用于包括电机的机器设备的噪声优化的方法与流程

本发明涉及用于包括电机的机器设备的噪声优化的方法以及用于执行该方法的计算单元和计算机程序。

背景技术：

1、由于日益增加的电动汽车，电驱动器越来越重要。电驱动器的单个部件，例如电压供给装置、功率电子装置、电机和传动装置，在此经常单独地根据待实现的特性数值来设计。然而，所有参与部件的互相配合中，可能出现不期望的副作用，例如由于各个子系统之间的相互作用导致的干扰噪声。

2、虽然将所有部件共同优化是一种能够考虑的解决方案，但是该解决方案由于花费原因和成本原因而很少使用，或者也由于复杂性原因以及现有的模型不确定性而不一定是有效的。这样的状况的例子是在电驱动器中的噪声形成。即使电机单独在噪声形成方面表现得不明显，但是，该电机在已安装的状态中完全能够激发不期望的振动。

技术实现思路

1、根据本发明，提出具有独立权利要求特征的用于包括电机的机器设备的噪声优化的方法以及用于执行该方法的计算单元和计算机程序。有利的构型方案是从属权利要求的以及下述描述的主题。

2、用于噪声问题的可能的调节技术上的补救措施能够在于，将高次谐波这样施加到电机的经调节的正弦形电流上，使得干扰噪声被抑制或者说在理想情况下被完全消除。

3、如果应当通过电流调节来抑制干扰噪声的多个频率，则该问题通常是欠定的，即不可能以任意精度来抑制所有谐波。取而代之地，能够对各个谐波进行相互加权，以便解决多目标优化问题。通常，单个的谐波被阻尼得比别的谐波强。

4、本发明能够为通过具有谐波补偿调节装置的调节装置来调节的电机的工作点实现有效率地求取个别的、用于补偿调节装置的工作点补偿参数，从而使得实现包括电机的机器设备的优化的噪声生成。

5、具体地，为此一次或者多次执行下述步骤：

6、a)选择电机的工作点；

7、多次执行下述步骤b)至d)：

8、b)为所选择的工作点确定所述谐波补偿调节装置的补偿参数，其中，在第一次执行步骤b)至d)时确定最初的补偿参数，并且在继续执行时，基于所确定的品质值分别确定经改变的补偿参数；

9、c)运行所述电机，其中，在使用所述补偿参数的情况下调节该电机；

10、d)基于在电机运行期间的机器噪声根据预给定的噪声评估刻度来确定品质值；

11、e)为所选择的工作点确定工作点补偿参数，其中，使用步骤b)至d)的如下执行的补偿参数：所述执行的品质值与执行的最好的品质值的区别最大为品质极限(güteschranke)。

12、由于在步骤b中对经改变的补偿参数的确定基于已经为别的补偿参数所确定的品质值，因此，能够排除存在有“差的”品质值的补偿参数范围，并且能够如此确定或者说选择经改变的补偿参数，使得所述经改变的补偿参数位于“好的”品质值的附近，从而使得能够在步骤b)至d)的少量遍历中找到如下补偿参数：所述补偿参数具有相对较好的品质值、即导致相对较优化的噪声。能够省去对设备和所产生的噪声的费事的建模。

13、电机的工作点通过确定的参量或者说控制参量来确定，尤其通过电机的转速ω和转矩m来确定。补偿参数尤其是用于谐波调节装置的权重，根据谐波调节装置能够确定施加给经调节的正弦形电流的高次谐波(即如下波：所述波的频率是经调节的正弦形电流的整数倍)的权重或者说参量。

14、什么是“最好的”品质值，取决于所使用的噪声评估刻度。假设噪声评估刻度是实数的子集，则它或是最大的品质值、或是最小的品质值，视如何将噪声评估刻度上的较大的/较小的品质值配属给“差的”或者说“好的”噪声而定。例如，在响度级的情况下，最好的品质值是最小的响度级。

15、优选地，在步骤b)中在使用优化方法、尤其是梯度法的情况下确定经改变的补偿参数；其中，进一步优选地，当一次执行的品质值或者多次连续的执行的品质值与先前的执行的先前最好的品质值的区别小于品质学习阈值时，结束步骤b)至d)的重复执行。补偿参数的改变能够例如基于所确定的品质值(步骤e)在使用下山单纯形法或者说nelder-mead方法的情况下进行。

16、优选地，步骤d)包括由人类使用者在一个或者多个连续的和/或离散的值范围内查询噪声的一个或者多个评估；基于所查询的评估来确定品质值；其中，在查询时，进一步优选地，在显示器上显示值范围并且由使用者借助输入设备获得评估。

17、这样的交互的方法在两个方面是有利的。第一，如此能够考虑噪声性能，所述噪声性能无法通过测量技术来检测或者表征，然而对于人类有干扰作用。第二，能够对噪声进行特定于使用者的调设，即能够适配于相应的使用者的听力。

18、所查询的评估以适合的方式映射到噪声评估刻度上，例如借助加权求和。例如，触摸屏或者屏幕和键盘和/或鼠标能够用作显示器和输入设备。替代地或者附加地，能够考虑语音控制。

19、优选地，在查询时，查询确定的噪声特性，所述噪声特性配设所述值范围；其中，噪声特性进一步优选地从包括下述内容的组中选择：确定的频率范围的响度，尤其是低的、中间的和/或高的频率范围的响度，振鸣声(pfeifton)，响度波动。这样的噪声特性可能通过技术很难检测或者说编号，但是是对于人类特别干扰的噪声。即，降低这些噪声的调节装置是有利的。

20、优选地，在查询时预给定(单个的)值范围，该值范围形成噪声评估刻度。因此，该查询能够通过特别快速的方式来实现。

21、根据另一种实施方式，品质值作为响度、尤其是以宗为单位的响度被确定。响度在此是心理声学的度量单位(即噪声评估刻度)，即噪声的由人类所感知的主观响度的尺度。对应的测量方法在标准iso 532-1：2017中详细说明。

22、此外，优选地，为确定的频率组检测响度级和/或响度级变化，并且基于此确定品质值。频率组是如下频率范围：所述频率范围在人类听觉的情况下被共同分析处理。频率组的可能的划分是通过巴克刻度给定的。在形成品质值时，由人类特别好地感知到的频率组的权重能够更高。

23、交互式求取的评估和测量出的值(即基于响度和/或频率组)的组合，同样是可能的。在此，评估和测量出的值以加权的方式进入，以便确定品质值。

24、优选地多次执行步骤a)至e)，其中，分别选择不同的工作点；并且其中，基于所选择的工作点的工作点补偿参数来确定工作点补偿参数的补偿参数特性曲线族。

25、通过补偿参数特性曲线族能够给每个工作点配属工作点补偿参数，其中，对于不是所选择的工作点的工作点，能够通过内插法或者类似方式从相邻的所选择的工作点的工作点补偿参数中获得工作点补偿参数。即，补偿参数特性曲线族能够被视为函数θ，该函数给每个工作点(ω，m)配设对应的补偿参数θ(ω，m)。为了确定补偿参数特性曲线族，也能够使用回归方法，在该回归方法中，如此确定函数θ，使得函数与所选择的工作点的工作点补偿参数的间距总和最小化。

26、优选地，多次执行步骤a)至e)，其中，分别选择不同的工作点；其中，如此频繁地执行步骤a)至e)，直到达到预先确定的最大数量，和/或必要时，直到所述补偿参数特性曲线族中的不确定性小于预先确定的最大不确定性。

27、该不确定性可能是例如通过相邻的(在步骤a中)所选择的工作点的工作点补偿参数的间距给定的。不确定性也可能通过在内插法的框架中用于确定特性曲线族的内插方法给定的，例如当内插法取决于在内插法中所使用的、对相邻的所选择的工作点的选择时的不确定性或者说非明确唯一性。如果将回归方法用于确定，则能够使用不确定性的在该回归方法的框架中形成的统计尺度。

28、优选地，能够如此选择工作点，使得所述工作点均匀地分布在预给定的工作点空间上。

29、工作点空间在此是如下空间：确定工作点的参量位于该空间中。该工作点空间能够通过标明用于这些参量的最小值和最大值来预给定。例如能够设置，转速处在最小转速ωmin直至最大转速ωmax的范围中(ωmin≤ω≤ωmax)，转矩处在最小转矩mmin直至最大转矩mmax的范围中(mmin≤m≤mmax)。当然，以其他方式限界的或者说表征的空间或者说空间区域也是可能的。通过以均匀地分布在工作点空间上的方式选择工作点，能够有效率地覆盖该工作点空间，从而使得例如能够尽可能准确地确定补偿参数特性曲线族。均匀分布的选择能够实现，其方式是，选择规则的栅格的工作点，其中，选择位于该工作点空间中的所有栅格点。也能够分别选择工作点空间中的如下点：所述点与已经在先前选择的工作点并且与该工作点空间的边缘具有最大间距。

30、优选地，该方法另外包括，在电机常规运行期间，使用工作点补偿参数，或者必要时，使用补偿参数特性曲线族。表述“常规运行”在此指的是机器设备的实际使用，即在现场的持续运行。也可能的是，在该常规运行期间执行用于噪声优化的方法，尤其是能够在常规运行期间进行下文所描述的对工作点补偿参数的匹配，例如以规则的间距和/或根据通过使用者和/或通过出现的噪声进行的促使/触发(例如在噪声监控的情况下)。

31、优选地设置，为所选择的工作点中的一个或者多个工作点重新执行所述方法和/或为附加地选择的工作点执行根据所述方法。在此，进一步优选地，在步骤b)中，分别将先前确定的工作点补偿参数或者说必要时将补偿参数特性曲线族的对应的工作点补偿参数用作初始的补偿参数。由此，例如当所发出的噪声由于机器设备的变化或者老化而发生变化时，或者当别的使用者使用该机器设备时(如果设置有通过使用者进行的交互评估的话)，能够实现谐波补偿调节装置的匹配。在重新执行/附加地执行该方法时，该执行能够在使用与在先前的执行中不同的(或者相组合的)实施方式的情况下进行。

32、根据本发明的计算单元、例如机动车的控制器，尤其在程序技术方面，设立用于执行根据本发明的方法。

33、以具有用于执行所有方法步骤的程序代码的计算机程序或者计算机程序产品的形式实现根据本发明的方法，是有利的，因为这产生特别少的成本，尤其是当进行实施的控制器还用于另外的任务并且因此本来就存在时。适合的用于提供计算机程序的数据载体尤其是磁存储器、光学存储器和电存储器，例如硬盘、闪存、eeprom、dvd等。经由计算机网络(因特网、内联网等)下载计算机程序，是可能的。

34、由说明书和所附附图得出本发明的其他优点和构型方案。

35、根据实施例在附图中示意性示出本发明，并且在下文参考附图描述本发明。