用于將由機(jī)動(dòng)車中的電機(jī)發(fā)出的實(shí)際轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)到額定轉(zhuǎn)矩的方法與流程

本發(fā)明涉及一種用于將由機(jī)動(dòng)車中的電機(jī)發(fā)出的實(shí)際轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)到額定轉(zhuǎn)矩的方法。

背景技術(shù)：
在機(jī)動(dòng)車中通常采用具有電激勵(lì)的爪極發(fā)電機(jī)作為電機(jī)。通過轉(zhuǎn)子繞組的電流用作用于調(diào)節(jié)所希望的輸出電壓的調(diào)節(jié)參量并且由一配設(shè)的場(chǎng)調(diào)節(jié)器來預(yù)設(shè)。也已知的是，電機(jī)作為起動(dòng)發(fā)電機(jī)使用，用以一方面在電機(jī)的馬達(dá)運(yùn)行中起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)并且另一方面在電機(jī)的發(fā)電機(jī)運(yùn)行中產(chǎn)生用于車載電網(wǎng)的并且用于對(duì)機(jī)動(dòng)車電池進(jìn)行充電的電流。DE10317207A1描述了一種方法，用以在皮帶驅(qū)動(dòng)的起動(dòng)發(fā)電機(jī)的情況下在馬達(dá)起動(dòng)時(shí)發(fā)出一盡可能大的轉(zhuǎn)矩。為此將換向角和激勵(lì)電流根據(jù)轉(zhuǎn)速如此地進(jìn)行設(shè)定，使得發(fā)出一最大可能的起動(dòng)力矩。從混合車輛的領(lǐng)域中已知了還作為車輛驅(qū)動(dòng)裝置使用的發(fā)電機(jī)。在此情況下的目的是，在較低的轉(zhuǎn)速下支持內(nèi)燃機(jī)，其中，該內(nèi)燃機(jī)還沒有提供其滿轉(zhuǎn)矩（所謂的升壓運(yùn)行，渦輪遲滯補(bǔ)償）。通常這里采用永磁激勵(lì)的同步機(jī)，其在大于100V的較高電壓下運(yùn)行。這導(dǎo)致了復(fù)雜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以及在驅(qū)動(dòng)總成中的大的變化以及由于高壓引起的耗費(fèi)的保護(hù)措施。除了高的集成費(fèi)用之外，這種系統(tǒng)還導(dǎo)致了高的額外費(fèi)用。值得追求的是，提出一種簡(jiǎn)單的可能性，用以如此地運(yùn)行機(jī)動(dòng)車中的電機(jī)，使得其可以用于驅(qū)動(dòng)其自身并且發(fā)出一希望的額定轉(zhuǎn)矩。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
根據(jù)本發(fā)明，建議一種將由機(jī)動(dòng)車中的電機(jī)發(fā)出的實(shí)際轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)到額定轉(zhuǎn)矩的方法，其中，所述電機(jī)具有一定子繞組、一轉(zhuǎn)子繞組、一配設(shè)給所述轉(zhuǎn)子繞組的場(chǎng)調(diào)節(jié)器和一連接在所述定子繞組之后的變流器，所述變流器具有能夠操控的開關(guān)元件，其中，所述實(shí)際轉(zhuǎn)矩以如下方式被調(diào)節(jié)到所述額定轉(zhuǎn)矩，即通過有目的性地操控所述開關(guān)元件來設(shè)定一換向角和/或有目的性地設(shè)定一通過所述轉(zhuǎn)子繞組的激勵(lì)電流，其中，所述激勵(lì)電流是與轉(zhuǎn)速相關(guān)地預(yù)設(shè)的并且所述換向角用作用于所述調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)參量。有利的設(shè)計(jì)方案是下面的說明書的主題。本發(fā)明提供了一種簡(jiǎn)單的可能性，使機(jī)動(dòng)車中的電機(jī)也用于驅(qū)動(dòng)其自身。特別是可以實(shí)現(xiàn)一種升壓功能（Boostfunktion），其僅需要在車輛上的比較小的修改且仍然能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的最佳的力矩支持。一種用于升壓運(yùn)行的優(yōu)選的應(yīng)用以如下方式執(zhí)行了一種調(diào)節(jié)，使得內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)的總力矩與駕駛員希望力矩（Fahrerwunschmoment）相應(yīng)。本發(fā)明通過在低的轉(zhuǎn)速范圍中的力矩支持導(dǎo)致了起動(dòng)特性的明顯改善。實(shí)現(xiàn)了在小的速度（所謂的爬行運(yùn)行）下的純電的行駛。所采用的內(nèi)燃機(jī)可以功率減弱地（“規(guī)?？s小地（Downsizing）”）且因此保護(hù)環(huán)境地、成本低廉地以及消耗更小地實(shí)施，因?yàn)榕c所述規(guī)模縮小相關(guān)聯(lián)的、所述起動(dòng)特性的惡化通過電的力矩支持得以補(bǔ)償。該解決方案總體上保持是成本低廉的，因?yàn)閮H須采取驅(qū)動(dòng)總成中的很小的變化。根據(jù)本發(fā)明，通過有目的性地設(shè)定所述換向角和/或所述轉(zhuǎn)子電流（下面也稱作激勵(lì)電流）來調(diào)節(jié)機(jī)動(dòng)車中的電機(jī)，以發(fā)出所希望的轉(zhuǎn)矩。在所述的DE10317207A1中原理性地描述了經(jīng)由換向角和轉(zhuǎn)子電流的設(shè)定來影響轉(zhuǎn)矩的可能性。但在本發(fā)明的范疇中認(rèn)識(shí)到，其也可以用于在驅(qū)動(dòng)車輛用的、電機(jī)的馬達(dá)運(yùn)行中簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩。一個(gè)或兩個(gè)參數(shù)可以用作調(diào)節(jié)中的調(diào)節(jié)參量。所述操控優(yōu)選是模塊式換向地（blockkommutiert）進(jìn)行的，從而僅需要很小的中間電路電容（Zwischenkreiskapazit?t）。在模塊式換向的情況下，例如始終對(duì)三個(gè)三相繞組中的剛好兩個(gè)進(jìn)行通電。但所述模塊式換向的操控的缺點(diǎn)在于，與正弦換向的操控不同，電流是無法限定的。這特別是在較低的轉(zhuǎn)速下的運(yùn)行中導(dǎo)致了必須將功率電子裝置在尺寸上設(shè)計(jì)到特別高的額定電流。但隨著增大的轉(zhuǎn)速，由于定子繞組的更高的感應(yīng)電阻，電流迅速地減小，從而在此無需電流限定。本發(fā)明優(yōu)選僅在最小轉(zhuǎn)速以上實(shí)施。所述最小轉(zhuǎn)速在此情況下如此選擇，使得由于所述定子繞組的感應(yīng)電阻，所述電流已經(jīng)位于希望的最大值以下，從而所述功率電子裝置可以相應(yīng)小地進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì)。進(jìn)一步優(yōu)選地，本發(fā)明僅在最高轉(zhuǎn)速以下實(shí)施。所述最高轉(zhuǎn)速從如下情況中獲得，即可產(chǎn)生的力矩且因此經(jīng)濟(jì)性隨著升高的轉(zhuǎn)速而減小。本發(fā)明可以有利地在如下發(fā)電機(jī)中使用，這些發(fā)電機(jī)的輸出電壓通過具有可操控的開關(guān)元件的變流器進(jìn)行整流。這種變流器可以作為同步整流器、作為升壓轉(zhuǎn)換器、作為降壓轉(zhuǎn)換器、作為脈沖逆變器等等來運(yùn)行。這樣，通過所述開關(guān)元件的相應(yīng)的操控來影響所述換向角。根據(jù)一種優(yōu)選的實(shí)施方式，與轉(zhuǎn)速相關(guān)地預(yù)設(shè)所述換向角并且將所述激勵(lì)電流作為調(diào)節(jié)參量使用，從而通過所述激勵(lì)電流的提高來同樣地提高所述實(shí)際轉(zhuǎn)矩，并且通過所述激勵(lì)電流的減小來同樣地減小所述實(shí)際轉(zhuǎn)矩。所述換向角的預(yù)設(shè)可以基于與轉(zhuǎn)速相關(guān)的特征曲線來進(jìn)行。根據(jù)另一種優(yōu)選的實(shí)施方式，與轉(zhuǎn)速相關(guān)地預(yù)設(shè)所述激勵(lì)電流并且將所述換向角作為調(diào)節(jié)參量來使用。如果所述電機(jī)在馬達(dá)運(yùn)行中以一電壓運(yùn)行，該電壓高于常見的12V的車載電壓，但低于允許的60V的接觸電壓，則由所述機(jī)器發(fā)出的轉(zhuǎn)矩在無需特別耗費(fèi)的額外的安全措施的前提下被提高。根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算單元，例如機(jī)動(dòng)車的控制器，特別是程序技術(shù)地設(shè)置用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法。所述方法以軟件的形式的執(zhí)行也是有利的，因?yàn)槠湟鹆颂貏e小的費(fèi)用，特別是當(dāng)實(shí)施的控制器還用于其它任務(wù)且因此無論如何都存在時(shí)。用于提供計(jì)算機(jī)程序的合適的數(shù)據(jù)載體特別是軟盤、硬盤、閃存、EEPROM、CD-ROM、DVD等。經(jīng)由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（互聯(lián)網(wǎng)、內(nèi)部網(wǎng)）下載程序也是可行的。本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和設(shè)計(jì)方案從說明書和附圖中給出。要理解的是，前面提到的和后面的還待闡釋的特征能夠不僅在對(duì)應(yīng)說明的組合中，而且在其它的組合中或者以單獨(dú)的形式應(yīng)用，而不離開本發(fā)明的范圍。附圖說明本發(fā)明借助附圖中的實(shí)施例示意示出并且隨后在參考附圖的情況下詳細(xì)描述。圖1示出了本發(fā)明可依據(jù)的具有變流器的起動(dòng)發(fā)電機(jī)的一種實(shí)施方式，所述變流器具有可操控的開關(guān)元件。圖2示出了針對(duì)不同的運(yùn)行電壓的由電機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速之間的相關(guān)性。圖3示出了針對(duì)不同的激勵(lì)電流的由電機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩和換向角之間的相關(guān)性。圖4參照一流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的一種實(shí)施方式。具體實(shí)施方式在圖1中以接線圖的方式示出了本發(fā)明可依據(jù)的電機(jī)并且整體上以100標(biāo)記。所述電機(jī)具有一發(fā)電機(jī)部件10和一變流器部件20。所述變流器部件在所述機(jī)器的發(fā)電機(jī)運(yùn)行中通常作為整流器來運(yùn)行，在馬達(dá)運(yùn)行中作為逆變器來運(yùn)行。所述發(fā)電機(jī)部件10僅示意性地以星形連接的定子繞組11和一與二極管并聯(lián)的激勵(lì)繞組或者說轉(zhuǎn)子繞組12的形式示出。所述轉(zhuǎn)子繞組通過一功率開關(guān)13脈沖式地（getaktet）開關(guān)，所述功率開關(guān)與所述變流器部件20的接口24連接。所述功率開關(guān)13的操控是按照一場(chǎng)調(diào)節(jié)器15的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行的，其中，所述功率開關(guān)13如同與轉(zhuǎn)子繞組12并聯(lián)的二極管那樣通常集成在所述場(chǎng)調(diào)節(jié)器的特定應(yīng)用集成電路（ASIC）中。在本申請(qǐng)的范疇中展示了三相發(fā)電機(jī)。但原則上本發(fā)明也可以在更少相或更多相發(fā)電機(jī)、例如五相發(fā)電機(jī)中使用。所述變流器部件20在這里實(shí)施成B6電路并且具有開關(guān)元件21，其例如可以實(shí)施成MOSFET21。所述MOSFET21例如經(jīng)由導(dǎo)電軌與所述發(fā)電機(jī)的各定子繞組11連接。此外，所述MOSFET與接口24、24'連接并且在相應(yīng)的操控下提供一用于車載電網(wǎng)包括機(jī)動(dòng)車的電池30的直流電流。所述開關(guān)元件21的操控是通過一操控裝置25經(jīng)由操控通道27進(jìn)行的，所述操控通道為了概覽起見沒有全部以附圖標(biāo)記示出。所述操控裝置25經(jīng)由相通道27分別獲得單個(gè)的定子繞組的相電壓。為了提供所述相電壓，可以設(shè)置其它的裝置，但所述裝置為了概覽起見未示出。所述操控裝置25在（同步-）整流器運(yùn)行中進(jìn)行一對(duì)于經(jīng)由所述相通道27提供的相電壓的評(píng)價(jià)并且從中確定單個(gè)的MOSFET21的各接通時(shí)間點(diǎn)和斷開時(shí)間點(diǎn)。經(jīng)由操控通道26的控制對(duì)所述MOSFET21的柵接口產(chǎn)生影響。已知的場(chǎng)調(diào)節(jié)器，如在該實(shí)施方式的范疇中設(shè)置的場(chǎng)調(diào)節(jié)器15，具有一所謂的端子-V-接口19，其與所述發(fā)電機(jī)的定子繞組的相連接。端子-V-信號(hào)或者說相輸入信號(hào)的頻率在調(diào)節(jié)器15中進(jìn)行評(píng)價(jià)并且與所述信號(hào)的特征參量相關(guān)地用于激活或禁用所述調(diào)節(jié)器運(yùn)行并且最終用于經(jīng)由一操控導(dǎo)線14來操控所述功率開關(guān)13。如所示，用于所述相信號(hào)輸入19的相信號(hào)也可以通過所述操控裝置25引導(dǎo)。在馬達(dá)運(yùn)行中使用所述電機(jī)100，用于單獨(dú)地或結(jié)合內(nèi)燃機(jī)來驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)車。這里根據(jù)本發(fā)明的一種設(shè)計(jì)方案來運(yùn)行所述變流器部件20，該設(shè)計(jì)方案如參照?qǐng)D4描述。優(yōu)選地采用電池作為電壓供給，所述電池具有比常見的12V的車載網(wǎng)絡(luò)電壓更高的電壓（例如40V）?，F(xiàn)在，為了闡釋根據(jù)本發(fā)明的關(guān)聯(lián)，參照?qǐng)D2和3。在圖2中在一圖表200中示出了針對(duì)不同的電池電壓的在縱坐標(biāo)上繪制的電機(jī)的發(fā)出的實(shí)際轉(zhuǎn)矩MRSG與在橫坐標(biāo)上繪制的轉(zhuǎn)速n的相關(guān)性。曲線201對(duì)應(yīng)于12.5V的電池電壓，曲線202對(duì)應(yīng)于28V的電池電壓以及曲線203對(duì)應(yīng)于42V的電池電壓。在圖2中首先清楚地示出了，通過電機(jī)的運(yùn)行既可以產(chǎn)生更高的電壓也可以產(chǎn)生更高的力矩。此外還清楚可見，發(fā)出的轉(zhuǎn)矩在更高的轉(zhuǎn)速的情況下下降。為了即使在高的轉(zhuǎn)速下也產(chǎn)生最大的馬達(dá)力矩，所述電機(jī)優(yōu)選在場(chǎng)弱化運(yùn)行（Feldschw?chebetrieb）中運(yùn)行。這可以在外部激勵(lì)的同步機(jī)的情況下通過減小激勵(lì)電流引起的轉(zhuǎn)子側(cè)的場(chǎng)弱化和/或通過改變換向角引起的定子側(cè)的場(chǎng)弱化來實(shí)現(xiàn)。在圖3中在一圖表300中示出了針對(duì)不同的激勵(lì)電流的在縱坐標(biāo)上繪制的電機(jī)的發(fā)出的實(shí)際轉(zhuǎn)矩MRSG與在橫坐標(biāo)上繪制的換向角α的相關(guān)性。曲線301對(duì)應(yīng)于3.3A的激勵(lì)電流，曲線302對(duì)應(yīng)于4.5A的激勵(lì)電流，曲線303對(duì)應(yīng)于5.5A的激勵(lì)電流以及曲線304對(duì)應(yīng)于6.5A的激勵(lì)電流。所述測(cè)量是在n=3000min-1的情況下記錄的。在圖2中首先清楚地示出了，通過更高的激勵(lì)電流也可以產(chǎn)生更高的力矩。此外還清楚可見，發(fā)出的轉(zhuǎn)矩與換向角相關(guān)并且針對(duì)這里存在的n=3000min-1的轉(zhuǎn)速，大約-50°的換向角α提供了最高的轉(zhuǎn)矩。所述角與轉(zhuǎn)速相關(guān)并且隨著增大的轉(zhuǎn)速而減小。因此有利的是，待設(shè)定的換向角，例如作為與轉(zhuǎn)速相關(guān)的特征曲線來保存。在圖3中可見在固定的換向角的情況下，所述力矩與所述激勵(lì)電流的相關(guān)性，這樣最接近地給出了一種成正比的相關(guān)性。所述激勵(lì)電流因此優(yōu)選作為用于轉(zhuǎn)換力矩要求的調(diào)節(jié)參量。本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施方式參照?qǐng)D4借助一流程圖來示出，其中，這里描述了通過所述電機(jī)來支持所述內(nèi)燃機(jī)（“升壓運(yùn)行”）。用于將實(shí)際轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)成額定轉(zhuǎn)矩的方法從步驟400開始，其中，駕駛員預(yù)期力矩通常借助于一加速踏板位置來獲知。在步驟401中求得當(dāng)前由內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的力矩，例如基于特征場(chǎng)地從參量：噴射量和轉(zhuǎn)速中求得。在步驟402中作為用于電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，求得在駕駛員希望力矩和當(dāng)前由內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的力矩之間的差值。在步驟403中求得電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)矩，例如基于特征場(chǎng)地從參量：激勵(lì)電流、換向角和轉(zhuǎn)速中求得。在步驟404中預(yù)設(shè)一合適的換向角作為所述轉(zhuǎn)速的函數(shù)，優(yōu)選基于特征曲線進(jìn)行預(yù)設(shè)。最后在步驟405中與額定轉(zhuǎn)矩或者說與額定轉(zhuǎn)矩和實(shí)際轉(zhuǎn)矩之間的調(diào)節(jié)偏差相關(guān)地預(yù)設(shè)所述激勵(lì)電流，特別是通過在0和100%的同步（Taktung）中進(jìn)行預(yù)設(shè)。步驟401至405在調(diào)節(jié)范疇中發(fā)生。僅在一定條件下需要確定的時(shí)間順序。所述步驟基本上是同時(shí)發(fā)生的。一旦離開了一合適的轉(zhuǎn)速范圍或者撤銷了所述駕駛員希望力矩，則所述馬達(dá)運(yùn)行結(jié)束。在所述馬達(dá)運(yùn)行結(jié)束時(shí)，首先撤銷所述激勵(lì)電流。所述逆變器的操控一直繼續(xù)維持，直到所述激勵(lì)電流衰減到零（典型地大約100ms）。以另一種順序的斷開會(huì)導(dǎo)致所述電機(jī)立即從馬達(dá)運(yùn)行過渡到發(fā)電機(jī)運(yùn)行，這樣導(dǎo)致了明顯感覺到的且因此不希望的轉(zhuǎn)矩躍變。