操控用于支持NOx存储催化器再生的他励的电机的方法与流程

本发明涉及一种操控用于支持NOx存储催化器再生的他励的电机的方法以及用于执行该方法的一种计算单元和一种计算机程序。

背景技术：

为了进一步减少内燃机的燃耗以及因此进一步减少二氧化碳排放，内燃机可以伴随氧气过剩（贫油运行）运行。不过在此产生其它的不受欢迎的且有害的废气，例如氮氧化物（NOx）。可以使用其内储存有氮氧化物的所谓的NOx存储催化器来净化废气。但因为这些NOx存储催化器仅具有有限的存储容量，所以它们必须被定期地（例如就机动车而言大约每隔几分钟）清空，也就是说再生。出于这个目的，内燃机用富油的混合物（也就是说空气不足）亚化学计量地运行，因而在此产生的未完全燃烧的气体（例如一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC））在NOx存储催化器中以供将释出的氮氧化物转化成氮使用。

技术实现要素：

按照本发明，建议了具有独立权利要求的特征的一种操控用于支持NOx存储催化器再生的他励的电机的方法以及用于执行该方法的一种计算单元和一种计算机程序。有利的设计方案是从属权利要求和接下来的说明的主题。

本发明的优点

本发明建议了一种用于再生NOx存储催化器的经改良的方法，在该方法中可以减少或完全避免NOx存储催化器的连续的再生的中断，这些中断由内燃机的运行点朝着较低的负荷移动引起。

如所阐释的那样，为了再生NOx存储催化器，需要内燃机的一种用富油的混合物的运行。但为此必然会例如由于快速的行驶而存在某种最小负荷。若负荷被减小，那么这可能导致，内燃机不再能用富油的混合物的运行且再生被中断。这可能造成超过有害物质极限值。

为了防止这一点，可以接通电机，以便因此再次达到内燃机的运行点朝着较高的负荷的移动。由电机产生的电能越多，那么内燃机必然功率更大。但电机的开始运转并不是突如其来进行的。尤其就通常使用在机动车内的他励的电机而言，在转子通电后持续较长时间（几百毫秒）直至建立起期望的励磁场。为了在再生期间维持再生，这也许有可能过长，因为所述再生通常在50毫秒到200毫秒内必须再次被供以适当的气体。本发明现在利用以下措施：根据NOx存储催化器的运行状态用预励磁电流为转子绕组通电，也就是说预励磁。如果随后由电机实际上要求一负荷，那么以预励磁电流为出发点可以快速地建立起期望的励磁场以及可以避免再生的中断。因此就可以更为快速地达到期望的扭矩。若扭矩建立本身就足够快了，那么用于建立扭矩的时间就可以是一样的，这导致了更小的扭矩梯度以及因而导致了参与的部件的更小的机械负荷。预励磁能够实现更为缓慢的力矩上升，因为在其他情况下用于激励转子绕组所需的时间，现在以供用于力矩建立（也就是说定子绕组的通电）使用。更为缓慢的力矩上升减少了驱动系内的、尤其辅助设备驱动区域内的过度振荡，并且因此减小了所有处于其内的部件的负荷，部件例如是楔形皮带、皮带张紧器、接合皮带盘（Enkopplungsriemenscheibe）、必要时空转皮带盘（Freilaufriemenscheibe）、曲轴、双惯量飞轮和辅助设备，例如水泵、空调压缩机等。使用寿命被提高。

预励磁电流优选小于最大励磁电流的50%，例如约为最大励磁电流的30%。预励磁电流尤其为几安培，例如小于10A，比如1到4A。通常将用于给转子绕组通电的开关的占空比（Tastverhältnis）用作为针对励磁电流的调整参数，该开关接通和切断到转子绕组的车载电压。

电机在预励磁期间无扭矩地运行。定子绕组或相绕组在预励磁期间尤其不被通电，或至多被以下述方式通电：使得电机没有从内燃机分出扭矩。因此可以将在预励磁期间的能量损失保持在最小以及基本上局限于转子绕组的损失功率。这仅有几瓦。因为再生也在几秒钟之后就已经结束，这个损失功率在总能量平衡中并不明显显露。

为了能从一开始就对负荷减小作出反应，预励磁被相宜地和NOx存储催化器的再生一起（尤其同时在常见的运行和处理时间的框架内）或在NOx存储催化器的再生开始后不久（例如几毫秒，尤其小于转子时间常数）就开始。预励磁同样相宜地和NOx存储催化器的再生一起或在NOx存储催化器的再生结束前不久再次被终止，以便最小化损失功率。

NOx存储催化器的运行状态可以通过再生运行被限定，也就是说，内燃机为了NOx存储催化器的再生是否用富油的混合物运行，根据NOx存储催化器的运行状态来执行预励磁。作为备选或附加，该运行状态也可以由NOx存储催化器的负载状态限定，如下文中所说明的那样。

按照一种优选的实施方式，根据被作为运行状态的NOx存储催化器的负载状态来执行预励磁。尤其只有在NOx存储催化器的负载状态达到至少一个负载阈值时，转子绕组才被预励磁。负载阈值可以例如为50%或更多，例如为70%。

这可以与再生有关或无关地发生，也就是说，当负载阈值达到时，预励磁可以总是在达到负载阈值时被启动，或者预励磁仅和再生一起或在再生期间被启动。这一点进一步减少了损失功率。在第一种情况下相宜地选择略微较高的负载阈值，例如大约70%，反之，在第二种情况下则相宜地选择略微较低的负载阈值，例如大约50%。

在NOx存储催化器再生期间优选开始发电机式地运行电机，尤其当实现了下述一种高度的负荷减小时：该高度导致了内燃机的运行点以这种方式移动：使得NOx存储催化器的再生必然被中断。对电机的发电机式运行来说，励磁绕组用期望的励磁电流通电以及接在相绕组之后的变流器相应地也就是说通常整流地被操控。因此再生可以无中断且完整地被执行。电能优选被储存在车载电网的电的蓄能器中，例如电池或蓄电池中，并然后可以再次被使用。从电机分出的扭矩优选以下述方式快速地被建立：使得NOx存储催化器的再生不必被中断。这可以如之前所阐释那样尽可能快地完成，也就是说，比在没有预励磁的情况下更快地完成，或者这可以尽可能慢地完成，也就是说与没有预励磁的情况具有可比性地或正好一样快地但材料节省地完成。

所述电机尤其是起动机发电机（例如皮带传动的起动机发电机，RSG）或者BRS（也称为助推式回收机，BRM）的电机。起动机发电机（SG）是下述的电机：它们在车辆中根据需求可以被作为电动机或作为发电机来运行。作为发电机，起动机发电机必须能够执行传统上发电机面临的所有的任务，亦即车载电网的供电和车辆电池的充电。作为电动机，起动机发电机必须在内燃机启动时将它的曲轴在短时间内带到所需的启动转速。在相应大的额定功率下，电机可以在马达运行中在驱动时支持内燃机，例如在所谓的助推运行中加速时或用于涡轮迟滞补偿（Turboloch-Kompensation）。在制动时可以通过发电机式的运行重新利用（回收）制动能的一部分。相应的驱动器也被称为混合式驱动器，相应的系统也被称为助推式回收系统（BRS）。

根据本发明的计算单元，例如机动车的控制器，尤其在程序技术上被设置用于执行根据本发明的方法。

以形式为计算机程序的对该方法的实施也是有利的，因为这导致了极低的成本，尤其当实施的控制器还能用于其它的任务并因而总归是存在的时。用于提供计算机程序的合适的数据载体尤其是磁性的、光学的和电的存储器，例如硬盘、闪存、EEPROM、DVD以及其他等等。也可以通过计算机网络（因特网、以太网等等）下载程序。

附图说明

本发明的其它的优点和设计方案由说明书和附图得出。

本发明借助实施例在附图中被示意性示出且在接下来参照附图被说明。

图1示意性示出了由内燃机、NOx存储催化器和电机构成的一种装置，正如该装置可以作为本发明的基础那样。

图2以接线图的方式且简化地示出了一个示例性的电机，正如该电机可以使用在本发明的框架内那样。

具体实施方式

在图1中示意性地示出了装置100，正如该装置可以作为本发明的一个优选的实施方式的基础那样。装置100具有内燃机110，例如柴油机或汽油机，它的废气被导入到排气系120中。在排气系120中有NOx存储催化器121。

在此被构造成助推式回收机130的电机，更精确地说，电机的转子131（参见图2），扭矩传递式地与内燃机110，更精确地说与该内燃机的曲轴（未示出）连接。扭矩传递可以例如借助皮带传动机构完成。

参考以等效线路图粗略地示意性示出电机的图2，电机具有转子131、定子132和变流器133。转子131具有转子绕组L且以能相对定子转动的方式被支承。为了产生励磁场，转子可以用励磁电流I_e通电。若电机以发电机的方式运行，那么可以在接口B+上分接出电压。

装置100此外还具有在程序技术上设置用于执行本发明的优选的实施方式的计算单元140。该计算单元或与该计算单元处于数据传递式连接中的另一计算单元与传感器122在NOx存储催化器121上连接，传感器用于测量作为可能的运行状态的NOx存储催化器121的负载状态，可以根据该运行状态来执行预励磁。此外，计算单元140与电机130处于数据传递式连接中，以便操控这个电机。

另一可能的运行状态是再生运行，也就是说，内燃机为了再生NOx存储催化器而用富油的混合物运行，可以根据该运行状态来执行预励磁。

在此，所述的运行状态的多个优选的组合是可行的。预励磁可以始终在再生进行期间发生，或仅当同时达到或超过特定的负载阈值时发生。预励磁此外可以备选地在达到或超过特定的负载阈值时与进行的再生无关地始终发生。

按照本发明的一种优选的实施方式，电机130的转子绕组L在所示的例子中在NOx存储催化器121再生进行期间与负载状态无关地用预励磁电流通电。在预励磁期间，电机无扭矩地运行，也就是说，定子132的相绕组未被通电或顶多以下述方式被通电：使得电机没有从内燃机分出扭矩。

预励磁允许在要求扭矩的情况下快速在转子131中产生励磁场，因而同样可以快速地从内燃机分出扭矩。这一点在否则的话使再生中断了的功率下降的情况下导致再生的维持。这一点在备选的实施方式中允许以较小梯度的方式执行扭矩上升，因而使得参与的部件得到保护。