CN108603804A - 确定耦合到内燃机处的电机的运行状态 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定耦合到内燃机(112)的电机(114)的运行状态的方法，该方法包括步骤：检测电机的相位信号(121)的随时间的变化曲线(114)；确定电机(114)的转速(122)的随时间的变化曲线，所述转速具有振荡的转速波动；以及通过将所述曲线与所述电机(114)的所述相位信号(121)的随时间的变化曲线和转速(n)的随时间的变化曲线进行比较来确定所述电机(114)的运行状态。此外，本发明涉及被设置成执行该方法的相应的计算单元(118)，以及相应的计算机程序。

Description

确定耦合到内燃机处的电机的运行状态

技术领域

本发明涉及用于确定耦合到内燃机处的电机的运行状态的方法，以及涉及计算单元，优选用于电机的调节器，以及涉及用于执行该方法的计算机程序。

背景技术

为了调节车辆中的车载电网电压，可以使用电机，特别是外部激励的电机。

这些电机具有调节器，该调节器根据车载电网电压调节电机的励磁电流。电机通过耦合元件、通常是皮带传动装置与内燃机耦合，其中，耦合元件被内燃机和电机(取决于相应的运行状态)以不同的扭矩加载。为了保护皮带，电机能够具有飞轮元件，以减少通过向电机或内燃机施加扭矩而导致的皮带传动装置的磨损。

电机因此具有空转阶段，其中飞轮元件是激活的并且因此电机与内燃机解耦。尤其当电机的转速大于内燃机的转速时，飞轮元件是激活的。对空转阶段的准确了解具有多方面的意义，并且对这种空转阶段的确定常常非常不准确并且还与显著的成本相联系。

此外，问题是出现皮带打滑，即耦合元件打滑到被设置用于与内燃机和/或电机耦合的配合件处，始终要避免该问题，以便确保从内燃机到电机的可靠的扭矩传输。因此，皮带打滑的可靠识别同样一般具有的意义是，实现相应的对策，例如张紧皮带或通过减少作用在皮带处的载荷来减载皮带。

在DE 10 2009 045 880 A1中已知一种用于确定皮带打滑的方法。在这里，将内燃机的曲轴的转速与发电机的转速进行比较。这种方法具有的缺点是，发电机的转速和内燃机的转速必须彼此分离检测，并且相应所得到的数据必须通过快速的数据连接传送到外部评估单元，以便在那里将这些数据彼此比较来识别皮带打滑。

如果在下文通常提及电机，那么电机也可以是能够作为发电机和/或马达运行的电机，例如是所谓的起动发电机。

因此有利的是，能够以简单的途径并且以更高的精度确定电机的空转阶段。

此外有利的是，能够以简单的途径并且以更高的精度确定与电机耦合的耦合元件的滑动。

发明内容

提出了具有独立权利要求的特征的一种用于确定与内燃机耦合的电机的运行状态的方法以及一种计算单元以及一种用于执行该方法的计算机程序。有利的构造方案是从属权利要求以及以下描述的主题。

本发明的优点

在这里作为可能运行状态的尤其是激活的或非激活的飞轮元件的状态和/或存在皮带打滑，即耦合元件在被设置用于与内燃机和/或电机耦合的配合件处的打滑。该方法可以用于确定利用飞轮与内燃机耦合的电机的具有空转阶段的运行状态。所确定的空转阶段尤其可以被考虑用于确定利用飞轮元件与内燃机耦合的电机的减速扭矩。另外，所述方法用于确定耦合元件的皮带打滑，耦合元件将电机和内燃机彼此连接以传递扭矩。

电机可以通过内燃机驱动，其中，电机与内燃机通过飞轮元件和作用在该飞轮元件处的皮带传动装置彼此耦合。由于电机和内燃机之间的耦合，根据电机的运行状态，扭矩可以从内燃机传递到电机。在电机方面，减速扭矩相反于内燃机的扭矩，特别是在怠速状态下应该克服该减速扭矩，以便不损害内燃机的运行。

对通过电机所承受的扭矩的尽可能准确的了解通常具有一般意义，特别是为了相应调节驱动电机的内燃机的控制部。然而，对电机的这种扭矩接收的了解也具有特别的意义，特别是当内燃机处于在调节技术上看关键的运行状态中，例如怠速状态中时。在怠速状态中，通过电机所承受的扭矩可以在峰值中具有非常高的值，其中，内燃机的功率输出或与之相关联的扭矩相当低或波动，这可能导致内燃机的显著的转速不稳定性。在极端情况下，这甚至可能导致发电机利用该发电机的扭矩将内燃机“扼杀”，即内燃机的旋转停止。这是因为内燃机只能脉冲状地即分别在做功冲程中输出该内燃机的扭矩。在中间阶段中，内燃机不能够控制该内燃机的扭矩。

可见的是，为了准确确定电机的减速扭矩，然而需要相应地分离内燃机的扭矩贡献。这尤其在飞轮元件被激活的空转阶段中被给出。考虑到电机与内燃机之间的传动比，然后当电机的转速超过内燃机的曲轴转速时，飞轮是被激活的。

此外，有必要始终避免出现皮带打滑，即避免出现耦合元件在被设置用于与内燃机和/或电机耦合的配合件处打滑，以便确保从内燃机到电机的可靠的扭矩传输并且避免耦合元件的摩擦。这既适用于具有飞轮元件的电机，也适用于在没有飞轮元件时直接通过耦合元件耦合到内燃机处的电机。

因此，皮带打滑的识别一般是有意义的，以便实现相应的对策，例如张紧皮带或通过减少作用在皮带处的载荷来减载皮带。提出了一种优选基于发电机内部的评估来检测滑动的方法。

为了确定飞轮元件的空转阶段和/或耦合元件、通常是皮带的滑动，检测电机的相位信号的随时间的变化曲线。在另外的步骤中，确定转速的随时间的变化曲线，该转速尤其具有摆动的转速波动。

所确定的转速可以是内燃机的转速和/或电机的转速，该转速例如在电机与内燃机之间的强制耦合的情况下基本相同。此外也可以将两个转速信号，即电机的转速信号和内燃机的转速信号相应组合。在这里，电机的转速的随时间的变化曲线通常具有振荡的转速波动，该转速波动由内燃机的做功冲程造成并且经由耦合元件的耦合而相应地耦合到电机中。进一步优选地，基于可供电机使用的测量值来确定内燃机的转速。

在这种情况下，电机的相位信号尤其包括电机的相电压中的至少一个相电压和/或相电流中的至少一个相电流。考虑相位信号以确定电机的转速是有利的，这是因为可以直接从已经在电机中可供使用的测量参量中确定转速，而对此不需要附加的传感器，例如转速传感器，该传感器确定电机的转速。

此外，从多个相位信号中确定转速能够是有利的，以便提高转速检测的准确性并且提高转速信号的可靠提供。还可以借助于安装在相应机器处的转速传感器、例如电感式或电容式传感器和/或基于存在于控制器例如马达控制器中的数据来确定电机和/或内燃机的转速。

紧接着，通过比较电机的相位信号的随时间的变化曲线和特别是电机和/或内燃机的转速的随时间的变化曲线，确定电机的至少一个运行状态。在这种情况下，被考虑作为可能运行状态的尤其是激活或非激活的飞轮元件的状态和/或皮带打滑的存在。

由于单个缸筒的做功冲程，内燃机将该内燃机的相应扭矩脉冲状地输出到曲轴处。扭矩输出的频率基本上通过内燃机、特别是内燃发动机的当前的转速和缸数确定。通过例如借助于皮带驱动装置将电机和必要时飞轮耦合到内燃机的轴处，脉冲状的扭矩输出的频率被耦合到电机中，使得该频率可以被反映为与平均的转速信号叠加的振荡。这些振荡在激活的飞轮中相应通过使用飞轮被中断。这尤其在时间范围中被给出，在该时间范围中，电机的转速变化曲线具有带有下降斜率的转速沿。在电机与内燃机之间强制耦合的情况下，在非激活的飞轮中或在没有飞轮元件时，电机的转速与内燃机的转速基本相同。

在优选的实施方式中规定，通过检测转速的时间间隔并且检测相位信号的相位脉冲来确定电机的运行状态，其中，借助于在转速的至少一个时间间隔中的相位脉冲的数量推断出电机的运行状态。上述的方法步骤实现起来特别简单，因为相位脉冲的数量要么可以直接在电机中测量，要么可以由直接存在于电机中的测量值确定。时间间隔可以在当前被几乎任意地选择。基于任意但固定选择的时间间隔内的相位脉冲的当前数量，能够在考虑经验值的情况下推断出电机的相应的运行状态的存在。

在这里还尤其优选的是，在转速的时间间隔中的相位脉冲的所确定的数量与在相同时间间隔内的相位脉冲的对于内燃机和电机之间的刚性耦合预期的数量进行比较。该方法特别容易实现，因为在电机和内燃机之间的刚性耦合的情况下，该方法能够动用被明确限定的参考值，其中，参考值能够存储在存储元件中，例如计算单元中或外部控制单元中。内燃机的参考转速可以在当前从在电机中可供使用的测量值中确定，或在外部例如通过转速传感器确定并且相应地提供给计算单元，该计算单元被设置用于实施所描述的方法。

在本发明的另一个优选的实施方式中，通过检测振荡的转速波动的极端值的时间差、尤其两个直接相邻的最小值或最大值的时间差，确定转速的时间间隔。在确定最小值或最大值时，在当前情况下动用转速信号。在当前情况下能够特别容易地在转速信号中识别最小值和/或最大值，并且能够特别容易和准确地确定该最小值和/或最大值。此外优选的是，将时间间隔延伸经过多个最小值或最大值，特别是整数倍，由此可以相应地提高分辨率。

在本发明的另一个优选的实施方式中，当在转速的至少一个时间间隔中确定的相位脉冲数量大于在相同时间间隔内在内燃机和电机之间具有刚性耦合的期望的相位脉冲数量时，推断出空转状态。

在本发明的另一个优选的实施方式中，当在转速的至少一个时间间隔中确定的相位脉冲数量小于在相同时间间隔内在内燃机和电机之间具有刚性耦合的期望的相位脉冲数量时，推断出将内燃机和电机机械耦合的耦合元件的滑动状态。显然，在识别空转状态时以及在识别滑动时，也可以使用多个时间间隔，从而可以关于可能在测量时间间隔时所产生的干扰参量求平均值，并且干扰参量的效果被有利地减小。

在本发明的另一个优选的实施方式中，能够在识别空转阶段时，通过分析转速检测空转阶段，尤其是分析转速的下降范围来确定该空转阶段的持续时间。空转阶段出现在转速的时间范围内，其中转速的梯度具有负斜率。通过这些“负”斜率或下降的转速沿的速度范围的在时间上的定位，可以还更准确地确定空转阶段的准确的时间位置。以相同方式，电机由内燃机驱动的驱动阶段可以在具有上升的转速沿的时间范围中被在时间上定位。

在本发明的另一个优选的实施方式中，可以借助于相位脉冲的时间脉冲宽度确定电机的转速，并且可以通过至少一个所确定的时间间隔确定内燃机的转速。可以直接由电机的测量值确定脉冲宽度和时间间隔。因此，除了电机的转速之外，也可以在没有外部传感器和没有数据连接的情况下直接在电机中检测并且必要时进一步处理内燃机的转速。

不考虑相位脉冲的脉冲宽度，可以借助于电机和内燃机的另外设置的系统参量来确定在固定的时间间隔中的脉冲的数量。因此，可以以特别简单的方式推断出存在借助于飞轮元件耦合到内燃机处的电机的空转阶段。此外，相位脉冲的数量与在电机和内燃机固定耦合时所确定的额定值的上述偏差能够用于检测耦合元件在电机和/或内燃机(滑动)处的打滑。

本发明的另一个有利的实施方式体现在计算单元中，特别是用于电机的调节器中，该电机被设置为执行根据上述实施方案的方法。

此外，在存储在计算机可读的存储介质上的计算机程序的使用中产生了另外的优点，该计算机程序使得计算单元在计算单元上执行计算机程序时执行根据前述实施方案中任一项所述的方法。

从说明书以及所附的附图中得出本发明的其它优点和构造方案。

附图说明

图1a以示意图示出通过飞轮耦合到内燃机处的电机；

图1b示出了电机的电功率、机械功率以及减速扭矩根据转速的示例性变化曲线；

图1c示出了根据现有技术确定电机的减速扭矩的示意图；

图2a以示意图示出利用飞轮元件耦合到内燃机处的电机；

图2b示出了用于确定电机的减速扭矩的方法的示意图；

图3示出了相电压的随时间的变化曲线，电机的由此导出的转速，以及内燃机的转速的随时间的变化曲线；并且

图4示出了在电机的不同负载情况下施加到电机处的不同扭矩的在时间上的比较。

具体实施方式

在图1a中示出了现有技术中已知的由机动车车载电网10和借助于飞轮元件11耦合到内燃机12处的电机14形成的系统，其中，机动车车载电网10以能量供应电机14。电机14借助于耦合元件16(通常为皮带传动装置)驱动，其中，耦合元件16在内燃机12方面设置在曲轴17处并且在电机14方面设置在设有飞轮11的滚轮处。为了调节车载电网10中的电压，设置了以调节器20为形式的计算单元18，该调节器根据车载电网10的电压相应地调节电机14的励磁电流I_Err。

通过改变励磁电流I_Err，改变了电机14的负载以及因此电机的减速扭矩，通过内燃机12的相应扭矩来克服减速扭矩，以便确保内燃机12的无故障的运行。然而，这尤其可以在内燃机处于对干扰敏感反应的状态、例如怠速状态的运行状态下具有不利的后果，这是因为由此在电机14的减速扭矩的短时变化的情况下，通过马达控制器22产生对内燃机12的巨大调节需求。

这例如在图1b中示出。在此，示例性示出了电机的电功率(虚线)，电机的机械功率(点线)以及电机的扭矩接收(实线)。在这里可见的是，电机14的扭矩接收刚好在怠速运行约为800转/分附近的转速范围内具有局部最大值，这使得内燃机12的怠速运行周围的范围特别是规则密集的。可能出现的是，马达控制器22不再能够相应地调节内燃机12，由此内燃机能够通过电机14的减速扭矩的突然增加而熄火。

为了防止这种情况并且借助于马达控制器22能够相应地调节内燃机12，在现有技术中，基于励磁电流I_Err和电机的转速估计电机14的减速扭矩。然而这是非常不准确的，因为电机的所有的功率损耗组件，例如涉及定子P_st，仅能够估计铁损P_E，转子损耗P_Ro、通风器损耗P_vent，以及轴承损耗P_La(参见图1c)。所有这些状态参量必须存储在综合特性曲线中，以估计相应的运行状态的电机的减速扭矩，这使得这种方法非常复杂。另外，由于影响电机14的减速扭矩的多个因素的估计，该方法对于许多应用来说不够精确。

图2示出了用于借助于在图2a中所示的利用飞轮元件111耦合到内燃机112的电机114来确定电机114的减速扭矩M的方法，该电机借助于耦合元件116由内燃机112驱动。如图2所示，电机114和内燃机112的组合在很多部分与图1中所示的组合相似，因此部分地对于相同或可比较的元件使用相同的附图标记。

耦合元件116在马达侧与内燃机112的曲轴117有效连接。由于内燃机112的相应缸筒的做功冲程，内燃机112以脉冲状方式向曲轴117输出扭矩。随着内燃机112的脉冲状扭矩输出造成耦合元件116的磨损，该磨损通过设置在电机114处的飞轮元件111来减轻。

为了能够基于物理状态参量确定电机114的减速扭矩M，必要的是将电机114与内燃机112解耦。特别是当飞轮元件111激活时就是这种情况。因此，空转阶段Ph_Fl的确切了解对于确定减速扭矩M至关重要。在图3中更详细地描述了所述空转阶段的根据本发明的确定。与确定电机114的减速扭矩M无关，对于许多其他应用例如确定通过内燃机112向电机114传输的功率，都需要确切了解空转阶段Ph_Fl。

此外，滑动的存在，也就是，耦合元件116在曲轴117的容纳部处和/或电机114处的打滑，是不利的，因为在“滑动”状态期间较少扭矩或没有扭矩从内燃机112传递到电机114。“滑动”状态的确定类似于空转阶段的确定，并且还将结合图3进行描述。用于确定滑动的方法基本上独立于飞轮元件111的存在，因此该方法肯定也适用于不具有飞轮元件111(未示出)的电机114。

电机114也仍然具有计算单元，优选调节器120，调节器通过预设励磁电流I_Err来调节被馈送到机动车车载电网119的能量。为了利用马达控制单元122检测和传输数据，还可以设置通信连接124(以虚线示出)。调节器120此外还可以被规定成执行下面描述的用于确定电机的空转阶段Ph_Fl或电机114的减速扭矩M的方法。如下所述，基于物理状态参量确定电机114的减速扭矩M。

实体的、在当前是电机114的转子的固有惯性由旋转质量L＝ω×J的角动量描述。其中，ω是转子的角速度，J是转子的惯性矩。惯性矩基本取决于转子的质量和几何形状。这些参量基本对于安装在电机中的每个转子肯定能够被确定。转子的惯性矩在第一近似中在电机的操作期间不会显着地变化，并且因此可以作为恒定的参量被存储在例如综合特性曲线中。扭矩通常被定义为角动量的时间导数。

在内燃机112和电机114的系统中存在的所有扭矩的状态方程由所有施加的扭矩的总和产生，其中，该总和通过

M_BkM+M_Gen+d/dtωxJ＝0

给出。

驱动器的扭矩M_BkM，即通过皮带传递到电机的内燃机112的扭矩的一部分不容易被确定。在这里可以利用的是，由于内燃机112的脉冲状扭矩输出而产生了转速的波动，其中电机114或多或少地具有规律布置的空转阶段Ph_fl，该空转阶段被内燃机的驱动阶段Ph_ant中断(见图3)。在该空转阶段Ph_fl期间，电机114与内燃机112解耦(M_BkM＝0)并且相应地简化扭矩方程：

M_Gen+d/dtωxJ＝0或M_Gen＝-d/dtωxJ

因此通过确定电机114的空转阶段Ph_Fl的时间范围中的转速，可以直接确定电机114的施加的减速扭矩M，减速扭矩总计受到磁力、摩擦损失、空气动力损失等的影响。

由于电机114借助于调节器120通过施加到电机114处的尤其以相电压121a或相电流为形式的相位信号121(参照图3)能够确定相应的瞬时转速，电机114或调节器120被配置为根据下面描述的方法来识别空转的时间段，并且根据在空转状态Ph_fl中的相应扭矩变化曲线确定电机114的相应减速扭矩M。显然，类似地也可以识别“滑动”状态，并且因此可以触发相应的对策，例如耦合元件116的夹紧和负载的减小。

在图3的上部区域中示出了内燃机112的曲轴的转速变化曲线n_Bkm(虚线)，具有飞轮元件111的电机114的转速变化曲线n_Gen(实线)，电机114的平均转速123a(水平延伸的实线)和内燃机112的平均转速123b(水平延伸的虚线)。内燃机112的曲轴的转速变化曲线n_Bkm具有由内燃机114的缸筒的做功冲程引起的表征的振荡的转速变化曲线。因此，内燃机112的曲轴转速是驱动器的转速n_Bkm，其中，这里所说明的转速n_Bkm乘以内燃机112和电机114之间的皮带传动的传动比

由于电机114的飞轮元件111，电机114在空转阶段Ph_Fl中具有与内燃机112的转速n_Bkm相比在相同的时间间隔中更高的转速N_Gen。因此，电机114的相关联的平均转速123a略高于内燃机114的平均转速123b。在非激活的飞轮元件111或不存在飞轮元件的情况下其中传动比。

计算单元118基本上可以确定电机114的转速n_Gen以及内燃机112的曲轴117的转速n_Bkm。可以从电机114的相位信号121确定电机114的转速n_Gen。然而基本上可以理解的是，电机114和/或内燃机112的转速N_Gen、n_Bkm备选地和/或累积地也能够以其他方式例如借助于转速传感器确定(未示出)。

在下文更详细地描述了从电机114的相位信号121确定转速信号n_Gen。在当前情况下，相位信号121是电机114的相电压121a中的一个相电压。显然，对此，原则上可以使用电机114的一个或多个相的每个任何的相电压以及相应的相电流，以便由此确定电机114的转速信号n_Gen。在使用一个以上的相电压时，可以实现转速信号122的相应更高的时间分辨率(未示出)。

相电压121a在具有电流输出的发电机中在一次近似中矩形地分布。相电压121a的信号具有相位脉冲P，相位脉冲分别具有平均相位时间或脉冲宽度T_Phase。电机114的实时转速n_Gen可以简单地借助于脉冲P的脉冲宽度T_Phase来确定，其中，优选在相电压121a的陡峭边沿处能够确定该脉冲宽度T_Phase。发电机转速据此从以下公式得到：n_Gen＝60/(T_PHASE*PPZ)

其中，n_Gen是单位为转/分钟的电机114的转速，并且PPZ是电机114的极对数。

在非激活的飞轮或不存在飞轮(电机114通过内燃机112驱动)时从以下公式得出曲轴转速n_Bkm：

其中，n_KW是单位为转/分钟的曲轴转速(对应于当前的n_Bkm)，是曲轴和发电机轴之间的传动比，并且PPZ是发电机的极对数。

计算单元118通过以下方式可以确定曲轴117的平均转速123b，即，在时间间隔I内平均该转速。这正是时间范围T_I，计算单元118在电机114的转速变化曲线122b的两个局部最小值min之间识别该时间范围。振荡的转速波动由内燃机112的振荡的扭矩输出产生。在四冲程四缸马达的情况下，在时间间隔I中所经过的时间之后，内燃机112相应具有带有导致所述的转速波动的扭矩输出的做功冲程。通过计算单元118检测时间间隔I中所经过的时间T_I，利用以下公式得到了在4缸马达的情况下的内燃机112的曲轴转速：

n_KW＝60/(Y_I*2)

如果将转速n_kw和n_Gen关联起来，就得到了：

n_Gen/n_KW＝(T_I＊2)/(T_PHASE＊PPZ)

在电机114没有飞轮元件118或具有非激活的飞轮元件118的情况下，转速比通过传动比确定：

对于传动比和PPZ＝6并且内燃机112的缸数Zyl＝4，结果是：

在该示例中，数量9准确地描述了在内燃机112的曲轴117与电机114之间的刚性耦合的情况下的相位脉冲P_soll的预期数量。只要实际借助于计算单元118确定的相电压脉冲的数量P_Ist与相电压脉冲的预期数量P_Soll不同，因此可以相应地推断出空转阶段Ph_Fl的存在或者耦合元件116的滑动的存在。因此，如果P_Ist>P_Soll，就推断出空转阶段Ph_Fl。尤其如果P_Ist＜P_Soll，就推断出耦合元件117在电机114或内燃机112处的滑动。基于电机114的运行状态(其中不存在空转阶段，尤其其中电机114与内燃机112强行耦合的状态)，得到了。

为了提高精度，通过多于一个振荡和具有T_I的多个时间间隔I确定脉冲数可能是有利的，因为小的偏差因此可以被更好的识别。

转速优选可以被数字地确定。如已经描述的那样，借助于对电机114的相位信号121中的幅值的时间间隔T_Phase的测量，可以在飞轮非激活或不存在时确定瞬时转速n_KW。只要在检测到的时间段内已知诸如电机114的缸数、传动比和极对数的参数，调节器118可以例如将固定数量的转速值存储在存储器中，例如存储在移位寄存器(未示出)中，并且至少在一个振荡周期内分别确定最大和最小的瞬时转速。最大和最小瞬时转速

优选是在相应检测到的时间范围内的峰值转速(局部最小值和/或最大值)。这些转速之间的差异是通过内燃机112输出的扭矩的量度。为了准确确定T_Phase，有利的是，确保在T_Phase平均值周围的高时间分辨率。在这种情况下，对于更好的分辨率，可以基于相电压121a的上升沿126和下降沿124(参见图3)来确定转速。原则上，任何数量的速度值都可以在存储器中被检测，然而，其中，对于评估应该检测振动的整个周期。如上所述，可以检测多个循环以进行更准确的转速确定。

为了说明发电机的采样速率足以相应地触发转速122并且尤其与转速叠加的振荡，在下文中考虑相应的频率的比值并且与奈奎斯特准则进行比较。奈奎斯特准则要求，f_el/f_moment>＝2。基于马达转速得到了在飞轮非激活时，即在电机与内燃机刚性耦合时的发电机频率，或电机的频率，其中：

其中，n_KW是内燃机的转速。

结合公式f_moment＝n_KW/60*缸数/2，得到了缸数。

由此例如对于PPZ＝6，缸数＝4得到了商数f_el/f_moment＝9。甚至在非常大的高缸马达中，例如12缸马达中，该比值f_el/f_moment＝3，其中，在这里也始终满足奈奎斯特采样准则。

在图4中示出了与图3中的转速变化曲线类似的转速变化曲线，该转速变化曲线具有内燃机112的转速n_Bkm*和带有第一负载的电机114的转速122a以及带有第二负载的电机114的转速122b。与之不同设置的是由电机114引起的相应的减速扭矩M1和M2(虚线示出)，其中，M1被分配给较小负载并且M2被分配给较大负载。虚线还示出了施加到电机114处的总扭矩MG1和MG2，其中可见的是，当在空转阶段Ph_fl中将电机114与内燃机112解耦时，这下降到减速扭矩M1或M2的相应水平，并因此在内燃机112重新接合时突然增加。因此，在空转阶段Ph_FL中施加的扭矩恰好对应于减速扭矩M，而在驱动阶段Ph_ant中，发电机的减速扭矩虽然保持相同，但通过轴处的较大的反扭矩抵消。此外，还示出了电机114的相位信号121，利用该相位信号对相应的转速信号进行采样。

在电机的驱动阶段Ph_ant中，所施加的扭矩比目前所需的扭矩更大。这种过大的扭矩以转速增加的形式被暂存在角动量中。由于利用可用的测量装置不能够有意义地识别该施加的扭矩，因此电机114的减速扭矩M的测量仅在空转阶段Ph_FL中可能有意义。如上所述能够识别这些空转阶段Ph_FL。

当前数据基于四缸马达的典型时间关系，该四缸马达具有在电机和内燃机之间的在皮带传动装置116处的传动比为3和在电机114处的极对数为8。显然，内燃机和/或电机的这里所述的机器侧参数仅用于解释和更好地理解本发明并且对于本发明的实施和效果起到微小的作用并且因此几乎可以任意改变。

在内燃机112和电机114之间的刚性耦合(没有激活的飞轮)中，设定例如在转速曲线的两个最小值之间的电压脉冲121a的数量。如果相电压脉冲的数目相对于预期用于电机114和内燃机112之间的刚性耦合的相电压脉冲的数量偏离、尤其增大时，可以推断出空转阶段Ph_Fl的存在。

这可以被考虑作为用于确定空转阶段的数据源(参见图3的描述)。预期电压脉冲P_soll的数量可以相应地存储在例如存储器中。在本示例中，预期电压脉冲的数量是十二，因为检测了传动比为3且极对数为8且缸数为4的脉冲的数量。然而，这是任意数，其基本取决于传动比极对数以及内燃机112的缸数。特别在对图3)的描述中可见对此的推导。基本可以理解的是，给定的数值用于本发明的定性描述，并且没有给出对这些数值的强制性限制。

如果借助于前面描述的方法才证明了空转阶段的基本存在，那么空转阶段的具体时间范围可以定位在转速的下降沿的时间范围内。

此外，可以通过前面在图3和4中描述的那样识别空转阶段Ph_Fl，以非常简单的方式确定电机114的减速扭矩M_Gen以及电机114的效率p。效率作为电功率和机械功率的商得出，μ＝P_el/P_mech。电功率P_el借助于电机114的转速122(N_Gen)的励磁电流I_Err和发电机电压U_Gen例如从综合特性曲线或借助于模型能够确定。机械功率P_mech由电机的减速扭矩M和转速n_Gen利用P_mech＝2*Pi*M_Gen*n_Gen来确定。因此，可以以非常简单的方式确定电机的效率。电机114的转速122和转速(n_Gen)能够基于上述说明类似地使用。

Claims (13)

1.一种用于确定与内燃机(112)耦合的电机(114)的运行状态的方法，具有步骤：

a)检测所述电机(114)的相位信号(121)的随时间的变化曲线；

b)确定具有振荡的转速波动的转速(n)的随时间的变化曲线；

c)通过比较所述电机(114)的相位信号(121)的随时间的变化曲线和所述转速(n)的随时间的变化曲线来确定所述电机(114)的运行状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述电机(114)的转速(n_Gen)和/或所述内燃机(112)的转速(n_Bkm)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过检测所述转速(n)的时间间隔(T_I)和检测所述相位信号(121)的相位脉冲(P)来确定所述电机(114)的运行状态，其中，借助于在所述转速(n)的所述时间间隔(T_I)中的相位脉冲(P)的数量推断出所述电机(114)的运行状态。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过检测所述振荡的转速波动的极端值的时间差、优选所述转速(n)的两个直接相邻的最小值(min)或最大值的时间差，确定所述转速(n)的所述时间间隔(T_I)。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，借助于所述相位脉冲(P)的时间脉冲宽度(T_Phase)确定所述电机(114)的转速(n_Gen)并且借助于至少一个时间间隔(T_I)确定所述内燃机(112)的转速(n_Bkm)。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在所述转速(n)的所述时间间隔(T_I)中的所述相位脉冲的所确定的数量(P_Ist)与在相同时间间隔(T_I)内针对所述内燃机(112)和所述电机(114)之间的刚性耦合而预期的相位脉冲的数量(P_Soll)得到比较。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述运行状态包括利用飞轮元件(111)与内燃机(112)耦合的电机(114)的空转状态(Ph_Fl)和/或将所述内燃机(112)与所述电机(114)机械耦合的耦合元件(116)的滑动。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当在所述转速(n)的至少一个时间间隔(T_I)中的相位脉冲的所确定的数量(P_Ist)大于在相同时间间隔(T_I)中所述内燃机(112)和所述电机(114)之间刚性耦合时所述相位脉冲的预期的数量(P_Soll)时，推断出空转状态(Ph_Fl)。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在识别到空转状态(Ph_Fl)时，通过分析所述转速(n)，特别是分析所述转速(n)的所述下降区域，确定所述空转状态的持续时间。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当在所述转速(n)的至少一个时间间隔(T_I)中的相位脉冲的所确定的数量(P_Ist)小于在相同时间间隔(T_I)中所述内燃机(112)和所述电机(114)之间刚性耦合时所述相位脉冲的预期的数量(P_Soll)时，推断出将所述内燃机(112)和所述电机(114)机械耦合的耦合元件(116)的滑动。

11.一种计算单元(118)，尤其是用于电机(114)的调节器(120)，所述计算单元被设置成执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。

12.一种计算机程序，当在计算单元(118)上执行所述计算机程序时，所述计算机程序促使所述计算单元(118)执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。

13.一种计算机可读的存储介质，具有存储在所述存储介质上的根据权利要求12所述的计算机程序。