DE102016208901A1 - Verfahren zum Verbessern eines Startvorgangs eines Verbrennungsmotors durch einen riemengetriebenen Startergenerator - Google Patents

Verfahren zum Verbessern eines Startvorgangs eines Verbrennungsmotors durch einen riemengetriebenen Startergenerator Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbessern eines Startvorgangs eines Verbrennungsmotors (300) durch einen riemengetriebenen Startergenerator (100), der eine Ständerwicklung (11) und eine Läuferwicklung (12) aufweist, wobei der Startergenerator (100) zum Erzeugen eines Startmoments derart betrieben wird, dass die Ständerwicklung (11) und die Läuferwicklung (12) unverzüglich nach einer Startanforderung (S) des Startergenerators (100) im Wesentlichen gleichzeitig bestromt werden. Ferner betrifft die Erfindung eine Recheneinheit, die zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbessern eines Startvorgangs einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Verbrennungsmotors, durch einen riemengetriebenen Startergenerator sowie eine Recheneinheit zu dessen Durchführung.
  • Stand der Technik
  • Elektrische Maschinen können in Kraftfahrzeugen als sog. Startergeneratoren eingesetzt werden, um einerseits einen Verbrennungsmotor im Motorbetrieb der elektrischen Maschine zu starten und andererseits Strom für das Bordnetz und zum Laden der Kraftfahrzeugbatterie im Generatorbetrieb der elektrischen Maschine zu erzeugen. Startergeneratoren können über einen Riementrieb mit dem Verbrennungsmotor bzw. der Kurbelwelle verbunden sein.
  • Für den Einsatz als riemengetriebene Startergeneratoren (RSG) eignen sich besonders fremderregte elektrische Maschinen, insbesondere Drehstrom-Synchronmaschinen, da deren motorisches Moment besonders gut regelbar ist. Ein erwünschtes Drehmoment kann durch entsprechende Ansteuerung der Läuferwicklung (Erregerspule) und/oder der Ständerwicklung (üblich sind z.B. drei oder fünf Ständerphasen) eingestellt werden. Es kann eine zeitliche Modulation des Drehmoments bevorzugt sein, um einen möglichst geräusch- und vibrationsarmen Startvorgang zu erzielen.
  • Um Schlupf im Riementrieb zu reduzieren, können Riemenspanner eingesetzt werden, wie z.B. sog. Pendelspannsysteme. Aufgrund des Wechsels von Lasttrum und Leertrum bei motorischem Betrieb und generatorischem Betrieb gestaltet sich das Spannen des Riemens jedoch schwierig. Insbesondere können Rucke, Vibrationen und Geräusche beim Starten des Verbrennungsmotors durch einen RSG auftreten, die vermieden werden sollen.
  • Aus der DE 10 2012 203 374 A1 ist ein Verfahren zum sanften Andrehen eines Verbrennungsmotors durch einen riemengetriebenen Startergenerator beschrieben, dessen Läuferwicklungen vor einer Startanforderung mittels eines Erregerstroms vorerregt werden. Zum Aufbau des für den Startvorgang einer Brennkraftmaschine erforderlichen Drehmoments, werden die Ständerwicklungen zur Bestromung des Läufers zeitversetzt bestromt.
  • Ausgehend von den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen ergibt sich in der Regel ein Zielkonflikt, da durch eine Vorerregung der elektrischen Maschine zwar ein sanftes Andrehen der Brennkraftmaschine ermöglicht werden kann, jedoch die Latenzzeit zwischen Startanforderung und des Aufbaus eines zum Starten einer Brennkraftmaschine erforderlichen Drehmoments erhöht ist.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Verbessern eines Startvorgangs einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Verbrennungsmotors, durch einen riemengetriebenen Startergenerator mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine Recheneinheit zu dessen Durchführung vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die Erfindung schlägt vor, einen Startergenerator zum Erzeugen eines Startdrehmoments derart zu betreiben, dass die Ständerwicklung und die Läuferwicklung unverzüglich nach einer Startanforderung des Startergenerators im Wesentlichen gleichzeitig bestromt werden. Hierdurch kann erreicht werden, dass ein Andrehen der Brennkraftmaschine durch die elektrische Maschine ohne entsprechende Verzögerung, beispielsweise durch das Abwarten einer Latenzzeit, die durch eine Vorerregung der Läuferwicklung bewirkt wird, erreicht werden kann. Eine entsprechende Latenzzeit bzw. Totzeit, die zwischen einer Stadtanforderung und des Startens der Brennkraftmaschine ohne ein Bewirken eines Drehmoments verstreicht, und die vom Führer eines Fahrzeugs, in das die entsprechende Brennkraftmaschine aufgenommen sein kann, als störend empfunden wird, kann dadurch vermieden werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wird bei einem Drehmomentaufbau durch den Startergenerator ein Solldrehmoment vorgegeben und die Ständerwicklung und die Läuferwicklung werden derart bestromt, dass der Gradient des Drehmomentanstiegs im Zeitbereich unmittelbar nach einer Startanforderung und bis zum Erreichen des Solldrehmoments monoton ansteigt. Durch eine derartige Maßnahme kann bewirkt werden, dass unmittelbar im Anschluss an eine Startanforderung ein Andrehen der Brennkraftmaschine bewirkt wird. Durch den monotonen Verlauf des Drehmomentanstiegs ist zudem gewährleistet, dass ein ruckfreies Andrehen der Brennkraftmaschine gewährleistet ist und die Brennkraftmaschine ohne eine entsprechende Totzeit durch die elektrische Maschine angedreht wird. Eine derartige Wirkung ist insbesondere in Kombination mit der zuvor genannten bevorzugten Ausführungsform gegeben.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wird der Gradient des Drehmomentanstiegs stets in einem Band gehalten, dessen obere Grenze in etwa 2000 Nm/s und dessen untere Grenze in etwa 300 Nm/s beträgt. Vorzugsweise beträgt der Drehmomentanstieg in etwa 1000 Nm/s, weiter vorzugsweise in etwa 330 Nm/s. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es bei Drehmomentgradienten die größer als 2000 Nm/s sind, zu Überschwingern bis hin zu einer chaotischen dynamischen Anregung der mittels des Riemens an die Brennkraftmaschine gekoppelten Aggregate bzw. eines Riemenspanners kommen kann. Die Drehzahlgradienten sind somit derart gewählt, dass unter der Maßgabe eines möglichst schnellen und ggf. sanften Starts der Brennkraftmaschine gerade eine derart chaotische Anregung verhindert wird.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, werden die Ständerwicklung und die Läuferwicklung derart bestromt, dass der sich aus einer linearen Approximation des Drehmomentanstiegs ergebende Gradient stets kleiner als die obere Grenze des Drehmomentanstiegs ist. Grundsätzlich kann der Drehmomentanstieg linear, insbesondere Rampenförmig verlaufen. Jedoch auch ein nichtlinearer Verlauf des Drehmomentanstiegs ist möglich. Ein nichtlinearer Verlauf kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn eine gewünschte Startanforderung der Brennkraftmaschine noch schneller umgesetzt werden soll. Zudem kann durch eine derartige Maßnahme die Phasenstrombelastung bzw. die thermische Belastung der Ständerwicklung reduziert werden. Hierbei ist jedoch darauf zu achten, dass die sich innerhalb einer linearen Approximation ergebende Ausgleichsgerade über die Zeitdauer eines Startvorgangs einen Gradienten aufweist, der kleiner ist als die obere Grenze des Drehmomentanstiegs, die etwa 2000 Nm/s beträgt. Um dies zu erreichen, können die Ständerwicklung und die Läuferwicklung derart bestromt werden, dass das vorgegebene Solldrehmoment frühestens nach etwa 30 ms erreicht wird.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, werden die Ständerwicklung und die Läuferwicklung derart bestromt, dass der durch die Ständerwicklung fließende Strom unterhalb eines Schwellwerts liegt und der graduelle Anstieg des Erregerstrom durch die Läuferwicklung unmittelbar nach einer Startanforderung und bis zum Erreichen des Solldrehmoments monoton ansteigt. Hierbei kann es besonders bevorzugt sein, dass an die Ständerwicklung für die Bestromung eine pulsweitenmodulierte Versorgungsspannung angelegt wird. Durch die Wahl einer pulsweitenmodulierten Versorgungsspannung, können Amplitude und Phasenlage der Phasenspannung ohne weiteres festgelegt werden. Der Erregerstromaufbau sollte grundsätzlich so schnell wie möglich erfolgen, ist jedoch in der Praxis durch die hohe Zeitkonstante der Läuferwicklung deutlich langsamer als der Phasenstromaufbau. Grundsätzlich sind jedoch sowohl Phasenstrom als auch Erregerstrom innerhalb einer großen Bandbreite weitestgehend frei regelbar, weshalb auch beide Stellgrößen grundsätzlich zur Verfügung stehen, um einen entsprechenden Drehmomentgradienten einzuregeln.
  • Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Hierbei wird ein Computerprogramm zur programmtechnischen Umsetzung des Verfahrens vorzugsweise auf einem Datenträger, insbesondere einem Speicher, gespeichert.
  • 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.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
  • Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt schematisch eine Anordnung aus einem Verbrennungsmotor, einem riemengetriebenen Startergenerator und einem Bordnetz, wie sie der Erfindung zugrunde liegen kann;
  • 2 zeigt eine Ausführungsform eines Startergenerators mit Stromrichter und mit ansteuerbaren Schaltelementen, wie er der Erfindung zugrunde liegen kann;
  • 3 zeigt ein schematisches Ersatzschaltbild einer fremderregten einphasigen Synchronmaschine;
  • 4 zeigt eine Darstellung von Eingangs- und Ausgangsgrößen bewirkt durch ein Verfahren zum Einschalten einer elektrischen Maschine gemäß dem Stand der Technik;
  • 5a zeigt eine Darstellung von Eingangs- und Ausgangsgrößen bewirkt durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Einschalten einer elektrischen Maschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 5b zeigt eine Darstellung von Eingangs- und Ausgangsgrößen bewirkt durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Einschalten einer elektrischen Maschine gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; und
  • 6 zeigt eine Parameterstudie eines durch eine Primäranregung bewirkten dynamischen Verhaltens eines elastisch gekoppelten Systems an Massen;
  • Ausführungsform(en) der Erfindung
  • Der Erfindung liegt eine in den 1 und 2 dargestellte Anordnung zugrunde, in denen gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
  • In 1 ist schematisch eine Anordnung 200 aus einem Verbrennungsmotor 300, einem riemengetriebenen Startergenerator 100 als elektrische Maschine und einem Bordnetz 30 dargestellt, anhand derer die bevorzugten Ausführungsformen (vergleiche insbesondere 5) der Erfindung erläutert werden.
  • Der Verbrennungsmotor 300 ist über einen Riemen 310 mit dem Startergenerator 100 verbunden, wobei ein als Pendelriemenspannsystem 320 ausgebildeter Riemenspanner vorgesehen ist, der den Riemen 310 im Betrieb unabhängig von der Momentenrichtung spannen kann. Der Riemen 310 stellt darin eine elastische Kopplung zwischen dem Startergenerator 100, der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 300 und etwaigen weiteren Aggregaten, wie zum Beispiel einem Klimakompressor für eine Klimaanlage (nicht dargestellt), dar.
  • In 2 ist der Startergenerator 100 schaltplanartig schematisch dargestellt. Der Startergenerator weist eine Generatorkomponente 10 und eine Stromrichterkomponente 20 auf. Die Stromrichterkomponente wird im generatorischen Betrieb der Maschine üblicherweise als Gleichrichter, im motorischen Betrieb als Wechselrichter betrieben.
  • Die Generatorkomponente 10 ist lediglich schematisch in Form von sternförmig verschalteten Ständerwicklungen 11 und einer zu einer Diode parallel geschalteten Erreger- bzw. Läuferwicklung 12 dargestellt. Die Läuferwicklung wird durch einen Leistungsschalter 13, der mit einem Anschluss 24 der Stromrichterkomponente 20 verbunden ist, getaktet geschaltet. Die Ansteuerung des Leistungsschalters 13 erfolgt über eine Ansteuerleitung 14 nach Maßgabe eines Feldreglers 15, wobei der Leistungsschalter 13 ebenso wie die zur Läuferwicklung 12 parallel geschaltete Diode in der Regel in einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) des Feldreglers integriert sind. Der Erregerstrom kann über ein pulsweitenmoduliertes Spannungssignal eingestellt werden.
  • 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.
  • Die Stromrichterkomponente 20 ist hier als B6-Schaltung ausgeführt und weist Schaltelemente 21 auf, die beispielsweise als MOSFET 21 ausgeführt sein können. Die MOSFET 21 sind, beispielsweise über Stromschienen, mit den jeweiligen Ständerwicklungen 11 des Generators verbunden. Ferner sind die MOSFET mit Anschlüssen 24, 24' verbunden und stellen bei entsprechender Ansteuerung einen Gleichstrom für ein Bordnetz 30 inkl. Batterie eines Kraftfahrzeugs zur Verfügung. Die Ansteuerung der Schaltelemente 21 erfolgt durch eine Ansteuereinrichtung 25 über Ansteuerkanäle 26, von denen aus Gründen der Übersicht nicht alle mit Bezugszeichen versehen sind. Die Ansteuereinrichtung 25 erhält über Phasenkanäle 27 jeweils die Phasenspannung der einzelnen Ständerwicklungen. Zur Bereitstellung dieser Phasenspannungen können weitere Einrichtungen vorgesehen sein, die jedoch der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind.
  • Im Motorbetrieb wird der Startergenerator 100 verwendet, um den Verbrennungsmotor 300 zu starten. Hier wird die Stromrichterkomponente 20 gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung, wie nachfolgend am Beispiel einer fremderregten einphasigen Synchronmaschine (vgl. 3) beschrieben, betrieben. Der Startergenerator wird von der Batterie versorgt.
  • 3 zeigt ein Ersatzschaltbild einer fremderregten einphasigen Synchronmaschine. Zur Erzeugung eines Drehmoments wird in der Läuferwicklung (Erregerwicklung) durch die Spannung Uf unter Berücksichtigung des Widerstands RF der Erregerstrom IErr erzeugt. Dieser induziert bei drehender elektrischer Maschine 100 in der Ständerwicklung 11 die Polradspannung Up. An die Anschlüsse der Phasenwicklung 11 wird die vom Umrichter 20 erzeugte Phasenspannung Us angelegt (vgl. 2). Amplitude und Phasenlage der Spannung US werden mit Hilfe der Pulsweitenmodulation (PWM) eingestellt. Diese Spannung Us erzeugt unter Berücksichtigung des Widerstands RS und der Induktivität LS den entsprechenden Phasenstrom IPhase in der Phasenwicklung 11. Für die Erzeugung eines Drehmoments ist sowohl Erreger-IErr als auch Phasenstrom IPhase erforderlich, wobei beide erfindungsgemäß unverzüglich nach einer Startanforderung (S) einer Brennkraftmaschine 300 eingeschaltet und derart erhöht werden, dass die für einen Starten der Brennkraftmaschine 300 erforderliche Zeit möglichst gering gehalten werden kann.
  • In 4 ist der zeitliche Verlauf von Drehmoment, Erregerstrom IEx und Phasenstrom, der sich bei Anwendung eines aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zum Einleiten eines Startvorgangs einer Brennkraftmaschine 300 durch einen riemengetriebenen Startergenerator 100 ergeben, dargestellt. Zum Zeitpunkt t = 0.1s erfolgt eine Startanforderung S und es wird ein Drehmoment DSoll von 50 Nm angefordert. Daraufhin wird zunächst der Erregerstrom IEx eingeschaltet. Zum Zeitpunkt t = 0.2s hat der Erregerstrom seinen Sollwert erreicht, und die Phasenströme werden zeitverzögert eingeschaltet. Die Phasenströme IPhase werden mit Hilfe der feldorientierten Regelung so geregelt, dass sich ein rampenförmiger Drehmomentverlauf ΔD mit der Steilheit 1000Nm/s ergibt. Aufgrund des zeitlichen Auseinanderfallens der Bestromung der Ständerwicklung 11 und der Läuferwicklung 12 kommt es zu einer Latenzzeit, in der kein Drehmoment von der elektrischen Maschine 100 auf die Brennkraftmaschine 300 übertragen wird. Entsprechend verlangsamt sich auch die Gesamtzeit eines Startvorgangs durch einen derart angesteuerten riemengetriebenen Startergenerator 100.
  • In 5a und 5b ist der zeitliche Verlauf von Drehmoment 120a, b, Erregerstrom IErr und Phasenstrom IPhase, der sich bei Anwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verbessern eines Startvorgangs einer Brennkraftmaschine 300 durch einen riemengetriebenen Startergenerator 100 ergeben, dargestellt. Gemäß des ersten Ausführungsbeispiels (5a) erfolgt zum Zeitpunkt t = 0.1s eine Startanforderung S und es werden unverzüglich im Anschluss darauf gleichzeitig Erregerstrom IErr und Phasenstrom IPhase eingeschaltet. Es wird ein Sollmoment DSoll von 50 Nm vorgegeben und der Erregerstrom IErr und der Phasenstrom IPhase wird derart geregelt, dass ein Drehmomentgradient ΔD (Steilheit) 1000Nm/s vorgegeben wird.
  • Da der Phasenstrom IPhase einen bestimmten Maximalwert IPmax, typischerweise 200 Ampère, nicht überschreiten darf, ist das erzeugte Drehmoment 120a kleiner als die Vorgabe DSoll, solange der gewünschte Erregerstrom IErr nicht erreicht ist. Der Maximalwert IPmax ist vorliegend durch die Einhüllende des Phasenstromverlaufs IPhase gegeben. Der Erregerstrom IErr wird auf einen Sollwert geregelt, wobei der Sollwert für den Erregerstrom in einer Lookup-Tabelle als Funktion von Sollmoment und Drehzahl hinterlegt ist. Dieser Sollwert wird über einen PI-Regler eingestellt. Die Momentenregelung erfolgt über den Phasenstrom, wobei der aktuell gemessene Erregerstrom in die Sollwertberechnung für die Phasenströme mit eingeht. Trotzdem verkürzt sich die für den Aufbau des zum Andrehen der Brennkraftmaschine erforderlichen Drehmoments benötigte Zeit gegenüber dem Stand der Technik – bei vergleichbaren Randbedingungen – von 250ms (vgl. 4) auf 190ms.
  • Zudem kann die Ständerwicklung 11 und die Läuferwicklung 12 derart bestromt werden, dass der Gradient des Drehmomentanstiegs 120a in einem ersten, der Startanforderung S unmittelbar zeitlich nachgelagerten Zeitfenster Z1, gegenüber dem Gradient des Drehmomentanstiegs 120a in einem dem ersten Zeitfenster Z1 zeitlich nachgelagerten weiteren Zeitfenster Z2 reduziert ist. Hierdurch wird der Gradient des Drehmomentanstiegs 120a derart angepasst, dass die Brennkraftmaschine 300 durch die elektrische Maschine 100 nicht ruckartig, sondern durch einen entsprechend angepassten Drehmomentverlauf sanft angedreht werden kann. In einem sich an das erste Zeitfenster Z1 unmittelbar anschließenden zweiten Zeitfenster Z2, wird der Gradient des Drehmoments 120a entsprechend erhöht, um ein möglichst schnelles Starten der Brennkraftmaschine 300 zu gewährleisten. Hierbei ist der zeitliche Verlauf des Gradienten im weiteren Zeitfenster linear, insbesondere rampenförmig ausgebildet. Die Abflachung des Drehmomentverlaufs im ersten Zeitfenster Z1 kann insbesondere durch die Spuleninduktivitäten, insbesondere der Erregerspule 12, festgelegt werden, da sich durch die Eigeninduktivität der Spule eine Retardierung im Erregerstromanlauf ergibt.
  • Die in 5b dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in 5a dargestellten Ausführungsform dadurch, dass der Drehmomentgradient ΔD (Steilheit) lediglich 333 Nm/s beträgt. Mit dieser Vorgabe wird das Sollmoment DSoll von 50Nm zum selben Zeitpunkt erreicht wie beim Stand der Technik (vergleiche 4), allerdings geschieht dies gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren mit deutlich reduziertem Drehmomentgradient ΔD, was sich positiv auf die Belastung des Riementriebs auswirkt und zudem dynamische Überschwinger im Gesamtsystem der angetriebenen Aggregate reduziert.
  • In beiden beschriebenen Fällen wird vorzugsweise ein rampenförmiger Anstieg des Drehmoments erzielt, wobei die Steigung der Drehmomentenrampe in Abhängigkeit vom Betriebsfall vorgegeben werden kann und die Rampen für beide beschriebenen Fälle auch unterschiedlich sein können.
  • In 6 ist eine Parameterstudie eines durch eine Primäranregung P bewirkten dynamischen Verhaltens eines Systems gekoppelter Masen, wie es zum Beispiel in 1 dargestellt ist, dargestellt. Vorliegend werden drei verschiedene Formen einer Anregung und deren Wirkung auf ein elastisch gekoppeltes Systems, wie es beispielhaft in 1 beschrieben ist, diskutiert. Die zeitliche Dauer der Anregung ta, die ein Maß für den Gradienten einer Anregung (analog zur Steilheit im Verlauf des Drehmoments) ist, wurde mit der Periodendauer T, der sich aus der Anregung ergebenden Schwingung, normiert. Folglich ist in 6 die Amplitude der Anregung bzw. die Amplitude der sich aus der Anregung ergebenden Schwingung in willkürlichen Einheiten und die mit der Periodendauer normierte Zeit ta/T dargestellt, die in Winkelfrequenzen ω ta/2π entspricht.
  • Im ersten Fall F1 ist die normierte Anregungsdauer ta/T <= 0,2. Der Gradient der Anregung ist daher so groß, dass diese Anregung als impulsartig bezeichnet werden kann. Die sich hieraus ergebende Dynamik des Gesamtsystems ist sehr groß, da die Amplitude aufgrund der vorliegend konstanten intrinsische Dämpfung des Gesamtsystems erst nach acht Schwingungsamplituden auf einen geringen Restwert abgeklungen ist. Im zweiten Fall F2 liegt die zeitliche Dauer der Anregung im Intervall 0,2 < ta/T <= 5,0. Die in diesem Intervall auftretenden Anregungen werden als zeitlich steuerbar bezeichnet. Hierbei ist deutlich zu erkennen, dass die sich ergebenden Amplituden bereits nach kürzester Zeit nahezu vollständig abgeklungen sind.
  • Ein weiterer Fall F3 beschreibt eine Anregung im offenen Intervall 5,0 < ta/T. Die Konstante intrinsische Dämpfung des Gesamtsystems ist bei dieser Anregungsdauer im Vergleich zur Anregung so groß, dass das System erst gar nicht anfängt zu schwingen. Auf Basis dieses Modells wurde eine Abschätzung über einen maximal zulässigen Drehmomentgradienten abgeleitet, welche es erlaubt den Drehmomentgradienten gerade so groß zu wählen, dass einerseits ein möglichst schnelles Andrehen der Brennkraftmaschine 300 gewährleistet ist und auf der anderen Seite eine zu große dynamische Beaufschlagung des Gesamtsystems vermieden wird. Der modellhaft ermittelte Grenzwert bzw. Grenzbereich liegt in etwa bei 2000 Nm/s.
  • Die Bestromung der Ständerwicklung 11 kann in einem ungetakteten (sog. Blockbetrieb) oder getakteten (sog. PWM-Betrieb, pulsweitenmoduliert) Pulswechselrichterbetrieb erfolgen. Das gewählte Ansteuermuster kann dabei abhängig von der Drehzahl und dem gewünschten Drehmoment gewählt werden. Bei der Blockkommutierung bleiben, im Gegensatz zu dem pulsweitenmodulierten Betrieb, die Halbleiterschalter für den Zeitraum einer Phasenansteuerung durchgängig eingeschaltet. Im pulsweitenmodulierten Betrieb werden durch ein bestimmtes Ansteuermuster die Halbleiterschalter mit vorzugsweise hoher Frequenz (typischerweise zw. 2 und 20 kHz) angesteuert, hierdurch entsteht ein harmonischer Verlauf des Phasenstroms, was in einer verringerten Drehmomentwelligkeit und besserem Wirkungsgrad resultiert. Beide Verfahren sind aus dem Stand der Technik bekannt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012203374 A1 [0005]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Verbessern eines Startvorgangs einer Brennkraftmaschine (300) durch einen riemengetriebenen Startergenerator (100), der eine Ständerwicklung (11) und eine Läuferwicklung (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Startergenerator (100) zum Erzeugen eines Startmoments derart betrieben wird, dass die Ständerwicklung (11) und die Läuferwicklung (12) unverzüglich nach einer Startanforderung (S) des Startergenerators (100) im Wesentlichen gleichzeitig bestromt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei einem Drehmomentaufbau durch den Startergenerator (100) ein Solldrehmoment (DSoll) vorgegeben wird und die Ständerwicklung (11) und die Läuferwicklung (12) derart bestromt werden, dass der Gradient des Drehmomentanstiegs ΔD im Zeitbereich unmittelbar nach einer Startanforderung (S) und bis zum Erreichen des Solldrehmoments (DSoll) monoton ansteigt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Gradient des Drehmomentanstiegs ΔD in einem Band verläuft, dessen obere Grenze in etwa 2000 Nm/s und dessen untere Grenze in etwa 300Nm/s beträgt, vorzugsweise in etwa 1000 Nm/s, weiter vorzugsweise in etwa 330 Nm/s beträgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Ständerwicklung (11) und die Läuferwicklung (12) derart bestromt werden, dass der sich aus einer linearen Approximation des Drehmomentanstiegs ΔD ergebende Gradient kleiner als die obere Grenze des Drehmomentanstiegs ist, wobei das Solldrehmoment (DSoll) vorzugsweise frühestens nach etwa 30 ms erreicht wird.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der durch die Ständerwicklung (11) fließende Strom (I) unterhalb eines Schwellwerts (IPmax) liegt und der graduelle Anstieg des Erregerstrom (IErr) durch die Läuferwicklung (12) unmittelbar nach einer Startanforderung (S) und bis zum Erreichen des Solldrehmoments (DSoll) monoton ansteigt.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei an die Ständerwicklung (11) für die Bestromung eine blockkommutierte und/oder pulsweitenmodulierte Versorgungsspannung angelegt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das für ein Starten des Verbrennungsmotors (300) erforderliche Drehmoment durch den riemengetriebenen Startergenerator (100) bewirkt wird.
  8. Recheneinheit (25), die durch ein auf einem Speichermedium gespeicherten Computerprogramm dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
  9. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, die einen Computer oder eine entsprechenden Recheneinheit veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen, wenn sie auf dem Computer bzw. der entsprechenden Recheneinheit, insbesondere nach Anspruch 8, ausgeführt werden.
  10. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm, welches Programmcodemittel aufweist, die einen Computer oder eine entsprechende Recheneinheit veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen, wenn sie auf dem Computer bzw. der entsprechenden Recheneinheit ausgeführt werden.
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