DE102015212623A1

DE102015212623A1 - Method for operating parallel-connected generator units

Info

Publication number: DE102015212623A1
Application number: DE102015212623.4A
Authority: DE
Inventors: Tobias Trzebiatowski; Benjamin Klein
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2015-07-07
Filing date: 2015-07-07
Publication date: 2017-01-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb parallel geschalteter Generatoreinheiten (10, 20), die jeweils eine Logikeinheit (11, 21) und eine elektrische Maschine aufweisen, wobei die Logikeinheit (11, 21) dazu eingerichtet ist, die elektrische Maschine nach Maßgabe eines Ansteuerbefehls (EA₁, EA_i) anzusteuern, wobei eine erste Generatoreinheit (10) der parallel geschalteten Generatoreinheiten (10, 20) einen Gesamt-Ansteuerbefehl (GA) empfängt und aus dem Gesamt-Ansteuerbefehl (GA) einen ersten Ansteuerbefehl (EA₁) für ihre elektrische Maschine und je einen zweiten Ansteuerbefehl (EA_i) für wenigsten eine zweite Generatoreinheit (20) der parallel geschalteten Generatoreinheiten (10, 20) erzeugt, wobei die erste Generatoreinheit (10) nach Maßgabe des ersten Ansteuerbefehls (EA₁) ihre elektrische Maschine ansteuert und den jeweiligen zweiten Ansteuerbefehl (EA_i) an die jeweilige wenigstens eine zweite Generatoreinheit (20) überträgt, wobei die die jeweilige wenigstens eine zweite Generatoreinheit (20) nach Maßgabe des jeweiligen zweiten Ansteuerbefehls (EA_i) ihre elektrische Maschine ansteuert.The invention relates to a method for operating parallel-connected generator units (10, 20), each having a logic unit (11, 21) and an electric machine, wherein the logic unit (11, 21) is adapted to the electric machine in accordance with a drive command (EA ₁ , EA _i ), wherein a first generator unit (10) of the generator units (10, 20) connected in parallel receives a total drive command (GA) and from the total drive command (GA) a first drive command (EA ₁ ) for their electric machine and a second control command (EA _i ) for at least a second generator unit (20) of the generator units (10, 20) connected in parallel, wherein the first generator unit (10) in accordance with the first control command (EA ₁ ) their electric machine controls and transmits the respective second control command (EA _i ) to the respective at least one second generator unit (20), wherein the respective wenigs a second generator unit (20) in accordance with the respective second control command (EA _i ) controls their electric machine.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb parallel geschalteter Generatoreinheiten sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.The present invention relates to a method for operating generator units connected in parallel, as well as to a computing unit and a computer program for carrying it out.

Stand der TechnikState of the art

Elektrische Maschinen können in Kraftfahrzeugen als sog. Startergeneratoren eingesetzt werden, um einerseits die Brennkraftmaschine im Motorbetrieb der elektrischen Maschine zu starten und andererseits Strom für das Bordnetz und zum Laden der Kraftfahrzeugbatterie im Generatorbetrieb der elektrischen Maschine zu erzeugen. Derartige elektrische Maschinen können über einen Riemen mit der Brennkraftmaschine bzw. der Kurbelwelle verbunden sein, beispielsweise über den Keilrippenriemen der Brennkraftmaschine (sog. riemengetriebene Startergeneratoren, RSG). Ebenso sind Anwendungen mit mehreren Generatoren an einem Riementrieb möglichen, bspw. bei größeren Fahrzeugen wie z.B. LKW oder Omnibussen. Hier können zur Abdeckung hoher Leistungsanforderungen mehrere elektrische Maschinen parallel betrieben werden. Dies ist ebenfalls mit RSG möglich.Electric machines can be used in motor vehicles as so-called starter generators, on the one hand to start the engine during engine operation of the electric machine and on the other hand to generate power for the electrical system and for charging the motor vehicle battery in the generator mode of the electric machine. Such electrical machines can be connected via a belt to the internal combustion engine or the crankshaft, for example via the V-ribbed belt of the internal combustion engine (so-called belt-driven starter generators, RSG). Likewise, applications with multiple generators on a belt drive are possible, for example. In larger vehicles such. Trucks or buses. Here, several electrical machines can be operated in parallel to cover high performance requirements. This is also possible with RSG.

Die DE 10 2006 001 984 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bereitstellung einer Versorgungsspannung für die Verbraucher eines Fahrzeugbordnetzes mittels parallel geschalteter Generatoreinheiten. The DE 10 2006 001 984 A1 discloses a method and a device for providing a supply voltage for the consumers of a vehicle electrical system by means of parallel-connected generator units.

Aus der DE 10 2005 012 273 A1 ist eine Vorrichtung zur Spannungsversorgung der Verbraucher eines Kraftfahrzeug-Bordnetzes bekannt. Diese weist einen ersten Generator, einen dem ersten Generator zugeordneten Regler, einen zweiten Generator, einen dem zweiten Generator zugeordneten Regler und ein Steuergerät auf. Das Steuergerät ist mit mindestens einem, vorzugsweise beiden, der Regler verbunden und führt diesen Steuersignale zu, aufgrund derer die Auslastung der Generatoren angeglichen wird. Es ist möglich, einem der Generatoren Masterfunktion und dem oder den anderen Generatoren Slavefunktion zuzuordnen. From the DE 10 2005 012 273 A1 a device for supplying power to the consumers of a motor vehicle electrical system is known. This has a first generator, a controller associated with the first generator, a second generator, a controller associated with the second generator and a control unit. The controller is connected to at least one, preferably both, the controller and supplies these control signals, on the basis of which the utilization of the generators is adjusted. It is possible to assign slave function to one of the generators master function and to the one or more other generators.

Auch beispielsweise aus der DE 10 2006 001 983 A1 , der EP 1 511 151 B1 und der US 2004/163858 A1 sind Master-Slave-Topologien zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug bekannt.Also, for example, from the DE 10 2006 001 983 A1 , of the EP 1 511 151 B1 and the US 2004/163858 A1 Master-slave topologies for use in a motor vehicle are known.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Betrieb parallel geschalteter Generatoreinheiten sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method for operating parallel-connected generator units and a computer unit and a computer program for carrying it out with the features of the independent patent claims are proposed. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.

Es wird eine verbesserte Ansteuerung von mehreren, gemeinsam (z.B. von einem gemeinsamen Verbrennungsmotor oder einem gemeinsamen Antriebsstrang) angetriebenen Generatoreinheiten vorgestellt. Dazu wird eine Master-Slave-Topologie vorgeschlagen, wobei eine hierarchische Kommunikation zwischen den mehreren Generatoreinheiten derart erfolgt, dass eine erste (übergeordnete) Generatoreinheit (Master), insbesondere von einem übergeordneten Steuergerät, einen Gesamt-Ansteuerbefehl empfängt und verarbeitet und daraus einen ersten Ansteuerbefehl für ihre eigene elektrische Maschine und je einen zweiten Ansteuerbefehl für jede weitere Generatoreinheit (als zweite Generatoreinheit(en) bezeichnet) erzeugt und an diese überträgt. Dadurch kann eine Ansteuerung von mehreren Generatoreinheiten ohne Veränderung der Hardund/oder Software des übergeordneten Steuergerätes erfolgen und die Integrationskosten für ein entsprechendes System sinken.An improved drive of a plurality of generator units driven in common (for example by a common internal combustion engine or a common drive train) is presented. For this purpose, a master-slave topology is proposed, wherein a hierarchical communication between the multiple generator units is such that a first (higher-level) generator unit (master), in particular from a higher-level control unit, receives and processes a total drive command and from this a first drive command for their own electric machine and each generates a second drive command for each additional generator unit (referred to as a second generator unit (s)) and transmits to this. As a result, a control of a plurality of generator units without changing the hardware and / or software of the higher-level control unit can take place and the integration costs for a corresponding system decrease.

Im Gegensatz zu Ausgestaltungen, bei denen alle parallel geschalteten Generatoreinheiten von dem übergeordneten Steuergerät mit Ansteuerbefehlen versorgt werden und dementsprechend der Aufwand im übergeordneten Steuergerät sehr groß ist, da die einzelnen Ansteuerbefehle für jede Generatoreinheit gesondert bestimmt und anschließend an diese kommuniziert werden müssen, wird bei der Erfindung nur die erste Generatoreinheit von dem übergeordneten Steuergerät mit dem Gesamt-Ansteuerbefehl versorgt. Dadurch entfällt der zusätzliche Aufwand im übergeordneten Steuergerät, da nur eine (d.h. die erste) Generatoreinheit direkt vom übergeordneten Steuergerät kontrolliert wird. Der Gesamt-Ansteuerbefehl wird anschließend in der ersten Generatoreinheit für die wenigstens eine zweite Generatoreinheit aufbereitet und weitergeleitet. Dadurch verhält sich ein Aufbau mit mehreren Generatoreinheiten gegenüber dem übergeordneten Steuergerät wie eine einzelne Generatoreinheit, wodurch der Integrationsaufwand gesenkt wird, da keine Anpassungen an der Ansteuerungssoftware vorgenommen werden müssen. Weiterhin kann durch diesen Aufbau eine Verbesserung der Auslastung und Lebensdauer der Generatoreinheiten in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern, wie beispielsweise Temperatur und Verschleiß erreicht werden, ohne diese Parameter im übergeordneten Steuergerät auswerten und verarbeiten zu müssen. In contrast to embodiments in which all generator units connected in parallel are supplied by the higher-level control unit with control commands and accordingly the effort in the parent control unit is very large, since the individual control commands must be determined separately for each generator unit and then communicated to this, is in the Invention supplied only the first generator unit of the parent controller with the overall drive command. This eliminates the overhead in the parent controller since only one (i.e., first) generator unit is directly controlled by the parent controller. The overall drive command is subsequently processed and forwarded in the first generator unit for the at least one second generator unit. As a result, a structure with a plurality of generator units relative to the higher-level control unit behaves like a single generator unit, which reduces the integration effort since no adjustments to the control software have to be made. Furthermore, an improvement of the utilization and life of the generator units in dependence on various parameters, such as temperature and wear can be achieved without having to evaluate and process these parameters in the parent control unit.

Die elektrischen Maschinen der parallel geschalteten Generatoreinheiten können generatorisch zur Bereitstellung einer Energieversorgung für das Bordnetz oder motorisch zur Abgabe von Drehmoment betrieben werden. Die erste Generatoreinheit kann die angeforderte elektrische oder mechanische Leistung so auf alle elektrischen Maschinen (d.h. die der ersten und die der wenigstens einen zweiten Generatoreinheit) verteilen, dass eine gleichmäßige Auslastung erreicht wird und eine zu hohe Temperatur einer Generatoreinheit vermieden wird. Ebenso kann die Lebensdauer des gesamten Systems aus Generatoreinheiten erhöht werden, indem alle Generatoreinheiten über die Lebensdauer gleiche Belastungen erhalten.The electric machines of the parallel-connected generator units can be operated as a generator to provide a power supply for the electrical system or motor to output torque. The first generator unit can distribute the requested electrical or mechanical power to all electric machines (ie those of the first and the at least one second generator unit) so that a uniform utilization is achieved and too high a temperature of a generator unit is avoided. Likewise, the life of the entire system can be increased from generator units by all generators receive equal loads over the lifetime.

Vorzugsweise erzeugt die erste Generatoreinheit den ersten Ansteuerbefehl und jeden zweiten Ansteuerbefehl so, dass die davon angesteuerten elektrischen Maschinen so betrieben werden, dass der Gesamt-Ansteuerbefehl erfüllt wird.Preferably, the first generator unit generates the first drive command and every second drive command so that the electric machines driven thereby are operated to satisfy the overall drive command.

Dadurch kann sichergestellt werden, dass die parallel geschalteten Generatoreinheiten gemeinsam so arbeiten wie eine einzige mit dem Gesamt-Ansteuerbefehl angesteuerte Generatoreinheit.This can ensure that the generator units connected in parallel work together as a single generator unit controlled by the overall drive command.

Zweckmäßigerweise weist die Logikeinheit jeder der parallel geschalteten Generatoreinheiten eine Datenschnittstelle zum Anschluss an eine Datenverbindung, insbesondere einen Feldbus, wie z.B. CAN oder LIN, auf. Damit können die Ansteuerbefehle und ggf. Rückmeldungen auf einfache Weise ausgetauscht werden. Beispielsweise sind herkömmliche RSG im Gegensatz zu einfachen Generatoren ("Lichtmaschinen") als aktives Element im Antriebsstrang über CAN-Schnittstellen in die Fahrzeugkommunikation eingebunden. Die Ansteuerung des RSG erfolgt über eine CAN-Schnittstelle durch ein übergeordnetes Steuergerät, welches die Anforderungen aus dem Antriebsstrang an den RSG übergibt. Diese oder eine eigene Datenschnittstelle kann auch für die Kommunikation zwischen erster und zweiter Generatoreinheit genutzt werden.The logic unit of each of the generator units connected in parallel expediently has a data interface for connection to a data connection, in particular a field bus, such as e.g. CAN or LIN, up. Thus, the control commands and possibly feedback can be easily replaced. For example, in contrast to simple generators ("alternators"), conventional RSGs are integrated into vehicle communication as an active element in the drive train via CAN interfaces. The RSG is controlled via a CAN interface by a higher-level control unit, which transfers the requirements from the powertrain to the RSG. This or a separate data interface can also be used for the communication between the first and second generator unit.

Vorzugsweise ist die Datenverbindung so konfiguriert ist, dass nur die erste Generatoreinheit von einem übergeordneten Steuergerät ansprechbar ist. Dadurch ändert sich für das übergeordnete Steuergerät bei der Ansteuerung und Kommunikation im Vergleich zu einer einzigen Generatoreinheit nichts. Preferably, the data connection is configured such that only the first generator unit can be addressed by a higher-level control unit. As a result, nothing changes for the higher-level control unit in the control and communication compared to a single generator unit.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Logikeinheit der ersten Generatoreinheit neben der o.g. Datenschnittstelle eine weitere Datenschnittstelle zum Anschluss an eine Datenverbindung mit der wenigstens einen zweiten Generatoreinheit auf. Beispielsweise kann die Logikeinheit der ersten Generatoreinheit eine höherwertige bzw. aufwändigere bzw. einen größeren Funktionsumfang habende Datenschnittstelle, z.B. CAN, zur Kommunikation mit dem übergeordneten Steuergerät, und eine einfache bzw. einen kleineren Funktionsumfang habende Datenschnittstelle, z.B. LIN, zur Kommunikation mit den untergeordneten Generatoreinheiten bzw. deren Logikeinheiten aufweisen. Dadurch kann bei den untergeordneten Generatoreinheiten beispielsweise die für 48V-Bordnetze geforderte galvanische Entkopplung entfallen, da nur die erste Generatoreinheit mit dem Bus-Netz des Fahrzeugs verbunden ist. According to another preferred embodiment, the logic unit of the first generator unit in addition to the o.g. Data interface, a further data interface for connection to a data connection with the at least one second generator unit. For example, the logic unit of the first generator unit may have a higher-value or more-extensive data interface, e.g. CAN, for communication with the higher-level controller, and a simple or a smaller functional data interface, e.g. LIN, for communication with the subordinate generator units or their logic units. As a result, for example, the galvanic decoupling required for 48V vehicle systems can be dispensed with in the subordinate generator units, since only the first generator unit is connected to the bus network of the vehicle.

Vorteilhafterweise wird eine Rückmeldung von der wenigstens einen zweiten Generatoreinheit an die erste Generatoreinheit übertragen, wobei die erste Generatoreinheit aus einer eigenen Rückmeldung und der Rückmeldung von der wenigstens einen zweiten Generatoreinheit eine Gesamt-Rückmeldung erzeugt und ausgibt. Dies verbessert den Effekt, dass sich für das übergeordnete Steuergerät bei der Ansteuerung und Kommunikation im Vergleich zu einer einzigen Generatoreinheit nichts ändert, weiter. Beispielsweise kann eine Generatoreinheit in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern (z.B. aktuelle Temperatur des Inverters) jeweils ein bestimmtes maximales Moment bzw. einen bestimmten maximalen Strom liefern. Jede zweite Generatoreinheit meldet an die erste Generatoreinheit diesen jeweiligen Wert, anhand dessen diese das Gesamtmoment bzw. den Gesamtstrom berechnet und an das Steuergerät zurückmeldet. Diese Ausführungsform ermöglicht auch der ersten Generatoreinheit vorteilhafterweise auf eingetretene Veränderungen zu reagieren. Ändert sich beispielsweise während des Betriebs der Generatoreinheiten deren maximal mögliches Moment bzw. Strom, wird dies an die erste Generatoreinheit zurückgemeldet, die basierend darauf eine neue Lastaufteilung für die Generatoreinheiten ermittelt bzw. bei Erreichen der maximalen Grenze aller Generatoreinheiten an das Steuergerät einen neues Maximalmoment bzw. Maximalstrom meldet. Eine Änderung während des Betriebs kann insbesondere durch den Betrieb, d.h. die Belastung und damit einhergehende Erwärmung, selbst verursacht sein und/oder wenn z.B. eine Generatoreinheit bauraumbedingt an einer heißen Stelle des Motorraums verbaut ist.Advantageously, a feedback from the at least one second generator unit is transmitted to the first generator unit, wherein the first generator unit generates and outputs a total feedback from its own feedback and the feedback from the at least one second generator unit. This further improves the effect that nothing changes for the higher-level control device in the control and communication compared to a single generator unit. For example, a generator unit may deliver a certain maximum torque or current depending on various parameters (e.g., current temperature of the inverter). Every second generator unit reports to the first generator unit this respective value, on the basis of which it calculates the total torque or the total current and reports it back to the control unit. This embodiment also allows the first generator unit advantageously to respond to changes that have occurred. If, for example, during the operation of the generator units, their maximum possible torque or current changes, this is reported back to the first generator unit, which determines a new load distribution for the generator units based on it or if the maximum limit of all generator units to the control unit reaches a new maximum torque or Maximum current reports. In particular, a change during operation may be due to operation, i. the stress and concomitant heating, self-inflicted and / or if e.g. a generator unit is installed due to space constraints at a hot spot of the engine compartment.

Um die Reaktionsgeschwindigkeit der Generatoreinheiten aus dem Leerlauf zu erhöhen, kann von der ersten Generatoreinheit stets eine beliebige elektrische Maschine der ersten oder einer zweiten Generatoreinheit in einem aktiven Betrieb (drehmomentgeführt auf 0 Nm, d.h. z.B. mit erregter Läuferwicklung und Verlustkompensation an der Ständerwicklung) gehalten werden. Ein übliches Inbetriebnehmen einer elektrischen Maschine ausgehend von einem Leerlauf verläuft nämlich nicht schlagartig. Insbesondere bei den in Kraftfahrzeugen üblicherweise verwendeten fremderregten elektrischen Maschinen dauert es nach Bestromung des Läufers relativ lange (einige 100 ms), bis das gewünschte Erregerfeld aufgebaut ist. Um die thermische Belastung durch den aktiven Betrieb zu reduzieren, ist ein ständiger Wechsel der aktiven elektrischen Maschine möglich und zweckmäßig. Die Auswahl der jeweils aktiven elektrischen Maschine erfolgt sinnvollerweise durch die erste Generatoreinheit bzw. deren Logikeinheit, da hier die nötigen Informationen bekannt sind.In order to increase the reaction speed of the generator units from idling, any electrical machine of the first or a second generator unit can always be kept in an active operation (torque-controlled to 0 Nm, ie with excited rotor winding and loss compensation on the stator winding) by the first generator unit. A standard commissioning of an electrical machine starting from an idling does not happen abruptly. In particular, in the case of the externally excited electrical machines usually used in motor vehicles, it takes a relatively long time (a few 100 ms) after the rotor has been energized, until the desired excitation field has been built up. In order to reduce the thermal load due to the active operation, a constant change of the active electrical machine is possible and expedient. The selection of each active The electrical machine is usefully carried out by the first generator unit or its logic unit, since the necessary information is known here.

Ein weiterer durch die Master-Slave-Anordnung erzielter Vorteil ist die Möglichkeit zum Abgleich von Sensoren (z.B. Strom, Drehzahl, Drehmoment) der Generatoreinheiten als Diagnosefunktion. Im Verbund kann bspw. eine Generatoreinheit ein motorisches Moment und eine andere ein generatorisches Moment bereitstellen, welche anschließend abgeglichen werden. Für den Triebstrang wirken diese sich nicht aus, da sie sich aufheben.Another advantage afforded by the master-slave arrangement is the ability to balance sensors (e.g., current, speed, torque) of the generator units as a diagnostic function. In the composite, for example, one generator unit can provide a motor torque and another a generator torque, which can then be adjusted. For the drive train, these do not work out because they cancel each other out.

Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. eine Logikeinheit einer Generatoreinheit, oder ein Verbund mehrerer Recheneinheiten ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.An arithmetic unit according to the invention, e.g. a logic unit of a generator unit, or a composite of several arithmetic units is, in particular programmatically, configured to perform a method according to the invention.

Auch die Implementierung des Verfahrens in Form eines Computerprogramms ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.Also, the implementation of the method in the form of a computer program is advantageous because this causes very low costs, especially if an executive controller is still used for other tasks and therefore already exists. Suitable data carriers for providing the computer program are in particular magnetic, optical and electrical memories, such as e.g. Hard drives, flash memory, EEPROMs, DVDs, etc. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).

Die Erfindung entfaltet besondere Vorteile in Energieversorgungs-Bordnetzen von Fahrzeugen (Land, Wasser oder Luft), insbesondere Kraftfahrzeugen. Gerade in modernen Fahrzeugen müssen die eingesetzten Steuergeräte aufgrund der fortschreitenden Computerisierung immer mehr Funktionen ausführen, so dass eine Entlastung von einzelnen Aufgaben besonders vorteilhaft ist. The invention develops particular advantages in power supply on-board networks of vehicles (land, water or air), in particular motor vehicles. Especially in modern vehicles, the control units used due to the progressive computerization must perform more functions, so that a discharge of individual tasks is particularly advantageous.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.The invention is illustrated schematically with reference to an embodiment in the drawing and will be described below with reference to the drawing.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt schematisch einen Riementrieb eines Kraftfahrzeugs mit Brennkraftmaschine und riemengetriebenem Startergenerator. 1 shows schematically a belt drive of a motor vehicle with internal combustion engine and belt-driven starter generator.

2 zeigt schematisch und schaltplanartig ein Fahrzeugbordnetz mit einem Verbund mehrerer Generatoreinheiten, der von einem übergeordneten Steuergerät angesteuert wird. 2 shows schematically and schematics a vehicle electrical system with a network of multiple generator units, which is controlled by a higher-level control unit.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention

In 1 ist ein Riementrieb eines Kraftfahrzeugs schematisch dargestellt und mit 100 bezeichnet. In 1 a belt drive of a motor vehicle is shown schematically and with 100 designated.

Eine Brennkraftmaschine 110 des Kraftfahrzeugs weist eine Kurbelwelle auf, die drehfest mit einem Kurbelwellen-Antriebsrad 150 verbunden ist. Das Kurbelwellen-Antriebsrad 150 ist beispielsweise als Riemenscheibe ausgebildet. An internal combustion engine 110 of the motor vehicle has a crankshaft which is non-rotatable with a crankshaft drive wheel 150 connected is. The crankshaft drive wheel 150 is designed for example as a pulley.

Über einen Riemen 120, beispielsweise über einen Keilrippenriemen, ist die Brennkraftmaschine 110 mit einem riemengetriebenen Startergenerator 130 drehmomentübertragend verbunden. Der Riemen 120 greift insbesondere kraftund/oder formschlüssig in das Kurbelwellen-Antriebsrad 150 und in ein Antriebsrad 131 des Startergenerators 130 ein. Das Antriebsrad 131 ist drehfest mit einem Läufer des Startergenerators 130 verbunden. Die Brennkraftmaschine 110 kann über den Riemen 120 mit weiteren Komponenten 160, wie Ventilatoren oder Kühlmittelpumpen, verbunden sein. Ebenso kann das Kurbelwellen-Antriebsrad 150 der Brennkraftmaschine 110 über den Riemen 120 mit Antriebsrädern von weiteren Startergeneratoren verbunden sein. Derartige Ausführungen finden sich z.B. bei größeren Fahrzeugen wie LKW oder Omnibussen.About a belt 120 , For example via a V-ribbed belt, is the internal combustion engine 110 with a belt-driven starter generator 130 connected torque transmitting. The belt 120 engages in particular force and / or positive fit in the crankshaft drive wheel 150 and in a drive wheel 131 of the starter generator 130 one. The drive wheel 131 is non-rotatable with a runner of the starter generator 130 connected. The internal combustion engine 110 can over the belt 120 with other components 160 , such as fans or coolant pumps, be connected. Likewise, the crankshaft drive wheel 150 the internal combustion engine 110 over the belt 120 be connected to drive wheels of other starter generators. Such designs can be found eg in larger vehicles such as trucks or buses.

Ein Motorsteuergerät 115 ist insbesondere zur Steuerung der Brennkraftmaschine 110 eingerichtet, ein Generatorsteuergerät 135 ist insbesondere zur Steuerung des Startergenerators 130 eingerichtet. Die Steuergeräte 115 und 135 stehen insbesondere miteinander über einen Feldbus 170, beispielsweise über einen CAN-Bus, in datenübertragender Verbindung. An engine control unit 115 is in particular for controlling the internal combustion engine 110 set up, a generator control unit 135 is especially for controlling the starter generator 130 set up. The controllers 115 and 135 are in particular with each other via a fieldbus 170 , for example via a CAN bus, in data-transmitting connection.

Da ein Startergenerator sowohl motorisch als auch generatorisch betrieben werden kann, muss der Riemen in der Lage sein, Drehmoment in beide Richtungen zu übertragen. Der Riemen ist daher beispielsweise als ein Keilrippenriemen ausgebildet. Weiterhin ist üblicherweise ein entsprechender Riemenspanner 140 vorgesehen, um den Riemen 120 vorzuspannen. Der Riemenspanner 140 kann beispielsweise als ein Pendelriemenspanner ausgebildet sein.Since a starter generator can be operated both motorically and regeneratively, the belt must be able to transmit torque in both directions. The belt is therefore designed, for example, as a V-ribbed belt. Furthermore, usually a corresponding belt tensioner 140 provided to the belt 120 pretension. The belt tensioner 140 For example, it can be designed as a pendulum belt tensioner.

In 2 ist schematisch und schaltplanartig ein Fahrzeugbordnetz 1 mit einem übergeordneten Steuergerät 5 und einem Verbund mehrerer Generatoreinheiten 10, 20 dargestellt. Die dargestellten Generatoreinheiten 10, 20 verfügen jeweils über eine Logikeinheit 11 bzw. 21 und eine davon angesteuerte elektrische Maschine, die über eine durch ein Diodensymbol gekennzeichnete Stromrichterkomponente und eine durch ein Spulensymbol gekennzeichnete Generatorkomponente verfügt. Die Stromrichterkomponente verfügt über ansteuerbare Halbleiterschalter, die von der zugehörigen Logikeinheit mittels Ansteuerbefehlen bzw. Ansteuersignalen EA_i (i = 1, ...) angesteuert werden. In 2 is schematic and schematics a vehicle electrical system 1 with a higher-level control unit 5 and a composite of several generator units 10 . 20 shown. The illustrated generator units 10 . 20 each have a logic unit 11 respectively. 21 and an electric machine driven therefrom having a power converter component indicated by a diode symbol and a generator component indicated by a coil symbol. The The converter component has controllable semiconductor switches, which are controlled by the associated logic unit by means of control commands or drive signals EA _i (i = 1,...).

Das Steuergerät 5 entspricht insbesondere einem Generatorsteuergerät 135 gemäß 1 und ist zur Ansteuerung einer als riemengetriebener Startergenerator (RSG) 10 ausgebildeten ersten Generatoreinheit eingerichtet. Dazu überträgt das Steuergerät 5 einen Gesamt-Ansteuerbefehl GA an den ersten RSG 10. Der Gesamt-Ansteuerbefehl GA kann insbesondere die Anforderung eines abzugebenden Drehmoments, eines abzugebenden Stroms, einer abzugebenden Spannung und/oder einer abzugebenden Leistung (mechanisch oder elektrisch) beinhalten. Der Gesamt-Ansteuerbefehl GA wird von dem Steuergerät 5 basierend auf empfangenen Anforderungen 2, 3, 4 erzeugt, die beispielsweise von einem Fahrerwunsch, einem Batteriesteuergerät usw. stammen können. Die Übertragung des Gesamt-Ansteuerbefehls GA vom Steuergerät 5 an den ersten RSG 10 kann beispielsweise über eine als CAN-Bus ausgebildete Feldbus-Datenverbindung erfolgen. The control unit 5 corresponds in particular to a generator control unit 135 according to 1 and is used to control a belt-driven starter generator (RSG) 10 trained first generator unit set up. For this purpose, the control unit transmits 5 a total drive command GA to the first RSG 10 , The overall control command GA may in particular include the request for a torque to be delivered, a current to be delivered, a voltage to be delivered and / or a power to be output (mechanically or electrically). The total drive command GA is from the controller 5 based on received requests 2 . 3 . 4 generated, which may for example come from a driver's request, a battery control device, etc. The transmission of the total control command GA from the control unit 5 to the first RSG 10 can be done for example via a designed as a CAN bus fieldbus data connection.

Der erste RSG 10 bzw. dessen Logikeinheit 11 ist dazu eingerichtet, den Gesamt-Ansteuerbefehl GA zu empfangen und daraus einen ersten Ansteuerbefehl EA₁ für seine elektrische Maschine und mehrere zweite Ansteuerbefehle EA_i (i = 2, ...) für alle weiteren Generatoreinheiten zu erzeugen. Weiterhin werden die zweiten Ansteuerbefehle EA_i für die zweiten Generatoreinheiten 20, ... an die zweiten Generatoreinheiten übertragen. Die Übertragung der zweiten Ansteuerbefehle EA_i von dem ersten RSG 10 an die zweiten RSG 20 kann über dieselbe oder, wie dargestellt, eine andere Datenverbindung erfolgen, welche beispielsweise als LIN-Bus ausgebildet ist. The first RSG 10 or its logic unit 11 is configured to receive the overall drive command GA and to generate a first drive command EA ₁ for its electric machine and a plurality of second drive commands EA _i (i = 2,...) for all further generator units. Furthermore, the second drive commands EA _i for the second generator units 20 , ... transferred to the second generator units. The transmission of the second drive commands EA _i from the first RSG 10 to the second RSG 20 can take place via the same or, as shown, another data connection, which is designed for example as a LIN bus.

Von den weiteren Generatoreinheiten ist lediglich eine zweite als RSG ausgebildete Generatoreinheit 20 dargestellt. Of the further generator units, only a second generator unit designed as RSG is provided 20 shown.

Zweckmäßigerweise erzeugt der erste RSG 10 den ersten Ansteuerbefehl EA₁ und die zweiten Ansteuerbefehle EA_i (i = 2, ...) so, dass die davon angesteuerten elektrischen Maschinen so betrieben werden, dass der Gesamt-Ansteuerbefehl GA erfüllt wird. Conveniently, the first RSG generates 10 the first drive command EA ₁ and the second drive commands EA _i (i = 2,...) so that the electric machines driven thereby are operated so that the overall drive command GA is satisfied.

Vorteilhafterweise sind die Logikeinheiten 21 der zweiten RSG 20 dazu eingerichtet, Rückmeldungen RM_i an die Logikeinheit 11 der ersten RSG 10 zu übertragen, wobei die Logikeinheit 11 der ersten RSG 10 wiederum dazu eingerichtet ist, aus den empfangenen Rückmeldungen RM_i (i = 2, ...) und einer eigenen Rückmeldung RM₁ eine Gesamtrückmeldung GRM zu erzeugen und an das Steuergerät 5 zu übertragen. Beispielsweise meldet jeder zweite RSG 20 an den ersten RSG 10 Informationen betreffend ein momentan maximal bereitstellbares Drehmoment, einen momentan maximal bereitstellbaren Strom, eine momentan maximal bereitstellbare Spannung und/oder eine momentan maximal bereitstellbare Leistung (elektrisch und/oder mechanisch). Anhand dieser empfangenen Informationen kann der erste RSG 10 zum einen die Gesamtrückmeldung GRM erzeugen und zum Anderen den Betrieb der elektrischen Maschinen an eine veränderte Situation anpassen und entsprechende veränderte erste und zweite Ansteuerbefehle EA_i erzeugen. Insbesondere kann dadurch die Lastaufteilung für die Generatoreinheiten verändert werden, um veränderten Gegebenheiten Rechnung zu tragen. Advantageously, the logic units 21 the second RSG 20 to set up feedback RM _i to the logic unit 11 the first RSG 10 to transfer, with the logic unit 11 the first RSG 10 In turn, it is set up to generate from the received feedback RM _i (i = 2,...) and its own feedback RM ₁ an overall feedback GRM and to the control unit 5 transferred to. For example, every second RSG reports 20 to the first RSG 10 Information relating to a momentarily maximum torque that can currently be provided, a current that can be provided at maximum, a voltage that can currently be supplied at the moment and / or a power that can currently be provided at maximum (electrically and / or mechanically). Based on this received information, the first RSG 10 on the one hand generate the total feedback GRM and on the other hand adapt the operation of the electrical machines to a changed situation and generate corresponding modified first and second control commands EA _i . In particular, this allows the load distribution for the generator units to be changed in order to take into account changed circumstances.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102006001984 A1 [0003]
DE 102005012273 A1 [0004]
DE 102006001983 A1 [0005]
EP 1511151 B1 [0005]
US 2004/163858 A1 [0005]

Claims

Method for operating parallel-connected generator units ( 10 . 20 ), each having a logic unit ( 11 . 21 ) and an electrical machine, wherein the logic unit ( 11 . 21 ) arranged to control the electric machine in accordance with a drive command (EA ₁ , EA _i ), wherein a first generator unit ( 10 ) of the generator units ( 10 . 20 ) receives a total drive command (GA) and from the total drive command (GA) a first drive command (EA ₁ ) for their electric machine and a second drive command (EA _i ) for at least a second generator unit ( 20 ) of the generator units ( 10 . 20 ), wherein the first generator unit ( 10 ) in accordance with the first control command (EA ₁ ) controls its electric machine and the respective second control command (EA _i ) to the respective at least one second generator unit ( 20 ), wherein the respective at least one second generator unit ( 20 ) controls its electric machine in accordance with the respective second control command (EA _i ).

Method according to claim 1, wherein the first generator unit ( 10 ) generates the first drive command (EA ₁ ) and every second drive command (EA _i ) so that the electric machines driven thereby are operated to satisfy the overall drive command (GA).

Method according to claim 1 or 2, wherein the logic unit ( 11 . 21 ) each of the generator units connected in parallel ( 10 . 20 ) has a data interface for connection to a data connection.

The method of claim 3, wherein the data connection is designed as a field bus.

Method according to claim 3 or 4, wherein the data connection is configured such that only the first generator unit ( 10 ) from a higher-level control device ( 5 ) is addressable.

Method according to claim 3, 4 or 5, wherein the logic unit ( 11 ) of the first generator unit ( 10 ) a further data interface for connection to a data connection with the at least one second generator unit ( 20 ) having.

The method of claim 6, wherein the data interface is of higher order than the further data interface.

Method according to one of the preceding claims, wherein a feedback (RM _i ) from the at least one second generator unit ( 20 ) to the first generator unit ( 10 ), wherein the first generator unit ( 10 ) from a separate feedback (RM ₁ ) and the feedback (RM _i ) from the at least one second generator unit ( 20 ) generates and outputs a total feedback (GRM).

Method according to one of the preceding claims, wherein the electric machine of each of the parallel generator units ( 10 . 20 ) has a rotor and a stator, wherein the rotor torque transmitting with a crankshaft of an internal combustion engine ( 110 ) are connected.

A method according to claim 8, wherein the runners by means of a belt drive ( 150 . 120 . 131 ) torque transmitting with the crankshaft of the internal combustion engine ( 110 ) are connected.

Method according to one of the preceding claims, wherein the electrical machines of the parallel-connected generator units ( 10 . 20 ) can be operated as a generator or as a motor.

Arithmetic unit or arithmetic unit network ( 11 . 21 ) arranged to perform a method according to any one of the preceding claims.

A computer program that causes a computing unit to perform a method according to any one of claims 1 to 11 when executed on the computing unit.

Machine-readable storage medium with a computer program stored thereon according to claim 13.