用于接通和断开机动车中的n相电机的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于接通机动车中的η相电机的方法和一种用于断开机动车中的 η相电机的方法。
【背景技术】
[0002] 电机可以在机动车中用于转换机械能成电能。在此这种外激励的电机例如可以由 爪极形发电机构成。这种电机可以产生多相交流电。在此电机可以具有转子和定子，转子具 有激励绕组(转子绕组），定子具有多相定子绕组。利用后置于定子绕组的直流整流器可以 将多相交流电整流成直流电，并且例如馈送到机动车的直流电压车载电网里面。
[0003] 例如在混合动力车中电机也可以电动机式运行，并且作为混合动力车的驱动装置 使用。在此电机尤其可以在低转速时支持机动车的内燃机，在低转速时这个内燃机还不提 供其全部扭矩(升压模式，涡轮迟滞补偿）。
[0004] 在两种运行方式中利用通过激励绕组的激励电流或者利用通过定子绕组的相电 流作为调节参数实现电机的调节。
[0005] 利用电机尤其作为汽车中的驱动装置要求经常通断电机。尤其在高速时通断电机 已经证实是有问题的。在此，如果首先接通相电压，可能出现相电流的高度过激。如果首先 接通激励电压，在定子中首先感应极轮电压，它可能不利地于以后要接通的相电压交互作 用，这可能导致电机的高的电负荷和机械负荷。
[0006] 因此值得期望的是，给出可能性，最佳地接通和断开机动车的电机，用于避免不期 望的电流峰值和与此相关的电负荷和机械负荷。
【发明内容】
[0007] 按照本发明建议一种用于接通和一种用于断开机动车中的η相电机的、具有独立 的专利权利要求特征的方法。从属权利要求以及下面的描述的内容是有利的扩展结构。
[0008] 在本发明进行中确定用于接通或断开电机的最佳通断时刻。在此评价影响极轮电 压的参数。所述极轮电压是虚拟的辅助参数。在空转的电机中极轮电压对应于由通电的转 子绕组或激励绕组(极轮)在定子绕组中感应的电压。通过这个评价确定最佳时刻，对该时 刻相电压施加在定子绕组上(接通电机时)或者与定子绕组分开(在断开电机时）。这样确定 这个时刻，不产生不期望的电流峰值。因此在接通和断开电机时避免高的电负荷和机械负 荷。
[0009] 因此按照本发明的方法能够与电机和/或机动车的内燃机的转速无关地接通和断 开电机。本发明尤其能够以保护的方式在高转速时接通和断开电机。
[0010] 在此本发明同时适用于发电机式和电动机式的电机运行。本发明适用于所有形式 的机动车和商用车，尤其也适用于混合动力车。
[0011] 通过本发明尤其能够使电机以电动机方式地运行并且支持内燃机。在高转速时电 机也可以没问题地且没有大负荷地接通。在此例如无需等待，直到转速低于允许的极限值， 用于接通电机。所述电机可以对于适宜的最佳实现的时刻接通。
[0012] 按照本发明的计算单元、例如机动车的控制器尤其编程技术地设计成，执行按照 本发明的方法。
[0013] 以软件形式执行本发明也是有利的，因为这引起特别低的成本，尤其当执行的控 制器还用于其他任务并因此本来就存在。用于提供计算机程序的适合的数据载体尤其是软 盘、硬盘、闪存、EEPR0M，CD-ROM，DVD等。也能够通过计算机网络(互联网，内联网等）下载程 序。
[0014] 由说明和附图给出本发明的其它优点和扩展结构。
[0015] 当然，上述的和下面还要解释的特征不仅在各给出的组合中应用，而且也在其它 组合或者单独地使用，而不离开本发明的范围。利用附图中的实施例简示出本发明并且在 下面参考附图详细地描述。
【附图说明】
[0016] 图1简示出机动车的内燃机和电机，它们设计成执行本发明的实施例。
[0017] 图2以电路图方式示出机动车的五相电机，它设计成，执行本发明的实施例。
[0018] 图3简示出图2的五相电机的单相等效电路图。
[0019] 图4以方框图简示出按照本发明的用于接通而且断开电机的方法的优选实施例。
[0020] 图5简示出相量图，它们可以在本发明实施例的进行中被确定。
【具体实施方式】
[0021] 图1简示出机动车的组成部分。在此机动车具有电机110,其中下面例如涉及外激 励的同步发电机。电机110可以通过机动车的内燃机109例如发电机式地运行。电机110通过 相应的离合措施、例如机械连接108以皮带传动或者轴的形式与内燃机109扭矩锁合地连 接。也可以选择地电机110以电动机方式地运行，同时可以支持内燃机109。
[0022] 电机110与整流器106电连接，其中设有多个相接头107。整流器可以作为直流整流 器和交流整流器运行。在此η相接头107是电机110的定子的η相定子绕组的相接头。在直流 电压侧通过场调节器102连接电机110的转子绕组101。场调节器102负责控制转子绕组101。 通过直流电压接头103可以连接蓄能器、例如机动车电池105在整流器106的直流电压侧上。 通过开关部件104可以连接机动车电池105在整流器106的直流电压侧上，和可以与这个直 流电压分开。
[0023] 由控制器112构成的计算单元尤其编程技术地设计成，执行本发明的实施例。控制 器112按照本发明尤其控制场调节器101、整流器106和开关部件104。
[0024] 在图2中电路图形式地示出电机110。在这个特殊的示例中电机110由五相电机表 示。在此电机110具有定子，具有五相的定子绕组ll〇a。整流器106具有多个电开关部件，它 们在这个特殊的示例中由M0SFET106a(金属氧化物半导体场效应晶体管）构成。M0SFET由晶 体管和在截止方向上连接的反向二极管组成。M0SFET106a例如一端通过汇流排与η相定子 绕组110a连接，并且在直流电压侧与直流电压接头103连接。
[0025] 如果电机110在发电机式运行中运行，在定子绕组110a里面产生五相的交流电压， 所谓的相电压。通过适宜地节拍地控制MOSFETllOa使这个五相交流电压整流成直流电压。 利用这个转换的直流电压例如可以充电汽车蓄电池105。
[0026] 如果电机110在电动机式运行中运行，通过适宜地节拍地控制MOSFETllOa将机动 车蓄电池105的直流电压转换成五相的相电压。在此分别通过控制器112实现适宜地节拍地 控制MOSFETllOa。
[0027]要注意，本发明不局限于五相电机，而是适用于具有适宜数量相接头107的电机。
[0028]下面参照图3，4和5描述用于接通和断开电机110的本发明优选实施例。此外利用 特殊的电动机式运行的电机110示例实现这个说明。按照本发明方法的优选实施例尤其通 过控制器112执行。控制器对应于本发明在其过程中控制场调节器102、整流器106和开关部 件 104。
[0029]在此图3简示出外激励的同步电机的一般性的和按照图2特例的五相的电机110的 单相等效电路图。转子绕组101在等效电路图中对应于电阻Rf。定子绕组ll〇a在等效电路图 中对应于由电阻Rs和电感Ls组成的串联电路。
[0030] 在图4中以方框图示出按照本发明的不仅用于接通200而且用于断开300电机110 的方法的优选实施例。
[0031] 在电动机式运行中电机110以激励电压Uf和相电压Us供电，并且将这个电能转换成 机械能，用于以这个机械能支持内燃机109。在此电机110首先断开。通过与内燃机109的扭 矩锁合的连接电机以由内燃机109给定的转速ω旋转。在此在按照本发明的用于接通电机 110的方法200的进行中接通电机。
[0032]在步骤210里面利用场调节器102在转子绕组101上激励激励电压Uf，由此在转子 绕组101中产生激励电流If。尤其利用PI调节器调节激励电流If到所期望的理论值上。因为 还没有施加相电压Us在电机的定子绕组110a上，激励电流If在旋转的电机下在定子绕组 110a中感应极轮电压UP。在此极轮电压Up取决于转速ω和激励电流If。
[0033]在步骤220里面确定影响这个极轮电压UP的参数。极轮电压UP本身最好由影响极轮 电压UP的参数确定。备选或附加地最好也可以确定激励电流If和/或电机110的转速ω作为 影响极轮电压UP的参数。电机110的转速ω和激励电流If大多本来就已知或者说本来就在机 动车中确定。因此在这里无需附加的费用，用于确定电机110的激励电流If和转速ω作为影 响极轮电压UP的参数。
[0034]在这个特殊示例中确定极轮电压UP本身作为影响极轮电压UP的参数。在此极轮电 压1^尤其根据激励电流If和转速ω确定。这个确定尤其按照下面的公式实现：
Ψκ是由激励电流If产生的磁链。由于饱和效应，在激励电流If与磁链Ψκ之间的关系不 是线性的。尤其在激励电流If与磁链Ψκ之间的这个关系作为特性曲线或者以补偿多项式的 形式被寄存，尤其在控制器112里面。
[0035]在步骤230里面检验，极轮电压UP作为影响极轮电压UP的参数是否达到确定的阈 值。在此这样选择阈值，在接通相电压Us时避免不期望的电流峰值和高的电负荷和机械负 荷。因此尤其根据相电压Us选择阈值。据此这样选择阈值，使相电压Us对于一个时刻被接通， 对于