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DE102022211852B4 - transmission device with torque damping control - Google Patents

transmission device with torque damping control Download PDF

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DE102022211852B4
DE102022211852B4 DE102022211852.9A DE102022211852A DE102022211852B4 DE 102022211852 B4 DE102022211852 B4 DE 102022211852B4 DE 102022211852 A DE102022211852 A DE 102022211852A DE 102022211852 B4 DE102022211852 B4 DE 102022211852B4
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transmission
torque
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Tobias Koblmiller
Wolfgang Schweiger
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Magna Powertrain GmbH and Co KG
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Magna Powertrain GmbH and Co KG
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Abstract

Getriebeeinrichtung zum Antrieb eines Fahrzeugs, umfassend einen Elektromotor (EM) als Antriebsmotor des Fahrzeugs und ein Getriebe zur Übersetzung des Antriebsdrehmoments des Elektromotors (EM) zu einem Abtriebsdrehmoment einer angetriebenen Achse des Fahrzeugs, wobei das Getriebe ein Getriebeabtriebszahnrad (e) umfasst, wobei die Getriebeeinrichtung eine Steuereinrichtung (h) umfasst, wobei die Steuereinrichtung (h) eine aktive Drehmomentdämpfungsregelung umfasst, so dass unerwünschte Drehmomentspitzen durch die aktive Drehmomentdämpfungsregelung verringert werden können, wobei die Getriebeeinrichtung eine Drehzahlerfassungseinrichtung umfasst mit welcher die Drehzahl (n2) des Getriebeabtriebszahnrads (e) erfasst werden kann und wobei abhängig von der durch die Drehzahlerfassungseinrichtung ermittelten Drehzahl (n2) des Getriebeabtriebszahnrads (e), die aktive Drehmomentdämpfung durch die Drehmomentdämpfungsregelung der Steuereinrichtung (h) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlerfassungseinrichtung mit welcher die Drehzahl (n2) des Getriebeabtriebszahnrads (e) erfasst werden kann, einen sogenannten „virtuellen Sensor“ umfasst, wobei die Drehzahl (n2) von einem Rechenmodell ermittelt wird, auf Basis des von einem End-of-Line Tests bekannten Schwingungsverhaltens eines konkreten Fahrzeuges in welchem die Getriebeeinrichtung verbaut ist.

Figure DE102022211852B4_0000
Transmission device for driving a vehicle, comprising an electric motor (EM) as the drive motor of the vehicle and a transmission for translating the drive torque of the electric motor (EM) to an output torque of a driven axle of the vehicle, wherein the transmission comprises a transmission output gear (e), wherein the transmission device comprises a control device (h), wherein the control device (h) comprises an active torque damping control so that undesirable torque peaks can be reduced by the active torque damping control, wherein the transmission device comprises a speed detection device with which the speed (n 2 ) of the transmission output gear (e) can be detected and wherein, depending on the speed (n 2 ) of the transmission output gear (e) determined by the speed detection device, the active torque damping takes place by the torque damping control of the control device (h), characterized in that the speed detection device with which the speed (n 2 ) of the transmission output gear (e) can be detected comprises a so-called "virtual sensor", wherein the rotational speed (n 2 ) is determined by a calculation model based on the vibration behavior of a specific vehicle in which the transmission device is installed, as known from an end-of-line test.
Figure DE102022211852B4_0000

Description

Gebiet der Erfindungfield of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebeeinrichtung zum Antrieb eines Fahrzeugs, wobei die Getriebeeinrichtung eine Steuereinrichtung umfasst, wobei die Steuereinrichtung eine aktive Drehmomentdämpfungsregelung umfasst, so dass unerwünschte Drehmomentspitzen durch die aktive Drehmomentdämpfungsregelung verringert werden können. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Drehmomentdämpfung eines Antriebsstranges.The present invention relates to a transmission device for driving a vehicle, wherein the transmission device comprises a control device, wherein the control device comprises an active torque damping control, so that undesirable torque peaks can be reduced by the active torque damping control. The invention also relates to a method for torque damping of a drive train.

Stand der TechnikState of the art

Aufgrund von Fahrmanövern, welche im Betrieb eines Kraftfahrzeuges gewollt oder ungewollt auftreten können, bilden sich unter anderem durch damit einhergehende Radverzögerungen, respektive Radbeschleunigungen, hohe Drehmomentspitzen im Antriebsstrang aus. Diese können betragsmäßig ein Vielfaches des Achsendrehmomentes annehmen. In elektrischen Primär- oder Sekundärantrieben kommen, im Gegensatz zu konventionellen über Verbrennungskraftmaschinen betriebenen Hauptgetrieben, üblicherweise keine reibschlüssigen Kupplungen oder Bremsen im Kraftübertragungspfad zum Einsatz, welche - in Abhängigkeit vom Grad der Übersperrung - funktionsbedingt eine Drehmoment-begrenzende Wirkung aufweisen. Darüber hinaus kommen in elektrischen Hauptantrieben deutlich höhere Getriebe-Gesamtübersetzungen zur Anwendung, wodurch wiederum hohe reduzierte Massenträgheitsmomente resultieren können.Due to driving maneuvers that can occur intentionally or unintentionally when a motor vehicle is in operation, high torque peaks form in the drive train, including the associated wheel decelerations or wheel accelerations. These can be many times higher than the axle torque. In contrast to conventional main transmissions operated by combustion engines, electric primary or secondary drives do not usually use frictional clutches or brakes in the power transmission path, which - depending on the degree of overlocking - have a torque-limiting effect due to their function. In addition, significantly higher overall transmission ratios are used in electric main drives, which in turn can result in highly reduced mass moments of inertia.

Da die mechanische Auslegung und Dimensionierung von Getrieben auf Basis solcher maximal möglicher Drehmomentspitzen („Missbrauchsmomente“) für generisch festgelegte und als worst-case betrachtete Missbrauchsmanöver erfolgt, führt dies zur Auswahl von großen Wälzlagern oder entsprechend massiv ausgeführten Lagertypen sowie zur Umsetzung von entsprechenden Wellendurchmessern und Verzahnungsbreiten. Dies führt zu einem schlechteren Effizienzverhalten - sprich höherer mechanischer Verlustleistung, sowie zu höherem Gewicht, größerem erforderlichem Bauraum und höheren Kosten.Since the mechanical design and dimensioning of gears is based on such maximum possible torque peaks ("abuse torques") for generically defined and worst-case misuse maneuvers, this leads to the selection of large rolling bearings or correspondingly massive bearing types and the implementation of corresponding shaft diameters and gear widths. This leads to poorer efficiency behavior - i.e. higher mechanical power loss, as well as higher weight, larger required installation space and higher costs.

Bekannte Methoden zur Drehmomentdämpfung werden auch als „Active Damping“ bezeichnet und bedienen sich der am Fahrzeugbus vorhandenen Signale, beispielsweise der Raddrehzahlsignale bzw. verwenden Drehmoment-Schätzer zur rechnerischen Ermittlung der wirksamen Achsdrehmomente.Known methods for torque damping are also referred to as “active damping” and use the signals available on the vehicle bus, for example the wheel speed signals, or use torque estimators to calculate the effective axle torques.

Aufgrund von Bus-Signallaufzeiten sowie Torsionssteifigkeiten der Seitenwellen, vorhandener Drehflankenspiele an Lauf- und Steckverzahnungen und Einflüssen von Elastizitäten der Getriebeaufhängung im Fahrzeug, treten Drehmomentspitzen auf EM-Rotorwellenniveau mehr oder weniger zeitverzögert zu den Raddrehzahlsignalen auf, wodurch ein zuverlässiges Entgegenwirken durch eine aktive Ansteuerung der elektrischen Maschine nur begrenzt möglich ist.Due to bus signal propagation times and torsional stiffness of the side shafts, existing rotational flank play on running and plug gears and influences of elasticity of the transmission suspension in the vehicle, torque peaks at the EM rotor shaft level occur more or less delayed from the wheel speed signals, which means that reliable counteraction by active control of the electric machine is only possible to a limited extent.

Aus der DE 102 37 710 A1 ist ein Antriebsstrang bekannt, bestehend aus einer Antriebseinheit, einem Getriebe mit zumindest einer Getriebeeingangswelle und zumindest einer mit zumindest einem Antriebsrad in Wirkverbindung stehenden Getriebeausgangswelle. Zwischen der zumindest einen Getriebeeingangswelle und einer Antriebswelle der Antriebseinheit ist eine automatisch betätigbare Reibungskupplung vorgesehen, deren Aus- und Einrückvorgänge mittels eines Steuergeräts zumindest in Abhängigkeit von Signalen einer eine Drehzahl der Getriebeeingangswelle und einer eine Drehzahl des zumindest einen Antriebsrads erkennenden Sensorvorrichtung gesteuert wird, wobei auftretende Schwingungen in einer Momentenübertragung über Reibflächen der Reibungskupplung gedämpft werden, wobei eine aus der Drehzahl einer Getriebeausgangskomponente und aus der Drehzahl der Getriebeeingangswelle gebildete Größe als Regelparameter zur Dämpfung der Schwingungen dient.From the DE 102 37 710 A1 A drive train is known, consisting of a drive unit, a transmission with at least one transmission input shaft and at least one transmission output shaft operatively connected to at least one drive wheel. Between the at least one transmission input shaft and a drive shaft of the drive unit, an automatically actuated friction clutch is provided, the disengagement and engagement processes of which are controlled by means of a control unit at least as a function of signals from a sensor device detecting a speed of the transmission input shaft and a speed of the at least one drive wheel, wherein vibrations that occur in a torque transmission are dampened via friction surfaces of the friction clutch, wherein a variable formed from the speed of a transmission output component and from the speed of the transmission input shaft serves as a control parameter for dampening the vibrations.

Die DE 10 2010 023 710 A1 offenbart ein Steuersystem für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, das umfasst: ein Drehmomentmodul, das ein erstes Ausgangsdrehmoment eines Motors ermittelt, ein zweites Ausgangsdrehmoment des Motors nach dem Ermitteln des ersten Ausgangsdrehmoments ermittelt und eine Drehmomentdifferenz basierend auf dem ersten Ausgangsdrehmoment und dem zweiten Ausgangsdrehmoment ermittelt; und ein Dämpfungssteuermodul, das den Betrieb einer Kupplung steuert, um ein Dämpfungsdrehmoment in einem Getriebe basierend auf der Drehmomentdifferenz zu erzeugen.The DE 10 2010 023 710 A1 discloses a control system for a powertrain of a vehicle, comprising: a torque module that determines a first output torque of an engine, determines a second output torque of the engine after determining the first output torque, and determines a torque difference based on the first output torque and the second output torque; and a damping control module that controls operation of a clutch to produce a damping torque in a transmission based on the torque difference.

Aus der DE 103 01 869 A1 ist ein Verfahren zur Schwingungsdämpfung eines Antriebsstrangs mit einem Motor, mindestens einer Kupplung und einem Getriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bekannt, wobei der Antriebsstrang mehrere Sensoren zur Aufnahme von Meßgrößen und mehrere über Stellgrößen gesteuerte Aktuatoren aufweist, wobei eine Antriebssteuerung des Antriebsstrangs die Aktuatoren mittels der Stellgrößen unter Benutzung der Meßgrößen der mehreren Sensoren koordiniert steuert.From the DE 103 01 869 A1 A method for damping vibrations in a drive train with an engine, at least one clutch and a transmission, in particular for a motor vehicle, is known, wherein the drive train has a plurality of sensors for recording measured variables and a plurality of actuators controlled by means of manipulated variables, wherein a drive control of the drive train controls the actuators in a coordinated manner by means of the manipulated variables using the measured variables of the plurality of sensors.

Das Dokument DE 10 2013 113 658 A1 lehrt ein Verfahren zum Betreiben eines Triebstranges eines wenigstens ein Steuergerät zum Übermitteln eines einem Sollmoment entsprechenden Solldatensatzes umfassenden Kraftfahrzeugs, welches von wenigstens einer eine jeweilige Triebstrangschwingungen erfassende Erfassungskomponente, wenigstens einen ein dem Sollmoment entsprechendes Antriebsmoment erzeugenden Elektromotor sowie eine den wenigstens einen Elektromotor mit elektrischer Antriebsenergie versorgende Leistungselektronik umfassenden Antriebskomponente des Triebstranges angetrieben wird, mit den Schritten: Ermitteln eines die Triebstrangschwingungen beschreibenden Schwingungsdatensatzes mittels der Erfassungskomponente, Ermitteln eines Ausgleichsdatensatzes anhand des Schwingungsdatensatzes mittels einer von dem Steuergerät verschiedenen, in der Leistungselektronik integrierten Ausgleichskomponente, wobei der Ausgleichsdatensatz zur Kompensation der Triebstrangschwingungen ausgelegte Steuerbefehle für eine einen Energiefluss zum Elektromotor steuernde Steuereinheit der Leistungselektronik aufweist, Ausführen der Steuerbefehle durch die Steuereinheit, so dass dem Antriebsmoment ein die Triebstrangschwingungen verringerndes Ausgleichsmoment überlagert wird.The document DE 10 2013 113 658 A1 teaches a method for operating a drive train of at least one control unit for transmitting a target data corresponding to a target torque set, which is driven by at least one detection component which detects a respective drive train vibration, at least one electric motor which generates a drive torque corresponding to the target torque, and a drive component of the drive train which supplies the at least one electric motor with electrical drive energy, with the steps: determining a vibration data set describing the drive train vibrations by means of the detection component, determining a compensation data set based on the vibration data set by means of a compensation component which is different from the control unit and integrated in the power electronics, wherein the compensation data set has control commands designed to compensate for the drive train vibrations for a control unit of the power electronics which controls an energy flow to the electric motor, executing the control commands by the control unit so that a compensation torque which reduces the drive train vibrations is superimposed on the drive torque.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the Invention

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Getriebeeinrichtung zum Antrieb eines Fahrzeugs anzugeben, die eine zuverlässige Drehmomentdämpfung umfasst und somit eine bessere Effizienz, geringere mechanische Verlustleistung, geringeres Gewicht, Bauraum und Kosten der Getriebeeinrichtung und des Fahrzeuges ermöglicht.It is an object of the invention to provide a transmission device for driving a vehicle, which comprises reliable torque damping and thus enables better efficiency, lower mechanical power loss, lower weight, installation space and costs of the transmission device and the vehicle.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Getriebeeinrichtung zum Antrieb eines Fahrzeugs mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1.The object is achieved by a transmission device for driving a vehicle with the features according to claim 1.

Die Getriebeeinrichtung umfasst einen Elektromotor als Antriebsmotor des Fahrzeugs und ein Getriebe zur Übersetzung des Antriebsdrehmoments des Elektromotors zu einem Abtriebsdrehmoment einer angetriebenen Achse des Fahrzeugs, wobei das Getriebe ein Getriebeabtriebszahnrad umfasst, wobei die Getriebeeinrichtung eine Regeleinrichtung umfasst, wobei die Regeleinrichtung eine aktive Drehmomentdämpfungsregelung umfasst, so dass unerwünschte Drehmomentspitzen durch die aktive Drehmomentdämpfungsregelung verringert werden können, wobei die Getriebeeinrichtung eine Drehzahlerfassungseinrichtung umfasst mit welcher die Drehzahl des Getriebeabtriebszahnrads erfasst werden kann und wobei abhängig von der durch die Drehzahlerfassungseinrichtung ermittelten Drehzahl des Getriebeabtriebszahnrads, die aktive Drehmomentdämpfung durch die Drehmomentdämpfungsregelung der Regeleinrichtung erfolgt.The transmission device comprises an electric motor as the drive motor of the vehicle and a transmission for translating the drive torque of the electric motor to an output torque of a driven axle of the vehicle, wherein the transmission comprises a transmission output gear, wherein the transmission device comprises a control device, wherein the control device comprises an active torque damping control so that undesirable torque peaks can be reduced by the active torque damping control, wherein the transmission device comprises a speed detection device with which the speed of the transmission output gear can be detected and wherein, depending on the speed of the transmission output gear determined by the speed detection device, the active torque damping is carried out by the torque damping control of the control device.

Erfindungsgemäß umfasst die Drehzahlerfassungseinrichtung, mit welcher die Drehzahl des Getriebeabtriebszahnrads erfasst werden kann, einen sogenannten „virtuellen Sensor“, wobei die Drehzahl von einem Rechenmodell ermittelt wird, auf Basis des von einem End-of-Line Tests bekannten Schwingungsverhaltens eines konkreten Fahrzeuges in welchem die Getriebeeinrichtung verbaut ist.According to the invention, the speed detection device, with which the speed of the transmission output gear can be detected, comprises a so-called “virtual sensor”, wherein the speed is determined by a calculation model based on the vibration behavior of a specific vehicle in which the transmission device is installed, as known from an end-of-line test.

Erfindungsgemäß wird somit eine Getriebearchitektur angegeben, mit einer zusätzlichen Drehzahlerfassung an der Getriebeabtriebsseite, so dass auf Basis dieser Drehzahlerfassung an der Getriebeabtriebsseite eine neue Methode zur aktiven Bedämpfung von unerwünschten Drehmomentspitzen oder Resonanzfrequenzen in einem elektrifizierten Antriebsstrang ermöglicht wird, die bevorzugt einen geschlossenen Regelkreis bildet.According to the invention, a transmission architecture is thus specified with an additional speed detection on the transmission output side, so that on the basis of this speed detection on the transmission output side, a new method for actively damping undesirable torque peaks or resonance frequencies in an electrified drive train is made possible, which preferably forms a closed control loop.

Über die Drehzahlerfassung an der Getriebeabtriebsseite, kann ein innerhalb des elektrischen Antriebsmoduls geschlossener Regelkreis dargestellt werden. Dies ermöglicht einen flexiblen, software-basierten Schutz gegenüber von außen eingeleitete Drehmomentspitzen sowie eine aktive Lastspitzenreduktion für sämtliche Getriebekomponenten. Die Schutzmaßnahme kann insbesondere, abhängig von der Getriebearchitektur und dem aktuellen Betriebszustand, durch aktive Ansteuerung einer Decoupling-Trennkupplung, vorzugsweise im oder nahe beim Drehmoment Nulldurchgang, und/oder durch aktive Ansteuerung der elektrischen Traktionsmaschine erfolgen.A closed control loop can be represented within the electric drive module via the speed measurement on the gearbox output side. This enables flexible, software-based protection against torque peaks introduced from the outside as well as active load peak reduction for all gearbox components. The protective measure can be implemented in particular, depending on the gearbox architecture and the current operating state, by actively controlling a decoupling clutch, preferably at or close to the torque zero crossing, and/or by actively controlling the electric traction machine.

Simulationen, die anhand eines Referenzfahrzeuges mit einem ausgewählten Fahrmanöver durchgeführt wurden, zeigen, dass man bei exakter Kenntnis der Raddrehzahl und Berücksichtigung der E-Maschinen Charakteristik eine Lastspitzenreduktion in der Größenordnung von etwa 2500Nm auf Achsniveau erzielen kann. Bereits bei einem um nur 20ms verzögertem Drehzahlsignal und einer Abtastrate von 10ms kann keine effektive Reduzierung der Lastspitze mehr bewirkt werden. Beträgt die Signalverzugszeit mehr als 20ms, so wird die Lastspitze hingegen in unerwünschter Weise verstärkt, da das an der E-Maschine aufgebaute Drehmoment bereits um die halbe Periodendauer phasenverschoben zum Störmoment vorliegt und dieses verstärkt. Interaktionen mit Fahrzeugstabilisierungssystemen (ABS, ESP) sind in diesen Untersuchungen nicht berücksichtigt. Der Einfluss des zeitlich verzögerten Drehmomentaufbaus an der E-Maschine ist hingegen als eher gering einzustufen.Simulations carried out using a reference vehicle with a selected driving maneuver show that, with exact knowledge of the wheel speed and taking into account the characteristics of the electric motor, a load peak reduction of the order of around 2500Nm at axle level can be achieved. Even with a speed signal delayed by just 20ms and a sampling rate of 10ms, an effective reduction in the load peak can no longer be achieved. If the signal delay time is more than 20ms, the load peak is amplified in an undesirable way, since the torque built up on the electric motor is already half the period out of phase with the disturbance torque and amplifies it. Interactions with vehicle stabilization systems (ABS, ESP) are not taken into account in these studies. The influence of the delayed torque build-up on the electric motor, on the other hand, is to be classified as rather small.

Um die Auslegung und Dimensionierung auf das Achsnenndrehmoment zu begrenzen, und dennoch ausreichend Sicherheiten gegenüber sämtlichen Missbrauchslasten gewährleisten zu können, wird ein System angegeben, welches aktiv den Drehmomentspitzen entgegenwirkt oder den Leistungspfad unterbricht und somit die Einleitung unerwünschter Lastspitzen in die Getriebemechanik zuverlässig verhindert.In order to limit the design and dimensioning to the nominal axle torque, and yet ensure sufficient safety against all misuse loads, a system is specified which actively counteracts the torque peaks or reduces the power path and thus reliably prevents the introduction of unwanted load peaks into the transmission mechanism.

Diese aktive Lastspitzenreduktion erfolgt erfindungsgemäß in-situ durch gezielte Eingriffe, in Abhängigkeit der Winkelgeschwindigkeiten sämtlicher rotierender Maschinenelemente und E-Komponenten, wobei lediglich kurze Latenzzeiten zwischen Erfassung, Übertragung und Aktuierung, in Kauf genommen werden. Ein wesentlicher Beitragsleister zur Gesamtlatenz ist die Erfassung und die Übertragung der Raddrehzahlsignale. Üblicherweise erfolgt diese über einen Signalbus, beispielsweise dem CAN-BUS in einem Fahrzeug. Da hierbei zeitliche Verzögerungen infolge der Signalerfassung und -übertragung von bis zu 300ms auftreten können und die Abtastrate häufig für eine hochdynamische Regelung nicht ausreichend ist, lässt sich ein zuverlässiger aktiver Regeleingriff bzw. die Aktuierung einer Trennkupplungseinheit nur sehr schwer umsetzen. Um dem entgegenzuwirken, kann mithilfe der erfindungsgemäßen Lösung die Qualität der Drehzahlinformation erhöht sowie die Signalverzugszeit, unabhängig von der jeweiligen Fahrzeugarchitektur, minimal gehalten werden.According to the invention, this active peak load reduction takes place in-situ through targeted interventions, depending on the angular speeds of all rotating machine elements and electronic components, with only short latency times between detection, transmission and actuation being accepted. A major contributor to the overall latency is the detection and transmission of the wheel speed signals. This usually takes place via a signal bus, for example the CAN bus in a vehicle. Since time delays of up to 300ms can occur as a result of signal detection and transmission and the sampling rate is often not sufficient for highly dynamic control, reliable active control intervention or the actuation of a separating clutch unit is very difficult to implement. To counteract this, the solution according to the invention can be used to increase the quality of the speed information and keep the signal delay time to a minimum, regardless of the respective vehicle architecture.

Durch eine erfindungsgemäße Lösung können je nach Ausführung folgende Vorteile erreicht werden:

  • • ein geschlossener Regelkreis mit hoher Genauigkeit und kurzen Signalverzugsszeiten, durch direkte Einbindung des tatsächlich gemessenen Drehzahlsignals auf Achsniveau.
  • • eine Reduktion von Latenzzeiten.
  • • Unabhängig von der Fahrzeugarchitektur wie bspw. von Datenbus und Raddrehzahlsensorik.
Depending on the design, the following advantages can be achieved by a solution according to the invention:
  • • a closed control loop with high accuracy and short signal delay times, through direct integration of the actually measured speed signal at axle level.
  • • a reduction in latency times.
  • • Independent of the vehicle architecture such as data bus and wheel speed sensors.

Die in-situ Aktuatorik Ansteuerung wirkt somit gezielt Missbrauchsmomenten entgegen und hat somit positive Auswirkung auf Dimensionierung und Auslegung der Maschinenelemente, die Auslegungsgrenze kann sich somit auf das Nennmoment beziehen und nicht auf ein erwartetes Missbrauchsmoment bzw. auf mögliche Drehmomentenspitzen.

  • • Ermöglicht die Erhöhung der Genauigkeit bei der Umsetzung von Active Damping Methoden.
  • • Ermöglicht die Reduzierung von Sicherheiten bei der Auslegung der mechanischen Komponenten.
  • • Ermöglicht die Reduktion von Gewicht und Kosten sowie die Erhöhung von Effizienz und Leistungsdichte.
The in-situ actuator control thus specifically counteracts misuse torques and thus has a positive effect on the dimensioning and design of the machine elements. The design limit can therefore refer to the nominal torque and not to an expected misuse torque or to possible torque peaks.
  • • Enables to increase the accuracy when implementing Active Damping methods.
  • • Enables the reduction of safety factors in the design of mechanical components.
  • • Enables the reduction of weight and costs as well as the increase of efficiency and power density.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben.Further developments of the invention are specified in the dependent claims, the description and the accompanying drawings.

Vorzugsweise umfasst die Drehzahlerfassungseinrichtung, mit welcher die Drehzahl des Getriebeabtriebszahnrads erfasst werden kann, eine inkrementale Gebergeometrie am Getriebeabtriebszahnrad und einen gehäusefesten Sensor, zum Beispiel einen Hallgeber.Preferably, the speed detection device, with which the speed of the transmission output gear can be detected, comprises an incremental encoder geometry on the transmission output gear and a housing-fixed sensor, for example a Hall sensor.

Bevorzugt wird die inkrementale Gebergeometrie am Getriebeabtriebszahnrad beim herstellenden Formprozess des Getriebeabtriebszahnrads in das Getriebeabtriebszahnrad eingebracht. In einer anderen Ausführungsform ist die inkrementale Gebergeometrie als Einlegeteil, insbesondere als Kunststoffeinlegeteil, im Getriebeabtriebszahnrad ausgeführt.Preferably, the incremental encoder geometry on the transmission output gear is introduced into the transmission output gear during the manufacturing molding process of the transmission output gear. In another embodiment, the incremental encoder geometry is designed as an insert, in particular as a plastic insert, in the transmission output gear.

Bevorzugt ist die Inkrementalgeometrie zusätzlich als Teil einer Fördereinrichtung für einen Ölkreislauf eingerichtet. Die Inkremente können insbesondere durch geeignete Schrägstellung als Leit- und Fördereinrichtung für das Öl dienen.Preferably, the incremental geometry is additionally designed as part of a conveying device for an oil circuit. The increments can serve as a guide and conveying device for the oil, in particular by means of a suitable inclination.

Vorzugsweise kann die aktive Drehmomentdämpfungsregelung der Getriebeeinrichtung, also die Unterbindung eines parasitären, von außen wirkenden Leistungsflusses, durch aktive Ansteuerung des Elektromotors erfolgen, also durch entsprechenden aktiven EM-Regeleingriff, insbesondere durch Stellen eines Drehmoments in Richtung des von außen eingebrachten Momentenpeaks, und/oder durch aktive Ansteuerung einer Trennkupplung (Decoupling Unit), bevorzugt durch Trennung eines Differentialkegelrads von einer Seitenwelle, erfolgen, vorzugsweise bei oder Nahe eines Nulldurchgangs des Drehmoments. Die aktive Drehmomentdämpfungsregelung kann optional zusätzlich durch Aktivierung eines fahrzeugseitigen Fahrdynamikregelsystems erfolgen.Preferably, the active torque damping control of the transmission device, i.e. the prevention of a parasitic, externally acting power flow, can be carried out by actively controlling the electric motor, i.e. by corresponding active EM control intervention, in particular by setting a torque in the direction of the externally introduced torque peak, and/or by actively controlling a decoupling unit, preferably by separating a differential bevel gear from a side shaft, preferably at or close to a zero crossing of the torque. The active torque damping control can optionally also be carried out by activating a vehicle-side driving dynamics control system.

Die aktive Drehmomentdämpfungsregelung bildet zusammen mit der Drehzahlerfassungseinrichtung vorzugsweise einen geschlossenen Regelkreis.The active torque damping control preferably forms a closed control loop together with the speed detection device.

Bevorzugt bildet die Getriebeeinrichtung ein geschlossenes Subsystem, insbesondere ein EDU-Subsystem (Electric Drive Unit), so dass die Kompensation von außen eingeleiteter Störgrößen ausschließlich innerhalb der Getriebeeinrichtung erfolgt und keine elektronischen Schnittstellen zu anderen fahrzeugseitigen Subsystemen, wie einem Fahrdynamikregelsystem des Fahrzeugs, benötigt werden.Preferably, the transmission device forms a closed subsystem, in particular an EDU subsystem (Electric Drive Unit), so that the compensation of externally introduced disturbances takes place exclusively within the transmission device and no electronic interfaces to other vehicle-side subsystems, such as a vehicle dynamics control system, are required.

In einer Ausführungsform umfasst die Getriebeeinrichtung zusätzlich ein passives Triebstrang-Entkopplungs- oder Dämpfungselement, bevorzugt angeordnet im Antriebsstrang zwischen einer Getriebeabtriebswelle und dem Differentialkorb der Getriebeeinrichtung.In one embodiment, the transmission device additionally comprises a passive drive train decoupling or damping element, preferably arranged in the drive train between a transmission output shaft and the differential carrier of the transmission device.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Drehmomentdämpfung eines Antriebsstranges, so dass unerwünschte Drehmomentspitzen durch eine aktive Drehmomentdämpfungsregelung verringert werden, erfolgt mittels einer Getriebeeinrichtung wie zuvor beschrieben, und umfasst, dass nach dem Erfassen zumindest der Drehzahl des Getriebeabtriebszahnrads als Eingangsgröße, eine aktive Drehmomentdämpfung, abhängig von der durch die Drehzahlerfassungseinrichtung ermittelten Drehzahl des Getriebeabtriebszahnrads, durch aktive Ansteuerung des Elektromotors und/oder durch aktive Ansteuerung einer Trennkupplung erfolgt. Optional kann zusätzlich, abhängig von der durch die Drehzahlerfassungseinrichtung ermittelten Drehzahl des Getriebeabtriebszahnrads, eine Aktivierung eines fahrzeugseitigen Fahrdynamikregelsystems erfolgen.A method according to the invention for torque damping of a drive train, so that undesirable torque peaks are reduced by active torque damping control, is carried out by means of a transmission device as described above, and comprises that after detecting at least the speed of the transmission output gear as an input variable, active torque damping takes place, depending on the speed of the transmission output gear determined by the speed detection device, by actively controlling the electric motor and/or by actively controlling a separating clutch. Optionally, an activation of a vehicle-side driving dynamics control system can also take place, depending on the speed of the transmission output gear determined by the speed detection device.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

  • 1 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung.
  • 2 ist eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung.
  • 3a ist eine grobe schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Getriebeeinrichtung gemäß 1 oder 2.
  • 3b ist eine detailliertere schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Getriebeeinrichtung gemäß 1 oder 2.
  • 4 ist ein beispielsweiser Verlauf der an der Getriebeantriebswelle und an der Getriebeabtriebswelle gemessenen Drehzahlsignale n über der Zeit t, vor, während und nach einer Drehmomentstörung, bei Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Drehmomentdämpfung.
The invention is described below by way of example with reference to the drawings.
  • 1 is a schematic representation of a transmission device according to the invention.
  • 2 is a schematic representation of another transmission device according to the invention.
  • 3a is a rough schematic representation of a method according to the invention with a transmission device according to 1 or 2 .
  • 3b is a more detailed schematic representation of a method according to the invention with a transmission device according to 1 or 2 .
  • 4 is an example of the course of the speed signals n measured at the transmission input shaft and at the transmission output shaft over time t, before, during and after a torque disturbance, when carrying out a method according to the invention for torque damping.

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

In den 1 und 2 ist jeweils eine erfindungsgemäße Getriebeeinrichtung dargestellt.In the 1 and 2 a transmission device according to the invention is shown in each case.

1 zeigt ein zweistufiges eDrive-System in offset-Architektur. Dieses besteht aus Elektromotor EM, Wälzlagern a, dem Ritzel b, welches mit dem ersten Zahnrad der Zwischenwelle c kämmt. Die zweite Getriebestufe besteht wiederum aus dem zweiten Zahnrad auf der Zwischenwelle d und dem Getriebeabtriebszahnrad e, also dem final gear, auf Achsniveau, so dass die Drehzahl der Achse der Drehzahl des Getriebeabtriebszahnrads e entspricht. 1 shows a two-stage eDrive system in offset architecture. This consists of the electric motor EM, rolling bearings a, the pinion b, which meshes with the first gear on the intermediate shaft c. The second gear stage in turn consists of the second gear on the intermediate shaft d and the transmission output gear e, i.e. the final gear, at axle level, so that the speed of the axle corresponds to the speed of the transmission output gear e.

Mithilfe eines geeigneten Detektions-/Zählinstrumentes f und g, kann somit augenblicklich die IST-Drehzahl des Getriebeabtriebszahnrades e abgegriffen werden. Dies stellt den Vorteil dar, dass die Einbindung der Signalgröße in die Electric Drive Unit (EDU) als Steuereinheit h direkt erfolgen kann und die für eine aktive Drehmomentregelung oder für die Aktuierung einer Trennkupplungseinheit DC (2) notwendige Zeitdauer, eingeräumt werden kann.With the help of a suitable detection/counting instrument f and g, the actual speed of the transmission output gear e can be read immediately. This has the advantage that the signal size can be directly integrated into the Electric Drive Unit (EDU) as a control unit h and can be used for active torque control or for the actuation of a DC separating clutch unit ( 2 ) necessary period of time.

Des Weiteren ist es möglich, dass sämtliche nachgelagerten Störgrößen der eDrive Ist-Drehzahl (z.B. Seitenwellennachgiebigkeiten, Spiele im Differential und in den Steckverzahnungen) eliminiert und die Genauigkeit erhöht werden kann.Furthermore, it is possible that all downstream disturbances of the eDrive actual speed (e.g. side shaft compliance, play in the differential and in the splines) can be eliminated and the accuracy increased.

Durch die quasi latenzfreie Drehzahlerfassung des Abtriebes, kann die Ansteuerung einer vorhandenen Trennkupplungseinheit DC erfolgen, um gezielt die Einleitung von Lastspitzen in die Mechanik zu unterbinden - siehe DC in 2.Due to the virtually latency-free speed detection of the output, the control of an existing separating clutch unit can be carried out DC in order to specifically prevent the introduction of load peaks into the mechanics - see DC in 2 .

Ist beispielsweise die elektrische Antriebseinheit (EDU) h nicht mit einer Trennkupplungseinheit DC ausgestattet, kann durch die geringe Zeitverschiebung des Ist-Drehzahlsignals - ohne fahrzeugseitigem Signalbus-Delay - aktiv mit gezielten Regeleingriffen (=aktives Stellen von Drehmomenten) der EM, die eingebrachte parasitäre Last deutlich reduziert oder zur Gänze eliminiert werden. Bei diesem Regeleingriff, oder aktiver Bedämpfung, wird ein zum parasitären, von außen einwirkenden Drehmoment, gleichorientiertes Drehmoment erzeugt. Das resultierende Differenzmoment ist somit deutlich geringer als für den Fall ohne aktiver Bedämpfung.If, for example, the electric drive unit (EDU) h is not equipped with a DC separating clutch unit, the parasitic load introduced can be significantly reduced or completely eliminated by actively using targeted control interventions (=active setting of torques) of the EM due to the slight time shift of the actual speed signal - without a vehicle-side signal bus delay. This control intervention, or active damping, generates a torque that is aligned with the parasitic torque acting from the outside. The resulting differential torque is therefore significantly lower than in the case without active damping.

Die Inkrementalgeometrie f kann beispielsweise in einem Schmiedegesenk, oder in einer Gussmatrize, als Negativform integriert sein und während des Umformprozesses zum Zahnrad in den Radkörper des Getriebeabtriebszahnrads e eingebracht werden, ohne dass Zusatz- oder Nachbearbeitungen erforderlich sind. Lediglich ein im Gehäuse integrierter Abnehmer bzw. Sensor g, beispielsweise ein Hallgeber, muss die Inkremente abtasten.The incremental geometry f can, for example, be integrated as a negative form in a forging die or in a casting die and can be introduced into the gear body of the transmission output gear e during the forming process to form the gear, without any additional or post-processing being required. Only a pickup or sensor g integrated in the housing, for example a Hall sensor, has to scan the increments.

Alternativ kann die Inkrementalgeometrie f als Kunstoffeinlegeteil ausgeführt werden, was wiederum positive Auswirkungen auf die Designfreiheit und die Übernahme von Serienradkörperdesigns haben kann.Alternatively, the incremental geometry f can be designed as a plastic insert, which in turn can have positive effects on design freedom and the adoption of series wheel body designs.

Des Weiteren ist die Funktionserweiterung der Inkrementalgeometrie f um eine Fördereinrichtung für den Ölkreislauf realisierbar. Die Inkremente können durch geeignete Schrägstellung als kombinierte Leit- und Fördereinrichtung für das Öl dienen.Furthermore, the functional extension of the incremental geometry f can be implemented by a conveying device for the oil circuit. The increments can serve as a combined guide and conveying device for the oil by being suitably inclined.

Durch die zusätzliche Integration eines passiven Triebstrang-Entkoppelungs- oder Dämpfungselementes an einer geeigneten Stelle im Antriebstrang und Berücksichtigung der entsprechenden Parameter im Regelkreis, kann der erforderliche Leistungsbedarf an der elektrischen Maschine zur aktiven Bedämpfung der Drehmomentspitzen reduziert werden. Durch die exakte Kenntnis über sämtliche für das Schwingungsverhalten relevanten Parameter im eDS System, wie bspw. Drehflankenspiele, Massenträgheitsmomente, Torsionssteifigkeiten, Reibungs- und Dämpfungsparameter, kann der geschlossene Regelkreis in der Steuer- und Regelsoftware präzise abgebildet werden und durch das Vorliegen der an- und abtriebsseitigen Drehzahlen wird ein präziser Regeleingriff möglich, ohne auf die Qualität von fahrzeugseitig bereitgestellten Signalen angewiesen zu sein.By additionally integrating a passive drive train decoupling or damping element at a suitable point in the drive train and taking the corresponding parameters into account in the control loop, the power required by the electric machine for actively damping the torque peaks can be reduced. Due to the exact knowledge of all parameters in the eDS system that are relevant to the vibration behavior, such as rotational flank play, mass moments of inertia, torsional stiffness, friction and damping parameters, the closed control loop can be precisely mapped in the control and regulation software and the presence of the input and output side speeds enables precise control intervention without having to rely on the quality of signals provided by the vehicle.

Zur 3a: Die in der Steuereinheit h ECU (electronic control unit) oder EDU (Electric Drive Unit) erfassten dynamischen Eingansgrößen IN (Moment, Drehzahl), werden analysiert und in weiterer Folge, durch ein erfindungsgemäßes Verfahren V, eine oder eine Kombination aus möglichen Eingriffsmaßnahmen aktiviert, nämlich 1) öffnen der Trennkupplungseinheit DC 2) stellen eines Gegendrehmomentes mit der EM (active peak load damping) oder optional auch 3) der Hochmomentenspitze mithilfe der fahrzeugseitigen Fahrdynamikregelsysteme ESC. Bei Detektion einer äußeren Störgröße wird somit die Regelkette aktiv (Closed-Loop Regelmodus für aktive Lastspitzenreduktion), wobei eine oder mehrere der möglichen Aktionen 1 und/oder 2 und/oder 3 angestoßen werden.To 3a : The dynamic input variables IN (torque, speed) recorded in the control unit h ECU (electronic control unit) or EDU (electric drive unit) are analyzed and subsequently, by means of a method V according to the invention, one or a combination of possible intervention measures is activated, namely 1) opening the DC separating clutch unit 2) setting a counter torque with the EM (active peak load damping) or optionally also 3) the high torque peak using the vehicle's driving dynamics control systems ESC. When an external disturbance is detected, the control chain is activated (closed-loop control mode for active peak load reduction), whereby one or more of the possible actions 1 and/or 2 and/or 3 are initiated.

3b zeigt mögliche Schritte in einem erfindungsgemäßen Verfahren V, das einen Closed-Loop Regelmodus für aktive Lastspitzenreduktion bildet. 3b shows possible steps in a method V according to the invention, which forms a closed-loop control mode for active peak load reduction.

Schritt 1 ist eine Abfrage, ob die zeitliche Änderung der Achsdrehzahl, also der Drehzahl n2 des Getriebeabtriebszahnrads e, über einem zulässigem Grenzwert liegt: |dn2/dt|>Grenzwert?Step 1 is a query as to whether the temporal change of the axle speed, i.e. the speed n 2 of the transmission output gear e, is above a permissible limit value: |dn 2 /dt|>limit value?

Falls „Nein“ N, folgt Schritt 2: Keine Maßnahme erforderlich, somit keine Dämpfung.If “No” N, step 2 follows: No action required, therefore no attenuation.

Falls „ja“ Y, folgt Schritt 3: Anforderung zur aktiven Lastspitzenreduktion. Im Schritt 4 erfolgt eine Abfrage: Ist eine Änderung der Drehmomentrichtung detektierbar? |n1/n2| > Grenzwert?If "yes" Y, step 3 follows: request for active load peak reduction. In step 4 a query is made: Can a change in the torque direction be detected? |n 1 /n 2 | > limit value?

Falls „ja“ Y, erfolgt im Schritt 5 eine Aktivierung der Trennkupplung DC („Decoupling“).If “yes” Y, the DC decoupling clutch is activated in step 5.

Falls „Nein“ N, folgt Schritt 6, eine Abfrage, ob eine ausreichende Leistungsreserve der E-Maschine EM vorhanden ist: |Pact|< |Ppeak|?If “No” N, step 6 follows, a query as to whether there is sufficient power reserve of the electric machine EM: |P act |< |P peak |?

Falls „ja“ Y, erfolgt im Schritt 7 eine Aktivierung von „Active Peak Load Damping“, also des Elektromotors EM zur Dämpfung.If “yes” Y, “Active Peak Load Damping” is activated in step 7, i.e. the electric motor EM for damping.

Falls „Nein“ N, folgt Schritt 8, eine Anforderung eines Eingriffs des aktiven Fahrdynamikmanagements (ESC).If “No” N, step 8 follows, a request for intervention by the active vehicle dynamics management (ESC).

4 zeigt beispielhaft einen qualitativen Verlauf der an der Getriebeantriebswelle, also am Elektromotor EM, und an der Getriebeabtriebswelle, also an der Achse A, gemessenen Drehzahlsignale nEM und nA, wobei die Drehzahlen n in rpm angegeben sind (y-Achse) und der Verlauf über die Zeit t in Sekunden s (x-Achse). nA entspricht allgemein der Drehzahl des Getriebeabtriebszahnrads n2, nEM entspricht allgemein der Drehzahl des Ritzels n1. Eine durch eine äußere Störgröße eingeleitete Drehmomentspitze führt zu einer Drehzahlschwankung am Getriebeabtriebszahnrad e. Kurzfristig stellt sich, bedingt durch die im System vorhandenen Drehflankenspiele und Elastizitäten, eine Drehzahldifferenz zwischen Abtriebs Drehzahl und EM-Antriebsdrehzahl ein. Ein Beispiel für eine derartige Drehzahldifferenz ΔA1 aufgrund einer äußeren Störgröße ist in 4 ersichtlich. Werden relative Drehzahländerungen zwischen Getriebeabtriebswelle und Getriebeantriebswelle erkannt, so wird der aktive Regeleingriff unverzüglich ausgelöst und die Gegenmaßnahmen innerhalb des Zeitfensters Δt eingeleitet. Erfolgt eine Maßnahme zur Öffnung der Trennkupplungseinheit DC muss diese innerhalb des Zeitfensters Δt vollständig gelüftet werden (Drehmoment Nulldurchgang). 4 shows an example of a qualitative curve of the speed signals n EM and n A measured on the transmission input shaft, i.e. on the electric motor EM, and on the transmission output shaft, i.e. on the axis A, where the speeds n are given in rpm (y-axis) and the curve over time t in seconds s (x-axis). n A generally corresponds to the speed of the transmission output gear n 2 , n EM generally corresponds to the speed of the pinion n 1 . A torque peak introduced by an external disturbance leads to a speed fluctuation on the transmission output gear e. In the short term, due to the rotational backlash and elasticity present in the system, a speed difference arises between the output speed and the EM input speed. An example of such a speed difference ΔA1 due to an external disturbance is shown in 4 visible. If relative speed changes between the gearbox output shaft and gearbox input shaft are detected, the active control intervention is triggered immediately and the countermeasures are initiated within the time window Δt. If a measure is taken to open the DC separating clutch unit, it must be fully released within the time window Δt (torque zero crossing).

Erfindungsgemäß kann der hardwareseitige Drehzahlgeber durch einen virtuellen Sensor ersetzt werden, wenn das Schwingungsverhalten des Systems hinreichend bekannt ist. Dabei wird ein Rechenmodell, welches auf Basis von Look-Up-Tables, die entsprechende Raddrehzahl ohne Verzögerung in jedem Betriebszustand ermittelt, implementiert. Sinngemäß wird diese Verknüpfung von Rechenoperation und zugrunde gelegter Datenpakete, als „virtueller Sensor“ bezeichnet. Im Zuge des Qualitätssicherstellungsprozesses wird jedes Produkt einem sogenannten „End of Line Test“ unterzogen. Dabei durchläuft jede final assemblierte Electric Drive Unit „EDU“ einen definierten Prüfdurchlauf, zur Sicherstellung des oben genannten Prozesses. Im Zuge dieser „End of Line“ Tests können definierte Drehzahl/Drehmoment Kombinationen angefahren werden, um für die schwingungsrelevanten Systemparameter (Steifigkeit, Dämpfung, Verdrehflankenspiel) Datentabellen, auch als Look-Up-Tables bezeichnet, zu erstellen. Final werden die Rechenoperationen mit den erstellten Look-Up-Tables auf die Electric Control Unit „ECU“ geschrieben. Im Betrieb steht somit die Raddrehzahl in jedem Betriebszustand zur Verfügung und kann als „virtueller Sensor“, u.a. für Active Damping Eingriffe bzw. als straßennahe Regelgröße für den Elektromotor herangezogen werden. Auch besteht die Möglichkeit, bei Regelung des EM-Drehmomentes auf Raddrehzahlniveau mithilfe von Look-Up-Tables, auf den rotorseitigen Drehzahlgeber - auch „Resolver“ genannt - zu verzichten, was einen zusätzlichen Kostenvorteil mit sich bringen kann.According to the invention, the hardware speed sensor can be replaced by a virtual sensor if the vibration behavior of the system is sufficiently known. In this case, a calculation model is implemented which, based on look-up tables, determines the corresponding wheel speed without delay in every operating state. This combination of calculation operation and underlying data packets is referred to as a "virtual sensor". As part of the quality assurance process, each product is subjected to a so-called "end of line test". Each finally assembled Electric Drive Unit "EDU" undergoes a defined test run to ensure the above-mentioned process. During these "end of line" tests, defined speed/torque combinations can be approached in order to create data tables, also known as look-up tables, for the vibration-relevant system parameters (rigidity, damping, torsional backlash). Finally, the calculation operations are written to the Electric Control Unit "ECU" using the created look-up tables. During operation, the wheel speed is available in every operating state and can be used as a “virtual ler sensor”, for example for active damping interventions or as a road-level control variable for the electric motor. It is also possible to dispense with the rotor-side speed sensor - also called a "resolver" - when controlling the EM torque at wheel speed level using look-up tables, which can bring an additional cost advantage.

Bezugszeichenlistelist of reference symbols

aa
Wälzlagerrolling bearings
bb
Ritzelpinion
cc
Zwischenwelleintermediate shaft
dd
zweites Zahnrad auf Zwischenwellesecond gear on intermediate shaft
ee
Getriebeabtriebszahnradtransmission output gear
ff
Inkrementale GebergeometrieIncremental encoder geometry
gG
Sensorsensor
hh
Steuereinheit der Electric Drive Unitcontrol unit of the Electric Drive Unit
n1n1
Drehzahl des Ritzelspinion speed
n2n2
Drehzahl des Getriebeabtriebszahnradsspeed of the transmission output gear
nEMnEM
Drehzahl des Elektromotorsspeed of the electric motor
nAn/a
Drehzahl der Achsespeed of the axle
EMEM
Elektromotorelectric motor
ESCESC
Electronic Stability Control, FahrdynamikregelsystemElectronic Stability Control, driving dynamics control system
DCDC
Trennkupplungseparating clutch
ΔA0ΔA0
Drehzahldifferenz ohne Vorliegen eines Störmomentsspeed difference without the presence of a disturbance torque
ΔA1ΔA1
Drehzahldifferenz bei Vorliegen eines Störmomentsspeed difference in the presence of a disturbance torque
ΔtΔt
Zeitfenstertime frame
11
Abfrage, ob die zeitliche Änderung der Achsdrehzahl, also der Drehzahl n2 des Getriebeabtriebszahnrads e, über einem zulässigen Grenzwert liegt. liegt: |dn2/dt|>Grenzwert?Query whether the change in the axle speed over time, i.e. the speed n 2 of the transmission output gear e, is above a permissible limit value. is: |dn 2 /dt|>limit value?
22
Keine Maßnahme erforderlichNo action required
33
Anforderung zur aktiven Lastspitzenreduktionrequirement for active peak load reduction
44
Abfrage: Ist eine Änderung der Drehmomentrichtung detektierbar? |n1/n2|> Grenzwert?Query: Is a change in the torque direction detectable? |n1/n2|> limit?
55
Aktivierung der Trennkupplung DCActivation of the DC clutch
66
Abfrage, ob eine ausreichende Leistungsreserve der E-Maschine EM vorhanden ist: |Pact|<|Ppeak|?Query whether there is sufficient power reserve of the electric machine EM: |Pact|<|Ppeak|?
77
Aktivierung „Active Peak Load Damping“, also des Elektromotors EM zur DämpfungActivation of “Active Peak Load Damping”, i.e. the EM electric motor for damping
88
Anforderung eines Eingiffs des aktiven Fahrdynamikmanagements (ESC)Request for intervention by the active vehicle dynamics management (ESC)
NN
NeinNo
YY
JaYes

Claims (6)

Getriebeeinrichtung zum Antrieb eines Fahrzeugs, umfassend einen Elektromotor (EM) als Antriebsmotor des Fahrzeugs und ein Getriebe zur Übersetzung des Antriebsdrehmoments des Elektromotors (EM) zu einem Abtriebsdrehmoment einer angetriebenen Achse des Fahrzeugs, wobei das Getriebe ein Getriebeabtriebszahnrad (e) umfasst, wobei die Getriebeeinrichtung eine Steuereinrichtung (h) umfasst, wobei die Steuereinrichtung (h) eine aktive Drehmomentdämpfungsregelung umfasst, so dass unerwünschte Drehmomentspitzen durch die aktive Drehmomentdämpfungsregelung verringert werden können, wobei die Getriebeeinrichtung eine Drehzahlerfassungseinrichtung umfasst mit welcher die Drehzahl (n2) des Getriebeabtriebszahnrads (e) erfasst werden kann und wobei abhängig von der durch die Drehzahlerfassungseinrichtung ermittelten Drehzahl (n2) des Getriebeabtriebszahnrads (e), die aktive Drehmomentdämpfung durch die Drehmomentdämpfungsregelung der Steuereinrichtung (h) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlerfassungseinrichtung mit welcher die Drehzahl (n2) des Getriebeabtriebszahnrads (e) erfasst werden kann, einen sogenannten „virtuellen Sensor“ umfasst, wobei die Drehzahl (n2) von einem Rechenmodell ermittelt wird, auf Basis des von einem End-of-Line Tests bekannten Schwingungsverhaltens eines konkreten Fahrzeuges in welchem die Getriebeeinrichtung verbaut ist.Transmission device for driving a vehicle, comprising an electric motor (EM) as the drive motor of the vehicle and a transmission for translating the drive torque of the electric motor (EM) to an output torque of a driven axle of the vehicle, wherein the transmission comprises a transmission output gear (e), wherein the transmission device comprises a control device (h), wherein the control device (h) comprises an active torque damping control so that undesirable torque peaks can be reduced by the active torque damping control, wherein the transmission device comprises a speed detection device with which the speed (n 2 ) of the transmission output gear (e) can be detected and wherein, depending on the speed (n 2 ) of the transmission output gear (e) determined by the speed detection device, the active torque damping takes place by the torque damping control of the control device (h), characterized in that the speed detection device with which the speed (n 2 ) of the transmission output gear (e) can be detected, a so-called "virtual sensor" wherein the rotational speed (n 2 ) is determined by a calculation model on the basis of the vibration behavior of a specific vehicle in which the transmission device is installed, as known from an end-of-line test. Getriebeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Drehmomentdämpfungsregelung der Getriebeeinrichtung durch aktive Ansteuerung des Elektromotors (EM) erfolgen kann und/oder durch aktive Ansteuerung einer Trennkupplung (DC) erfolgen kann, vorzugsweise bei oder Nahe eines Nulldurchgangs des Drehmoments.Gearbox according to claim 1 , characterized in that the active torque damping control of the transmission device can be carried out by active control of the electric motor (EM) and/or by active control of a separating clutch (DC), preferably at or close to a zero crossing of the torque. Getriebeeinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Drehmomentdämpfungsregelung zusammen mit der Drehzahlerfassungseinrichtung einen geschlossenen Regelkreis bildet.Transmission device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the active torque damping control together with the speed detection device forms a closed control loop. Getriebeeinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinrichtung ein geschlossenes Subsystem bildet, so dass die Kompensation von außen eingeleiteter Störgrößen ausschließlich innerhalb der Getriebeeinrichtung erfolgt und keine elektronischen Schnittstellen zu anderen fahrzeugseitigen Subsystemen, wie einem Fahrdynamikregelsystem (ESC) des Fahrzeugs, benötigt werden.Transmission device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the transmission device is a forms a closed subsystem, so that the compensation of externally introduced disturbances takes place exclusively within the transmission device and no electronic interfaces to other vehicle-side subsystems, such as a vehicle's driving dynamics control system (ESC), are required. Getriebeeinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinrichtung zusätzlich ein passives Triebstrang-Entkopplungs- oder Dämpfungselement umfasst, bevorzugt angeordnet im Antriebsstrang zwischen dem Getriebeabtriebszahnrad (e) und einem Differentialkorb der Getriebeeinrichtung.Transmission device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the transmission device additionally comprises a passive drive train decoupling or damping element, preferably arranged in the drive train between the transmission output gear (e) and a differential carrier of the transmission device. Verfahren zur Drehmomentdämpfung eines Antriebsstranges, so dass unerwünschte Drehmomentspitzen durch eine aktive Drehmomentdämpfungsregelung verringert werden, mittels einer Getriebeeinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Erfassen zumindest der Drehzahl (n2) des Getriebeabtriebszahnrads (e) als Eingangsgröße, eine aktive Drehmomentdämpfung, abhängig von der durch die Drehzahlerfassungseinrichtung ermittelten Drehzahl (n2) des Getriebeabtriebszahnrads (e), durch aktive Ansteuerung des Elektromotors (EM) und/oder durch aktive Ansteuerung einer Trennkupplung (DC) erfolgt und/oder durch Aktivierung eines fahrzeugseitigen Fahrdynamikregelsystems (ESC).Method for torque damping of a drive train, so that undesirable torque peaks are reduced by an active torque damping control, by means of a transmission device according to at least one of the preceding claims, characterized in that after detecting at least the rotational speed (n 2 ) of the transmission output gear (e) as an input variable, an active torque damping, depending on the rotational speed (n 2 ) of the transmission output gear (e) determined by the rotational speed detection device, takes place by actively controlling the electric motor (EM) and/or by actively controlling a separating clutch (DC) and/or by activating a vehicle-side driving dynamics control system (ESC).
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