[发明专利]用于触发电机的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于借助于逆变器触发电机的方法，该方法尤其用在机动车中，其中逆变器具有多个可触发的功率开关，这些功率开关构造用于将与功率开关耦合的电源的直流电压转换成交流电压以用来给电机供给电能。

此外，本发明涉及一种用于借助于逆变器触发电机的、带有触发逆变器的控制单元的装置，该装置尤其用在机动车中，其中逆变器具有多个可触发的功率开关，这些功率开关构造用于将与功率开关耦合的电源的直流电压转换成交流电压以用来给电机供给电能。

本发明还涉及一种带有用于提供驱动功率的电机以及用于触发上述类型电机的装置的机动车传动系。

背景技术

在机动车驱动技术领域中普遍已知，将电机用作单独的驱动装置或者与其它类型（混合驱动）的驱动马达共同使用。混合驱动装置典型地包括内燃机与至少一个电机的组合以及配属的燃料箱以及电池形式的能量存储器。存在不同类型的混合驱动装置，其中在两个基本结构之间进行区分，更确切地说，在串联和并联的混合驱动装置之间进行区分。此外，两个结构的组合称作功率分支的混合驱动装置。

串联的混合驱动装置的突出之处在于能量转换器的串联。这例如要求两个电机和一个内燃机。电机之一以发电机模式运行，另外的电机以马达模式运行。内燃机本身不与机动车的传动系连接。其通过发电机模式运行的电机对电池进行充电和/或直接向马达模式运行的电机提供所需要的电能。用于驱动机动车的功率由此仅由马达模式运行的电机传递到传动系上。

并联的混合驱动装置的突出之处在于，不仅内燃机而且电机也可以将其机械功率传递到传动系上。通过两个机器与传动系的机械耦合可以增加功率。该功率相加的可行方案允许两个机器的较小的尺寸，而在机动车的行驶效率方面不会由此产生缺陷。

存在不同类型的串联的混合驱动装置的实施方案。可行性方案是，电机直接与内燃机的曲轴连接（曲轴-起动器-发电机）或者通过皮带传动与内燃机耦合。两个驱动源由此不仅可以共同地用于机动车的移动，而且也可以单个地用于机动车的移动。此外，电机可以选择性地以发电机模式或者马达模式运行。

功率分支的混合驱动装置的突出之处在于已经示出的原理的组合。使用功率分支的传动装置（行星齿轮传动装置）能够将内燃机的功率的一部分直接地、也就是说机械地传递到传动系上，而功率的剩下的部分通过发电机转换成电能。该电能又可以选择性地储存在电池中或者直接传递到布置在传动装置后面的电机上。在功率分支的混合驱动装置中，不仅电机而且内燃机都可以用于机动车的移动。

功率电子元件典型地用于触发机动车中以及尤其混合动力机动车中的电机。该功率电子元件具有逆变器，该逆变器将位于机动车底板上的（高压）电池的直流电压/直流电流转换成交变电流。所述功率电子元件产生典型60伏的高压。

逆变器具有一列功率开关，利用所述功率开关选择性地朝高电位、即所谓的中间电路电压或者朝低的参考电位、尤其接地连接电机的各个相位（U、V、W）。由此借助于功率开关将交流电压提供给电机的三个相位。所述功率开关由控制单元触发，该控制单元根据驾驶员希望（加速或者说制动）计算电机的额定工作点。

在错误或者停止/静止状态中，逆变器不允许旋转的电机的能量发送到系统的直流电压部分中。所以，逆变器切换为安全状态，以便防止电组件的可能的损坏。由现有技术基本上公开了两个不同的断开方法或者说工作类型。在短路运行中闭合所有与低电位连接的开关并且打开所有与高电位连接的开关。在另外的称作空转运行的工作类型中打开逆变器的所有开关。

在旋转的电机中，在电机的三个相线路中感应交流电压。在短路运行中由于感应的交流电压，交变电流通过闭合的功率开关流入机器的相线路中。这引起机械力矩的突变，这会对机动车特性产生干扰的影响。在空转运行中同样感应交流电压。交流电压的大小取决于机械特征以及电机的转速。如果交流电压高于中间电路电压，那么电流流入线路的直流电压部分中。因为能量转入该部分中，所以储能器以及其它电子元件会过载或者说损坏。

因为既不希望机械力矩的突变，也不希望电流流入到线路的直流电压部分中，所以公开了根据转速、机械特征以及中间电路电压的大小要么切换为短路运行，要么切换为空转运行。然而用于在这两种工作类型之间进行切换的、基于机械特征以及转速传感器系统的信息而实施的计算是非常复杂的。此外，转速传感器系统在电机上的安装产生了额外的成本。

发明内容