WO2023205833A1 - Method for reducing the audible and/or perceptible vibrations in an electrical drive system of a motor vehicle - Google Patents

Method for reducing the audible and/or perceptible vibrations in an electrical drive system of a motor vehicle Download PDF

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WO2023205833A1
WO2023205833A1 PCT/AT2023/060137 AT2023060137W WO2023205833A1 WO 2023205833 A1 WO2023205833 A1 WO 2023205833A1 AT 2023060137 W AT2023060137 W AT 2023060137W WO 2023205833 A1 WO2023205833 A1 WO 2023205833A1
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operating
map
electric motor
drive system
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Mehdi MEHRGOU
Stefan Maier
Inigo GARCIA DE MADINABEITIA MERINO
Mohamed Essam AHMED
Safa MAHROUS
Francesco Duchi
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Avl List Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a method and a system for reducing the audible and/or noticeable vibrations of an electric drive system of a motor vehicle by outputting an optimized operating map for an electric motor of the electric drive system as well as a use of the optimized operating map in a motor vehicle and a computer program product.
  • the above object is achieved by a method with the features of claim 1, a use with the features of claim 13, a system with the features of claim 14 and a computer program product with the features of claim 15. Further features and details of the invention result from the subclaims, the description and the drawings.
  • a method for reducing the audible and/or noticeable vibrations of an electric drive system of a motor vehicle by outputting an optimized operating map for an electric motor of the electric drive system.
  • the process has the following steps:
  • the method according to the invention which can in particular be a computer-implemented method or can be carried out on a computer or several computers, thus provides an optimized operating map, which, when used to control the electric motor in a motor vehicle with an electric drive system, has reduced hearing and noise /or noticeable vibrations of the electric drive system during operation.
  • the solution takes advantage of the unique advantage of electric motors in that the controls of electric motors are highly adjustable and offer high optimization potential for electric drive systems in several directions. In the present case, this optimization potential is used to implement the optimization of the NVH potential at least in a partial operating area, in particular the most critical part, of the operating map or control map.
  • the operating map of an electric motor is understood to mean, in particular, a majority of operating points or a totality of all operating points of the electric motor.
  • the operating points can be organized in any form by the operating map, for example in a table, in the form of one or more functions, in the form of two- or three-dimensional diagrams, any combination of the aforementioned or the like.
  • the operating points are defined in particular by the torque and the speed and/or the current and phase angle, i.e. the angle from the stator to the rotor of the electric motor.
  • the operating map can in particular be represented two-dimensionally in a known manner, with the operating points of the electric motor spanning the operating map over the torques and speeds or current and phase angles of the electric motor plotted on axes.
  • the initial operating map means the operating map which serves or is provided as a starting point for the method.
  • the output operating map is the operating map that is optimized by the method.
  • the optimized operating map is the result of the process, i.e. the initial operating map optimized by the process. Compared to the initial operating map, the optimized operating map is at least partially in the direction of reduced audible and/or noticeable vibrations of the electric drive system Motor vehicle optimized.
  • the force map of the at least one component of the electric drive system is in particular a majority or totality of forces occurring during operation of the electric motor on at least one, several or all components of the electric drive system or on components of one or more components of the electric drive system, depending on the operating points passed through understood.
  • These forces can be stored in the form of force points or force characteristics.
  • the force points can be organized in any form by the force map, for example in a table, in the form of one or more functions, in the form of two- or three-dimensional diagrams, any combination of the aforementioned or the like.
  • the force points can be defined, for example, by specifying the force in Newtons occurring on the at least one component over one or more operating parameters of the electric motor, for example a current intensity, a phase angle, etc.
  • the method according to the invention makes use of the fact that the force map provides information about the audible and/or noticeable vibrations at the operating points by characterizing the forces occurring over the operating points or depending on the operating points.
  • the forces that occur and are known from the force map correlate at least partially with the audible and/or noticeable vibrations at the respective operating points.
  • the operating points of the initial operating map can be changed in at least a partial operating range, in particular an area of the initial operating map that is particularly critical in relation to the audible and/or noticeable vibrations or that limits driving comfort, on the basis of the provided force map to reduce the audible and / or noticeable vibrations in the at least one partial operating range.
  • the optimized operating map is output in method step (d) in particular for use in the electric motor of the electric drive system of the motor vehicle or a corresponding control unit of the electric motor.
  • the output can take various forms. This is how it can be The output involves, for example, storing, sending and/or displaying the optimized operating map.
  • the method can of course also include the use of the optimized operating map in the electric motor of the electric drive system of the motor vehicle.
  • process steps (a) to (d) it is not necessary, but possible, to carry out all process steps of the process according to the invention in the order indicated by the numbering of process steps (a) to (d). Individual process steps can also be carried out in a different order than this. For example, process step (b) can be carried out before or after process step (a). Process steps can also be carried out simultaneously. For example, process steps (a) and (b) can be carried out simultaneously. The numbering of the process steps (a) to (d) only serves to provide better clarity.
  • the at least one component can be an electric drive component of the electric drive system. It can be, for example, the electric motor, a traction battery, an inverter, power electronics and/or a transmission of the electric drive system.
  • the at least one component of the electric drive system is the electric motor or a component of the electric motor of the electric drive system.
  • the force map for the electric motor or at least a component of the electric motor is then provided.
  • the audible and/or noticeable vibrations of the electric motor which can particularly impair driving comfort, can be directly reduced using the method according to the invention.
  • the component can be a stator of the electric motor.
  • the method can also be referred to as a method for reducing the audible and/or noticeable vibrations of the electric motor.
  • the method is also carried out outside the motor vehicle.
  • This enables the initial operating map of the electric motor of the electric drive system to be optimized before later online use in the electrically driven motor vehicle.
  • the execution of the method outside the motor vehicle can also be referred to as offline.
  • individual electric motors or Individual motor vehicles are optimized in advance and the optimized operating maps are then used when they are used online.
  • no (CPU) resources, in particular no computing resources of control devices, of the motor vehicle are tied up.
  • the motor vehicle does not have to have such cost-intensive resources in order to be able to provide an operating map optimized according to the invention.
  • the reduction in the audible and/or noticeable vibrations in the at least one partial operating range can be accompanied by a loss of efficiency in the at least one partial operating range.
  • the operating points can be manipulated by changing the operating parameters of the electric motor at the operating points to the detriment of efficiency, but thus in favor of lower vibrations.
  • the method can optionally use a further method step between method steps (b) and (c), in which the audible and/or noticeable vibrations in the at least partial range of operating points of the operating range are determined on the basis of the force map. Then the audible and/or noticeable vibrations in this or an entire area of the operating map are known.
  • the method can advantageously include the step of selecting the at least one partial operating range.
  • This further process step can be carried out in particular between process steps (b) and (c).
  • the partial operating area can be selected from the entire operating area or a set of partial operating areas, which can divide the entire operating area, for example, in a predefined manner. Several sub-operational areas can also be selected. The selection can still be made according to specified criteria. It is particularly advantageous that the at least one partial operating range is selected if it exceeds a predefined limit value of forces occurring and/or falls below a predefined limit value of a loss of efficiency.
  • the respective predefined limit value can be determined, for example, for individual operating points or a large number of operating points, for example in the form of an average or median. This can ensure that only operating points are changed in partial operating areas that cause high oscillations in operation and therefore preferably need to be reduced, and/or only operating points are changed in partial operating areas in which the reduction in audible and/or noticeable oscillations is acceptable There is a loss of efficiency compared to the initial operating map.
  • the combination of both limit values is particularly advantageous in order to achieve a middle path between driving comfort and efficiency when optimizing.
  • the initial operating map can also be optimized over the entire operating range of the electric motor.
  • it can be advantageous to optimize the operating map of the at least one electric motor only in a specific operating range.
  • Such local optimization can be used to exclude certain operating areas in which, for example, optimization can be carried out in a direction other than NVH reduction, for example to maximize the efficiency of the electric motor.
  • the initial operating map is or will be optimized for maximum efficiency of the electric drive system, in particular of the electric motor, outside the at least one partial operating range.
  • a local NVH optimization is carried out, in which the initial operating map, which can already be pre-optimized to maximum efficiency or can subsequently be optimized, is only optimized in a specific NVH range that limits driving comfort. This ensures that a high level of driving comfort is achieved with low energy consumption over the entire driving cycle.
  • a method for maximizing the torque per watt (MTPW for short) can be used to optimize for maximum efficiency.
  • step (c) is carried out under the condition that a torque and a speed of the electric motor are maintained from the output operating map.
  • At least one operating parameter or several operating parameters of the electric motor can be changed in step (c).
  • the at least one operating parameter can be a voltage and/or a current strength of the electric motor. Meanwhile, possible conditions can be maintained, such as a permissible maximum voltage and current.
  • the method may further comprise generating the force map based on a simulation model of the at least one component, in particular the electric motor and further in particular the entire electric drive system or the entire motor vehicle. Because a simulation model is used, the force map can be determined non-destructively, quickly and precisely, instead of carrying out a real measurement in the motor vehicle.
  • the force map can advantageously be generated on the basis of a finite element analysis.
  • the method is carried out or repeated for different temperatures and/or vibration orders.
  • Force maps can be provided for different temperatures and/or vibration orders.
  • the method further comprises the step: generating a first data set of different ones specific for the electric motor Force maps to which different time orders and spatial orders are assigned, the force maps comprising forces occurring on at least one component of the electric motor during operation of the electric motor for different operating parameters of the electric motor.
  • the method can include the following step: providing, in particular generating, a second data set specific to the electric motor, which assigns different sound values of the at least one component of the electric motor to different spatial orders and time orders of the first data set.
  • the method can include the following step: determining the data of the audible and/or noticeable vibrations of the electric motor by selecting force maps from the first data set based on a comparison of the sound values of the second data set with a predetermined sound limit value.
  • the force maps selected in this way can be provided for the method according to the invention in step (b).
  • the aforementioned additional method steps thus provide data from audible and/or noticeable vibrations of the electric motor, which are used to optimize the initial operating map of the electric motor. This ensures that only those audible and/or noticeable vibrations whose sound corresponds to or is above a predetermined sound limit are reduced.
  • the sound limit value can be chosen so that only those audible and/or noticeable vibrations or such NVH behavior are included in the data, which during ferry operation of the motor vehicle only result in noises and/or audible by the passengers in the interior of the motor vehicle. or noticeable vibrations.
  • the additional process steps enable intelligent NVH data selection based on a special data set, which is referred to herein as the second data set to distinguish it from the first data set, which is in computer calculations known from the prior art are not used or at least not in the manner suggested by the method according to the invention. Accordingly, although it is necessary to provide the second data set, in particular to generate it, which requires a certain amount of effort, a significant reduction in the force maps relevant with regard to NVH and thus supplied to the method in step (b) can be achieved.
  • comfort-relevant NVH data based on their relevance due to possible noises and vibrations on the motor vehicle, especially in the vehicle interior
  • the computing time can be reduced from several hours to a few minutes or even seconds.
  • Time orders and spatial orders are understood here to mean, in particular, dimensionless variables of the electric motor that occur during its operation.
  • the time orders can be derived from the frequencies, in particular excitation frequencies, of the electric motor.
  • the spatial orders can be derived from deformations, in particular on the surface, of at least one component, in particular the stator, of the electric motor. This means that the electric motor can be characterized by the time and spatial orders with regard to the frequency and the deformation as a result of the force acting on it and thus with regard to the audible and / or noticeable vibrations, which also means that the force maps over the time and spatial orders in the first Data set can be correlated.
  • the respective parameters such as spatial orders, time orders, force maps, sound values, etc. in the first data set and in the second data set can be organized in any form, for example in a table, in the form of one or more functions, in the form of two- or three-dimensional diagrams, one any combination of the above or the like.
  • the first data set can be stored or mapped by a two-dimensional graphical representation or a plot, in which the time orders and spatial orders are plotted on respective coordinate axes and force maps are assigned to these by respective force map points, which in turn with their information in a further two-dimensional graphical representation can be saved or mapped.
  • different spatial orders for different time orders are preselected based on the comparison of the sound values of the second data set with the predetermined sound limit value and the force maps are selected according to the preselected spatial orders. Accordingly, the force maps themselves are not selected in the second data set, but only through the preselection of the respective spatial order and correlation of this preselected spatial order with the associated time order is the appropriate force map selected in the first data set.
  • the sound limit value can in principle be a limit value for a sound value. Then the spatial orders that exceed the sound limit are preselected for a respective time order and the force maps associated with them are selected.
  • the sound limit value can also be a number of spatial orders per time order, which are to be preselected based on their sound value at a respective time order or frequency. For example, a sound limit value can be set by a number of, for example, three spatial orders per time order. This means that the three spatial orders with the highest sound values are preselected in the second data set for a respective time order or frequency.
  • an operating map of the electric motor is combined with the selected force maps, so that for different Time orders and different spatial orders depending on the operating points of the electric motor operating point force maps are obtained.
  • the operating maps in particular indicate operating points depending on torque and speed and can indicate the efficiency of the electric motor and the force maps in particular indicate the forces occurring on the electric motor as a function of operating parameters, such as phase angle and current, the operating point force maps indicate the forces occurring Dependence of the operating points or the speed and the torque.
  • the operating point force maps for different time orders are combined, in particular multiplied, with the sound values of the second data set, so that sound value maps that are dependent on the operating points of the electric motor are obtained for different time orders.
  • the sound value maps thus serve as a kind of NVH map for the different time orders and can therefore preferably be used to further optimize the electric motor.
  • the at least one component of the electric motor is a stator or rotor. Because the audible and/or noticeable vibrations of the electric motor typically occur on the stator and rotor and in the air gap between them, the data of the audible and/or noticeable vibrations that particularly impair driving comfort can be determined particularly precisely.
  • the different spatial orders can indicate different deformations that occur in an air gap between the stator and the rotor of the electric motor.
  • the deformations are in particular deformations of the stator as a result of the forces acting on it.
  • the deformations occur in the form of force waves on the stator and can be visualized.
  • the individual deformations can be a dimensionless specification and the acting forces can be specified by specifying the respective spatial order.
  • the time orders in turn can represent dimensionless relationships between an excitation frequency of the electric motor or the at least one component, in particular of the stator, of the electric motor and a predetermined reference frequency, in particular a number of rotor revolutions, in particular of the rotor of the electric motor, per second or, in other words, a speed.
  • the second data set maps a curve of sound values over a frequency, in particular an excitation frequency of the electric motor or the at least one component, in particular of the stator, of the electric motor, for spatial arrangements.
  • the second data set can therefore also be stored or represented by a two-dimensional graphic representation, in which the sound values and the time orders or frequencies that can be assigned to them, in particular excitation frequencies of the electric motor, can be plotted on the coordinate axes of a two-dimensional coordinate system.
  • the individual spatial orders can be plotted as graphs on the coordinate system, so that it can be read which sound value the respective spatial order has at which frequency or time order.
  • the spatial order or those spatial orders can be selected which have the predetermined sound limit value, i.e. in particular can be assessed as disruptive to driving comfort.
  • the second data set is generated from a simulation model of the electric motor.
  • the simulation model can be based on a CAD model, for example.
  • the at least one component of the electric motor, in particular its stator can be exposed in the simulation model to artificial forces, in particular tensile and compressive forces, which cause the aforementioned deformations to which the spatial orders are assigned.
  • the forces can be varied along the circumference of the stator in terms of their direction and/or their point of application on the stator. Because of the artificial forces, the surface of the stator is deformed and a sound can be detected that emanates from the stator and thus the electric motor.
  • This sound can be specified in the form of the sound value, which in turn can be, for example, a sound pressure, a sound power, a volume, for example in decibels, or another unit or a combination of units.
  • the invention also relates to the use of an optimized operating map output by the method according to the invention for controlling the operation of an electric motor of an electric drive system of a motor vehicle.
  • Such use can be implemented by a switch, which can be physical or electronic, for example, and/or a function in the motor vehicle.
  • the actuation of the switch and/or activation of the function can activate the control map in the motor vehicle that is obtained or output by the method according to the invention and is optimized with regard to reduced audible and/or noticeable vibrations. This allows the motor vehicle to drive in a quasi or practically silent mode, particularly at the driver's or occupant's request.
  • the subject of the present invention is to reduce the audible and/or noticeable vibrations of an electric drive system of a motor vehicle, the system having:
  • a system according to the invention therefore brings with it the same advantages as have been explained in detail with reference to the method according to the invention.
  • the system can be set up or designed to carry out the method according to the invention.
  • the modules can, for example, each be implemented by a separate computer program code or jointly by a common computer program code and/or by separate or common functional units of a computer. It is also possible for individual modules to be implemented in a common module, for example the provision module and the change module.
  • the system can in particular include one or more computers or be formed by one or more computers, which can have the individual modules.
  • the present invention also provides a computer program product comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause it to carry out the method according to the invention or the use according to the invention.
  • a computer program product according to the invention thus brings with it the same advantages as have been explained in detail with reference to the method according to the invention.
  • the computer program product can be a computer program itself or a product, such as a computer-readable data memory, on which a computer program for carrying out the method can be stored.
  • Fig. 2 shows an embodiment of a system according to the invention
  • Fig. 3 shows an embodiment of a method according to the invention.
  • FIG 1 shows schematically an electrically driven motor vehicle 10 with an electric drive system 11.
  • the electric drive system 11 has an electric motor 12.
  • the electric drive system 11 can of course have further components 13, such as a traction battery, an inverter, power electronics, transmission, etc., which, however, are not all shown in the figure for the sake of clarity 1 are shown, but are represented by component 13.
  • Figure 2 shows schematically a system 20 in the form of a computer with a provision module 21, a change module 22 and an output module 23, the system 20 being located outside the motor vehicle 10 shown in Figure 1.
  • the system 20 is used to carry out the method 30 according to the invention according to the exemplary embodiment of FIG driven motor vehicle 10 of FIG. 1.
  • the provision module 21 serves to provide an output operating map 1 of the electric motor 12 and a force map 2 of the electric motor 12 for the operation of the electric motor 12 with the provided output operating map 1 or, in other words, a force map 2 that is used during operation of the electric motor 12 occurs with the output operating map 1 and can be generated accordingly.
  • the force map 2 indicates the forces occurring during operation of the electric motor 12 on the electric motor 12 or one or more of its components, for example on its stator, for at least a partial range, preferably the entire range, of operating points of the initial operating map 1.
  • the output operating map 1 can advantageously be (pre)optimized for optimal efficiency of the electric motor 12.
  • the change module 22 receives the initial operating map 1 and the force map 2 and, on this basis, changes the operating points of the initial operating map 1 in at least a partial operating range of the initial operating map 1 in favor of lower audible and / or more noticeable vibrations of the electric motor 12. This can for example, this can happen in such a way that the operating points of the initial operating map 1 are compared with a predetermined limit value of the forces occurring at the operating points according to the force map 2 in favor of reduced audible and / or noticeable vibrations of the electric motor 12. If the limit value is exceeded, which can be chosen so that its exceedance leads to audible and/or noticeable vibrations in ferry operations that are classified as critical for ride comfort, the operating points that cause these vibrations can be changed. In this way, the partial operating range can be defined as an area with particularly critical operating points with regard to audible and/or noticeable vibrations.
  • a limit value for a loss of efficiency can also be used, which is used in addition to selecting the partial operating range. This is because the modification in the direction of lower oscillations is accompanied by a loss of efficiency due to the change in operating parameters at the operating points if the initial operating map 1 is (pre)optimized for maximum efficiency. Then the operating points are only changed if the loss of efficiency is tolerated as measured by the choice of limit values.
  • FIGS. 1 and 2 As can be seen by looking at FIGS. 1 and 2 together by an arrow between FIGS .a control unit.
  • this allows operation of the motor vehicle 10 with the electric motor 12 operating virtually or practically noiselessly in local and critical NVH areas in relation to driving comfort, because these critical NVH areas are optimized in the optimized operating map 3 compared to the initial operating map 1 are.
  • the electric drive system can operate at maximum efficiency
  • the described optimization of the output operating map 1 of the electric motor 12 is carried out offline by the system 20.
  • the result in the form of the optimized operating map 3 is then implemented in the motor vehicle 10 and used online, i.e. while the motor vehicle 10 is driving.
  • FIG. 3 shows a further example of the already explained method 30 according to the invention in the form of method steps 31...37 with further details.
  • the operating map 1 is pre-optimized for maximum efficiency by maximizing the torque per watt.
  • conditions for the subsequent optimization are established by the change module 22.
  • Such a condition can in particular be that a torque and a speed of the at least one electric motor
  • method steps 33, 34 and 35 are carried out one after the other.
  • a simulation model of the electric motor 12 is provided or generated. This can be done on the basis of a finite element analysis.
  • the force map 2 is then generated on the basis of an operating simulation of the simulation model of the electric motor 12 with the initial operating map 1.
  • the force map 2 can represent the forces occurring in a time-space order.
  • the force map 2 can be spanned over each operating point by current components Id, Iq of the current with force characteristics, for example in Newton.
  • method step 35 the force map 2 thus obtained is then made available for optimization.
  • the optimization of the initial operating map 1 now takes place, whereby the operating points selected, as described above, in the initial operating map 1 can be optimized in compliance with the previously defined conditions.
  • the respective operating parameters of the electric motor 12, such as voltage and current can be adjusted.
  • the optimized operating map 3 is output for use in the electric drive system 11 of the motor vehicle 10.

Abstract

The present invention relates to a method (30) and a system (20) for reducing the audible and/or perceptible vibrations in an electrical drive system (11) of a motor vehicle (10) by outputting an optimized family of operating characteristic curves (3) for an electric motor (12) of the electrical drive system (11).

Description

Verfahren zum Reduzieren der hör- und/oder spürbaren Schwingungen eines elektrischen Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs Method for reducing the audible and/or noticeable vibrations of an electric drive system of a motor vehicle
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Reduzieren der hör- und/oder spürbaren Schwingungen eines elektrischen Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs durch Ausgeben eines optimierten Betriebskennfelds für einen Elektromotor des elektrischen Antriebssystems sowie eine Verwendung des optimierten Betriebskennfelds in einem Kraftfahrzeug und ein Computerprogrammprodukt. The present invention relates to a method and a system for reducing the audible and/or noticeable vibrations of an electric drive system of a motor vehicle by outputting an optimized operating map for an electric motor of the electric drive system as well as a use of the optimized operating map in a motor vehicle and a computer program product.
Die Verbesserung des Fahrkomforts ist eines der großen Themen für die Zukunft der Mobilität, insbesondere der Elektromobilität. Ein Teil davon ist die Reduzierung der hör- und/oder spürbaren Schwingungen (engl. "Noise Vibration Harshness", kurz NVH) im Betrieb des Kraftfahrzeugs. Improving driving comfort is one of the major issues for the future of mobility, especially electromobility. Part of this is the reduction of audible and/or noticeable vibrations ("Noise Vibration Harshness", or NVH for short) during operation of the motor vehicle.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Ansätze bekannt, um dieses Ziel zu erreichen, etwa durch Anpassung der Geometrie des Kraftfahrzeugs oder Hinzufügen von Dämpfungselementen im Kraftfahrzeug. Dies ist beispielsweise aus dem IEEE Paper XP011715844, „Electromagnetic Vibration and Noise of the Permanent-Magnet Synchronous Motors for Electric Vehicles: An Overview” Deng, W et al., IEEE Transactions on Transportation Electrification, Vol. 5, No. 1 , 01 .03.2019, p. 59 - 70 bekannt. Various approaches are known from the prior art to achieve this goal, for example by adapting the geometry of the motor vehicle or adding damping elements in the motor vehicle. This is, for example, from the IEEE Paper XP011715844, “Electromagnetic Vibration and Noise of the Permanent-Magnet Synchronous Motors for Electric Vehicles: An Overview” Deng, W et al., IEEE Transactions on Transportation Electrification, Vol. 5, No. 1, March 1, 2019, p. 59 - 70 known.
Allerdings sind die bekannten Ansätze mit Nachteilen, wie insbesondere höheren Kosten, einem höheren Gewicht usw. verbunden. Außerdem sind den bekannten Ansätzen Grenzen gesetzt. So ist es im Stand der Technik kaum oder nur schwer möglich, die hör- und/oder spürbaren Schwingungen von Komponenten des elektrischen Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs zu reduzieren. However, the known approaches are associated with disadvantages, such as higher costs, higher weight, etc. In addition, there are limits to the known approaches. In the prior art, it is hardly possible or only possible with difficulty to reduce the audible and/or noticeable vibrations of components of the electric drive system of a motor vehicle.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise, den Fahrkomfort eines Kraftfahrzeugs mit einem elektrischen Antriebssystem durch Reduktion von hör- und/oder spürbaren Schwingungen zu erhöhen. Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , eine Verwendung mit den Merkmalen des Anspruchs 13, ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 14 sowie ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Verwendung, dem erfindungsgemäßen System sowie dem erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukt und jeweils umgekehrt, sodass bzgl. der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. It is the object of the present invention to at least partially eliminate the disadvantages described above. In particular, it is the object of the present invention to increase the driving comfort of a motor vehicle with an electric drive system in a cost-effective and simple manner by reducing audible and/or noticeable vibrations. The above object is achieved by a method with the features of claim 1, a use with the features of claim 13, a system with the features of claim 14 and a computer program product with the features of claim 15. Further features and details of the invention result from the subclaims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the method according to the invention naturally also apply in connection with the use according to the invention, the system according to the invention and the computer program product according to the invention and vice versa, so that reference is always made to each other with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention or can be.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Reduzieren der hör- und/oder spürbaren Schwingungen eines elektrischen Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs durch Ausgeben eines optimierten Betriebskennfelds für einen Elektromotor des elektrischen Antriebssystems vorgesehen. Das Verfahren weist dabei die folgenden Schritte auf: According to the invention, a method is provided for reducing the audible and/or noticeable vibrations of an electric drive system of a motor vehicle by outputting an optimized operating map for an electric motor of the electric drive system. The process has the following steps:
(a) Bereitstellen eines Ausgangs-Betriebskennfelds des Elektromotors, wobei das Ausgangs-Betriebskennfeld Betriebspunkte des Elektromotors umfasst, (a) providing an output operating map of the electric motor, wherein the output operating map includes operating points of the electric motor,
(b) Bereitstellen eines Kraftkennfelds zumindest einer Komponente des elektrischen Antriebssystems für den Betrieb des Elektromotors mit dem bereitgestellten Ausgangs-Betriebskennfeld, wobei das Kraftkennfeld die im Betrieb des Elektromotors an der zumindest einen Komponente des elektrischen Antriebssystems auftretenden Kräfte für zumindest einen teilweisen Bereich von Betriebspunkten des Ausgangs-Betriebskennfelds umfasst, (b) Providing a force map of at least one component of the electric drive system for the operation of the electric motor with the provided output operating map, wherein the force map shows the forces occurring during operation of the electric motor on the at least one component of the electric drive system for at least a partial range of operating points of the Output operating map includes,
(c) Verändern von Betriebspunkten des Ausgangs-Betriebskennfelds in zumindest einem Teilbetriebsbereich des Ausgangs-Betriebskennfelds auf Basis des bereitgestellten Kraftkennfelds zum Reduzieren der hör- und/oder spürbaren Schwingungen in dem zumindest einen Teilbetriebsbereich, und (c) changing operating points of the initial operating map in at least one partial operating range of the initial operating map based on the force map provided to reduce the audible and/or noticeable vibrations in the at least one partial operating range, and
(d) Ausgeben des veränderten Ausgangs-Betriebskennfelds als optimiertes Betriebskennfeld. Das erfindungsgemäße Verfahren, welches insbesondere ein computerimplementiertes Verfahren sein kann bzw. auf einem Computer oder mehreren Computern ausgeführt werden kann, stellt damit im Ergebnis ein optimiertes Betriebskennfeld bereit, welches bei Anwendung zur Steuerung des Elektromotors in einem Kraftfahrzeug mit elektrischem Antriebssystem über reduzierte hör- und/oder spürbare Schwingungen des elektrischen Antriebssystems im Betrieb verfügt. Die Lösung nutzt damit insbesondere den einzigartigen Vorteil von Elektromotoren, dass die Steuerungen von Elektromotoren in hohem Maße einstellbar sind und ein hohes Optimierungspotenzial für elektrische Antriebssysteme in mehrere Richtungen bieten. Vorliegend wird dieses Optimierungspotenzial genutzt, um die Optimierung des NVH-Potenzials zumindest in einem Teilbetriebsbereich, insbesondere dem kritischsten Teil, des Betriebskennfelds bzw. Steuerkennfelds umzusetzen. (d) Outputting the changed output operating map as an optimized operating map. The method according to the invention, which can in particular be a computer-implemented method or can be carried out on a computer or several computers, thus provides an optimized operating map, which, when used to control the electric motor in a motor vehicle with an electric drive system, has reduced hearing and noise /or noticeable vibrations of the electric drive system during operation. The solution takes advantage of the unique advantage of electric motors in that the controls of electric motors are highly adjustable and offer high optimization potential for electric drive systems in several directions. In the present case, this optimization potential is used to implement the optimization of the NVH potential at least in a partial operating area, in particular the most critical part, of the operating map or control map.
Als das Betriebskennfeld eines Elektromotors wird insbesondere eine Mehrheit von Betriebspunkten oder eine Gesamtheit aller Betriebspunkte des Elektromotors verstanden. Die Betriebspunkte können dabei in beliebiger Form von dem Betriebskennfeld organisiert sein, beispielsweise in einer Tabelle, in Form einer oder mehrerer Funktionen, in Form von zwei- oder dreidimensionalen Diagrammen, einer beliebigen Kombination der vorgenannten oder dergleichen. Die Betriebspunkte werden dabei insbesondere durch das Drehmoment und die Drehzahl und/oder den Strom und Phasenwinkel, also den Winkel vom Stator zum Rotor des Elektromotors, definiert. Das Betriebskennfeld ist insbesondere in bekannter Weise zweidimensional darstellbar, wobei die Betriebspunkte des Elektromotors das Betriebskennfeld über die auf Achsen abgetragenen Drehmomente und Drehzahlen oder Strom und Phasenwinkel des Elektromotors aufspannen. The operating map of an electric motor is understood to mean, in particular, a majority of operating points or a totality of all operating points of the electric motor. The operating points can be organized in any form by the operating map, for example in a table, in the form of one or more functions, in the form of two- or three-dimensional diagrams, any combination of the aforementioned or the like. The operating points are defined in particular by the torque and the speed and/or the current and phase angle, i.e. the angle from the stator to the rotor of the electric motor. The operating map can in particular be represented two-dimensionally in a known manner, with the operating points of the electric motor spanning the operating map over the torques and speeds or current and phase angles of the electric motor plotted on axes.
Mit dem Ausgangs-Betriebskennfeld ist dasjenige Betriebskennfeld gemeint, welches als Ausgangspunkt für das Verfahren dient bzw. bereitgestellt wird. Mit anderen Worten ist das Ausgangs-Betriebskennfeld dasjenige Betriebskennfeld, welches durch das Verfahren optimiert wird. Das optimierte Betriebskennfeld ist das Ergebnis des Verfahrens, also das durch das Verfahren optimierte Ausgangs- Betriebskennfeld. Das optimierte Betriebskennfeld ist dabei gegenüber dem Ausgangs-Betriebskennfeld zumindest teilweise in Richtung reduzierter hör- und/oder spürbarer Schwingungen des elektrischen Antriebssystems des Kraftfahrzeugs optimiert. The initial operating map means the operating map which serves or is provided as a starting point for the method. In other words, the output operating map is the operating map that is optimized by the method. The optimized operating map is the result of the process, i.e. the initial operating map optimized by the process. Compared to the initial operating map, the optimized operating map is at least partially in the direction of reduced audible and/or noticeable vibrations of the electric drive system Motor vehicle optimized.
Als das Kraftkennfeld der zumindest einen Komponente des elektrischen Antriebssystems wird insbesondere eine Mehrheit oder Gesamtheit von im Betrieb des Elektromotors an zumindest einer, mehreren oder allen Komponenten des elektrischen Antriebssystems oder an Bauteilen einer oder mehrerer Komponenten des elektrischen Antriebssystems auftretenden Kräften in Abhängigkeit von den durchlaufenen Betriebspunkten verstanden. Diese Kräfte können in Form von Kraftpunkten oder Kraftkenndaten gespeichert sein. Die Kraftpunkte können dabei in beliebiger Form von dem Kraftkennfeld organisiert sein, beispielsweise in einer Tabelle, in Form einer oder mehrerer Funktionen, in Form von zwei- oder dreidimensionalen Diagrammen, einer beliebigen Kombination der vorgenannten oder dergleichen. Die Kraftpunkte können dabei beispielsweise durch eine Angabe der an der zumindest einen Komponente auftretenden Kraft in Newton über einem oder mehreren Betriebsparametern des Elektromotors, beispielsweise einer Stromstärke, einem Phasenwinkel usw., definiert sein. The force map of the at least one component of the electric drive system is in particular a majority or totality of forces occurring during operation of the electric motor on at least one, several or all components of the electric drive system or on components of one or more components of the electric drive system, depending on the operating points passed through understood. These forces can be stored in the form of force points or force characteristics. The force points can be organized in any form by the force map, for example in a table, in the form of one or more functions, in the form of two- or three-dimensional diagrams, any combination of the aforementioned or the like. The force points can be defined, for example, by specifying the force in Newtons occurring on the at least one component over one or more operating parameters of the electric motor, for example a current intensity, a phase angle, etc.
Dabei macht sich das erfindungsgemäße Verfahren zu Nutze, dass das Kraftkennfeld durch die Charakterisierung der auftretenden Kräfte über den Betriebspunkten bzw. in Abhängigkeit von den Betriebspunkten Aufschluss über die hör- und/oder spürbaren Schwingungen an den Betriebspunkten gibt. Mit anderen Worten korrelieren die auftretenden und anhand des Kraftkennfelds bekannten Kräfte zumindest teilweise mit den hör- und/oder spürbaren Schwingungen bei den jeweiligen Betriebspunkten. Dadurch kann in dem Verfahrensschritt (c) das Verändern der Betriebspunkte des Ausgangs-Betriebskennfelds in zumindest einem Teilbetriebsbereich, insbesondere einem in Bezug auf die hör- und/oder spürbaren Schwingungen besonders kritischen bzw. den Fahrkomfort einschränkenden Bereich, des Ausgangs-Betriebskennfelds auf Basis des bereitgestellten Kraftkennfelds zum Reduzieren der hör- und/oder spürbaren Schwingungen in dem zumindest einen Teilbetriebsbereich erfolgen. The method according to the invention makes use of the fact that the force map provides information about the audible and/or noticeable vibrations at the operating points by characterizing the forces occurring over the operating points or depending on the operating points. In other words, the forces that occur and are known from the force map correlate at least partially with the audible and/or noticeable vibrations at the respective operating points. As a result, in method step (c), the operating points of the initial operating map can be changed in at least a partial operating range, in particular an area of the initial operating map that is particularly critical in relation to the audible and/or noticeable vibrations or that limits driving comfort, on the basis of the provided force map to reduce the audible and / or noticeable vibrations in the at least one partial operating range.
Die Ausgabe des optimierten Betriebskennfelds in Verfahrensschritt (d) erfolgt insbesondere zur Nutzung in dem Elektromotor des elektrischen Antriebssystem des Kraftfahrzeugs bzw. einem entsprechenden Steuergerät des Elektromotors. Dabei kann die Ausgabe verschiedene Ausgestaltungen annehmen. So kann es sich bei dem Ausgeben beispielsweise um ein Speichern, Senden und/oder Anzeigen des optimierten Betriebskennfelds handeln. Darüber hinaus kann das Verfahren selbstverständlich auch das Nutzen des optimierten Betriebskennfelds in dem Elektromotor des elektrischen Antriebssystems des Kraftfahrzeugs aufweisen. The optimized operating map is output in method step (d) in particular for use in the electric motor of the electric drive system of the motor vehicle or a corresponding control unit of the electric motor. The output can take various forms. This is how it can be The output involves, for example, storing, sending and/or displaying the optimized operating map. In addition, the method can of course also include the use of the optimized operating map in the electric motor of the electric drive system of the motor vehicle.
Es ist nicht notwendig, aber möglich, sämtliche Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in der durch die Nummerierung der Verfahrensschritte (a) bis (d) angegebenen Reihenfolge auszuführen. So können einzelne Verfahrensschritte auch in anderer als dieser Reihenfolge ausgeführt werden. Beispielsweise kann der Verfahrensschritt (b) vor oder nach dem Verfahrensschritt (a) ausgeführt. Auch können Verfahrensschritte simultan ausgeführt werden. So können beispielsweise die Verfahrensschritte (a) und (b) simultan ausgeführt werden. Die Nummerierung der Verfahrensschritte (a) bis (d) dient insoweit lediglich der besseren Übersichtlichkeit. It is not necessary, but possible, to carry out all process steps of the process according to the invention in the order indicated by the numbering of process steps (a) to (d). Individual process steps can also be carried out in a different order than this. For example, process step (b) can be carried out before or after process step (a). Process steps can also be carried out simultaneously. For example, process steps (a) and (b) can be carried out simultaneously. The numbering of the process steps (a) to (d) only serves to provide better clarity.
Vorteilhafterweise kann die zumindest eine Komponente eine elektrische Antriebskomponente des elektrischen Antriebssystems sein. Sie kann beispielsweise der Elektromotor, eine Traktionsbatterie, ein Wechselrichter, Leistungselektronik und/oder ein Getriebe des elektrischen Antriebssystems sein. Advantageously, the at least one component can be an electric drive component of the electric drive system. It can be, for example, the electric motor, a traction battery, an inverter, power electronics and/or a transmission of the electric drive system.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die zumindest eine Komponente des elektrischen Antriebssystems der Elektromotor oder ein Bauteil des Elektromotors des elektrischen Antriebssystems ist. Dann wird das Kraftkennfeld für den Elektromotor oder zumindest ein Bauteil des Elektromotors bereitgestellt. So können selbst die hör- und/oder spürbaren Schwingungen des Elektromotors, die den Fahrkomfort besonders beeinträchtigen können, mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens direkt reduziert werden. Beispielsweise kann das Bauteil ein Stator des Elektromotors sein. Das Verfahren kann insoweit auch als Verfahren zum Reduzieren der hör- und/oder spürbaren Schwingungen des Elektromotors bezeichnet werden. It is particularly advantageous if the at least one component of the electric drive system is the electric motor or a component of the electric motor of the electric drive system. The force map for the electric motor or at least a component of the electric motor is then provided. Even the audible and/or noticeable vibrations of the electric motor, which can particularly impair driving comfort, can be directly reduced using the method according to the invention. For example, the component can be a stator of the electric motor. In this respect, the method can also be referred to as a method for reducing the audible and/or noticeable vibrations of the electric motor.
Vorteilhafterweise wird das Verfahren außerdem außerhalb des Kraftfahrzeugs ausgeführt. Dies ermöglicht eine Optimierung des Ausgangs-Betriebskennfelds des Elektromotors des elektrischen Antriebssystems vor der späteren online-Nutzung in dem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug. Die Ausführung des Verfahrens außerhalb des Kraftfahrzeugs kann entsprechend auch als offline bezeichnet werden. Vorteilhafterweise können so jeweils individuelle Elektromotoren bzw. individuelle Kraftfahrzeuge vorab optimiert werden und die optimierten Betriebskennfelder dann bei der online-Nutzung dieser jeweils verwendet werden. Vorteilhafterweise werden durch die Ausführung des Verfahrens außerhalb des Kraftfahrzeugs dabei keine (CPU-)Ressourcen, insbesondere keine Rechenressourcen von Steuergeräten, des Kraftfahrzeugs gebunden. Ferner muss das Kraftfahrzeug auch nicht über derartige, kostenintensive Ressourcen verfügen, um ein erfindungsgemäß optimiertes Betriebskennfeld bereitstellen zu können.Advantageously, the method is also carried out outside the motor vehicle. This enables the initial operating map of the electric motor of the electric drive system to be optimized before later online use in the electrically driven motor vehicle. The execution of the method outside the motor vehicle can also be referred to as offline. Advantageously, individual electric motors or Individual motor vehicles are optimized in advance and the optimized operating maps are then used when they are used online. Advantageously, by executing the method outside the motor vehicle, no (CPU) resources, in particular no computing resources of control devices, of the motor vehicle are tied up. Furthermore, the motor vehicle does not have to have such cost-intensive resources in order to be able to provide an operating map optimized according to the invention.
Insbesondere kann die Reduktion der hör- und/oder spürbaren Schwingungen in dem zumindest einen Teilbetriebsbereich mit einem Effizienzverlust in dem zumindest einen Teilbetriebsbereich einhergehen. Das bedeutet, dass die Optimierung des Ausgangs-Betriebskennfelds in Richtung reduzierter hör- und/oder spürbarer Schwingungen nicht gänzlich ohne Nachteil durchgeführt wird, auch wenn dieser geringer ausfällt als im Stand der Technik, sondern in dem optimierten Betriebskennfeld an den veränderten Betriebspunkten mit einer gegenüber dem Ausgangs-Betriebskennfeld reduzierten Effizienz einhergeht. Entsprechend können die Betriebspunkte also durch Veränderung von Betriebsparametern des Elektromotors an den Betriebspunkten zu Ungunsten der Effizienz, damit jedoch zu Gunsten von geringeren Schwingungen manipuliert werden. In particular, the reduction in the audible and/or noticeable vibrations in the at least one partial operating range can be accompanied by a loss of efficiency in the at least one partial operating range. This means that the optimization of the initial operating map in the direction of reduced audible and/or noticeable vibrations is not carried out entirely without disadvantage, even if this is lower than in the prior art, but in the optimized operating map at the changed operating points with a opposite the initial operating map is accompanied by reduced efficiency. Accordingly, the operating points can be manipulated by changing the operating parameters of the electric motor at the operating points to the detriment of efficiency, but thus in favor of lower vibrations.
Das Verfahren kann optional einen weiteren Verfahrensschritt zwischen den Verfahrensschritten (b) und (c) nutzen, bei dem die hör- und/oder spürbaren Schwingungen in dem zumindest teilweisen Bereich von Betriebspunkten des Betriebsbereichs auf Basis des Kraftkennfelds ermittelt werden. Dann sind die hör- und/oder spürbaren Schwingungen in diesem oder einem gesamten Bereich des Betriebskennfelds bekannt. The method can optionally use a further method step between method steps (b) and (c), in which the audible and/or noticeable vibrations in the at least partial range of operating points of the operating range are determined on the basis of the force map. Then the audible and/or noticeable vibrations in this or an entire area of the operating map are known.
Neben dem obigen oder alternativ zu dem obigen weiteren Verfahrensschritt kann das Verfahren vorteilhafterweise den Schritt eines Auswählens des zumindest einen Teilbetriebsbereichs umfassen. Dieser weitere Verfahrensschritt kann insbesondere zwischen den Verfahrensschritten (b) und (c) ausgeführt werden. Dabei kann der Teilbetriebsbereich aus dem gesamten Betriebsbereich oder einer Menge von Teilbetriebsbereichen, die den gesamten Betriebsbereich beispielsweise in einer vordefinierten Art und Weise unterteilen können, ausgewählt werden. Es können auch mehrere Teilbetriebsbereiche ausgewählt werden. Die Auswahl kann noch vorgegebenen Kriterien erfolgen. Dabei ist es besonders vorteilhaft, das der zumindest eine Teilbetriebsbereich ausgewählt wird, wenn er einen vordefinierten Grenzwert von auftretenden Kräften überschreitet und/oder einen vordefinierten Grenzwert eines Effizienzverlustes unterschreitet. Der jeweilige vordefinierte Grenzwert kann dabei beispielsweise für einzelne Betriebspunkte oder eine Vielzahl an Betriebspunkten, beispielsweise in Form eines Durchschnitts oder Medians, bestimmt werden. Damit kann sichergestellt werden, dass nur Betriebspunkte in Teilbetriebsbereichen verändert werden, die hohe und deshalb vorzugsweise zu reduzierende Schwingungen im Betrieb hervorrufen, und/oder nur Betriebspunkte in Teilbetriebsbereichen verändert werden, bei denen die Reduzierung der hör- und/oder spürbaren Schwingungen mit einem vertretbaren Effizienzverlust gegenüber dem Ausgangs-Betriebskennfeld einhergeht. Ganz besonders vorteilhaft ist dabei die Kombination beider Grenzwerte, um bei der Optimierung einen Mittelweg zwischen Fahrkomfort und Effizienz zu beschreiten.In addition to the above or as an alternative to the above further method step, the method can advantageously include the step of selecting the at least one partial operating range. This further process step can be carried out in particular between process steps (b) and (c). The partial operating area can be selected from the entire operating area or a set of partial operating areas, which can divide the entire operating area, for example, in a predefined manner. Several sub-operational areas can also be selected. The selection can still be made according to specified criteria. It is particularly advantageous that the at least one partial operating range is selected if it exceeds a predefined limit value of forces occurring and/or falls below a predefined limit value of a loss of efficiency. The respective predefined limit value can be determined, for example, for individual operating points or a large number of operating points, for example in the form of an average or median. This can ensure that only operating points are changed in partial operating areas that cause high oscillations in operation and therefore preferably need to be reduced, and/or only operating points are changed in partial operating areas in which the reduction in audible and/or noticeable oscillations is acceptable There is a loss of efficiency compared to the initial operating map. The combination of both limit values is particularly advantageous in order to achieve a middle path between driving comfort and efficiency when optimizing.
Grundsätzlich kann das Ausgangs-Betriebskennfeld auch im gesamten Betriebsbereich des Elektromotors optimiert werden. Es kann aber vorteilhaft sein, dass Betriebskennfeld des zumindest einen Elektromotors nur in einem bestimmten Betriebsbereich zu optimieren. Eine derartige lokale Optimierung kann eingesetzt werden, um bestimmte Betriebsbereiche auszusparen, in denen beispielsweise in eine andere Richtung als NVH-Reduzierung, zum Beispiel zur Effizienzmaximierung des Elektromotors, optimiert werden kann. In principle, the initial operating map can also be optimized over the entire operating range of the electric motor. However, it can be advantageous to optimize the operating map of the at least one electric motor only in a specific operating range. Such local optimization can be used to exclude certain operating areas in which, for example, optimization can be carried out in a direction other than NVH reduction, for example to maximize the efficiency of the electric motor.
Vorteilhaft ist ganz besonders, wenn das Ausgangs-Betriebskennfeld außerhalb des zumindest einen Teilbetriebsbereichs auf eine maximale Effizienz des elektrischen Antriebssystems, insbesondere des Elektromotors, optimiert ist oder wird. Damit wird also eine lokale NVH-Optimierung durchgeführt, bei der das Ausgangs- Betriebskennfeld, welches bereits auf eine maximale Effizienz voroptimiert sein kann oder anschließend noch optimiert werden kann, nur in einem bestimmten, den Fahrkomfort einschränkenden NVH-Bereich optimiert wird. So kann gewährleistet werden, dass ein hoher Fahrkomfort bei über den gesamten Fahrzyklus gerechnet dennoch geringem Energieverbrauch erzielt wird. Ganz besonders kann zur Optimierung auf maximale Effizienz dabei ein Verfahren zur Maximierung des Drehmoments pro Watt (engl. „Maximum Torque per Watt“, kurz MTPW) verwendet werden. Auch ist vorteilhaft, wenn Schritt (c) unter der Bedingung ausgeführt wird, dass ein Drehmoment und eine Drehzahl des Elektromotors von dem Ausgangs- Betriebskennfeld beibehalten werden. So kann sichergestellt werden, dass das Ausgangs-Betriebskennfeld nur in einem bestimmten, insbesondere vorteilhaften Parameterbereich im Hinblick auf die zuvor erwähnte vorherige Optimierung auf maximale Effizienz verändert wird. Auch können weitere Bedingungen für die Optimierung des Kennfelds genutzt werden, die wiederum von konkreten Betriebsparametern des Elektromotors abhängig sein können. So können beispielsweise eine maximale verfügbare Spannung und eine maximal erlaubte Stromstärke als Betriebsparameter des Elektromotors vorgegeben werden, die in Schritt (c) eingehalten werden müssen, um real anwendbare Ergebnisse zu erhalten.It is particularly advantageous if the initial operating map is or will be optimized for maximum efficiency of the electric drive system, in particular of the electric motor, outside the at least one partial operating range. This means that a local NVH optimization is carried out, in which the initial operating map, which can already be pre-optimized to maximum efficiency or can subsequently be optimized, is only optimized in a specific NVH range that limits driving comfort. This ensures that a high level of driving comfort is achieved with low energy consumption over the entire driving cycle. In particular, a method for maximizing the torque per watt (MTPW for short) can be used to optimize for maximum efficiency. It is also advantageous if step (c) is carried out under the condition that a torque and a speed of the electric motor are maintained from the output operating map. In this way it can be ensured that the initial operating map is only changed in a specific, particularly advantageous parameter range with regard to the previously mentioned prior optimization for maximum efficiency. Further conditions can also be used to optimize the map, which in turn can depend on specific operating parameters of the electric motor. For example, a maximum available voltage and a maximum permitted current intensity can be specified as operating parameters of the electric motor, which must be adhered to in step (c) in order to obtain actually applicable results.
Vorteilhafterweise können in Schritt (c) zumindest ein Betriebsparameter oder mehrere Betriebsparameter des Elektromotors verändert werden. Dabei kann der zumindest eine Betriebsparameter eine Spannung und/oder eine Stromstärke des Elektromotors sein. Währenddessen können mögliche Bedingungen eingehalten werden, beispielsweise eine zulässige maximale Spannung und Stromstärke. Advantageously, at least one operating parameter or several operating parameters of the electric motor can be changed in step (c). The at least one operating parameter can be a voltage and/or a current strength of the electric motor. Meanwhile, possible conditions can be maintained, such as a permissible maximum voltage and current.
Möglich ist zudem, dass das Verfahren ferner das Erzeugen des Kraftkennfelds auf Basis eines Simulationsmodells der zumindest einen Komponente, insbesondere des Elektromotors und ferner insbesondere des gesamten elektrischen Antriebssystems oder des gesamten Kraftfahrzeugs, aufweist. Dadurch, dass ein Simulationsmodell zum Einsatz kommt, kann das Kraftkennfeld zerstörungsfrei, schnell und präzise ermittelt werden, statt eine reale Messung im Kraftfahrzeug durchzuführen. Dabei kann das Erzeugen des Kraftkennfelds vorteilhafterweise auf Basis einer Finite Elemente Analyse erfolgen. It is also possible for the method to further comprise generating the force map based on a simulation model of the at least one component, in particular the electric motor and further in particular the entire electric drive system or the entire motor vehicle. Because a simulation model is used, the force map can be determined non-destructively, quickly and precisely, instead of carrying out a real measurement in the motor vehicle. The force map can advantageously be generated on the basis of a finite element analysis.
Grundsätzlich kann zudem vorgesehen sein, dass das Verfahren für verschiedene Temperaturen und/oder Schwingungsordnungen durchgeführt oder wiederholt wird. Dabei können jeweils Kraftkennfelder für verschiedene Temperaturen und/oder Schwingungsordnungen bereitgestellt werden. In principle, it can also be provided that the method is carried out or repeated for different temperatures and/or vibration orders. Force maps can be provided for different temperatures and/or vibration orders.
Für die Ermittlung und Auswahl des Kraftkennfelds oder der Kraftkennfelder zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Verfahren ferner den Schritt umfasst: Erzeugen eines für den Elektromotor spezifischen ersten Datensatzes von unterschiedlichen Kraftkennfeldern, denen unterschiedliche Zeitordnungen und Raumordnungen zugeordnet sind, wobei die Kraftkennfelder im Betrieb des Elektromotors an zumindest einer Komponente des Elektromotors auftretende Kräfte für unterschiedliche Betriebsparameter des Elektromotors umfassen. Zudem kann das Verfahren den folgenden Schritt umfassen: Bereitstellen, insbesondere Erzeugen, eines für den Elektromotor spezifischen zweiten Datensatzes, welcher unterschiedlichen Raumordnungen und Zeitordnungen des ersten Datensatzes unterschiedliche Schallwerte der zumindest einen Komponente des Elektromotors zuordnet. Schließlich kann das Verfahren den folgenden Schritt umfassen: Ermitteln der Daten der hör- und/oder spürbaren Schwingungen des Elektromotors durch Auswählen von Kraftkennfeldern aus dem ersten Datensatz anhand eines Abgleichs der Schallwerte des zweiten Datensatzes mit einem vorgegebenen Schallgrenzwert. Die so ausgewählten Kraftkennfelder können für das erfindungsgemäße Verfahren im Schritt (b) bereitgestellt werden. For the determination and selection of the force map or force maps for use in the method according to the invention, it can advantageously be provided that the method further comprises the step: generating a first data set of different ones specific for the electric motor Force maps to which different time orders and spatial orders are assigned, the force maps comprising forces occurring on at least one component of the electric motor during operation of the electric motor for different operating parameters of the electric motor. In addition, the method can include the following step: providing, in particular generating, a second data set specific to the electric motor, which assigns different sound values of the at least one component of the electric motor to different spatial orders and time orders of the first data set. Finally, the method can include the following step: determining the data of the audible and/or noticeable vibrations of the electric motor by selecting force maps from the first data set based on a comparison of the sound values of the second data set with a predetermined sound limit value. The force maps selected in this way can be provided for the method according to the invention in step (b).
Die vorgenannten zusätzlichen Verfahrensschritte stellen damit Daten von hör- und/oder spürbaren Schwingungen des Elektromotors bereit, die für die Optimierung des Ausgangs-Betriebskennfelds des Elektromotors genutzt werden. Dadurch wird sichergestellt, dass nur solche hör- und/oder spürbaren Schwingungen reduziert werden, deren Schall einem vorgegebenen Schallgrenzwert entspricht oder darüber liegt. The aforementioned additional method steps thus provide data from audible and/or noticeable vibrations of the electric motor, which are used to optimize the initial operating map of the electric motor. This ensures that only those audible and/or noticeable vibrations whose sound corresponds to or is above a predetermined sound limit are reduced.
Der Schallgrenzwert kann dabei so gewählt werden, dass damit nur solche hör- und/oder spürbaren Schwingungen bzw. ein solches NVH-Verhalten in den Daten umfasst ist, welches im Fährbetrieb des Kraftfahrzeugs nur zu von den Passagieren im Innenraum des Kraftfahrzeugs hörbaren Geräuschen und/oder wahrnehmbaren Vibrationen führt. Insbesondere ist es möglich, den Schallgrenzwert so zu wählen, dass damit nur solche hör- und/oder spürbaren Schwingungen bzw. ein solches NVH-Verhalten umfasst ist, welches im Fährbetrieb des Kraftfahrzeugs nur zu die Passagiere des Kraftfahrzeugs störenden Geräuschen, also hinreichend hörbaren bzw. lauten Schwingungen, oder störenden Vibrationen, also im Fahrzeuginnenraum des Kraftfahrzeugs hinreichend spürbaren Schwingungen, sorgt. The sound limit value can be chosen so that only those audible and/or noticeable vibrations or such NVH behavior are included in the data, which during ferry operation of the motor vehicle only result in noises and/or audible by the passengers in the interior of the motor vehicle. or noticeable vibrations. In particular, it is possible to select the sound limit value in such a way that it only includes those audible and/or noticeable vibrations or such NVH behavior that, in ferry operation of the motor vehicle, only cause noises that disturb the passengers of the motor vehicle, i.e. that are sufficiently audible or .loud vibrations or disturbing vibrations, i.e. sufficiently noticeable vibrations in the vehicle interior of the motor vehicle.
Demnach ermöglichen die zusätzlichen Verfahrensschritte eine intelligente NVH- Datenselektion anhand eines besonderen Datensatzes, der hierin zur Unterscheidung vom ersten Datensatz als zweiter Datensatz bezeichnet wird, der in aus dem Stand der Technik bekannten Computerberechnungen nicht bzw. oder zumindest nicht in der durch das erfindungsgemäße Verfahren vorgeschlagenen Art und Weise verwendet wird. Entsprechend ist es zwar notwendig, den zweiten Datensatz bereitzustellen, insbesondere zu erzeugen, was einen gewissen Aufwand erfordert, gleichsam lässt sich damit eine erhebliche Reduktion der im Hinblick auf NVH relevanten und damit dem Verfahren im Schritt (b) zugeführten Kraftkennfeldern erzielen. Dadurch, dass nur diese reduzierten Daten, die aufgrund ihrer Selektion auch als komfortrelevante NVH-Daten (bezogen auf ihre Relevanz wegen möglichen Geräuschen und Vibrationen am Kraftfahrzeug, insbesondere im Fahrzeuginnenraum) bezeichnet werden können, bestimmt werden, während die für den Komfort weniger relevanten oder irrelevanten hör- und/oder spürbaren Schwingungen ausgeklammert werden, wird trotz einer Erzeugung des zweiten Datensatzes die notwendige Rechenzeit für das Verfahren insgesamt signifikant gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren reduziert. Die Rechenzeit kann so von mehreren Stunden auf wenige Minuten oder gar Sekunden reduziert werden. Accordingly, the additional process steps enable intelligent NVH data selection based on a special data set, which is referred to herein as the second data set to distinguish it from the first data set, which is in computer calculations known from the prior art are not used or at least not in the manner suggested by the method according to the invention. Accordingly, although it is necessary to provide the second data set, in particular to generate it, which requires a certain amount of effort, a significant reduction in the force maps relevant with regard to NVH and thus supplied to the method in step (b) can be achieved. The fact that only these reduced data, which due to their selection can also be referred to as comfort-relevant NVH data (based on their relevance due to possible noises and vibrations on the motor vehicle, especially in the vehicle interior), are determined, while those that are less relevant to comfort or Irrespective audible and/or noticeable vibrations are excluded, despite the generation of the second data set, the necessary computing time for the method as a whole is significantly reduced compared to the method known from the prior art. The computing time can be reduced from several hours to a few minutes or even seconds.
Als Zeitordnungen und Raumordnungen werden hierin insbesondere dimensionslose Größen des Elektromotors verstanden, die in seinem Betrieb auftreten. Die Zeitordnungen können aus den Frequenzen, insbesondere Anregungsfrequenzen, des Elektromotors abgeleitet sein. Die Raumordnungen können aus Verformungen, insbesondere an der Oberfläche, zumindest einer Komponente, insbesondere des Stators, des Elektromotors abgeleitet sein. Damit kann der Elektromotor hinsichtlich der Frequenz und der Verformung infolge der Krafteinwirkungen auf diesen und damit in Bezug auf die hör- und/oder spürbaren Schwingungen durch die Zeit- und Raumordnungen charakterisiert werden, wodurch auch die Kraftkennfelder über die Zeit- und Raumordnungen in dem ersten Datensatz korreliert werden können. Dabei besteht vorzugsweise eine vorgegebene Anzahl von Zeitordnungen und Raumordnungen, sodass quasi der gesamte (relevante) Betriebsbereich des Elektromotors mit den Zeitordnungen und Raumordnungen abgedeckt wird und in zeitlicher und räumlicher Hinsicht zugeordnet werden kann. Time orders and spatial orders are understood here to mean, in particular, dimensionless variables of the electric motor that occur during its operation. The time orders can be derived from the frequencies, in particular excitation frequencies, of the electric motor. The spatial orders can be derived from deformations, in particular on the surface, of at least one component, in particular the stator, of the electric motor. This means that the electric motor can be characterized by the time and spatial orders with regard to the frequency and the deformation as a result of the force acting on it and thus with regard to the audible and / or noticeable vibrations, which also means that the force maps over the time and spatial orders in the first Data set can be correlated. There is preferably a predetermined number of time orders and spatial orders, so that virtually the entire (relevant) operating range of the electric motor is covered by the time orders and spatial orders and can be assigned in terms of time and space.
Die jeweiligen Parameter wie Raumordnungen, Zeitordnungen, Kraftkennfelder, Schallwerte usw. in dem ersten Datensatz und in dem zweiten Datensatz können in beliebiger Form organisiert sein, beispielsweise in einer Tabelle, in Form einer oder mehrerer Funktionen, in Form von zwei- oder dreidimensionalen Diagrammen, einer beliebigen Kombination der vorgenannten oder dergleichen. So kann beispielsweise der erste Datensatz durch eine zweidimensionale graphische Repräsentation bzw. einen Plot abgespeichert oder abbildbar sein, bei dem die Zeitordnungen und Raumordnungen auf jeweiligen Koordinatenachsen abgetragen sind und diesen durch jeweilige Kraftkennfeldpunkte jeweils Kraftkennfelder zugeordnet sind, die wiederum mit ihren Informationen in einer weiteren zweidimensionalen graphischen Repräsentation abgespeichert oder abbildbar sein können. The respective parameters such as spatial orders, time orders, force maps, sound values, etc. in the first data set and in the second data set can be organized in any form, for example in a table, in the form of one or more functions, in the form of two- or three-dimensional diagrams, one any combination of the above or the like. For example, the first data set can be stored or mapped by a two-dimensional graphical representation or a plot, in which the time orders and spatial orders are plotted on respective coordinate axes and force maps are assigned to these by respective force map points, which in turn with their information in a further two-dimensional graphical representation can be saved or mapped.
Vorzugsweise werden unterschiedliche Raumordnungen für unterschiedliche Zeitordnungen anhand des Abgleichs der Schallwerte des zweiten Datensatzes mit dem vorgegebenen Schallgrenzwert vorausgewählt und die Kraftkennfelder gemäß den vorausgewählten Raumordnungen ausgewählt. Entsprechend werden in dem zweiten Datensatz nicht die Kraftkennfelder selbst ausgewählt, sondern erst durch die Vorauswahl der jeweiligen Raumordnung und Korrelation dieser vorausgewählten Raumordnung mit der zugehörigen Zeitordnung wird in dem ersten Datensatz das passende Kraftkennfeld ausgewählt. Preferably, different spatial orders for different time orders are preselected based on the comparison of the sound values of the second data set with the predetermined sound limit value and the force maps are selected according to the preselected spatial orders. Accordingly, the force maps themselves are not selected in the second data set, but only through the preselection of the respective spatial order and correlation of this preselected spatial order with the associated time order is the appropriate force map selected in the first data set.
Der Schallgrenzwert kann grundsätzlich ein Grenzwert für einen Schallwert sein. Dann werden die den Schallgrenzwert überschreitenden Raumordnungen für eine jeweilige Zeitordnung vorausgewählt und die diesen zugehörigen Kraftkennfelder ausgewählt. Der Schallgrenzwert kann aber auch eine Anzahl von Raumordnungen je Zeitordnung sein, die anhand ihres Schallwerts bei einer jeweiligen Zeitordnung oder Frequenz vorausgewählt werden sollen. So kann beispielsweise ein Schallgrenzwert durch eine Anzahl von beispielsweise drei Raumordnungen je Zeitordnung festgelegt werden. Das bedeutet, dass zu einer jeweiligen Zeitordnung oder Frequenz in dem zweiten Datensatz jeweils die drei Raumordnungen mit den höchsten Schallwerten vorausgewählt werden. The sound limit value can in principle be a limit value for a sound value. Then the spatial orders that exceed the sound limit are preselected for a respective time order and the force maps associated with them are selected. The sound limit value can also be a number of spatial orders per time order, which are to be preselected based on their sound value at a respective time order or frequency. For example, a sound limit value can be set by a number of, for example, three spatial orders per time order. This means that the three spatial orders with the highest sound values are preselected in the second data set for a respective time order or frequency.
Möglich ist es demnach, von allen Raumordnungen jeweils einer Zeitordnung jeweils diejenige(n) Raumordnung(en) vorauszuwählen, die den (die) höchsten Schallwert(e) aller Raumordnungen der jeweiligen Zeitordnung aufweist. Es werden also für jeweilige Zeitordnungen, insbesondere alle Zeitordnungen, diejenigen Raumordnungen ausgesucht, die anhand des Schallwerts befunden die größten hör- und/oder spürbaren Schwingungen aufweisen. It is therefore possible to pre-select the spatial order(s) from all spatial orders of a time order that has the highest sound value(s) of all spatial orders of the respective time order. For each time order, in particular all time orders, those spatial orders are selected which, based on the sound value, have the largest audible and/or noticeable vibrations.
Bevorzugt ist ferner, dass ein Betriebskennfeld des Elektromotors mit den ausgewählten Kraftkennfeldern kombiniert wird, sodass für unterschiedliche Zeitordnungen und unterschiedliche Raumordnungen von den Betriebspunkten des Elektromotors abhängige Betriebspunkt-Kraftkennfelder erhalten werden. Während die Betriebskennfelder insbesondere Betriebspunkte in Abhängigkeit von Drehmoment und Drehzahl angeben und die Effizienz des Elektromotors angeben können und die Kraftkennfelder insbesondere die am Elektromotor auftretenden Kräfte in Abhängigkeit von Betriebsparametern, wie beispielsweise Phasenwinkel und Strom, angeben, geben die Betriebspunkt-Kraftkennfelder die auftretenden Kräfte in Abhängigkeit der Betriebspunkte bzw. der Drehzahl und dem Drehmoment an. It is also preferred that an operating map of the electric motor is combined with the selected force maps, so that for different Time orders and different spatial orders depending on the operating points of the electric motor operating point force maps are obtained. While the operating maps in particular indicate operating points depending on torque and speed and can indicate the efficiency of the electric motor and the force maps in particular indicate the forces occurring on the electric motor as a function of operating parameters, such as phase angle and current, the operating point force maps indicate the forces occurring Dependence of the operating points or the speed and the torque.
Dazu ist bevorzugt, dass die Betriebspunkt-Kraftkennfelder für unterschiedliche Zeitordnungen mit den Schallwerten des zweiten Datensatzes kombiniert, insbesondere multipliziert, werden, sodass für unterschiedliche Zeitordnungen von den Betriebspunkten des Elektromotors abhängige Schallwertkennfelder erhalten werden. Die Schallwertkennfelder dienen damit als eine Art NVH-Karte für die verschiedenen Zeitordnungen und können damit vorzugsweise zur weiteren Optimierung des Elektromotors genutzt werden. For this purpose, it is preferred that the operating point force maps for different time orders are combined, in particular multiplied, with the sound values of the second data set, so that sound value maps that are dependent on the operating points of the electric motor are obtained for different time orders. The sound value maps thus serve as a kind of NVH map for the different time orders and can therefore preferably be used to further optimize the electric motor.
Bevorzugt ist zudem, dass die zumindest eine Komponente des Elektromotors ein Stator oder Rotor ist. Weil die hör- und/oder spürbaren Schwingungen des Elektromotors typischerweise am Stator und Rotor und im Luftspalt dazwischen auftreten, können die den Fahrkomfort besonders beeinträchtigenden Daten der hör- und/oder spürbaren Schwingungen dadurch besonders genau ermittelt werden.It is also preferred that the at least one component of the electric motor is a stator or rotor. Because the audible and/or noticeable vibrations of the electric motor typically occur on the stator and rotor and in the air gap between them, the data of the audible and/or noticeable vibrations that particularly impair driving comfort can be determined particularly precisely.
Dabei können die unterschiedlichen Raumordnungen unterschiedliche Verformungen angeben, die in einem Luftspalt zwischen dem Stator und dem Rotor des Elektromotors auftreten. Die Verformungen sind dabei insbesondere Verformungen des Stators infolge der darauf einwirkenden Kräfte. Die Verformungen treten dabei in Gestalt von Kraftwellen an dem Stator auf und können visualisiert werden. Die einzelnen Verformungen können eine dimensionslose Angabe sein und die einwirkenden Kräfte können durch die Angabe der jeweiligen Raumordnung angegeben werden. The different spatial orders can indicate different deformations that occur in an air gap between the stator and the rotor of the electric motor. The deformations are in particular deformations of the stator as a result of the forces acting on it. The deformations occur in the form of force waves on the stator and can be visualized. The individual deformations can be a dimensionless specification and the acting forces can be specified by specifying the respective spatial order.
Die Zeitordnungen wiederum können dimensionslose Verhältnisse zwischen einer Anregungsfrequenz des Elektromotors oder der zumindest einen Komponente, insbesondere des Stators, des Elektromotors und einer vorgegebenen Referenzfrequenz, insbesondere einer Anzahl von Rotorumdrehungen, insbesondere des Rotors des Elektromotors, pro Sekunde oder, mit anderen Worten, einer Drehzahl, angeben. The time orders in turn can represent dimensionless relationships between an excitation frequency of the electric motor or the at least one component, in particular of the stator, of the electric motor and a predetermined reference frequency, in particular a number of rotor revolutions, in particular of the rotor of the electric motor, per second or, in other words, a speed.
Ferner ist bevorzugt, wenn der zweite Datensatz einen Verlauf von Schallwerten über einer Frequenz, insbesondere einer Anregungsfrequenz des Elektromotors oder der zumindest einen Komponente, insbesondere des Stators, des Elektromotors, für Raumordnungen abbildet. Auch der zweite Datensatz kann demnach durch eine zweidimensionale graphische Repräsentation abgespeichert oder abbildbar sein, bei dem die Schallwerte und die Zeitordnungen oder diesen zuordenbare Frequenzen, insbesondere Anregungsfrequenzen des Elektromotors, auf den Koordinatenachsen eines zweidimensionalen Koordinatensystems abgetragen sein können. Die einzelnen Raumordnungen können als Graphen auf dem Koordinatensystem abgetragen sein, sodass jeweils abgelesen werden kann, welchen Schallwert die jeweilige Raumordnung bei welcher Frequenz oder Zeitordnung aufweist. Bei der hierin erläuterten Organisation des ersten Datensatzes und des zweiten Datensatzes ist ein einfacher Abgleich zwischen den beiden Datensätzen möglich. Dabei kann für einzelne oder alle Zeitordnungen in dem ersten Datensatz auf Basis der Zeitordnung oder dazu korrespondierenden Frequenz in dem zweiten Datensatz diejenige Raumordnung oder diejenigen Raumordnungen ausgewählt werden, welche den vorgegebenen Schallgrenzwert aufweisen, also insbesondere als störend für den Fahrkomfort beurteilt werden. Furthermore, it is preferred if the second data set maps a curve of sound values over a frequency, in particular an excitation frequency of the electric motor or the at least one component, in particular of the stator, of the electric motor, for spatial arrangements. The second data set can therefore also be stored or represented by a two-dimensional graphic representation, in which the sound values and the time orders or frequencies that can be assigned to them, in particular excitation frequencies of the electric motor, can be plotted on the coordinate axes of a two-dimensional coordinate system. The individual spatial orders can be plotted as graphs on the coordinate system, so that it can be read which sound value the respective spatial order has at which frequency or time order. With the organization of the first data set and the second data set explained here, a simple comparison between the two data sets is possible. In this case, for individual or all time orders in the first data set, on the basis of the time order or the corresponding frequency in the second data set, the spatial order or those spatial orders can be selected which have the predetermined sound limit value, i.e. in particular can be assessed as disruptive to driving comfort.
Bevorzugt ist weiterhin, dass der zweite Datensatz aus einem Simulationsmodell des Elektromotors erzeugt wird. Das Simulationsmodell kann beispielsweise auf einem CAD-Modell basieren. Für die Erzeugung des zweiten Datensatzes kann die zumindest eine Komponente des Elektromotors, insbesondere sein Stator, in dem Simulationsmodell dabei künstlichen Kräften, insbesondere Zug- und Druckkräften, ausgesetzt werden, die für die zuvor erwähnten Verformungen sorgen, denen die Raumordnungen zugewiesen werden. Dabei können die Kräfte hinsichtlich ihrer Richtung und/oder ihres Angriffspunktes am Stator entlang des Umfangs des Stators variiert werden. Wegen den künstlichen Kräften wird die Oberfläche des Stators verformt und so ein Schall ermittelbar, der von dem Stator und damit dem Elektromotor ausgeht. Dieser Schall kann in Form des Schallwerts angegeben werden, welcher wiederum beispielsweise ein Schalldruck, eine Schallleistung, eine Lautstärke, beispielsweise in Dezibel, oder eine andere Einheit oder eine Kombination von Einheiten sein kann. Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist eine Verwendung eines durch das erfindungsgemäße Verfahren ausgegebenen optimierten Betriebskennfelds zur Steuerung des Betriebs eines Elektromotors eines elektrischen Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs. It is also preferred that the second data set is generated from a simulation model of the electric motor. The simulation model can be based on a CAD model, for example. To generate the second data set, the at least one component of the electric motor, in particular its stator, can be exposed in the simulation model to artificial forces, in particular tensile and compressive forces, which cause the aforementioned deformations to which the spatial orders are assigned. The forces can be varied along the circumference of the stator in terms of their direction and/or their point of application on the stator. Because of the artificial forces, the surface of the stator is deformed and a sound can be detected that emanates from the stator and thus the electric motor. This sound can be specified in the form of the sound value, which in turn can be, for example, a sound pressure, a sound power, a volume, for example in decibels, or another unit or a combination of units. The invention also relates to the use of an optimized operating map output by the method according to the invention for controlling the operation of an electric motor of an electric drive system of a motor vehicle.
Damit bringt die erfindungsgemäße Verwendung die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren erläutert worden sind. The use according to the invention therefore brings with it the same advantages as have been explained in detail with reference to the method according to the invention.
Eine solche Verwendung kann dabei durch einen Schalter, der beispielsweise physisch oder elektronisch sein kann, und/oder eine Funktion im Kraftfahrzeug implementiert sein. Die Betätigung des Schalters und/oder Aktivierung der Funktion, kann das durch das erfindungsgemäße Verfahren gewonnene bzw. ausgegebene und in Bezug auf reduzierte hör- und/oder spürbare Schwingungen optimierte Steuerkennfeld im Kraftfahrzeug aktivieren. Dadurch kann das Kraftfahrzeug, insbesondere auf Fahrer- oder Insassenwunsch, in einem quasi bzw. praktisch geräuschlosen Modus fahren. Such use can be implemented by a switch, which can be physical or electronic, for example, and/or a function in the motor vehicle. The actuation of the switch and/or activation of the function can activate the control map in the motor vehicle that is obtained or output by the method according to the invention and is optimized with regard to reduced audible and/or noticeable vibrations. This allows the motor vehicle to drive in a quasi or practically silent mode, particularly at the driver's or occupant's request.
Ferner ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung zum Reduzieren der hör- und/oder spürbaren Schwingungen eines elektrischen Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs, wobei das System aufweist: Furthermore, the subject of the present invention is to reduce the audible and/or noticeable vibrations of an electric drive system of a motor vehicle, the system having:
- ein Bereitstellungsmodul zum - a deployment module for
(a) Bereitstellen eines Ausgangs-Betriebskennfelds des Elektromotors, wobei das Ausgangs-Betriebskennfeld Betriebspunkte des Elektromotors umfasst, (a) providing an output operating map of the electric motor, wherein the output operating map includes operating points of the electric motor,
(b) Bereitstellen eines Kraftkennfelds zumindest einer Komponente des elektrischen Antriebssystems für den Betrieb des Elektromotors mit dem bereitgestellten Ausgangs-Betriebskennfeld, wobei das Kraftkennfeld die im Betrieb des Elektromotors an der zumindest einen Komponente des elektrischen Antriebssystems auftretenden Kräfte für zumindest einen teilweisen Bereich von Betriebspunkten des Ausgangs-Betriebskennfelds umfasst, ein Veränderungsmodul zum (c) Verändern von Betriebspunkten des Ausgangs-Betriebskennfelds in zumindest einem Teilbetriebsbereich des Ausgangs-Betriebskennfelds auf Basis des bereitgestellten Kraftkennfelds zum Reduzieren der hör- und/oder spürbaren Schwingungen in dem zumindest einen Teilbetriebsbereich, und (b) Providing a force map of at least one component of the electric drive system for the operation of the electric motor with the provided output operating map, wherein the force map shows the forces occurring during operation of the electric motor on the at least one component of the electric drive system for at least a partial range of operating points of the Output operating map includes a change module for (c) changing operating points of the initial operating map in at least one partial operating range of the initial operating map based on the force map provided to reduce the audible and/or noticeable vibrations in the at least one partial operating range, and
- ein Ausgabemodul zum - an output module for
(d) Ausgeben des veränderten Ausgangs-Betriebskennfelds als optimiertes Betriebskennfeld. (d) Outputting the changed output operating map as an optimized operating map.
Damit bringt ein erfindungsgemäßes System die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren erläutert worden sind. Insbesondere kann das System zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet bzw. ausgebildet sein. A system according to the invention therefore brings with it the same advantages as have been explained in detail with reference to the method according to the invention. In particular, the system can be set up or designed to carry out the method according to the invention.
Die Module können dabei beispielsweise jeweils durch einen separaten Computerprogrammcode oder gemeinsam durch einen gemeinsamen Computerprogrammcode und/oder durch separate oder gemeinsame Funktionseinheiten eines Computers implementiert sein. Möglich ist auch, dass einzelne Module in einem gemeinsamen Modul implementiert sind, so beispielsweise das Bereitstellungmodul und das Veränderungsmodul. Das System kann insbesondere einen oder mehrere Computer umfassen oder durch den einen oder mehrere Computer gebildet sein, welcher oder welche die einzelnen Module aufweisen können. The modules can, for example, each be implemented by a separate computer program code or jointly by a common computer program code and/or by separate or common functional units of a computer. It is also possible for individual modules to be implemented in a common module, for example the provision module and the change module. The system can in particular include one or more computers or be formed by one or more computers, which can have the individual modules.
Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das erfindungsgemäße Verfahren oder die erfindungsgemäße Verwendung auszuführen. The present invention also provides a computer program product comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause it to carry out the method according to the invention or the use according to the invention.
Damit bringt ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren erläutert worden sind. A computer program product according to the invention thus brings with it the same advantages as have been explained in detail with reference to the method according to the invention.
Das Computerprogrammprodukt kann dabei ein Computerprogramm an sich oder ein Produkt, etwa ein computerlesbarer Datenspeicher, sein, auf dem ein Computerprogramm zur Ausführung des Verfahrens gespeichert sein kann. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschreiben sind. Es zeigen schematisch: The computer program product can be a computer program itself or a product, such as a computer-readable data memory, on which a computer program for carrying out the method can be stored. Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description, in which exemplary embodiments are described in detail with reference to the drawings. It shows schematically:
Fig. 1 ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, 1 shows an electrically driven motor vehicle,
Fig. 2 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems, undFig. 2 shows an embodiment of a system according to the invention, and
Fig. 3 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 3 shows an embodiment of a method according to the invention.
Identische oder funktionsgleiche Elemente sind in den Figuren 1 bis 3 jeweils mit demselben Bezugszeichen bezeichnet. Identical or functionally identical elements are each designated with the same reference numeral in Figures 1 to 3.
Figur 1 zeigt schematisch ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug 10 mit einem elektrischen Antriebssystem 11 . Das elektrische Antriebssystem 11 weist einen Elektromotor 12 auf. Figure 1 shows schematically an electrically driven motor vehicle 10 with an electric drive system 11. The electric drive system 11 has an electric motor 12.
Neben der genannten Komponente, insbesondere elektrischen Antriebskomponente, in Form des Elektromotors 12 kann das elektrische Antriebssystem 11 selbstverständlich weitere Komponenten 13, wie beispielsweise eine Traktionsbatterie, einen Wechselrichter, Leistungselektronik, Getriebe usw., aufweisen, die jedoch der Übersichtlichkeit halber nicht alle in der Fig. 1 gezeigt sind, sondern durch die Komponente 13 stellvertretend repräsentiert sind. In addition to the component mentioned, in particular the electric drive component, in the form of the electric motor 12, the electric drive system 11 can of course have further components 13, such as a traction battery, an inverter, power electronics, transmission, etc., which, however, are not all shown in the figure for the sake of clarity 1 are shown, but are represented by component 13.
Der Einfachheit halber und als bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschränkt sich die nachstehende Erläuterung von beispielhaften Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Systems 20 (siehe Fig. 2) und eines erfindungsgemäßen Verfahrens 30 (siehe Fig. 3) auf die elektrische Antriebskomponente 12, 13 in Form des beispielhaft nur einen Elektromotors 12. For the sake of simplicity and as a preferred exemplary embodiment, the following explanation of exemplary embodiments of a system 20 according to the invention (see FIG. 2) and a method 30 according to the invention (see FIG. 3) is limited to the electric drive component 12, 13 in the form of, for example, only one electric motor 12.
Figur 2 zeigt schematisch ein System 20 in Form eines Computers mit einem Bereitstellungsmodul 21 , einem Veränderungsmodul 22 und einem Ausgabemodul 23, wobei das System 20 sich außerhalb des in Fig. 1 gezeigten Kraftfahrzeugs 10 befindet. Das System 20 dient der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens 30 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und damit dem Reduzieren der hör- und/oder spürbaren Schwingungen (engl. "Noise Vibration Harshness", kurz NVH) des Elektromotors 12 des elektrischen Antriebssystems 11 des elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs 10 der Fig. 1. Dabei dient das Bereitstellungsmodul 21 dem Bereitstellen eines Ausgangs- Betriebskennfelds 1 des Elektromotors 12 und eines Kraftkennfelds 2 des Elektromotors 12 für den Betrieb des Elektromotors 12 mit dem bereitgestellten Ausgangs-Betriebskennfeld 1 oder, mit anderen Worten, ein Kraftkennfeld 2, das beim Betrieb des Elektromotors 12 mit dem Ausgangs-Betriebskennfeld 1 auftritt und entsprechend erzeugbar ist. Das Kraftkennfeld 2 gibt die im Betrieb des Elektromotors 12 an dem Elektromotor 12 oder einem oder mehreren seiner Bauteile, beispielsweise an seinem Stator, auftretenden Kräfte für zumindest einen teilweisen Bereich, bevorzugt den gesamten Bereich, von Betriebspunkten des Ausgangs-Betriebskennfelds 1 an. Das Ausgangs-Betriebskennfeld 1 kann vorteilhafterweise auf eine optimale Effizienz des Elektromotors 12 (vor)optimiert sein. Figure 2 shows schematically a system 20 in the form of a computer with a provision module 21, a change module 22 and an output module 23, the system 20 being located outside the motor vehicle 10 shown in Figure 1. The system 20 is used to carry out the method 30 according to the invention according to the exemplary embodiment of FIG driven motor vehicle 10 of FIG. 1. The provision module 21 serves to provide an output operating map 1 of the electric motor 12 and a force map 2 of the electric motor 12 for the operation of the electric motor 12 with the provided output operating map 1 or, in other words, a force map 2 that is used during operation of the electric motor 12 occurs with the output operating map 1 and can be generated accordingly. The force map 2 indicates the forces occurring during operation of the electric motor 12 on the electric motor 12 or one or more of its components, for example on its stator, for at least a partial range, preferably the entire range, of operating points of the initial operating map 1. The output operating map 1 can advantageously be (pre)optimized for optimal efficiency of the electric motor 12.
Das Veränderungsmodul 22 erhält das Ausgangs-Betriebskennfeld 1 und das Kraftkennfeld 2 und verändert auf dieser Basis die Betriebspunkte des Ausgangs- Betriebskennfelds 1 in zumindest einem Teilbetriebsbereich des Ausgangs- Betriebskennfelds 1 zu Gunsten geringerer hör- und/oder spürbarerer Schwingungen des Elektromotors 12. Dies kann beispielsweise derart geschehen, dass die Betriebspunkte des Ausgangs-Betriebskennfeld 1 zu Gunsten reduzierter hör- und/oder spürbaren Schwingungen des Elektromotors 12 mit einem vorbestimmten Grenzwert der gemäß dem Kraftkennfeld 2 bei den Betriebspunkten auftretenden Kräften verglichen werden. Wird der Grenzwert überschritten, der so gewählt sein kann, dass seine Überschreitung zu hör- und/oder spürbaren Schwingungen im Fährbetrieb führt, die als kritisch für den Fahrkomfort eingestuft werden, können die Betriebspunkte, die für diese Schwingungen sorgen, verändert werden. So lässt sich der Teilbetriebsbereich als Bereich mit besonders kritischen Betriebspunkten hinsichtlich der hör- und/oder spürbaren Schwingungen bestimmen. The change module 22 receives the initial operating map 1 and the force map 2 and, on this basis, changes the operating points of the initial operating map 1 in at least a partial operating range of the initial operating map 1 in favor of lower audible and / or more noticeable vibrations of the electric motor 12. This can For example, this can happen in such a way that the operating points of the initial operating map 1 are compared with a predetermined limit value of the forces occurring at the operating points according to the force map 2 in favor of reduced audible and / or noticeable vibrations of the electric motor 12. If the limit value is exceeded, which can be chosen so that its exceedance leads to audible and/or noticeable vibrations in ferry operations that are classified as critical for ride comfort, the operating points that cause these vibrations can be changed. In this way, the partial operating range can be defined as an area with particularly critical operating points with regard to audible and/or noticeable vibrations.
Vorzugsweise kann zudem ein Grenzwert für einen Effizienzverlust zum Einsatz kommen, der zusätzlich zur Auswahl des Teilbetriebsbereichs benutzt wird. Denn die Modifikation in Richtung geringerer Schwingungen geht aufgrund der Veränderung von Betriebsparametern an den Betriebspunkten mit einem Effizienzverlust einher, wenn das Ausgangs-Betriebskennfeld 1 auf maximale Effizienz (vor)optimiert ist. Dann werden die Betriebspunkte also nur verändert, wenn der Effizienzverlust gemessen an der Grenzwertwahl toleriert wird. Im Ergebnis erzeugt das Veränderungsmodul 22, welches alternativ auch als ein Optimierungsmodul (Optimierung der NVH) bezeichnet werden kann und wie es in der Fig. 2 gezeigt ist, ein im Hinblick auf NVH optimiertes Betriebskennfeld 3. Dieses optimierte Betriebskennfeld 3 wird von einem Ausgabemodul 23 ausgegeben, welches, alternativ zu der Darstellung von Fig. 2, auch zusammen mit dem Veränderungsmodul 22 implementiert sein kann. Preferably, a limit value for a loss of efficiency can also be used, which is used in addition to selecting the partial operating range. This is because the modification in the direction of lower oscillations is accompanied by a loss of efficiency due to the change in operating parameters at the operating points if the initial operating map 1 is (pre)optimized for maximum efficiency. Then the operating points are only changed if the loss of efficiency is tolerated as measured by the choice of limit values. As a result, the change module 22, which can alternatively be referred to as an optimization module (optimization of NVH) and, as shown in FIG. 2, generates an operating map 3 optimized with regard to NVH. This optimized operating map 3 is generated by an output module 23 output, which, as an alternative to the representation of FIG. 2, can also be implemented together with the change module 22.
Wie in Zusammenschau der Fig. 1 und 2 durch einen Pfeil zwischen der Fig. 1 und 2 erkennbar ist, wird das nunmehr optimierte Betriebskennfeld 3 an das elektrische Antriebssystem 11 ausgegeben bzw. übergeben und sodann in dem Kraftfahrzeug 10, insbesondere von einer entsprechenden Steuerung bzw. einem Steuergerät, verwendet. Zum einen kann dadurch ein Betrieb des Kraftfahrzugs 10 mit bezogen auf den Fahrkomfort quasi bzw. praktisch geräuschlos arbeitendem Elektromotor 12 in lokalen und kritischen NVH-Bereichen erzielt werden, weil diese kritischen NVH- Bereiche in dem optimierten Betriebskennfeld 3 gegenüber dem Ausgangs- Betriebskennfeld 1 optimiert sind. Zum anderen kann außerhalb dieser lokalen und kritischen NVH-Bereiche mit maximaler Effizienz des elektrischen AntriebssystemsAs can be seen by looking at FIGS. 1 and 2 together by an arrow between FIGS .a control unit. On the one hand, this allows operation of the motor vehicle 10 with the electric motor 12 operating virtually or practically noiselessly in local and critical NVH areas in relation to driving comfort, because these critical NVH areas are optimized in the optimized operating map 3 compared to the initial operating map 1 are. On the other hand, outside of these local and critical NVH areas, the electric drive system can operate at maximum efficiency
11 gearbeitet werden. Entsprechend erfolgt die beschriebene Optimierung des Ausgangs-Betriebskennfelds 1 des Elektromotors 12 offline durch das System 20. Das Ergebnis in Form des optimierten Betriebskennfelds 3 wird dann jedoch in dem Kraftfahrzeug 10 implementiert und online, also während der Fahrt des Kraftfahrzeugs 10, eingesetzt. 11 can be worked on. Accordingly, the described optimization of the output operating map 1 of the electric motor 12 is carried out offline by the system 20. However, the result in the form of the optimized operating map 3 is then implemented in the motor vehicle 10 and used online, i.e. while the motor vehicle 10 is driving.
Figur 3 zeigt ein weiteres Beispiel des bereits erläuterten erfindungsgemäßen Verfahrens 30 in Form von Verfahrensschritten 31...37 mit weiteren Details. Figure 3 shows a further example of the already explained method 30 according to the invention in the form of method steps 31...37 with further details.
In dem Verfahrensschritt 31 erfolgt die Voroptimierung des Betriebskennfelds 1 auf maximale Effizienz durch Maximierung des Drehmoments pro Watt. In dem Verfahrensschritt 32 werden Bedingungen für die nachfolgende Optimierung durch das Veränderungsmodul 22 aufgestellt. Eine solche Bedingung kann insbesondere sein, dass ein Drehmoment und eine Drehzahl des zumindest einen ElektromotorsIn method step 31, the operating map 1 is pre-optimized for maximum efficiency by maximizing the torque per watt. In method step 32, conditions for the subsequent optimization are established by the change module 22. Such a condition can in particular be that a torque and a speed of the at least one electric motor
12 von dem voroptimierten Betriebskennfeld 1 beibehalten werden. Weitere Bedingungen können die maximale verfügbare Spannung und eine maximal erlaubte Stromstärke als Betriebsparameter des Elektromotors 12 vorgeben. 12 are retained by the pre-optimized operating map 1. Further conditions can specify the maximum available voltage and a maximum permitted current as operating parameters of the electric motor 12.
Parallel zu oder, alternativ, vor oder nach den Verfahrensschritten 31 und 32 werden die Verfahrensschritte 33, 34 und 35 hintereinander ausgeführt. In dem Verfahrensschritt 33 wird ein Simulationsmodell des Elektromotors 12 bereitgestellt oder erzeugt. Dies kann auf der Basis einer Finite Elemente Analyse erfolgen. In dem Verfahrensschritt 34 wird dann das Kraftkennfeld 2 auf Basis einer Betriebssimulation des Simulationsmodells des Elektromotors 12 mit dem Ausgangs- Betriebskennfeld 1 erzeugt. Das Kraftkennfeld 2 kann die auftretenden Kräfte in einer Zeit-Raum-Ordnung darstellen. Das Kraftkennfeld 2 kann durch Stromkomponenten Id, Iq des Stroms mit Kraftkennwerten, beispielsweise in Newton, über jeden Betriebspunkt aufgespannt werden. In dem Verfahrensschritt 35 wird das so erhaltene Kraftkennfeld 2 dann zur Optimierung bereitgestellt. Parallel to or, alternatively, before or after method steps 31 and 32, method steps 33, 34 and 35 are carried out one after the other. By In method step 33, a simulation model of the electric motor 12 is provided or generated. This can be done on the basis of a finite element analysis. In method step 34, the force map 2 is then generated on the basis of an operating simulation of the simulation model of the electric motor 12 with the initial operating map 1. The force map 2 can represent the forces occurring in a time-space order. The force map 2 can be spanned over each operating point by current components Id, Iq of the current with force characteristics, for example in Newton. In method step 35, the force map 2 thus obtained is then made available for optimization.
In dem Verfahrensschritt 36 erfolgt nun die Optimierung des Ausgangs- Betriebskennfelds 1 , wobei die, wie oben beschrieben, ausgewählten Betriebspunkte in dem Ausgangs-Betriebskennfeld 1 unter Einhaltung der zuvor definierten Bedingungen optimiert werden können. Dazu können die jeweiligen Betriebsparameter des Elektromotors 12, wie Spannung und Stromstärke, angepasst werden. In dem Verfahrensschritt 37 erfolgt die Ausgabe des optimierten Betriebskennfelds 3 zur Nutzung in dem elektrischen Antriebssystem 11 des Kraftfahrzeugs 10. In the method step 36, the optimization of the initial operating map 1 now takes place, whereby the operating points selected, as described above, in the initial operating map 1 can be optimized in compliance with the previously defined conditions. For this purpose, the respective operating parameters of the electric motor 12, such as voltage and current, can be adjusted. In method step 37, the optimized operating map 3 is output for use in the electric drive system 11 of the motor vehicle 10.
Die voranstehenden Erläuterungen der Ausführungsformen beschreiben die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. The above explanations of the embodiments describe the present invention solely in terms of examples.
Bezugszeichenliste Reference symbol list
1 Ausgangs-Betriebskennfeld 1 output operating map
2 Kraftkennfeld 2 force map
3 optimiertes Betriebskennfeld 3 optimized operating map
10 Kraftfahrzeug 10 motor vehicle
11 elektrisches Antriebssystem 11 electric drive system
12 Komponente, elektrische Antriebskomponente, Elektromotor12 component, electric drive component, electric motor
13 Komponente, elektrische Antriebskomponente 13 component, electric drive component
20 System 20 system
21 Bereitstellungsmodul 21 Deployment Module
22 Veränderungsmodul 22 change module
23 Ausgabemodul 23 output module
30 Verfahren 30 procedures
31-37 Verfahrensschritte 31-37 procedural steps

Claims

Patentansprüche Patent claims
1 . Verfahren (30) zum Reduzieren der hör- und/oder spürbaren Schwingungen eines elektrischen Antriebssystems (11 ) eines Kraftfahrzeugs (10) durch Ausgeben eines optimierten Betriebskennfelds (3) für einen Elektromotor (12) des elektrischen Antriebssystems (1 1 ), wobei das Verfahren (30) durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: 1 . Method (30) for reducing the audible and/or noticeable vibrations of an electric drive system (11) of a motor vehicle (10) by outputting an optimized operating map (3) for an electric motor (12) of the electric drive system (1 1), the method (30) is characterized by the following steps:
(a) Bereitstellen eines Ausgangs-Betriebskennfelds (1 ) des Elektromotors (12), wobei das Ausgangs-Betriebskennfeld (1 ) Betriebspunkte des Elektromotors (12) umfasst, (a) providing an output operating map (1) of the electric motor (12), the output operating map (1) comprising operating points of the electric motor (12),
(b) Bereitstellen eines Kraftkennfelds (2) zumindest einer Komponente (12, 13) des elektrischen Antriebssystems (11 ) für den Betrieb des Elektromotors (12) mit dem bereitgestellten Ausgangs-Betriebskennfeld (1 ), wobei das Kraftkennfeld (2) die im Betrieb des Elektromotors (12) an der zumindest einen Komponente (12, 13) des elektrischen Antriebssystems (1 1 ) auftretenden Kräfte für zumindest einen teilweisen Bereich von Betriebspunkten des Ausgangs-Betriebskennfelds (1 ) umfasst, (b) providing a force map (2) of at least one component (12, 13) of the electric drive system (11) for the operation of the electric motor (12) with the provided output operating map (1), the force map (2) being in operation of the electric motor (12) on the at least one component (12, 13) of the electric drive system (1 1) for at least a partial range of operating points of the output operating map (1),
(c) Verändern von Betriebspunkten des Ausgangs-Betriebskennfelds (1 ) in zumindest einem Teilbetriebsbereich des Ausgangs-Betriebskennfelds (1 ) auf Basis des bereitgestellten Kraftkennfelds (2) zum Reduzieren der hör- und/oder spürbaren Schwingungen in dem zumindest einen Teilbetriebsbereich, und (c) changing operating points of the initial operating map (1) in at least one partial operating range of the initial operating map (1) based on the force map (2) provided to reduce the audible and/or noticeable vibrations in the at least one partial operating range, and
(d) Ausgeben des veränderten Ausgangs-Betriebskennfelds (1 ) als optimiertes Betriebskennfeld (3). (d) Outputting the changed initial operating map (1) as an optimized operating map (3).
2. Verfahren (30) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (12, 13) des elektrischen Antriebssystems (1 1 ) der Elektromotor (12) oder ein Bauteil des Elektromotors (12) ist. 2. Method (30) according to claim 1, characterized in that the component (12, 13) of the electric drive system (1 1) is the electric motor (12) or a component of the electric motor (12).
3. Verfahren (30) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (30) außerhalb des Kraftfahrzeugs (10) ausgeführt wird. 3. Method (30) according to claim 1 or 2, characterized in that the method (30) is carried out outside the motor vehicle (10).
4. Verfahren (30) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktion der hör- und/oder spürbaren Schwingungen in dem zumindest einen Teilbetriebsbereich mit einem Effizienzverlust in dem zumindest einen Teilbetriebsbereich einhergeht. Verfahren (30) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (30) ferner den Schritt eines Auswählens des zumindest einen Teilbetriebsbereichs umfasst. Verfahren (30) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Teilbetriebsbereich ausgewählt wird, wenn er einen vordefinierten Grenzwert von auftretenden Kräften überschreitet und/oder einen vordefinierten Grenzwert eines Effizienzverlustes unterschreitet. Verfahren (30) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangs-Betriebskennfeld (1 ) außerhalb des zumindest einen Teilbetriebsbereichs auf eine maximale Effizienz des elektrischen Antriebssystems (11 ) optimiert ist oder wird. Verfahren (30) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt (c) unter der Bedingung ausgeführt wird, dass ein Drehmoment und eine Drehzahl des Elektromotors (12) von dem Ausgangs-Betriebskennfeld (1) beibehalten werden. Verfahren (30) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (c) zumindest ein Betriebsparameter oder mehrere Betriebsparameter des Elektromotors (12) verändert werden. Verfahren (30) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Betriebsparameter eine Spannung und/oder eine Stromstärke des Elektromotors (12) ist. Verfahren (30) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (30) ferner das Erzeugen des Kraftkennfelds (2) auf Basis eines Simulationsmodells der zumindest einen Komponente (12, 13) des elektrischen Antriebssystems (11) aufweist. Verfahren (30) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen des Kraftkennfelds auf Basis einer Finite Elemente Analyse erfolgt. 4. Method (30) according to one of the preceding claims, characterized in that the reduction of the audible and / or noticeable Oscillations in the at least one partial operating area are accompanied by a loss of efficiency in the at least one partial operating area. Method (30) according to one of the preceding claims, characterized in that the method (30) further comprises the step of selecting the at least one partial operating range. Method (30) according to claim 5, characterized in that the at least one partial operating range is selected if it exceeds a predefined limit value of forces occurring and / or falls below a predefined limit value of a loss of efficiency. Method (30) according to one of the preceding claims, characterized in that the initial operating map (1) is or will be optimized for maximum efficiency of the electric drive system (11) outside the at least one partial operating range. Method (30) according to one of the preceding claims, characterized in that step (c) is carried out under the condition that a torque and a speed of the electric motor (12) are maintained from the output operating map (1). Method (30) according to one of the preceding claims, characterized in that in step (c) at least one operating parameter or several operating parameters of the electric motor (12) are changed. Method (30) according to claim 9, characterized in that the at least one operating parameter is a voltage and/or a current intensity of the electric motor (12). Method (30) according to one of the preceding claims, characterized in that the method (30) further comprises generating the force map (2) based on a simulation model of the at least one component (12, 13) of the electric drive system (11). Method (30) according to claim 11, characterized in that the generation of the force map is based on a finite element analysis.
13. Verwendung eines durch das Verfahren (30) nach einem der voranstehenden Ansprüche ausgegebenen optimierten Betriebskennfelds (3) zur Steuerung des Betriebs eines Elektromotors (12) eines elektrischen Antriebssystems (1 1 ) eines Kraftfahrzeugs (10). 13. Use of an optimized operating map (3) output by the method (30) according to one of the preceding claims for controlling the operation of an electric motor (12) of an electric drive system (1 1) of a motor vehicle (10).
14. System (20) zum Reduzieren der hör- und/oder spürbaren Schwingungen eines elektrischen Antriebssystems (11 ) eines Kraftfahrzeugs (10), wobei das System gekennzeichnet ist durch: 14. System (20) for reducing the audible and / or noticeable vibrations of an electric drive system (11) of a motor vehicle (10), the system being characterized by:
- ein Bereitstellungsmodul (21 ) zum - a provision module (21) for
(a) Bereitstellen eines Ausgangs-Betriebskennfelds (1 ) des Elektromotors (12), wobei das Ausgangs-Betriebskennfeld (1 ) Betriebspunkte des Elektromotors (12) umfasst, (a) providing an output operating map (1) of the electric motor (12), the output operating map (1) comprising operating points of the electric motor (12),
(b) Bereitstellen eines Kraftkennfelds (2) zumindest einer Komponente (12, 13) des elektrischen Antriebssystems (11 ) für den Betrieb des Elektromotors (12) mit dem bereitgestellten Ausgangs-Betriebskennfeld (1 ), wobei das Kraftkennfeld (2) die im Betrieb des Elektromotors (12) an der zumindest einen Komponente (12, 13) des elektrischen Antriebssystems (1 1 ) auftretenden Kräfte für zumindest einen teilweisen Bereich von Betriebspunkten des Ausgangs-Betriebskennfelds (1 ) umfasst, (b) providing a force map (2) of at least one component (12, 13) of the electric drive system (11) for the operation of the electric motor (12) with the provided output operating map (1), the force map (2) being in operation of the electric motor (12) on the at least one component (12, 13) of the electric drive system (1 1) for at least a partial range of operating points of the output operating map (1),
- ein Veränderungsmodul (22) zum - a change module (22) for
(c) Verändern von Betriebspunkten des Ausgangs-Betriebskennfelds (1 ) in zumindest einem Teilbetriebsbereich des Ausgangs-Betriebskennfelds (1 ) auf Basis des bereitgestellten Kraftkennfelds (2) zum Reduzieren der hör- und/oder spürbaren Schwingungen in dem zumindest einen Teilbetriebsbereich, und (c) changing operating points of the initial operating map (1) in at least one partial operating range of the initial operating map (1) based on the force map (2) provided to reduce the audible and/or noticeable vibrations in the at least one partial operating range, and
- ein Ausgabemodul (23) zum - an output module (23) for
(d) Ausgeben des veränderten Ausgangs-Betriebskennfelds (1 ) als optimiertes Betriebskennfeld (3). (d) Outputting the changed initial operating map (1) as an optimized operating map (3).
15. Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder die Verwendung nach Anspruch 13 auszuführen. 15. Computer program product, comprising commands which, when the program is executed by a computer, cause it to use the method (30) according to one of claims 1 to 12 or the use according to claim 13 to carry out.
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