DE102004041743A1

DE102004041743A1 - Electrical machine, especially 3-phase machine, with auxiliary winding has additional winding(s) associated with stator; voltage can be tapped between from additional winding whose frequency and/or voltage can be regulated to defined values

Info

Publication number: DE102004041743A1
Application number: DE102004041743A
Authority: DE
Inventors: Martin Trunk; Klaus Beulich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-08-28
Filing date: 2004-08-28
Publication date: 2006-03-02

Abstract

The electrical machine has three stator windings for connection to a battery (22) via an inverter and at least one additional winding associated with the stator. A voltage can be tapped between the two connections of the additional winding whose frequency and/or voltage level can be regulated to definable values.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere einen Starter-Generator in einem Kraftfahrzeug nach der Gattung des Hauptanspruchs.The The invention relates to an electrical machine, in particular a Starter generator in a motor vehicle according to the preamble of the main claim.

Es ist bekannt, zur Erzeugung der elektrischen Energie in einem Kraftfahrzeugbordnetz eine elektrische Maschine einzusetzen, die einerseits als Generator und andererseits als elektrische Maschine, d.h. als Starter arbeiten kann. Solche elektrischen Maschinen, die üblicherweise als Starter-Generatoren bezeichnet werden, sind über geeignete Koppelmittel mit dem Verbrennungsmotor des Fahrzeugs verbunden. Sie ermöglichen sowohl den Start des Verbrennungsmotors als auch die Erzeugung von elektrischer Leistung für das Fahrzeugbordnetz sofern der Verbrennungsmotor läuft und die elektrische Maschine bzw. den Starter-Generator antreibt.It is known for generating the electrical energy in a motor vehicle electrical system to use an electric machine, on the one hand as a generator and on the other hand as an electric machine, i. work as a starter can. Such electrical machines, commonly called starter generators be designated are over suitable coupling means connected to the internal combustion engine of the vehicle. they allow both the start of the internal combustion engine and the generation of electrical Performance for the vehicle electrical system if the engine is running and the electric machine or the starter-generator drives.

Zum Start des Fahrzeugs bzw. des Verbrennungsmotors wird mit Hilfe eines Wechselrichters die von der Fahrzeugbatterie bereitgestellte Gleichspannung in die erforderliche 3phasige Wechselspannung umgewandelt und der elektrischen Maschine bzw. dem Starter-Generator zugeführt. Dadurch läuft die elektrische Maschine und bringt den Verbrennungsmotor auf eine Mindestdrehzahl. Während des Normalbetriebes, also bei laufendem Motor, wird die Ausgangsspannung des Generators mit Hilfe eines zugeordneten Spannungsreglers auf die gewünschte Ausgangshöhe geregelt. Mithilfe des Wechselrichters wird aus der vom Generator gelieferten Wechselspannung eine Gleichspannung gebildet, die zur Ladung der Batterie und zur Versorgung der elektrischen Verbraucher des Bordnetzes verwendet wird.To the Start of the vehicle or the internal combustion engine is using a Inverter the DC voltage provided by the vehicle battery converted into the required 3-phase AC voltage and the supplied electrical machine or the starter-generator. Thereby the electric is running Machine and brings the internal combustion engine to a minimum speed. While Normal operation, ie with the engine running, is the output voltage of the generator by means of an associated voltage regulator regulated the desired output height. With the help of the inverter will be from the generator supplied by the generator AC voltage formed a DC voltage, which is used to charge the Battery and to supply the electrical consumers of the electrical system is used.

Mit einer solchen elektrischen Maschine bzw. einem Starter-Generator können spezielle Funktionen in einem Fahrzeug realisiert werden. Beispielsweise der sogenannte Start-Stopp-Betrieb. Beim Start-Stopp-Betrieb wird der Kraftstoffverbrauch während des Fahrzeugstillstandes vermieden, da der Verbrennungsmotor bei Fahrzeugstillstand automatisch abgeschaltet wird. Soll der Verbrennungsmotor wieder gestartet werden, wird der Starter-Generator über den Wechselrichter wieder mit der benötigten 3phasigen Wechselspannung versorgt und bringt den Verbrennungsmotor auf die benötigte Anlassdrehzahl.With such an electric machine or a starter-generator can special functions are realized in a vehicle. For example the so-called start-stop operation. At the Start-stop operation is the fuel consumption during the Vehicle standstill avoided, as the internal combustion engine at vehicle standstill is switched off automatically. Should the internal combustion engine again be started, the starter generator via the inverter again with the needed Supplied with 3-phase AC voltage and brings the internal combustion engine on the needed Cranking speed.

Eine weitere Funktion, die mit Hilfe eines Starter-Generators ermöglicht wird, ist das Rekuperieren von Bewegungsenergie. Unter Rekuperieren von Bewegungsenergie wird die Umwandlung der Bewegungsenergie in elektrische Leistung verstanden. Soll das Fahrzeug abgebremst werden, wird diese Abbremsung auch durch entsprechende Ansteuerung der elektrischen Maschine bzw. des Starter-Generators realisiert. Der Starter-Generator wird dann im generatorischen Betrieb betrieben, wodurch er ein bremsendes Moment erzeugt und über die Kopplung mit dem Verbrennungsmotor, beispielsweise über dessen Kurbelwelle eine bremsende Wirkung für das vom Verbrennungsmotor angetriebene Fahrzeug entsteht. Die aus der Bewegungsenergie gewonnene elektrische Energie dient beispielsweise zum Speisen der Batterie und/oder zur elektrischen Versorgung der Bordnetzverbraucher.A additional function, which is made possible by means of a starter-generator, is the recuperation of kinetic energy. Under recuperation of Kinetic energy is the transformation of kinetic energy into electrical energy Performance understood. If the vehicle is to be braked, this will Deceleration also by appropriate control of the electrical Implemented machine or the starter-generator. The starter generator is then operated in generator mode, causing a braking Moment generated and over the coupling with the internal combustion engine, for example via its Crankshaft a braking effect for that of the internal combustion engine driven vehicle arises. The electrical energy gained from the kinetic energy Energy is used for example to power the battery and / or electrical supply of the electrical system consumers.

Während des Fahrzeugstillstandes, also in der sogenannten Stopp-Phase bei abgestelltem Verbrennungsmotor kann bei Bedarf die Bordnetzbatterie mittels eines externen Ladegeräts nachgeladen werden.During the Vehicle standstill, so in the so-called stop phase when parked Internal combustion engine can, if necessary, the on-board battery by means of a external charger be reloaded.

Eine elektrische Maschine, die in einem Fahrzeugbordnetz eingesetzt wird und sowohl als Starter als auch als Generator arbeiten kann, ist aus der DE 100 63 457 A1 bekannt. Diese elektrische Maschine bzw. dieser Starter-Generator ist über eine gesteuerte Umrichterbrücke bzw. eine Wechselrichterbrücke mit einer Batterie verbindbar. Im Startfall wird der Starter-Generator in bekannter Weise aus der Batterie versorgt, im Generatorbetrieb, also bei vom Verbrennungsmotor angetriebenem Betrieb der elektrischen Maschine wird generatorische Leistung erzeugt und zur Versorgung der elektrischen Verbraucher bzw. zur Ladung der Batterie verwendet.An electric machine that is used in a vehicle electrical system and can work both as a starter and as a generator, is from the DE 100 63 457 A1 known. This electric machine or this starter generator can be connected to a battery via a controlled converter bridge or an inverter bridge. In the starting case, the starter-generator is supplied in a known manner from the battery, in generator mode, that is, when driven by the internal combustion engine operation of the electric machine generating power is generated and used to supply the electrical loads or to charge the battery.

Eine elektrische Maschine, die zusätzlich zu den üblichen Dreiphasenwicklungen weitere Wicklungen umfasst, beispielsweise drei weitere Phasenwicklungen ist aus der DE 43 430 12 A1 bekannt. Diese elektrische Maschine ist jedoch lediglich als Generator ausgestaltet und kann über eine zugeordnete Gleichrichterbrücke eine geregelte Ausgangsspannung zur Versorgung des Bordnetzes eines Fahrzeugs sowie der Batterie verwendet werden. Als Starter-Generator kann diese elektrische Maschine nicht arbeiten.An electric machine which comprises, in addition to the usual three-phase windings, further windings, for example three further phase windings, is known from US Pat DE 43 430 12 A1 known. However, this electrical machine is designed only as a generator and can be used via an associated rectifier bridge, a regulated output voltage for supplying the electrical system of a vehicle and the battery. As a starter generator, this electric machine can not work.

Aufgabe der ErfindungTask of invention

Aufgabe der Erfindung ist es, im Stillstand des Fahrzeugs eine zusätzliche elektrische Energie- bzw. Leistungsquelle bereitzustellen, die den mobilen Einsatz von elektrischen Geräten erlaubt, welche mit einer Wechselspannungsquelle versorgt werden sollen. Während des Fahrzeugstillstandes, also in der sogenannten Stopp-Phase bei an sich abgestelltem Verbrennungsmotor soll bei Bedarf der Verbrennungsmotor angelassen werden und die Bordnetzbatterie durch entsprechende Ansteuerung der elektrischen Maschine bzw. des Starter-Generators nachgeladen werden. Gelöst wird diese Aufgabe durch eine elektrische Maschine mit Zusatzwicklungen mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The object of the invention is to provide an additional electrical energy or power source at standstill of the vehicle, which allows the mobile use of electrical equipment to be supplied with an AC voltage source. During the vehicle standstill, so in the so-called stop phase when turned off internal combustion engine should be started if necessary, the internal combustion engine and the electrical system battery by appropriate control of the electric machine or the starter-generator be reloaded. This object is achieved by an electric machine with additional windings with the features of claim 1.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Die erfindungsgemäße elektrische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine zusätzliche elektrische Energie- bzw. Leistungsquelle bereitgestellt wird, die eine von der üblichen Generatorausgangsspannung unabhängige Spannung liefert und so als Wechselspannungsquelle zur Versorgung von anzuschließenden elektrischen Geräten dient. Erzielt wird dieser Vorteil, indem eine zusätzliche Wicklung in die elektrische Maschine eingebracht wird, in die bei mittels eines Verbrennungsmotors angetriebener elektrischer Maschine eine Spannung induziert wird und Mittel vorhanden sind, über die die induzierte Spannung abgegriffen werden kann.The electrical according to the invention Machine with the features of claim 1 has the advantage that an additional electrical energy or power source is provided, the one of the usual Generator output voltage independent voltage supplies and so as an AC voltage source for supplying electrical to be connected devices serves. This advantage is achieved by adding an additional Winding is introduced into the electric machine in the at powered by an internal combustion engine electric machine a voltage is induced and means are present over the the induced voltage can be tapped.

Weitere Vorteile der Erfindung werden durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen erzielt.Further Advantages of the invention are given by the in the subclaims activities achieved.

Dabei ist die elektrische Maschine in vorteilhafter Weise als Starter-Generator ausgestaltet. Die Wechselspannungsquelle wird in vorteilhafter Weise ohne zusätzliche Elektronik aus einer oder mehreren zusätzlichen Ständerwicklungen der elektrischen Maschine generiert. Ein zusätzlicher Umrichter ist nicht erforderlich, sodass die zusätzliche Wechselspannungsquelle besonders kostengünstig aufgebaut ist. Die Frequenz der Wechselspannungsquelle wird über die Drehzahl des Verbrennungsmotors, der die elektrische Maschine antreibt, geregelt. Zur Regelung wird in besonders vorteilhafter Weise ein Drehzahlsignal aus dem Lagesensorsystem des Starter-Generators verwendet. Dieses Lagesensorsystem ist ohnehin bei einem Starter-Generator vorhanden und dient zur Ermittlung der jeweiligen Winkelposition des Rotors.there is the electric machine in an advantageous manner as a starter-generator designed. The AC voltage source is advantageously without additional electronics from one or more additional ones stator windings generated by the electrical machine. An additional inverter is not required, so the additional AC voltage source is constructed particularly inexpensive. The frequency the AC voltage source is over the speed of the internal combustion engine, the electric machine drives, regulated. To control is in particularly advantageous Make a speed signal from the position sensor system of the starter-generator used. This position sensor system is anyway with a starter generator exists and serves to determine the respective angular position of the rotor.

Während des Fahrzeugstillstandes, also in der sogenannten Stopp-Phase bei an sich abgestelltem Verbrennungsmotor kann in vorteilhafter Weise bei Bedarf der Verbrennungsmotor angelassen werden und die Bordnetzbatterie durch entsprechende Ansteuerung der elektrischen Maschine bzw. des Starter-Generators nachgeladen werden.During the Vehicle standstill, so in the so-called stop-phase at turned off internal combustion engine can advantageously at Need the internal combustion engine to be started and the on-board battery by appropriate control of the electric machine or the starter-generator be reloaded.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der 1 dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.An embodiment of the invention is in the 1 and will be explained in more detail in the following description.

Beschreibungdescription

In der einzigen Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem eine elektrische Maschine 10, insbesondere ein Starter-Generator über ein Verbindungsmittel 11 mit dem Verbrennungsmotor 12 eines Fahrzeugs in Verbindung steht. Das Verbildungsmittel 11 wird vom Verbrennungsmotor 12 angetrieben und rotiert mit der Drehzahl N. Die tatsächliche Drehzahl der elektrischen Maschine 10 hängt von der Drehzahl der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 12 und vom Übersetzungsverhältnis ab. Als elektrische Maschine 10 wird beispielsweise eine Klauenpolmaschine eingesetzt.In the single figure, an embodiment of the invention is shown, in which an electric machine 10 , in particular a starter generator via a connecting means 11 with the internal combustion engine 12 a vehicle communicates. The means of formation 11 is from the combustion engine 12 driven and rotated at the speed N. The actual speed of the electric machine 10 depends on the speed of the crankshaft of the engine 12 and the gear ratio. As an electric machine 10 For example, a claw-pole machine is used.

Die elektrische Maschine 10 umfasst in bekannter Weise einen Rotor und einen Ständer mit drei nicht näher dargestellten Ständerwicklungen. Die Ständerwicklungen sind über Leitungen 13, 14, 15 mit der Brückenschaltung 16a eines Wechselrichters 16 in üblicher Weise verbunden. Die Wechselrichterbrücke 16a umfasst sechs Einzelelemente, beispielsweise sechs Pulswechselrichterelemente, die als Schaltelemente ausgebildet sind und beispielsweise als MOSFET-Schalter ausgestaltet sind. Die Ansteuerung der Wechselrichterbrücke 16a erfolgt über eine Ansteuerlogik, die beispielsweise Bestandteil des Wechselrichters 16 ist. Die Ansteuerlogik kann auch Bestandteil eines Reglers 17 sein, der ebenfalls Bestandteil des Wechselrichters 16 sein kann und erfindungsgemäß weitere Aufgaben erfüllt.The electric machine 10 includes in a known manner a rotor and a stator with three stator windings, not shown. The stator windings are via lines 13 . 14 . 15 with the bridge circuit 16a an inverter 16 connected in the usual way. The inverter bridge 16a includes six individual elements, for example, six pulse inverter elements, which are designed as switching elements and are designed for example as a MOSFET switch. The control of the inverter bridge 16a takes place via a control logic, for example, part of the inverter 16 is. The control logic can also be part of a controller 17 be, which is also part of the inverter 16 may be and fulfills further tasks according to the invention.

Der Regler 17 regelt bei generatorischem Betrieb der elektrischen Maschine 10 die Ausgangsspannung der elektrischen Maschine, indem er beispielsweise über einen nicht dargestellten Regeltransistor den Strom durch die Erregerwicklung 19 beeinflusst. Die Erregerwicklung 19 wird dabei so bestromt, dass ein Erregerstrom IE fließt, der zur gewünschten Ausgangsspannung der als Generator arbeitenden elektrischen Maschine 10 führt. Die gleichgerichtete Ausgangsspannung des Generators ist mit UA bezeichnet, sie wird mit Hilfe des Wechselrichter 16 gebildet, durch geeignete Ansteuerung der Schaltelemente der Umrichter- bzw. Wechselrichter der Brücke 16. Der von der elektrischen Maschine im generatorischen Betrieb lieferbare Strom ist mit IG bezeichnet.The regulator 17 regulates during regenerative operation of the electrical machine 10 the output voltage of the electric machine, for example, by means of a control transistor, not shown, the current through the field winding 19 affected. The excitation winding 19 is energized so that an excitation current IE flows to the desired output voltage of the generator operating as an electric machine 10 leads. The rectified output voltage of the generator is designated UA, it is with the help of the inverter 16 formed by suitable control of the switching elements of the inverter or inverter of the bridge 16 , The current that can be supplied by the electric machine in generator mode is denoted by IG.

Mit Hilfe eines Lagesensors 18 wird die jeweilige Winkellage des Rotors des Generators ermittelt. Diese Winkellageinformation wir vom Regler 17 ausgewertet und bei der Regelung in geeigneter Weise berücksichtigt.With the help of a position sensor 18 the respective angular position of the rotor of the generator is determined. This angular position information is from the controller 17 evaluated and taken into account in the regulation in a suitable manner.

Zum Start des Verbrennungsmotors 12 wird die elektrische Maschine 10 als Motor betrieben und über den Wechselrichter 16 aus der Batterie 22 mit einer geeigneten Wechselspannung versorgt.To start the internal combustion engine 12 becomes the electric machine 10 operated as a motor and via the inverter 16 from the battery 22 supplied with a suitable AC voltage.

Außer der elektrischen Maschine sowie dem zugeordneten Wechselrichter sind in der Figur noch für das Verständnis der Erfindung wesentliche Bestandteile des Bordnetzes dargestellt. Es sind dies die Batterie 22, die über die Leitung 21 und den Wechselrichter 16 an die elektrische Maschine 10 angeschlossen ist sowie die Verbraucher 23 des Bordnetzes, die über schematisch dargestellte Schalter 24 zu- bzw. abgeschaltet werden können. Der Pluspol der Batterie 22 ist in üblicher Weise mit B+ bezeichnet. Der von der als Generator arbeitenden elektrische Maschine gelieferte Ausgangsstrom mit IG dient zur Ladung der Batterie 22 und zur Versorgung der Verbraucher 23, der zur Versorgung des Bordnetzes benötigte Strom ist mit IB bezeichnet.In addition to the electrical machine and the associated inverter essential components of the electrical system are still shown in the figure for the understanding of the invention. These are the battery 22 over the line 21 and the inverter 16 to the electric machine 10 connected as well as the consumers 23 of the electrical system, via schematically illustrated switch 24 can be switched on or off. The positive pole of the battery 22 is referred to in the usual way with B +. The output current supplied by the electric machine operating as a generator with IG serves to charge the battery 22 and to supply consumers 23 , the power required to supply the electrical system is designated IB.

Über eine Verbindung 25 zwischen dem Regler 17 bzw. dem Wechselrichter 16 können Informationen zwischen dem Regler 17 bzw. dem Wechselrichter 16 und dem Motorsteuergerät 26 ausgetauscht werden. Diese Informationen sind beispielsweise Drehzahlwerte. Die Verbindung 25 kann beispielsweise mit Hilfe eines sogenannten CAN-Busses über eine geeignete Schnittstelle zwischen dem Regler 17 und dem Motorsteuergerät 26 hergestellt werden oder über eine einfache Signalleitung. Das Motorsteuergerät 26 kann Informationen vom Regler 17 bei der Regelung des Verbrennungsmotors berücksichtigen.About a connection 25 between the controller 17 or the inverter 16 can get information between the controller 17 or the inverter 16 and the engine control unit 26 be replaced. This information is for example speed values. The connection 25 For example, by means of a so-called CAN bus via a suitable interface between the controller 17 and the engine control unit 26 be made or via a simple signal line. The engine control unit 26 can get information from the regulator 17 take into account in the regulation of the internal combustion engine.

Erfindungsgemäß umfasst die elektrische Maschine 10 zusätzlich wenigstens eine weitere Wicklung 20, die über zwei Anschlüsse aus dem Generator herausgeführt wird. Diese beiden Anschlüsse bilden eine Wechselspannungsquelle 27, and der die Wechselspannung U entsteht. Die Wechselspannung U wird mit einem Spannungsmesser 28 gemessen wird und dem Wechselrichter 16 über eine Leitung 29 als Information zugeführt wird. Die beiden Anschlüsse der zusätzlichen Wicklung 20 stellen die erfindungsgemäße Wechselspannungsquelle dar.According to the invention, the electric machine comprises 10 additionally at least one further winding 20 , which is led out of the generator via two connections. These two connections form an AC voltage source 27 , and the AC voltage U is created. The AC voltage U is connected to a voltmeter 28 is measured and the inverter 16 over a line 29 is supplied as information. The two terminals of the additional winding 20 represent the AC voltage source according to the invention.

Im Ausführungsbeispiel ist lediglich eine zusätzliche Wicklung 20 vorhanden, an deren Enden eine Wechselspannung abgreifbar ist. In einer anderen Ausgestaltung können auch mehr als eine Wicklung eingebracht werden, wobei beispielsweise bei einer 3phasigen Klauenpolmaschine drei Zusatzwicklungen eingebracht werden können und so eine 3phasige Wechselspannungsquelle erhalten werden.In the embodiment, only one additional winding 20 present, at the ends of an AC voltage can be tapped. In another embodiment, more than one winding can be introduced, for example, in a three-phase claw pole machine, three additional windings can be introduced and thus a 3-phase AC voltage source can be obtained.

Mit dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel kann eine Wechselspannungsquelle 27 zur Verfügung gestellt werden, die in ihrer Spannung und Frequenz einstellbar bzw. regelbar ist. Der Wechselrichter 16 bzw. der Regler misst dazu über den Spannungsmesser 28 die Spannung der Wechselspannungsquelle 27 oder es wird dem Wechselrichter 16 eine Information bezüglich dieser Spannung zugeführt. Ausgehend von dieser Spannungsinformation und gegebenenfalls unter Berücksichtigung der vom Lagesensor 18 gelieferten Lageinformation regelt der Regler 17 die Spannung der Wechselspannungsquelle 27 über die Erregerwicklung 19 der elektrischen Maschine 10. Dazu wird der Erregerstrom IE so eingeregelt, dass sich die gewünschte Höhe der Spannung an der Wechselspannungsquelle 27 ergibt.With the embodiment shown in the figure, an AC voltage source 27 be made available, which is adjustable or regulated in their voltage and frequency. The inverter 16 or the controller measures via the voltmeter 28 the voltage of the AC voltage source 27 or it will be the inverter 16 supplied information regarding this voltage. Based on this voltage information and possibly taking into account the position sensor 18 supplied position information controls the controller 17 the voltage of the AC voltage source 27 about the excitation winding 19 the electric machine 10 , For this purpose, the excitation current IE is adjusted so that the desired level of voltage at the AC voltage source 27 results.

Die Frequenz der an der Wechselspannungsquelle 27 entstehenden Wechselspannung wird über die Lagesensorik der elektrischen Maschine erfasst. Das Ausgangssignal der Lagesensorik liefert dabei ein von der Drehzahl der elektrischen Maschine abhängiges und damit auch frequenzabhängiges Signal, das über die Signalleitung oder das Bussystem vom Regler 17 an das Motorsteuergerät 26 weitergegeben wird. Das Motorsteuergerät 26 regelt die Drehzahl des Verbrennungsmotors 12 und damit letztendlich auch die Drehzahl der elektrischen Maschine 10. Da die elektrische Maschine über einen Riementrieb mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist besteht eine direkte Drehzahlabhängigkeit und somit Frequenzabhängigkeit zur Wechselspannungsquelle 27. Der eingesetzte Wechselrichter 17 kann gleichzeitig zur Speisung des Bordnetzes und/oder der Batterie benutzt werden. Dazu wird die Endstufe des Wechselrichters, also seine Schaltelemente entsprechend angesteuert, beispielsweise werden die Schaltelemente des Wechselrichters mithilfe einer Pulsweitenmodulation in geeigneter Weise angesteuert.The frequency of the AC voltage source 27 resulting AC voltage is detected by the position sensor of the electric machine. The output signal of the position sensor supplies a dependent of the speed of the electric machine and thus frequency-dependent signal via the signal line or the bus system from the controller 17 to the engine control unit 26 is passed on. The engine control unit 26 regulates the speed of the internal combustion engine 12 and thus ultimately the speed of the electric machine 10 , Since the electric machine is connected via a belt drive with the engine there is a direct speed dependence and thus frequency dependence to the AC voltage source 27 , The inverter used 17 Can be used at the same time to supply the electrical system and / or the battery. For this purpose, the output stage of the inverter, so its switching elements driven accordingly, for example, the switching elements of the inverter can be controlled using a pulse width modulation in a suitable manner.

Wahlweise kann zur Regelung der Frequenz der Wechselspannungsquelle auch die Drehzahlerfassung des Verbrennungsmotors verwendet werden, sofern eine gewisse Frequenzschwankung, ausgelöst durch den Schlupf des Riemens, geduldet werden kann. In diesem Fall kann beispielsweise das Motorsteuergerät 26 die Frequenz der an der Wechselspannungsquelle 27 entstehenden Spannung U und der Wechselrichter 16 die Höhe der Spannung regeln, wobei diese beiden Regelungen unabhängig voneinander vorgenommen werden können.Optionally, the speed detection of the internal combustion engine can be used to control the frequency of the AC voltage source, provided that a certain frequency fluctuation triggered by the slippage of the belt can be tolerated. In this case, for example, the engine control unit 26 the frequency of the AC voltage source 27 resulting voltage U and the inverter 16 regulate the amount of voltage, these two arrangements can be made independently.

Die Wechselspannungsquelle kann standardisierte einphasige Festspannungsnetze simulieren, beispielsweise ein 230Volt/50Hz-Festnetz, wie es derzeit in Europa eingesetzt wird.The AC voltage source can be standardized single-phase fixed voltage networks simulate, for example, a 230Volt / 50Hz landline, as it currently used in Europe.

Bei Einbringung von drei zusätzlichen Wicklungen in die elektrische Maschine, beispielsweise eine Klauenpolmaschine, kann eine dreiphasige Wechselspannungsquelle erhalten werden, die genauso wie die einphasige Wechselspannungsquelle in ihrer Spannung und Frequenz geregelt wird. Damit lassen sich ebenfalls standardisierte dreiphasige Festspannungsnetze simulieren, beispielsweise ein dreiphasiges 400Volt/50Hz-Festnetz entsprechend dem Festnetz in Europa.at Contribution of three additional Windings in the electrical machine, for example a claw-pole machine, can be obtained a three-phase AC voltage source, the as well as the single-phase AC voltage source in its voltage and frequency is regulated. This can also be standardized Three-phase fixed voltage networks simulate, for example, a three-phase 400Volt / 50Hz fixed line according to the fixed network in Europe.

Bei Fahrzeugstillstand kann der Verbrennungsmotor mittels der dann als Starter arbeitenden elektrischen Maschine in Betrieb genommen werden und anschließend bei laufendem Verbrennungsmotor in der dann generatorisch arbeitenden und vom Verbrennungsmotor angetriebenen elektrischen Maschine eine vorgebbare Wechselspannung U erzeugt werden.at Vehicle standstill, the internal combustion engine by means of then as Starter working electric machine can be put into operation and subsequently with the internal combustion engine running in the generator then working and powered by the internal combustion engine electric machine specifiable AC voltage U are generated.

Im Fahrbetrieb kann die übliche Regelung der elektrischen Maschine 10 im generatorischen Betrieb durchgeführt werden und zusätzliche eine vorgebbare Wechselspannung U an der zusätzlichen Wicklung erzeugt werden, wobei sowohl die Ausgangsspannung UA am Wechselrichter 16 als auch die Wechselspannungsquelle 27 bezüglich der Spannung durch Beeinflussung der Erregerstroms durch die Erregerwicklung 19 geregelt werden. Dabei ist eine Optimierung auf bestimmte Erfordernisse möglich. Beispielsweise kann der Erzeugung von elektrischer Energie im Generatorbetrieb der Vorzug gegenüber der Erzeugung einer bestimmten Wechselspannung U gegeben werden oder es kann die Erzeugung einer Wechselspannung U mit gewünschter Frequenz und Spannungshöhe priorisiert werden.When driving, the usual control of the electric machine 10 be performed in regenerative operation and additional a predetermined AC voltage U are generated at the additional winding, wherein both the output voltage UA at the inverter 16 as well as the AC voltage source 27 with respect to the voltage by influencing the excitation current through the exciter winding 19 be managed. An optimization to certain requirements is possible. For example, the generation of electrical energy in the generator mode can be given preference over the generation of a specific AC voltage U or the generation of an AC voltage U with the desired frequency and voltage level can be prioritized.

Claims

Electric machine, in particular three-phase machine with three stator windings, which can be connected to a battery via an inverter and with at least one additional winding which is assigned to the stator of the electric machine, characterized in that a voltage (U) is connected between the two terminals of the additional winding can be tapped, the frequency and / or voltage level is regulated to predetermined values.

Electrical machine according to claim 1, characterized that the electric machine is a starter generator, the component is a vehicle electrical system and via connecting means with the Internal combustion engine of the vehicle is in communication.

Electric machine according to claim 1 or 2, characterized in that the electric machine is a claw-pole machine is.

Electric machine according to one of the preceding Claims, characterized in that the associated inverter at least comprises a controller connected to the control unit of the internal combustion engine in Connection and exchanges data with that particular Include speed information.

Electrical machine according to claim 4, characterized that the controller regulates the excitation current through the excitation winding, that the output voltage of the working as a generator electric Machine is set to specified values.

Electrical machine according to claim 4 or 5, characterized in that the controller controls the inverter elements performs in a predeterminable manner for selectively operating the electric machine as a generator or Motor, wherein the generated electrical energy is supplied to the battery and the needed electrical energy is taken from the battery.

Electric machine according to one of the preceding Claims, characterized in that the inverter elements or the Amplifier of the inverter controlled by means of a pulse width modulation become.

Electric machine according to one of the preceding Claims, characterized in that the regulator of the inverter and / or the engine control unit Drive signals forms the speed of the internal combustion engine influence so that the output voltage can be specified on the additional winding Frequencies and / or voltage levels.

Electric machine according to one of the preceding Claims, characterized in that the induced in the additional winding Voltage (U) is in the range of 230 volts and 50Hz.

Electric machine according to one of the preceding Claims, characterized in that more than one additional winding present is, in particular three additional windings, the stator windings are assigned and generate output voltages, the three-phase are and in particular in the range of 400 volts and 50 Hz.