EP2823178A1 - Verfahren zum vorbereiten des startens eines verbrennungsmotors durch einen riemengetriebenen startergenerator - Google Patents

Verfahren zum vorbereiten des startens eines verbrennungsmotors durch einen riemengetriebenen startergenerator

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EP2823178A1
EP2823178A1 EP13701990.7A EP13701990A EP2823178A1 EP 2823178 A1 EP2823178 A1 EP 2823178A1 EP 13701990 A EP13701990 A EP 13701990A EP 2823178 A1 EP2823178 A1 EP 2823178A1
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EP
European Patent Office
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rotor winding
winding
energized
belt
starter generator
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EP13701990.7A
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EP2823178B1 (de
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Andreas Jacob
Matthias Schmidt
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Robert Bosch GmbH
SEG Automotive Germany GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F02N2300/104—Control of the starter motor torque

Definitions

  • the present invention relates to a method for preparing the starting of an internal combustion engine by a belt-driven starter generator and a computing unit for its implementation.
  • Starter generators on the one hand to start the engine in the engine operation of the electric machine and on the other hand to generate electricity for the electrical system and for charging the vehicle battery in the generator mode of the electric machine.
  • Starter generators can be connected via a belt drive with the internal combustion engine or the crankshaft.
  • a desired torque can be adjusted by appropriately driving the rotor winding (excitation coil) and / or the stator winding (for example, three or five stator phases are common).
  • a temporal modulation of the torque may be preferred in order to achieve as low a noise and low-vibration starting operation as possible.
  • belt tensioners can be used, such as so-called pendulum tensioning systems. Due to the change of load span and empty section during motor operation and regenerative operation However, the tensioning of the belt is difficult. In particular, jerks, vibrations and noises when starting the internal combustion engine by a RSG occur, which should be avoided. Disclosure of the invention
  • the invention proposes to bias the belt of a RSG before the actual starting process by driving the electric machine.
  • the torque generated by the RSG is not jerky as in the prior art, but gradually increased.
  • This can be achieved by a special energization of the stator winding.
  • the stator winding is already energized before the excitation current has reached its maximum, preferably already within two time constants after the beginning of the energization of the rotor winding, more preferably within a time constant.
  • the rotor winding Due to its large inductance, the rotor winding has a relatively large time constant (inductance divided by resistance, usually some 100 ms), so that a certain amount of time is required until the desired exciting current actually flows after the current winding has started to be energized.
  • the rotor winding is substantially de-energized (ie if the exciter current through the rotor winding is below a lower threshold of, for example, 50% or 25% of the exciter current used for starting the internal combustion engine), its relatively large time constant can be used to advantage.
  • This effect which is undesirable in the prior art, of the slow exciting field structure can be utilized if at the same time the stator winding is already applied during the excitation field. is energized. As a result, the torque also increases slowly.
  • the beginning of the energization of the stator winding is expediently flow and / or time-dependent.
  • the stator winding may be energized before the excitation current through the rotor winding is above an upper threshold (eg 10%, 25%, 50% or 75% of the excitation current used to start the internal combustion engine) and / or within at most two rotor winding time constants after the beginning of the energization of the rotor winding, preferably within at most one or within at most a quarter of the rotor winding time constant.
  • the upper threshold value is preferably between approx. 1A and 7A; the energization takes place within approx. 10-100 ms).
  • Torque curve serves to bias the belt and thus to ensure the fastest possible and low-noise and low-vibration engine start.
  • Torque increase a possibly existing pendulum clamping system can be slowly stabilized. As a result, the noise and vibrations that occur as a result of jerky tensioning of a belt avoided.
  • the moment applied to the crankshaft is still insufficient to turn on the engine.
  • the magnitude of the moment is sufficient, however, to tension the belt.
  • the combustion engine starts immediately. Since usually the stator winding is energized only when the rotor winding is energized, and at this time the belt is not stretched, the invention leads to a double time savings, since according to the invention the energization of the stator winding already takes place at an earlier time and the belt already biased, if the necessary torque for
  • An arithmetic unit according to the invention for example a control unit of a motor vehicle, is, in particular programmatically, adapted to carry out a method according to the invention.
  • Suitable data carriers for providing the computer program are, in particular, floppy disks, hard disks, flash memories, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs and the like. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).
  • Figure 1 shows schematically an arrangement of an internal combustion engine, a belt-driven starter generator and a vehicle electrical system, as can be based on the invention.
  • Figure 2 shows an embodiment of a starter generator with power converter with controllable switching elements, as it may be based on the invention.
  • FIG. 1 shows schematically an arrangement 200 of an internal combustion engine 300, a belt-driven starter generator 100 as an electrical machine and a vehicle electrical system 30, with reference to which a preferred embodiment of the invention will be explained.
  • the internal combustion engine 300 is connected to the starter generator 100 via a belt 310, wherein a belt tensioner designed as a pendulum belt tensioning system 320 is provided, which can tension the belt 310 independently of the torque direction during operation.
  • a belt tensioner designed as a pendulum belt tensioning system 320 is provided, which can tension the belt 310 independently of the torque direction during operation.
  • the starter generator 100 is shown like a circuit diagram.
  • the starter generator has a generator component 10 and a power converter component 20.
  • the power converter component is usually operated as a rectifier in regenerative operation of the machine, and as an inverter in motor operation.
  • the generator component 10 is shown only schematically in the form of star-connected stator windings 1 1 and an exciter or rotor winding 12 connected in parallel with a diode.
  • the rotor winding is switched by a power switch 13 which is connected to a terminal 24 of the power converter component 20, clocked.
  • the control of the power switch 13 via a control line 14 in accordance with a Feldreg- lers 15, the power switch 13 as well as the parallel to the rotor winding 12 connected diode are usually integrated in an application-specific integrated circuit (ASIC) of the field controller.
  • the excitation current can be adjusted via a pulse-width modulated voltage signal, with permanent activation (ie a duty cycle of 100% or 1) with an excitation current a rated current flows. After setting a duty cycle of 100%, due to the high inductance of the rotor winding, the rated current is only reached with a certain delay of up to five rotor winding time constants.
  • stator winding time constant is typically significantly shorter than rotor winding time constant.
  • the power converter component 20 is embodied here as a B6 circuit and has switching elements 21, which may be designed, for example, as a MOSFET 21.
  • the MOSFETs 21 are connected, for example via busbars, to the respective stator windings 1 1 of the generator. Furthermore, the MOSFETs are connected to terminals 24, 24 'and, with appropriate control, provide a direct current for a vehicle electrical system 30, including a battery of a motor vehicle.
  • the actuation of the switching elements 21 takes place by a control device 25 via control channels 26, of which not all are provided with reference numerals for reasons of clarity.
  • the drive 25 receives over
  • Phase channels 27 each have the phase voltage of the individual stator windings. To provide these phase voltages, further devices can be provided, which however are not shown for the sake of clarity.
  • the starter generator 100 is used to start the engine 300.
  • the power converter component 20 according to an embodiment of the invention, as described below, operated.
  • the starter generator is powered by the battery. If the rotor winding 12 is substantially de-energized at this time, ie if the exciting current is below a lower threshold of, for example, 10% of the rated current (corresponding to approximately 1 A), the rotor winding 12 is first energized, in particular by the field controller 15, a duty cycle of 100 % is set. Of the Current flow through the rotor winding and thus the exciter field increase according to the known switch-on behavior with inductors.
  • stator winding 11 is also energized very early. This is preferably done before the excitation current reaches an upper threshold of e.g. 25% of the rated current reached. It is known that the current through a deenergized coil has reached about 63.2% of the nominal current after a time constant and about 99.3% of the rated current after five time constants.
  • the stator winding 1 1 is energized within or about at a quarter time constant, at the latest within or about at two time constants.
  • the energization of the stator winding 1 1 can in an untacted (so-called.
  • Block mode or clocked (so-called PWM operation, pulse width modulated) pulse inverter operation done.
  • the selected control pattern can be selected depending on the speed and the desired torque. In block commutation remain, in contrast to the
  • pulse-width modulated operation the semiconductor switches for the period of a phase control switched on continuously.
  • the semiconductor switches are driven by a specific control pattern with preferably high frequency (typically between 2 and 20 kHz), thereby creating a harmonic curve of the phase current, resulting in a reduced torque ripple and better efficiency. Both methods are well known in the art.
  • the rotor winding 12 is still significantly excited, i. If the excitation current is above the lower threshold value of approximately 10%, the rotor winding 12 is also first energized, in particular by the field regulator 15 setting a duty factor of 100%. However, the exciter field is already so high that an undesired high torque already results in the case of the current winding described above. Therefore, the stator winding 1 1 is preferably energized so that in turn results in a gradual increase in torque. The energization of the stator winding 1 1 takes place expediently in a clocked (so-called. PWM operation) Pulse inverter operation. The selected control pattern can be selected depending on the speed and the desired torque.
  • PWM operation Pulse inverter operation
  • a ramp-shaped increase in the torque is preferably achieved, wherein the slope of the torque ramp can be specified as a function of the operating case and the ramps for both cases described may also be different.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorbereiten des Startens eines Verbrennungsmotors (300) durch einen riemengetriebenen Startergenerator (100), der eine Ständerwicklung (11) und eine Läuferwicklung (12) aufweist, wobei der Startergenerator (100) so betrieben wird, dass sein erzeugtes Drehmoment allmählich über eine Zeitdauer von mehr als zwei Läuferwicklungs-Zeitkonstanten ansteigt. Die Ständerwicklung (11) wird so bestromt, dass das erzeugte Drehmoment allmählich über eine Zeitdauer von mehr als zwei Läuferwicklungs-Zeitkonstanten ansteigt. Die Läuferwicklung (12) wird bestromt und, wenn ein Erregerstrom durch die Läuferwicklung (12) vor Beginn ihrer Bestromung unterhalb eines unteren Schwellwerts liegt, wird die Ständerwicklung (11) bestromt, bevor der Erregerstrom oberhalb eines oberen Schwellwerts liegt. Durch die Erfindung wird der Riemen des Startergenerators vor dem eigentlichen Startvorgang durch Ansteuern der elektrischen Maschine vorgespannt, so dass Rucke, Vibrationen und Geräusche, die beim Starten des Verbrennungsmotors durch einen Startergenerators auftreten, vermieden werden können.

Description

Beschreibung Titel
Verfahren zum Vorbereiten des Startens eines Verbrennungsmotors durch einen riemengetriebenen Startergenerator
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorbereiten des Startens 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 den 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 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. Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Vorbereiten des Startens eines Verbrennungsmotors durch einen riemengetriebenen Startergenerator mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung schlägt vor, den Riemen eines RSG vor dem eigentlichen Start- Vorgang durch Ansteuern der elektrischen Maschine vorzuspannen. Dafür wird das vom RSG erzeugte Drehmoment nicht wie im Stand der Technik ruckartig, sondern allmählich erhöht. Dies kann durch eine besondere Bestromung der Ständerwicklung erreicht werden. Vorzugsweise wird die Ständerwicklung bereits bestromt, bevor der Erregerstrom sein Maximum erreicht hat, vorzugsweise bereits innerhalb von zwei Zeitkonstanten nach dem Beginn der Bestromung der Läuferwicklung, mehr vorzugsweise innerhalb einer Zeitkonstante. Die Läuferwicklung weist aufgrund ihrer großen Induktivität eine relativ große Zeitkonstante (Induktivität geteilt durch Widerstand, üblicherweise einige 100 ms) auf, so dass in der Folge eine gewisse Zeit nötig ist, bis nach Beginn der Bestromung der Läuferwicklung der erwünschte Erregerstrom tatsächlich fließt.
Ist die Läuferwicklung im Wesentlichen entregt (d.h. liegt der Erregerstrom durch die Läuferwicklung unter einem unteren Schwellwert von z.B. 50% oder 25% des für das Starten des Verbrennungsmotors verwendeten Erregerstroms), kann ihre relativ große Zeitkonstante vorteilhaft genutzt werden. Dieser im Stand der Technik unerwünschte Effekt des langsamen Erregerfeldaufbaus kann genutzt werden, wenn gleichzeitig die Ständerwicklung bereits während des Erregerfeldauf- baus bestromt wird. Infolgedessen steigt auch das Drehmoment langsamen an. Der Beginn der Bestromung der Ständerwicklung erfolgt zweckmäßigerweise ström- und/oder zeitabhängig. Die Ständerwicklung kann bestromt werden, bevor der Erregerstrom durch die Läuferwicklung oberhalb eines oberen Schwellwerts (von z.B. 10%, 25%, 50% oder 75% des für das Starten des Verbrennungsmotors verwendeten Erregerstroms) liegt und/oder innerhalb von höchstens zwei Läuferwicklungs-Zeitkonstanten nach dem Beginn der Bestromung der Läuferwicklung, vorzugsweise innerhalb von höchstens einer oder innerhalb von höchstens einem Viertel der Läuferwicklungs-Zeitkonstanten. Der obere Schwellwert liegt demzufolge vorzugsweise zwischen ca. 1A und 7A, die Bestromung erfolgt innerhalb von ca. 10-100 ms).
Der im Rahmen der Erfindung hervorgerufene allmählich ansteigende
Drehmomentenverlauf dient dazu, den Riemen vorzuspannen und somit einen möglichst schnellen sowie geräusch- und vibrationsarmen Motorstart zu gewährleisten. Durch den allmählichen (insbesondere rampenförmigen)
Momentenanstieg kann ein ggf. vorhandenes Pendelspannsystem langsam ausgependelt werden. Dadurch werden die Geräuschentwicklung und auftretende Vibrationen, wie sie durch ruckartiges Spannen eines Riemens auftreten, vermieden.
Zu Beginn des Momentenanstiegs reicht das an der Kurbelwelle anliegende Moment noch nicht aus, um den Verbrennungsmotor anzudrehen. Die Größe des Moments ist aber ausreichend, um den Riemen zu spannen. Sobald nun ausrei- chend Moment an der Kurbelwelle anliegt, dreht der Verbrennungsmotor sofort los. Da üblicherweise die Ständerwicklung erst dann bestromt wird, wenn die Läuferwicklung erregt ist, und zu diesem Zeitpunkt der Riemen auch noch nicht gespannt ist, führt die Erfindung zu einer doppelten Zeitersparnis, da erfindungsgemäß die Bestromung der Ständerwicklung bereits zu einem früheren Zeitpunkt erfolgt und der Riemen schon vorgespannt ist, wenn das nötige Drehmoment zur
Verfügung steht. Eine Reduzierung des Rucks auf den Riemen und ein zugehöriges (Pendel-)Riemenspannsystem verringert die mechanische Belastung und ist somit komponentenschonend. Dadurch kann bei gleichbleibender Auslegung eine Erhöhung der Lebensdauer erreicht werden. Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
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.
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.
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
Figur 1 zeigt schematisch eine Anordnung aus einem Verbrennungsmotor, einem riemengetriebenen Startergenerator und einem Bordnetz, wie sie der Erfindung zugrunde liegen kann.
Figur 2 zeigt eine Ausführungsform eines Startergenerators mit Stromrichter mit ansteuerbaren Schaltelementen, wie er der Erfindung zugrunde liegen kann. Ausführungsform(en) der Erfindung
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 beschrieben, in denen gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
In Figur 1 ist schematisch eine Anordnung 200 aus einem Verbrennungsmotor 300, einem riemengetriebenen Startergenerator 100 als elektrische Maschine und einem Bordnetz 30 dargestellt, anhand derer eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung erläutert wird.
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.
In Figur 2 ist der Startergenerator 100 schaltplanartig 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 1 1 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 Feldreg- lers 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, wobei bei dauerhafter Ansteuerung (also einem Tastgrad von 100% bzw. 1 ) ein Erregerstrom mit einer Nennstromstärke fließt. Nach dem Einstellen eines Tastgrads von 100% wird aufgrund der hohen Induktivität der Läuferwicklung die Nennstromstärke erst mit einer gewissen Verzögerung von bis zu fünf Läuferwicklungs-Zeitkonstanten erreicht.
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 Ständerwicklungs-Zeitkonstante ist typischerweise deutlich kürzer als Läuferwicklungs-Zeitkonstante.
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 jeweili- gen Ständerwicklungen 1 1 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 Ansteuerein- richtung 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 beschrieben, betrieben. Der Startergenerator wird von der Batterie versorgt. Ist zu diesem Zeitpunkt die Läuferwicklung 12 im Wesentlichen entregt, d.h. liegt der Erregerstrom unter einem unteren Schwellwert von z.B. 10% des Nennstroms (entspricht ca. 1 A), wird zunächst die Läuferwicklung 12 bestromt, indem insbesondere von dem Feldregler 15 ein Tastgrad von 100% eingestellt wird. Der Stromfluss durch die Läuferwicklung und damit das Erregerfeld steigen nach dem bekannten Einschaltverhalten bei Induktivitäten an.
Dieser Anstieg des Erregerfelds wird auf einen erwünschten Anstieg des Dreh- moments übertragen, indem sehr frühzeitig auch die Ständerwicklung 1 1 bestromt wird. Dies erfolgt vorzugsweise, bevor der Erregerstrom einen oberen Schwellwert von z.B. 25% des Nennstroms erreicht. Es ist bekannt, dass der Strom durch eine entregte Spule nach einer Zeitkonstante etwa 63,2 % des Nennstroms und nach fünf Zeitkonstanten etwa 99,3 % des Nennstroms erreicht hat. Vorzugsweise wird die Ständerwicklung 1 1 innerhalb bzw. etwa bei einer viertel Zeitkonstante, spätestens innerhalb von bzw. etwa bei zwei Zeitkonstanten bestromt.
Die Bestromung der Ständerwicklung 1 1 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 Pha- senansteuerung 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 Ver- fahren sind aus dem Stand der Technik wohlbekannt.
Am Abtrieb des Startergenerators stellt sich zunächst ein geringes Drehmoment ein, das in Abhängigkeit von der Zeitkonstante der Läuferwicklung ansteigt. Proportional zum Moment erhöht sich die mechanische Spannung im Lasttrum des Riemens 310, wodurch langsam eine Kraft auf das Pendelriemenspannsystem
320 ausgeübt wird. Da diese Kraft nicht sprunghaft ansteigt, kommt es zu einem langsamen Auspendeln des Pendelriemenspannsystems 320 und damit zu einem verringerten Auftreten von Geräuschen und Vibrationen. Ist nach einer bestimmten Zeit der Riemen gespannt und das Moment ausreichend groß, kommt es zu einer Beschleunigung der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 300 und damit zum Start.
Ist zu dem oben genannten Zeitpunkt die Läuferwicklung 12 noch signifikant erregt, d.h. liegt der Erregerstrom über dem unteren Schwellwert von ca. 10%, wird ebenfalls zunächst die Läuferwicklung 12 bestromt, indem insbesondere von dem Feldregler 15 ein Tastgrad von 100% eingestellt wird. Das Erregerfeld ist jedoch bereits so hoch, dass sich bei oben beschriebener Bestromung der Ständerwicklung bereits ein unerwünscht hohes Drehmoment ergibt. Daher wird vorzugsweise die Ständerwicklung 1 1 so bestromt, dass sich wiederum ein allmählicher Drehmomentanstieg ergibt. Die Bestromung der Ständerwicklung 1 1 erfolgt hier zweckmäßigerweise in einem getakteten (sog. PWM-Betrieb) Pulswechselrichterbetrieb. Das gewählte Ansteuermuster kann dabei abhängig von der Drehzahl und dem gewünschten Drehmoment gewählt werden.
In beiden beschriebenen Fällen wird vorzugsweise ein rampenförmiger Anstieg des Drehmoments erzielt, wobei die Steigung der Momentenrampe in Abhängigkeit vom Betriebsfall vorgegeben werden kann und die Rampen für beide beschriebenen Fälle auch unterschiedlich sein können.

Claims

Ansprüche
Verfahren zum Vorbereiten des Startens eines Verbrennungsmotors (300) durch einen riemengetriebenen Startergenerator (100), der eine Ständerwicklung (1 1 ) und eine Läuferwicklung (12) aufweist, wobei der Startergenerator (100) so betrieben wird, dass sein erzeugtes Drehmoment allmählich über eine Zeitdauer von mehr als zwei Läuferwicklungs-Zeitkonstanten ansteigt.
Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Ständerwicklung (1 1 ) so bestromt wird, dass das erzeugte Drehmoment allmählich über eine Zeitdauer von mehr als zwei Läuferwicklungs-Zeitkonstanten ansteigt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Läuferwicklung (12) bestromt wird und, wenn ein Erregerstrom durch die Läuferwicklung (12) vor Beginn ihrer Bestromung unterhalb eines unteren Schwellwerts liegt, die Ständerwicklung (1 1 ) bestromt wird, bevor der Erregerstrom oberhalb eines oberen Schwellwerts liegt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Läuferwicklung (12) bestromt wird und, wenn ein Erregerstrom durch die Läuferwicklung (12) vor Beginn ihrer Bestromung unterhalb eines unteren Schwellwerts liegt, die Ständerwicklung (1 1 ) innerhalb von höchstens zwei, vorzugsweise höchstens einer, insbesondere höchstens einer viertel, Läuferwicklungs-Zeitkonstanten nach dem Beginn der Bestromung der Läuferwicklung (12) ebenfalls bestromt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei an die Ständerwicklung (1 1 ) für die Bestromung eine blockkommutierte Versorgungsspannung angelegt wird. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Läuferwicklung (12) bestromt wird und, wenn ein Erregerstrom durch die Läuferwicklung (12) vor Beginn ihrer Bestromung oberhalb eines unteren Schwellwerts liegt, an die Ständerwicklung (1 1 ) für die Bestromung eine PWM- kommutierte Versorgungsspannung angelegt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Läuferwicklung (12) mit einem Tastgrad von wenigsten 50%, vorzugsweise wenigstens 75% oder wenigstens 90% oder 100% bestromt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Verbrennungsmotor (300) durch den riemengetriebenen Startergenerator (100) gestartet wird.
Recheneinheit (25), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
10. 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 9, ausgeführt werden.
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 8 durchzuführen, wenn sie auf dem Computer bzw. der entsprechenden Recheneinheit ausgeführt werden.
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