CN106458220A - 用于发动机控制装置的功率控制装置，发动机控制装置和发动机系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于具有燃烧发动机和与燃烧发动机耦联的电的发电机的发动机系统的发动机控制装置的功率控制装置，具有计算器，它设计成，接收用于发动机系统的机械的理论功率和用于发电机的最大允许的转速并且以理论功率和最大允许的转速为基础计算用于电的发电机的理论转速和燃烧发动机的输出扭矩，具有惯性补偿器，它设计成，以用于电的发电机的理论转速的变化为基础计算通过燃烧发动机的质量惯性矩传递到发电机的轴上的扭矩，并且以传递的扭矩和计算的燃烧发动机的输出扭矩为基础计算用于燃烧发动机的理论扭矩，并且具有效率计算器，它设计成，以用于电的发电机的理论转速和计算的燃烧发动机的输出扭矩和发动机系统的电池的电池电压和发电机电流和用于燃烧发动机的计算的理论扭矩为基础计算发动机系统的效率并且以计算的效率为基础匹配用于输送到第一计算器的机械的理论功率的值。此外本发明公开一种发动机控制装置和一种发动机系统。

Description

用于发动机控制装置的功率控制装置，发动机控制装置和发 动机系统
技术领域
本发明涉及一种用于具有燃烧发动机并且具有与燃烧发动机耦联的电的发电机的发动机系统的发动机控制装置的功率控制装置。本发明还涉及一种相应的发动机控制装置和一种相应的发动机系统。
背景技术
在机动车技术中尝试，总是进一步降低现代机动车的燃料消耗。除了改进常见的燃烧发动机以外也总是更频繁地在机动车中使用电动机。在此电动机可以支持例如燃烧发动机。这个原理在所谓的混合动力车中使用。
但是替代地电动机也可以替换在机动车中的燃烧发动机。这种机动车也称为电动汽车，在该机动车中电动机是唯一的驱动马达。由于目前可供使用的电的蓄能器的有限的容量，这种电动机动车的行驶距离受到限制。
所谓的增程器提供一种提高电动机动车的行驶距离的可能性。在具有增程器的电动机动车中除了纯电的驱动系统以外一独立的燃烧发动机与电机耦联，用于产生用于驱动的电能。根据行驶状态和电池的充电状态电机要产生所期望的电功率。
例如在US 2013 300 126 A1中示出一种可能的增程器。
增程器产生的功率一般通过选择燃烧发动机的扭矩和转速进行调整。为了调整汽油发动机上的扭矩，节流阀和点火角调整装置用作调整环节。可调整的喷射持续时间和喷射角用于调整柴油发动机上的扭矩。
但是在燃烧发动机中只在确定的扭矩时调整用于实际转速的最好效率。因为转速由于燃烧发动机扭矩的变化必须被调节，通过这个结构不能效率最佳地调节功率。
为了可以执行效率最佳的功率调节，燃烧机扭矩不允许是转速调节器的输出，而是必须可以自由选择。必须通过电机的扭矩实现转速调节。在图12中示出这种结构。
图12示出用于具有上级的控制器100的发动机系统的控制或调节系统的结构，该控制器，除了其他方面以外，从机动车电池的充电状态101、也称为SOC中要求燃烧发动机控制器103的电的理论功率。在此由于关于噪声方面的规定马达转速限制在最大值104。
在增程器系统中，在这里在燃烧发动机控制器103中示例性地示出，功率调节功能（函数）105调节电的输出功率到给定的理论功率102。功率调节功能105计算由燃烧发动机120要给出的扭矩106和在发电机121上要调整的转速107，它由电机控制器108要求。此外在燃烧发动机控制器103中存在功能109，它主要调整在燃烧发动机120中的扭矩106，通过根据燃烧发动机120的类型调节或控制适合的执行器如节流阀位置、点火角和喷射量和喷射时刻。
在电机控制器108中转速调节功能110负责，调整理论转速107。这一点例如可以通过PI调节器实现，它的输入可以是测量的实际转速，并且它的输出可以是电机121上的扭矩。当前的电机电流111和高伏电压112发送到功率调节功能105，它在这里示例性地在燃烧发动机控制器103中示出。电池管理系统113连续地确定SOC101和高伏电池114的充电界限。
发明内容
本发明公开了一种具有权利要求1的特征的功能控制装置、一种具有权利要求11的特征的马达控制器和一种具有权利要求13的特征的发动机系统。
因此规定：
一种用于具有燃烧发动机和与燃烧发动机耦联的电的发电机的发动机系统的发动机控制装置的功率控制装置，具有计算器，它设计成，接收用于发动机系统的机械的理论功率和用于燃烧发动机的最大允许的转速，并且以理论功率和最大允许的转速为基础计算用于电的发电机的理论转速和燃烧发动机的输出扭矩；具有惯性补偿器，它设计成，以用于电的发电机的理论转速的变化为基础计算通过燃烧发动机和发电机的总质量惯性矩传递到发电机的轴上的扭矩，并且以传递的扭矩和计算的燃烧发动机的输出扭矩为基础计算用于燃烧发动机的理论扭矩；并且具有效率计算器，它设计成，以用于电的发电机的理论转速和计算的燃烧发动机的输出扭矩和发动机系统的电池的电池电压和发电机电流和用于燃烧发动机的计算的理论扭矩为基础计算发动机系统的效率，并且以计算的效率为基础匹配用于输送到第一计算器的机械的理论功率的值。
此外规定：
一种用于具有燃烧发动机和与燃烧发动机耦联的电的发电机的发动机系统的发动机控制装置，具有按照本发明的功率控制装置；具有转速控制器，它与功率控制装置耦联并且设计成，由功率控制装置获得燃烧发动机的输出扭矩，并且根据由功率控制装置询问的理论转速和燃烧发动机的输出扭矩控制电的发电机转速。
最后规定：
一种发动机系统，具有燃烧发动机，具有与燃烧发动机耦联的电的发电机；并且具有按照本发明的发动机控制装置，它与燃烧发动机并且与发电机耦联并且设计成，控制燃烧发动机和发电机。
本发明的优点
本发明基于的认识在于，通过常见的用于具有增程器的电动机动车的控制和调节系统不能实现效率最佳地调节，并由此产生增加的燃料消耗。
本发明基于的思想在于，考虑这种认识并且提供一种可能性，其中利用关于发动机系统的功率的闭环调节，由此可以在降低的消耗下执行改进的功率调节。
为此本发明规定，以整个系统的效率为基础匹配要求的机械的理论功率。此外本发明也规定，在调整由燃烧发动机要求的扭矩时利用燃烧发动机的质量惯性矩。
最后按照本发明的马达控制制造规定，以用于发电机的理论转速为基础和以燃烧发动机的输出扭矩为基础控制发电机。
本发明通过所述的结构能够以最小的可能的燃料消耗实现发动机系统的控制。在此同时可以产生所期望的电功率。此外所述功率控制装置可以快速跟随所期望的理论功率变化。这例如是重要的，因为在制动时通过回收产生的功率必须立刻通过相应的功率降低补偿，如果同时地在电池系统的最大充电功率上的限制是有效的时候。
由从属权利要求以及参照附图的描述给出有利的实施方式和改进方案。
在一实施方式中，所述计算器具有第一特征曲线存储器，它具有特征曲线，该特征曲线对于给定的机械的功率具有用于燃烧发动机的最佳的转速，其中所述计算器设计成，以机械的理论功率为基础选择最佳的转速；其中，所述计算器具有限速器，它设计成，以最大允许的转速为基础限制所选择的最佳的转速，其中，所述计算器具有限率器，它设计成，获得受限的转速并且以给定的最大的变化率为基础限制受限的转速的变化率，并且其中，所述计算器具有第一低通滤波器，它设计成，低通滤波变化率受限的转速，并且作为用于电的发电机的理论转速输出。关于用于燃烧发动机的最佳的转速在与第一特征曲线存储器相结合下理解为对于机械的功率的那个转速，在该转速下燃烧发动机具有最小的燃料消耗。限制最大的变化率允许考虑在燃烧发动机和发电机中的离心质量并且低通滤波器防止在燃烧发动机与发电机之间的驱动中的冲击，因为防止突然的转速变化。
在一实施方式中，所述计算器具有至少一第二特征曲线存储器和一选择器，该选择器设计成，要选择利用哪个特征曲线存储器用于选择最佳的转速。如果设有其它的特征曲线存储器，可以在其它特征曲线存储器中寄存特征曲线，它们具有例如其它的优化目标。例如其它的特征曲线之一可以如下优化，使燃烧发动机的催化净化器尽可能快速地加热或者提供发动机系统的改进的动态特性。
在一实施方式中，所述计算器具有除法器（除法块），它设计成，机械的理论功率除以第一恒定值、尤其除以2*π/60，并且除以用于电的发电机的理论转速，并且输出该除法的结果作为燃烧发动机的输出扭矩。这能够实现简单地将要求的机械的理论功率换算成燃烧发动机的输出扭矩。
在一实施方式中，所述惯性补偿器具有用于存储理论转速的值的存储器并且设计成，分别由理论转速的当前的值和存储的理论转速的较旧的值计算理论转速的变化，其中，所述惯性补偿器具有乘法器，它设计成，将理论转速的变化的计算的值与第二恒定值、尤其与2*π/60并且与燃烧发动机和发电机的质量惯性矩值相乘。这能够以简单的方式实现计算通过燃烧发动机传递到发电机的轴上的扭矩。如果已知这个扭矩，可以在控制发电机时考虑这一点，并且避免超调或者控制不足。
在一实施方式中，所述效率计算器具有至少一第三特征曲线存储器，在其中存储用于发电机的效率和发动机系统的与发电机耦联的换流器的效率的关于转速和扭矩的特征曲线，其中，所述效率计算器设计成，以从用于电的发电机的理论转速和燃烧发动机的输出扭矩的至少一第三特征曲线存储器中读出的效率为基础计算发动机系统的理论效率。在另一实施方式中，所述燃烧发动机和发电机不是通过轴而是通过变速器相互耦联。在这个实施方式中设有另一第三特征曲线存储器，在其中寄存具有变速器的效率的关于转速和扭矩的特征曲线。这能够实现精确地计算发动机系统的效率。
在一实施方式中，所述效率计算器设计成，通过电池电压与发电机电流相乘计算发动机系统的输出功率。此外，所述效率计算器设计成，由用于电的发电机的理论转速和燃烧发动机的输出扭矩计算发动机系统的输入功率。
在一实施方式中，所述效率计算器设计成，从计算的输入功率减去通过燃烧发动机的质量惯性矩传递到发电机的轴上的扭矩。
在一实施方式中，所述效率限制器具有第二低通滤波器，它设计成，低通被滤波的计算的输出功率。此外，所述效率计算器具有第三低通滤波器，它设计成，低通滤波发动机系统的计算的输入功率，其中，所述效率计算器设计成，通过发动机系统的被滤波的计算的输出功率除以被滤波的计算的输入功率计算以测量值为基础的用于效率的值。计算并使用以测量值为基础的用于效率的值具有优点，在燃烧发动机控制中的扭矩链中在信号tq_ICE和到用于喷射、节流阀和点火角的调整器上的输出之间出现的扭矩误差没有影响并因此计算实际的效率。
在一实施方式中，所述效率计算器具有第一高通滤波器并且设计成，由以理论值为基础的用于效率的值和以计算为基础的用于发动机系统的效率的值，该值以通过高通滤波器对发动机系统的理论效率的高通滤波为基础，计算发动机系统的总效率。如果以理论值为基础的用于效率的值被引导通过高通滤波器并且以测量值为基础的用于效率的值以相同的极限频率被引导通过低通滤波器，并且两个滤波的信号相互相加，则可以提高计算的效率的精度。
在一实施方式中，所述转速控制器具有转速调节器，它设计成，以用于电的发电机的理论转速和电的发电机的当前的转速为基础计算给定扭矩，其中，所述转速控制器具有理论电流调节器，它设计成，以给定扭矩和燃烧发动机的输出扭矩的和为基础计算用于发电机的理论电流，其中，所述转速控制器还具有电流调整器，它设计成，以计算的理论电流为基础调整在发电机中的电流。如果燃烧发动机的输出扭矩引入到理论电流的计算中，则可以避免转速或扭矩的超调。
上述的设计方案和改进方案只要有意义能够相互间任意组合。本发明的其它可能的设计方案、改进方案和实施也包括未详细列举的上述和下面参照实施例描述的本发明的特征的组合。在此专业人员尤其也将单个方面作为改进或补充添加到本发明的各个基本形式中。
附图说明
下面结合在附图的示意图中给出的实施例详细解释本发明。在此示出：
图1 按照本发明的功率控制装置的实施方式的方框图；
图2 按照本发明的发动机控制装置的实施方式的方框图；
图3 按照本发明的发动机系统的实施方式的方框图；
图4 按照本发明的计算器的实施方式的示意图；
图5 按照本发明的惯性矩补偿器的实施方式的示意图；
图6 按照本发明的效率计算器的实施方式的示意图；
图7 用于发动机系统的功率的特征曲线，；
图8 用于发动机系统的功率的另一特征曲线；
图9 在按照本发明的发动机系统中的转速变化的曲线图；
图10 在按照本发明的发动机系统中的转速变化的另一曲线图；
图11 在按照本发明的发动机系统中的转速变化的另一曲线图；和
图12 已知的发动机系统。
在所有附图中相同或功能相同的元件和装置，只要没有另外指出，配有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出按照本发明的功率控制装置1的实施方式的方框图。
功率控制装置1具有计算器RE，它作为输入参量获得最大转速n_max和所期望的机械的功率P_des_mech。所期望的机械的功率P_des_mech由所期望的功率P_des计算，为此它用发动机系统3的效率eff相除。
计算器RE由最大转速n_max和所期望的机械的功率P_des_mech计算所期望的转速以及用于发电机G的理论转速n-des和由燃烧发动机M提供的扭矩tq_prectl。
理论转速n_des被提供给惯性补偿器TK，它以理论转速n_des为基础计算扭矩tq_J。在燃烧发动机M加速时扭矩tq_J是正的，并且在燃烧发动机M制动时是负的并且描述在内部的燃烧器扭矩与输出到燃烧发动机M的曲轴上的扭矩之间的扭矩差。
扭矩tq_J被相加到由燃烧发动机M提供的扭矩tq_prectl上并且总和给出用于燃烧发动机M的理论扭矩tq_ICE。
即，在制动时燃烧发动机M的内部扭矩通过节流和调整点火角降低，并且在加速时燃烧发动机M的扭矩通过打开节流阀提高，如果这个节流阀没有已经完全打开的话。
效率计算器EB尤其由当前的电的输出功率Pout和机械的输入功率Pin计算效率eff。
为了计算效率eff，该效率对于计算机械的理论功率P_des_mech是需要的，为效率计算器EB提供用于发电机G的理论转速n_des和由燃烧发动机M提供的扭矩tq_prectl。此外为效率计算器EB提供电池电压u_batt、发电机电流i_act以及用于燃烧发动机M的理论扭矩tq_ICE。
图2示出按照本发明的发动机控制装置2的实施方式的方框图。
发动机控制装置2具有按照本发明的功率控制装置1，它与转速控制器DS耦联，并且这个转速控制器提供用于燃烧发动机M的理论扭矩tq_ICE、用于发电机G的理论转速n_des和燃烧发动机M提供的扭矩tq_prectl。
转速控制器DS具有转速调节器DR，它在一实施方式中例如由PI调节器构成，并且它以测量的当前的转速nact和理论转速n_des为基础计算用于发电机G的给定扭矩tqctl。理论电流调节器由这个给定扭矩tqctl与由燃烧发动机提供的扭矩tq_prectl的和计算用于发电机G的理论电流Ides。最后，电流调整器IS在发电机的各个相中调整相应的电流I。
图3示出按照本发明的发动机系统3的实施方式的方框图。发动机系统3具有图2的发动机控制装置2。此外发动机系统3具有燃烧发动机M，对它提供理论扭矩tq_ICE。最后，发动机系统3还具有发电机G，它通过轴W机械地与燃烧发动机M耦联并且由发动机控制装置2的电流调节器IS控制。燃烧发动机M仅仅象征性地示出并且可以在以实施方式中具有例如马达控制器。
图4示出按照本发明的计算器RE的实施方式的示意图。
图4的计算器RE具有一个第一特征曲线存储器KS1和两个第二特征曲线存储器KS2-1，KS2-2，它们与用于机械的理论功率P_des_mech的输入耦联，用于由特征曲线存储器KS1，KS2-1和KS2-2对于各自的机械的理论功率P_des_mech分别确定用于燃烧发动机M的最佳的转速n_opt。特征曲线KS1，KS2-1和KS2-2的输出和恒定的转速值konst分别与选择器AW耦联，它以第一选择信号S1为基础将输入的转速值中的一个继续传导给限速器MN，它将转速限制到最高允许的转速上。受限的转速输入到限率器RB，它限制转速的变化率。这个是必需的，因为一方面通过燃烧发动机M和发电机G的离心质量不能实现任意快速的转速变化和另一方面每个转速变化使实际功率由于离心质量在与理论功率愿望相反方向上变化。因此必须通过提高当前的转速使变化率变小。
变化率受限的转速被继续传导到第一低通滤波器TP1，它输出理论转速n_des。这用于避免在燃烧发动机M与发电机G之间的运行中的冲击。
借助于选择器AW可以切换最佳的转速n_opt的选择。因此可以在第二特征曲线存储器KS2-1，KS2-2中分别寄存特征曲线，它们对于不同的目的已经优化。寄存在第一特征曲线存储器KS1中的特征曲线用于在最佳的效率时，即在尽可能微小的燃料消耗下的功率调节。
寄存在第二特征曲线存储器KS2-1中的特征曲线例如可以用于加热催化净化器。为了能够快速加热燃烧发动机M的催化净化器并由此能够实现低有害物的再起动阶段，特征曲线例如可以规定以更高的转速运行燃烧发动机M。
寄存在第二特征曲线存储器KS2-2中的特征曲线可以赋予驱动系统例如更高的动态特性。为了能够实现驱动系统的更高的动态特性，在特性曲线存储器KS2-2中的特征曲线不调整最佳的效率。通过这个特征曲线的更高的斜度并且尤其通过现有的显著的扭矩储备附加地对于转速变化也通过更快速许多的扭矩变化实现功率变化。这对于串联的混合动力车是必需的，它们不能由高伏电池提供最大驱动功率，并且必须提供来自燃烧发动机的快速功率提高。对此的原因是，电池的功率输出可能小于驱动需求，高伏电池的最大电流小于由驱动接收的电流。这一点可以在结构上被有意地这样设计，或者当例如SOC和相关的高伏电池的电压低的时候，暂时是这种情况。最后，借助于理论转速预定值通过恒定值konst可以给定恒定的转速。
此外在图4的计算器RE中通过机械的理论功率P_des_mech在除法器D1中除以当前的理论转速n_des和除以2*PI/60计算输出扭矩tq_prectl，由此随时调整机械的理论功率P_des_mech。
图5示出按照本发明的惯性补偿器TK的实施方式的示意图。
为了计算扭矩tq_J，它由于燃烧发动机M和发电机G的质量惯性传递到发电机G上，在转速变化时燃烧发动机M的角速度的变化与燃烧发动机M和发电机G的质量惯性矩j_Rex相乘。为了计算角速度的变化，转速被区分并且将结果在乘法器M1中与2* PI /60相乘。例如通过从当前的转速值减去存储的转速值实现该区分。
图9-11示出用于发动机系统3的输出功率的曲线图，具有和没有通过惯性补偿器TK的惯性补偿。
图6示出按照本发明的效率计算器EB的实施方式的示意图。
发电机G的效率eff_generator包括控制发电机G的换流器的效率eff_transmission是已知的并且寄存在关于转速和扭矩的第三特征曲线存储器KS3-1，KS3-2中。
如果在一实施方式中燃烧发动机M和发电机G没有通过轴相互连接，而是通过变速器或皮带相互连接，则这个变速机构的效率同样寄存在另一特征曲线存储器中。由两个或三个特征曲线存储器KS3-1,KS3-2的效率相互相乘并且由此给出计算的效率eff_calc，它只以计算为基础。
与其并行地由输出功率Pout和输入功率Pin计算以测量值为基础的效率eff_measure。由测量的输出信号发电机电流i_act和高伏电压u_batt计算输出功率Pout。由理论转速n_des和燃烧发动机的扭矩tq_ICE计算输入功率Pin。从扭矩tq_ICE还减去通过质量惯性矩j_Rex引起的扭矩。为此在效率计算器EB中设有结构，它等于惯性补偿器TK。在另一实施方式中可以由效率计算器EB的惯性补偿器TK提供输出信号tq_J。
对于燃烧发动机M在两种方法中假设效率为1，因为不是燃料物质而是扭矩tq_ICE被用作输入。tq_ICE是内部的燃烧发动机扭矩并且用于由此计算用于燃烧发动机M的节流阀位置、喷射和点火角。
计算并使用效率eff_measure具有优点，在信号tq_ICE与到用于喷射、节流阀和点火角的调整器上的输出之间的扭矩链中出现的扭矩误差不起作用并且因此计算实际的效率。效率eff_measure的缺点是，其计算主要通过实际值实现。对于后置的控制器不能使用效率eff_measure，因为一并耦联实际值可能导致振荡。效率eff_calc的缺点是其在控制燃烧发动机M时在扭矩误差方面的不精确性。
两个效率的缺陷通过组合两个信号消除。在此eff_calc通过第一高通滤波器HP1被滤波并且eff_measure被低通滤波。因为效率eff_measure的计算由输入功率Pin与输出功率Pout的相除构成， eff_measure本身不被滤波，而是输入功率Pin与输出功率Pout分开地在低通滤波器TP2，TP3中被低通滤波，用于在小功率时在不同相地振荡的功率下不产生计算误差。高通滤波器TP1和低通滤波器TP2，TP3具有相同的极限频率并且两个被滤波的信号相加。相加的结果是效率eff。
图7示出对于最佳燃料消耗、即对于最佳效率用于示例的发动机系统3的功率的特征曲线。对于发动机系统3的其它实施方式数值可以偏离在图7的曲线图中所示的数值。
曲线图的横坐标轴示出从约500转/每分钟[1/min]至约4500转/每分钟[1/min]的转速。
曲线图的左边的纵坐标轴示出扭矩，单位牛米[Nm]，并且曲线图的右边的纵坐标轴示出功率，单位千瓦[kW]。在此相同的功率的曲线从右边的坐标轴弧形地向上延伸。
在曲线图中同心的曲线或椭圆表示相同的效率的曲线。在此同心的曲线的中心点位于约2200转/每分钟和75Nm，并且基本与20kW的功率的线相交。
在应用发动机系统3时、即在研发发动机系统3期间协调发动机系统3时，由所有效率（燃烧发动机M、发电机G、换流器和如果存在的变速器的效率）的相乘计算相同的效率的曲线。
虚线要与相同的效率的同心的曲线中心地这样相交，即对于每个理论功率实现最好的效率。但是，如果对此具有例如噪声或者在功率变化时较高的动态特性的原因，特征曲线也可能位于其它数值上。
在这里所示的曲线在约1000转的低转速时偏离最佳效率，因为也必须调整小的功率和功率0并且同时燃烧发动机M必须继续旋转。即，通过特征曲线的左边的垂直部分示出否则常见的空转转速。通过这部分特征曲线无需在空转调节器与效率调节器之间复杂的转换并且可以省去在马达控制中常见的空转调节器。因此可以通过要求理论功率P_des=0覆盖空转运行。
图8示出用于示例的发动机系统3的从30kW到15kW的功率下降的特征曲线。对于发动机系统3的其它实施方式数值可以偏离在图７曲线图中所示的数值。
对于从30kW到15kW的功率下降同时地发生依据用图7的特征曲线的转速的变化。在这里可以通过扭矩的迅速下降实现迅速的功率下降。燃烧发动机M的马达控制装置例如可以剧烈地节流节流阀，向后调节点火角和/或短时间中断喷射。同时缓慢降低转速。在通过降低的转速引起功率下降的尺度上可以再提高扭矩。
在图8中通过虚线（所要求的工作点）和点划曲线（实际调整的工作点）示出功率下降。虚线从图７的特征曲线出发在3000转/min和95Nm垂直向下延伸直到约50Nm并且从那里直到2000转/min和70Nm。
通过这种离心质量补偿动态地输出工作点，它们偏离图７的特征曲线。但是通过这个措施可以满足理论功率下降更加快速的要求。
图9示出在按照本发明的发动机系统3中没有通过惯性补偿器TK的离心质量补偿的转速变化的曲线图。
曲线图的横坐标轴示出时间从9:30至10:00，单位分钟，即对于30秒。纵坐标轴没有示出单位，因为不仅表示转速、而且表示所要求的功率和发动机系统3的实际上的功率。但是对于理解单位不重要。在图9-11的三个曲线图之间的比较能够清楚地看出惯性补偿器TK的影响。
在具有0.5kgm2的质量惯性矩的发动机系统3中转速在从9:35至9:40的5秒钟以内从4500Upm以变化率200Upm/s下降到3500Upm。这通过曲线图的上曲线表示。在转速下降期间在发动机系统3中产生约4kW的功率，它表示在理论功率P_des与实际功率（其由u_batt*i_act计算）之间的偏差。
图10示出在按照本发明的具有通过惯性补偿器TK的离心质量补偿的发动机系统3中转速变化的另一曲线图。坐标轴和转速变化与图9的坐标轴和转速变化相同。
在图10中示出具有j_Rex=0.5kgm2的离心质量补偿的发动机系统3的特性。可以看出，在理论功率与实际功率之间几乎没有出现偏差。
图 11示出在按照本发明的具有通过惯性补偿器TK的离心质量补偿的发动机系统3中转速变化的另一曲线图。坐标轴和转速变化与图9的坐标轴和转速变化相同。但是离心质量j_Rex已经通过j_Rex=1kgm2调整，这导致明显的过补偿。这一点由此看出，在转速下降期间实际调整的功率低于所要求的功率约4kW。
已经针对发动机系统3的可能的实施方式采纳和解释图9-11的曲线图。对于发动机系统3的其它实施方式实际的数值可能偏离在 图9-11的曲线图中所示的数值。
尽管在上面利用优选实施例已经描述了本发明，但是本发明不局限于此，而是可以通过各种方式和方法改型。本发明尤其能够以各种方式改变或改型，而不偏离本发明的核心。

Claims (13)

1.一种用于具有燃烧发动机（M）和与燃烧发动机（M）耦联的电的发电机（G）的发动机系统（3）的发动机控制装置（2）的功率控制装置（1），
具有计算器（RE），它设计成，接收用于发动机系统（3）的理论功率（P_des）和用于燃烧发动机（M）的最大允许的转速（n_max）并且以理论功率（P_des）和最大允许的转速（n_max）为基础计算用于电的发电机（G）的理论转速（n_des）和燃烧发动机（M）的输出扭矩（tq_prectl）；
具有惯性补偿器（TK），它设计成，以用于电的发电机（G）的理论转速（n_des）的变化为基础计算通过燃烧发动机（M）和发电机（G）的总质量惯性矩（j_Rex）传递到发电机（G）的轴上的扭矩（tq_J）并且以传递的扭矩（tq_J）和计算的燃烧发动机（M）的输出扭矩（tq_prectl）为基础计算用于燃烧发动机（M）的理论扭矩（tq_ICE）；并且
具有效率计算器（EB），它设计成，以用于电的发电机（G）的理论转速（n_des）和计算的燃烧发动机（M）的输出扭矩（tq_prectl）和发动机系统（3）的电池的电池电压（u_bat）和发电机电流（i_act）和用于燃烧发动机（M）的计算的理论扭矩（tq_ICE）为基础计算发动机系统的效率（eff）和以计算的效率（eff）为基础匹配用于输送到第一计算器（RE）的理论功率（P_des）的值并且作为机械的理论功率（P_des_mech）输出。
2.如权利要求1所述的功率控制装置，
其中，所述计算器（RE）具有第一特征曲线存储器（KS1），它具有特征曲线，该特征曲线对于给定的机械的功率具有用于燃烧发动机（M）的最佳的转速，其中所述计算器（RE）设计成，以机械的理论功率（P_des_mech）为基础选择最佳的转速（n_opt）；
其中，所述计算器（RE）具有限速器（MN），它设计成，以最大允许的转速（n_max）为基础限制所选择的最佳的转速（n_opt）；
其中，所述计算器（RE）具有限率器（RB），它设计成，获得受限的转速并且以给定的最大的变化率为基础限制受限的转速的变化率；和
其中，所述计算器（RE）具有第一低通滤波器（TP1），它设计成，对变化率受限的转速进行低通滤波，并且作为用于电的发电机（G）的理论转速（n_des）输出。
3.如权利要求2所述的功率控制装置，其中，所述计算器（RE）具有至少一第二特征曲线存储器（KS2-1，KS2-2）和一选择器（AW），该选择器设计成，要选择利用哪个特征曲线（KS1，KS2-1，KS2-2）用于选择最佳的转速（n_opt）。
4.如上述权利要求2和3中任一项所述的功率控制装置，其中，所述计算器（RE）具有除法器（D1），它设计成，机械的理论功率（P_des_mech）除以第一恒定值（K1）、尤其除以2*π/60，并且除以用于电的发电机（G）的理论转速（n_des），并且输出该除法的结果作为燃烧发动机（M）的输出扭矩（tq_prectl）。
5.如上述权利要求中任一项所述的功率控制装置，其中，所述惯性补偿器（TK）具有用于存储理论转速（n_des）的值的存储器（Z1）并且设计成，分别由理论转速（n_des）的当前的值和存储的理论转速（n_des）的较旧的值计算理论转速（n_des）的变化；
其中，所述惯性补偿器（TK）具有乘法器（M1），它设计成，将理论转速（n_des）的变化的计算的值与一第二恒定值（K2）、尤其与2*π/60和与燃烧发动机（M）和发电机（G）的质量惯性矩（j_Rex）的值相乘。
6.如上述权利要求中任一项所述的功率控制装置，其中，所述效率计算器（EB）具有至少一第三特征曲线存储器（KS3-1，KS3-2），在其中存储用于发电机（G）的效率（eff_generator）和发动机系统（3）的与发电机（G）耦联的换流器的效率（eff_transmission）关于转速和扭矩的特征曲线，
其中，所述效率计算器（EB）设计成，以从用于电的发电机（G）的理论转速（n_des）和燃烧发动机（M）的输出扭矩（tq_prectl）的至少一第三特征曲线存储器（KS3-1，KS3-2）读出的效率（eff_generator，eff_transmission）为基础计算以计算为基础的用于发动机系统（3）的效率（eff_calc）的值。
7.如上述权利要求中任一项所述的功率控制装置，其中，所述效率计算器（EB）设计成，通过将电池电压（u_bat）与发电机电流（i_act）相乘计算发动机系统（3）的输出功率（Pout）；并且
其中，所述效率计算器（EB）设计成，由用于电的发电机（G）的理论转速（n_des）和燃烧发动机（M）的输出扭矩（tq_prectl）计算发动机系统（3）的输入功率（Pin）。
8.如权利要求7所述的功率控制装置，其中，所述效率计算器（EB）设计成，从计算的输入功率（Pin）减去通过燃烧发动机（M）的质量惯性矩（j_Rex）传递到发电机（G）的轴上的扭矩（tq_J）。
9.如上述权利要求6至8所述的功率控制装置，其中，所述效率限制器（EB）具有第二低通滤波器（TP2），它设计成，对计算的输出功率（Pout）进行低通滤波，并且具有第三低通滤波器（TP3），它设计成，对发动机系统的计算的输入功率（Pin）进行低通滤波；
其中，所述效率计算器（EB）设计成，通过发动机系统（3）的滤波的计算的输出功率（Pout）与滤波的计算的输入功率（Pin）相除计算以测量值为基础的用于效率（eff_meassure）的值。
10.如权利要求9所述的功率控制装置，其中，所述效率计算器（EB）具有第一高通滤波器（HP1）并且设计成，由以测量值为基础的用于效率（eff_meassure）的值和以计算为基础的用于发动机系统（3）的效率（eff_calc)的值，该值以通过高通滤波器（HP1）对以计算为基础的用于效率（eff_calc)的值的高通滤波为基础，计算发动机系统（3）的效率（eff）。
11.一种用于具有燃烧发动机（M）和与燃烧发动机（M）耦联的电的发电机（G）的发动机系统（3）的发动机控制装置（2），
具有如上述权利要求中任一项所述的功率控制装置（1）；
具有转速控制器（DS），它与功率控制装置（1）耦联并且设计成，由功率控制装置（1）获得燃烧发动机（M）的输出扭矩（tq_prectl）并且根据由功率控制装置（1）询问的理论转速（n_des）和燃烧发动机（M）的输出扭矩（tq_prectl）控制电的发电机（G）转速（n_act）。
12.如权利要求11所述的发动机控制装置，
其中，所述转速控制器（DS）具有转速调节器（DR），它设计成，以用于电的发电机（G）的理论转速（n_des）和电的发电机（G）的当前的转速为基础计算给定扭矩（tqctl）,
其中，所述转速控制器（DS）具有理论电流调节器（IR），它设计成，以给定扭矩（tqctl）和燃烧发动机（M）的输出扭矩（tq_prectl）的和为基础计算用于发电机（G）的理论电流（Ides）；
其中，所述转速控制器（DS）此外具有电流调整器（IS），它设计成，以计算的理论电流（Ides）为基础调整在发电机（G）中的电流（I）。
13.一种发动机系统（3），
具有燃烧发动机（M）；
具有与燃烧发动机（M）耦联的电的发电机（G）；并且
具有如权利要求11和12中任一项所述的发动机控制装置（2），它与燃烧发动机（M）并且与发电机（G）耦联并且设计成，控制燃烧发动机（M）和发电机（G）。
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