[发明专利]用于驱动汽车的恢复系统中的发电机的方法和设备

说明书

技术领域

本发明的技术领域涉及对汽车的恢复系统（Rekuperationssystem）中的发电机的驱动（Betreiben）、尤其是控制或者调节。

背景技术

鉴于CO₂排放的减少以及不断提高的燃料价格，用于减少汽车的燃料消耗并且因此减少汽车的CO₂排放（Emission）的恢复系统的意义提高。

在此，汽车的车载电网对汽车的燃料消耗和由此对汽车的CO₂排放有显著影响。100W的附加电功率例如导致在新欧洲行驶循环（NEFZ）中为大约0.1 l/100km的额外消耗。500W的车载电网负荷在这种情况下意味着为0.5 l/100km的额外消耗。

如果在制动时释放的（freiwerdend）动能或者在下坡行驶时释放的势能被用来给车载电网供电，则由此可以降低部分燃料消耗并且由此降低CO₂排放。当汽车的电机也以电动机方式被利用并且因此可以对车辆的传动力矩有贡献（升压（Boost））时，得到了用于降低燃料消耗的其他潜力。通过汽车内燃机的由此形成的负荷点偏移（Lastpunktverschiebung）可以实现附加的燃料节约。

为了能够利用制动能量，需要合适的发电机连带合适的蓄能器、譬如锂离子电池或双层电容器，以及需要合适的调节策略。

汽车的常规发电机被电压调节。也就是说，给调节器或者发电机调节器预给定期望电压，该期望压电在允许的公差范围之内由发电机调节器来调整。为此，图10示出了发电机单元1001的示意性框图。发电机单元1001具有发电机1003、发电机调节器1005和分析设备1007。发电机单元1001与汽车的车载电网1009相耦合。

通过借助发电机调节器1005调节励磁场，可以使发电机电压与车载电网负荷、转速和温度无关地保持恒定。在期望电压的情况下出现的发电机电流和由此发电机转矩在此除了车载电网负荷之外也与汽车的电池的电池状态有关。

图11进一步示出了恢复系统1101的示意性框图。图11的恢复系统1101尤其是适宜恢复的（rekuperationstauglich）车载电网，该适宜恢复的车载电网例如适于两个电压水平（Spannugsebene）。第一电压水平在此例如具有14伏特，而第二电压水平例如具有42伏特。在此，图11的恢复系统1101具有发电机1103、起动器1105、负载组1107和电蓄能器1109。此外，恢复系统1101具有DC/DC转换器1111，所述DC/DC转换器1111在这两个电压水平之间被切换。此外，恢复系统1101还具有电动机1113、第一负载组1115、第二负载组1117和电池1119。单元1103、1105、1007和1109用42伏特来驱动。然而，单元1113、1115、1117和1119用14伏特来驱动。DC/DC转换器1111将42伏特转换到14伏特。图11中的用于恢复的主要部件是发电机1103以及功率电池1109，该发电机1103也被实施为起动器发电机并且因此可以以电动机方式被驱动。

但是，如果由发电机在确定的转速的情况下要求确定的转矩并且由此要求确定的机械功率，则电功率和由此尤其是发电机电流必须相对应地被调整。此外，如果需要转矩调节，则在任意转速改变时需要持续的功率调节。

这利用常规的电压调节只在一定的开销的情况下是可能的。一方面，在确定的发电机电压的情况下出现的发电机电流与电池状态有关。也就是说，在电池的不同负荷状态和温度的情况下，在相同电压时可以出现明显不同的发电机电流。

另一方面，由于功率电池1109的比较小的内阻引起的在电压调节时的公差可引起明显不同的发电机电流。因此，小的电压位移（Spannungsschub）、例如电压测量中的小偏差可引起明显的电流偏移（Stromhub）并且由此引起发电机的明显偏离的发电机功率。

为了降低发电机电流与发电机电压的上述相关性，电流调节可以以级联调节方式来执行，在该级联调节中，电流调节与电压调节叠加。然而，如果电流调节并不在发电机调节器上运行，则为了足够快地且准确地进行电流调节不得不进行相对应快的电压预给定。为此，需要相对应快的和故障保护的通信接口。此外，在包含电流调节的相对应的控制设备上，不得不知道发电机电流。此外，该控制设备必须为该调节提供足够的资源、如计算功率存储器和总线负荷。