrzeugs (1) wie ein Pedelec, wobei das Fahrzeug (1) eine elektrische Antriebseinheit (2), einen Magnetfeldsensor (3) und einen an einem Rad (4) des Fahrzeugs (1) angeordneten Magneten (5) aufweist, wobei ein zeitlicher Verlauf eines von dem Magnetfeldsensor gemessenen Magnetfeldes (303) durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8-9 kompensiert wird, umfassend den Schritt: - Ermitteln (S6) der Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1) anhand des kompensierten zeitlichen Verlaufs (305) des Magnetfelds.Method for determining a speed of a vehicle (1), in particular a single-track vehicle (1) such as a pedelec, the vehicle (1) having an electric drive unit (2), a magnetic field sensor (3) and a sensor on a wheel (4) of the vehicle (1) arranged magnet (5), wherein a time course of a magnetic field measured by the magnetic field sensor (303) by a method according to one of Claims 8 - 9 is compensated, comprising the step of: - determining (S6) the speed of the vehicle (1) using the compensated time profile (305) of the magnetic field. Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei das Ermitteln (S6) der Geschwindigkeit ein Erkennen einer Flanke (508) im zeitlichen Verlauf des gemessenen Magnetfelds (303, 305) umfasst.procedure according to claim 10 , wherein the determination (S6) of the speed includes detecting a flank (508) over time in the measured magnetic field (303, 305). Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei das Erkennen einer Flanke (508) die Schritte umfasst: - Ermitteln von Hoch- und Tiefpunkten (503, 504) im zeitlichen Verlauf des Magnetfelds, - Ermitteln einer Flanke (508) anhand der zeitlichen Abfolge eines Hoch- und Tiefpunkts (503, 504), und - Vergleichen der Amplitude (507) der ermittelten Flanke (508) mit zumindest einem Schwellwert (505), wobei die ermittelte Flanke (508) als erkannt gilt, wenn die Amplitude (507) der ermittelten Flanke (508) größer ist als ein erster kleinerer Schwellwert (505) und/oder größer ist als ein zweiter grö-ßerer adaptiver Schwellwert (506).procedure according to claim 11 , wherein the detection of an edge (508) comprises the steps: - determining high and low points (503, 504) over time in the magnetic field, - determining an edge (508) based on the time sequence of a high and low point (503, 504), and - comparing the amplitude (507) of the determined edge (508) with at least one threshold value (505), the determined edge (508) being considered recognized if the amplitude (507) of the determined edge (508) is greater than a first smaller threshold value (505) and/or greater than a second larger adaptive threshold value (506). Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11-12, wobei vor dem Erkennen der Flanke (508) die Werte des gemessenen Magnetfelds (303, 305) aufbereitet, insbesondere gefiltert, werden, vorzugsweise mittels eines Bandpassfilters, wobei insbesondere ein Sperr- und Durchlassbereich des Bandpassfilters an eine vorgegebene Umdrehungsfrequenz des Rades des Fahrzeugs (1) anpasst wird.Method according to one of Claims 11 - 12 , with the values of the measured magnetic field (303, 305) being processed, in particular filtered, before the edge (508) is detected, preferably by means of a bandpass filter, with in particular a stop and pass range of the bandpass filter being adjusted to a predetermined rotational frequency of the wheel of the vehicle ( 1) is adjusted. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11-13, wobei bei Erkennen einer Flanke (508) ein Zeitstempel erzeugt wird und/oder ein Zähler erhöht wird.Method according to one of Claims 11 - 13 , wherein a time stamp is generated and/or a counter is increased when an edge (508) is detected. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11-14, wobei das Magnetfeld in mindestens zwei Raumrichtungen (12, 13) gemessen wird und wobei die in mindestens zwei Raumrichtungen (12, 13) gemessenen Werte des Magnetfeldes (303, 305) vor dem Erkennen einer Flanke (508) in eine Hauptachse (14) der Magnetfelder rotiert werden, insbesondere wobei der Winkel (15) der Hauptachse (14) für die Rotation anhand von Werten des Magnetfeldes (303, 305) in einer zweiten Raumrichtung (13) bestimmt wird.Method according to one of Claims 11 - 14 , wherein the magnetic field is measured in at least two spatial directions (12, 13) and wherein the values of the magnetic field (303, 305) measured in at least two spatial directions (12, 13) before detecting a flank (508) in a main axis (14) of the magnetic fields are rotated, in particular the angle (15) of the main axis (14) for the rotation being determined on the basis of values of the magnetic field (303, 305) in a second spatial direction (13). Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11-15, wobei zusätzlich ein zeitlicher Verlauf eines Vektors des Magnetfelds (303, 305) zur Auswertung der steigenden und/oder fallenden Flanken (508) ausgewertet wird, insbesondere zu deren Plausibilisierung.Method according to one of Claims 11 - 15 , wherein a time profile of a vector of the magnetic field (303, 305) is also evaluated to evaluate the rising and/or falling edges (508), in particular to check their plausibility. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11-16, wobei anhand der ermittelten Flanke (508) eine mögliche Geschwindigkeit berechnet wird und wobei die Flanke (508) anhand zumindest eine der folgenden Bedingungen mittels eines Plausibilisierungsverfahrens plausibilisiert wird: - Wenn die mögliche Geschwindigkeit oberhalb eines vorgebbaren Schwellwerts liegt, wird die ermittelte Flanke (508) verworfen. - Wenn der Gradient der ermittelten Flanke (508) unterhalb eines Schwellwerts liegt, wird die ermittelte Flanke (508) verworfen. - Wenn die Zeitdifferenz zwischen dem Tiefpunkt (503) der ermittelten Flanke (508) und dem Zeitpunkt des Überschreitens eines Schwellwerts (505) in dem Flankenverlauf oberhalb eines vorgebbaren Schwellwerts ist, wird die ermittelte Flanke (508) verworfen. - Wenn die Fahrzeugbeschleunigungen, berechnet aus einer aktuell ermittelten Flanke (508) und einer früheren Flanke, oberhalb eines vorgebbaren Schwellwerts liegen, wird die aktuell ermittelte Flanke (508) verworfen.Method according to one of Claims 11 - 16 , a possible speed being calculated on the basis of the determined edge (508) and the edge (508) being checked for plausibility based on at least one of the following conditions using a plausibility check method: - If the possible speed is above a definable threshold value, the determined edge (508 ) discarded. - If the gradient of the determined edge (508) is below a threshold value, the determined edge (508) is discarded. - If the time difference between the low point (503) of the determined edge (508) and the time when a threshold value (505) is exceeded in the edge profile is above a predeterminable threshold value, the determined edge (508) is discarded. - If the vehicle accelerations, calculated from a currently determined edge (508) and an earlier edge, are above a predefinable threshold value, the currently determined edge (508) is discarded. Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei das Plausibilisierungsverfahren eine Flankenvorhersage, insbesondere anhand von Beschleunigungsdaten des Fahrzeugs (1), umfasst, sodass eine erkannte Flanke (508) als unplausibel verworfen wird, wenn anhand der Beschleunigungsdaten keine Flanke (508) vorhergesagt wird.procedure according to Claim 17 , wherein the plausibility method includes an edge prediction, in particular based on acceleration data of the vehicle (1), so that a detected edge (508) is rejected as implausible if no edge (508) is predicted based on the acceleration data. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11-18, wobei zur Erkennung der Polarisierung des Magneten (5) eine vorgebbare Anzahl von ermittelten Flanken (508) und insbesondere ein Winkelverlauf des Magnetfeldvektors ermittelt wird, wobei die Polarisierung anhand eines Vergleichs von maximaler Amplitude (507) der steigenden und der fallenden Amplitude ermittelt wird, wobei wenn die maximale fallende Amplitude größer ist als die maximale steigende Amplitude die Polarisierung des Magneten (5) umgekehrt angenommen wird und die gemessenen Werte des Magnetfelds invertiert werden, wobei die Polarisierung insbesondere anhand einer vorgebbaren Anzahl von steigenden und/oder fallenden Flanken (508) ausgewertet wird.Method according to one of Claims 11 - 18 , wherein a predefinable number of determined edges (508) and in particular an angular profile of the magnetic field vector is determined to detect the polarization of the magnet (5), the polarization being determined based on a comparison of the maximum amplitude (507) of the rising and the falling amplitude, where if the maximum falling amplitude is greater than the maximum rising amplitude, the polarization of the magnet (5) is assumed to be reversed and the measured values of the magnetic field are inverted, the polarization being based in particular on a predeterminable number of rising and/or falling edges (508) is evaluated. Fahrzeug (1), insbesondere einspuriges Fahrzeug (1) wie ein Pedelec, wobei das Fahrzeug (1) eine elektrische Antriebseinheit (2), einen Magnetfeldsensor (3) und einen an einem Rad (4) des Fahrzeugs (1) angeordneten Magneten (5) aufweist, umfassend: - eine Steuereinrichtung (6), ausgebildet zum Betreiben der elektrischen Antriebseinheit (2) des Fahrzeugs (1) in mehreren Lastpunkten durch Verändern zumindest einer Betriebsgröße wie Stromstärke und/oder Drehzahl, - eine erste Ermittlungseinrichtung (8), ausgebildet zum Ermitteln eines funktionalen Zusammenhangs eines bestimmten Störmagnetfeldes (304) mit der zumindest einen Betriebsgröße, - eine Messeinrichtung, umfassend den Magnetfeldsensor, welche zum Messen eines zeitlichen Verlaufs eines Magnetfelds (303) mittels des Magnetfeldsensors (3) sowie von der zumindest einen Betriebsgröße der Antriebseinheit (2) wie einer Stromstärke der Antriebseinheit (2) und/oder einer Drehzahl der Antriebseinheit (2) ausgebildet ist, - eine Kompensiereinrichtung (10), ausgebildet zum Kompensieren des gemessenen zeitlichen Verlaufs des Magnetfelds anhand des funktionalen Zusammenhangs sowie der zumindest einen gemessenen Betriebsgröße der Antriebseinheit (2), - eine zweite Ermittlungseinrichtung (11), ausgebildet zum Ermitteln der Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1) anhand des kompensierten zeitlichen Verlaufs (305) des Magnetfelds und insbesondere - eine Bestimmungseinrichtung (7), ausgebildet zum Bestimmen des von der Antriebseinheit (2) erzeugten Störmagnetfelds (304), insbesondere eines durch einen Stator der Antriebseinheit (2) erzeugten Störmagnetfelds (304), in den mehreren Lastpunkten.Vehicle (1), in particular a single-track vehicle (1) such as a pedelec, the vehicle (1) having an electric drive unit (2), a magnetic field sensor (3) and a magnet (5 ) comprising: - a control device (6), designed to operate the electric drive unit (2) of the vehicle (1) at several load points by changing at least one operating variable such as current and/or speed, - a first determination device (8), designed to determine a functional relationship between a specific interference magnetic field (304) and the at least one operating variable, - a measuring device, comprising the magnetic field sensor, which is used to measure a time profile of a magnetic field (303) by means of the magnetic field sensor (3) and the at least one operating variable of the drive unit (2), such as a current intensity of the drive unit (2) and/or a speed of the drive unit (2) is formed, - a compensation device (10), designed to compensate for the measured time profile of the magnetic field based on the functional relationship and the at least one measured operating variable of the drive unit (2), - A second determination device (11), designed to determine the speed of the vehicle (1) based on the compensated time profile (305) of the magnetic field and in particular - a determination device (7) designed to determine the interfering magnetic field (304) generated by the drive unit (2), in particular a interfering magnetic field (304) generated by a stator of the drive unit (2), in the plurality of load points. Fahrzeug (1) gemäß Anspruch 20, wobei die erste Ermittlungseinrichtung (8) dazu ausgebildet ist, den funktionalen Zusammenhang aus einem Speicher des Fahrzeugs (1), insbesondere einem Speicher der Antriebseinheit (2), zu ermitteln.Vehicle (1) according to claim 20 , wherein the first determination device (8) is designed to determine the functional relationship from a memory of the vehicle (1), in particular a memory of the drive unit (2).
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