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Title:
METHOD FOR OPERATING A DRIVE TRAIN, AND VEHICLE DRIVE TRAIN WITH ELECTROMOTIVE DRIVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/239406
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a vehicle drive train and to a method for operating a drive train with electromotive drive (4), wherein a rotational speed and a drive torque of the drive (4), which are convertible via a toothed transmission stage (12) for an output (19), and the drive (4) is controlled by a control signal (40), wherein the control signal (40) has superimposed thereon a periodic torque change signal (5), which is in phase with a tooth stiffness change of the toothed transmission stage (12), wherein a signal strength of the torque change signal (5) with reducing tooth stiffness is weaker than with increasing tooth stiffness.

Inventors:
FASSNACHT JOCHEN (DE)
GAENZLE DAVID (DE)
MANDERLA MAXIMILIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/061683
Publication Date:
December 02, 2021
Filing Date:
May 04, 2021
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
H02P6/10; H02P21/05
Foreign References:
DE102016211394A12017-12-28
DE102015119167A12016-05-19
EP2007005A22008-12-24
DE102015207632A12016-10-27
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Claims:
Ansprüche

1. Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs mit elektromotorischem Antrieb

(4), wobei eine Drehzahl und ein Antriebsmoment des Antriebs (4) über eine verzahnte Getriebestufe (12) für einen Abtrieb (19) wandelbar sind, und der Antrieb (4) mit einem Ansteuerungssignal (40) angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ansteuerungssignal (40) ein periodisches Drehmomentänderungssignal

(5) überlagert wird, das das Antriebsmoment wechselweise verringert und verstärkt und dabei in Phase mit einer Zahnsteifigkeitsänderung der verzahnten Getriebestufe (12) ist, wobei eine Signalstärke des Drehmomentänderungssignal (5) bei sich verringernder Zahnsteifigkeit geringer ist als bei sich erhöhender Zahnsteifigkeit.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteuerungssignal (40) ein Drehmomentregelsignal einer Drehmomentregelung (38) oder ein Ausgangsspannungssignal einer Drehmomentregelung (38) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsspannungssignal oder das Drehmomentregelsignal der Drehmomentregelung einer feldorientierten Drehmomentregelung (38) oder Stromregelung zugehörig ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das periodische Drehmomentänderungssignal (5) dem Ansteuerungssignal (40) in Abhängigkeit von einem Drehmomentsollwert (36) oder einer Rotorposition (24) des Antriebs (4) überlagert wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das periodische Drehmomentänderungssignal (5) eine Sinusform aufweist. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das periodische Drehmomentänderungssignal (5) eine Rechteckform aufweist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das periodische Drehmomentänderungssignal (5) die Zahnsteifigkeit nachbildet und in einer Tabelle abgelegt ist oder durch eine mathematische Funktion beschrieben ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gleichwert des periodisches Drehmomentänderungssignals (5) gleich null ist.

9. Fahrzeugantriebsstrang mit elektromotorischem Antrieb, umfassend: einen Antrieb (4), dessen Antriebsmoment und dessen Drehzahl veränderlich sind, eine verzahnte Getriebestufe (12), die zur Wandlung der Drehzahl und des

Antriebsmoments an den Antrieb (4) koppelbar ist, ein Steuergerät (6) zur Ansteuerung des Antriebs (4) mit einem

Ansteuerungssignal (40), dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Steuergeräts (6) dem Ansteuerungssignal (40) ein periodisches Drehmomentänderungssignal (5) überlagerbar ist, das das Antriebsmoment wechselweise verringert und verstärkt und dabei in Phase mit einer Zahnsteifigkeitsänderung der verzahnten Getriebestufe (12) ist, und dass eine Signalstärke des Drehmomentänderungssignals (5) bei sich verringernder Zahnsteifigkeit geringer ist als bei sich erhöhender Zahnsteifigkeit.

10. Fahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteuerungssignal (40) ein Drehmomentregelsignal einer Drehmomentregelung (38) oder ein Ausgangsspannungssignal einer Drehmomentregelung (38) ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung des Antriebsstranges über ein geeignetes Streckenmodell und eine Subtraktion von dessen Ausgangssignal vom Messignal der realen Strecke eine Auswirkung einer Geräuschdämpfung (34) auf die reale Strecke für eine feldorientierte Drehmomentregelung (38) des Antriebs (4) ausblendbar ist.

Description:
Beschreibung

Titel

Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs und Fahrzeugantriebsstrang mit elektromotorischem Antrieb

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9 einen Fahrzeugantriebsstrang mit elektromotorischen Antrieb.

Bei elektrischen Fahrzeugantriebssträngen fällt gegenüber Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor der Verbrennungsmotor als Geräuschquelle weg und wird durch den deutlich leiseren Elektromotor ersetzt. Somit stören nun auch Geräusche, welche beim verbrennungsmotorischen Antriebsstrang nicht auffielen, da der Verbrennungsmotor oder seine Nebenaggregate sie übertönt haben. Dies gilt besonders bei geringen Fahrgeschwindigkeiten des Fahrzeugs, da bei hohen Geschwindigkeiten die Reifenabrollgeräusche und Windgeräusche dominieren und eventuelle Zusatzgeräusche überdecken.

DE 102015207632 A1 betrifft eine Vorrichtung zur Verringerung von Zahnradgeräuschen eines mit einem Abtriebszahnrad in Zahneingriff stehenden Antriebszahnrades, wobei Kräfte von den Zahnrädern über ein Auflager in ein Gehäuse einleitbar sind, wobei die Vorrichtung eine Sensoreinrichtung, eine Regeleinrichtung und einen Aktuator aufweist und wobei mittels der Sensoreinrichtung ein dynamisches Schwingungssignal erfassbar ist und das Schwingungssignal der Regeleinrichtung zuführbar ist, wobei mittels der Regeleinrichtung ein Schwingungsverringerungssignal erzeugbar ist, das dem Aktuator zuführbar ist, wobei der Aktuator derart an oder in dem Auflager angeordnet ist, dass Kräfte von den Zahnrädern über den Aktuator in das Gehäuse übertragbar sind, wobei mittels des Aktuators aktiv eine relative Verschiebung und/oder eine Kraftbeaufschlagung einer von dem Auflager getragenen Komponente bewirkbar ist. Die Vorrichtung ist zur Verwendung des Aktuators auch als Sensoreinrichtung eingerichtet.

Offenbarung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen und eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglichen, einen - insbesondere ausschließlich - elektromotorisch betriebenen Antriebsstrang zu betreiben.

Das der Erfindung zugrundeliegende Problem wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einen Fahrzeugantriebsstrang mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß sieht ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs mit elektromotorischem Antrieb vor, dass eine Drehzahl und ein Antriebsmoment des Antriebs über eine verzahnte

Getriebestufe für einen Abtrieb wandelbar sind, und der Antrieb mit einem Ansteuerungssignal angesteuert wird.

Dem Ansteuerungssignal wird ein periodisches Drehmomentänderungssignal überlagert, das das Antriebsmoment wechselweise verringert und verstärkt und dabei in Phase mit einer Zahnsteifigkeitsänderung der verzahnten Getriebestufe ist, wobei eine Signalstärke des Drehmomentänderungssignals bei sich verringernder Zahnsteifigkeit geringer ist als bei sich erhöhender Zahnsteifigkeit.

Ein Vorteil des Verfahrens ist, dass sich kein oder kaum ein störendes Geräusch aufgrund der variablen Zahnsteifigkeit beim Abrollen von zwei Getriebezahnrädern ergibt. Ein solches Geräusch wäre tonal und nähme mit steigendem Drehmoment zu, welches über die Getriebestufe übertragen wird. Die Zahnsteifigkeit ändert sich nämlich periodisch über jedes einzelne Zahnpaar, welches gerade im Eingriff ist. Die Frequenz dieser Änderung ist somit bei einfachen Stirnradstufen die Drehzahl des Zahnrades multipliziert mit seiner Zähnezahl. Ein Vorteil der Erfindung ist, dass sie weder Zusatzkosten noch ein Zusatzgewicht verursacht und rein über eine Softwareerweiterung umgesetzt werden kann. Die Software kann auch noch sehr spät im Entwicklungsprozess oder sogar nachträglich, z.B. als Softwareupdate für im Feld befindliche Fahrzeuge, implementiert werden. Der Rechenressourcenaufwand auf dem Steuergerät hierfür ist gering. Als Signale sind nur die Rotorlage und die Lage der Zahnräder hierzu, die über die Konstruktion festgelegt ist, und ein Schätzwert des Drehmoments nötig. Das Drehmoment der elektrischen Maschine kann von der feldorientierten Regelung geschätzt werden und die Rotorlage wird für diese ebenfalls gemessen oder geschätzt. Es sind also prinzipiell keine zusätzlichen Sensoren nötig.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch bei anderen Antriebssträngen mit elektrischen Maschinen eingesetzt werden, die ein Getriebe aufweisen, jedoch keinen Verbrennungsmotor. Ein solcher Antriebsstrang kann beispielsweise ein Antriebsstrang aus der Industrietechnik oder auch der weißen Ware sein. Bei der weißen Ware handelt es sich u.a. um Kühlschränke, Gefrierschränke etc., deren Kältemittelkompressor elektromotorisch angetrieben wird. Bei der weißen Ware handelt es sich aber auch um Waschmaschinen und Geschirrspülmaschinen, deren Pumpe bzw. Trommel elektromotorisch angetrieben wird. Außerdem kann der erfindungsgemäße Antriebsstrang auch bei Elektrowerkzeugen mit Getriebe Anwendung finden. Zu solchen Elektrowerkzeugen mit Getriebe gehören insbesondere Bohrmaschinen. Jedoch können beispielsweise auch Elektrosägen und Schleifmaschinen solche Antriebsstränge jeweils mit Getriebe aufweisen.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Ansteuerungssignal ein Drehmomentregelsignal einer Drehmomentregelung oder ein Ausgangsspannungssignal einer Drehmomentregelung ist. Solche Ansteuerungssignale sind bei typischen elektromotorischen Antrieben von Vorteil.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Ausgangsspannungssignal oder das Drehmomentregelsignal der Drehmomentregelung einer feldorientierten Drehmomentregelung oder Stromregelung zugehörig ist. Durch eine feldorientierte Drehmomentregelung oder Stromregelung wird erreicht, dass mit einem Frequenzumrichter für den elektromotorischen Antrieb dessen Drehzahl- und Positioniergenauigkeit verbessert wird.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das periodische Drehmomentänderungssignal dem Ansteuerungssignal in Abhängigkeit von einem Drehmomentsollwert oder einer Rotorposition des Antriebs überlagert wird. Diese Abhängigkeit vom Drehmoment ist von besonderem Vorteil, da sich der Einfluss der Zahnsteifigkeitsänderung mit dem übertragenen Drehmoment des Getriebes ändert. Insofern kann die Amplitude des Drehmomentänderungssignals entsprechend dem sich gegebenenfalls ändernden Drehmoment angepasst werden.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das periodische Drehmomentänderungssignal eine Sinusform aufweist. Ein sinusförmiges Signal lässt sich besonders einfach regeln.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das periodische Drehmomentänderungssignal eine Rechteckform aufweist. Eine solche Rechteckform lässt sich digital einfach darstellen.

Um eine verbesserte Geräuschreduzierung zu erzielen, kann vorgesehen sein, dass das periodische Drehmomentänderungssignal die Zahnsteifigkeit nachbildet und in einer Tabelle abgelegt ist oder durch eine mathematische Funktion beschrieben ist.

Ebenfalls für eine verbesserte Geräuschreduzierung kann vorgesehen sein, dass ein Gleichwert des periodischen Drehmomentänderungssignals gleich null ist.

Für eine besonders gute Funktion einer feldorientierten Drehmomentregelung über den gesamten Drehzahlbereich kann vorgesehen sein, dass zur Regelung des Antriebsstrangs über ein geeignetes Streckenmodell und eine Subtraktion von dessen Ausgangssignal vom Messignal der realen Strecke eine Auswirkung einer Geräuschdämpfung auf die reale Strecke für eine feldorientierte Drehmomentregelung des Antriebs ausblendbar ist.

Erfindungsgemäß umfasst ein Fahrzeugantriebsstrang mit elektromotorischem Antrieb: einen Antrieb, dessen Antriebsmoment und dessen Drehzahl veränderlich sind, eine verzahnte Getriebestufe, die zur Wandlung der Drehzahl und des Antriebsmoments an den Antrieb koppelbar ist, ein Steuergerät zur Ansteuerung des Antriebs mit einem Ansteuerungssignal.

Dabei ist vorgesehen, dass mittels des Steuergeräts dem Ansteuerungssignal ein periodisches Drehmomentänderungssignal überlagerbar ist, das das Antriebsmoment wechselweise verringert und verstärkt und dabei in Phase mit einer Zahnsteifigkeitsänderung der verzahnten Getriebestufe ist, und dass eine Signalstärke des Drehmomentänderungssignals bei sich verringernder Zahnsteifigkeit geringer ist als bei sich erhöhender Zahnsteifigkeit.

Um störenden Geräusche weiter zu reduzieren, können verschiedene weitere konstruktive Maßnahmen umgesetzt werden. So kann beispielsweise die Überdeckung der Zähne der Zahnräder erhöht werden. Außerdem kann das Getriebegehäuse verstärkt werden. Die mit einer Gehäuseverstärkung verbundenen zusätzlichen Kosten können durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung reduziert werden.

Die Erfindung ermöglicht es, einen trotz Geradverzahnung laufruhigen Antriebsstrang zu schaffen und so die zusätzlichen Kosten für eine Schrägverzahnung einzusparen. Jedoch kann auch bei einem erfindungsgemäßen Antriebsstrang eine Schrägverzahnung verwendet werden. Gegenüber einer Geradverzahnung wird mit einer Schrägverzahnung eine bessere Laufruhe und geringere Geräuschentwicklung erreicht, da jedes Zahnpaar mit einem kontinuierlichen Übergang in und aus dem Eingriff läuft.

Somit wird das Drehmoment gleichmäßiger übertragen als bei einer Geradverzahnung.

Sowohl das Verfahren als auch die Vorrichtung können Anwendung bei einem Fahrzeugantriebsstrang finden, der ausschließlich elektromotorisch betrieben ist.

D. h., dass die Getriebestufe nicht mit einem Verbrennungsmotor gekoppelt werden kann.

Nachfolgend werden mögliche Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

Es zeigen: Fig. 1 einen Fahrzeugantriebsstrang, der ein Antrieb und ein zugehöriges Steuergerät mit einer Geräuschdämpfung aufweist;

Fig. 2 anhand eines Blockschaltbildes die Integration einer Geräuschdämpfung in den Fahrzeugantriebsstrang nach Fig. 1, wobei ein stationäres Drehmomentänderungssignal nachgebildet wird;

Fig. 3 anhand eines Blockschaltbildes eine weitere Ausführungsform, bei der die Integration einer Geräuschdämpfung als Überlagerung auf den Statorspannungssollwert für einen Inverter des Antriebs erfolgt;

Fig. 4 anhand eines Blockschaltbildes eine weitere Ausführungsform, bei der die Integration einer Geräuschdämpfung als Überlagerung eines periodischen Drehmomentänderungssignals auf den Drehmomentsollwert erfolgt; und

Fig. 5 anhand eines Blockschaltbildes eine weitere Ausführungsform, bei der die Integration einer Geräuschdämpfung als Überlagerung auf den Spannungssollwert für einen Pulswechselrichter des Antriebs erfolgt.

Figur 1 zeigt schematisch einen Fahrzeugantriebsstrang 2 eines Elektrokraftfahrzeugs. Das Elektrokraftfahrzeug weist keinen verbrennungsmotorischen Antrieb auf und weist insoweit ausschließlich einen elektromotorischen Antrieb 4 auf. Der Antrieb 4 ist insbesondere als umrichtergeführter Synchronmotor ausgeführt. Je nach Kraftfahrzeugtyp kann der elektromotorische Antrieb 4 alternativ auch als Gleichstrommotor oder als umrichtergeführter Asynchronmotor ausgeführt sein. Eine weitere Alternative für den Antrieb 4 ist eine geschaltete Reluktanzmaschine, die auch als "switched reluctance motor", kurz SRM bezeichnet wird. Ferner kann ein Transversalflussmotor als Antrieb 4 eingesetzt werden.

Das Antriebsmoment und die Drehzahl des Antriebs 4 sind mittels eines Steuergeräts 6 veränderlich, das insoweit zur Ansteuerung des Antriebs 4 vorgesehen ist. Eine mittels eines Wälzlagers 7 drehbar gelagerte Ausgangswelle 8 des Antriebs 4 ist mit einem ersten Zahnrad 10 einer verzahnten Getriebestufe 12 drehtest verbunden, die innerhalb eines Getriebegehäuses 13 angeordnet ist. Das erste Zahnrad 10 kämmt mit einem zweiten Zahnrad 14 der Getriebestufe 12. Das zweite Zahnrad 14 ist über ein Differentialgetriebe mit zwei Antriebswellen 16 gekoppelt, die in Wälzlagern 17 gelagert und drehtest mit Fahrzeugrädern 18 verbunden sind.

Das erste Zahnrad 10 ist im Durchmesser kleiner als das zweite Zahnrad 14 und bildet insoweit ein Zahnritzel. Eine Drehzahl und ein Antriebsmoment des Antriebs 4 werden über die verzahnte Getriebestufe 12 für einen Abtrieb 19 gewandelt, der die Antriebswellen 16 aufweist. Mittels der Getriebestufe 12 wird die Drehzahl des Antriebs 4 in eine geringere Getriebe-Ausgangsdrehzahl übersetzt und das Antriebsmoment wird in ein höheres Getriebe- Ausgangsmoment übersetzt. Insofern kann ein Antrieb 4 verwendet werden, der zwar eine relative hohe Maximaldrehzahl, jedoch ein zu geringes Drehmoment aufweist.

Das zweite Zahnrad 14 beinhaltet das Differentialgetriebe, das das Getriebe- Ausgangsmoment gleichmäßig auf die beiden Fahrzeugräder 18 verteilt.

Alternativ kann die Getriebestufe 12 auch als Planetengetriebe und/oder als schaltbares Getriebe mit mehreren Stufen, insbesondere zwei Stufen, ausgeführt sein, die voneinander unterschiedliche Übersetzungen aufweisen. Der Fahrzeugantriebsstrang 2 kann auch als Radnabenmotor ausgeführt sein, der nur ein einziges Fahrzeugrad 18 antreibt.

Die Zahnräder 10, 12 sind geradeverzahnt oder schrägverzahnt. Die Zähne 20, 22 der Zahnräder 10, 12 kämmen jedenfalls miteinander. Das System aus den beiden ineinander eingreifenden Zahnrädern 10, 12 mit einer variablen Zahnsteifigkeit stellt einen Zweimassenschwinger mit variabler Federkonstante dar.

Das erste Zahnrad 10 weist eine erste Massenträgheit auf und das zweite Zahnrad 12 weist eine zweite Massenträgheit auf. Mithin bilden die beiden Zahnräder 10, 12 den Zweimassenschwinger, der mit variabler drehwegabhängiger Frequenz, einer Zahneingriffsfrequenz, schwingt. Durch die variable Zahnsteifigkeit der Zähne werden an den sich kämmenden Zahnrädern 10, 12 Schwingungen beim Rotieren angeregt, welche über die Zahnräder 10, 12, die Wellen 8, 16 und die Wälzlager 7, 17 auf das Getriebegehäuse 13 übertragen und dort von einer vibrierenden Oberfläche als Geräusch abgestrahlt werden. Neben den rotativen Schwingungen schwingen die Zahnräder 10, 12 auch translatorisch mit den Lagern 7, 17 gegen das Getriebegehäuse 13, wodurch die Geräusche verursacht werden. Hier wird das Getriebegehäuse 13 über die Lager 7, 17 zu translatorischen Schwingungen angeregt, sodass sich in der Luft Schallwellen in Form von Druck- und Dichteschwankungen fortpflanzen. Die variable Zahneingriffskraft greift im Schnittpunkt der beiden Zahnräder 10, 12 ein und wirkt tangential auf das jeweilige Zahnrad 10 bzw. 12. Diese Kraft muss über das jeweilige Lager 7 bzw.

17 abgestützt werden.

Das Steuergerät 6 weist eine Regelung auf, welche auf der Einprägung, d.h. Überlagerung einer periodischen additiven Drehmomentschwingung über den elektrischen Antrieb 4 zur Dämpfung unerwünschter Geräusche mit der Zahneingriffsfrequenz beim Betrieb des Elektrokraftfahrzeugs beruht. Hierzu wird ein periodisches Drehmomentänderungssignal einem Ansteuerungssignal des Antriebs 4 überlagert. Das periodische Drehmomentänderungssignal verringert und verstärkt wechselweise das Antriebsmoment. Dabei ist das periodische Drehmomentänderungssignal in Phase mit der Zahnsteifigkeit der in den Kraftfluss geschalteten Getriebestufe 12. Das Ansteuerungssignal kann insbesondere ein Drehmomentregelsignal oder auch ein Ausgangsspannungssignal einer Drehmomentregelung sein. Diese Drehmomentregelung kann insbesondere feldorientiert, d.h. eine Vektorregelung sein. Durch eine feldorientierte Regelung wird erreicht, dass mit einem im Steuergerät 6 vorgesehene Frequenzumrichter die Drehzahl- und Positioniergenauigkeit verbessert wird.

Dieses Drehmomentänderungssignal hat idealerweise keinen Gleichanteil oder einen Gleichanteil von null. Das Drehmomentänderungssignal erhöht oder reduziert ein übertragenes Gesamtmoment, das sich aufgrund des Drehmomentregelsignals und des Antriebssteuerungssignals am Antrieb 4 einstellt. Dabei bestimmt die Zahnsteifigkeit der augenblicklich im Zahneingriff befindlichen Zähne 20, 22, ob das Gesamtmoment erhöht oder reduziert wird. Im Mittel wird daher das vom Fahrer angeforderte Ausgangsdrehmoment, welches von der parallel arbeitenden Drehmomentregelung eingestellt wird, nicht geändert. Das periodische Drehmomentänderungssignal kann den exakten Verlauf der Drehmomentschwankung nachbilden oder beispielsweise durch ein Sinussignal gleicher Phase und Frequenz angenähert werden.

Da sich der Einfluss der Zahnsteifigkeitsänderung mit einem vom Fahrer angeforderten Getriebe-Ausgangsmoment ändert, muss die Amplitude, d.h. eine Signalstärke, des Drehmomentregelsignals entsprechend mit dem angeforderten Getriebe- Ausgangsmoment angepasst werden.

Nachfolgend wird die Regelung mittels des Steuergeräts 6 anhand regelungstechnischer Größen näher erläutert.

Durch die Addition eines periodischen stationären Drehmomentsollwert- oder Spannungssollwertsignals auf ein Ausgangssignal des beispielsweise feldorientierten Drehmoment- oder Stromreglers wird ein Getriebegeräusch mit der Zahneingriffsfrequenz gedämpft. Die Steifigkeitsänderung über dem Drehweg wirkt wie eine Schwingungsanregung für den Zweimassenschwinger bei konstantem Drehmoment. D.h., die jeweils miteinander im Eingriff befindlichen Zähne werden zu Schwingungen gegeneinander angeregt. Dieser Anregung wirkt nun die Modulation des Drehmoments des Antriebs 4 entgegen. Dazu wird eine Signalstärke des Antriebssteuerungssignals leicht verringert, wenn sich die Zahnsteifigkeit verringert. Hingegen wird eine Signalstärke des Antriebssteuerungssignals leicht erhöht, wenn sich die Zahnsteifigkeit erhöht.

In Fig. 2 ist anhand eines Blockschaltbildes eine erste Ausführungsform des Verfahrens dargestellt. Das Drehmomentänderungssignal 5 ist stationär nachgebildet. Es wird keine Regelgröße zurückgekoppelt, sodass es sich im Beispiel um eine Steuerung handelt. Eingangsgrößen sind das Drehmoment 23 und die Rotorposition 24 des Antriebs. Auf diese Rotorposition 24 wird eine Offsetposition 26 addiert. In die Steuerung geht die Zähnezahl 30 der Zahnräder ein. Das Drehmoment 23 als Eingangsgröße kann im Modell über eine Transferfunktion 32 der Drehamplitude dargestellt werden. Hauptbestimmungsgröße des stationären Drehmomentänderungssignals ist eine Sinusfunktion 33. Ausgangsgröße ist das Drehmomentänderungssignal 5 zur Dämpfung der Schwingungen. Fig. 3 zeigt anhand einer zweiten Ausführungsform die Integration der Geräuschdämpfung 34 als Aufschaltung auf den Statorspannungssollwert 40 für ein als Inverter ausgeführtes Steuergerät des Antriebs 4. Dabei wird anstelle der Sinusfunktion eine zweidimensionale Tabelle verwendet, die den passenden Drehmomentsollwert 36 des Antriebs über der Rotorposition und dem Drehmoment ausgibt. Hierfür sind verschiedene periodische Signale denkbar. Vorzugsweise wird entweder eine Rechteckfunktion oder eine tabellarisch hinterlegte Sinusfunktion verwendet. Sinus- und Rechteckfunktion sind jeweils einfach zu implementieren. Alternativ kann jedoch auch die Zahnsteifigkeit möglichst exakt nachgebildet werden und in der Tabelle abgelegt werden. Alternativ kann die Zahnsteifigkeit mit einer Funktion angenähert werden. So sind in Fig. 3 mögliche Integrationen der Geräuschdämpfung 34 in einer bestehenden feldorientierten Drehmomentregelung 38 oder Stromregelung gezeigt.

In die feldorientierte Drehmomentregelung 38 geht als Eingangsgröße der Drehmomentsollwert 36 ein. Als Ausgangsgröße wird von der feldorientierten Drehmomentregelung 38 der Statorspannungssollwert 40 ausgegeben, der insofern das Ansteuerungssignal des Antriebs 4 darstellt. Dieser Statorspannungssollwert 40 wird gemeinsam mit einem Drehmomentänderungssignal 5, das der Ausgangswert der Geräuschdämpfung 34 ist, auf einem Summationsknotenpunkt 41 aufaddiert. Das Ergebnis dieser Summation wird als Eingangswert dem elektrischen Antrieb 4 zugeführt, der zur Modellierung mittels einer Transferfunktion beschrieben werden kann. Der elektrische Antrieb 4 hat ein Antriebsdrehmoment 44. Auf dieses Antriebsdrehmoment 44 wirkt der Verzahnungseingriff als Störgröße 46 ein. Die Frequenz der Schwingungsanregung der ineinander eingreifenden Zahnräder der Getriebestufe kann im Modell durch eine Transferfunktion 48 beschrieben werden. Ausgangsgröße der Transferfunktion 48 ist das Ausgangssignal des mechanischen Systems, das insbesondere die Geschwindigkeit 50 des elektrischen Fahrzeugs oder die Oberflächengeschwindigkeit der Getriebestufe sein kann. Dieses Ausgangssignal des mechanischen Systems ist zudem eine Eingangsgröße der Geräuschdämpfung 34.

Aus Fig. 4 geht eine dritte Ausführungsform hervor, die eine Weiterentwicklung gegenüber der zweiten Ausführungsform darstellt. Die Geräuschdämpfung 34 ist in das Steuergerät integriert, indem ein periodisches Drehmomentänderungssignal 5 auf den Drehmomentsollwert 36 aufsummiert ist. Als Eingangswerte werden die Rotorposition und der Sollwert des Drehmoments verwendet. Im Gegensatz zum zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wird das von der Geräuschdämpfung 34 ausgegebene Drehmomentänderungssignal 5 gemeinsam mit dem Drehmomentsollwert 36 auf einen Summationsknotenpunkt 52 geführt, dessen Ausgangswert den Eingangswert der feldorientierten Drehmomentregelung 38 bildet. Hiermit wird verhindert, dass die feldorientierte Drehmomentregelung 38 das Signal der Geräuschdämpfung 34 wieder ausregelt, da diese Schwingung der Drehzahl oder des Drehmoments für die feldorientierte Drehmomentregelung 38 eine Störung darstellt. Wenn die Auswirkung der Geräuschdämpfung 34 auf das Drehzahlsignal mit einem Modell nachbildet wird und vom Messwert für die feldorientierte Drehmomentregelung 38 abgezogen wird, so wird die feldorientierte Drehmomentregelung 38 die Geräuschdämpfung 34 nicht als Störgröße sehen und ausregeln. Diese Ausregelung erfolgt besonders bei kleinen Drehzahlen, da hier die Dynamik der feldorientierten Drehmomentregelung 38 zur Ausregelung ausreicht. Weiter im Gegensatz zum zweiten Ausführungsbeispiel ist kein Summationsknotenpunkt zwischen der feldorientierten Drehmomentregelung 38 und dem Antrieb 4 vorgesehen.

Fig. 5 zeigt eine vierte Ausführungsform, die ebenfalls eine Weiterentwicklung gegenüber der zweiten Ausführungsform darstellt. Die Geräuschdämpfung 34 ist in das Steuergerät des Antriebs 4 integriert.

Die Geräuschdämpfung 34 überlagert das Drehmomentänderungssignal 5 dem Statorspannungssollwert 40 für einen Pulswechselrichter 53. Als Eingangsgrößen werden wieder die Rotorposition und Drehmomentwert der feldorientierten Drehmomentregelung 38 verwendet.

Im Gegensatz zur zweiten und zur dritten Ausführungsform wird ein Ausgangssignal der feldorientierten Drehmomentregelung 38 direkt der Geräuschdämpfung 34 zugeführt. Außerdem wird im Gegensatz zur zweiten Ausführungsform die an den Antrieb 4 angelegte Spannung 55 abgegriffen und auf einen weiteren Summationsknotenpunkt 54 zurückgeführt, an dem diese Spannung 55 mit dem Stromstärkesollwert 56 des Antriebs 4 aufsummiert wird, wobei das Ergebnis dieser Summation als Eingangswert auf die feldorientierte Drehmomentregelung 38 geführt wird. Der Pulswechselrichter 53 erhält als Eingangswert vom Summationsknotenpunkt 41 eine Summation aus dem Statorspannungssollwert 40 und dem Drehmomentänderungssignal 5 der Geräuschdämpfung 34. Der Pulswechselrichter 53 steuert den Antrieb 4 an.

Das vorstehend dargestellte Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugantriebsstrangs kann als Teil Achssystem oder als Softwareoption mit einem Pulswechselrichter oder

Steuergerät ausgeführt sein und insofern eine Fahrzeugkomponente darstellten.