DE102014017325A1 - Abbremsen eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors mittels Synchronmaschine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbremsen eines Verbrennungsmotors (7) bei dessen Auslauf nach dem Abschalten des Verbrennungsmotors (7). Es wird eine Kopplungseinrichtung (11) zum mechanischen Koppeln des Verbrennungsmotors (7) mit einem Rotor (19) einer elektrischen Synchronmaschine (12) bereitgestellt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rüttelbewegung des Kraftfahrzeugs (1), wie sie durch den Auslauf verursacht werden kann, zu verringern. Hierzu erfolgt ein Kurzschließen einer Statorwicklung (18) eines Stators (17) der Synchronmaschine (12). Bei einer Drehung des Rotors (19) wird mittels einer magnetischen Erregung des Rotors (19) ein Kurzschlussstrom in der Statorwicklung (18) induziert, die hierdurch den Rotor (19) drehrichtungsunabhängig mit einem Bremsmoment (T) beaufschlagt. Das Bremsmoment (T) wird von dem Rotor (19) zum Verbrennungsmotor (7) mittels der mechanischen Kopplungseinrichtung (11) übertragen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbremsen eines Verbrennungsmotors bei dessen Auslaufen nach dem Abschalten des Verbrennungsmotors. Unter Auslauf wird die Eigenbewegung beispielsweise der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verstanden, wie sie nach dem Abschalten der Zündung noch vorhanden sein kann. Zu der Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug, das dazu ausgelegt ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.
  • Das Abschalten eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs, insbesondere im Start-Stopp-Betrieb, kann aufgrund des Auslaufs des Verbrennungsmotors für einen Benutzer des Kraftfahrzeugs unkomfortabel sein. Grund dafür können im Kraftfahrzeug spürbare Vibrationen oder Schüttelbewegungen sein, die der Verbrennungsmotor beim Auslauf verursachen kann. Dies liegt z. B. an den Ladungswechselverlusten und den Komprimierungsdrücken der einzelnen Zylinder oder der Massenträgheit.
  • Aus der DE 10 2009 045 886 A1 ist bekannt, zu überprüfen, ob ein Abbremsen eines Verbrennungsmotors unter Zuhilfenahme eines durch den Starter-Generator aufgebauten Bremsmoments erforderlich sein kann. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn eine Drehzahl des Verbrennungsmotors noch größer ist als ein vorgegebener Drehzahlschwellenwert. Während des Auslaufens sorgt eine Steuereinheit dann dafür, dass der Starter-Generator, dessen Erregerwicklung mit einem Erregerstrom beaufschlagt ist, weder eine unerwünscht hohe elektrische Leistung noch eine unerwünscht hohe mechanische Leistung abgibt oder aufnimmt. Dies geschieht durch eine entsprechende Ansteuerung des Ständers des Starter-Generators, beispielsweise durch eine feldorientierte Regelung oder bei einem blockkommutierten System durch eine Vorkommutierung.
  • Aus der DE 195 32 128 A1 ist bekannt, mittels einer elektrischen Maschine ein Kraftfahrzeug oder dessen Verbrennungsmotor abzubremsen. Hierzu wird die elektrische Maschine in den Generatorbetrieb geschaltet. Die elektrische Maschine wird des Weiteren als Starter und als Booster verwendet.
  • Aus der WO 02/06072 A1 ist ein Kraftfahrzeug bekannt, das einen elektrischen Generator in Form eines integrierten Starter-Generators aufweist. Zur Entlastung der Betriebsbremse des Kraftfahrzeugs kann mittels des Generators ein Bremsmoment erzeugt werden. Falls die Batterie des Kraftfahrzeugs vollständig aufgeladen ist, so darf der Generator nicht generatorisch betrieben werden und kann demzufolge auch nicht zur Bremswirkung beitragen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Kraftfahrzeug das beim Auslaufen des Verbrennungsmotors mögliche Rütteln im Kraftfahrzeug zu vermeiden.
  • Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche.
  • Erfindungsgemäß bereitgestellt wird ein Verfahren zum Abbremsen eines Verbrennungsmotors bei dessen Auslaufen nach dem Abschalten des Verbrennungsmotors. Unter Abschalten ist insbesondere zu verstehen, dass eine Stromzufuhr zu den Zündkerzen des Verbrennungsmotors unterbrochen wird. Das Verfahren geht davon aus, dass eine Kopplungseinrichtung zum mechanischen Koppeln des Verbrennungsmotors mit einem Rotor einer elektrischen Synchronmaschine bereitgestellt ist. Dies kann in an sich bekannter Weise beispielsweise durch mechanisches Koppeln des Verbrennungsmotors, insbesondere einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors, mit einem Starter oder einem Generator des Kraftfahrzeugs realisiert sein. Das erfindungsgemäße Verfahren kennzeichnet sich dadurch aus, dass eine Statorwicklung eines Stators der Synchronmaschine kurzgeschlossen wird. Eine andere Bezeichnung für Stator ist auch Ständer. Die Statorwicklung kann in bekannter Weise mehrere Phasenleiter für einen Drehstrom aufweisen, d. h. die Statorwicklung kann in bekannter Weise mehrere Spulen aufweisen. Das Kurzschließen der Statorwicklung bewirkt, dass eine oder mehrere der Phasen und/oder Spulen kurzgeschlossen sind.
  • Bei einer Drehung des Rotors, wie sie durch den auslaufenden Verbrennungsmotor aufgrund der mechanischen Kopplung bewirkt sein kann, wird dann mittels einer magnetischen Erregung des Rotors ein Kurzschlussstrom in die Statorwicklung induziert. Die Statorwicklung beaufschlagt hierdurch wiederum den Rotor mit einem Bremsmoment. Dies erfolgt drehrichtungsunabhängig, d. h. das Bremsmoment wirkt unabhängig von einer Drehrichtung des Rotors dahingehend, dass der Rotor gebremst wird, also seine Drehzahl reduziert wird. Mittels der mechanischen Kopplungseinrichtung wird das Bremsmoment von dem Rotor zum Verbrennungsmotor übertragen.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich der Vorteil, dass ohne eine aufwändige Regelelektronik drehrichtungsunabhängig ein Bremsmoment auf den Verbrennungsmotor wirkt. Hierdurch wird das Auslaufen des Verbrennungsmotors verkürzt und auch effektiv ein Drehrichtungswechsel oder Überschwingen beispielsweise der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors vermieden oder zumindest gedämpft.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist die beschriebene mechanische Kopplung durch einen Riemenantrieb bereitgestellt. Die mechanische Kopplungseinrichtung weist also einen Antriebsriemen oder kurz Riemen auf. Durch die Elastizität des Riemens des Riemenantriebs ist in vorteilhafter Weise vermieden, dass der Verbrennungsmotor beim Kurzschließen der Statorwicklung mit einem Ruck angehalten wird, was wiederum zu einer spürbaren Vibration im Kraftfahrzeug führen könnte.
  • In einer Ausführungsform wird die magnetische Erregung durch Einprägen eines Erregerstroms in die Erregerwicklung des Rotors erzeugt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass ein Betrag des Bremsmoments durch Einstellen einer Stromstärke des Erregerstroms auf einen vorgegebenen Drehmomentwert eingestellt werden kann. Der Erregerstrom kann ein Gleichstrom sein. Unter einem Gleichstrom ist im Zusammenhang mit der Erfindung auch ein gepluster Strom zu verstehen, der durch die Induktivität der Spulenwicklung einen Oberwellenanteil (Englisch: Ripple) aufweist. Im Einschaltzustand eines Leistungshalbleiters steigt der Strom an, im ausgeschalteten Zustand sinkt der Strom wieder. Die Folge ist ein Dreieckverlauf, der eine Sonderform des Gleichstromes ist. Der Erregerstrom in der Synchronmaschine kann diesen Verlauf aufweisen.
  • In einer Ausführungsform weist ein Drehmomentverlauf des Bremsmoments über der Drehzahl, d. h. die Funktion Drehmomentverlauf in Abhängigkeit von der Drehzahl, an der Stelle Null Umdrehungen, d. h. im Ursprung, eine Flankensteilheit von betragsmäßig wenigstens 1 Nm pro 10 Umdrehungen, insbesondere wenigstens 2 Nm pro 10 Umdrehungen, auf. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise das beschriebene Überschwingen der Drehbewegung des Rotors gedämpft. Die beschriebene Flankensteilheit kann insbesondere durch Einstellen des Erregerstroms eingestellt werden.
  • In einer Ausführungsform wird das Kurzschließen bei einer Drehzahl kleiner als 500, insbesondere kleiner als 300, begonnen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine Erhitzung der Synchronmaschine aufgrund des Kurzschlussstroms derart gering bleibt, dass die Synchronmaschine schonend betrieben wird, insbesondere nicht überhitzt wird.
  • In einer Ausführungsform wird das Abschalten des Verbrennungsmotors durch eine Start-Stopp-Automatik durchgeführt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass auch im Start-Stopp-Betrieb des Kraftfahrzeugs ein rüttelfreies Abschalten des Verbrennungsmotors möglich ist, d. h. ein Abschalten, durch welches ein Benutzer des Kraftfahrzeugs keine unerwünschten Vibrationen beim Auslaufen des Verbrennungsmotors spürt.
  • In einer Ausführungsform wird die Synchronmaschine an einem Niedervolt-Bordnetzes des Kraftfahrzeugs betrieben. Unter einer elektrischen Niedervolt-Spannung ist hier eine elektrische Spannung mit einem Betrag kleiner als 60 Volt zu verstehen.
  • In einer Ausführungsform wird als Synchronmaschine ein Starter des Verbrennungsmotors bereitgestellt. Dieser weist den Vorteil auf, dass er eine Statorwicklung aufweist, die aufgrund seiner Eignung als Starter bereits eine große Stromtragfähigkeit aufweist. Somit sind keine aufwändigen Umgestaltungen zum Nutzen des Starters als Bremse für den Auslauf des Verbrennungsmotors nötig. Insbesondere ist eine thermische Kapazität eines Starters ausreichend.
  • In einer Ausführungsform wird als Synchronmaschine ein Generator eines Bordnetzes des Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass bereits die in Zusammenhang mit dem Generatorbetrieb vorhandene Beschaltung der Statorwicklungen für das Erzeugen von Strom auch genutzt werden kann, um den beschriebenen Kurzschlussstrom zu erzeugen. Insbesondere sind also entsprechende Dioden den Leistungshalbleitern eines Wechselrichters parallel geschaltet.
  • Wie bereits ausgeführt, gehört zu der Erfindung auch ein Kraftfahrzeug. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist den Verbrennungsmotor und die Synchronmaschine sowie eine Steuervorrichtung auf. Erfindungsgemäß ist das Kraftfahrzeug dazu ausgelegt, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Hierzu ist die Steuervorrichtung dazu ausgelegt, in einer Auslaufphase des Verbrennungsmotors nach dessen Abschalten und vor dessen Stillstand durch Ansteuern einer Leistungselektronik der Synchronmaschine eine Statorwicklung eines Stators der Synchronmaschine kurzzuschließen. Als Steuervorrichtung kann beispielsweise das Steuergerät des Verbrennungsmotors und/oder das Steuergerät für die Synchronmaschine genutzt sein. Es kann eine entsprechende Steuersoftware auf dem Steuergerät installiert sein. Die Leistungselektronik kann mit einfachen, dem Fachmann bekannten schaltungstechnischen Maßnahmen dazu ausgelegt sein, den beschriebenen Kurzschluss in Abhängigkeit von einem Steuersignal einer Steuervorrichtung bereitzustellen. Beispielsweise können in einem Zwischenkreis eines Umrichters die Plus-Leitung und die Minus-Leitung elektrisch verbunden werden. Hierzu kann z. B. ein Relais oder ein Leistungshalbleiterschalter, z. B. ein Transistor, wie z. B. ein IGBT (Insulated Bipolar Transistor), bereitgestellt sein.
  • Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgestaltet.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung des Kraftfahrzeugs sieht vor, dass die Synchronmaschine durch einen riemengetriebenen Starter-Generator bereitgestellt ist. Hierdurch ergeben sich die bereits in Zusammenhang mit dem Riemenantrieb, dem Stator und dem Generator beschriebenen Vorteile in Kombination.
  • Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs;
  • 2 ein Diagramm mit einer Kurvenschar von Drehmomentverläufen eines Bremsmoments über der Drehzahl,
  • 3 ein Diagramm mit einem schematisierten Verlauf eines gepulsten Stromes,
  • 4. ein Schaltbild mit einem Leistungshalbleiter im Einschaltzustand, wodurch ein Stromanstieg bei dem gepulsten Strom bewirkt wird; und
  • 5 das Schaltbild von 4 mit dem Leistungshalbleiter im Ausschaltzustand, wodurch ein Stromabfalls bei dem gepulsten Strom bewirkt wird.
  • Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen aber die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
  • 1 zeigt eine schematisierte Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug 1, bei dem es sich beispielsweise um einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, handeln kann. Dargestellt ist eine Fahrzeugfront 2, in der sich ein Motorraum 3 befinden kann. Zur besseren Orientierung sind die Vorderreifen 4, die Frontscheinwerfer 5 und eine Frontscheibe oder Windschutzscheibe 6 dargestellt.
  • Das Kraftfahrzeug 1 kann einen Verbrennungsmotor 7 aufweisen, bei dem es sich beispielsweise um einen Otto-Motor oder einen Diesel-Motor handeln kann. Das Kraftfahrzeug 1 kann in an sich bekannter Weise eine Start-Stopp-Automatik aufweisen, durch welche der Verbrennungsmotor 7 bei einem kurzen Anhalten des Kraftfahrzeugs 1, beispielsweise an einer roten Ampel, abgeschaltet wird. Hierzu kann eine Steuervorrichtung 8 bereitgestellt sein, die beispielsweise durch ein Steuergerät realisiert sein kann.
  • Beim Abschalten des Verbrennungsmotors 7, wenn dieser ausläuft, d. h. eine Nockenwelle 10 trotz abgeschalteter Zündung, also bei unterbrochener Stromzufuhr für die Zündkerzen 9, eine sich verlangsamende Rotationsbewegung ausführt, ergibt sich bei dem Kraftfahrzeug 1 keine unerwünschte Rüttelbewegung, die ein (nicht dargestellter) Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 nach dem Abschalten des Verbrennungsmotors 7 spüren könnte.
  • Hierzu kann der Verbrennungsmotor 7 über eine Kopplungseinrichtung 11 mit einer Synchronmaschine 12 des Kraftfahrzeugs 1 mechanisch gekoppelt sein. Die Kopplungseinrichtung 11 kann beispielsweise ein Riemenantrieb mit einem Riemen 13 umfassen. Der Riemenantrieb 11 kann beispielsweise mit der Kurbelwelle 10 an einer Seite 14 des Verbrennungsmotors 7 gekoppelt sein, welche einer Seite 15 des Verbrennungsmotors 7 gegenüberliegt, an welcher der Verbrennungsmotor 7 mit einem (nicht dargestellten) Getriebe und/oder einer Antriebswelle 16 eines Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs 1 gekoppelt sein kann.
  • Die Synchronmaschine 12 kann einen Stator 17 mit einer Statorwicklung 18 aufweisen. In dem Stator 17 kann ein drehbar gelagerter Rotor 19 angeordnet sein. Eine Welle 20 des Rotors 19 kann mit der Kopplungseinrichtung 11 gekoppelt sein. Hierdurch kann eine Drehbewegung des Rotors 19 mechanisch mittels des Riemens 13 mit einer Drehbewegung der Kurbelwelle 10 gekoppelt sein. Der Rotor 19 kann eine Erregerwicklung 21 aufweisen, in welche beispielsweise über einen Kommutator 22 ein Erregerstrom I beispielsweise aus einem Bordnetz 23 des Kraftfahrzeugs 1 eingespeist sein kann. Bei dem Bordnetz kann es sich beispielsweise um ein 12 V-Bordnetz oder ein 48 V-Bordnetz handeln.
  • Mittels der Statorwicklung 18 kann in an sich bekannter Weise für die Synchronmaschine 12 ein Motorbetrieb zum Anlassen des Verbrennungsmotors 7 und/oder ein Generatorbetrieb zum Erzeugen eines Generatorstroms für das Bordnetz 23 bereitgestellt sein. Hierzu kann die Statorwicklung 18 beispielsweise über eine Leistungselektronik 24 mit dem Bordnetz 23 gekoppelt sein. Die Leistungselektronik 24 kann in an sich bekannter Weise beispielsweise einen Wechselrichter und/oder einen Umrichter umfassen.
  • Um bei dem Kraftfahrzeug 1 das beschriebene Rütteln beim Auslaufen des Verbrennungsmotors 7 zu verhindern, kann die Leistungselektronik 24 eine Kurzschlussschaltung 25 aufweisen, die beispielsweise durch die Steuervorrichtung 8 gesteuert sein kann. Durch die Kurzschlussschaltung 25 kann in Abhängigkeit von einem Kurzschluss-Steuersignal S der Steuervorrichtung 8 die Statorwicklung 18 kurzgeschlossen werden. Hierzu kann die Kurzschlussschaltung beispielsweise ein Relais oder einen Leistungshalbleiterschalter, z. B. einen Transistor, aufweisen.
  • Die durch die Erregerwicklung 21 erzeugte magnetische Erregung des Rotors 19 induziert bei einer Drehbewegung des Rotors 19 einen Kurzschlussstrom K in der Statorwicklung 18 bei deren Kurzschluss, wodurch der Rotor 19 drehrichtungsunabhängig mit einem Bremsmoment beaufschlagt wird, das über die mechanische Kopplungseinrichtung 11 auf beispielsweise die Kurbelwelle 10 des Verbrennungsmotors 7 übertragen wird. Hierdurch wird der Verbrennungsmotor 7 nach dem Abschalten drehrichtungsunabhängig so weit abgebremst, bis er stillsteht.
  • In 2 ist veranschaulicht, welches Bremsmoment T der Synchronmaschine 12 in der Welle 20 mittels des Kurzschlusses erzeugt werden kann, das zum Abbremsen des Verbrennungsmotors 7 mittels der Kopplungseinrichtung 11 übertragen werden kann.
  • Dargestellt ist über der Drehzahl n des Rotors 19 das Bremsmoment T bezogen auf ein maximales Bremsmoment Tmax, das beispielsweise durch den Riemen 13 begrenzt oder vorgegeben sein kann. Die Drehzahl n ist angegeben als „Umdrehungen pro Minute (RPM-Rounds per Minute)”. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, den Verbrennungsmotor 7 durch Ansteuern beispielsweise eines Wechselrichters von einer Drehzahl in einem Bereich BreakRPMStart bis zu einer Drehzahl BreakRPMStopp durch einen Regelbetrieb abzubremsen und dann beispielsweise bei einer Drehzahl in einem Bereich von 500 RPM bis 300 RPM mittels der Kurzschlussschaltung 25 durch Erzeugen des Steuersignals S die Ständerwicklung 18 kurzzuschließen.
  • Das sich ergebende Bremsmoment kann durch einen Betrag des Erregerstroms |I| eingestellt werden, wodurch sich in Abhängigkeit vom eingestellten Erregerstrom einer der dargestellten Drehmomentverläufe ergibt. Durch einen Pfeil ist angedeutet, dass mit zunehmendem Betrag des Erregerstroms |I| auch das Bremsmoment steigt.
  • Eine Begrenzung auf das maximale Drehmoment Tmax kann mittels einer entsprechenden, an sich bekannten Regelung erreicht werden, die durch einen Begrenzer bei einem Wert TBreakAdjust auf Tmax begrenzt sein kann. Hierdurch wird ein Durchrutschen des Riemens 13 verhindert.
  • In 2 ist des Weiteren dargestellt, dass im Ursprung 26, an der Stelle „Null Umdrehungen”, sich eine mathematische Steigung oder Flankensteilheit 27 ergibt, die einen Betrag aufweist, der größer als 40 Nm pro 400 Umdrehungen sein kann. Hierdurch wird der Verbrennungsmotor 7 quasi festgehalten. Zudem wird wirkungsvoll ein Überschwingen des Verbrennungsmotors 7, also beispielsweise der Kurbelwelle 10, gedämpft. Die Flankensteilheit 27 ist in 2 durch ein Steigungsdreieck repräsentiert.
  • Bei der Synchronmaschine 12 kann es sich insbesondere um einen Starter-Generator handeln. Bei Verwendung eines Riemenantriebs ergibt sich hierdurch ein riemengetriebener Stator-Generator RSG. Wenn der RSG in der Zeit des Auslaufens in der beschriebenen Weise ein zusätzliches Bremsmoment auf den Riementrieb gibt, führt dies nachweislich zu einem besseren und komfortableren Motor-Stopp. Hierzu kann im RSG eine Funktion „asynchrones Bremsen” implementiert werden, die festbedatet einen definierten Drehmomentverlauf über der Drehzahl für den Riementrieb aufgeprägt. Mit „asynchron” ist hierbei gemeint, dass stets der Drehbewegung des Verbrennungsmotors 7 entgegengewirkt wird. „Festbedatet” bedeutet, dass der Betrag des Erregerstroms |I| nicht aufwändig mittels einer Regelung nachgeführt werden muss, sondern ein fest vorgegebener Betrag |I| beispielsweise beim Auslegen des Kraftfahrzeugs 1 in der Entwicklung ausreicht, um den gewünschten vorteilhaften Effekt zu erzielen. Entsprechend ergibt sich dann einer der in 2 dargestellten Drehmomentverläufe.
  • Vorteil des Kurzschließens der Statorwicklung ist, dass beim Nulldurchgang der Drehzahl ein Schwingen der Drehzahl der Kurbelwelle um den Nullbereich effektiv reduziert wird. Der Drehmomentverlauf ist auch drehrichtungsunabhängig, was die Applikation vereinfacht. Ein Andrehen entgegen dem Uhrzeigersinn wird dadurch ebenfalls verhindert.
  • Bei einer Synchronmaschine, insbesondere einer fremderregten Synchronmaschine, wird allgemein im Rotor ein Erregerstrom eingespeist, der in Verbindung mit dem Statorfeld und dessen Drehzahl zu einer Drehung des Rotors im Motorbetrieb führt. Um das Abbremsen der Kurbelwelle zu erreichen, werden die Phasen des Ständers kurzgeschlossen, also die Statorwicklung kurzgeschlossen. Hierbei ist die Größe des Bremsmoments über den Erregerstrom des Rotors einstellbar, wie die Schar der Drehmomentverläufe gemäß 2 veranschaulicht.
  • Im Folgenden ist auf der Grundlage von 3 bis 5 die Erzeugung eines gepulsten Erregerstroms I erläutert. In 3 ist ein zeitlicher Verlauf G1 eines gepulsten Erregerstroms I einer einzelnen Spule oder Phase der Erregerwicklung 21 aufgetragen. Ein zeitlicher Verlauf G2 eines gemittelten Stromwerts veranschaulicht den Gleichstromcharakter des Verlaufs G1. Zum Erzeugen des gepulsten Erregerstroms I in einer Phase oder Spule kann eine Leistungselektronik am Kommutator 22 eine Halbbrücke 28 mit Leistungshalbleitern 29 und 30 aufweisen, z. B. MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effekt Transistor – Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor). In 4 ist der Leistungshalbleiter 29 im Einschaltzustand, im 5 im Ausschaltzustand gezeigt. Die Schaltzustände können innerhalb eines Schaltzyklus (Englisch: Duty Cycle) mit der Zyklusdauer Tpwm gewechselt werden, wobei die Einschaltdauer hier mit D und die Ausschaltdauer mit D' bezeichnet ist. Während einer Periode des Schaltzyklus werden die Leistungshalbleiter 29, 30 in einem Verhältnis D und D' angesteuert. Während D fällt die Batteriespannung des Bordnetzes 23 als Spulenspannung U über der Spule und den Lasten ab, der Erregersstrom I steigt. Während D' sinkt der Erregerstrom I, die Spulenspannung U polt sich um und liegt nun an den Lasten an.
  • Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung die Funktion des asynchronen Bremsens des 48 V-RSGs während Motorstopphase mittels einer Synchronmaschine bereitgestellt werden kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102009045886 A1 [0003]
    • DE 19532128 A1 [0004]
    • WO 02/06072 A1 [0005]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Abbremsen eines Verbrennungsmotors (7) bei dessen Auslauf nach dem Abschalten des Verbrennungsmotors (7), mit dem Schritt: – Bereitstellen einer Kopplungseinrichtung (11) zum mechanischen Koppeln des Verbrennungsmotors (7) mit einem Rotor (19) einer elektrischen Synchronmaschine (12), gekennzeichnet durch die Schritte: – Kurzschließen einer Statorwicklung (18) eines Stators (17) der Synchronmaschine (12), – bei einer Drehung des Rotors (19) Induzieren eines Kurzschlussstroms mittels einer magnetischen Erregung des Rotors (19) in die Statorwicklung (18), die hierdurch den Rotor (19) drehrichtungsunabhängig mit einem Bremsmoment (T) beaufschlagt, – Übertragen des Bremsmoments (T) von dem Rotor (19) zum Verbrennungsmotor (7) mittels der mechanischen Kopplungseinrichtung (11).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mechanische Kopplungseinrichtung (11) durch einen Riemenantrieb (13) bereitgestellt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die magnetische Erregung durch Einprägen eines Erregerstroms (I) in eine Erregerwicklung (21) des Rotors (19) erzeugt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Drehmomentverlauf des Bremsmoments (T) über der Drehzahl (n) an der Stelle 0 Umdrehungen (26) eine Flankensteilheit (27) betragsmäßig von mehr als 4 Nm pro 100 Umdrehungen, insbesondere mehr als 8 Nm pro 100 Umdrehungen, aufweist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kurzschließen bei einer Drehzahl kleiner als 500, insbesondere kleiner als 300, begonnen wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Abschalten des Verbrennungsmotors (7) durch eine Start-Stopp-Automatik durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Synchronmaschine (12) ein Starter des Verbrennungsmotors (7) bereitgestellt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Synchronmaschine (12) ein Generator eines Bordnetzes (23) des Kraftfahrzeugs (1) bereitgestellt wird.
  9. Kraftfahrzeug (1) mit einem Verbrennungsmotor (7) und mit einer Synchronmaschine (12) und einer Steuervorrichtung (8), dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (1) dazu ausgelegt ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen, und hierzu die Steuervorrichtung (8) dazu ausgelegt ist, in einer Auslaufphase des Verbrennungsmotors (7) nach dessen Abschalten und vor dessen Stillstand durch Ansteuern einer Leistungselektronik (24) der Synchronmaschine (12) eine Statorwicklung (18) eines Stators (17) der Synchronmaschine (12) kurzzuschließen.
  10. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 9, wobei die Synchronmaschine (12) durch einen riemengetriebenen Starter-Generator bereitgestellt ist.
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