DE102023004076A1

DE102023004076A1 - Verfahren zur Geräuschunterdrückung von Motorgeräuschen eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102023004076A1
Application number: DE102023004076.2A
Authority: DE
Inventors: Christoph Stillbauer; Martin Schäffler; Rico Janke
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2023-10-11
Filing date: 2023-10-11
Publication date: 2023-12-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (1) zur Geräuschunterdrückung von Motorgeräuschen eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugs.Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen einer Fahrt entlang oder innerhalb von Gebäuden eine Schaltfrequenz am Inverter des Fahrzeugs konstant gehalten wird, sodass eine variable Frequenzsteuerung des Motors verhindert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Geräuschunterdrückung von Motorgeräuschen eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugs. Bei derartigen Fahrzeugen wird eine Leistungselektronik benötigt, um im Stator der E-Maschine ein Drehfeld zu erzeugen. Dazu werden meist schnell schaltende elektrische Schalter verwendet.
Um eine hohe Leistung in geschwindigkeits- oder lagegeregelten Anwendungen zu erreichen, müssen die Reglerparameter sowie zusätzliche Filter sorgfältig abgestimmt werden. Wenn Regler- und Filterparameter zu defensiv eingestellt sind, geht die Leistung verloren, wohingegen zu aggressive Parameter negative Auswirkungen haben können, die von unerwünschten Schwingungen und verrauschten Drehmomentsignalen bis hin zu Instabilität und Schäden am System reichen.
Aus der WO 2017/211967 A1 ist daher eine Steuerschaltung sowie ein Verfahren zur Begrenzung des Drehmomentrauschens durch Abstimmung der Parameter des Drehzahl-PI-Reglers und der Zeitkonstante des Rückkopplungsfilters bekannt. Das Verfahren zur Einstellung von Regler- und Filterparametern basierend auf einem mechanischen Modell der Anlage und der Qualität der verfügbaren Geschwindigkeitsmessung. So kann der Rauschpegel in einem Drehmomentsignal begrenzt bleiben und gleichzeitig die Steuerung so schnell wie möglich ausgeführt werden.
Die US 2005 200 327 A1 beschreibt eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung zum Ausgeben eines Antriebsbefehlssignals für einen Motor, um die Geschwindigkeit des Motors an das Geschwindigkeitsbefehlssignal anzupassen. Die Steuereinrichtung basiert auf einem Signal, das die Differenz zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlssignal und der erfassten Geschwindigkeit des Motors angibt.
Die Effizienz des Systems hängt dabei insbesondere von der Frequenz ab, mit welcher geschaltet wird. Es wird daher eine variable Schaltfrequenz eingesetzt, um den bestmöglichen Wirkungsgrad zu gewährleisten.
Bei zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugen oder allgemein Elektrofahrzeugen mit einer Batterie (BEV), die voll elektrisch betrieben werden, kommt es aufgrund von variablen Schaltfrequenzen zu Störgeräuschen, wenn sich das Fahrzeug in der elektrisch angetriebenen Fahrt befindet. Die Störgeräusche können von einem von der Leistungselektronik abgegebenen Ton her rühren, der für die Insassen des Fahrzeugs sowie Passanten störend empfunden werden kann.
Insbesondere wenn das Fahrzeug in der Nähe von Wänden oder Gebäuden fährt, welche den Ton reflektieren, kann dies zunehmend als unangenehm empfunden werden. Wahrgenommen wird dann ein hörbares „Heulgeräusch“, das insbesondere von der Drehzahl und dem Drehmoment abhängig ist. Bei einer variablen Schaltfrequenz ist es dabei akustisch wahrnehmbar, wie der Ton von einer hohen zu einer niedrigen Frequenz und wieder zurück wechselt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren zur Geräuschunterdrückung von Motorgeräuschen anzugeben, welches die vorgenannten Nachteile überwindet. Insbesondere soll hierbei die Geräuschentwicklung bei einer Fahrt entlang oder innerhalb von Gebäuden vermieden werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen im Anspruch 1, und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.
Im Kern des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei Erkennen einer Fahrt entlang oder innerhalb von Gebäuden eine Schaltfrequenz am Inverter des Fahrzeugs konstant gehalten, sodass eine variable Frequenzsteuerung des Motors verhindert wird. Durch Verhinderung der variablen Frequenzsteuerung bei der Steuerung des Motors können Geräusche vermieden werden.
Das Verfahren zur Geräuschunterdrückung von Motorgeräuschen ist für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Fahrzeug oder auch ein voll elektrisch betriebenes Fahrzeug ausgebildet und ist insbesondere abhängig von einem Betriebsfall des Fahrzeugs. Das beschriebene Verfahren betrifft daher insbesondere den Betriebsfall „innerhalb von Gebäuden“. Abhängig von diesem Betriebsfall kann eine besondere Auswahl der Ansteuermethoden erfolgen, wobei durch die Methode der Ansteuerung anhand von konstanten Frequenzen eine Geräuschentwicklung verhindert werden kann. Dadurch wird eine Vorbeifahrt an einer reflektierenden Wand, insbesondere einer Wand eines Gebäudes, sowie eine Durchfahrt durch ein Gebäude, wie beispielsweise innerhalb einer Parkgarage, einer Tiefgarage oder einer Unterführung, für den Insassen sowie für Passanten nicht mehr als störend wahrgenommen. Insbesondere können unangenehm wahrgenommene „Heulgeräusche“ des zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugs während der elektrischen Fahrt vermieden werden.
Der Betriebsmodus kann dabei anhand unterschiedlicher Bedingungen bzw. Gegebenheiten erkannt werden.
Bevorzugt kann die Fahrt entlang oder innerhalb von Gebäuden über Positionsdaten des Fahrzeugs erkannt werden. Dazu kann insbesondere GPS eingesetzt werden. Bei GPS-Karten ist insbesondere auch die Bebauung hinterlegt, sodass insbesondere Straßen beziehungsweise Fahrstrecken erkannt werden können, die nahe an Gebäuden vorbeiführen oder durch Unterführungen führen. Ebenso kann über die Positionsdaten festgestellt werden, ob sich das Fahrzeug innerhalb einer Parkgarage oder auf einem zwischen Gebäuden angeordneten Parkplatz, insbesondere in einem Wohngebiet, befindet. Ebenso können enge Gassen einer Innenstadt erkannt werden, wie beispielsweise verwinkelte Gassen eine Altstadt, die von beiden Seiten mit hohen Altstadthäusern bebaut sind.
Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Idee kann es dabei vorgesehen sein, dass die Fahrt entlang oder innerhalb von Gebäuden über eine Sensorik am Fahrzeug erkannt wird. Dazu können verschiedene, bereits verbaute Sensoren am Fahrzeug genutzt werden, um Abstände zu vorhandenen vertikalen Wänden festzustellen. Des Weiteren können Kameras des Fahrzeugs eingesetzt werden, um Gebäude bzw. senkrechte Wände zu erkennen.
Dabei kann es gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen sein, dass bei Erkennen einer Fahrt innerhalb von Gebäuden eine Umluft-Funktion angepasst wird. So kann beispielsweise insbesondere innerhalb einer längeren Unterführung oder innerhalb einer Parkgarage auf Umluft umgeschaltet werden, sodass das Wohlbefinden im Fahrzeug weiter gesteigert werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann es vorsehen, dass eine Fahrt innerhalb von Gebäuden durch einen Komfortfahrmodus des Fahrzeugs erkannt wird. So kann beispielsweise allein durch eine Voreinstellung des Fahrers, oder durch ein automatisches Erkennen des Fahrzeugs, das in einen „Komfortfahrmodus“ umgeschaltet werden muss, eine Deaktivierung der variablen Schaltfrequenzen erfolgen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich auch aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur näher dargestellt ist.
Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung des Ablaufs des Verfahrens in einer möglichen Ausführungsform.

In der Darstellung der 1 ist eine mögliche Ausführungsform des Verfahrens 1 in eine schematische Darstellung gezeigt. Position A befindet sich das zumindest teilweise elektrisch betriebene Fahrzeug oder allgemein das Fahrzeug mit einer Batterie (BEV), in einer beliebigen elektrischen Fahrt. In Position B wird erkannt, dass sich das Fahrzeug in der Nähe einer vertikalen Wand, insbesondere eine Gebäudewand, befindet, wodurch eine Reflexion von Geräuschen möglich werden kann. Des Weiteren kann in Position B erkannt werden, dass sich das Fahrzeug innerhalb eines Gebäudes befindet, wie beispielsweise einer Unterführung oder einer Tiefgarage. Ein Erkennen kann beispielsweise durch die im Fahrzeug verbauten Sensoren bzw. Kameras erfolgen, oder aufgrund von Positionsdaten aus einer GPS-Karte hergeleitet werden. In Position C erfolgt demnach eine Deaktivierung von variablen Schaltfrequenzen, sodass die Schaltfrequenzen am Inverter konstant gehalten werden. Dadurch können unangenehme „Heulgeräusche“ vermieden werden, und insbesondere deren Reflexion an der vertikalen Wand des Gebäudes.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2017211967 A1 [0003]
US 2005200327 A1 [0004]

Claims

Verfahren (1) zur Geräuschunterdrückung von Motorgeräuschen eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen einer Fahrt entlang oder innerhalb von Gebäuden eine Schaltfrequenz am Inverter des Fahrzeugs konstant gehalten wird, sodass eine variable Frequenzsteuerung des Motors verhindert wird.
Verfahren (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrt entlang oder innerhalb von Gebäuden über Positionsdaten des Fahrzeugs erkannt wird.
Verfahren (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrt entlang oder innerhalb von Gebäuden über eine Sensorik am Fahrzeug erkannt wird.
Verfahren (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen einer Fahrt innerhalb von Gebäuden eine Umluft-Funktion angepasst wird.
Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fahrt innerhalb von Gebäuden durch einen Komfortfahrmodus des Fahrzeugs erkannt wird.