用于支持内燃机的起动过程的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于通过同步电机（50）支持内燃机（60）的起动过程的方法，同步电机可以在第一运行状态中作为发电机运行，并且在第二运行状态中作为电动马达运行，该方法包括：识别（100）同步电机（50）的转子（55）以第一角速度开始的转子运动，第一角速度相应于第一频率；通过施加具有第二频率的交流电压来操控（110）同步电机（50），第二频率大于第一频率；识别（200）在同步电机（50）的第一和第二运行状态之间的过渡；并且基于所识别的过渡来适配（120）对同步电机（50）的操控。

【技术实现步骤摘要】
用于支持内燃机的起动过程的方法和装置
本专利技术涉及用于支持内燃机的起动过程的方法和装置，以及计算单元和用于执行该方法的计算机程序。
技术介绍
尤其在更小的车辆中，如在具有小的内燃机的摩托车的领域中经常使用永磁激励的同步发电机，其与内燃机的曲轴刚性耦合。发电机用于给车载网络（电池、控制设备、点火、喷入等）供应电能。在此，发电机可以统一三个功能：除了给车载网络提供电能以外，坚实地实施的转子表明了用于稳定内燃机的运行特性的回转质量（Schwungmasse）。此外，可以在转子上存在金属标记或齿，其和转速传感器一起产生用于马达控制设备的转速信号和曲轴位置信号。这对于内燃机的可靠的运行来说是需要的。可能的是，在车辆中设置为发电机的电机通过适当的设计和电路连接也在特定的情况下用作马达，并且因此在两个不同的运行模式中使用。以该方式实现驱动系的混合化。为了起动内燃机可以使用不同的起动方法，例如机电起动器或开动器，即电动马达，电动马达的轴通过固定的传动机构与曲轴耦合，并且可以在起动期间暂时驱动曲轴。在摩托车中，例如脚踏起动同样是可能的，其中曲轴通过脚踩被机械加速。在进行第一喷入和点火并且马达过渡为燃烧运行之前，起动方法将马达拖至必要的最低转速。为了能够从非常低的转速实现起动过程，利用非常油腻的混合物触发第一燃烧周期，即喷入的燃料多于可以完全燃烧的燃料。由此在废气中产生未燃烧的碳链，从而实现虽然高负载的、但富含污染物的燃烧，并且导致马达转速明显升高到远高于起动器转速水平。即使当达到常见的马达空转转速时，也减小燃料的份额，并且利用燃料的完全燃烧实现优化污染物的运行。但根据当前的法规，已经必须在起动期间实现排放的尽可能有效的减小。可以用作马达的电机虽然可以用作起动器发电机；但电机的尺寸设计刚好在更小的车辆中通常不足以单独完成起动过程。
技术实现思路
根据本专利技术提出了具有独立权利要求的特征的、用于通过平行使用起动器和可作为马达使用的电机支持内燃机的起动过程的装置和方法，以及计算单元和用于执行该方法的计算机程序。有利的设计方案是从属权利要求和随后的描述的主题。根据本专利技术提出一种方法，该方法使用电机，电机不仅可以用作电动马达，而且也可以用作发电机，其中首先检测同步电机的转子的以第一频率开始的转子运动，并且随后通过施加具有第二频率的交流电压来操控同步电机，其中第二频率大于第一频率；在此识别在电机的发电机运行与马达运行之间的过渡。一旦识别过渡，那么该过渡可以用作适配对电机的操控的基础，从而电机已经可以在起动过程开始时就用作马达。通过由常规的起动器和因此使用的电机构成的组合，可以在第一燃烧之前明显提高起动转速。由此存在减小起动器的负载和磨损、减小起动器的噪音排放或使用尺寸更小的起动器（例如具有更小的能量需求或结构空间）的可能性。此外，通过在第一燃烧周期之前提高起动转速，改进冷起动的之前描述的废气问题，并且因此遵守将来的排放法规。在发电机运行与马达运行之间的过渡的识别可以以不同的方式实现。示例性的实施方式例如是：-借助转速测量识别转子的升高的角加速度；在此使用的是，在从制动的发电机运行到加速的马达运行的过渡的情况下，期待加速度的明显的升高。-检测从电池到换流器的使用的电流流动，换流器连接在电池与电机之间；一旦使用马达运行，那么就期待从电池出发的电流流动。-测量一相位在换流器与电机之间的电流，并且识别出电流和电压什么时候过渡至相对彼此反相的状态。通过在已知转子位置或曲轴位置之前就提前识别至马达运行的过渡，已经可以在起动过程开始时使电机用作支持。根据本专利技术的实施方式，同步电机的转子与内燃机的曲轴刚性连接，并且转子的角速度通过曲轴或转子的转速传感器测量。优选地，马达的曲轴由机电起动器置于运动中。与经典的装置相比，这种实现方案不需要改变或仅需要少量改变，并且因此可以容易地实现并且仅通过使用改变的功率电子设备实现，尤其也在具有小的内燃机的车辆、如摩托车中实现。由于相同的原因，这种方法尤其适合于廉价且易于安装的永磁激励的同步电机，但同样可以利用其他的电机使用。根据本专利技术的计算单元、例如机动车的控制设备或用于电机的单独的调节单元尤其在程序技术上设置用于执行根据本专利技术的方法。根据本专利技术的方法以具有用于执行所有方法步骤的程序代码的计算机程序产品或计算机程序的形式的实现也是有利的，因为这导致特别小的成本、尤其当实施的控制设备还用于另外的任务并且因此原本存在时。用于提供计算机程序的适当的数据载体尤其是磁的、光学的和电的存储器、例如硬盘、闪存、EEPROM、DVD等。程序通过计算机网络（因特网、内部网等）的下载也是可能的。本专利技术的另外的优点和设计方案由说明书和附图得到。附图说明本专利技术借助实施例在附图中示意性示出，并且随后参考附图描述。图1示出了用于将电机用作发电机和马达的电路的示意性的结构；图2示出了用于使用在本专利技术的示例性的实施方式中的元件的示意性的关系；并且图3示出了本专利技术的实施方式的示例性的步骤。具体实施方式为了可以将电机用作发电机和马达需要改变常见的功率电子设备。随后的描述涉及永磁激励的同步电机，但其他的发电机也可以以类似的方式运行。为此，典型的电压调节器或发电机的整流器例如可以通过具有半导体开关的换流器的改变的电路替代，电压调节器或整流器通常实施为无源的二极管整流器。例如存在如下可能性，即为此使用有源的晶体管桥电路，利用该晶体管桥电路可以不仅用作用于发电机运行的整流器，而且可以用作用于马达运行的逆变器。在此例如可以使用MOSFET桥电路，但也可以使用其他的晶体管。图1中示出了用于三相电机的具有相应的操控单元30、例如马达控制设备的这种典型的桥电路作为用于换流器10的示例。对其他的相位数量的适配通过补充或去除各个桥线路来实现。操控单元30可以根据电机的期望的电功率和电机的转子位置操控各个开关20。在此，输出的功率可以是正的（发电机运行）或负的（马达运行）。换流器10此外与供电的和可充电的电池40连接，电池也给车辆的车载网络45馈电。因此被操控的具有转子55的同步电机50可以用于在起动过程中支持起动器。图2示出了使用在本专利技术的示例性的方法中的元件的示意性的俯视图。在此，经常使用由电动马达构成的机电起动器80，电动马达的轴通过固定的传动机构与内燃机60的曲轴65刚性耦合，并且可以在起动期间驱动曲轴。在一些结构形式中，同步电机50的转子55可以直接布置在曲轴65上，或者与曲轴直接连接。同步电机在该示例中如已经在图1中那样（在此被简化）通过换流器10被操控，换流器又连接至电池40。控制单元30、例如马达控制设备（ECU）然而通常不具有已触发起动过程的信息。只有当马达60的曲轴65处于运动中时，控制设备才从转速传感器70接收表示起动过程的信号。这种转速传感器70例如可以通过安装在曲轴65上的传感轮（未示出）和相应的传感器、例如感应作用的传感器或霍尔传感器实现。传感器70记录本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于通过同步电机（50）支持内燃机（60）的起动过程的方法，所述同步电机能够在第一运行状态中作为发电机运行，并且在第二运行状态中作为电动马达运行，所述方法包括：/n识别（100）所述同步电机（50）的转子（55）以第一角速度开始的转子运动，所述第一角速度相应于第一频率，/n通过施加具有第二频率的交流电压来操控（110）所述同步电机（50），所述第二频率大于所述第一频率，/n识别（200）在所述同步电机（50）的第一和第二运行状态之间的过渡，并且/n基于所识别的过渡来适配（120）对所述同步电机（50）的操控。/n

【技术特征摘要】
20190225 DE 102019202475.01.用于通过同步电机（50）支持内燃机（60）的起动过程的方法，所述同步电机能够在第一运行状态中作为发电机运行，并且在第二运行状态中作为电动马达运行，所述方法包括：
识别（100）所述同步电机（50）的转子（55）以第一角速度开始的转子运动，所述第一角速度相应于第一频率，
通过施加具有第二频率的交流电压来操控（110）所述同步电机（50），所述第二频率大于所述第一频率，
识别（200）在所述同步电机（50）的第一和第二运行状态之间的过渡，并且
基于所识别的过渡来适配（120）对所述同步电机（50）的操控。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，识别（200）在所述第一和第二运行状态之间的过渡包括：
测量（210）转子（55）的角速度；
从所测量的多个角速度确定（220）角加速度；并且
一旦角加速度升高，那么确定（230）发生所述第一和第二运行状态之间的过渡。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，识别（200）在所述第一和第二运行状态之间的过渡包括：
测量（240）换流器（10）与电池（40）之间的电流（90），所述换流器与所述同步电机（50）连接，所述电池与所述换流器（10）连接；
一旦开始从所述电池（40）到所述换流器（10）的电流流动，那么确定（250）发生在所述第一和第二运行状态之间的过渡。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所施加的交流电压是多相的交流电压，并且其中识别（200）在所述第一和第二运行状态之间的过渡包括：
测量（260）一相位（95）在换流器（10）与同步电机（50）之间的电流，并且
一旦所述相位的测量的电流（95）和附属的电压从相对彼此同相的状态过渡至相对彼此反相的状态，那么确定（270）在所述第一和第二运行状态之间发生过渡。...

【专利技术属性】
技术研发人员：J米勒，W菲舍尔，
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