用于运行用于机动车中的电存储器的充电调节器的方法 |
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| 申请号 | CN201880080236.7 | 申请日 | 2018-11-29 | 公开(公告)号 | CN111448751B | 公开(公告)日 | 2024-05-10 |
| 申请人 | 罗伯特·博世有限公司; | 发明人 | B.雷内克; J.穆勒; W.费舍尔; S.葛罗德; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于运行用于电 存储器 （S）、尤其是车辆车载 电网 （100）的 电池 的充电调节器（LR，40）的方法，其中利用直接地或者经转换地能够耦合到 内燃机 （112）上的 电机 （30）能够以电 能量 加载所述电存储器，其中所述电机包括 转子 （32）、 定子 （33），所述定子具有至少一个生成相 信号 （UU、UV、UW、IU、IV、IW）的相绕组（U、V、W），其中检测至少一个值（WUu、WUd、WVu、WVd、WWu、WWd），其中所述至少一个值对于所述转子（32）每一转而言分别出现至少一次并且与所述相信号（UU、UV、UW、IU、IV、IW）的至少一个上升边沿（FlUu、FlVu、FlWu）或所述相信号（UU、UV、UW、IU、IV、IW）的下降边沿（FlUd、FlVd、FlWd）相关联，其中在达到或超出所述电存储器（S）的第一额定值（USoll1）之后，这样操控所述充电调节器（LR），使得在出现所述至少一个值（WUu、WUd、WVu、WVd、WWu、WWd）之后阻止从所述电机（30）到所述电存储器（S）中的通过 电流 （I）。此外，本发明涉及一种相应的计算单元以及一种用于执行该方法的 计算机程序 ，所述计算单元被设立用于执行该方法。 | ||||||
| 权利要求 | 1.用于运行用于电存储器(S)的充电调节器(LR)的方法，其中能够利用直接地或者经转换地能够耦合到内燃机(112)上的电机(30)以电能量加载所述电存储器，其中所述电机包括转子(32)、定子(33)，所述定子具有至少一个生成相信号(UU、UV、UW、IU、IV、IW)的相绕组(U、V、W)，其中检测至少一个值(WUu、WUd、WVu、WVd、WWu、WWd)，其中所述至少一个值对于所述转子(32)每一转而言分别出现至少一次并且与所述相信号(UU、UV、UW、IU、IV、IW)的至少一个上升边沿(FlUu、FlVu、FlWu)或所述相信号(UU、UV、UW、IU、IV、IW)的下降边沿(FlUd、FlVd、FlWd)相关联，其中在达到或超出所述电存储器(S)的第一额定值(USoll1)之后，这样操控所述充电调节器(LR)，使得在出现所述至少一个值(WUu、WUd、WVu、WVd、WWu、WWd)之后阻止或释放从所述电机(30)到所述电存储器(S)中的通过电流(I)。 |
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| 说明书全文 | 用于运行用于机动车中的电存储器的充电调节器的方法技术领域[0001] 本发明涉及一种用于运行用于电存储器、尤其是车辆车载电网的电池的充电调节器的方法，其中能够利用直接地或者经转换地能够耦合到内燃机上的电机来以电能量加载所述电存储器，其中所述电机包括转子、定子，所述定子具有至少一个生成相信号的相绕组。 背景技术[0002] 内燃机的曲轴的转数和旋转角位置是针对电子发动机控制的许多功能而言的重要输入参量。为了确定所述转数和旋转角位置，能够以相同的角间距来在与内燃机的曲轴一起来转动的主体上设置多个标记。由于曲轴旋转而引起的标记划过能够被传感器检测到并且作为电信号来转发给评估电子装置。 [0003] 这种电子装置针对曲轴的相应的旋转角位置来确定针对该标记的分别为此所保存的信号或者测量在两个标记之间的时间差，并且能够基于两个标记彼此间的已知的角间距来确定角速度并且由此确定转数。在机动车、尤其是摩托车、机动脚踏两用车或机器脚踏车的情况下能够例如通过金属的齿轮的、所谓的发信轮的齿来提供所述标记，这些齿通过自身在传感器中的运动而引起磁场的改变。一些齿的空隙可以用作为用于识别绝对位置的参考标记。 [0004] 在Pkw（载客汽车）的情况下大多使用60‑2个齿（均匀分布60个齿，其中有两个保持留空）,而在摩托车或机器脚踏车的情况下则例如使用到36‑2、24‑2或者12‑3个齿。在曲轴的转速确定或旋转角位置确定的间接原理情况下，转数信号的分辨率或者旋转角位置的绝对检测通过齿的数目并且通过参考标记的可靠识别而确定。 [0005] 在具有内燃机的每个现代的车辆情况下安置有如下发电机，该发电机通过曲轴的旋转来被驱动并且提供电信号，该电信号用于以电能量来供给该车辆并且用于车辆电池的充电。在没有这种发电机的情况下的车辆的所指定的运行是并不可能的或者仅仅在短时间是可能的。为了调节电池电压而使用调节器，通过该调节器例如通过电机的相的短接来将电池电压调准到额定值。之前描述的发电机典型地相对于上述的传感器而言累加地被使用用于曲轴的转数检测和旋转角位置检测。这种系统不利的是：不仅需要用于电流供给的发电机而且也需要大量传感器，以便确定曲轴的旋转角位置或转数。 [0006] 此外，从EP 0 664 887 B1中也已知将通过曲轴来驱动的电机的电输出参量利用用于转数确定。对此，提供发电机的如下相来作为参考，其中脉冲的直流电压施加在该相上。此外，为此能够考虑这样的装置，根据相应的相信号也确定电机的转子的旋转角位置的估计并且由此也确定内燃机的曲轴的旋转角位置，其中它们分别直接地或者经转换地彼此耦合。就如例如在机器脚踏车的情况下在短接调节的范畴内常见的那样的持久地影响电机的电输出参量的相应的电压调节在此情况下可能并不适合，因为由此而破坏用于确定轴的转数或旋转角位置的表征性的信号并由此使得对转数或其他机器参量的确定不再可能。此外，在此情况下并不实现对电机的转子或曲轴的旋转角位置的高分辨率的确定或高分辨率的转数确定。 [0007] 因此值得期望的是，说明一种调节电池电压的可能性，而并不影响到对电机的转子的转数或旋转角位置的确定，其中根据电机的相信号来获得所述转数或旋转角位置。 发明内容[0009] 本发明的优点 [0010] 能够利用直接地或者经转换地能够耦合到内燃机上或者被耦合到内燃机上的电机来以电能量加载电存储器，其中所述电机包括转子、定子，所述定子具有至少一个生成相信号的相绕组，在用于运行用于该电存储器、尤其是车辆车载电网的电池的充电调节器的方法中，检测至少一个值，其中所述至少一个值对于转子的每次旋转而言分别出现至少一次并且与相信号的至少一个上升边沿或该相信号的下降边沿相关联。该值原则上也可以与其中至少一个相信号的过零相关联。通过检测与相信号的上升边沿或该相信号的下降边沿相关联的所述值或者根据其而能够同样在时间上定位相应的相的这种值，可以推论出电机的转子的旋转角位置或其转数。通过电机与曲轴的固定耦合因此也能够由曲轴的转数或旋转角位置来确定曲轴位置。能够直接根据电机的空转电压从无负载的电机中读取转子的精准的旋转角位置，因为空转电压的相对相位与转子的旋转角位置一致。在受负载的机器的情况下，能够通过附加地考虑极轮角来确定转子的精准的旋转角位置。 [0011] 在达到或超出对于电存储器的额定值、尤其是电存储器的额定电压的情况下，现在这样操控充电调节器，使得在出现至少一个值之后阻止或释放从电机到电存储器中的通过电流。为了并不持久地通过由充电调节器进行的电压调节来干扰对机器参数、诸如相信号或相电压的表征性的信号的检测，在达到或超出显示出调节需求的电存储器的额定值之后并且在出现所述至少一个值之后，该充电调节器被这样操控：在出现针对确定旋转角位置或转数而所需的来自相信号中的表征性的信号之后，才鉴于针对电存储器的电压调节方面操控该电机。由此防止了：由于存储器的电压调节而持久影响为了确定转子的旋转角位置或转数而所需的表征性的信号，其中由于所述持久影响而使得偶尔在调节的时间范围内对表征性的信号的确定变得不可能。 [0012] 以这种方式，可以以巧妙的方式将电压调节与对相信号的表征性的值的确定在时间上分离，其中所述表征性的值与相信号的上升边沿和下降边沿相关联，由此不仅获得电压调节而且也获得对二次参量、例如转子的旋转角位置和转子的转数的确定，由此通过与内燃机的直接耦合也能够确定曲轴的转数以及曲轴的旋转角位置，它们又是用于控制内燃机的重要输出参量。 [0013] 在本发明的另一优选实施方式中，一直通过充电调机器来阻止从电机到电存储器中的通过电流，直至达到或未超出电存储器的其他额定值。通过规定电存储器的其他额定值能够相应地预给定额定值带，其中所述其他额定值优选地是电池电压的额定值，其中在所述额定值带之内设置通过充电调节器来对电存储器的充电调节。此外优选地：第一额定值也是存储器的电压的额定值。 [0014] 在本发明的另一优选构型方案中规定：根据电机的转数来预给定或能够预给定电存储器的第一额定值和/或其他额定值。通过预给定用于调整用于电存储器的所述额定值的机器参数，能够以特别简单的方式针对充电过程来考虑在电机中可供使用的与转数相关的能量。此外能够防止：在电机的转数过低并且因此由于可能的充电要求而引起内燃机的转数过低的情况下，由电机以制动力矩来过强地加载内燃机，从而使内燃机的运行停止。 [0015] 在另一优选的实施方式中，根据内燃机的至少一个工作点来预给定电存储器的第一额定值和/或其他额定值。这样的调节是有利的，因为例如在内燃机的不同负载的情况下能够进行相应的调节或者根据燃料与助燃空气的混合比例而能够进行相应的调节，以便例如针对内燃机在负载下运行的情况，并不通过电的对存储器充电的发电机还进行附加的负载，其中由所述混合比例能够确定内燃机的相应工作点。在内燃机的情况下、尤其是在针对两轮车应用的内燃机的情况下，通常借助于阀经由抽吸管喷射或直接喷射来进行燃料的喷射，其中直接利用电池电压运行该阀。因此，该喷射过程取决于电池电压，该电池电压在操控喷射阀的时间点时施加在该阀上。有利地，在喷射的时间点，该电压调节器现在被这样加载，使得要么利用对于调整信号的足够的时间提前而并不进行充电调节的改变要么进一步优选地在操控喷射阀的时间点将电池电压调准到尽可能恒定的值，其中优选地在喷射阀的操控过程之前开始恒定电压的所述调准。 [0016] 在另一优选的实施方式中，在点火在气缸其中至少之一中进行的时间范围内或者在为了点火而相应地对点火线圈充电期间的时间段内，这样加载电压调节器，使得连续地继续对电存储器充电，以便保证最佳的点火。 [0017] 在另一优选的构型方案中，通过短接相绕组其中至少之一或者通过在没有负载的情况下对相绕组其中至少之一进行电流解除来引起：阻止从电机到电存储器中的通过电流。借助于短接电机的这些相绕组其中至少之一来进行的电压调节是有利的：能够简单地并且特别有效地进行该电压调节。在没有负载的情况下的电机的电流解除具有如下优点：在将电存储器与发电机分离的情况下借助于这样的调节并不产生损耗功率。在此情况下，应该注意：电机的空转电压并不超出容许的最高值。这可以优选地通过电机的机器设计来进行。原则上也可能：借助于能接通的用电器来将施加在发电机上的空转电压限制在尤其是60V的最高值。 [0018] 在本发明的另一优选的构型方案中，根据电机的转子的至少一个旋转角位置来执行：阻止从电机到电存储器中的通过电流。通过对绝对曲轴信息的认识，充电调节器能够有利地在既定的曲轴范围内防止电机的找平或者相电压的短接。优选地，尤其是通过短接来将保持在恒定状态中的充电调节器、电池的充电或电压限制。因此能够将高分辨率的转数的还要更好的质量提供给尤其是需要在既定的曲轴范围内的高分辨率的转数的功能，其中所述功能尤其是包括：内燃机的点火或喷射。这是可能的，因为在其他情况下可能相应地影响相信号，基于所述相信号来确定电机的转子的旋转角位置或转数并且由此通过直接耦合到内燃机也确定曲轴的旋转角位置。 [0019] 在另一优选的实施方式中，在出现至少一个值之后一直阻止该通过电流，直至识别出与相信号的接下来的上升边沿或相信号的下降边沿相关联的至少一个其他值。在此情况下有利的是：相应的触发器能够进行对与相信号的上升边沿或相信号的下降边沿相关联的第一值的识别，其中通过该触发器来确定：对电机的转子的转数或旋转角位置的确定。在此情况下，可以进一步优选的是：将所述至少一个其他值与相信号的紧接着接下来的上升边沿或与至少涉及第一值的相信号的下降边沿耦合，因为由此借助所述至少一个第一值和所述至少一个其他值不仅能够可靠地识别上升边沿而且也能够可靠地识别下降边沿，由此能够可靠地通过充电调节器来进行相应的充电调节，但是也并不引起对边沿识别的影响。 [0020] 在该方法的另一优选构型方案中，当存在与至少一个值（WUu、WUd、WVu、Wvd、WWu 、WWd）的至少一个时间上的最小间隔（Tmin）时，开始用于阻止或释放通过电流（I）的开关过程，其中所述至少一个值与相信号（UU、UV、UW、IU、IV、IW）的上升边沿（FlUu、FlVu、FlWu）或该相信号（UU、UV、UW、IU、IV、IW）的下降边沿（FlUd、FlVd、FlWd）相关联。通过引入与下一个接下来的边沿的时间上的最小间隔而能够保证：在测量干预的时间点，该总系统不再处在瞬时的状态而是处在静态状态，由此能够利用还要更高的精准度来确定：对边沿的测量以及由此对转子的旋转角位置或其转数的确定。典型的时间上的最小间隔在约100μs至1ms的时间间隔内变动。 [0021] 在另一优选的实施方式中，在识别出如下值之后以时间延迟的方式来进行用于阻止或释放通过电流的开关过程，其中所述值与该相信号的上升边沿或与该相信号的下降边沿相关联。在此情况下有利的是，能够对此利用时间延迟，以便进行值探测的合理性验证。由此能够排除信号中的伪迹，诸如所谓的信号抖动。时间延迟能够必要时随着该转数来变化，以便保证足够的计算时间。典型的时间上的延迟在约100μs至1ms的时间间隔之内变动。 [0022] 在另一优选的实施方式中，在第一模式中识别出与相信号的上升边沿或相信号的下降边沿相关联的值的出现，其中在识别出该值之后从第一模式切换到其他模式中，在所述其他模式中开始：阻止或释放该通过电流（I）。从第一模式到其他模式的直接跳变，所谓的中断提供如下优点：实现尽可能边沿同步的切换。因此可靠地保证到下一边沿的过渡状态持续时间并且同时地使得在计算单元中的实施是非常计算高效的。 [0023] 在另一优选的实施方式中，在出现所述至少一个值之后，时间上定时地、优选借助脉宽调制来定时地阻止通过电流。对充电调节器的定时调节是有利的，因为通过相应定时使得电存储器的目标电压是能可靠地调整出的并且通过相应地对触发值之间的时钟的相应定位而能够定位，其中所述触发值分别与相信号的上升边沿或下降边沿相关联，由此一方面持续地保证可靠的充电调节并且另一方面持续地保证对边沿的精准识别并且由此持续地保证转子的旋转角位置或者转数的可靠确定。 [0024] 在另一优选构型方案中，这样选择负责于阻止在电机和存储器之间的通过电流的时间上的定时、优选调节信号的脉宽和/或其时间上的开始和终止点的定时，使得电存储器的电池电压在第一额定值和其他额定值之间，进一步优选地具有恒定的值。通过相应地选择典型地为10、20或100kHz的时钟频率并且选择相应的脉宽和/或调节信号的、尤其是脉宽调制（PWM）的信号的脉宽的时间上的开始和终止点，可以几乎任意地对电存储器的运行电压进行调整。另一方面，能够这样选择脉冲的位置，使得并不影响与相信号的表征性的值的时间上的叠加，其中需要所述表征性的值以用于确定相信号的相应的上升边沿和下降边沿。在其余方面，PWM时间周期比电机的时间常量要小得多。因此，与相应的值的确定相关的开关时间点不再是非常重要的并且无需为了开关过程而对相信号进行注意。 [0025] 在本发明的另一优选构型方案中，电机的所述至少一个相信号借助电子电路、尤其是发动机控制设备来处理。通过对相信号或与之相关的值和相关联的上升边沿和下降边沿以及调节、尤其是在发动机控制设备中的电存储器的充电调节的相应的外部处理，能够放弃附加的控制组件，因为发动机控制设备总归存在并且原则上也能够是针对该使用目的来利用的。这是有利的，因为由此能够简化相应的调节架构，由此能够附加地节省成本。 [0026] 原则上可以理解：通过之前描述的方法能够直接地由电机的内部信号来确定电机的转子的高分辨率的旋转角位置或转数并且因此也能够确定内燃机的曲轴的高分辨率的旋转角位置或转数，由此也能够放弃用于确定旋转角位置或转数的相应的发信轮并且放弃与之相关联的传感器装置。在连续的运行中持续地对转子的转数或旋转角位置的确定是可能的，因为电存储器的相应充电调节与对相信号的边沿的确定在时间上解耦，其中需要这些边沿以用于确定旋转角位置或转数。因此在连续的运行中，不仅能够保证对转子的旋转角位置和高精确的转数的确定以及因此对曲轴的旋转角位置和高精确的转数的确定，而且也能够保证仅仅在考虑电机的相信号的情况下对电存储器的相应的电压调节。由此，能够节省成本，这尤其是关于更低成本的轻便机动脚踏两用车或轻便型机器脚踏车是有利的。此外，能够明显地改善控制功能，诸如喷射的位置计算、力矩计算或学习功能，以用于精确地确定OT位等。 [0027] 此外可以理解：能够原则上以不同方式来获得相信号。可能的是：例如对相对彼此的相电压的观察，通过连接上的整流器的二极管相对于自身的输出端子的电位来观察相电压，如果电机的定子在具有能分接的星形接点的星形电路的话，就进行相对于星形接点的分支的输出电压的观察或者相电流的可比较的评估。 [0028] 在该方法的另一优选的实施方式中，曲轴的旋转角位置被使用用于控制内燃机。通过发动机控制设备对电机的相信号进行的处理和检测以及以由极轮角给定的方式由转子的旋转角位置和可能的角偏移来对曲轴的旋转角位置进行的相应确定可以相应地被考虑用于控制在内燃机的控制设备中的内燃机的力矩或点火时间点。因此，可以将电池的充电调节、内燃机的控制和在发动机控制设备中的曲轴的转数或旋转角位置的经改善的确定相结合，由此进一步得出协同效果。为此，所使用的计算单元具有相应的集成电路和/或存储在存储器上的计算机程序，其中该计算单元优选地被构造为用于内燃机的发动机控制设备，其中所述集成电路或计算机程序被设立用于执行之前描述的方法步骤。 [0029] 以计算机程序的形式的方法的实施或者集成电路、尤其是ASIC的设置是有利的，因为这引起特别小的成本，尤其是在进行执行的控制设备还要被利用用于其他任务并且因此总归存在的情况下，那么这引起特别小的成本，其中该计算机程序优选地以软件的形式存储在数据载体上、尤其是存储器上，并且在计算单元中可供使用用于实施该方法。用于提供计算机程序的适合的数据载体尤其是就如多种多样地从现有技术中已知的那样的磁性的、光学的和电的存储器。 附图说明[0031] 图1示意性示出根据现有技术的具有传感器的发信轮，其尤其是用于转数确定； [0032] 图2a至c示出耦合到内燃机上的电机的示意图（a、b）和所属的信号变化过程（c）； [0033] 图3示意性地示出电机，该电机具有相应的所属的相信号； [0034] 图4a和4b示出三相的电机的相位的可能的电压变化过程； [0035] 图5a和5b示出电机（a）的单相的经简化的等效电路图以及相电压矢量（b）的所属的矢量图表； [0036] 图6a‑6f示出调节器电路的六个不同的实施方式，其中这些调节器电路在电机的整流器的下游并且被设立用于调节电池电压； [0037] 图7a和b示出根据该方法的第一实施例和可替代的第二实施例的具有调节干预的相信号的变化过程； [0038] 图8a和8b示出根据该方法的另一实施例和可替代的另一实施例的具有调节干预的相信号的变化过程；和 [0039] 图9示出根据该方法的另一实施例的具有时间上定时的调节干预的相信号的变化过程。 具体实施方式[0040] 在图1中示意性地示出如在现有技术中使用用于曲轴的旋转角位置的近似确定或用于转数确定的那样的发信轮20和所属的电感传感器10。该发信轮20在此与内燃机的曲轴固定连接并且传感器10以位置固定的方式安置在适合的位置处。 [0041] 发信轮20通常由铁磁材料组成，该发信轮具有齿22，这些齿以在两个齿22之间的间隔21来布置在外侧上。在外侧上的一个位置处，该发信轮20具有以预先确定的数目个齿的长度的空隙23。该空隙23用作用于识别该发信轮20的绝对位置的参考标记。 [0042] 传感器10具有条形磁铁11，在该条形磁铁上安置软磁性的极接触销12。该极针脚12又由感应线圈13来包围。在发信轮转动时，齿22和位于每两个齿之间的间隙交替地经过传感器10的感应线圈13。因为该发信轮由铁磁材料组成并且因此这些齿22也由铁磁材料组成，在转动时在线圈中感生信号，因此在齿22和空气间隙之间能够进行区分。 [0043] 由于在两个齿之间的时间差与这两个齿所围成的角的相关性，能够近似地计算出角速度或者转数并且此外也近似地计算出曲轴的相应的角位置。 [0044] 在空隙23上，在感应线圈中的所感生的信号具有与在其他情况的与间隙交替的齿22的情况下不同的变化过程。以该方式使得绝对位置标记是可能的，然而仅仅以关于全曲轴一转的方式是可能的。 [0045] 在图2a中描绘内燃机112，其中电机30以直接地或者经转换地耦合的方式连接到内燃机上，其中通过内燃机112的曲轴17’来驱动电机30。因此，电机130的转数nGen和曲轴17’的转数nBKM以及电机30的转子的角位置和曲轴17’的旋转角位置 彼此具有固定比例。 给电机30此外分配充电调节器LR，与电池B的还剩余的容量相应地，该充电调节器以能量来供给在车载电网110之内的电池B。此外，设置计算单元、尤其是发动机控制设备122，该发动机控制设备通过通信连接124来与电机30或与内燃机112交换数据并且被设立用于，相应地操控内燃机112和电机30。 [0046] 在图2b中再次以放大形式示意性地示出电机30。电机30具有转子32和定子33，该转子具有轴17，该转子具有励磁绕组，该定子具有定子绕组。因此涉及就如尤其是在机动车的情况下常见的那样的他励的机器。然而，尤其是针对机器脚踏车、尤其是在小型机器脚踏车和轻便型机器脚踏车的情况下，大多使用具有永久磁铁的发动机、也即永久磁铁励磁的电机。在本发明的范畴内，原则上能够使用两种类型的电机，其中根据本发明的方法尤其是并不取决于对相应类型的电机、即永久磁铁励磁的电机或他励的电机的应用。 [0047] 例如，电机30构造为交流发电机，在该电机中感生三个彼此以120°而相移的相电压信号。这样的三相发电机通常被使用作为在现代的机动车中的发电机并且适合用于执行根据本发明的方法。在本发明的范畴内，原则上能够与电机的相的数目无关地使用所有电机，其中根据本发明的方法尤其是并不取决于对相应类型的电机的应用。 [0048] 交流发电机30的三个相以U、V、W来表示。通过被构造为正二极管34和负二极管35的整流元件，在这些相上降落的电压被整流。在极B+和B‑之间因此施加发电机电压UG，在该发电机电压情况下负极接地。由这样的交流发电机30例如来供给电池B或在车载电网110之内的其他用电器。 [0049] 在图2c中示出三个图表，这些图表示出相对于电机30的转子32的旋转角的所属电压变化过程。在上方图表中描绘在相U、V、W上的电压变化过程和所属的相电压UP。一般而言可以理解：在该图表中以及在接下来的图表中所说明的数字和值域仅仅是示范性的，并且因此在原则上并不限制本发明。 [0050] 在中间图表中示出发电机电压UG，该发电机电压通过电压变化过程U、V、W的正半波和负半波的包络线来形成。 [0051] 在下方图表中最后示出经整流的发电机电压UG‑（参照图2a）连同该发电机电压UG‑的有效值UGeff，其中在B+和B‑之间施加所述发电机电压。 [0052] 在图3中示意性地示出图2b中的正二极管34和负二极管35以及定子33，其中该定子具有相U、V、W。原则上可以理解：在此所描绘的以正二极管34和负二极管35的形式的整流器元件在有源的整流器的情况下也能够构造为晶体管、尤其是MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）（未示出）。此外，示出对出现的电压和电流的在下文中所使用的专门用语。 [0053] UU、UV、UW替代性地表示就如在定子33的星形接点和外部导体之间降落的那样的所属的相U、V、W的相电压。UUV、UVW、UWU表示在两个相或其所属的外部导体之间的电压。 [0054] lU、lV、lW表示从相U、V、W的相应外部导体到星形接点的相电流。I表示整流之后的所有相的总电流。 [0055] 在图4a中，现在三个图表中在相对于时间示出具有关于B‑的参考电位的、就如在具有带有六个永久磁铁的外部极转子的发电机中出现的那样的三个相电压UU、UV、UW。具有三相的定子绕组33的电机30的该示图仅仅应视为示例性的，其中原则上在没有一般性的限制的情况下根据本发明的方法也能够在如下发电机上实施，该发电机具有相应地符合需要的数目个相或永久磁铁或励磁线圈。替代于定子线圈的星形接线，也能够同样地选择三角接线或其他接线方式。 [0056] 在具有电流输出的电机30的情况下，相电压UU、UV、UW的变化过程以第一近似的方式是矩形的。这尤其是由此说明：通过发电机电压要么使得正二极管要么使得负二极管在流动方向上进行传导，并且因此要么测量出约15‑16伏特（在12V的铅酸蓄电池情况下的电池充电电压以及在正二极管上的电压）要么测量出负0.7‑1伏特（在负二极管上的电压）。该测量的参考电位分别是地电位。也能够选择其他参考电位，诸如该定子的星形接点。然而，这种得出的偏差的信号变化过程并不改变能评估的信息、对所述信息的获取和评估。 [0057] 原则上，能够以不同方式来获取相信号（UU、UV、UW、IU、IV、IW）。例如可能的是：相对彼此来确定相电压（UUV、UUW、UWU）；通过所连接的整流器的二极管相反于其输出端子（B+，B‑）来确定相电压；如果电机的定子是以具有能分接的星形接点的星形电路的形式的话，观察相对于星形接点（UU、UV、U）W 的支路的输出电压；或者对相电流的能比较的评估。 [0058] 在图4b中，在图表中共同描绘出图4a中的相电压UU、UV、UW。在此情况下，明显识别出均匀的相偏移。 [0059] 在电机30的转子32的完整一转期间，通过六个磁铁（尤其是永久磁铁）、所谓的极对的电压信号重复六次。与此相应地，对于每个相而言、也即对于每个相电压UU、UV、UW而言，转子32的每一转出现六个下降边沿FLD和六个上升边沿FLU（针对每个相应的相而言FLUU、FLVU、FLWU和FLUD、FLVD、FLWD）。 [0060] 这些边沿规定角区段，即恰好是通过磁铁沿着定子的径向周长所覆盖的角区段。相应地，能够在识别出相应的边沿FLU或FLD时、也即在了解每一转的绝对参考点的情况下确定，该绝对参考点例如基于具有与其他磁铁不同的相电压UU、UV、UW的特征的参考磁铁来表征。 [0061] 利用适合的装置现在不仅能够识别出下降边沿FLD而且也能够识别出上升边沿FLU。例如，能够针对每个相电压借助所谓的施密特触发器来生成TTL信号并且传送给控制设备。所需的施密特触发器能够要么集成在控制设备中要么集成在控制电子装置中、例如在用于电池电压的调节器、控制设备中和/或在激活的整流器的情况下集成在相应的发电机调节器中或者其也在外部被分配。各个TTL信号能够尤其是针对使用控制设备的情况、尤其是使用发动机控制设备122（参照图2a）的情况经由各线路或者通过上游的组合电子装置或以其他方式适合地被汇总，通过仅一个数据线路124（参照图2a）来被传送。 [0062] 在图4b中，分别将值WU、WV、WW分配给相电压UU、UV、UW的相应的下降边沿的末端，这些值也被表示为WUd、WVd、WWd。同样地，也能够将相应的值WUu、WVu、WWu分配给上升边沿FLU。这些值能够用于识别转子32的旋转角位置 或通过定子33的极对所规定的角度增量。根据相信号的平台范围或者在其间的其他范围来对转子32的旋转角位置 进行的识别也是可能的。同样地，这些值也能够被利用用于，根据时间差 、 、 来确定发电机的转数。 [0063] 在此情况下，在同样布置六个永久磁铁在电机30中的情况下出现总共18个下降边沿FLd并且因此以分别彼此相同的间隔每一转出现18个所属的值。在时间差 、 或 期间，因此扫到角度360°/ 18 = 20°。如已经在开头提及的那样，这也可以被考虑用于识别转子32的旋转角位置 ，其中示例性地确定的20°表示能探测到的角增量。此外，由此也确定角速度 。其根据 得出并且所属的转数ni以每分钟的转为单位根据而得出。 [0064] 原则上可以理解：相对于下降边沿FLD而言替代性地也能够使用上升边沿以用于确定转子32的旋转角位置 而且用于确定电机30的瞬时转数nGen。通过每一转的双倍数目个值，与此相应地不仅得出转子32的旋转角位置 的更高分辨率而且也得出转数nGen的更高分辨率。此外，能够以多样的其他方式和方法来评估相的边沿，例如通过分别相同的相的或者相应的相的彼此间的上升边沿FLU和下降边沿FLD的时间上的间隔来评估，或者通过相同的相的或所有相共同的上升边沿FLU或下降边沿FLD的时间上的间隔来评估。 [0065] 除了上升边沿FLU和下降边沿FLD之外，为了转子32的旋转角位置 的确定或转数识别nGen的经改善的分辨率，也能够考虑相信号UU、UV、UW的过零。 [0066] 仅仅能够以不足的精确度由电机30 的电信号、尤其是相信号UU、UV、UW或所属的相电流IU、IV、IW来确定转子32的和其轴17的实际旋转角位置 以及因此确定曲轴17'的旋转角位置 ，这是因为在由于通过电流而使得电机30受负载的情况下发生以在相信号UU、UV、UW或IU、IV、IW的相位与转子32的实际旋转角位置 之间的角偏移的形式的系统性错误。这在接下来的附图中进一步予以阐述。 [0067] 在图5a中示出电机的单相的简化的等效电路图的示意图，并且在图5b中相应地在矢量图表中示出在各个电压或电流与其彼此间的相对的相偏移之间的关系。由单相等效电路图确定的认识原则上也能被转用到多相的电机，就如例如在之前的描述中所示的那样。根据图5a）中的电机的单相等效电路图和所属的、在图5b）中示出的矢量图表，能够推导出针对受负载的电机的电压方程，该电压方程如下： [0068] [0069] 其中，U相应于电机30的输出电压，UP相应于在没有负载的情况下的电机的空转电压，并且I*jX相应于电压降UX，其中该电压降基于通过电机的通过电流并且基于在发电机中的电机的电抗X而降落。 [0070] 在此情况下，电机30的空转电压UP相应于理想的感生的电压，该理想的感生的电压关于相位与转子32的旋转角位置 一致。在此情况下，相应地，与极轮角相应的角偏移等于零。因此，空转电压UP的相位关系精准地反映转子32的几何运动并且因此说明其在电机30的没有负载的状态下精准的角位置。 [0071] 由于电机30 的负载和由此产生的通过电流I，受负载的发电机30的输出电压U关于其所感生的空转电压UP的相位方面随后赶上，其中在U和UP之间的角偏移通过与所谓的极轮角的角偏移 而得出。该角偏移原则上取决于线圈电流I并且在并不了解线圈电流I的情况下并不能够容易地计算出。 [0072] 此外，通过连接的负载得出在输出电压U和电流I之间的角，并且针对纯欧姆用电器而言为： = 0°。电机的理想的感生的电压（空转电压）UP作为由机器常量、激励和角速度的乘积而得出。在永久磁铁励磁的机器的情况下，通过所使用的永久磁铁而得出恒定的激励并且因此得出与角速度成比例的理想的所感生的电压。从图5b）的矢量图表中因此针对角偏移 而得出： [0073] 。 [0074] 在使用如例如在图6a中所示的那样的线性工作的电压调节器40a和针对电压调节器40来操控例如以功率晶体管的形式来构造并且在线性的范围（三极管范围）内工作的执行机构42a的情况下，能够将电机30的输出电压U调准得几乎恒定（关于电池电压而言）。此外，即便是在车载电网中可能出现更小电容的情况下，在发电机30的输出端上的整流器34a、35a与下游的以电池B的形式的电存储器S的使用还是导致纯欧姆负载。以此，在输出电压U和电流I之间的角偏移 相应地接近于0，其中之前提及的公式中的加数 同样接近于0并且因此消失。 [0075] 空转电压UP原则上与电机30的转数nGen成比例。因此，在假设输出电压U的基本上恒定的振幅以及假定 接近于零并且因此第二加数消失的情况下，之前提及的公式简化成如下关系式： [0076] [0077] 其中，常数const.基本上由恒定的输出电压U和恒定的并且因此并不与转数nGen相关的空转电压UP的份额得出。 [0078] 如果选择根据边沿时间tGen而并非根据转数nGen的针对 的公式的表示，则得出和tGen的如下关系： [0079] [0080] 其中const.’除了以上的恒定因子以外还包括用于根据以每分钟的转（rpm）为单位的转数nGen来计算以秒为单位的边沿时间tGen的恒定因子。 [0081] 在直至约15000rpm的空转的典型内燃机的相关时间范围内，该关系能够几乎通过具有负斜率的直线方程来描述并且因此实现在应用中的高计算效率。如已经在开头表示的，所说明的值域具有仅仅解释性的特征并且不应限制本发明。 [0082] 在电池调节或电池电压这样相应调节以使得相应的调节机构42在线性范围内运行的这样的构型方案情况下，角偏移 能够以第一近似也在没有对通过电流I的了解的情况下足够精确地被估计，这允许非常可靠地确定在相电压UU、UV、UW的相位和转子32的实际旋转角位置 之间的角偏移 。 [0083] 相应地，能够相应地通过角偏移 来修正由相电压UU、UV、UW来确定的转子32的旋转角位置 ，其中该角偏移 取决于相应的转数nGen。由此能够相应地确定转子32的旋转角位置 或内燃机的曲轴17的实际旋转角位置 。它们在转子32的轴和曲轴17之间的固定耦合的情况下彼此处于固定比例。因此在没有对一般性的限制的情况下适用 = ，但是一旦有电流流动， 就在相信号UU、UV、UW、IU、IV、IW中不再可见。 [0084] 通过由这些相信号UU、UV、UW、IU、IV、IW其中至少之一来相应地确定未修正的旋转角位置 以及通过以之前描述的方式确定极轮角 ，能够以特别良好近似的方式通过：来确定实际的角位置 。 [0085] 然而，之前做出的对于高精确地确定转子32的转数n或旋转角位置 的假设的前提在于：在确定相应的相信号UU、UV、UW、IU、IV、IW的时间范围内并不通过充电调节器40而进行任何用于调节电存储器S的电压的干预。这可以可靠地通过根据本发明的方法来保证，正如在图7‑9的范畴内更精确地描述的那样。 [0086] 在图6a中再次以放大的形式示意性示出图2b中的电机30。电机30具有转子32和定子33，该转子具有轴17，该转子具有励磁绕组，该定子具有定子绕组。因此涉及的是就如尤其是在机动车的情况下常见的那样的他励的机器。然而，尤其是针对机器脚踏车、尤其是在小型机器脚踏车或轻便型机器脚踏车的情况下，大多使用具有永久磁铁的发动机、也即永久磁铁励磁的电机。在本发明的范畴内，原则上能够使用两种类型的电机，其中根据本发明的充电调节器LR尤其是并不取决于相应类型的电机、即永久磁铁励磁的电机或他励的电机的应用。 [0087] 例如，电机30构造为交流发电机，在该电机中感生三个彼此以120°而相移的相电压信号。这样的三相发电机通常被使用作为在现代的机动车中的发电机并且适合于在发电机的下游的根据本发明的充电调节器的使用。在本发明的范畴内，原则上能够与自身相的数目无关地使用所有电机。 [0088] 交流电发电机30的三个相以U、V、W来表示。通过被构造为第一路径34a的正二极管DH和第二路径35a的负二极管DL的整流元件36，在这些相上降落的电压UU、UV、UW被整流。在极B+和B‑之间因此施加发电机电压UG，在该发电机电压情况下负极接地。由这样的交流发电机30例如来供给电池B或在车载电网110之内的其他用电器。 [0089] 此外设置具有控制单元40a的充电调节器LR，由发电机电压UG来对该充电调节器供电并且该充电调节器针对电池B的电压调节的情况来这样操控开关42a，使得整流器36的路径34a、35a被短接。为了防止电池B的并联短接，设置其他二极管D，所述其他二极管这样布置在整流器36之后，使得同样防止这一点。在开关42a的断开状态下，正常地运行整流器36并且因此以电能量来加载电池B或电存储器S。 [0090] 在图6b中示出充电调节器LR的其他实施例。用于第一实施例的相同的或相同类型的元件（参照图6a）以相同的附图标记或者以补充有其他字母b的相同的附图标记而示出。关于该实施方式以及关于其他在下文中的实施方式，鉴于已经已知的元件的基本描述方面基本上参照对这些实施方式的相应描述并且鉴于相应的描述仅仅示出相对于其他实施例的变化。 [0091] 在该实施例中，以经简化的方式从示意性示出的、具有相U和V的二相的电机30出发，其中分别将相电压UU或UV施加在这些相上。严格来说，图4a示出了具有两个引出的线圈末端的单相电机。该单相电机由两个线圈组成，这两个线圈的其中一个末端被引出并且其中另一个末端被连接并且因此从构造来看示出了单相的电机。对于该实施例的特点是：控制单元40b被布置在发动机控制设备122中，该控制单元对开关42b进行加载以用于充电调节和用于短接整流器36的第一分支34b或第二分支35b。在该发动机控制设备122中还布置有转数探测设备45。该转数探测设备具有与信号生成器47的通信连接，该信号生成器与这些相其中至少之一（V）连接，以便确定：为了确定电机30的转数n所需的相电压UU、UV的边沿FLU或FLV。已经在开头（尤其是关于图4b）描述了对转数n的基本确定。 [0092] 在图6c中示出充电调节器LR的其他实施方式。也在此再次由控制单元40c来操控开关42c，其中在开关42c的闭合状态情况下，该开关是进行传导的并且整流器36的分支35c或34c（为此所需的设备未被描绘）相应地短接。这在该情况下与相U、V、W相应地逐相地进行，因为在此在每个相情况下分配有二极管D1至D3。根据相位而定，相应的相被短接并且防止电池B的过载。整流器36的第一分支34c的二极管DH在此情况下防止：在相应的相U、V、W短接的情况下电池B也被短接。 [0093] 同样地，能够在上面的路径34c中使用晶体管并且为此在下面的路径35c中使用二极管。在该情况下，通过经由上面的路径34c进行的短接来进行对通过电流I的调节，而下方的路径35c则避免了电池B的短接（相应的设备并没有被描绘）。 [0094] 在图6d中描述充电调节器LR的另一实施例。在此情况下，整流器36的第二路径35d对于每个相U、V、W而言分别具有以晶体管的形式的开关42d，该晶体管以MOSFET晶体管的形式示出，作为具有相应的反向二极管的晶体管。该晶体管分别不仅具有在整流器的下方路径35d中的进行整流的功能而且也具有被分配有相应的晶体管的相应的相的进行短接的功能。由此，能够通过由控制单元40d来相应地操控相应的晶体管42d来短接整流器36并且因此阻止到电池B中的通过电流I。在此情况下又通过在第一路径34d中的二极管DH来防止电池B的短接。 [0095] 在图6e中描述充电调节器LR的另一实施方式。在此情况下，不仅第一路径34e装备有晶体管TH而且第二路径35e也装备有晶体管TL，这些晶体管被分配给相应的相U、V、W。能够由控制单元40e分别相应地加载相应的晶体管TH、TL，从而不仅能够进行相电压UU、UV、UW的整流而且也能够进行相应的路径34e、35e的短接，以用于电池B的充电调节。 [0096] 控制单元40e在此与发动机控制设备122分离地布置，其中这两者借助于数据连接125e彼此连接，以用于交换数据或者用于通过发动机控制设备122来操控控制单元40e或者反之。针对充电调节的情况，分别在路径35e、34e中导通相应的晶体管TH、TL，从而使得它们变得是进行传导的。为了保护电池B而应该分别在截止方向上接通分别另一路径的对应的晶体管TH、TL，从而防止电池B的短接。 [0097] 在图6f中示出充电调节器LR的另一实施例。在此情况下，该实施例相对于在图4d中所示的实施例而言仅仅区别在于： 不仅该发动机控制设备122而且该控制单元40f也在结构上安置在共同的壳体中，这提供协同性的优点，以便相应地操控内燃机112或电机30。 [0098] 原则上可以理解：计算单元40或发动机控制设备122能够要么结构上分离地要么共同地安置在共同的壳体中。 [0099] 在图7a和b中，根据第一实施例（图7a）和根据替代性的第二实施例（图7b）示出电存储器S的运行电压US的调节。在本文中，在左侧纵坐标描绘相电压UU,V,W之一，在右侧纵坐标描绘电存储器S的运行电压US，并且在横坐标上描绘任意单位的时间。此外，以虚线示出电存储器的运行电压US的上阈值USoll1和下阈值USoll2，在达到或者不超出和/或超出所述上阈值和下阈值的情况下开始通过电压调节器LR或40（参照图6a至f）进行的相应的电压调节。 [0100] 相电压UU,V,W作为实线并且电存储器S的运行电压US作为点划虚线在图表中示出。图7中的图表的描述与图8a、b和9中的图表类似，因此在此情况下一般地也参考这些图。原则上可以理解：仅仅示范性地作为单相电机的电压或多相电机的示例性的相的电压来进行对在此示出的相电压UU的选择，其中根据本发明的方法的表示也对于多相电机的其他相、例如也对于相应的相的评估的彼此结合来进行。 [0101] 在图7a中应看出，在第一次出现具有上升边沿FlU和下降边沿FlD的相电压的半波之后电存储器S的运行电压US超出上阈值USoll1。此外，在第一个半波之后应识别出另一边沿FlU的开端，所述另一边沿通过相电压UU的表征性的值WUu而被识别出。因为根据该表征性的值WUu来可靠地识别出该相电压的上升边沿FlU，也能够在达到该值WUu之后借助于电存储器S的充电调节器40来进行调节干预，由此尤其是限制了相电压UU并由此阻止了至少由该相UU来对该电存储器S进行充电。直至达到与下降边沿FlD相关联的下一表征性的值WUD，调节器40的调节干预被再次释放，因为电存储器S的运行电压US再次在上极限阈值USoll1之下延伸。 另一阈值USoll2则说明电存储器S的运行电压US的下容差范围，在所述下容差范围的情况下重新进行调节器干预并且所述电存储器S被再次充电。 [0102] 如在图7a中可见的，针对电存储器S的运行电压US的调节而言，在出现针对所述相电压的UU的第二半波的上升边沿的WUu和针对所述相电压的UU的第二半波的下降边沿的WUD之间的时间段是足够的。相反，在图7b中则描绘出如下场景：该场景与在图7a中所示的场景类似，然而其中在相电压UU的第二和第三半波期间保持调节器干预，以便将电存储器的运行电压US相应地这样适配，使得其再次下降到额定值USoll1之下。在其余方面，在图7至9中，以虚线示出通过充电调节器40的相应的调节器干预来受抑制的相电压UU的应预期的半波。 [0103] 电存储器S的运行电压US的电压调节的另一场景则在图8a和b中示出。在图8a和b中示出电压调节器40的动态行为或其操控，其中以借助值WUu来对边沿进行的探测来开始用于调节电存储器S的运行电压US的调节干预，也即以通过相应的边沿来触发的方式，其中一旦电池电压在USoll1和USoll2之间（参照图8a）的所期望的范围之内，就通过调节器40再次释放调节干预，或者如在图8b中所示的那样，在电存储器S的运行电压US已经再次下降到额定值USoll2之下的情况下，那么通过充电调节器40来再次激活该充电调节。在此也通过识别与相应的边沿相关联的值WUu以边沿触发的方式借助充电调节器40来进行充电调节，其中在此情况下总是保证可靠地确定电机30的转子32的旋转角位置或其转数N。在图8a中还考虑与下一边沿FlD的时间上的最小间隔Tmin。在此情况下保证：在识别出相电压UU的与下一下降的FlD相关联的值WUD的情况下，该相电压已经具有静态值。通过相应地选择时间上的间隔Tmin能够因此确保：并非在瞬时状态下确定电压边沿而是在实际上稳定的静态状态下确定电压边沿，由此保证精准地确定转子32的旋转角位置或者其转数n。为了确保存在稳定的状态，在不超出如图8b中那样的时间上的最小间隔Tmin的情况下，在探测到接下来的下一边沿或不超出相应的运行电压额定值USoll2之后才再次释放调节器40的调节干预。 [0104] 如在图9中所示地，在该充电调节器40的操控方法的另一可替代的实施方式中，通过对充电调节器40的时间上定时的操控来阻止或激活到电存储器S中的通过电流I。这种定时的运行优选地在半波之内进行，从而不仅上升边沿FlU而且下降边沿FlD也通过自身的用于精准地确定转子32的角位置或其转数n的表征性的值WUu和WUD而能够被确定出。因为PWM时间周期此外是比电机的时间常量要小得多的，与相应的值的确定相关的开关时间点不再是非常重要的，因此不再强制性地必须进行对于开关过程的相信号的注意。电存储器S的在此当前的运行电压US如所描绘地是几乎恒定的。原则上，可以根据对调节器的激活时间tOn或去激活时间tOff的选择而定地，调整电池的电流加载，其中在所述激活时间内进行电存储器S的电流加载，在所述去激活时间内并不进行电存储器S的电流加载。在此情况下，相关调节参量是所谓的占空比（Duty‑Cycle），该占空比作为在通过充电调节器40进行的调节的接通时间或关断时间之间的比例而如下地给出： [0105] 占空比 = 。 [0106] 调节器40的以相应定时的方式能够借助于典型的脉宽调制（PWM）来进行的加载的典型频率在10kHz与100kHz之间的范围内，优选为20kHz。然而，原则上，该频率应选择得足够大，从而针对高转数n也能够在两个电压边沿之间安置还足够多的开关过程。然而，该频率优选地这样选择，使得该频率并不明显地为对于应用者而言能觉察为干扰的噪音影响作出贡献。 [0107] 在假设电机30的电参量的惯性大于脉宽调制的频率的情况下，出现尤其是关于确定极轮角 而言的系统的可比较的行为，就如其在线性调节器（在图6a中描绘）的上下文中所示出的那样。对极轮角的估计或借此也对转子32的角位置 的估计可以因此借助唯一的特征曲线或特征曲线族如在线性调节器的情况下那样地进行，其中在所述特征曲线族的情况下通过输入参量占空比和转数来表示极轮角。如已经提及的那样，因此能够一方面通过相应地选择通过占空比来给出的脉宽以及脉宽调制的操控频率而且另一方面也通过由表征性的值WUu和WUD来可靠地探测边沿来保证：电存储器S的运行电压US的最佳电压调节的优点，其中为了确定极轮电压的二次参量或转子32的旋转角位置及其转数而需要所述表征性的值。 [0108] 原则上可以理解：能够使得电存储器S的运行电压U S的额定值U Soll1或U Soll2取决于电机的发动机转数或不同的工作点。此外也能够使得运行电压U S的额定值U Soll1，Soll2取决于内燃机的工作点、如相应的负载或燃料到助燃空气的混合（Lambda（空燃比））的工作点。 [0109] 此外能够通过高精确地确定转子32的旋转角位置 也来引起相应调节，以便例如在如下范围内并不进行任何调节干预，在所述范围内高分辨率的转数n或转子32的旋转角位置 的确定是必要的，其中所述调节优选地通过发电机的短接或通过对发电机解除负载来进行（参照图6a至f）。也在其中进行了内燃机的点火或到内燃机中的喷射过程的范围内，其中这些范围又敏感地与电存储器的运行电压US相关，能够阻止由电机30来对电存储器S的找平，以便由此并不通过运行电压US的改变而干扰相应的喷射或点火。此外，为了保证尽可能良好地确定电机30的高分辨率的转数n或其旋转角位置 ，关于转子的零位在恒定的角范围内进行调节干预，由此总是使得旋转角位置 或转数N的高精确的确定是可能的。 |
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