WO2024022751A1 - Verfahren und vorrichtung zur reduzierung von schwingungen einer elektrischen antriebseinheit eines fahrzeugs - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur reduzierung von schwingungen einer elektrischen antriebseinheit eines fahrzeugs Download PDF

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    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/0006—Vibration-damping or noise reducing means specially adapted for gearings

Definitions

  • the invention relates to a method and a corresponding device for compensating for variations in the tooth force of a transmission, in particular in order to reduce vibrations in the electric drive unit of a vehicle.
  • An at least partially electrically driven vehicle has an electric machine that is set up to drive and/or decelerate the vehicle.
  • vibrations and airborne sound emissions from one or more components of the vehicle may occur, particularly due to the drive train of the vehicle, which may be perceived as unpleasant by a user of the vehicle.
  • This document deals with the technical task of reducing vibrations and airborne sound emissions from one or more vehicle components caused by the drive train, in particular by the transmission. of an electrically powered vehicle in an efficient and reliable manner.
  • a device for reducing vibration of an electric drive unit of a (motor) vehicle may have an occupant cabin for one or more occupants.
  • the vibration of the drive unit can cause a vibration of a vehicle component, which can be perceptible, in particular audible, to an occupant of the passenger cabin.
  • the vehicle component can, for example, have a surface that can vibrate (such as a sheet of metal or a plastic plate).
  • the vehicle component can be arranged and/or attached to the body of the vehicle.
  • the electric drive unit includes at least one electric drive machine and a gearbox (whereby the vibration of the drive unit can be caused by the gearbox).
  • the drive unit can have a housing in which the drive machine and the transmission are arranged.
  • the drive unit can, if necessary, be mounted directly on the body of the vehicle.
  • the drive unit can be mounted on an axle support, the axle support being mounted on the body of the vehicle.
  • the drive unit can be mounted on a wheel carrier of a wheel coupled to the drive machine, the wheel carrier typically being mounted on the body of the vehicle.
  • the wheel carrier can be mounted to the body of the vehicle via the wheel suspension and the axle carrier.
  • the mechanical coupling between the drive unit and the wheel can enable the transmission of torque from the drive machine to the wheel (and/or in the opposite direction).
  • the drive unit can be arranged in the vehicle in such a way that the shaft of the drive machine and/or the transmission runs along the transverse axis of the vehicle (eg between a right and a left wheel of the vehicle).
  • the transverse axis of the vehicle is typically arranged perpendicular to the longitudinal axis of the vehicle and perpendicular to the vertical axis of the vehicle.
  • the device is set up to determine vibration data in relation to the vibration of the drive unit.
  • the vibration data may indicate the amplitude and/or the frequency and/or the phase of the drive unit's vibration.
  • the vibration data can be recorded using one or more vehicle sensors.
  • An exemplary vehicle sensor is a microphone that is arranged in or on the drive unit, in particular in or on the housing of the drive unit.
  • Another exemplary vehicle sensor is an acceleration sensor that is arranged in or on the drive unit, in particular in or on the housing of the drive unit.
  • a further exemplary vehicle sensor is a torsional torque sensor which is arranged on at least one shaft (eg on the first and/or the second shaft) of the transmission of the electric drive unit.
  • the device is also set up to determine a compensation torque for reducing the vibration of the vehicle component based on the vibration data.
  • one or more parameters of the compensation torque can be determined based on the vibration data.
  • the one or more parameters of the compensation torque may include the amplitude and/or the frequency (or the period length) and/or the phase of the compensation torque.
  • the device is set up to ensure that a total torque is provided by the drive machine, the total torque comprising the driving operating torque to be provided for the ferry operation of the vehicle, which is superimposed on the compensation torque.
  • the total torque produced by the drive machine can correspond in particular to the sum or the superposition of the driving operating torque and the compensation torque.
  • the compensation torque can cause a relatively high-frequency oscillation of the driving operating torque.
  • the compensation torque can have a time average of zero and can be designed to oscillate around the zero value at a specific frequency.
  • the compensation torque can, for example, have a frequency of 100Hz or more, or 300Hz or more, or 500Hz or more, for example between 300Hz and 5kHz.
  • the driving operating torque can have been specified by the driver via a control element, in particular via an accelerator pedal, and/or by a driving function for automated longitudinal guidance of the vehicle. Furthermore, the driving operating torque can include a drive torque for driving the vehicle and/or a recuperation torque for decelerating the vehicle.
  • a device is therefore described which is designed, during the ferry operation of the vehicle, to control the driving operating torque of the one or more electric ones for the ferry operation (for acceleration or deceleration). To superimpose a compensation torque on the vehicle's drive machines in order to reduce (e.g. dampen and/or cancel) a detected vibration of the vehicle's drive unit.
  • the device thus makes it possible to use the one or more electric drive machines of the vehicle as active vibration absorbers (without impairing the task of the one or more drive machines aimed at ferrying the vehicle). In this way, a particularly efficient and reliable reduction in vibrations of the drive unit of a vehicle can be achieved.
  • the device can be set up to repeatedly determine current vibration data at a sequence of successive times.
  • the compensation torque can then be repeatedly adapted to the current vibration data. In this way, a permanent reduction in vehicle vibrations can be achieved.
  • the device can be set up to determine one or more actual values (e.g. an actual level) of the vibration of the drive unit based on the vibration data and to compare them with one or more corresponding target values (e.g. a target level) in order to determine a control error.
  • the device can further be set up to determine parameter values for the one or more parameters of the compensation torque based on the control error using a (P, I and/or D) controller. This can be repeated at a sequence of successive times.
  • a control loop can therefore be used to adapt the compensation torque to the respective detected vibration of the drive unit. In this way, a particularly robust and reliable reduction in vibrations of the drive unit can be achieved.
  • the gear may include at least a pair of interlocking gear edges.
  • the vibration of the electric drive unit can be caused by the interlocking gears.
  • the vibration of the drive unit can depend on variations in the tooth force between teeth of the meshing gears. The device thus makes it possible to at least partially or completely compensate for tooth force variations in the transmission of the drive unit in an efficient and reliable manner.
  • the device can be set up to determine the speed of a (drive or output) shaft and/or a (drive or output) gear of the transmission. Alternatively or additionally, the torque or force applied to the respective shaft and/or the respective gear of the transmission can be determined. The vibration data and/or the compensation torque can then be determined in a particularly precise and robust manner depending on the speed and/or the torque.
  • the device can be set up to determine (previously determined) characteristic data with respect to the course of the rotational path error caused on a pair of interlocking tooth edges of the transmission.
  • the characteristics can depend on the speed of one of the meshing gears and/or on a torque applied to at least one of the meshing gears (or can be determined or selected depending on the speed and/or the torque).
  • the vibration data and/or the compensation torque can then be determined in a particularly precise and robust manner depending on the characteristic data.
  • a (road) motor vehicle in particular a passenger car or a truck or a bus or a motorcycle
  • vehicle in particular a passenger car or a truck or a bus or a motorcycle
  • a method for reducing vibration of an electric drive unit of a (motor) vehicle wherein the drive unit has at least one electric drive unit Prime mover and a transmission for driving (one or more wheels) of the vehicle.
  • the method includes determining vibration data in relation to the vibration of the electric drive unit, as well as determining, based on the vibration data, a compensation torque for reducing the vibration of the drive unit.
  • the method includes causing the drive machine to produce a total torque which includes the driving operating torque to be produced for the ferry operation of the vehicle, which is superimposed on the compensation torque.
  • SW software program
  • the SW program can be set up to run on a processor (e.g. on a vehicle control unit) and thereby carry out the method described in this document.
  • the storage medium may include a SW program configured to be executed on a processor and thereby carry out the method described in this document.
  • Figure 1 shows an exemplary vehicle with an electric drive machine
  • Figure 2a shows an exemplary mounting of an electric drive unit of a vehicle
  • Figure 2b shows an exemplary electric drive unit with a gear
  • Figure 2c shows an exemplary toothing of gears of the transmission
  • Figure 2d shows an exemplary course of the rotational path error as a function of the engagement time or the engagement location of the teeth of a toothing
  • Figure 3a shows exemplary (torsional) vibrations of an electric drive machine about the motor axis
  • Figure 3b shows an exemplary superimposition of the drive torque with a compensation torque
  • Figure 3c shows an exemplary control loop for setting the compensation torque
  • Figure 4 is a flow chart of an exemplary method for reducing the vibrations of an electric drive unit.
  • FIG. 1 shows an exemplary vehicle 100 with an electric drive machine 102, which is set up to drive one or more wheels 104 of the vehicle 100.
  • the user, in particular the driver, of the vehicle 100 can request a specific drive torque via a control element 103, for example via an accelerator pedal.
  • the control signal generated by the control element 103 can be evaluated by a (control) device 101 of the vehicle 100, and the device 101 can cause the electric machine 102 to generate the requested drive torque.
  • the electric machine 102 can be operated to drive the vehicle 100 to drive and/or to recuperate electrical energy as part of the vehicle deceleration.
  • vibrations and/or effects may occur that are perceptible and/or audible to the driver and/or a passenger of the vehicle 100.
  • the perceptible vibrations can be caused by vibrations of the drive unit of the vehicle 100.
  • the electric machine 102 generally the electric drive unit (which additionally has a transmission), can be mechanically connected to the body 200 via a (rear) axle support 210.
  • the electrical machine 102 can be connected to the axle support 210 via one or more first bearings 211 (e.g. in all three spatial directions).
  • the axle carrier 210 can be connected to the body 200 via one or more second bearings 212 (e.g. in all three spatial directions).
  • the one or more wheels 104 of the vehicle 100 are each attached to the axle support 210 via a wheel suspension 205.
  • the one or more wheels 104 are mechanically coupled to the electric machine 102 (generally to the electric drive unit) via a wheel axle 204, so that a drive torque can be transmitted to the one or more wheels 104 via the wheel axle 204 and/or so that via the Wheel axle 204 a recuperation torque can be transmitted to the electrical machine 102.
  • the vehicle 100 may include one or more vibration sensors 201, 202, 203, which are set up to record vibration data relating to a vibration of a vehicle component (eg a sheet metal or plastic part).
  • Exemplary vibration sensors 201, 202, 203 are a microphone 201 and/or an acceleration sensor 202 and/or a torsional moment sensor 203.
  • the microphone 201 can be located, for example, in or on the passenger cabin of the vehicle 100 and/or in or on the housing of an electric drive unit of the vehicle 100.
  • An acceleration sensor 202 can be arranged, for example, on the axle support 210 and/or on a wheel suspension 205 and/or on the electric machine 102.
  • a torsional moment sensor 203 can be arranged on a shaft of the electric drive unit, in particular of the transmission of the electric drive unit.
  • the (control) device 101 can be set up to operate the electrical machine 102 depending on the vibration data.
  • a compensation torque to be provided by the electric machine 102 can be determined, which is designed to reduce and/or at least partially compensate for the vibration of a vehicle component indicated by the vibration data.
  • the compensation torque can have a specific amplitude and/or a specific frequency and/or a specific phase with which the compensation torque oscillates around a zero point.
  • the frequency of the compensation torque can depend on the frequency of the vibration of the vehicle component.
  • the transmission 260 includes at least a pair of gears 261, 262 (in particular a first gear 261 and a second gear 262) which mesh with one another via toothing to transmit torque.
  • the torque caused by the electric machine 102 can be transmitted to the wheel axle 204 (or generally to a second shaft of the transmission 260) via the gear pair.
  • a torque can be transmitted from the second shaft 204 of the transmission 260 to the first shaft 251 of the transmission 260 via the gear pair in recuperation mode, so that electrical current can be recuperated by the electric machine 102.
  • the toothing between the gears 261, 262 of the gear pair typically exhibits variations in the tooth force between the meshing teeth, as exemplified in Figures 2c and 2d.
  • 2c shows an exemplary toothing between teeth 271 of the first gear 261 and corresponding teeth 272 of the second gear 262.
  • the force acting at the contact point 270 between two teeth 271, 272 can be due to the respective shape and / or orientation of the teeth 271, 272 to one another vary.
  • the varying force can be illustrated by the curves 280 of the rotational path error 282 in FIG. 2d.
  • Fig. 2d shows different curves 280 for different levels of torque or forces that are transmitted via the toothing.
  • a curve 280 shows the rotation error 282 as a function of the time of engagement or the engagement point 281 between two teeth 271, 272.
  • the (control) device 101 can be set up to determine vibration data in relation to a vibration of the drive unit 205, in particular in relation to the torsional ripple of the one or more shafts 204, 251 of the transmission 260.
  • the vibration data can be determined using an (acceleration) sensor 202 on the transmission 260, in particular on the housing of the electric drive unit 250.
  • they can Vibration data is recorded using a torsional moment sensor 203, which is arranged, for example, on the first and / or on the second shaft 251, 204.
  • pre-defined characteristics with regard to the gearing in particular with regard to one or more curves 280 of the rotational path error 282 of the transmission 260, can be taken into account as part of the vibration data
  • FIG. 3a shows the electric machine 102 in a side view along the motor axis 251 (e.g. along the transverse axis of the vehicle 100).
  • a torsional vibration 304 of a shaft 204, 251 can be excited by a time-varying compensation torque in order to reduce the torsional ripple of a shaft 204, 251 and/or the vibration of the drive unit 250.
  • Fig. 3b shows the (total) torque caused by the electrical machine 102
  • the electric machine 102 can be designed to have a specific driving operating torque for the ferry operation of the vehicle 100
  • the driving operating torque 313 can correspond to a (positive) drive torque (requested by the driver or by a driving function for automated longitudinal guidance of the vehicle 100) in a drive phase of the vehicle 100.
  • the driving operating torque 313 can correspond to a (negative) recuperation torque in order to decelerate the vehicle 100.
  • the driving operating torque 313 can be superimposed with a compensation torque 314, with the compensation torque 314 oscillating around the driving operating torque 313 with a specific amplitude 316 and/or with a specific period 315 (or frequency). Furthermore, the compensation torque 314 can have a specific phase. The superimposed compensation torque 314 can cause a rotational and/or pitching vibration 304 of the electric machine 102 in order to reduce a detected vibration of the drive unit 250.
  • 3c shows an exemplary control loop 320 for setting one or more parameters 315, 316 (in particular the amplitude 316 and/or the period or frequency 315 and/or the phase) of the compensation torque 314.
  • the device 101 can be set up to have setpoints 321 for one or more properties (such as the amplitude and/or the vibration energy) of a detected vibration of the drive unit 250. Based on the vibration data, actual values 327 can be determined for the one or more properties of the vibration of the drive unit 250. By comparing the actual values 327 with the setpoint values 321 of the one or more vibration properties, a control error 322 can be determined.
  • setpoints 321 for one or more properties such as the amplitude and/or the vibration energy
  • one or more manipulated variables 324 can be determined using a controller 323 (e.g. a P (proportional), I (integral) and / or D (differential) controller or another type of controller).
  • the one or more manipulated variables 324 can include or be parameter values for the one or more parameters 315, 316 of the compensation torque 314.
  • the electrical machine 102 can then be operated depending on the one or more manipulated variables 324. In particular, the electrical machine 102 can be caused (e.g. by a corresponding stator current) to cause a compensation torque 314 that has the determined parameter values for the one or more parameters 315, 316.
  • the compensation torque 314 caused by the electric machine 102 has an influence on the transmission system “first shaft 251 - second shaft 204” of the drive unit 250 (ie on the controlled system 325), on which one or more disturbance variables 326 can act, and thus causes the actual values 327 for the one or more properties of the vibration of the drive unit 250.
  • the control shown in Fig. 3c can be carried out repeatedly, in particular periodically, with a specific controller frequency in order to bring about a permanent reduction in oscillations.
  • the frequency of the compensation torque caused by the electric machine 102 preferably corresponds to the frequency of the torsional ripple, which typically depends on the speed of the first shaft 251 and/or the second shaft 204.
  • FIG. 4 shows a flowchart of a (possibly computer-implemented) method 400 for reducing a vibration of a drive unit 250 of a vehicle 100.
  • the vibration of the drive unit 250 can cause a vibration of another vehicle component that is controlled by a user of the vehicle 100 is perceptible, especially audible.
  • the drive unit 250 includes at least one electric drive machine 102 and a transmission 260 (with meshing gears 261, 262).
  • the electric machine 102 can be mounted on an axle carrier 210 or on a wheel carrier of the vehicle 100.
  • the electric machine 102 can be designed to transmit a vibration (in particular a pitching or torsional vibration 304 around the shaft 251 of the machine 102) to the body 200 of the vehicle 100 via the respective carrier 210.
  • the electrical machine 102 can be designed to act on the transmission 260.
  • the method 400 includes determining 401 vibration data relating to the vibration of the drive unit 250 (based on one or more vehicle sensors 201, 202, 203).
  • the vibration data may indicate the amplitude and/or the frequency and/or the phase of the vibration of the drive unit 250.
  • the method 400 further includes determining 402, based on the vibration data, a compensation torque 314 for reducing the vibration of the drive unit 250.
  • the compensation torque 314, in particular one or more parameters 315, 316 of the compensation torque 314, can be determined using a controller 323 and/or be set.
  • the control can be designed to reduce the amplitude and/or the level of the vibration of the drive unit 250 indicated by the vibration data.
  • the method 400 includes the effect 403 that a total torque is provided by the drive machine 102, which includes the driving operating torque 313 to be provided for the ferry operation of the vehicle 100, which is superimposed on the compensation torque 314.
  • the total torque can in particular be the superposition and/or the sum of the driving operating torque 313 and the compensation torque 314.
  • vibrations of the electric drive unit 250 of a vehicle 100 can be dampened and/or canceled in an efficient and reliable manner.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Reduzierung einer Schwingung einer elektrischen Antriebseinheit eines Fahrzeugs (100) beschrieben, wobei die elektrische Antriebseinheit eine elektrische Antriebsmaschine (102) und ein Getriebe umfasst. Die Vorrichtung ist eingerichtet, Schwingungsdaten in Bezug auf die Schwingung der elektrischen Antriebseinheit zu ermitteln, und auf Basis der Schwingungsdaten ein Kompensationsmoment zur Reduzierung der Schwingung der elektrischen Antriebseinheit zu ermitteln. Die Vorrichtung ist ferner eingerichtet, zu bewirken, dass von der Antriebsmaschine ein Gesamtmoment erbracht wird, welches ein für den Fahrbetrieb des Fahrzeugs (100) zu erbringendes Fahrbetriebsmoment umfasst, das mit dem Kompensationsmoment überlagert ist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Reduzierung von Schwingungen einer elektrischen Antriebseinheit eines Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Kompensation von Variationen der Zahnkraft eines Getriebes, insbesondere um Schwingungen der elektrischen Antriebseinheit eines Fahrzeugs zu reduzieren.
Ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug weist eine elektrische Maschine auf, die eingerichtet ist, das Fahrzeugs anzutreiben und/oder zu verzögern. Während des Betriebs des Fahrzeugs kann es, insbesondere aufgrund des Antriebsstrangs des Fahrzeugs, zu Schwingungen und Luftschallabstrahlungen von ein oder mehreren Komponenten des Fahrzeugs kommen, die von einem Nutzer des Fahrzeugs ggf. als unangenehm empfunden werden.
Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, Schwingungen und Luftschallabstrahlungen von ein oder mehreren Fahrzeug- Komponenten, die durch den Antrieb sstrang, insbesondere durch das Getriebe, eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs verursacht werden, in effizienter und zuverlässiger Weise zu reduzieren.
Die Aufgabe wird durch jeden der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
Gemäß einem Aspekt wird eine Vorrichtung zur Reduzierung einer Schwingung einer elektrischen Antriebseinheit eines (Kraft-) Fahrzeugs beschrieben. Das Fahrzeug kann eine Insassenkabine für ein oder mehrere Insassen aufweisen. Durch die Schwingung der Antriebseinheit kann eine Schwingung einer Fahrzeug-Komponente bewirkt werden, die für einen Insassen der Insassenkabine wahrnehmbar, insbesondere hörbar, sein kann. Die Fahrzeug-Komponente kann z.B. eine schwingungsfähige Fläche (etwa ein Blech oder eine Kunststoffplatte) aufweisen. Die Fahrzeug -Komponente kann an der Karosserie des Fahrzeugs angeordnet und/oder befestigt sein.
Die elektrische Antriebseinheit umfasst zumindest eine elektrische Antriebsmaschine und ein Getriebe (wobei die Schwingung der Antriebseinheit durch das Getriebe bewirkt werden kann). Die Antriebseinheit kann ein Gehäuse aufweisen, in dem die Antriebsmaschine und das Getriebe angeordnet sind. Die Antriebseinheit kann ggf. direkt an der Karosserie des Fahrzeugs gelagert sein. Alternativ kann die Antriebseinheit an einem Achsträger gelagert sein, wobei der Achsträger an der Karosserie des Fahrzeugs gelagert ist. Alternativ kann die Antriebseinheit an einem Radträger eines mit der Antriebsmaschine gekoppelten Rades gelagert sein, wobei der Radträger typischerweise an der Karosserie des Fahrzeugs gelagert ist. Insbesondere kann der Radträger über die Radaufhängung und dem Achsträger zur Karosserie des Fahrzeugs gelagert sein. Die mechanische Kopplung zwischen der Antriebseinheit und dem Rad kann die Übertragung eines Drehmoments von der Antriebsmaschine auf das Rad (und/oder in umgekehrter Richtung) ermöglichen. Die Antriebseinheit kann derart im Fahrzeug angeordnet sein, dass die Welle der Antriebsmaschine und/oder des Getriebes entlang der Querachse des Fahrzeugs verläuft (z.B. zwischen einem rechten und einem linken Rad des Fahrzeugs). Die Querachse des Fahrzeugs ist typischerweise senkrecht zu der Längsachse des Fahrzeugs und senkrecht zu der Hochachse des Fahrzeugs angeordnet.
Die Vorrichtung ist eingerichtet, Schwingungsdaten in Bezug auf die Schwingung der Antriebseinheit zu ermitteln. Die Schwingungsdaten können die Amplitude und/oder die Frequenz und/oder die Phase der Schwingung der Antriebseinheit anzeigen.
Die Schwingungsdaten können anhand von ein oder mehreren Fahrzeugsensoren erfasst werden. Ein beispielhafter Fahrzeugsensor ist ein Mikrofon, das in oder an der Antriebseinheit, insbesondere in oder an dem Gehäuse der Antriebseinheit, angeordnet ist. Ein weiterer beispielhafter Fahrzeugsensor ist ein Beschleunigungssensor, der in oder an der Antriebseinheit, insbesondere in oder an dem Gehäuse der Antriebseinheit, angeordnet ist. Ein weiterer beispielhafter Fahrzeugsensor ist ein Torsionsmomentsensor, der an zumindest einer Welle (z.B. an der ersten und/oder der zweiten Welle) des Getriebes der elektrischen Antriebseinheit angeordnet ist. Die Vorrichtung ist ferner eingerichtet, auf Basis der Schwingungsdaten ein Kompensationsmoment zur Reduzierung der Schwingung der Fahrzeug- Komponente zu ermitteln. Dabei können insbesondere ein oder mehrere Parameter des Kompensationsmoments auf Basis der Schwingungsdaten ermittelt werden. Die ein oder mehreren Parameter des Kompensationsmoments können die Amplitude und/oder die Frequenz (oder die Periodendauer) und/oder die Phase des Kompensationsmoments umfassen.
Des Weiteren ist die Vorrichtung eingerichtet, zu bewirken, dass von der Antriebsmaschine ein Gesamtmoment erbracht wird, wobei das Gesamtmoment das für den Fährbetrieb des Fahrzeugs zu erbringende Fahrbetriebsmoment umfasst, das mit dem Kompensationsmoment überlagert ist. Das von der Antriebsmaschine erbrachte Gesamtmoment kann insbesondere der Summe bzw. der Überlagerung aus dem Fahrbetriebsmoment und dem Kompensationsmoment entsprechen. Dabei kann durch das Kompensationsmoment eine relativ hochfrequente Oszillation des Fahrbetriebsmoments bewirkt werden. Insbesondere kann das Kompensationsmoment einen zeitlichen Mittelwert von Null aufweisen, und kann ausgebildet sein, mit einer bestimmten Frequenz um den Nullwert zu oszillieren. Das Kompensationsmoment kann z.B. eine Frequenz von 100Hz oder mehr, oder 300Hz oder mehr, oder 500Hz oder mehr, z.B. zwischen 300Hz und 5kHz, aufweisen.
Das Fahrbetriebsmoment kann von dem Fahrer über ein Steuerelement, insbesondere über ein Fahrpedal, und/oder von einer Fahrfunktion zur automatisierten Längsführung des Fahrzeugs vorgegeben worden sein. Ferner kann das Fahrbetriebsmoment ein Antriebsmoment zum Antrieb des Fahrzeugs und/oder ein Rekuperationsmoment zur Verzögerung des Fahrzeugs umfassen.
Es wird somit eine Vorrichtung beschrieben, die ausgebildet ist, während des Fährbetriebs des Fahrzeugs das für den Fährbetrieb (zur Beschleunigung oder zur Verzögerung) bewirkte Fahrbetriebsmoment der ein oder mehreren elektrischen Antriebsmaschinen des Fahrzeugs mit einem Kompensationsmoment zu überlagern, um eine erkannte Schwingung der Antriebseinheit des Fahrzeugs zu reduzieren (z.B. zu dämpfen und/oder zu tilgen). Die Vorrichtung ermöglicht es somit, die ein oder mehreren elektrischen Antriebsmaschinen des Fahrzeugs als aktive Schwingungstilger zu verwenden (ohne dabei die auf den Fährbetrieb des Fahrzeugs gerichtete Aufgabe der ein oder mehreren Antriebsmaschinen zu beeinträchtigen). So kann eine besonders effiziente und zuverlässige Reduktion von Schwingungen der Antriebseinheit eines Fahrzeugs bewirkt werden.
Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, wiederholt, an einer Sequenz von aufeinanderfolgenden Zeitpunkten, jeweils aktuelle Schwingungsdaten zu ermitteln. Das Kompensationsmoment kann dann wiederholt an die jeweils aktuellen Schwingungsdaten angepasst werden. So kann eine dauerhafte Reduzierung der Fahrzeug-Schwingungen bewirkt werden.
Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, auf Basis der Schwingungsdaten ein oder mehrere Istwerte (z.B. einen Istpegel) der Schwingung der Antriebseinheit zu ermitteln und mit ein oder mehreren entsprechenden Sollwerten (z.B. einem Sollpegel) zu vergleichen, um einen Regelfehler zu ermitteln. Die Vorrichtung kann ferner eingerichtet sein, auf Basis des Regelfehlers anhand eines (P, I und/oder D-) Reglers Parameterwerte für die ein oder mehrere Parameter des Kompensationsmoments zu ermitteln. Dies kann an einer Sequenz von aufeinanderfolgenden Zeitpunkten wiederholt werden.
Es kann somit ein Regelkreis verwendet werden, um das Kompensationsmoment an die jeweils erfasste Schwingung der Antriebseinheit anzupassen. So kann eine besonders robuste und zuverlässige Reduzierung von Schwingungen der Antriebseinheit bewirkt werden.
Das Getriebe kann zumindest ein Paar von ineinandergreifenden Zahnrändem umfassen. Die Schwingung der elektrischen Antriebseinheit kann durch die ineinandergreifenden Zahnräder bewirkt worden sein. Insbesondere kann die Schwingung der Antriebseinheit von Variationen der Zahnkraft zwischen Zähnen der ineinandergreifenden Zahnräder abhängen. Die Vorrichtung ermöglicht es somit, in effizienter und zuverlässiger Weise zumindest teilweise oder vollständig Zahnkraft-Variationen des Getriebes der Antriebseinheit zu kompensieren.
Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, die Drehzahl einer (Antriebs- oder Abtriebs-) Welle und/oder eines (Antriebs- oder Abtriebs-) Zahnrads des Getriebes zu ermitteln. Alternativ oder ergänzend kann das Drehmoment bzw. die Kraft ermittelt werden, das bzw. die an der jeweiligen Welle und/oder an dem jeweiligen Zahnrad des Getriebes anliegt. Die Schwingungsdaten und/oder das Kompensationsmoment können dann in besonders präziser und robuster Weise in Abhängigkeit von der Drehzahl und/oder dem Drehmoment ermittelt werden.
Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, (im Vorfeld ermittelte) Kenndaten in Bezug auf den Verlauf des an einem Paar von ineinandergreifenden Zahnrändern des Getriebes bewirkten Drehwegfehlers zu ermitteln. Dabei können die Kenndaten von der Drehzahl eines der ineinandergreifenden Zahnräder und/oder von einem an zumindest einem der ineinandergreifenden Zahnräder anliegenden Drehmoment abhängen (oder in Abhängigkeit von der Drehzahl und/oder dem Drehmoment ermittelt bzw. ausgewählt werden). Die Schwingungsdaten und/oder das Kompensationsmoment können dann in besonders präziser und robuster Weise in Abhängigkeit von den Kenndaten ermittelt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (Straßen-) Kraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Reduzierung einer Schwingung einer elektrischen Antriebseinheit eines (Kraft-) Fahrzeugs beschrieben, wobei die Antriebseinheit zumindest eine elektrische Antriebsmaschine und ein Getriebe zum Antrieb (von ein oder mehreren Rädern) des Fahrzeugs umfasst.
Das Verfahren umfasst das Ermitteln von Schwingungsdaten in Bezug auf die Schwingung der elektrischen Antriebseinheit, sowie das Ermitteln, auf Basis der Schwingungsdaten, eines Kompensationsmoments zur Reduzierung der Schwingung der Antriebseinheit. Außerdem umfasst das Verfahren das Bewirken, dass von der Antriebsmaschine ein Gesamtmoment erbracht wird, welches das für den Fährbetrieb des Fahrzeugs zu erbringende Fahrbetriebsmoment umfasst, das mit dem Kompensationsmoment überlagert ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Ferner sind in Klammern aufgeführte Merkmale als optionale Merkmale zu verstehen. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
Figur 1 ein beispielhaftes Fahrzeug mit einer elektrischen Antriebsmaschine; Figur 2a eine beispielhafte Lagerung einer elektrischen Antriebseinheit eines Fahrzeugs;
Figur 2b eine beispielhafte elektrische Antriebseinheit mit einem Getriebe;
Figur 2c eine beispielhafte Verzahnung von Zahnrädern des Getriebes;
Figur 2d einen beispielhaften Verlauf des Drehwegfehlers als Funktion der Eingriffszeit bzw. des Eingriffsorts der Zähne einer Verzahnung;
Figur 3a beispielhafte (Torsions-) Schwingungen einer elektrischen Antriebsmaschine um die Motorachse;
Figur 3b eine beispielhafte Überlagerung des Antriebsmoments mit einem Kompensationsmoment;
Figur 3c einen beispielhaften Regelkreis zur Einstellung des Kompensationsmoments; und
Figur 4 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Reduzierung der Schwingungen einer elektrischen Antriebseinheit.
Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der effizienten und zuverlässigen Reduzierung von Schwingungen einer elektrischen Antriebseinheit eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs. In diesem Zusammenhang zeigt Fig. 1 ein beispielhaftes Fahrzeug 100 mit einer elektrischen Antriebsmaschine 102, die eingerichtet ist, ein oder mehrere Räder 104 des Fahrzeugs 100 anzutreiben. Der Nutzer, insbesondere der Fahrer, des Fahrzeugs 100 kann über ein Steuerelement 103, z.B. über ein Fahrpedal, ein bestimmtes Antriebsmoment anfordern. Das von dem Steuerelement 103 generierte Steuersignal kann von einer (Steuer-) Vorrichtung 101 des Fahrzeugs 100 ausgewertet werden, und es kann von der Vorrichtung 101 veranlasst werden, dass die elektrische Maschine 102 das angeforderte Antriebsmoment erzeugt. Die elektrische Maschine 102 kann betrieben werden, um das Fahrzeug 100 anzutreiben und/oder um im Rahmen der Fahrzeug- Verzögerung elektrische Energie zu rekuperieren.
Während des Betriebs des Fahrzeugs 100 kann es zu Schwingungen und/oder Effekten kommen, die für den Fahrer und/oder für einen Passagier des Fahrzeugs 100 wahrnehmbar und/oder hörbar sind. Dabei können die wahrnehmbaren Schwingungen durch Schwingungen der Antriebseinheit des Fahrzeugs 100 bewirkt werden.
Fig. 2a zeigt die Karosserie 200 eines Fahrzeugs 100 in einer Draufsicht. Die elektrische Maschine 102, allgemein die elektrische Antriebseinheit (die zusätzlich ein Getriebe aufweist), kann über einen (Hinter-) Achsträger 210 mechanisch an der Karosserie 200 angebunden sein. Dabei kann die elektrische Maschine 102 über ein oder mehrere erste Lager 211 an dem Achsträger 210 angebunden sein (z.B. in alle drei Raumrichtungen). Ferner kann der Achsträger 210 über ein oder mehrere zweite Lager 212 an der Karosserie 200 angebunden sein (z.B. in alle drei Raumrichtungen). Die ein oder mehreren Räder 104 des Fahrzeugs 100 sind über jeweils eine Radaufhängung 205 an dem Achsträger 210 befestigt. Ferner sind die ein oder mehreren Räder 104 über eine Radachse 204 mit der elektrischen Maschine 102 (allgemein mit der elektrischen Antriebseinheit) mechanisch gekoppelt, sodass über die Radachse 204 ein Antriebsmoment an die ein oder mehreren Räder 104 übertragen werden kann und/oder sodass über die Radachse 204 ein Rekuperationsmoment an die elektrische Maschine 102 übertragen werden kann.
Das Fahrzeug 100 kann ein oder mehrere Schwingungssensoren 201, 202, 203 umfassen, die eingerichtet sind, Schwingungsdaten in Bezug auf eine Schwingung einer Fahrzeug-Komponente (z.B. eines Blech- oder Kunststoffteils) zu erfassen. Beispielhafte Schwingungssensoren 201, 202, 203 sind ein Mikrofon 201 und/oder ein Beschleunigungssensor 202 und/oder ein Torsionsmomentsensor 203. Das Mikrofon 201 kann z.B. in oder an der Insassenkabine des Fahrzeugs 100 und/oder in oder an dem Gehäuse einer elektrischen Antriebseinheit des Fahrzeugs 100 angeordnet sein. Ein Beschleunigungssensor 202 kann z.B. an dem Achsträger 210 und/oder an einer Radaufhängung 205 und/oder an der elektrischen Maschine 102 angeordnet sein. Ein Torsionsmomentsensor 203 kann an einer Welle der elektrischen Antriebseinheit, insbesondere des Getriebes der elektrischen Antriebseinheit, angeordnet sein.
Die (Steuer-) Vorrichtung 101 kann eingerichtet sein, die elektrische Maschine 102 in Abhängigkeit von den Schwingungsdaten zu betreiben. Dabei kann insbesondere ein von der elektrischen Maschine 102 zu erbringendes Kompensationsmoment ermittelt werden, das ausgelegt ist, die durch die Schwingungsdaten angezeigte Schwingung einer Fahrzeug-Komponente zu reduzieren und/oder zumindest teilweise zu kompensieren. Das Kompensationsmoment kann eine bestimmte Amplitude und/oder eine bestimmte Frequenz und/oder eine bestimmte Phase aufweisen, mit denen das Kompensationsmoment um einen Nullpunkt oszilliert. Die Frequenz des Kompensationsmoments kann dabei von der Frequenz der Schwingung der Fahrzeug-Komponente abhängen.
Fig. 2b zeigt eine beispielhafte elektrische Antriebseinheit 250 mit einer elektrischen Maschine 102, die ausgebildet ist, eine erste Welle 251 eines Getriebes 260 der Antriebseinheit 250 anzutreiben. Das Getriebe 260 umfasst zumindest ein Paar von Zahnrädern 261, 262 (insbesondere ein erstes Zahnrad 261 und ein zweites Zahnrad 262), die über eine Verzahnung ineinandergreifen, um ein Drehmoment zu übertragen. Über das Zahnrad-Paar kann insbesondere das von der elektrischen Maschine 102 bewirkte Drehmoment auf die Radachse 204 (bzw. allg. auf eine zweite Welle des Getriebes 260) übertragen werden. In umgekehrter Richtung kann über das Zahnrad-Paar im Rekuperationsbetrieb ein Drehmoment von der zweiten Welle 204 des Getriebes 260 auf die erste Welle 251 des Getriebes 260 übertragen werden, sodass von der elektrischen Maschine 102 elektrischer Strom rekuperiert werden kann. Die Verzahnung zwischen den Zahnrädern 261, 262 des Zahnrad-Paars weist typischerweise Variationen in Bezug auf die Zahnkraft zwischen den ineinandergreifenden Zähnen auf, wie beispielhaft in den Figuren 2c und 2d dargestellt. Fig. 2c zeigt eine beispielhafte Verzahnung zwischen Zähnen 271 des ersten Zahnrads 261und entsprechenden Zähnen 272 des zweiten Zahnrads 262. Die an dem Kontaktpunkt 270 zwischen zwei Zähnen 271, 272 wirkende Kraft kann aufgrund der jeweiligen Form und/oder Ausrichtung der Zähne 271, 272 zueinander variieren. Die variierende Kraft kann durch die Verläufe 280 des Drehwegfehlers 282 in Fig. 2d veranschaulicht werden. Fig. 2d zeigt unterschiedliche Verläufe 280 für unterschiedlich hohe Drehmomente bzw. Kräfte, die über die Verzahnung übertragen werden. Dabei zeigt ein Verlauf 280 den Drehwegfehler 282 als Funktion des Eingriffszeitpunkts bzw. der Eingriffsstelle 281 zwischen zwei Zähnen 271, 272 an.
Wie aus Fig. 2d ersichtlich ist, ergeben sich (insbesondere bei relativ hohen Drehmomenten) relativ starke Schwankungen des Drehwegfehlers 282 bei dem Eingriff zwischen zwei Zähnen 271, 272. Derartige Schwankungen ergeben sich für jedes Paar von Zähnen 271, 272 der beiden ineinandergreifenden Zahnräder 261, 262 des Getriebes 260, was zu einer Torsionswelligkeit der zweiten Welle 204 führt, durch die Schwingungen der elektrischen Antriebseinheit 250 und basierend darauf Schwingungen von ein oder mehreren anderen Fahrzeug- Komponenten angeregt werden können, die für einen Nutzer des Fahrzeugs 100 spürbar sind.
Die (Steuer-) Vorrichtung 101 kann eingerichtet sein, Schwingungsdaten in Bezug eine Schwingung der Antriebseinheit 205, insbesondere in Bezug auf die Torsionswelligkeit der ein oder mehreren Wellen 204, 251 des Getriebes 260, zu ermitteln. Die Schwingungsdaten können anhand eines (Beschleunigungs-) Sensors 202 an dem Getriebe 260, insbesondere an dem Gehäuse der elektrischen Antriebseinheit 250, ermittelt werden. Alternativ oder ergänzend können die Schwingungsdaten anhand eines Torsionsmomentsensors 203 erfasst werden, der z.B. an der ersten und/oder an der zweiten Welle 251, 204 angeordnet ist. Alternativ oder ergänzend können vor-definierte Kenndaten in Bezug auf die Verzahnung, insbesondere in Bezug auf ein oder mehrere Verläufe 280 des Drehwegfehlers 282 des Getriebes 260, im Rahmen der Schwingungsdaten berücksichtigt werden
Fig. 3a zeigt die elektrische Maschine 102 in einer Seitenansicht entlang der Motorachse 251 (z.B. entlang der Querachse des Fahrzeugs 100). Durch ein zeitlich variierendes Kompensationsmoment kann eine Drehschwingung 304 einer Welle 204, 251 angeregt werden, um die Torsionswelligkeit einer Welle 204, 251 und/oder um die Schwingung der Antriebseinheit 250 zu reduzieren.
Fig. 3b zeigt das von der elektrischen Maschine 102 bewirkte (Gesamt-) Moment
312 als Funktion der Zeit 311. Die elektrische Maschine 102 kann ausgebildet sein, für den Fährbetrieb des Fahrzeugs 100 ein bestimmtes Fahrbetriebsmoment
313 zu bewirken. Das Fahrbetriebsmoment 313 kann in einer Antriebsphase des Fahrzeugs 100 einem (von dem Fahrer oder von einer Fahrfunktion zur automatisierten Längsführung des Fahrzeugs 100) angeforderten) (positiven) Antriebsmoment entsprechen. In einer Rekuperationsphase kann das Fahrbetriebsmoment 313 einem (negativen) Rekuperationsmoment entsprechen, um das Fahrzeug 100 zu verzögern.
Das Fahrbetriebsmoment 313 kann mit einem Kompensationsmoment 314 überlagert werden, wobei das Kompensationsmoment 314 mit einer bestimmten Amplitude 316 und/oder mit einer bestimmten Periodendauer 315 (bzw. Frequenz) um das Fahrbetriebsmoment 313 schwingt. Ferner kann das Kompensationsmoment 314 eine bestimmte Phase aufweisen. Durch das überlagerte Kompensationsmoment 314 kann eine Dreh- und/oder Nickschwingung 304 der elektrischen Maschine 102 bewirkt werden, um eine erkannte Schwingung der Antriebseinheit 250 zu reduzieren. Fig. 3c zeigt einen beispielhaften Regelkreis 320 zur Einstellung von ein oder mehreren Parametern 315, 316 (insbesondere der Amplitude 316 und/oder der Periodendauer bzw. Frequenz 315 und/oder der Phase) des Kompensationsmoments 314. Die Vorrichtung 101 kann eingerichtet sein, Sollwerte 321 für ein oder mehrere Eigenschaften (wie z.B. die Amplitude und/oder die Schwingungsenergie) einer erkannten Schwingung der Antriebseinheit 250 vorzugeben. Auf Basis der Schwingungsdaten können Istwerte 327 für die ein oder mehreren Eigenschaften der Schwingung der Antriebseinheit 250 ermittelt werden. Durch Vergleich der Istwerte 327 mit den Sollwerten 321 der ein oder mehreren Schwingungseigenschaften kann ein Regelfehler 322 ermittelt werden.
Basierend auf dem Regelfehler 322 können anhand eines Reglers 323 (z.B. eines P(roportional), I(ntegral) und/oder D(ifferential) Reglers oder eines anderen Reglertyps) ein oder mehrere Stellgrößen 324 ermittelt werden. Die ein oder mehreren Stellgrößen 324 können Parameterwerte für die ein oder mehreren Parameter 315, 316 des Kompensationsmoments 314 umfassen bzw. sein. Die elektrische Maschine 102 kann dann in Abhängigkeit von den ein oder mehreren Stellgrößen 324 betrieben werden. Insbesondere kann die elektrische Maschine 102 veranlasst werden (z.B. durch einen entsprechenden Statorstrom), ein Kompensationsmoment 314 zu bewirken, das die ermittelten Parameterwerte für die ein oder mehreren Parameter 315, 316 aufweist.
Das von der elektrischen Maschine 102 bewirkte Kompensationsmoment 314 hat einen Einfluss auf das Übertragungssystem „erste Welle 251 - zweite Welle 204“ der Antriebseinheit 250 (d.h. auf die Regelstrecke 325), auf das ein oder mehrere Störgrößen 326 einwirken können, und bewirkt so die Istwerte 327 für die ein oder mehreren Eigenschaften der Schwingung der Antriebseinheit 250. Die in Fig. 3c dargestellte Regelung kann wiederholt, insbesondere periodisch, mit einer bestimmten Reglerfrequenz ausgeführt werden, um eine dauerhafte Reduzierung von Schwingungen zu bewirken.
Die Frequenz des von der elektrischen Maschine 102 bewirkten Kompensationsmoments entspricht bevorzugt der Frequenz der Torsionswelligkeit, die typischerweise von der Drehzahl der ersten Welle 251 und/oder der zweiten Welle 204 abhängt.
Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines (ggf. Computer-implementierten) Verfahren 400 zur Reduzierung einer Schwingung einer Antriebseinheit 250 eines Fahrzeugs 100. Durch die Schwingung der Antriebseinheit 250 kann eine Schwingung einer anderen Fahrzeug-Komponente bewirkt werden, die von einem Nutzer des Fahrzeugs 100 wahrnehmbar, insbesondere hörbar, ist.
Die Antriebseinheit 250 umfasst zumindest eine elektrische Antriebsmaschine 102 und ein Getriebe 260 (mit ineinandergreifenden Zahnrädern 261, 262). Die elektrische Maschine 102 kann an einem Achsträger 210 oder an einem Radträger des Fahrzeugs 100 gelagert sein. Ferner kann die elektrische Maschine 102 ausgebildet sein, eine Schwingung (insbesondere ein Nick- oder Drehschwingung 304 um die Welle 251 der Maschine 102) über den jeweiligen Träger 210 an die Karosserie 200 des Fahrzeugs 100 zu übertragen. Alternativ oder ergänzend kann die elektrische Maschine 102 ausgebildet sein, auf das Getriebe 260 einzuwirken.
Das Verfahren 400 umfasst das Ermitteln 401 von Schwingungsdaten in Bezug auf die Schwingung der Antriebseinheit 250 (anhand von ein oder mehreren Fahrzeugsensoren 201, 202, 203). Die Schwingungsdaten können die Amplitude und/oder die Frequenz und/oder die Phase der Schwingung der Antriebseinheit 250 anzeigen. Das Verfahren 400 umfasst ferner das Ermitteln 402, auf Basis der Schwingungsdaten, eines Kompensationsmoments 314 zur Reduzierung der Schwingung der Antriebseinheit 250. Das Kompensationsmoment 314, insbesondere ein oder mehrere Parameter 315, 316 des Kompensationsmoments 314, kann anhand eines Reglers 323 ermittelt und/oder eingestellt werden. Dabei kann die Regelung darauf ausgelegt sein, die Amplitude und/oder den Pegel der durch die Schwingungsdaten angezeigten Schwingung der Antriebseinheit 250 zu reduzieren.
Des Weiteren umfasst das Verfahren 400 das Bewirken 403, dass von der Antriebsmaschine 102 ein Gesamtmoment erbracht wird, welches das für den Fährbetrieb des Fahrzeugs 100 zu erbringende Fahrbetriebsmoment 313 umfasst, das mit dem Kompensationsmoment 314 überlagert ist. Das Gesamtmoment kann insbesondere die Überlagerung und/oder die Summe des Fahrbetriebsmoments 313 und des Kompensationsmoments 314 sein.
Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen können Schwingungen der elektrischen Antriebseinheit 250 eines Fahrzeugs 100 in effizienter und zuverlässiger Weise gedämpft und/oder getilgt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur beispielhaft das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.

Claims

Ansprüche
1) Vorrichtung (101) zur Reduzierung einer Schwingung einer elektrischen Antriebseinheit (250) eines Fahrzeugs (100); wobei die elektrische Antriebseinheit (250) eine elektrische Antriebsmaschine (102) und ein Getriebe (260) umfasst; wobei die Vorrichtung (101) eingerichtet ist,
- Schwingungsdaten in Bezug auf die Schwingung der elektrischen Antriebseinheit (250) zu ermitteln;
- auf Basis der Schwingungsdaten ein Kompensationsmoment (314) zur Reduzierung der Schwingung der elektrischen Antriebseinheit (250) zu ermitteln; und
- zu bewirken, dass von der Antriebsmaschine (102) ein Gesamtmoment erbracht wird, welches ein für einen Fährbetrieb des Fahrzeugs (100) zu erbringendes Fahrbetriebsmoment (313) umfasst, das mit dem Kompensationsmoment (314) überlagert ist.
2) Vorrichtung (101) gemäß Anspruch 1, wobei
- die Vorrichtung (101) eingerichtet ist, ein oder mehrere Parameter (315, 316) des Kompensationsmoments (314) in Abhängigkeit von den Schwingungsdaten zu ermitteln;
- die Schwingungsdaten insbesondere eine Amplitude und/oder eine Frequenz und/oder eine Phase der Schwingung der elektrischen Antriebseinheit (250) anzeigen; und
- die ein oder mehreren Parameter (315, 316) insbesondere eine Amplitude (316) und/oder eine Frequenz und/oder eine Phase des Kompensationsmoments (314) umfassen.
3) Vorrichtung (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- die Vorrichtung (101) eingerichtet ist, die Schwingungsdaten anhand von ein oder mehreren Fahrzeugsensoren (201, 202, 203) zu erfassen; und die ein oder mehreren Fahrzeugsensoren (201, 202, 203) insbesondere umfassen,
- ein Mikrofon (201), das insbesondere in oder an der elektrischen Antriebseinheit (250), etwa in oder an einem Gehäuse der elektrischen Antriebseinheit (250), angeordnet ist; und/oder
- einen Beschleunigungssensor (202), der insbesondere an der elektrischen Antriebseinheit (250), etwa in oder an einem Gehäuse der elektrischen Antriebseinheit (250), angeordnet ist; und/oder
- einen Torsionsmomentsensor (203), der insbesondere an einer Welle (204, 251) des Getriebes (260) der elektrischen Antriebseinheit (250) angeordnet ist. ) Vorrichtung (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- das Getriebe (260) zumindest ein Paar von ineinandergreifenden Zahnrändern (261, 262) umfasst; und
- die Schwingung der elektrischen Antriebseinheit (250) von Variationen einer Zahnkraft zwischen Zähnen (271, 272) der ineinandergreifenden Zahnräder (261, 262) abhängt. ) Vorrichtung (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (101) eingerichtet ist,
- eine Drehzahl einer Welle (204, 251) und/oder eines Zahnrads (261, 262) des Getriebes (260) zu ermitteln; und/oder
- ein Drehmoment zu ermitteln, das an einer Welle (204, 251) und/oder an einem Zahnrad (261, 262) des Getriebes (260) anliegt; und
- die Schwingungsdaten und/oder das Kompensationsmoment (314) in Abhängigkeit von der Drehzahl und/oder dem Drehmoment zu ermitteln. ) Vorrichtung (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (101) eingerichtet ist,
- Kenndaten in Bezug auf einen Verlauf (280) eines an einem Paar von ineinandergreifenden Zahnrändern (261, 262) des Getriebes (260) bewirkten Drehwegfehlers (282) zu ermitteln; wobei die Kenndaten insbesondere von einer Drehzahl eines der ineinandergreifenden Zahnräder (261, 262) und/oder von einem an zumindest einem der ineinandergreifenden Zahnräder (261, 262) anliegenden Drehmoment abhängt; und
- die Schwingungsdaten und/oder das Kompensationsmoment (314) in Abhängigkeit von den Kenndaten zu ermitteln. ) Vorrichtung (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- das Fahrbetriebsmoment (313) von einem Fahrer über ein Steuerelement (103), insbesondere über ein Fahrpedal, und/oder von einer Fahrfunktion zur automatisierten Längsführung des Fahrzeugs (100) vorgegeben wird; und/oder
- das Fahrbetriebsmoment (313) ein Antriebsmoment zum Antrieb des Fahrzeugs (100) und/oder ein Rekuperationsmoment zur Verzögerung des Fahrzeugs (100) umfasst. ) Vorrichtung (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (101) eingerichtet ist,
- auf Basis der Schwingungsdaten ein oder mehrere Istwerte (327) der Schwingung der elektrischen Antriebseinheit (250) zu ermitteln und mit ein oder mehreren entsprechenden Sollwerten (321) zu vergleichen, um einen Regelfehler (322) zu ermitteln; und
- auf Basis des Regelfehlers (322) anhand eines Reglers (323) Parameterwerte (324) für ein oder mehreren Parameter (315, 316) des Kompensationsmoments (314) zu ermitteln. ) Verfahren (400) zur Reduzierung einer Schwingung einer elektrischen Antriebseinheit (250) eines Fahrzeugs (100); wobei die elektrische Antriebseinheit (250) eine elektrische Antriebsmaschine (102) und ein Getriebe (260) umfasst; wobei das Verfahren (400) umfasst, - Ermitteln (401) von Schwingungsdaten in Bezug auf die Schwingung der elektrischen Antriebseinheit (250);
- Ermitteln (402), auf Basis der Schwingungsdaten, eines Kompensationsmoments (314) zur Reduzierung der Schwingung der elektrischen Antriebseinheit (250); und - Bewirken (403), dass von der Antriebsmaschine (102) ein
Gesamtmoment erbracht wird, welches ein für einen Fährbetrieb des Fahrzeugs (100) zu erbringendes Fahrbetriebsmoment (313) umfasst, das mit dem Kompensationsmoment (314) überlagert ist.
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