与内燃机耦连的电机的运行状态的确定制造技术

本发明专利技术涉及一种用于确定利用自由轮(11)与内燃机(112)耦连的电机(114)的空载阶段(PhFl)的方法，包括以下步骤：检测电机(114)的相信号(121)的时间曲线；由相信号(121)确定电机(114)的转速(122)的时间曲线；通过至少在电机(114)的振荡转速波动的下降沿(124)的时间范围内评估电机(114)的转速(122)的时间变化来确定至少一个空载阶段(PhFl)。此外，本发明专利技术还涉及相应的适于执行该方法的运算单元(118)以及相应的计算机程序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】与内燃机耦连的电机的运行状态的确定
本专利技术涉及一种用于确定利用自由轮与内燃机耦连的电机的空载阶段的方法和一种运算单元、优选为用于电机的控制器，以及一种用于执行该方法的计算机程序。
技术介绍
为了调节车辆中的车载电网电压，可使用电机，特别是他励电机。该电机具有根据车载电网电压来调节电机励磁电流的调节器。电机利用耦连元件、通常利用皮带传动与内燃机耦连，其中耦连元件不仅由内燃机而且由电机根据相应的运行条件而施加不同的扭矩。为了保护皮带，电机通常具有自由轮元件，以减少由于电机或内燃机施加扭矩而引起的皮带传动的磨损。由此，电机可具有空载阶段，其中自由轮元件生效从而电机与内燃机解耦。特别是当电机的转速大于内燃机的转速时，自由轮元件生效。对空载阶段的确切认知是在多方面有利的，而这些空载阶段的确定通常很不准确并且还伴随有相当大的工作量。如果下文中一般性地提到电机，则其在此也可以是可作为发电机和/或电动机运行的电机，例如可以是所谓的起动发电机。因此，能够以简单的方式并且以更高的精度确定电机的空载阶段是有利的。
技术实现思路
提出了一种用于确定利用自由轮与内燃机耦连的电机的具有空载阶段的运行状态的方法以及一种运算单元和一种用于执行该方法的计算机程序，其具有独立权利要求的特征。从属权利要求以及以下说明的对象为有利的设计方案。该方法用于确定利用自由轮与内燃机耦连的电机的空载阶段。所确定的空载阶段特别是可用于确定利用自由轮与内燃机耦连的电机的减速扭矩。然而应理解的是，其中不存在空载阶段的电机运行状态也可借助于该方法来确定。电机可由内燃机驱动，其中电机与内燃机通过自由轮和接合在其上的传动皮带彼此耦连。通过在电机和内燃机之间的耦连，根据电机的运行状态，可将扭矩从内燃机传递到电机。在电机侧，内燃机的扭矩受到减速力矩的反作用，该减速力矩特别是在空载状态下应被克服，以便不影响内燃机的运行。因此，对由电机吸收的扭矩的尽可能确切的认知基本上一般是有利的，特别是以便相应地调节对驱动电机的内燃机的控制。然而，对电机的这种扭矩吸收的认知也是特别有利的，特别是当内燃机处于从控制工程上来看的临界运行状态时，例如怠速状态。在怠速状态中，电机吸收的扭矩在峰值时可具有很高的值，其中内燃机的功率输出或与此相关联的扭矩相当低或者是波动的，这可能导致内燃机有明显的转速不稳定性。在极端情况下，这甚至可能导致发电机以其扭矩使内燃机“停止”，也就是说使内燃机停止旋转。这是由于内燃机仅以脉冲方式输出其扭矩，即在每个做功冲程中输出其扭矩。在中间阶段，内燃机不能控制其扭矩。然而，已认识到的是，为了精确地确定电机的减速扭矩，必须相应地分离出内燃机的扭矩分量。这特别是在自由轮生效的空载阶段尤其如此。考虑到电机和内燃机之间的传动比，当电机的转速超过内燃机的曲轴转速时，自由轮生效。为了确定自由轮的空载阶段，检测电机的相信号的时间曲线，并且基于该相信号确定电机转速的时间曲线。在此，电机的相信号特别是包括电机的至少一个相电压和/或至少一个相电流。使用相信号来确定转速是有利的，因为转速可直接由已在电机中可用的测量变量来确定，而为此不需要另外的传感器，例如不需要确定电机转速的转速传感器。随后，至少在电机的振荡转速波动的下降沿的时间范围内，通过评估电机转速的时间变化来确定至少一个空载阶段。由于各个汽缸的做功冲程，内燃机以脉冲形式向曲轴输出其相应的扭矩。扭矩输出的频率基本上由发动机、特别是内燃机的当前转速和汽缸数量决定。通过将电机借助于皮带传动和自由轮与内燃机的轴耦连，脉冲式扭矩输出的频率以如下方式耦合到电机中，即其反映为叠加在平均转速信号上的振荡。在自由轮生效时，该振荡相应地通过自由轮的使用而中断。这特别是在电机的转速曲线具有斜率下降的速度沿的时间范围内尤其如此。由此，通过评估在转速下降沿的时间范围内的转速时间变化能够可靠且特别简单地识别出空载阶段。在一个优选实施方式中规定，在检测电机转速的时间曲线之前，改变影响减速扭矩的调节变量，以改变电机的转速曲线，其中如果电机的振荡转速波动的下降沿取决于影响减速扭矩的调节变量，则推断出空载阶段。利用上述方法可以特别简单的方式识别出空载阶断的存在，这是因为电机的转速在与内燃机解耦的运行状态(空载状态)下对减速扭矩变化的反应特别敏感。然而，影响减速扭矩的调节变量的幅度应被选择为使得内燃机的转速曲线特别是在空载状态下不会受到明显干扰。由此得到的转速变化可特别好地在电机的空载阶断被确定。进一步优选的是，影响电机减速扭矩的调节变量、特别是励磁电流的变化是时钟控制的。在此，作为影响电机减速扭矩的调节变量的励磁电流的时钟影响是特别优选的，因为这种变化可特别简单地实现。对电机时钟控制地施加励磁电流的变化是特别有利的，因为由此可在电机转速上叠加具有明确且独特的标志的“干扰信号”，由此可借助于该标志特别简单地确定电机的空载状态。在另一优选实施方式中，时钟频率比内燃机的振荡转速波动的频率或耦合到电机中的转速波动的频率更大，优选是至少两倍，更优选是至少四倍。通过将采样信号选择为待采样信号的倍数，确保了得到空载状态或空载阶段时间位置的足够好的分辨率。在该方法的另一优选实施方式中，影响电机减速扭矩的调节变量的数值上的变化在具有下限阈值和上限阈值的值域内进行调节，其中下限阈值由通过变化引起的电机速度波动的检测阈值给出，并且上限阈值被确定为使得由此引起的电机转速变化低于公差阈值。在此，检测阈值为如下阈值，即在该阈值下影响电机减速扭矩的调节变量的幅度或数值的大小使得在正常情况下该干扰可在转速信号中被检测到。在此，公差阈值以如下方式确定，即影响电机减速扭矩的调节变量的幅度或值的大小最大为使得内燃机和/或车载电网、特别是车载电网的电压不会受到明显干扰。通过上述措施可选择影响电机减速扭矩的调节变量的合理的量值，其在一方面可很好地被检测并且在另一方面对内燃机和车载电网具有尽可能小的影响。上述标准特别是在如下情况得以满足，即与由内燃机传递的转速波动相比，由电机减速扭矩的变化引起的转速变化非常小，优选是至少二分之一，更优选是至少四分之一。上述转速变化的相关测量变量为幅度或其数值。在本专利技术的另一优选实施方式中，通过从转速的时间曲线检测转速的时间区间并且检测空载状态的电机转速特征曲线来确定电机的空载阶段，其中时间区间具有转速最大值、转速最小值以及位于转速最大值和转速最小值之间的转速下降沿。可借助于电机转速下降沿的梯度(时间变化或斜率)来确定空载阶段。该梯度很大程度上取决于电机的减速扭矩。在知道电机减速扭矩的情况下，可在不受干扰、与内燃机解耦的状态下直接推断出电机转速的梯度。在本专利技术的另一优选实施方式中，时间区间被选择为使得其附加地还具有转速的上升沿，其中通过比较转速的上升沿和转速的下降沿来确定空载阶段。在上升沿时电机通常与内燃机强制耦连。由此，与强制耦连相关联的是电机转速的固定斜率或固定梯度。只要电机也在下降沿区域中与内燃机耦连，在转速上升沿处的梯度大致相当于在转速下降沿区域中相同大小的梯度，但是具有相反的符号。如果情况不是这样，则在转速的上升沿和下降沿的斜率或梯度中存在显著的差异，由此同样可推断出空载状态的存在。由此，在识别出空载阶段时，可通过分析转速、特别是分析转速的下降区域来确定其持续本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定利用自由轮(11)与内燃机(112)耦连的电机(114)的空载阶段(PhFl)的方法，包括以下步骤：a)检测所述电机(114)的相信号(121)的时间曲线，b)由所述相信号(121)确定所述电机(114)的转速(122)的时间曲线；c)通过至少在所述电机(114)的振荡转速波动的下降沿(124)的时间范围内评估所述电机(114)的转速(122)的时间变化来确定至少一个空载阶段(PhFl)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.10 DE 102016201958.91.一种用于确定利用自由轮(11)与内燃机(112)耦连的电机(114)的空载阶段(PhFl)的方法，包括以下步骤：a)检测所述电机(114)的相信号(121)的时间曲线，b)由所述相信号(121)确定所述电机(114)的转速(122)的时间曲线；c)通过至少在所述电机(114)的振荡转速波动的下降沿(124)的时间范围内评估所述电机(114)的转速(122)的时间变化来确定至少一个空载阶段(PhFl)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在检测所述电机(114)的转速(122)的时间曲线之前，改变影响减速扭矩(MGen)的调节变量，以便改变所述电机(114)的转速(122)，其中当所述电机(114)的振荡转速波动的转速(122)的下降沿(124)取决于影响减速扭矩(MGen)的所述调节变量时，则推断出空载阶段(PhFl)。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，影响所述电机(114)的减速扭矩(MGen)的所述调节变量、特别是励磁电流(IErr)的变化是时钟控制的。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，时钟频率被选为比所述内燃机(112)的振荡转速波动的频率高，优选是至少两倍。5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，影响所述电机(114)的减速扭矩(MGen)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·梅林格，J·马斯，C·克诺贝尔斯皮斯，M·米勒，F·马吉尼，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE