用于运行机动车的电马达辅助的废气涡轮增压器的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于运行机动车的电马达辅助的废气涡轮增压器的方法和装置。该装置包括带第一电机的废气涡轮增压器。该装置还包括低压车载网络，其中设置有可马达式和发电机式运行的以传递扭矩的方式而与曲轴可或已联接的第二电机和对布置在低压车载网络中的电气负载进行供给的蓄电器。该装置还包括控制设备，其设置用于在第一运行模式中操控第一电机以便电马达辅助地驱动废气涡轮增压器，和在第二运行模式中操控第一电机以便通过发电机式运行由废气能量中再生电能。控制设备设置用于在第一运行模式中将来自机动车的低压车载网络的电能输送给废气涡轮增压器，且在第二运行模式中将由废气涡轮增压器再生的电能无预先暂存地输入到低压车载网络中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于运行电马达辅助的(elektromotorischunterstützte)废气涡轮增压器的方法。此外，本专利技术涉及一种根据权利要求8的前序部分的用于运行电马达辅助的废气涡轮增压器的装置。
技术介绍
由实践已知，废气涡轮增压器可实施成电马达辅助的废气涡轮增压器。在此设置有用于废气涡轮增压器的驱动或者驱动辅助(Antriebsunterstützung)的额外的电马达(Elektromotor)，其以传递扭矩的方式而与废气涡轮增压器的驱动轴可联接或者已联接。利用此类额外的电马达，内燃机的增压过程可临时地被辅助。该基本构思在于，转子的对延迟的响应负责的加速被与热力学依赖性解耦且转速增加主要经由电马达来完成。因此，涡轮增压器转速在很大程度上不依赖于曲轴转速。此外，关于混合传动链作如下建议，即，废气涡轮增压器的电马达用于在带有充足废气能量的运行状态中通过电马达的发电机式运行而再生(rekuperieren)一部分废气能量且此外再生的能量被存储在用于车辆的电马达式驱动的高电压蓄电器中。在杂志“MTZ-马达技术杂志”的3/2014期的第50-55页中的文章“带有新型电马达技术的混合涡轮增压器”中同样作如下建议，即，废气涡轮增压器的电马达用于在带有充足废气能量的运行状态中通过电马达的发电机式运行而再生一部分废气能量且为此提供额外的蓄电器，以便于容纳再生的能量。此外描述了一种可马达式和发电机式运行的废气涡轮增压器的示例性的实现方案。用于借助于电马达辅助的废气涡轮增压器的能量再生的上述方式的缺点是，这些方式然而不可被应用到纯发动机驱动的(verbrennungsmotorischangetriebene)机动车上或要求提供额外的蓄能器。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，提供一种用于运行电马达辅助的废气涡轮增压器的改善的方法和装置，以其可避免常规技术的缺点。本专利技术的目的尤其在于，提供一种用于电马达辅助的废气涡轮增压器的运行方法，利用其在带有充足废气能量的运行状态中通过电马达的发电机式运行可再生一部分废气能量且其在纯发动机驱动的机动车的情形中、也就是说在不带有混合传动链的车辆的情形中同样可以较简单且较节省成本的设计方案而被应用。这些目的通过一种带有主权利要求的特征的方法来实现。此外，这些目的通过一种带有并列权利要求的特征的装置来实现。本专利技术的有利的实施方式和应用是从属权利要求的对象且在下面的说明中在部分参照附图的情形下作进一步说明。根据本专利技术建议了一种用于运行机动车、尤其商用车的电马达辅助的废气涡轮增压器的方法，其包括在其中废气涡轮增压器电马达辅助地被驱动的第一运行模式，和在其中废气涡轮增压器由废气能量中再生电能的第二运行模式。机动车优选是不带有混合驱动装置的发动机驱动的机动车或是轻度混合动力车辆(Mildhybridfahrzeug)，在其中电机在马达式运行中可辅助发动机以用于功率提升且用于消耗降低且在电机的发电机式运行中可部分回收制动能量。根据本专利技术的总的观点，在第一运行模式中电能由机动车的低压车载网络(Niederspannungsbordnetz，或称低压汽车电路)输送给废气涡轮增压器，而在第二运行模式中由废气涡轮增压器再生的电能在无预先暂存的情形中(ohnevorherigeZwischenspeicherung)被输入到低压车载网络中。本专利技术于是包括如下总的技术教导，即，机动车的现有的常规的低压车载网络被用于提供用于废气涡轮增压器的电能且被用于容纳废气涡轮增压器的再生的电能，从而不连结额外的带有电气的高电压蓄存器的高压网络或其它额外的蓄电器。低压车载网络(也被称作低电压或NV车载网络)被理解为机动车的常规的小电压车载网络，其以直至60V的额定电压来运行，例如以用于轿车的12V的、用于商用车的24V的或用于电动车或混合动力车辆的48V的额定电压。借助于废气涡轮增压器的电马达式驱动的废气能量的部分再生降低了燃料消耗且因此降低了机动车的CO2排放。根据本专利技术的实现方案的一种可行性方案作如下设置，即，由废气涡轮增压器再生的电能被输送给在低压车载网络中存在的蓄电器，低压车载网络的电气负载经由其而被供给和/或可被供给。该蓄电器优选是起动机电池(Starterbatterie)。这提供了如下优点，即，不需要额外的用于容纳再生能量的蓄能器，而是可动用已经存在的。此外，由废气涡轮增压器再生的电能可被输送给在低压车载网络中存在的、可电马达式和发电机式运行的、以传递扭矩的方式而与曲轴可联接或者已联接的电机，以便于电马达式地运行该电机。其可例如为交流发电机(Lichtmaschine)。根据该变体方案，交流发电机因此这样地实施且这样地由控制设备操控，即，其不仅以常规方式而发电机式地由内燃机驱动，而且可电马达式地运行。根据另一变体方案，可电马达式和发电机式运行的电机可以是曲轴起动机发电机(Kurbelwellenstartergenerator)。根据本专利技术的实现方案的一种可行性方案作如下设置，即，在机动车的内燃机的满负荷或高负荷运行中废气涡轮增压器以第二运行模式运行且电机、优选交流发电机利用再生的能量来运行。这些变体方案提供了如下特别的优点，即，常规的发动机在与电马达辅助的废气涡轮增压器的组合中作为微型混合布置起作用，因为回收的废气能量可被转换成电能并在无暂存且无高电压系统的情形中被直接输送给发动机传动链的现有电机并且被用于内燃机的功率提升和消耗降低。此外，该方法可如此来实施，即，废气涡轮增压器在第二运行模式中在蓄电器充电的情形中辅助交流发电机或曲轴起动机发电机(优选在蓄电器的充电状态(Ladezustand)下降到预先确定的阈值之下时)。因此，例如在已放电的(entladenen)起动机电池的情形中由废气涡轮增压器再生的能量可被直接输送给起动机电池。此外，该方法可如此来实施，即，在内燃机的瞬态运行状态(transienteBetriebszust?nde)中废气涡轮增压器以第一运行模式也就是说电马达辅助地运行，其中，用于废气涡轮增压器的电马达式运行的能量仅由车辆的低压车载网络、例如由车辆的起动机电池输送给该废气涡轮增压器。瞬态运行状态是不稳定的运行状态，例如启动过程或换挡过程(Schaltvorgang)，在其中被输送给废气涡轮增压器的涡轮机的废气能量/量剧烈波动。因此，废气涡轮增压器的电马达在这些瞬态运行状态中通过马达式运行(“Boost”-运行)利用来自低压车载网络的电能来补偿废气能量/量中的波动。在部分负荷运行和/或惯性运行中，废气涡轮增压器的电机可依赖于设计方案、例如依赖于另外的运行参数(例如增压压力)而可选地作为马达或发电机(Generator)来运行。因为在这些运行状态中无充足可再生的废气能量可供使用，所以该方法如此来实施，即，车辆电池仅通过交流发电机来充电。本专利技术的另一方面涉及一种用于运行机动车、尤其商用车的电马达辅助的废气涡轮增压器的装置。该装置包括带有经由驱动轴而运动联接的废气涡轮机和压缩机的废气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于运行机动车、尤其商用车的电马达辅助的废气涡轮增压器(10)的方法，其包括第一运行模式(S3)，在第一运行模式(S3)中所述废气涡轮增压器(10)电马达辅助地被驱动，和第二运行模式(S4)，在第二运行模式(S4)中所述废气涡轮增压器(10)由废气能量中再生电能，其特征在于，在所述第一运行模式(S3)中将电能由所述机动车的低压车载网络输送给所述废气涡轮增压器(10)，而在所述第二运行模式(S4)中由所述废气涡轮增压器(10)再生的电能被无预先暂存地输入到所述低压车载网络中。

【技术特征摘要】
2014.11.28 DE 102014017631.21.一种用于运行机动车、尤其商用车的电马达辅助的废气涡轮增压器(10)的方法，其包括第一运行模式(S3)，在第一运行模式(S3)中所述废气涡轮增压器(10)电马达辅助地被驱动，和第二运行模式(S4)，在第二运行模式(S4)中所述废气涡轮增压器(10)由废气能量中再生电能，其特征在于，在所述第一运行模式(S3)中将电能由所述机动车的低压车载网络输送给所述废气涡轮增压器(10)，而在所述第二运行模式(S4)中由所述废气涡轮增压器(10)再生的电能被无预先暂存地输入到所述低压车载网络中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由所述废气涡轮增压器(10)再生的电能
a)被输送给在所述低压车载网络中存在的蓄电器(5)，经由蓄电器(5)能够对所述低压车载网络的电气负载进行供给，其中，所述蓄电器优选是起动机电池；和/或
b)被输送给在所述低压车载网络中存在的、可电马达式和发电机式运行的电机，以便于电马达式地运行该电机。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，可电马达式和发电机式运行的电机是交流发电机(3)或曲轴起动机发电机。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在满负荷或高负荷运行(30)中所述废气涡轮增压器(10)在所述第二运行模式(S4)中运行且所述电机、优选所述交流发电机(3)利用再生的能量来运行。
5.根据权利要求3或4中任一项所述的方法，其特征在于，如果所述蓄电器(5)的充电状态下降到预先确定的阈值之下，则所述废气涡轮增压器(10)在所述第二运行模式(S4)中在所述蓄电器(5)充电的情形中辅助交流发电机(3)或曲轴起动机发电机。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在瞬态运行状态中所述废气涡轮增压器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：A帕彭海默，A佐默曼，
申请(专利权)人：曼卡车和巴士股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE