DE102005034123A1

DE102005034123A1 - Schnelle Drehmomentsteuerung eines Riemen-Drehstromgenerator-Starters

Info

Publication number: DE102005034123A1
Application number: DE102005034123A
Authority: DE
Inventors: Balarama V. West Bloomfield Murty; Chandra S. Troy Namuduri
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2004-07-26
Filing date: 2005-07-21
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2025-07-22
Also published as: US20060017290A1; DE102005034123B4; US7135784B2

Abstract

Ein Riemen-Drehstromgenerator-Starter-System, das bei eingeschalteter Fahrzeugzündung und abgeschaltetem Motor ständig einen magnetischen Vorfluss liefert, um beim Anschalten des Motors eine schnellere Drehmomentantwort zu liefern. Die Drehstromgenerator/Starter-Vorrichtung arbeitet bei eingeschalteter Zündung und laufendem Motor als Drehstromgenerator, um elektrische Energie an die elektrischen Einrichtungen des Fahrzeugs und die Batterie zu liefern, und bei abgeschaltetem Motor und eingeschalteter Zündung als Starter, um ein Motordrehmoment zum Starten des Motors zu liefern. Das System umfasst ferner eine Wechselrichter/Gleichrichter-Schaltung, die Wechselstrom an die Statorspulen liefert, wenn die Drehstromgenerator/Starter-Vorrichtung als Starter arbeitet. Das System liefert bei eingeschalteter Zündung und laufendem Motor einen Betriebsfeldstrom an die Feldspule und liefert bei eingeschalteter Zündung und abgeschaltetem Motor einen Vorfluss-Feldstrom an die Feldspule.

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Riemen-Drehstromgenerator-Starter-(BAS, belted-alternator-starter)-System für ein Fahrzeug und insbesondere auf ein BAS-System für ein Fahrzeug, bei dem das BAS-System eine Motorvorrichtung (Elektromotorvorrichtung) umfasst, die bei eingeschalteter Fahrzeugzündung und abgeschaltetem Motor (Brennkraftmaschine) einen minimalen Feldstrom empfängt, damit dann, wenn der Motor erneut gestartet wird, sofort ein Drehmoment geliefert werden kann.

Fahrzeuge verwenden Drehstromgeneratoren, die über einen mit dem Fahrzeugmotor gekoppelten Riemen angetrieben sind, um elektrische Leistung zu liefern. Der Drehstromgenerator umfasst einen Gleichrichter, um zum Aufladen der Fahrzeugbatterie Wechselstrom in Gleichstrom umzusetzen. Der Feldstrom des Drehstromgenerators wird geregelt, um für die richtige Batterieaufladung zu sorgen. Insbesondere werden in Fahrzeugen Klauenpol-Schleifringanker-Wechselstrom-Synchronvorrichtungen in Kombination mit einem Gleichrichter und einem Feldstromregler als Generator mit Riemenantrieb verwendet. Bei der Klauenpolvorrichtung sind Permanentmagnete verwendet worden, um die Leistungsabgabe und den Wirkungsgrad des Drehstromgenerators bei einer gegebenen Drehstromgeneratorgröße zu erhöhen.

Es sind bestimmte Fahrzeugentwürfe des Standes der Technik untersucht worden, die den Drehstromgenerator als Startermotor zum Starten des Motors verwenden, damit er abgeschaltet werden kann, wenn das Fahrzeug, etwa an einer roten Ampel, anhält, um dadurch Kraftstoff zu sparen. Diese Vorrichtungen sind allgemein als Riemen-Drehstromgenerator-Starter (BAS, belted-alternator-starter) bekannt. Das zum Starten des Motors erforderliche Drehmoment ist bei einem warmen Motor viel kleiner als bei einem kalten Motor. Daher ist eine Startvorrichtung erforderlich, um bei einem Kaltstart das erforderliche hohe Drehmoment zu liefern. Bei herkömmlichen Antriebssträngen liefert der Startermotor dieses Drehmoment und startet den Motor relativ langsam. Da der Drehstromgenerator über den Riemen direkt mit dem Motor verbunden ist und somit ein Riemenscheibenverhältnis besitzt, das im Vergleich zu dem Übersetzungsverhältnis des Startermotors kleiner ist, muss er so entworfen sein, dass er nicht nur zur Unterstützung eines Kaltstarts, sondern auch zugunsten eines schnelleren Beschleunigens des Motors ein höheres Drehmoment erzeugt, damit das Starten für den Fahrer transparenter wird.

Bei den herkömmlichen Fahrzeugen, die einen BAS verwenden, sind die drei Phasen des synchronen Drehstromgenerators mit einer aktiven Dreiphasen-Brückenschaltung verbunden, die als gesteuerter Gleichrichter arbeitet, wenn der BAS in der Generatorbetriebsart ist, und als Wechselrichter arbeitet, wenn der BAS in der Motorbetriebsart ist.

Der durch die Permanentmagnete erzeugte magnetische Fluss und/oder die Feldspule in dem Rotor induzieren einen Strom in den Statorspulen. Die Wechselwirkung von Magnetfluss und Strom ergibt das Drehmoment des Drehstromgenerators. Das herkömmliche BAS-System würde gemäß den Befehlen der Antriebsstrangsteuereinrichtung beim Starten des Fahrzeugmotors den Feldstrom und den Statorstrom gleichzeitig liefern. Jedoch ist unter dieser Steuerung die Drehmomentantwort des Motors im Bereich von 400-600 ms unannehmbar langsam. Es sollte ein BAS bereit gestellt werden, der das Drehmoment beim Starten des Motors schneller erzeugt, damit das Neustarten des Motors, etwa nach dem Anhalten an einer roten Ampel, für den Fahrer des Fahrzeugs transparenter wird.

In Übereinstimmung mit den Lehren der Erfindung ist ein BAS-System für ein Fahrzeug offenbart, das bei eingeschalteter Fahrzeugzündung und abgeschaltetem Motor ständig einen Rotor-Vorfluss liefert, um beim Anschalten des Motors eine schnellere Drehmomentantwort zu liefern. Das BAS-System umfasst eine Drehstromgenerator/Starter-Vorrichtung mit einer Feldspule und drei Statorspulen. Die Drehstromgenerator/Starter-Vorrichtung arbeitet bei eingeschalteter Zündung und laufendem Motor als Drehstromgenerator, um elektrische Energie an die elektrischen Einrichtungen des Fahrzeugs und die Batterie zu liefern, und bei abgeschaltetem Motor und eingeschalteter Zündung als Starter, um ein Motordrehmoment zum Starten des Motors zu liefern. Das BAS-System umfasst ferner eine Wechselrichter/Gleichrichter-Schaltung, die mit den Statorspulen und der Batterie elektrisch gekoppelt ist. Die Wechselrichter/Gleichrichter-Schaltung setzt die Batterieenergie um, um Wechselstrom an die Statorspulen zu liefern, wenn die Drehstromgenerator/Starter-Vorrichtung als Starter arbeitet. Das BAS-System liefert bei eingeschalteter Zündung und laufendem Motor einen Betriebsfeldstrom an die Feldspule und liefert bei eingeschalteter Zündung und abgeschaltetem Motor einen Vorfluss-Feldstrom an die Feldspule.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben; in diesen zeigen:
1 einen Stromlaufplan eines Riemen-Drehstromgenerator-Starter-Systems, das ein Vorfluss-Steuerschema verwendet, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 einen Ablaufplan, der die Funktionsweise des Vorfluss-Steuerschemas des Riemen-Drehstromgenerator-Starter-Systems der Erfindung zeigt; und
3 einen Graphen, der den zeitlichen Verlauf der Drehmomentanwort für verschiedene aufgebrachte Rotor-Vorflüse zeigt, wobei die Zeit auf der horizontalen Achse aufgetragen ist und das Motordrehmoment auf der vertikalen Achse aufgetragen ist.
Die folgende Besprechung der Ausführungsformen der Erfindung, die auf ein Riemen-Drehstromgenerator-Starter-System, das einen Feldspulen-Vorfluss verwendet, gerichtet ist, ist rein beispielhafter Natur und keinesfalls dazu gedacht, die Erfindung oder ihre Anwendungen oder Verwendungen zu begrenzen.
1 ist ein Stromlaufplan eines Riemen-Drehstromgenerator-Starter-(BAS, belted-alternator-starter)-Systems 10, das ein Vorfluss-Steuerschema verwendet, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das BAS-System 10 umfasst eine Klauenpolmotorvorrichtung 12, die in ihrem Rotor eine Feldspule 14 und in ihrem Stator drei Wechselstrom-Synchronläufer-Spulen 16, 18 und 20 enthält. In dem Rotor der Vorrichtung 12 sind Permanentmagnete 22 zwischen den Klauenpolen aufgenommen, um einen zusätzlichen Fluss zu jenem, der durch die Feldspule 14 erzeugt wird, zu bewirken, wobei der Gesamtfluss dafür verantwortlich ist, dass an den Statorspulen 16-20 eine Spannung erzeugt wird. Die Wechselwirkung des durch die Feldspule 14 und die Permanentmagnete 22 erzeugten magnetischen Flusses mit dem Strom durch die Spulen 16-20 erzeugt das Drehmoment, das den Motor während des Startens antreibt. In dem Drehstromgenerator kann ein Positions-/Geschwindigkeitssensor (nicht ge zeigt) enthalten sein, um Winkelinformationen der Rotorpole relativ zu den Statorspulen 16-20 und die Geschwindigkeit des Rotors relativ zu dem Stator zu liefern.
Das BAS-System 10 umfasst eine Pulsweitenmodulations-(PWM)-Steuereinrichtung 28 mit einem Zerhacker 30, die den an die Feldspule 14 angelegten Feldstrom steuert. An den Zerhacker 30 werden geeignete Steuersignale angelegt, um die Impulsbreite der Feldspannung einzustellen und den Soll-Feldstrom zu liefern, der als elektrische Ausgangsgröße des Systems 10 ausgegeben werden muss, wenn dieses bei laufendem Fahrzeugmotor als Drehstromgenerator verwendet wird. In der Motorbetriebsart bei eingeschalteter Zündung und abgeschaltetem Motor stellen die an den Zerhacker 30 angelegten Steuersignale die Impulsbreite der Feldspannung so ein, dass der Vorflusswert des Feldstroms geliefert wird, wie im Folgenden noch besprochen wird. In der Motorbetriebsart stellen die an den Zerhacker 30 angelegten Steuersignale dann, wenn ein Drehmomentbefehl als positiv ausgegeben wird, um den Motor zu starten, die Impulsbreite der Feldspannung so ein, dass ein Startwert des Feldstroms geliefert wird. Der Betrieb einer PWM-Steuereinrichtung in einem BAS-System ist Fachleuten wohlbekannt.
Das System 10 umfasst eine Wechselrichter/Gleichrichter-Schaltung 34 mit mehreren Dioden 36, die den Wechselstrom von den Spulen 16-20 zu einem Gleichstrom gleichrichten, um die Fahrzeugbatterie (nicht gezeigt) aufzuladen, wenn der Motor läuft. Die Wechselrichter/Gleichrichter-Schaltung 34 enthält außerdem zahlreiche MOSFET-Schalter 38, die wahlweise ein- und ausgeschaltet werden, um zum Umwandeln des Batteriegleichstroms in einen Wechselstrom in den Spulen 16-20 die Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzung zu veranlassen. Das System 10 enthält eine Drehmomentsteuereinrichtung 42, die Drehmomentbefehle und Rotordrehzahlbefehle von der Antriebsstrangsteuereinrichtung (nicht gezeigt) empfängt. um die Schaltung 34 zu steuern, wenn das System 10 als Starter arbeitet. Die Drehmomentsteuereinrichtung 42 erzeugt einen Stromamplitudenbefehl und einen Frequenzbefehl zum Steuern der Amplitude, der Frequenz und der Phase des in den Spulen 16-20 fließenden Stroms. Die Drehmomentsteuereinrichtung 42 legt außerdem den befohlenen Wert des Feldstroms in der Feldspule 14 fest, damit das Soll-Motordrehmoment geliefert wird, wenn der Motor läuft, und stellt beim Starten des Motors, wenn die induzierte Spannung nahezu null ist, den Feldstrom auf einen Startwert ein.
Es sei angemerkt, dass der Drehmomentbefehl, wenn sich das System 10 in der Motorbetriebsart befindet, positiv ist, während der Drehmomentbefehl, wenn sich das System 10 in der Generatorbetriebsart befindet, negativ ist. Wenn der Drehmomentbefehl positiv ist und der Motor abgeschaltet ist, wird dann, wenn die Steuereinrichtung einen Motorstartbefehl empfängt, die Feldstromreferenz von einem Vorflusswert zu einem höheren Startwert verändert. Wenn in der Generatorbetriebsart der Drehmomentbefehl negativ ist, wird die Feldstromreferenz in Abhängigkeit von der Last, dem Batterieladungszustand und der Busspannung eingestellt.
Eine Wechselrichtersteuereinrichtung 40 in der Wechselrichter/Gleichrichter-Schaltung 34 empfängt den Stromamplitudenbefehl und den Frequenzbefehl und erzeugt Steuersignale G1-G6, die die Schalter 36 ein- und ausschalten, um die gewünschte Wechselstromumsetzung zu bewirken. Eine in einem BAS-System verwendete Wechselrichter/Gleichrichter-Schaltung dieses Typs ist Fachleuten wohlbekannt.
Wenn bei den herkömmlichen BAS-Systemen der Motor erneut gestartet wird, werden die Schalter 38 wahlweise ein- und ausgeschaltet, um den Spulen gleichzeitig mit dem Anlegen des Feldstroms an die Feldspule 14 Wechselstrom zu liefern. Da jedoch der durch den Feldstrom erzeugte Feldfluss eine relativ lange Zeit braucht, um sich aufzubauen, benötigt auch das zum Antreiben des Motors beim Starten verfügbare Drehmoment eine relativ lange Zeit, um linear anzusteigen, da der Wert des verfügbaren Drehmoments direkt mit dem Feldstrom zusammenhängt. Genauer gesagt bestimmt der Feldfluss multipliziert mit dem Statorstrom das Drehmoment.
Gemäß der Erfindung wird die Unfähigkeit, in einem BAS-System das Drehmoment schnell zu liefern, dadurch gemildert, dass in der Vorrichtung 12 ein Vorflussstrom vorgesehen ist. Dies wird erreicht, indem bei eingeschalteter Zündung und abgeschaltetem Motor kontinuierlich ein Feldstrom in der Feldspule 14 aufrechterhalten wird, so dass stets ein Fluss vorhanden ist. Wenn der Motor angehalten ist, schickt die PWM-Steuereinrichtung 28 einen minimalen Strom durch die Feldspule 14, so dass dann, wenn das Starten des Motors befohlen wird, bereits ein Fluss in der Vorrichtung 12 verfügbar ist, der sofort ein Drehmoment hervorrufen kann, wenn der Statorstrom in den Spulen 16-20 eingeschaltet wird und der Feldstrom per Befehl auf einen höheren Startwert gelegt wird. In dieser Ausführungsform sorgen die Permanentmagnete 22 für einen zusätzlichen magnetischen Fluss zwischen der Feldspule 14 und den Statorspulen 16-20. Da die Permanentmagnete 22 ebenso einen Fluss bewirken, darf die Stärke des an die Spule 14 angelegten Vorflussstroms bei abgeschaltetem Motor kleiner sein. In einer alternativen Ausführungsform können die Magnete 22 weggelassen sein, jedoch kann ein größerer Vorflussstrom in der Spule 14 erforderlich sein, um beim Starten das gleiche Motordrehmoment zu liefern. In beiden Ausführungsformen wird der Feldspulenstrom auf einen höheren Startwert eingestellt, wenn von der Steuereinrichtung ein Befehl zum Starten des Motors empfangen wird.
Nachdem der Motor gestartet ist, wird der Feldstrom in der Drehstromgeneratorbetriebsart jedoch in herkömmlicher Weise in Abhängigkeit von der Busspannung und dem Batterieladungszustand eingestellt.
2 ist ein Ablaufplan 50, der die Funktionsweise des BAS-Systems 10 der Erfindung zeigt. Das System 10 ermittelt in der Entscheidungsraute 52, ob die Fahrzeugzündung eingeschaltet ist. Wenn die Zündung eingeschaltet ist, ermittelt das System 10 in der Entscheidungsraute 54, ob der Motor angehalten ist. Wenn der Motor nicht angehalten ist, ermittelt das System 10 in der Entscheidungsraute 60, ob sich der Motor in der Laufbetriebsart befindet. Wenn sich der Motor in der Laufbetriebsart befindet, stellt das System 10 im Kasten 56 den Feldstrom in der Spule 14 und den Statorstrom in den Spulen 16-20 anhand der an die Steuerkästen 30 und 40 für einen Drehstromgenerator geschickten Steuersignale auf die normalen Betriebswert ein. Wenn das System 10 in der Entscheidungsraute 54 ermittelt, dass der Motor angehalten ist, stellt es im Kasten 58 den Statorstrom auf null, I_arm = 0, und den Feldstrom in der Spule 14 auf einen vorgegebenen Minimalwert, I_{field_min}, ein, um den Vorflussstrom bereitzustellen. Der Feldstrom wird bei abgeschaltetem Motor und eingeschalteter Zündung auf dem Minimalwert I_{field_min} gehalten. Das System 10 prüft in der Entscheidungsraute 62 dann, ob der Motor einen Startbefehl erhalten hat. Wenn der Startbefehl ausgegeben worden ist, stellt das System 10 im Kasten 64 den Statorstrom und den Feldstrom auf vorgegebene Startstromwerte I_{arm_start} bzw. I_{field_start} ein. Wenn bei der Entscheidungsraute 62 kein Motorstartbefehl ausgegeben worden ist, wird im Kasten 58 der Statorstrom auf null, I_arm = 0, eingestellt, während der Feldstrom in der Spule 14 auf den vorgegebenen Minimalwert, I_{field_min} eingestellt wird. Nachdem die Startströme I_{arm_start} und I_{field_start} bereitgestellt sind, setzt der Algorithmus mit dem Ausführen anderer (nicht gezeigter) Systemprüfungen und Steuerfunktionen fort, bis er in einer Schleife zum Kasten 52 zurückkehrt.
Der Vorflussstrom kann ein beliebiger Strom sein, der für die hier beschriebenen Zwecke geeignet ist. 3 ist ein Graph, der repräsentative Beispiele von Vorflussströmen für die Spule 14 zeigt, wobei die Zeit auf der horizontalen Achse aufgetragen ist und das Motordrehmoment auf der vertikalen Achse aufgetragen ist. Die Linie 66 des Graphen, die für den Stand der Technik repräsentativ ist, zeigt, wann das Motordrehmoment ohne an die Feldspule 14 angelegten Vorflussstrom das Soll-Motordrehmoment erreicht. Die Linie 68 des Graphen zeigt, wie schnell der Motor bei einem an die Feldspule 14 angelegten Vorflussstrom von 0,25 A das Soll-Motordrehmoment erreicht; die Linie 70 des Graphen zeigt, wie schnell der Motor bei einem an die Feldspule 14 angelegten Vorflussstrom von 0,5 A das Soll-Motordrehmoment erreicht; die Linie 72 des Graphen zeigt, wie schnell der Motor bei einem an die Feldspule 14 angelegten Vorflussstrom von 1,0 A das Soll-Motordrehmoment erreicht. Wie ersichtlich ist, entsteht das Motordrehmoment durch Anlegen eines Vorflussstroms an die Spule 14 viel schneller als bei den auf dem Gebiet bekannten Systemen.
Es sei angemerkt, dass sich jenseits eines Vorflussstroms von 0,5 A keine wesentliche Verbesserung der Drehmomentantwortzeit ergibt. Um die Verluste des BAS-Systems während des Anhaltens des Motors bei eingeschalteter Zündung zu verringern, sollte der kleinste Vorfluss-Feldstrom, der die Soll-Drehmomentantwort erreicht, bereitgestellt werden. Andere BAS-Systeme können andere optimale Vorflussströme haben.
Zusammengefasst betrifft die Erfindung ein Riemen-Drehstromgenerator-Starter-System, das das bei eingeschalteter Fahrzeugzündung und abge schaltetem Motor ständig einen magnetischen Vorfluss liefert, um beim Anschalten des Motors eine schnellere Drehmomentantwort zu liefern. Die Drehstromgenerator/Starter-Vorrichtung arbeitet bei eingeschalteter Zündung und laufendem Motor als Drehstromgenerator, um elektrische Energie an die elektrischen Einrichtungen des Fahrzeugs und die Batterie zu liefern, und bei abgeschaltetem Motor und eingeschalteter Zündung als Starter, um ein Motordrehmoment zum Starten des Motors zu liefern. Das System umfasst ferner eine Wechselrichter/Gleichrichter-Schaltung, die Wechselstrom an die Statorspulen liefert, wenn die Drehstromgenerator/Starter-Vorrichtung als Starter arbeitet. Das System liefert bei eingeschalteter Zündung und laufendem Motor einen Betriebsfeldstrom an die Feldspule und liefert bei eingeschalteter Zündung und abgeschaltetem Motor einen Vorfluss-Feldstrom an die Feldspule.

Claims

Riemen-Drehstromgenerator-Starter-System (10) für ein Fahrzeug, wobei das Fahrzeug eine Zündung, einen Motor, elektrische Einrichtungen und eine Batterie enthält, wobei das System (10) umfasst: eine Drehstromgenerator/Starter-Vorrichtung (12), die eine Feldspule (14) und mehrere Statorspulen (16, 18, 20) enthält, wobei die Drehstromgenerator/Starter-Vorrichtung (12) bei eingeschalteter Zündung und angeschaltetem Motor als Drehstromgenerator arbeitet, um elektrische Energie an die elektrischen Einrichtungen und die Batterie zu liefern, und bei abgeschaltetem Motor und eingeschalteter Zündung als Starter arbeitet, um ein Motordrehmoment zum Starten des Motors zu liefern; eine Wechselrichter/Gleichrichter-Schaltung (34), die mit den mehreren Statorspulen (16, 18, 20) und der Batterie elektrisch gekoppelt ist, wobei die Wechselrichter/Gleichrichter-Schaltung (34) die Batterieenergie umsetzt, um Wechselstrom an die mehreren Statorspulen (16, 18, 20) zu liefern, wenn die Drehstromgenerator/Starter-Vorrichtung (12) als Starter arbeitet; und eine Steuereinrichtung (28), wobei die Steuereinrichtung (28) bei eingeschalteter Zündung und angeschaltetem Motor einen Betriebsfeldstrom an die Feldspule (14) liefert und bei eingeschalteter Zündung und abgeschaltetem Motor einen Vorfluss-Feldstrom an die Feldspule (14) liefert.
System (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei abgeschaltetem Motor der Vorfluss-Feldstrom unter Minimierung des gezogenen Batteriestroms einem Minimalwert entspricht, der eine Soll-Startdrehmomentantwort in einer Motorantriebsbetriebsart erreicht.
System (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorfluss-Feldstrom zwischen 0,25 und 1,0 A liegt.
System (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorfluss-Feldstrom etwa 0,5 A beträgt.
System (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehstromgenerator/Starter-Vorrichtung (12) Permanentmagnete (22) zwischen Klauenpolen enthält.
System (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Statorspulen (16, 18, 20) drei Statorspulen (16, 18, 20) sind.
System (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehstromgenerator/Starter-Vorrichtung (12) eine Dreiphasen-Wechselstrom-Synchronmaschine (12) ist und die Wechselrich ter/Gleichrichter-Schaltung (34) eine aktive Dreiphasen-Brückenschaltung (34) ist.
System (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehstromgenerator/Starter-Vorrichtung (12) eine Klauenpolvorrichtung (12) ist.
Riemen-Drehstromgenerator-Starter-System (10) für ein Fahrzeug, wobei das Fahrzeug eine Zündung, einen Motor, elektrische Einrichtungen und eine Batterie enthält, wobei das System (10) umfasst: eine Klauenpol-Dreiphasen-Wechselstrom-Sychronmaschine (12), die eine Feldspule (14) und Permanentmagneten (22) in einem Rotor der Maschine (12) sowie drei Statorspulen (16, 18, 20) in einem Stator der Maschine (12) enthält, wobei die Maschine (12) bei eingeschalteter Zündung und angeschaltetem Motor als Drehstromgenerator arbeitet, um elektrische Energie an die elektrischen Einrichtungen und die Batterie zu liefern, und bei abgeschaltetem Motor und eingeschalteter Zündung als Starter arbeitet, um nach Bedarf ein Motordrehmoment zum Starten des Motors zu liefern; eine aktive Dreiphasen-Brückenschaltung (34), die mit den Statorspulen (16, 18, 20) und der Batterie elektrisch gekoppelt ist, wobei die Brückenschaltung (34) den Wechselstrom von der Maschine (12) gleichrichtet, um die Batterie aufzuladen, wenn die Maschine (12) als Drehstromgenerator arbeitet, und die Batterieenergie umsetzt, um Wechselstrom an die Statorspulen zu liefern, wenn die Maschine (12) als Starter arbeitet; und eine Steuereinrichtung (28), wobei die Steuereinrichtung (28) bei eingeschalteter Zündung und angeschaltetem Motor einen Be triebsfeldstrom an die Feldspule (14) liefert und bei eingeschalteter Zündung und abgeschaltetem Motor einen Vorfluss-Feldstrom an die Feldspule (14) liefert und auf einen Motorstartbefehl hin einen maximalen Feldstrom an die Feldspule (14) liefert.
System (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei abgeschaltetem Motor der Vorfluss-Feldstrom unter Minimierung des gezogenen Batteriestroms einem Minimalwert entspricht, der eine Soll-Startdrehmomentantwort in einer Motorantriebsbetriebsart erreicht.
System (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorfluss-Feldstrom zwischen 0,25 und 1,0 A liegt.
System (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorfluss-Feldstrom etwa 0,5 A beträgt.
Verfahren zum Bereitstellen eines Vorflusses in einem Riemen-Drehstromgenerator-Starter-System (10) für ein Fahrzeug, wobei das Fahrzeug eine Zündung, einen Motor, elektrische Einrichtungen und eine Batterie enthält, wobei das Verfahren umfasst: Vorsehen einer Drehstromgenerator/Starter-Vorrichtung (12), die eine Feldspule (14) und wenigstens eine Statorspule (16, 18, 20) enthält; Betreiben der Drehstromgenerator/Starter-Vorrichtung (12) bei eingeschalteter Zündung und angeschaltetem Motor als Drehstrom generator, um elektrische Energie an die elektrischen Einrichtungen und die Batterie zu liefern; Betreiben der Drehstromgenerator/Starter-Vorrichtung (12) bei abgeschaltetem Motor und eingeschalteter Zündung als Starter, um ein Motordrehmoment zum Starten des Motors zu liefern; Liefern eines Betriebsfeldstroms an die Feldspule (14) bei eingeschalteter Zündung und angeschaltetem Motor; und Liefern eines Vorfluss-Feldstroms an die Feldspule (14) bei eingeschalteter Fahrzeugzündung und abgeschaltetem Fahrzeugmotor.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Liefern eines Vorfluss-Feldstroms an die Feldspule (14) bei abgeschaltetem Motor unter Minimierung des gezogenen Batteriestroms das Liefern eines Vorfluss-Feldstroms umfasst, der einem Minimalwert entspricht, der eine Soll-Startdrehmomentantwort in einer Motorantriebsbetriebsart erreicht.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Liefern eines Vorfluss-Feldstroms an die Feldspule (14) das Liefern eines Vorfluss-Feldstroms an die Feldspule (14) umfasst, der zwischen 0,25 und 1,0 A liegt.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Liefern eines Vorfluss-Feldstroms an die Feldspule (14) das Liefern eines Vorfluss-Feldstroms an die Feldspule (14) von etwa 0,5 A umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Betreiben der Drehstromgenerator/Starter-Vorrichtung (12) als Starter das Umsetzen der Batterieenergie umfasst, um Wechselstrom an die wenigstens eine Statorspule (16, 18, 20) zu liefern.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsehen der Drehstromgenerator/Starter-Vorrichtung (12) das Vorsehen einer Drehstromgenerator/Starter-Vorrichtung (12) mit Permanentmagneten (22) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsehen der Drehstromgenerator/Starter-Vorrichtung (12) das Vorsehen einer Dreiphasen-Wechselstrom-Synchronmaschine (12) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsehen einer Drehstromgenerator/Starter-Vorrichtung (12) das Vorsehen einer Klauenpolvorrichtung (12) umfasst.