DE102011078958A1 - Method for operating an electric machine coupled to an internal combustion engine in a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer mit einer Brennkraftmaschine gekoppelten elektrischen Maschine in einem Kraftfahrzeug, wobei die elektrische Maschine eine Ständerwicklung, eine Läuferwicklung, einen der Läuferwicklung zugeordneten Feldregler und einen der Ständerwicklung nachgeschalteten Stromrichter mit ansteuerbaren Schaltelementen aufweist, wobei ein Erregerstrom durch die Läuferwicklung in Abhängigkeit von einem Betriebsmodus der elektrischen Maschine vorgegeben wird, wobei die elektrische Maschine in einem ersten Generatorbetriebsmodus als Generator betrieben wird, um das Kraftfahrzeug abzubremsen, wobei die dabei rückgewonnene Bremsenergie gespeichert wird.The present invention relates to a method for operating an engine coupled to an internal combustion engine in a motor vehicle, wherein the electric machine comprises a stator winding, a rotor winding, a rotor winding associated field controller and a stator winding downstream power converter with controllable switching elements, wherein an excitation current through the Rotor winding is given in response to an operating mode of the electric machine, wherein the electric machine is operated in a first generator operating mode as a generator to decelerate the motor vehicle, wherein the thereby recovered braking energy is stored.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer mit einer Brennkraftmaschine gekoppelten elektrischen Maschine in einem Kraftfahrzeug.The present invention relates to a method for operating an engine coupled to an internal combustion engine in a motor vehicle.
Stand der TechnikState of the art
Als elektrische Maschinen werden in Kraftfahrzeugen häufig Klauenpolgeneratoren mit elektrischer Erregung eingesetzt. Der Strom durch die Läuferwicklung dient als Stellgröße zur Regelung der gewünschten Ausgangsspannung und wird von einem zugeordneten Feldregler vorgegeben. Die Regelung verhindert beispielsweise, dass durch die sehr unterschiedlichen Motordrehzahlen von dem Generator stark schwankende Spannungswerte geliefert würden, die gegebenenfalls die nachgeordnete Elektrik beschädigen könnten.As electric machines Klauenpolgeneratoren are often used in electric vehicles with electrical excitement. The current through the rotor winding serves as a manipulated variable for controlling the desired output voltage and is specified by an assigned field controller. The regulation prevents, for example, that due to the very different engine speeds the generator would deliver strongly fluctuating voltage values which could possibly damage the downstream electrical system.
Es ist auch bekannt, elektrische Maschinen als Startergeneratoren einzusetzen, um einerseits den Verbrennungsmotor im Motorbetrieb der elektrischen Maschine zu starten (”anzulassen”) und andererseits Strom für das Bordnetz und zum Laden der Kraftfahrzeugbatterie im Generatorbetrieb der elektrischen Maschine zu erzeugen.It is also known to use electrical machines as starter generators, on the one hand to start ("start up") the internal combustion engine during engine operation of the electric machine and, on the other hand, to generate electricity for the vehicle electrical system and for charging the motor vehicle battery during generator operation of the electric machine.
Elektrische Maschinen, die auch zum Fahrzeug-Antrieb eingesetzt werden, sind aus dem Bereich der Hybrid-Fahrzeuge bekannt. Ein Ziel hierbei ist, den Verbrennungsmotor bei niedrigen Drehzahlen, bei denen dieser noch nicht sein volles Drehmoment liefert, zu unterstützen sog. Boostbetrieb, Turboloch-Kompensation). Mit dem Begriff ”Rekuperationssystem” werden Systeme bezeichnet, bei denen eine elektrische Maschine als Generator mit möglichst großem Drehmoment betrieben wird, um das Fahrzeug abzubremsen und die dabei rückgewonnene Bremsenergie zwischenzuspeichern. Üblicherweise werden für diese Zwecke permanenterregte Synchronmaschinen eingesetzt, die bei höheren Spannungen (üblicherweise > 100 V) betrieben werden. Dies führt zu einem komplexen Systemaufbau verbunden mit großen Änderungen im Triebstrang sowie aufwendigen Schutzmaßnahmen aufgrund der hohen Spannung. Neben einem hohen Integrationsaufwand führt ein derartiges System zu hohen Mehrkosten.Electric machines, which are also used for vehicle propulsion, are known from the field of hybrid vehicles. A goal here is to support the engine at low speeds at which it does not yet deliver its full torque, so-called. Boost operation, turbo lag compensation). The term "recuperation system" refers to systems in which an electric machine is operated as a generator with the greatest possible torque in order to decelerate the vehicle and to buffer the braking energy recovered in the process. Usually permanent magnet synchronous machines are used for this purpose, which are operated at higher voltages (usually> 100 V). This leads to a complex system structure associated with major changes in the drive train and complex protective measures due to the high voltage. In addition to a high integration cost, such a system leads to high additional costs.
Es ist wünschenswert, einen Hybrid- und/oder Rekuperationsbetrieb auch mit herkömmlichen elektrischen Maschinen wirtschaftlich möglich zu machen.It is desirable to make hybrid and / or recuperation operation economically possible even with conventional electric machines.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betreiben einer mit einer Brennkraftmaschine gekoppelten elektrischen Maschine in einem Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method for operating an electric machine coupled to an internal combustion engine in a motor vehicle having the features of
Vorteile ErfindungAdvantages invention
Die Erfindung macht es möglich, eine herkömmliche elektrische Maschine (bspw. einen Klauenpolgenerator oder riemengetriebenen Startergenerater etc.) auch für Hybrid- und/oder Rekuperationszwecke einsatzfähig zu machen, indem eine besondere Art der Erregerstromvorgabe bereitgestellt wird. Insbesondere wird der Erregerstrom in Abhängigkeit vom Betriebsmodus der elektrischen Maschine unterschiedlich bereitgestellt, wobei insbesondere mehrere Generatorbetriebsmodi und/oder mehrere Motorbetriebsmodi unterschieden werden. Der Erregerstrom wird dabei so eingestellt, dass er für den jeweiligen Betriebsmodus möglichst optimal ist. Insbesondere ist die Erregerstromvorgabe nicht für alle Betriebsmodi gleich. Der Erregerstrom wird somit in wenigstens zwei Betriebsmodi gemäß jeweils einer anderen Vorschrift bereitgestellt, bspw. in dem ersten Generatorbetriebsmodus in Abhängigkeit von einem erwünschten Bremsmoment und in einem anderen Betriebsmodus in Abhängigkeit von der erwünschten Generatorspannung.The invention makes it possible to make a conventional electric machine (for example a claw-pole generator or belt-driven starter generator, etc.) also suitable for hybrid and / or recuperation purposes by providing a special type of exciting current specification. In particular, the exciting current is provided differently depending on the operating mode of the electric machine, wherein in particular a plurality of generator operating modes and / or a plurality of engine operating modes are distinguished. The excitation current is adjusted so that it is as optimal as possible for the respective operating mode. In particular, the exciter current bias is not the same for all modes of operation. The exciting current is thus provided in at least two operating modes according to a different regulation, for example in the first generator operating mode as a function of a desired braking torque and in another operating mode as a function of the desired generator voltage.
Durch den Einsatz herkömmlicher elektrischer Maschinen sind fast keine Modifikationen am Antriebsstrang notwendig. Der Wirkungsgrad der elektrischen Maschine kann erhöht werden. Erfolgt die Vorgabe als Regelung, kann der gewünschte Erregerstrom (”IErr”) besonders genau beibehalten werden.By using conventional electrical machines, almost no modifications to the powertrain are necessary. The efficiency of the electric machine can be increased. If the default is set as a control, the desired excitation current ("IErr") can be maintained particularly accurately.
Als Betriebsmodus kann zunächst grob zwischen einem Motorbetrieb und einem Generatorbetrieb der elektrischen Maschine unterschieden werden. Daneben kann auch der Aus-Betrieb, in dem der Erregerstrom abgeschaltet ist, berücksichtigt werden.As an operating mode can first be roughly distinguished between a motor operation and a generator operation of the electric machine. In addition, the off-mode, in which the excitation current is switched off, can be taken into account.
Ein Motorbetrieb umfasst zweckmäßigerweise einen Startvorgang (”Anlassen”), einen Start/Stopp-Betrieb und/oder einen elektrisch unterstützten Fahrbetrieb (sog. Boostmodus).A motor operation expediently comprises a starting process ("starting"), a start / stop operation and / or an electrically assisted driving operation (so-called boost mode).
Die Art des Generatorbetriebs wird im Wesentlichen durch entsprechende Ansteuerung der Schaltelemente des Stromrichters gesteuert. Der Generatorbetrieb umfasst zweckmäßigerweise den Betrieb als Hochsetzsteller (HSS) mit Laden der Batterie, als Aktiver Gleichrichter (AGLR; hierbei werden die Schaltelemente im natürlichen Kommutierungszeitpunkt geschaltet, es ergibt sich ein ähnliches Verhalten wie beim konventionellen Dioden-Gleichrichter) mit Laden der Batterie, AGLR mit elektrischem Nullmoment und/oder AGLR mit elektrischem Bremsen.The type of generator operation is controlled substantially by appropriate control of the switching elements of the power converter. The generator operation expediently includes operation as a boost converter (HSS) with charging of the battery, as an active rectifier (AGLR, in which the switching elements are switched in the natural commutation time, resulting in a similar behavior as in the conventional diode rectifier) with charging the battery, AGLR with electric Zero moment and / or AGLR with electric braking.
Die Vorgabe des Erregerstroms erfolgt in einer Ausgestaltung vorzugsweise in Abhängigkeit von der I-U-Charakteristik der Kraftfahrzeugbatterie. Hierbei wird die Batterie zunächst mit einem definierten Sollstrom und anschließend mit einer definierten Sollspannung geladen. Die Vorgabe des Erregerstroms (IErr) erfolgt ebenso vorzugsweise in Abhängigkeit von Drehzahl (nG) und gefordertem Drehmoment (MWunsch). Sie kann von weiteren Größen abhängen, wie z. B. Temperatur (T), Ständerspannung (UG) und/oder Ständerstrom (IG). Die Vorgabe des Erregerstroms erfolgt ebenso vorzugsweise in Abhängigkeit von Verbraucherspannungen und -strömen, die in das Bordnetz abgegeben werden.The specification of the excitation current is carried out in one embodiment preferably as a function of the I-U characteristic of the motor vehicle battery. In this case, the battery is first charged with a defined nominal current and then with a defined nominal voltage. The specification of the excitation current (IErr) is also preferably carried out as a function of speed (nG) and required torque (MWunsch). It may depend on other sizes, such. As temperature (T), stator voltage (UG) and / or stator current (IG). The specification of the excitation current is also preferably carried out as a function of consumer voltages and currents that are delivered to the electrical system.
Bevorzugterweise erfolgt die Vorgabe des Erregerstroms in Abhängigkeit von einem oder mehreren der nachfolgend erläuterten Betriebsmodi. Die hier gewählte Drehzahlschwelle von 3.000 rpm (= U/min) ist rein beispielhaft und abhängig von der sog. Angehdrehzahl der elektrischen Maschine.Preferably, the specification of the excitation current in dependence on one or more of the operating modes explained below. The speed threshold of 3,000 rpm (= rpm) selected here is purely exemplary and dependent on the so-called starting speed of the electric machine.
0. Modus (1. Motorbetriebsmodus): Verbrennungsmotor starten0. Mode (1st engine operating mode): Start combustion engine
Der Erregerstrom wird hier zweckmäßigerweise auf seinen maximal zulässigen Wert (IErr_Grenz) eingestellt, um einen möglichst großen magnetischen Fluss zu erhalten, so dass die elektrische Maschine dem Verbrennungsmotor ein maximales Startmoment bei minimalem Phasenstrom zur Verfügung stellt. Es wird der maximale Phasenstrom (IPhase_Max) geregelt.The excitation current is expediently set to its maximum permissible value (IErr_Grenz) in order to obtain the largest possible magnetic flux, so that the electric machine provides the internal combustion engine with a maximum starting torque with minimum phase current. The maximum phase current (IPhase_Max) is regulated.
1. Modus (1. Motorbetriebsmodus): Verbrennungsmotor starten (Start/Stopp)1st mode (1st engine operating mode): Start combustion engine (start / stop)
Der Erregerstrom wird hier zweckmäßigerweise auf seinen maximal zulässigen Wert (IErr_Grenz) eingestellt, um einen möglichst großen magnetischen Fluss zu erhalten, so dass die elektrische Maschine dem Verbrennungsmotor ein maximales Startmoment bei minimalem Phasenstrom zur Verfügung stellt. Es wird der maximale Phasenstrom (IPhase_Max) geregelt. Im Start-/Stopp-Betrieb kann während der Stopp-Phase ein kleiner Erregerstrom gehalten werden. Die hat den Vorteil, dass der darauf folgende Motorstart verzögerungsfrei erfolgen kann.The excitation current is expediently set to its maximum permissible value (IErr_Grenz) in order to obtain the largest possible magnetic flux, so that the electric machine provides the internal combustion engine with a maximum starting torque with minimum phase current. The maximum phase current (IPhase_Max) is regulated. During start / stop operation, a small excitation current can be kept during the stop phase. This has the advantage that the subsequent engine start can take place without delay.
2. Modus (2. Motorbetriebsmodus): Momenten-Unterstützung des Verbrennungsmotors (Hybridbetrieb, Boostbetrieb)2nd mode (2nd engine operating mode): torque support of the internal combustion engine (hybrid operation, boost operation)
In diesem Betriebsmodus erfolgt die Regelung sowohl über den Ständer- als auch den Erregerstrom als Steuergrößen, um ein gewünschtes Sollmoment einzustellen. Der Ständerstrom wird wie in der Literatur bekannt im läuferfesten dq-Koordinatensystem beschrieben, so dass sich die drei Steuergrößen Id, Iq und IErr ergeben. Es wird der maximale Ständerstrom (IG_Max) geregelt. Bei höheren Drehzahlen erreicht die elektrische Maschine ihre Spannungsgrenze und wird in der Feldschwächung betrieben. Diese Feldschwächung lässt sich bei der vorliegenden fremderregten Maschine sowohl über die Ständerstromkomponenete Id (Vorkommutierungswinkel alpha = Verschiebungswinkel zwischen Läufer- und Ständerfeld) als auch über den Erregerstrom im Läufer einstellen. Die Feldschwächung wird dabei betriebspunktabhängig so gewählt, dass das gewünschte Sollmoment mit dem optimalen Wirkungsgrad eingestellt werden kann. Der Zusammenhang zwischen den Steuergrößen und dem gewünschten Sollmoment (MWunsch) wird vorzugsweise in Form eines Kennfeldes hinterlegt: (Id, Iq, IErr) = f(MWunsch, Drehzahl).In this operating mode, the control takes place via the stator as well as the exciting current as control variables in order to set a desired setpoint torque. As is known in the literature, the stator current is described in the rotor-fixed dq coordinate system, so that the three control variables Id, Iq and IErr result. The maximum stator current (IG_Max) is regulated. At higher speeds, the electric machine reaches its voltage limit and is operated in the field weakening. This field weakening can be adjusted in the present independent machine both via the stator current component Id (pre-commutation angle alpha = displacement angle between rotor and stator field) and via the exciter current in the rotor. The field weakening is selected depending on the operating point so that the desired desired torque can be set with the optimum efficiency. The relationship between the control variables and the desired desired torque (MWunsch) is preferably stored in the form of a characteristic map: (Id, Iq, IErr) = f (MWunsch, speed).
Eine Abhängigkeit von der Temperatur (T) und/oder der Generatordrehzahl (nG) und/oder der Ständerspannung (UG) kann vorgesehen sein.A dependence on the temperature (T) and / or the generator speed (nG) and / or the stator voltage (UG) can be provided.
Um einen maximal zulässige Batteriestrom nicht zu überschreiten, können die Steuergrößen zusätzlich noch vom Batteriestrom abhängig sein.In order not to exceed a maximum allowable battery current, the control variables may additionally be dependent on the battery current.
3. Modus (2. Generatorbetriebsmodus): Generatorischer Betrieb unterhalb einer Drehzahlschwelle von bspw. 3000 U/min (rpm)3rd mode (2nd generator operating mode): generator operation below a speed threshold of, for example, 3000 rpm (rpm)
Da der Generator in diesem Drehzahlbereich bei konventioneller Gleichrichtung keine Leistung abgeben kann, wird der Stromrichter in diesem Betriebsmodus als Hochsetzsteller betrieben. Als Steuergrößen dienen wie im Modus 2 die Größen Id, Iq und IErr. Der Erregerstrom (IErr) wird dabei wie im Modus 1 vorzugsweise auf seinen maximal zulässigen Wert eingestellt, die Regelung erfolgt über Id und Iq. Es werden der maximale Phasenstrom (IPhase_Max), der Ständerstrom (IG) und die Ständerspannung (UG) geregelt.Since the generator can not deliver power in this speed range with conventional rectification, the power converter is operated in this operating mode as a boost converter. As control variables serve as in the
In einer weiteren Ausführungsform können geringe Teillasten auch mit einem geringeren Erregerstrom angesteuert werden. Die Steuergrößen werden wiederum zweckmäßigerweise in Form eines Kennfeldes hinterlegt: (Id, Iq, IErr) = f(MSoll, Drehzahl)In a further embodiment, low part loads can also be controlled with a lower exciter current. The control variables are in turn suitably stored in the form of a characteristic diagram: (Id, Iq, IErr) = f (refset, rotational speed)
Auch hier sollten eine maximale Ladespannung bzw. ein maximaler Ladestrom der Batterie nicht überschritten werden, so dass die Steuergrößen auch von diesen Batterieparametern abhängen können. Vorzugsweise erfolgt das Laden der Batterie nur bis zu einem ersten Ladeschwellwert (state of charge – SOC).Again, a maximum charging voltage or a maximum charging current of the battery should not be exceeded, so that the control variables can also depend on these battery parameters. Preferably, the charging of the battery takes place only up to a first charging threshold (state of charge - SOC).
4. Modus (3. Generatorbetriebsmodus): Generatorischer Betrieb oberhalb der Drehzahlschwelle von bspw. 3000 U/min 4th mode (3rd generator operating mode): Regenerative operation above the speed threshold of, for example, 3000 rpm
In diesem Drehzahlbereich wird die Maschine mit aktiver Gleichrichtung (AGLR) betrieben. Steuergröße ist hier ausschließlich der Erregerstrom, da die Ansteuerung des Ständers über die natürliche Kommutierung vorgegeben ist. Eine Abhängigkeit von der Temperatur (T) und/oder der Generatordrehzahl (nG) und/oder dem Ständerstrom (IG) und/oder der Ständerspannung (UG) kann vorgesehen sein. Es werden Ständerstrom (IG) und Ständerspannung (UG) geregelt.In this speed range, the machine is operated with active rectification (AGLR). The control variable here is exclusively the excitation current, since the control of the stator is predetermined by the natural commutation. A dependency on the temperature (T) and / or the generator speed (nG) and / or the stator current (IG) and / or the stator voltage (UG) can be provided. The stator current (IG) and stator voltage (UG) are regulated.
Um die Batterie nach einer bestimmten Kennlinie zu laden, ist es möglich, Batteriestrom und/oder Batteriespannung als Sollgrößen vorzugeben:
IErr = f(USoll, Drehzahl) bzw. IErr = f(ISoll, Drehzahl)In order to charge the battery according to a specific characteristic curve, it is possible to specify battery current and / or battery voltage as nominal values:
IErr = f (USoll, speed) or IErr = f (ISoll, speed)
Vorzugsweise erfolgt das Laden der Batterie nur bis zu einem zweiten Ladeschwellwert. Weiter vorzugsweise ist der zweite Ladeschwellwert höher als der erste Ladeschwellwert.Preferably, the charging of the battery takes place only up to a second charging threshold value. Further preferably, the second charging threshold is higher than the first charging threshold.
5. Modus (4. Generatorbetriebsmodus): Leerlauf5th mode (4th generator operating mode): idling
In diesem Zustand wird kein Generatorstrom angefordert und der Erregerstrom wird so vorgegeben, dass der Ständerstrom Null ist. Dies ist insbesondere der Fall bei IErr = 0. Dieser Modus wird beispielsweise genutzt, um den Verbrennungsmotor beim Starten oder Beschleunigen vom Generatormoment zu entlasten oder nach einer Rekuperationsphase die rückgewonnene Energie an das Bordnetz abzugeben. Dieser Zustand wird zweckmäßigerweise beibehalten, bis ein dritter Ladeschwellwert erreicht oder unterschritten wird.In this state, no generator current is requested and the excitation current is set so that the stator current is zero. This is the case in particular with IErr = 0. This mode is used, for example, to relieve the internal combustion engine when starting or accelerating from the generator torque or to deliver the recovered energy to the electrical system after a recuperation phase. This state is expediently maintained until a third charging threshold is reached or undershot.
6. Modus (1. Generatorbetriebsmodus): Elektrisches Bremsen6. Mode (1st generator operating mode): Electric braking
Hierbei wird abhängig vom gewünschten Bremsmoment des Motormanagements der Erregerstrom so vorgegeben, dass die maximale Bremsenergie eingesammelt wird. Diese wird gespeichert, insbesondere zum Laden der Batterie verwendet. Dabei wird die Batterie bis zu einem oberen Ladeschwellwert aufgeladen. Der einzustellende Erregerstrom ergibt sich dann über ein Kennfeld der Form: IErr = f(MSoll, Drehzahl). Eine Abhängigkeit von der Temperatur (T) und/oder der Generatordrehzahl (nG) und/oder dem Ständerstrom (IG) und/oder der Ständerspannung (UG) kann vorgesehen sein.In this case, depending on the desired braking torque of the engine management, the excitation current is predetermined so that the maximum braking energy is collected. This is stored, used in particular for charging the battery. The battery is charged up to an upper charging threshold. The excitation current to be set then results from a characteristic diagram of the form: IErr = f (refset, rotational speed). A dependency on the temperature (T) and / or the generator speed (nG) and / or the stator current (IG) and / or the stator voltage (UG) can be provided.
Es werden Ständerstrom (IG) und Ständerspannung (UG) geregelt.The stator current (IG) and stator voltage (UG) are regulated.
7. Modus: ”Motor Aus”7. Mode: "Engine Off"
Optional kann in diesem Betriebsmodus der Erregerstrom ausgeschaltet werden. Auch dieser Zustand wird zweckmäßigerweise nur beibehalten, solange der dritte oder ein vierter Ladeschwellwert überschritten wird.Optionally, the excitation current can be switched off in this operating mode. Also, this state is expediently maintained only as long as the third or a fourth charging threshold is exceeded.
Eine bevorzugte Auswahl der in einem jeweiligen Betriebsmodus relevanten Parameter ist in der nachfolgenden Tabelle in
In der Zeile ”Anforderung” ist aufgelistet, welches System den Modus anfordert und welche Bedingungen vorherrschen müssen. Werden unterschiedliche Modi angefordert, wird der Modus mit dem niedrigsten Zahlenwert im Feld ”Priorität” ausgewählt.The line "Request" lists which system requests the mode and which conditions must prevail. If different modes are requested, the lowest numeric mode is selected in the Priority field.
Vom Motormanagement(system) wird die Regelung bzw. Steuerung des Fahrerwunschmoments bzgl. Antriebs- und Bremsmoment und die Koordination von Motorstillstandsanforderungen durchgeführt.The engine management (system) performs the control or regulation of the driver's desired torque with regard to drive and braking torque and the coordination of engine standstill requirements.
Das Lademanagement(system) sorgt dafür, dass die Batterie über eine UI-Charakteristik geladen wird (I-Charakteristik: konstantes Bremsmoment, konstanter Ladestrom U-Charakteristik: konstante Spannung). Darüber hinaus ist das Ziel, möglichst viel Bremsenergie einzusammeln und die Start/Stopp- und Segeln-Anforderungen bei genügend Restenergie zu ermöglichen. Dazu werden die Anforderung entsprechend Priorität und Ladezustand der Batterie über die einzelnen Betriebsmodi gesteuert.The charge management (system) ensures that the battery is charged via a UI characteristic (I characteristic: constant braking torque, constant charging current U characteristic: constant voltage). In addition, the goal is to collect as much braking energy and to allow the start / stop and sailing requirements with sufficient residual energy. For this purpose, the request is controlled according to the priority and state of charge of the battery via the individual operating modes.
Wird die elektrische Maschine im motorischen Betrieb mit einer Spannung betrieben, die oberhalb der üblichen Bordnetzspannung von 12 V, jedoch unterhalb einer zulässigen Berührspannung von 60 V liegt, wird das von der Maschine abgegebene Drehmoment erhöht, ohne dass besonders aufwendige zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen notwendig würden. Dadurch, dass die Spannung deutlich höher ist als 12 V, wird der zusätzliche (bei konventionellen Generatoren nicht vorgesehene) Modus 3 (Hochsetzsteller) verwendet. Dadurch, dass die Spannung deutlich geringer ist als bei bekannten Hybrid-Systemen, erreicht die Maschine bereits bei deutlich geringeren Drehzahlen ihre Spannungsgrenze und wird in Feldschwächung (Modus 2) betrieben.If the electric machine is operated in motor operation with a voltage which is above the usual vehicle electrical system voltage of 12 V, but below a permissible contact voltage of 60 V, the torque output by the machine is increased, without particularly costly additional safety measures would be necessary. Due to the fact that the voltage is clearly higher than 12 V, the additional mode 3 (boost converter), which is not intended for conventional generators, is used. Due to the fact that the voltage is significantly lower than in known hybrid systems, the machine reaches its voltage limit even at significantly lower speeds and is operated in field weakening (mode 2).
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z. B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.An arithmetic unit according to the invention, for. As a control device of a motor vehicle is, in particular programmatically, adapted to perform a method according to the invention.
Auch die Implementierung des Verfahrens in Form von Software 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 Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, 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 software is advantageous because this is special Low costs caused, especially if an executive controller is still used for other tasks and therefore already exists. Suitable data carriers In particular, floppy disks, hard disks, flash memories, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs etc. are available to provide the computer program. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).
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.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is illustrated schematically with reference to an embodiment in the drawing and will be described in detail below with reference to the drawing.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention
In
Die Generatorkomponente
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung ist ein dreiphasiger Generator dargestellt. Im Prinzip ist die vorliegende Erfindung jedoch auch bei weniger- oder mehrphasigen Generatoren, beispielsweise fünfphasigen Generatoren einsetzbar.In the context of the present application, a three-phase generator is shown. In principle, however, the present invention can also be used with less-or multi-phase generators, for example five-phase generators.
Die Stromrichterkomponente
Die Ansteuereinrichtung
Bekannte Feldregler, wie der im Rahmen dieser Ausführungsform vorgesehene Feldregler
Im Motorbetrieb wird die elektrische Maschine
In
Das Rekuperationssystem
Im Bereich A ist eine erste als ”Hochspannungs”-Batterie
Im Bereich B ist eine zweite als ”Normalspannungs”-Batterie
Im Generatorbetrieb versorgt die Maschine
In Abhängigkeit vom Betriebsmodus der elektrischen Maschine erfolgt im Rahmen der Erfindung die Vorgabe des Erregerstroms.Depending on the operating mode of the electric machine, the specification of the exciter current takes place within the scope of the invention.
In
Die Auswahl des zu verwendenden Betriebsmodus erfolgt zweckmäßigerweise so, dass die maximale Bremsenergie eingesammelt werden kann. Die Auswahl des zu verwendenden Betriebsmodus erfolgt insbesondere entsprechend Priorität und definierten Schwellwerten von Maschinendrehzahl, Wunschmoment, Temperatur und SOC. Der Erregerstrom wird dann dem ausgewählten Betriebsmodus entsprechend vorgegeben.The selection of the operating mode to be used is expediently such that the maximum braking energy can be collected. The selection of the operating mode to be used is carried out in particular according to priority and defined thresholds of engine speed, desired torque, temperature and SOC. The excitation current is then set according to the selected operating mode.
Aus
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