專利名稱：用于內燃機的發(fā)電機驅動系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電機驅動系統(tǒng)，用以對內燃機的發(fā)電機加以驅動以及在必要時對該內燃機的其他輔助機組加以驅動。此外，本發(fā)明涉及一種使內燃機的發(fā)電機運行的方法。
背景技術：
前面提及類型的發(fā)電機驅動系統(tǒng)典型地包括牽引機構傳動件。作為牽引機構在這里主要使用的是平面式皮帶或溝型多楔皮帶(Vielkeilrippenriemen)，例如所謂的多V型皮帶(Poly-V-Riemen)。這些皮帶通過張緊滾輪系統(tǒng)得到預張緊。特別是在啟動內燃機時， 在第一曲軸旋轉期間，牽引機構傳動件的內部會出現(xiàn)如下的負荷，這種負荷遠遠高于在其他調節(jié)運行中出現(xiàn)的負荷。特別是在裝備有自動馬達啟動裝置和馬達切斷裝置的汽車上， 馬達啟動過程對牽引機構傳動件及所驅動的機組的部件的使用壽命產生明顯影響。

發(fā)明內容
本發(fā)明基于如下任務，即完成如下解決方案，通過所述解決方案，特別是在馬達啟動過程的框架內，能減小出現(xiàn)在設置用于驅動發(fā)電機的驅動系統(tǒng)(“前端附件傳動系統(tǒng) (FEAD) ”)內部的負荷。前面提到的任務依據(jù)本發(fā)明通過如下的用于內燃機發(fā)電機的發(fā)電機驅動系統(tǒng)得以解決，所述發(fā)電機驅動系統(tǒng)具有牽引機構傳動件，所述牽引機構傳動件包括通過用于驅動發(fā)電機的發(fā)電機工作輪來引導的牽引機構，其中，該驅動系統(tǒng)的特征在于，發(fā)電機這樣構成并進行電氣接線，使發(fā)電機可以暫時作為馬達運行，以及發(fā)電機與發(fā)電機皮帶輪或內燃機的曲軸皮帶輪經(jīng)超越離合器聯(lián)接，該超越離合器這樣構成，即使發(fā)電機在其作為馬達運行的框架內超越(Uberholen)發(fā)電機工作輪或在考慮到傳動比的情況下超越曲軸。由此，按照具有優(yōu)點的方式可行的是，在選擇運行狀態(tài)的情況下，特別是在馬達啟動階段期間以及在內燃機的曲軸的角速度很高地提升階段，降低發(fā)電機通過牽引機構傳動件的功率流以及迄今由于發(fā)電機的慣性而造成的牽引機構傳動件負荷。依據(jù)本發(fā)明一種特別優(yōu)選的實施方式，飛輪構造為夾緊體飛輪 (Klemmkorperfreilauf)。這種飛輪在無其他外部影響的情況下允許暫時作為馬達運行的發(fā)電機的超越式運行(tiberholbetrieb)。此外，同樣可行的是，將飛輪構造為夾緊彈簧飛輪(Klemmfederfreilauf)或需要時還構造為可主動切換的飛輪。發(fā)電機的到滑行運行模式中的轉換依據(jù)本發(fā)明依賴于內燃機或相應車輛的運行狀態(tài)來進行。發(fā)電機的到馬達式運行模式中的轉換特別是在馬達啟動階段的框架內進行， 從而馬達起動器不必對發(fā)電機的旋轉支承而且附有慣性的部件進行加速?；谝罁?jù)本發(fā)明的方案，按照具有優(yōu)點的方式實現(xiàn)明顯降低馬達啟動階段時有效的總馬達質量慣性矩。此外，通過該方案也可以在其他運行階段，特別是在轉速顯著提高的階段實現(xiàn)明顯降低有效的前端附件傳動系統(tǒng)慣性。只要內燃機達到牽引機構傳動件諧振頻率范圍內的轉速，在這些范圍內也可以通過暫時的滑行運行來降低牽引機構傳動件中出現(xiàn)的負荷。通過依據(jù)本發(fā)明的方案，可行的是，減小在牽引機構傳動件中經(jīng)調整的皮帶預緊程度，并且由此降低牽引機構傳動件中部件的負荷。由此，利用成本低廉的部件也可以可靠地實現(xiàn)很高的運行時間。特別是可以取消前端附件傳動系統(tǒng)中復雜而昂貴的部件(例如可以承受高負荷的張緊器、專用皮帶等)。發(fā)電機優(yōu)選這樣設計，使該發(fā)電機能以足夠的動力(優(yōu)選至少略快于正常運行條件下馬達的最快加速度)來使其轉子結構以及隨同該轉子結構旋轉的部件加速。通過依據(jù)本發(fā)明的、優(yōu)選與馬達控制電子器件(ECU)相結合的控制方案或調節(jié)方案，則可以實現(xiàn)以下所述1.發(fā)電機(=電機(E-Maschine))即使在馬達啟動期間也加速(由此未從曲軸截取功率)，于是，這樣僅必須“還加速發(fā)電機工作輪以及部分加速飛輪”。本發(fā)明也包括如下方案，其中，飛輪系統(tǒng)布置在曲軸皮帶輪中。在發(fā)電機的相應的大功率設計方案的情況下， 可行的是，通過該發(fā)電機可以使整個皮帶傳動件達到如下的轉速，該轉速預防從曲軸截取功率。2.在轉速快速變換到高轉速時，發(fā)電機可以本身這樣加速，即發(fā)電機軸的轉速在這種很短的時間范圍內總是略高于發(fā)電機皮帶輪的轉速。3.在啟動過程中，發(fā)電機本身(發(fā)電機上的飛輪)加速或使皮帶傳動件(曲軸上的飛輪)加速。在啟動時，具有張緊系統(tǒng)以及必要時存在的退耦元件 (Entkopplungselement)的皮帶傳動件經(jīng)過可能導致高負荷峰值的諧振范圍。這些諧振范圍通過依據(jù)本發(fā)明的解決方案可以在不從曲軸截取功率的情況下被越過，而在這種情況下不存在與曲軸系統(tǒng)的顯著耦合。由此，縮短啟動時間。特別是在使用啟動-停止自動裝置的情況下，事實證明依據(jù)本發(fā)明的解決方案特別具有價值。4.在臨界的運行狀態(tài)下(例如在極低轉速下由于馬達滿負載而出現(xiàn)很高的不均勻性)，發(fā)電機的轉速可以主動至少略微高于工作輪轉速。5.如果相應的飛輪布置在曲軸上的話，那么發(fā)電機這樣設計，即使該發(fā)電機在滑行運行中提供如此高的驅動轉矩，即前端附件傳動系統(tǒng)的其他機組可以被一同加速，并且因此置于曲軸上的工作輪在上述臨界的運行狀態(tài)下總是略高于曲軸轉速地轉動。由此， 可以明顯更加均勻地使前端附件傳動系統(tǒng)加速。通過這種方案，疊加的加速度(通過燃燒過程引發(fā))特別是在如下情況下得到消除，即通過發(fā)電機的滑行運行調整的角速度高于基于不均勻性而提高的峰值角速度時。(例如曲軸轉速為1500+/-400轉/分鐘(rpm)，而皮帶傳動件轉速為1900+x(約為2000rpm))6.如果臨界運行狀態(tài)結束，那么發(fā)電機轉速(或電機的轉速)可以降為曲軸轉速X傳動比，并且發(fā)電機通過牽引機構傳動件被驅動，以及然后才再次以發(fā)電機式運行的方式來工作，也就是在輸出電功率的情況下工作。7.在發(fā)電機的滑行運行或馬達式運行的范圍內花掉的充電時間相當少?？尚械氖牵蕾囉谛铍姵叵到y(tǒng)的充電狀態(tài)，對依據(jù)本發(fā)明的方案的使用加以協(xié)調。發(fā)電機的依據(jù)本發(fā)明提出的暫時滑行運行能被禁止，當蓄電池系統(tǒng)的充電狀態(tài)使得該禁止被顯示為合適時。
8.飛輪可以實施為允許超越式運行的純機械部件。這些飛輪特別是可以實施為內圈或外圈上帶斜面的夾緊體飛輪，以及也可以實施為環(huán)形彈簧飛輪。9.可以既在發(fā)電機式運行模式中也在馬達式運行或滑行運行模式中運行的電機依據(jù)本發(fā)明的另一方案也可以作為借助皮帶傳動件的馬達制動器，用以進行再生制動。在這種情況下所獲取的電功率可以在快速蓄能器(蓄電池組、電容器系統(tǒng)，例如金電容或大容量法拉電容(Gold-oder Supercap)等)內得到緩沖。在這種情況下所獲取的能量然后可以用于上述的特殊運行狀態(tài)。10.如果在汽車的加速度較大的情況下，同時皮帶傳動件/發(fā)電機如上所述退耦的話，那么更多的機械功率可供用于驅動汽車。由此，在加速時實現(xiàn)更高的靈活性或提供了儲備件。在需要時，通過依據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)的峰值功率獲取，可以實現(xiàn)馬達的相應減小的尺寸設定。


本發(fā)明的其他細節(jié)和特征來自結合附圖的下列說明。其中圖1示出在與用于驅動汽車的驅動系統(tǒng)結合下用于圖示說明依據(jù)本發(fā)明的解決方案的原理圖。
具體實施例方式在圖1中大大簡化示出轎車(PkW)的驅動系統(tǒng)。該驅動系統(tǒng)包括內燃機1 ；用于實現(xiàn)驅動汽車所需的功率截取的、與該內燃機連接的傳動裝置2 ；以及用于對發(fā)電機3以及其他可能的輔助機組(這里未示出)加以驅動的發(fā)電機驅動系統(tǒng)(前端附件傳動系統(tǒng))。發(fā)電機驅動系統(tǒng)包括具有牽引機構5的牽引機構傳動件，該牽引機構5經(jīng)發(fā)電機工作輪6引導，發(fā)電機工作輪6用于驅動發(fā)電機3或將發(fā)電機3在動力上連入牽引機構傳動件中。牽引機構傳動件此外包括曲軸工作輪7，曲軸工作輪7置于內燃機1的曲軸8端段上。這里所示的發(fā)電機驅動系統(tǒng)的特征在于，發(fā)電機3被這樣構成以及進行電氣接線，即使發(fā)電機3可以暫時作為電動馬達(Ε-Motor)運行，其中，發(fā)電機3與發(fā)電機皮帶輪 6經(jīng)超越離合器4聯(lián)接，該超越離合器這樣構造，即使發(fā)電機3在作為馬達的運行模式的范圍內轉速上超越發(fā)電機工作輪6，也就是比發(fā)電機皮帶輪6轉得更快。為實現(xiàn)發(fā)電機3的這樣的特殊運行，該發(fā)電機3通過功率電子器件10聯(lián)結到蓄能裝置11上。對功率電子器件10的驅控通過馬達控制件12來進行。該馬達控制件12與內燃機和裝備該內燃機的汽車本身的運行狀態(tài)相對應地提供控制上重要的傳感器信號。根據(jù)預先限定的控制策略的要求，通過馬達控制件以如下方式驅控功率電子器件10，S卩使發(fā)電機3的轉子達到高于發(fā)電機皮帶輪6的當前角速度。在發(fā)電機3的這種特殊運行階段， 轉子以及攜帶該轉子的發(fā)電機軸的慣性并不導致牽引機構傳動件內的負荷增加。發(fā)電機3 在這種運行模式下最終與牽引機構傳動件去耦(abkoppeln)?？尚械氖?，為轉子軸經(jīng)電加速度的發(fā)電機3暫時運行而設置有輔助蓄能器13。該輔助蓄能器13可以這樣設計，即對其充電僅設計用于很短的發(fā)電機加速度過程。只要該輔助蓄能器13具有足夠的充電狀態(tài)，該輔助蓄能器13就優(yōu)先用于提供加速能量。通過同樣通過馬達控制件12得到驅控的充電模塊14，此外可以確定的是應從蓄能器系統(tǒng)11、13 中的哪個截取暫時所需的能量。此外在與充電模塊14的共同作用下，也可以確定的是在發(fā)電機作為確實為發(fā)電機后面運行中的范圍內，應將所提供的功率輸出到哪里。輔助蓄能器13在這種情況下可以這樣構成，S卩該輔助蓄能器13允許極高的充電電流。為此輔助蓄能器13例如可以構造為金電容或大容量法拉電容。由此，輔助蓄能器13特別地適用于容納所謂的再生運行模式中的電功率，再生運行模式也就是如下的運行模式，其中，發(fā)電機3 從經(jīng)傳動裝置2 “推動的”曲軸8中截取功率。依據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可以預備作為自協(xié)調的結構組件，所述結構組件包括特殊的發(fā)電機、自己的電子調節(jié)裝置以及需要時也包括輔助蓄能器13。對于發(fā)電機3作為自加速系統(tǒng)暫時運行所需的信號可以作為普通的1/0信號通過起動器16的電磁開關15或馬達電子裝置12來提供。在皮帶輪6本身上可以設置有脈沖探測器系統(tǒng)，通過該脈沖探測器系統(tǒng)可以直接在發(fā)電機的區(qū)域內提供轉速信息，通過這些信息可以調節(jié)發(fā)電機轉子的超越式運行?？尚械氖牵l(fā)電機和分配給該發(fā)電機的電氣系統(tǒng)可以這樣設計，即為進行馬達啟動發(fā)電機的轉子以如下角加速度進行旋轉，該角加速度以足夠的安全間距來確保轉子的超越式運行，而在這種情況下無需特別檢測曲軸轉速或發(fā)電機皮帶輪6的轉速，也就是說，無需進行附加的控制或調節(jié)。前面介紹的實施方案用于如下的實施方式，其中，飛輪4布置在發(fā)電機皮帶輪6與發(fā)電機軸之間。但本發(fā)明也在表述上包括如下的實施方式，其中，飛輪4設置在曲軸8與曲軸皮帶輪7之間。于是，借助可以專門暫時作為馬達運行的發(fā)電機3，包括置于曲軸8上的曲軸皮帶輪在內的整個牽引機構傳動件可以被預加速。這種特殊的方案允許通過發(fā)電機 3可以短時間驅動輔助機組，例如轉向助力泵，從而轉向助力功能即便在內燃機切斷的情況下仍然實現(xiàn)。通過置于曲軸上的飛輪，避免帶動該曲軸。功率電子器件10優(yōu)選這樣構造，即使該功率電子器件10既進行發(fā)電機式運行， 也進行暫時的馬達式運行。附圖標記列表1內燃機
2傳動裝置
3發(fā)電機
4飛輪
5牽引機構
6發(fā)電機工作輪
7曲軸工作輪
8曲軸
10功率電子器件
11蓄能裝置
12馬達控制件
13輔助蓄能器
14充電模塊
15電磁開關16起動器
權利要求
1.內燃機的發(fā)電機(3)所用的發(fā)電機驅動系統(tǒng)，所述發(fā)電機驅動系統(tǒng)具有牽引機構傳動件，所述牽引機構傳動件包括牽引機構，所述牽引機構經(jīng)發(fā)電機工作輪(6)引導，所述發(fā)電機工作輪(6)用于驅動所述發(fā)電機(3)，其特征在于，所述發(fā)電機(3)這樣構成并進行電氣接線，即所述發(fā)電機(3)能暫時作為馬達運行，以及所述發(fā)電機(3)與發(fā)電機工作輪 (6)或馬達曲軸皮帶輪(7)經(jīng)飛輪(4)聯(lián)接，所述飛輪這樣構造，即使所述發(fā)電機(3)在馬達式運行的框架內超越所述發(fā)電機工作輪(6)或曲軸。
2.按權利要求1所述的發(fā)電機驅動系統(tǒng)，其特征在于，所述飛輪(4)實施為夾緊體飛輪。
3.按權利要求1所述的發(fā)電機驅動系統(tǒng)，其特征在于，所述飛輪(4)實施為夾緊彈簧飛輪。
4.按權利要求1所述的發(fā)電機驅動系統(tǒng)，其特征在于，所述飛輪(4)實施為能切換的飛輪。
5.按權利要求1至4至少之一所述的發(fā)電機驅動系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電機(3)的到滑行運行模式的轉換依賴于所述內燃機或相應車輛的運行狀態(tài)來進行。
6.按權利要求5所述的發(fā)電機驅動系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電機C3)的到滑行運行中的轉換在馬達啟動階段的框架內進行。
7.用于使經(jīng)牽引機構傳動件和飛輪系統(tǒng)與內燃機聯(lián)結的發(fā)電機進行運行的方法，其中，依賴于馬達式運行狀態(tài)，以如下方式對所述發(fā)電機進行電驅控，即使所述發(fā)電機暫時作為馬達起作用，以及將暫時作為馬達起作用的所述發(fā)電機的轉子以如下方式加速，即使所述發(fā)電機基本上不從所述牽弓I機構傳動件截取機械的加速功。
8.按權利要求7所述的方法，其特征在于，將所述發(fā)電機的所述轉子以如下方式加速， 即使所述飛輪系統(tǒng)打開。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內燃機(1)的發(fā)電機(3)所用的發(fā)電機驅動系統(tǒng)，所述發(fā)電機驅動系統(tǒng)具有牽引機構傳動件，該牽引機構傳動件包括牽引機構(5)，牽引機構(5)經(jīng)發(fā)電機工作輪(6)引導，發(fā)電機工作輪(6)用于驅動發(fā)電機(3)。依據(jù)本發(fā)明，發(fā)電機(3)這樣構成并進行電氣接線，即使發(fā)電機(3)可以暫時作為馬達運行，以及發(fā)電機(3)與發(fā)電機工作輪(6)或曲軸皮帶輪(7)與曲軸(8)經(jīng)超越離合器(4)聯(lián)接，該超越離合器這樣構造，即使發(fā)電機(3)在其作為馬達運行的框架內超越發(fā)電機工作輪(6)，或在考慮到傳動比的情況下超越曲軸(8)。
文檔編號B60K6/485GK102574457SQ201080032184
公開日2012年7月11日 申請日期2010年6月15日 優(yōu)先權日2009年7月17日
發(fā)明者赫爾曼·施蒂夫 申請人:謝夫勒科技股份兩合公司