專利名稱：運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)的方法,內(nèi)燃機(jī)的電機(jī)及控制和/或調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)的方法，所述內(nèi)燃機(jī)具有燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)， 所述電機(jī)與燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)的軸相耦聯(lián)，其中所述方法包括獲取尤其是用于控制和/或調(diào)節(jié)燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力控制器的控制信息；并且根據(jù)該控制信息將電機(jī)切換到一種馬達(dá)運(yùn)行(Motorbetrieb)中。
背景技術(shù)：
DE 197 41 294A1公知了一種汽車的傳動(dòng)裝置，所述傳動(dòng)裝置具有燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)以及與所述燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸相耦聯(lián)的電機(jī)。所述電機(jī)可被切換到馬達(dá)運(yùn)行中或發(fā)電機(jī)運(yùn)行中。借助于被切換到馬達(dá)運(yùn)行中的電機(jī)，曲軸可被帶到可預(yù)先規(guī)定好的啟動(dòng)位置中，在該啟動(dòng)位置中通過將燃油直接噴入燃燒室中并將該燃油點(diǎn)燃就可使內(nèi)燃機(jī)較為容易地啟動(dòng)。在電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力控制器之間設(shè)置有連接導(dǎo)線，從而，動(dòng)力控制器可對(duì)電機(jī)進(jìn)行操控。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，給出一種用于使內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行的方法，所述方法可簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)燃機(jī)的電機(jī)的操控。與之相符，還應(yīng)根據(jù)該任務(wù)給出一種相應(yīng)的電機(jī)，所述電機(jī)具有通過較小的費(fèi)用就能實(shí)現(xiàn)的控制及/或調(diào)節(jié)裝置，該控制及/或調(diào)節(jié)裝置可由內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力控制器簡(jiǎn)便地進(jìn)行操控。此外，根據(jù)該任務(wù)還應(yīng)給出一種相應(yīng)的用于操控和/或調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力控制器，通過該動(dòng)力控制器所述電機(jī)也可被簡(jiǎn)便地操控。
為了解決上述任務(wù)，將提出開頭所述類型的方法，該方法的特征在于，所述控制信息包含一個(gè)唯一的控制位，而且，當(dāng)所述控制位變?yōu)榈谝活A(yù)設(shè)的二進(jìn)制數(shù)值時(shí)，電機(jī)就被切換到馬達(dá)運(yùn)行中。按照這種方法，用于傳遞所述控制信息的接口可被構(gòu)造得極為細(xì)長(zhǎng)。所述接口包含有控制位，其中所述控制位的變化——也就是相應(yīng)控制信號(hào)的側(cè)面(Flanke)會(huì)導(dǎo)致電機(jī)被切換到馬達(dá)運(yùn)行中。若想要所述動(dòng)力控制器將電機(jī)切換到馬達(dá)運(yùn)行中，那么，必須只有所述控制位變換到第一預(yù)設(shè)的二進(jìn)制數(shù)值?？刂菩畔?yōu)選僅僅包含所述控制位。
在此特別有利的是，當(dāng)控制位變換到第一預(yù)設(shè)的二進(jìn)制數(shù)值時(shí)，依據(jù)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)來確定在馬達(dá)運(yùn)行時(shí)由電機(jī)產(chǎn)生的扭矩的旋轉(zhuǎn)方向。已經(jīng)知曉的是，關(guān)于在馬達(dá)運(yùn)行時(shí)由電機(jī)所產(chǎn)生扭矩的、被所述動(dòng)力控制器所期望的方向的信息，不必由動(dòng)力控制器詳盡地傳遞給電機(jī)。因?yàn)?，電機(jī)可從其自身運(yùn)行狀態(tài)、尤其是電機(jī)轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)本身地推導(dǎo)出所述方向信息。
可作如下設(shè)定當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子——尤其是在控制位向第一預(yù)設(shè)值轉(zhuǎn)變時(shí)——已經(jīng)沿著前進(jìn)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，則可將前進(jìn)方向確定為旋轉(zhuǎn)方向，其中，所述前進(jìn)方向與運(yùn)行狀態(tài)下的燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相應(yīng)。由此導(dǎo)致，被切換到馬達(dá)運(yùn)行中的電機(jī)將驅(qū)動(dòng)已經(jīng)處于運(yùn)行中的燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)。在燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過程中，所述動(dòng)力控制器優(yōu)選以如下方式操控所述電機(jī)，即，將電機(jī)切換到馬達(dá)運(yùn)行中，以促進(jìn)燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)加速，從而， 可更快地達(dá)到例如額定怠速轉(zhuǎn)速，或者說，燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過程將可靠、快速及/或產(chǎn)生很少的有害物排放。在啟動(dòng)過程中，對(duì)燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸的向前運(yùn)動(dòng)的輔助作用，也被稱作“助推器-工作模式”。
作為上述方案的補(bǔ)充或備選方案還可設(shè)定若轉(zhuǎn)子在切換時(shí)刻處于靜止?fàn)顟B(tài)，則與前進(jìn)方向相反的后退方向?qū)⒈淮_定為旋轉(zhuǎn)方向。由于電機(jī)與燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)的軸相I禹聯(lián)， 因此燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)的軸的靜止?fàn)顟B(tài)相當(dāng)于轉(zhuǎn)子的靜止?fàn)顟B(tài)。如果電機(jī)在被要求切換到馬達(dá)運(yùn)行的時(shí)刻識(shí)別出轉(zhuǎn)子處于靜止?fàn)顟B(tài)，則電機(jī)將使燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)的軸與其對(duì)于運(yùn)轉(zhuǎn)的燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)來說所設(shè)定的運(yùn)行方向相反地運(yùn)行，從而借助于電機(jī)使得所述軸可被調(diào)整到對(duì)于啟動(dòng)所述燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)來說的最佳的位置(轉(zhuǎn)角)。
當(dāng)控制位的值變?yōu)榈诙A(yù)設(shè)的二進(jìn)制數(shù)值時(shí)，電機(jī)將被優(yōu)選地切換到發(fā)電機(jī)運(yùn)行 (Generatorbetrieb)中。在電機(jī)切換到發(fā)電機(jī)運(yùn)行中時(shí)，用于操縱至少一個(gè)電機(jī)繞組、優(yōu)選為定子繞組的一種功率電子電路可被去除激活，從而，所述繞組中將不再有電流流過，電機(jī)也就不再產(chǎn)生扭矩?？梢栽O(shè)定的是，一旦在沿后退方向的旋轉(zhuǎn)過程中達(dá)到最佳的啟動(dòng)位置， 而且/或者一旦不再需要電機(jī)對(duì)啟動(dòng)過程(助推器工作模式)的輔助作用，動(dòng)力控制器就將電機(jī)切換到所述發(fā)電機(jī)運(yùn)行中。
當(dāng)控制位通過電導(dǎo)線傳遞時(shí)，本方法可通過特別小的費(fèi)用得以實(shí)現(xiàn)，而所述電導(dǎo)線被布置在燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力控制器的控制輸出端與電機(jī)的控制輸入端之間?？刂戚敵龆丝梢允莿?dòng)力控制器的數(shù)字輸出端，并且控制輸入端可以是電機(jī)的控制及/或調(diào)節(jié)裝置的數(shù)字輸入端。一種線路驅(qū)動(dòng)器可被串聯(lián)在數(shù)字輸出端之后。控制輸入端可具有相應(yīng)的接收電路。所述線路驅(qū)動(dòng)器和/或接收電路可具有放大器、電平轉(zhuǎn)換器或者相似器件。優(yōu)選地， 信號(hào)線路上的電數(shù)值的瞬時(shí)電平表征了所述控制位的瞬時(shí)二進(jìn)制數(shù)值。低電平(低)可相當(dāng)于瞬時(shí)二進(jìn)制數(shù)值0，而高電平(高)可相當(dāng)于瞬時(shí)二進(jìn)制數(shù)值I ;或者，與之相反。備選或補(bǔ)充地，所述控制位也可通過光纜或無線電通訊來進(jìn)行傳遞。
作為前述任務(wù)的進(jìn)一步解決方案，將提出一種內(nèi)燃機(jī)的電機(jī)，所述電機(jī)可與內(nèi)燃機(jī)的燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸相耦聯(lián)，其中，電機(jī)的控制及/或調(diào)節(jié)裝置被設(shè)立用于獲取控制信息、優(yōu)選用于獲取用來控制和/或調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力控制器的控制信息，以及用于依據(jù)所述控制信息將電機(jī)切換到馬達(dá)運(yùn)行中，這種電機(jī)的特征在于，所述控制信息只包含一個(gè)唯一的控制位，而且所述控制及/或調(diào)節(jié)裝置以如下方式構(gòu)造，即，當(dāng)控制位的值變?yōu)榈谝活A(yù)設(shè)的二進(jìn)制數(shù)值時(shí)，電機(jī)將被切換到馬達(dá)運(yùn)行中。借助于所述電機(jī)，按照本發(fā)明的方法的優(yōu)勢(shì)可得以實(shí)現(xiàn)。
在此有利的是，控制及/或調(diào)節(jié)裝置具有控制輸入端，該控制輸入端被設(shè)立用于連接一種電導(dǎo)線，而所述電導(dǎo)線用于傳遞所述動(dòng)力控制器的控制輸出端的控制位。
此外，還有利的是，所述控制及/或調(diào)節(jié)裝置被集成到電機(jī)中，優(yōu)選被嵌入到電機(jī)的殼體中，或者被布置在所述殼體上。由此實(shí)現(xiàn)一種結(jié)構(gòu)緊湊的電機(jī)。
所述控制及/或調(diào)節(jié)裝置優(yōu)選用于實(shí)施按照權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的根據(jù)本發(fā)明的方法。例如，該控制及/或調(diào)節(jié)裝置可具有ASIC、微控制器或者已編程的邏輯組件 (PLD)。
作為前述任務(wù)的進(jìn)一步解決方案，還將提出一種動(dòng)力控制器，用于控制和/或調(diào)節(jié)帶有燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)及電機(jī)的內(nèi)燃機(jī)，其中，電機(jī)與燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸相耦聯(lián)，而且，所述動(dòng)力控制器被設(shè)立用于將控制信息傳送給電機(jī)的控制及/或調(diào)節(jié)裝置，以使電機(jī)被切換到馬達(dá)運(yùn)行中。這種動(dòng)力控制器的特征在于，控制信息包含一種唯一的控制位，從而通過將該控制位的值置為第一預(yù)設(shè)的二進(jìn)制數(shù)值，電機(jī)(16)可被切換到馬達(dá)運(yùn)行中。借助于所述動(dòng)力控制器，也可實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)勢(shì)。特別有利的是，在內(nèi)燃機(jī)中既可設(shè)置按照本發(fā)明的動(dòng)力控制器，也可設(shè)置按照本發(fā)明的電機(jī)。
在此極其有利的是，所述動(dòng)力控制器具有控制輸出端，該控制輸出端用于連接一種電導(dǎo)線，而所述電導(dǎo)線用于將控制位傳遞給所述控制及/或調(diào)節(jié)裝置的控制輸入端。


本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后借助于附圖對(duì)本發(fā)明的示例性的實(shí)施方式作詳細(xì)闡述的說明中得出。附圖示出
圖I按照一種優(yōu)選實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的示意圖2圖I中內(nèi)燃機(jī)的曲軸的轉(zhuǎn)速時(shí)間曲線，以及在內(nèi)燃機(jī)的燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過程中，內(nèi)燃機(jī)的電機(jī)的控制及/或調(diào)節(jié)裝置的信號(hào)-時(shí)間曲線；
圖3所述控制及/或調(diào)節(jié)裝置的控制元件的狀態(tài)轉(zhuǎn)變圖；以及
圖4電機(jī)的整流器的末級(jí)或者說輸出級(jí)(Endstufe)的原理圖。
具體實(shí)施方式
在圖I中示意性繪出的內(nèi)燃機(jī)11，具有帶發(fā)動(dòng)機(jī)缸體15的燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)13以及用于控制和/或調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)11的動(dòng)力控制器16。此外，內(nèi)燃機(jī)11還具有電機(jī)17，所述電機(jī)包括電機(jī)組件19和控制及/或調(diào)節(jié)裝置21。在所示實(shí)施方式中，電機(jī)組件19和控制及 /或調(diào)節(jié)裝置21被集成到電機(jī)17的共用殼體23中。不同于此，所述控制及/或調(diào)節(jié)裝置 21也可被示例性地安置在殼體23的外部，或者通過其它方式與殼體23實(shí)現(xiàn)機(jī)械連接。
電機(jī)17是內(nèi)燃機(jī)11的發(fā)電機(jī)，為了啟動(dòng)燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)13，所述發(fā)電機(jī)可被切換到一種馬達(dá)運(yùn)行(Motorbetrieb)。由于電機(jī)17既可作為發(fā)電機(jī)，從而對(duì)于安裝有內(nèi)燃機(jī)11 的汽車的車載能量供應(yīng)網(wǎng)提供電能，也可用于啟動(dòng)所述燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)13，因此它也被稱作 “啟動(dòng)發(fā)電機(jī)”。
電機(jī)組件19的轉(zhuǎn)子示例性地通過楔形皮帶與燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)13的軸一優(yōu)選曲軸 27以如下方式實(shí)現(xiàn)機(jī)械耦聯(lián)，即，曲軸27的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可致使轉(zhuǎn)子25轉(zhuǎn)動(dòng)，而且，反之亦然。
電機(jī)組件19為三相他勵(lì)同步電機(jī)。電機(jī)組件19的定子繞組29構(gòu)成一種三角電路。所述三角電路的接頭U，v，w與控制及/或調(diào)節(jié)裝置21的整流器31相連。優(yōu)選被布置在轉(zhuǎn)子25上的勵(lì)磁線圈33被接入在所述控制及/或調(diào)節(jié)裝置21的勵(lì)磁電路35的輸出端與車載能量供應(yīng)網(wǎng)的接地線37之間。
此外，所述控制及/或調(diào)節(jié)裝置21還具有用于識(shí)別轉(zhuǎn)子25的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的電路39。 電路39可示例性地與定子繞組29的星形電路的單根或多根導(dǎo)線U，V，W相連，從而，它可借助于由轉(zhuǎn)子25的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而在定子繞組29中感應(yīng)生成的電壓(互感電壓)測(cè)得轉(zhuǎn)子25的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。示例性地，電路39可獲得至少一個(gè)定子繞組29的互感電壓，并借助于所述至少一個(gè)獲取的互感電壓，測(cè)出轉(zhuǎn)子25的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。轉(zhuǎn)子25的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)包括如下信息，即，轉(zhuǎn)子25是否處于靜止?fàn)顟B(tài)、是否沿著前進(jìn)方向運(yùn)動(dòng)或者是否沿著與前進(jìn)方向相反的后退方向運(yùn)動(dòng)?！扒斑M(jìn)方向”可被理解為轉(zhuǎn)子25的這樣一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向，即，當(dāng)燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)13運(yùn)轉(zhuǎn)并且在其旋轉(zhuǎn)的曲軸27上產(chǎn)生有扭矩時(shí)所出現(xiàn)的旋轉(zhuǎn)方向。
電路39的輸出端與所述控制及/或調(diào)節(jié)裝置21的控制元件41的輸入端相連， 從而，電路39可將由其自身產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)dr傳遞給控制元件41。該旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào) dr表征轉(zhuǎn)子25的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，并且因此包含如下信息，即，轉(zhuǎn)子是處于旋轉(zhuǎn)還是處于靜止，或者，轉(zhuǎn)子25是沿前進(jìn)方向還是沿后退方向旋轉(zhuǎn)。
此外，所述控制及/或調(diào)節(jié)裝置21還具有用于獲取一種控制信號(hào)gs的控制輸入端43。所述控制信號(hào)gs在所示實(shí)施方式中包含有控制位，所述控制位在下文中也同樣被稱作gs。盡管除了控制位gs，作為控制信息的控制信號(hào)原則上還可包含其它的信息或者比特位，但在所示實(shí)施方式中，作為控制信息的控制信號(hào)僅包含控制位gs?？刂戚斎攵?3通過控制導(dǎo)線45與動(dòng)力控制器16的控制輸出端47相連，從而，動(dòng)力控制器16可將控制信號(hào)或者控制位gs傳遞給電機(jī)17的所述控制及/或調(diào)節(jié)裝置21。
控制位gs表征電機(jī)17應(yīng)工作于馬達(dá)運(yùn)行還是發(fā)電機(jī)運(yùn)行(Generatorbetrieb)。 若控制位gs呈現(xiàn)為第一種二進(jìn)制數(shù)值，如gs = 0，則電機(jī)17應(yīng)被置于馬達(dá)運(yùn)行。若控制位 gs呈現(xiàn)為不同于第一種二進(jìn)制數(shù)值的第二種二進(jìn)制數(shù)值(例如gs = 1)，則電機(jī)17應(yīng)被置于馬達(dá)運(yùn)行(Motorbetrieb)。與此不同的是,在未示出的一種實(shí)施方式中，二進(jìn)制數(shù)值gs =I意味著電機(jī)17將被置于馬達(dá)運(yùn)行，而gs = 0則意味著電機(jī)17應(yīng)被置于發(fā)電機(jī)運(yùn)行。
控制導(dǎo)線45可以為例如將所述控制輸出端47與控制輸入端43連接起來的電導(dǎo)線——尤其是電纜。在這種情況下，存在于控制導(dǎo)線45中的電數(shù)值或者說電參量(例如控制導(dǎo)線45上的電壓或電流)表示控制位gs的值?？墒纠缘匾?guī)定該電數(shù)值的高電平 (高，H)表征控制位gs的二進(jìn)制數(shù)值I而低電平(低，L)表征控制位gs的二進(jìn)制數(shù)值O。 不需要為了對(duì)于控制位gs進(jìn)行傳遞而在控制導(dǎo)線45上設(shè)置昂貴的通訊協(xié)議或總線系統(tǒng)。
動(dòng)力控制器16具有控制單元，所述控制單元可被構(gòu)造成例如可編程的計(jì)算機(jī)-尤其是微控制器49。微控制器49的數(shù)字輸出端51與動(dòng)力控制器17的控制輸出端相連，從而，微控制器49可確定控制位gs的值?？刂戚敵龆?7可具有線路驅(qū)動(dòng)器 (Leitungstreiber),而控制輸入端43可具有相應(yīng)的接收器。
動(dòng)力控制器16以及電機(jī)17的控制及/或調(diào)節(jié)裝置21均與車載能量供應(yīng)網(wǎng)的供電導(dǎo)線53和車載能量供應(yīng)網(wǎng)的接地線37相連。
隨后，將借助于圖2對(duì)內(nèi)燃機(jī)11的工作方式作進(jìn)一步闡釋。圖2中的曲線圖示出了曲軸27的轉(zhuǎn)速n的時(shí)間走向，以及旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)dr和控制位gs各自的時(shí)間走向。在圖 2中所述的三條曲線都分別具有相同的時(shí)間軸。
內(nèi)燃機(jī)11在所謂的起/停-運(yùn)行模式下工作。若短時(shí)間內(nèi)不需要內(nèi)燃機(jī)11，例如，當(dāng)具有內(nèi)燃機(jī)11的汽車停在紅的交通信號(hào)燈前時(shí)，動(dòng)力控制器16將關(guān)閉燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī) 13，從而曲軸27進(jìn)入靜止?fàn)顟B(tài)。通過這種方式，可節(jié)省燃油。而一旦重新需要內(nèi)燃機(jī)11，例如，當(dāng)汽車駕駛員想要繼續(xù)前進(jìn)時(shí)，則燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)13將被再次啟動(dòng)。
時(shí)刻t = 0對(duì)應(yīng)這樣的瞬間，即，在該時(shí)刻，動(dòng)力控制器16將開始一個(gè)啟動(dòng)過程， 以啟動(dòng)所述燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)13。曲軸27保持靜止(轉(zhuǎn)速n = 0)，旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)dr的值為0， 該值表明轉(zhuǎn)子25同樣處于靜止?fàn)顟B(tài)。到時(shí)刻t = 0，動(dòng)力控制器16將把所述控制位gs的值從0置為I。所述控制及/或調(diào)節(jié)裝置21識(shí)別出所述控制位的數(shù)值從0到I的轉(zhuǎn)變，并由此將電機(jī)切換到馬達(dá)運(yùn)行。借助于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)dr，控制元件41可決定出由電機(jī)組件 19產(chǎn)生的扭矩應(yīng)具有怎樣的旋轉(zhuǎn)方向?？刂圃?1以如下方式工作，即，當(dāng)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào) dr與轉(zhuǎn)子25的靜止?fàn)顟B(tài)相應(yīng)時(shí)，它將使得整流器31促使產(chǎn)生后退方向的扭矩。與此相應(yīng)， 從時(shí)刻t = 0起，所述控制及/或調(diào)節(jié)裝置將操控電機(jī)組件19，以使曲軸27反向旋轉(zhuǎn)。不同于此，也可作如下規(guī)定，即，當(dāng)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)dr與轉(zhuǎn)子25的靜止?fàn)顟B(tài)或者轉(zhuǎn)子25的后退旋轉(zhuǎn)方向相應(yīng)時(shí)，控制元件41如此設(shè)置使得整流器31能促使產(chǎn)生后退方向的扭矩。
通過電機(jī)17使曲軸27的被驅(qū)動(dòng)的反向旋轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)速n < 0)使得曲軸27沿后退方向被運(yùn)動(dòng)到期望的啟動(dòng)位置中。一旦動(dòng)力控制器16識(shí)別出已到達(dá)曲軸27的啟動(dòng)位置，控制位gs的值就在t = 時(shí)刻被重新置為O?？刂圃?1將識(shí)別出控制位從I到0的轉(zhuǎn)變， 并通過使得整流器31去除激活來終止電機(jī)組件19的馬達(dá)運(yùn)行。
可作如下設(shè)定動(dòng)力控制器16示例性地通過用于獲得曲軸27的轉(zhuǎn)速和/或轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)速傳感器或轉(zhuǎn)角傳感器來識(shí)別出曲軸27何時(shí)到達(dá)啟動(dòng)位置。通常，在t = 0到t = & 的時(shí)間段內(nèi)，曲軸27將沿后退方向轉(zhuǎn)過大約10°至80°的角度。
從時(shí)刻h開始，曲軸27將保持靜止?fàn)顟B(tài)；或者基于發(fā)動(dòng)機(jī)缸體15的燃燒室中的壓縮壓力，沿前進(jìn)方向略微旋轉(zhuǎn)。到時(shí)刻t2，動(dòng)力控制器16將促使對(duì)被引入到為了啟動(dòng)燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)13而選中的某個(gè)燃燒室中的燃油-空氣混合物進(jìn)行點(diǎn)火。由此，曲軸27的轉(zhuǎn)速n將得以提高，這可被電路39識(shí)別。因此，到時(shí)刻t3，旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)dr將變換到表征曲軸27沿著前進(jìn)方向旋轉(zhuǎn)的值V。電路39通過在所述定子繞組29里的至少一個(gè)之中所感應(yīng)生成的電壓來識(shí)別這種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
在時(shí)刻t3之后的時(shí)間段tv，動(dòng)力控制器16將控制位gs再次從0切換到I (時(shí)刻 t4)。控制元件41識(shí)別所述控制位gs的這種狀態(tài)轉(zhuǎn)變，并將電機(jī)從發(fā)電機(jī)運(yùn)行重新切換到馬達(dá)運(yùn)行。在此，控制元件41接著依據(jù)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)dr來確定旋轉(zhuǎn)方向。控制元件41以如下方式操控所述整流器31，即，如果在控制信號(hào)從I向0轉(zhuǎn)變的時(shí)刻所述旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào) dr表明轉(zhuǎn)子25已經(jīng)在沿前進(jìn)方向旋轉(zhuǎn)，則整流器31將給所述定子繞組29供電，以產(chǎn)生沿著前進(jìn)方向的扭矩。由此，在加速過程中，電機(jī)將從時(shí)刻t4開始輔助所述燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)13。
一旦轉(zhuǎn)速n達(dá)到最小值nSE，動(dòng)力控制器16就在時(shí)刻t5將控制位gs重新轉(zhuǎn)換為值O?？刂菩盘?hào)gs的這種狀態(tài)轉(zhuǎn)變，由控制元件14識(shí)別?？刂圃?4將由此使得整流器31 去除激活，以使電機(jī)17重新運(yùn)行在發(fā)電機(jī)運(yùn)行。為了識(shí)別出曲軸27已達(dá)到所述最低轉(zhuǎn)速 nSE,動(dòng)力控制器16可訪問(zugreifen)或者說求助于轉(zhuǎn)速傳感器或者轉(zhuǎn)角傳感器。
從時(shí)刻t5開始，所述電機(jī)將作為發(fā)電機(jī)進(jìn)行工作，并產(chǎn)生電能，所述電能被儲(chǔ)存到汽車的車載能量供應(yīng)網(wǎng)中。
圖3示出了方法55的狀態(tài)轉(zhuǎn)變圖，所述方法由控制元件41實(shí)施。狀態(tài)轉(zhuǎn)變圖中的節(jié)點(diǎn)57對(duì)應(yīng)于方法55的不同狀態(tài)，所述狀態(tài)可在控制元件41工作時(shí)出現(xiàn)。狀態(tài)轉(zhuǎn)變圖的邊(不帶附圖標(biāo)記)用旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)dr及控制信號(hào)gs的情況來進(jìn)行標(biāo)記，這些情況導(dǎo)致在各個(gè)狀態(tài)57之間進(jìn)行相應(yīng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變。
當(dāng)轉(zhuǎn)子25處于靜止?fàn)顟B(tài)或者不受電機(jī)17驅(qū)動(dòng)的反轉(zhuǎn)狀態(tài)，則假定其為標(biāo)記為MO 的狀態(tài)57。若在狀態(tài)MO中所述控制位從0變?yōu)?，則將切換到狀態(tài)MR中，在該狀態(tài)MR中整流器31以如下方式對(duì)定子繞組29進(jìn)行供電，即，使得電機(jī)17產(chǎn)生后退方向的扭矩。只要控制位gs保持為值1，那么狀態(tài)MR也將得以保持。若控制位gs變回值0，則將重新進(jìn)入到狀態(tài)MO中。若方法55處于狀態(tài)MO中，而且，轉(zhuǎn)子25由燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)13驅(qū)動(dòng)地開始沿前進(jìn)方向旋轉(zhuǎn)，那么，將切換進(jìn)入到所述電機(jī)17處于發(fā)電機(jī)運(yùn)行的狀態(tài)G中。若在狀態(tài)G下， 控制位gs從0變?yōu)?，則方法55將呈現(xiàn)為狀態(tài)MF，在該狀態(tài)下，控制元件14以如下方式操控所述整流器31，S卩，整流器31對(duì)定子繞組29進(jìn)行供電，以使電機(jī)17給曲軸27施加一種沿前進(jìn)方向的扭矩。狀態(tài)MF將一直得以保持，直到控制位gs重新轉(zhuǎn)變?yōu)?值。然后，重新回到狀態(tài)G。若曲軸27或轉(zhuǎn)子25進(jìn)入到靜止?fàn)顟B(tài)中，則將由狀態(tài)G重新變換為狀態(tài)MO。
圖4示出了整流器31的其中一個(gè)輸出級(jí)(Endstufe) 59。輸出級(jí)59包括六個(gè)斷路器61，這些斷路器被聯(lián)結(jié)成B6-橋，在此，所述B6-橋被布置在供電導(dǎo)線53與接地線37之間。B6-橋具有三對(duì)斷路器61，其中每對(duì)斷路器61被分別串聯(lián)在一起，而且，相應(yīng)的串聯(lián)電路被布置在供電導(dǎo)線53與接地線37之間。將每對(duì)斷路器61連接起來的支路分別與定子繞組29的三角電路的U，V，W接頭進(jìn)行連接。
此外，定子繞組29的三角電路的U，V，W接頭被連接在同樣構(gòu)造為B6-橋的整流器 63的輸入端處。整流器63的輸出端被連接在供電導(dǎo)線53和接地線37上。
另外，在圖4中還示出了勵(lì)磁電路35和在它上面的勵(lì)磁線圈33。
若方法55處于狀態(tài)MO或者處于電機(jī)17工作于發(fā)電機(jī)運(yùn)行的狀態(tài)G，則控制元件 41將以如下方式操控所述整流器31，S卩，所述斷路器61中沒有任何一個(gè)被導(dǎo)通。這也就是說，整流器31如此產(chǎn)生控制信號(hào)UH，UyVH，'，WH，和Wy使得所有的斷路器61都被切斷。由此，整流器31的輸出級(jí)59被去去除激活。
勵(lì)磁電路35對(duì)于勵(lì)磁線圈33進(jìn)行供電，從而，在轉(zhuǎn)子25的旋轉(zhuǎn)過程中，將在定子繞組29的三角形電路中產(chǎn)生三相電流(Drehstix)Hi)。整流器63對(duì)所述三相電流進(jìn)行整流， 并通過供電導(dǎo)線53和接地線37將其儲(chǔ)存到車載能量供應(yīng)網(wǎng)中。
若所述方法處于電機(jī)17工作于馬達(dá)運(yùn)行的狀態(tài)(狀態(tài)MR，MF)中，則整流器31以如下方式操控各個(gè)斷路器61，即，對(duì)各個(gè)定子繞組29周期性地依次供電，以使它們產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，并使電機(jī)在曲軸27上產(chǎn)生扭矩。在此，整流器31依據(jù)將由電機(jī)17產(chǎn)生的扭矩的、 由控制元件14所設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向來確定對(duì)各個(gè)定子繞組29進(jìn)行供電的順序。定子繞組29 的這種操控方式涉及整體式換向(Blockkommutierung),這在無刷直流電機(jī)中也有相似或相同形式的應(yīng)用。
在圖4中突出地示出了電流路徑，所述電流路徑在布置于接頭V和W之間的定子繞組29被通電時(shí)出現(xiàn)。
在示出的實(shí)施方式中，斷路器61被構(gòu)造成自截止的P-通道-M0EFETS (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)。不同于此，也可設(shè)置n-通道-M0SFETS (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)。也可涉及自導(dǎo)通的M0SFETS (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)。為替換所述 M0SFETS，也可設(shè)置雙極晶體管。此外，也可應(yīng)用其它形式的開關(guān)元件，尤其是半導(dǎo)體開關(guān)元件。
總的來說，本發(fā)明通過控制信號(hào)gs實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)的簡(jiǎn)單操控。所述控制信號(hào)gs 僅需包含如下信息，即，動(dòng)力控制器16希望電機(jī)的發(fā)電機(jī)運(yùn)行還是其馬達(dá)運(yùn)行。電機(jī)通過轉(zhuǎn)子25的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)獲得了由電機(jī)在馬達(dá)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的扭矩的旋轉(zhuǎn)方向。因此，關(guān)于在所述馬達(dá)運(yùn)行時(shí)扭矩旋轉(zhuǎn)方向的信息不必經(jīng)過動(dòng)力控制器16詳盡地傳遞到電機(jī)17上。
權(quán)利要求
1.用于使得帶有燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)(13)和電機(jī)(16)的內(nèi)燃機(jī)(11)運(yùn)行的方法(55)，所述電機(jī)(16)與燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)(13)的軸(27)相耦聯(lián)，其中該方法(55)包括獲取控制信息 (gs)，并且根據(jù)該控制信息(gs)將電機(jī)(16)切換到馬達(dá)運(yùn)行(MR，MF)中，其特征在于，所述控制信息具有唯一的控制位(gs)，而且，當(dāng)控制位(gs)的值變?yōu)榈谝活A(yù)設(shè)的二進(jìn)制數(shù)值時(shí)，電機(jī)(17)就被切換到馬達(dá)運(yùn)行(MR, MF)中。
2.按照權(quán)利要求I所述的方法(55)，其特征在于，當(dāng)控制位(gs)變換到第一預(yù)設(shè)的二進(jìn)制數(shù)值時(shí)，由電機(jī)(16)在馬達(dá)運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的扭矩的旋轉(zhuǎn)方向(MR，MF)依據(jù)電機(jī)(17) 的運(yùn)行狀態(tài)(dr)來確定。
3.按照權(quán)利要求2所述的方法(55)，其特征在于，若電機(jī)(17)的轉(zhuǎn)子(25)已經(jīng)在沿前進(jìn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，則將前進(jìn)方向確定為旋轉(zhuǎn)方向，其中，所述前進(jìn)方向與處于運(yùn)行狀態(tài)下的燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)(13)的轉(zhuǎn)子(25)的旋轉(zhuǎn)方向相應(yīng)。
4.按照權(quán)利要求2或3所述的方法(55)，其特征在于，若轉(zhuǎn)子(25)在切換時(shí)刻處于靜止?fàn)顟B(tài)，則將與前進(jìn)方向相反的后退方向確定為旋轉(zhuǎn)方向。
5.按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法(55)，其特征在于，當(dāng)控制位(gs)的值變?yōu)榈诙A(yù)設(shè)的二進(jìn)制數(shù)值時(shí)，電機(jī)(17)將被切換到發(fā)電機(jī)運(yùn)行(G)中。
6.按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法(55)，其特征在于，控制位(gs)通過布置于內(nèi)燃機(jī)(11)的動(dòng)力控制器(17)的控制輸出端(47)與電機(jī)(16)的控制輸入端(43)之間的電導(dǎo)線(45)、光纜或無線電進(jìn)行傳遞。
7.內(nèi)燃機(jī)(11)的電機(jī)(16),該電機(jī)與內(nèi)燃機(jī)(11)的燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)(13)的軸(27)相耦聯(lián)，其中，電機(jī)的控制及/或調(diào)節(jié)裝置(21)被設(shè)立用于獲取控制信息(gs)以及依據(jù)所述控制信息(gs)將電機(jī)(16)切換到馬達(dá)運(yùn)行(MR，MF)中，其特征在于，控制信息包含唯一的控制位(gs)，而且，控制及/或調(diào)節(jié)裝置(21)以如下方式構(gòu)造，即，當(dāng)控制位(gs)的值變?yōu)榈谝活A(yù)設(shè)的二進(jìn)制數(shù)值時(shí)，電機(jī)(16)將被切換到馬達(dá)運(yùn)行(MR，MF)中。
8.按照權(quán)利要求7所述的電機(jī)(16)，其特征在于，控制及/或調(diào)節(jié)裝置(21)具有被設(shè)立用于連接電導(dǎo)線(45)的控制輸入端(43)，所述電導(dǎo)線用于傳遞動(dòng)力控制器(17)的控制輸出端的控制位(gs)，而所述動(dòng)力控制器用于控制和/或調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)(11)。
9.按照權(quán)利要求7或8所述的電機(jī)(16)，其特征在于，控制及/或調(diào)節(jié)裝置(21)被集成到電機(jī)中，并優(yōu)選被嵌入到電機(jī)(16)的殼體(23)中或者被布置在殼體(23)上。
10.按照權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的電機(jī)(16)，其特征在于，控制及/或調(diào)節(jié)裝置(21)被設(shè)立用于實(shí)施按照權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的方法(55)。
11.用于控制和/或調(diào)節(jié)帶有燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)(13)和電機(jī)(16)的內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力控制器(17)，所述電機(jī)與燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)(13)的軸(27)相耦聯(lián)，其中所述動(dòng)力控制器(17)被設(shè)立用于將控制信息(gs)傳遞給電機(jī)(16)的控制及/或調(diào)節(jié)裝置(21)，以便將電機(jī)(16)切換到馬達(dá)運(yùn)行(MR，MF)中，其特征在于，所述控制信息包含唯一的控制位(gs)，從而，通過將控制位(gs)的值置為第一預(yù)設(shè)的二進(jìn)制數(shù)值，電機(jī)(16)能被切換到馬達(dá)運(yùn)行(MR，MF)。
12.按照權(quán)利要求11所述的動(dòng)力控制器(71)，其特征在于，該動(dòng)力控制器(17)具有用于連接電導(dǎo)線(45)的控制輸出端(47)，而所述電導(dǎo)線用于將控制位(gs)傳遞給控制及/ 或調(diào)節(jié)裝置(21)的控制輸入端(43)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動(dòng)帶有燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)(13)和電機(jī)(16)的內(nèi)燃機(jī)(11)的方法(55)，所述電機(jī)與燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)(13)的軸(27)耦聯(lián)，其中該方法(55)包括接收用于控制和/或調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)(11)的動(dòng)力控制器(17)的控制信息(gs)；并且根據(jù)該控制信息(gs)，將電機(jī)(16)切換到馬達(dá)運(yùn)行(MR，MF)中。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)(16)的簡(jiǎn)便操控，建議所述控制信息包括唯一的控制位(gs)，而且當(dāng)該控制位(gs)的值變?yōu)轭A(yù)設(shè)的第一種二進(jìn)制數(shù)值時(shí)，電機(jī)(17)就被切換到所述馬達(dá)運(yùn)行(MR，MF)中。
文檔編號(hào)F02N11/08GK102536575SQ20111038312
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月5日
發(fā)明者A·施密特, B·希勒, C·格斯特勞爾, E·卡爾瓦, K·賴, U·西貝爾 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司