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DE102011077718A1 - Method for operating an electrical power supply arrangement - Google Patents

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DE102011077718A1
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DE
Germany
Prior art keywords
rectifier
generator
current
drive unit
torque
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102011077718A
Other languages
German (de)
Inventor
Christian Zott
Philipp Morrison
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Priority to EP12718147.7A priority patent/EP2720901A2/en
Priority to PCT/EP2012/057286 priority patent/WO2012171683A2/en
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Energieversorgungsanordnung (46) insbesondere in einem Kraftfahrzeug (10). Die elektrische Energieversorgungsanordnung (46) weist einen von einer Antriebseinheit (32) insbesondere einer Brennkraftmaschine (32) angetriebenen Generator (28) auf, in dem Wechselspannungen induziert werden, die Ströme erzeugen. Die Ströme werden über einen Gleichrichter (52) zu wenigstens einem elektrischen Verbraucher (38) und/oder einen elektrischen Speicher (34’) geleitet: Das Drehmoment (t) der Antriebseinheit (32) wird im Wesentlichen konstant gehalten. Die Drehzahl (d) der Antriebseinheit (32) variiert in Abhängigkeit eines durch den Generator (28) erzeugten Lastmoments auf die Antriebseinheit (32).The invention relates to a method for operating an electrical energy supply arrangement (46), in particular in a motor vehicle (10). The electrical energy supply arrangement (46) has a generator (28) driven by a drive unit (32), in particular an internal combustion engine (32), in which alternating voltages are induced which generate currents. The currents are passed via a rectifier (52) to at least one electrical consumer (38) and / or an electrical storage device (34 '): The torque (t) of the drive unit (32) is kept essentially constant. The speed (d) of the drive unit (32) varies as a function of a load torque generated by the generator (28) on the drive unit (32).

Description

Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Energieversorgungsanordnung insbesondere in einem Kraftfahrzeug.The invention generally relates to a method for operating an electrical power supply arrangement, in particular in a motor vehicle.

Stand der TechnikState of the art

Elektrofahrzeuge, die von einer elektrischen Maschine angetrieben werden, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die elektrische Maschine bezieht ihre Energie aus einer Fahrzeugbatterie, die von der Fahrzeugbatterie entnommene Gleichspannung wird durch eine Pulswechselrichter in eine Wechselspannung umgewandelt, die der elektrischen Maschine zugeführt wird. Die Reichweite bekannter Elektrofahrzeuge wird durch die Kapazität der Fahrzeugbatterie beschränkt. Es gibt verschiedene Ansätze, die begrenzte Reichweite zu steigern. Ein Konzept zur Steigerung der Reichweite eines Elektrofahrzeugs besteht durch Range Extender (Reichweitenverlängerer). Bei einem Range Extender handelt es sich üblicherweise um eine Brennkraftmaschine, die einen Generator antreibt. Diese zusätzlich vom Range Extender zur Verfügung gestellte elektrische Energie kann in Abhängigkeit von der Strategie des Fahrzeugbetriebs zur Ladung der Fahrzeugbatterie verwendet werden oder auch direkt dem Motorkreislauf des Fahrzeugs zugeführt werden.Electric vehicles driven by an electric machine are known in the art. The electric machine draws its energy from a vehicle battery, the DC voltage taken from the vehicle battery is converted by a pulse inverter into an AC voltage, which is supplied to the electric machine. The range of known electric vehicles is limited by the capacity of the vehicle battery. There are several approaches to increase the limited range. A concept for increasing the range of an electric vehicle consists of range extenders. A range extender is usually an internal combustion engine that drives a generator. This additionally provided by the range extender electrical energy can be used depending on the strategy of the vehicle operation to charge the vehicle battery or be supplied directly to the engine circuit of the vehicle.

Aus dem Stand der Technik ist die Gleichrichtung des von einer derartigen Brennkraftmaschine-Generator-Einheit mittels aktiven Leistungselektronik-Bauelementen (IGBT, Thyristoren, z.B. Impulswechselrichter/Inverter) oder mit passiven Leistungselektronikbauelementen (z.B. Dioden in einer B6-Brücke) bekannt.From the prior art, the rectification of that of such an internal combustion engine-generator unit is known by means of active power electronics components (IGBT, thyristors, e.g., pulse inverters) or passive power electronics devices (e.g., diodes in a B6 bridge).

Aus dem Stand der Technik ist ferner eine Regelung der Spannung des von der Brennkraftmaschine-Generator-Einheit erzeugten Gleichstroms, z.B. durch Steuerung/Regelung der Drehzahl der Brennkraftmaschine bekannt. Diese bekannte Lösung hat den Nachteil, dass die Sollgröße der Spannung bzw. der Drehzahl aufwendig aus dem aktuellen Zustand des Hochvolt-Netzes (Batterie-Spannung, Stromstärke zu Verbrauchern oder abgegebener Leistung, SOC, etc.) und der maximal erzeugbaren Leistung des Generators ermittelt werden muss. So ist beispielsweise die Vorgabe einer stets konstanten Soll-Drehzahl oder Spannung (Festwertregelung) dann nicht sinnvoll, wenn die aktuell abgerufene Leistung aus der Fahrzeugbatterie die maximale Leistung der Brennkraftmaschine-Generator-Einheit übersteigt und somit ein Abfall der Generator-Drehzahl unvermeidlich ist. Dieser Fall ist insbesondere deshalb relevant, weil gängige Range-Extender-Konzepte häufig vorsehen, die Range-Extener-Generatoren mit deutlich kleinerer Leistung im Vergleich zur Traktions-Motorleistung auszubilden. Wird in den Fällen, wo dies möglich ist, bei gestiegener abgerufener Batterieleistung die Drehzahl (oder Spannung) per Regelung konstant gehalten, muss der Range-Extender-Generator die abgerufene Batterieleistung vollständig kompensieren, d.h. dass Angriffs-Moment der Brennkraftmaschine muss der Veränderung der abgerufenen Batterieleistung folgen. Bei größeren Änderungen der abgerufenen Batterieleistung (z.B. bei deutlichen Fahrzeug-Beschleunigungen) wird dadurch der Brennkraftmaschinen-Betriebspunkt erheblich verschoben mit negativen Folgen für die Kraftstoffeffizienz. Dieser Betrieb ist aufgrund der im Vergleich zum Generator eingeschränkten Dynamik der Brennkraftmaschine nur schwer erreichbar.Furthermore, the prior art regulates the voltage of the direct current generated by the engine-generator unit, e.g. by controlling the speed of the internal combustion engine known. This known solution has the disadvantage that the desired size of the voltage or the speed determined consuming from the current state of the high-voltage network (battery voltage, current to consumers or output power, SOC, etc.) and the maximum generatable power of the generator must become. Thus, for example, the specification of an always constant setpoint speed or voltage (fixed value control) is not meaningful if the current retrieved power from the vehicle battery exceeds the maximum power of the internal combustion engine-generator unit and thus a drop in the generator speed is inevitable. This case is particularly relevant because common range extender concepts often provide for designing the Range Extener generators with significantly lower horsepower compared to traction engine performance. If the speed (or voltage) is held constant by regulation when, where possible, increased battery power has been obtained, the range extender generator must fully compensate for the recalled battery power, i.e., the range extender generator. that attack moment of the internal combustion engine must follow the change of the retrieved battery power. With larger changes in the retrieved battery power (e.g., at significant vehicle accelerations), this significantly shifts the engine operating point with negative consequences for fuel efficiency. This operation is difficult to achieve due to the limited compared to the generator dynamics of the internal combustion engine.

Aus dem Stand der Technik ist es ferner bekannt, die abgegebene Leistung der Brennkraftmaschinen-Generator-Einheit zu regeln. Auch bei dieser Lösung muss die Sollgröße für die zu erzeugende Leistung aufwendig aus dem aktuellen Zustand des Hochvolt-Netzes und der maximal erzeugbaren Leistung des Generators ermittelt werden. Eine Festwertregelung würde ebenfalls zu signifikanten Verschiebungen des Brennkraftmaschinen-Betriebspunkts führen.From the prior art, it is also known to regulate the output power of the engine-generator unit. Also in this solution, the target size for the power to be generated must be determined consuming from the current state of the high-voltage network and the maximum generative power of the generator. A fixed value control would also lead to significant shifts in the engine operating point.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die zuvor beschriebenen Nachteile des Standes der Technik lassen sich durch das erfindungsgemäße Verfahren vermeiden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Energieversorgungsanordnung, insbesondere in einem Kraftfahrzeug werden in einem von einer Antriebseinheit, insbesondere einer Brennkraftmaschine angetriebenen Generator Wechselspannungen induziert. Diese Wechselspannungen erzeugen Ströme, die über einen Gleichrichter zu wenigstens einem elektrischen Verbraucher und/oder einen elektrischen Speicher geleitet werden. Ein Drehmoment der Antriebseinheit wird im Wesentlichen konstant gehalten. Dabei variiert eine Drehzahl der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit eines durch den Generator erzeugten Lastmoments auf die Brennkraftmaschine. The disadvantages of the prior art described above can be avoided by the method according to the invention. In the method according to the invention for operating an electrical energy supply arrangement, in particular in a motor vehicle, alternating voltages are induced in a generator driven by a drive unit, in particular an internal combustion engine. These AC voltages generate currents which are conducted via a rectifier to at least one electrical load and / or an electrical storage. A torque of the drive unit is kept substantially constant. In this case, a rotational speed of the internal combustion engine varies depending on a load torque generated by the generator to the internal combustion engine.

Es versteht sich, dass es sich bei dem Generator um eine elektrische Maschine grundsätzlich beliebiger Art handeln kann, die generatorisch betreibbar ist. Die Erfindung ist grundsätzlich unabhängig von der Art der verwendeten Brennkraftmaschine (z.B. Otto, Diesel, Wankel, Turbine, Watt, .... etc.) oder des zu verbrennenden Mediums (Flüssigkeit, Gas, Feststoff).It is understood that the generator may be an electric machine of basically any kind that can be operated as a generator. The invention is basically independent of the type the internal combustion engine used (eg Otto, Diesel, Wankel, turbine, watts, .... etc.) or of the medium to be burned (liquid, gas, solid).

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Der Kern der Erfindung ist mit anderen Worten der Betrieb der Brennkraftmaschine im ungeregelten Betrieb unter Vorgabe eines konstanten Drehmomentes. Erfindungsgemäß erfolgt keine Regelung der Motordrehzahl. Die Brennkraftmaschine läuft mit konstantem Drehmoment, unabhängig von der aktuell anliegenden Bordnetzspannung bzw. der abgegebenen Leistung. Dies ermöglicht die Verwendung eines kostengünstigen Diodengleichrichters und den Verzicht auf eine Regelung mit entsprechend aufwendigen messtechnischen Erfassungen der Regelgrößen.In other words, the essence of the invention is the operation of the internal combustion engine in uncontrolled operation under specification of a constant torque. According to the invention, there is no control of the engine speed. The internal combustion engine runs with constant torque, regardless of the currently applied vehicle electrical system voltage or the output power. This allows the use of a cost-effective diode rectifier and the absence of a control with correspondingly complex metrological observations of the controlled variables.

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens versorgt der Generator ein Bordnetz des Kraftfahrzeuges mit einer Anzahl von Verbrauchern und/oder eine Batterie mit elektrischer Energie. Dabei liegt am Generator eine Bordnetzspannung an. Das Drehmoment ist unabhängig von einem aktuellen Wert der Bordnetzspannung konstant.In one embodiment of the method according to the invention, the generator supplies an electrical system of the motor vehicle with a number of consumers and / or a battery with electrical energy. In this case, a generator voltage is applied to the generator. The torque is constant regardless of a current value of the vehicle electrical system voltage.

Gerade im Bereich elektrischer Fahrzeug-Bordnetze treten bisher die zuvor beschriebenen Nachteile auf. Deshalb eröffnet sich hier ein wesentlicher Einsatzbereich für die vorliegende Erfindung.Especially in the field of electrical vehicle electrical systems so far occur on the disadvantages described above. Therefore, this opens up an essential area of application for the present invention.

Gemäß einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens liefert der Generator elektrische Energie an einen elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeuges und/oder der Generator lädt eine Batterie.According to one embodiment variant of the method according to the invention, the generator supplies electrical energy to an electric drive of the motor vehicle and / or the generator charges a battery.

Auf diese Weise kann z.B. bei einer niedrigen Lastanforderung ein Leistungsüberschuss der Antriebseinheit über den Generator in elektrische Energie umgewandelt werden. Diese elektrische Energie kann in der Fahrzeugbatterie gespeichert werden und steht somit bei einer nachfolgenden höheren Lastanforderung für den elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs zur Verfügung.In this way, e.g. at a low load request, a power surplus of the drive unit via the generator into electrical energy to be converted. This electrical energy can be stored in the vehicle battery and is thus available for a subsequent higher load requirement for the electric drive of the motor vehicle.

Bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Antriebseinheit ohne Regelung der Drehzahl betrieben.In one embodiment of the method according to the invention, the drive unit is operated without regulating the speed.

Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die Antriebseinheit im Open-Loop-Modus betrieben wird und nicht als wesentlich teureres rückgekoppeltes Regelsystem ausgeführt ist. So kann eine kostspielige Regelungselektronik vermieden werden.This means in other words that the drive unit is operated in open-loop mode and is not designed as a much more expensive feedback control system. Thus, a costly control electronics can be avoided.

Beispielsweise ist der Gleichrichter als passiver Gleichrichter ausgebildet. Bei einem passiven Gleichrichter besteht keinerlei Ansteuer- und Regelaufwand. Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die elektrische Maschine eine PSM-(Permanent erregte Synchronmaschine)-Maschine, die aufgrund der wegfallenden Erregerverluste sehr hohe Wirkungsgrade aufweist.For example, the rectifier is designed as a passive rectifier. In a passive rectifier, there is no drive and control effort. In one embodiment of the method according to the invention, the electric machine is a PSM (permanent-magnet synchronous machine) machine, which has very high efficiencies due to the loss of exciter pathways.

Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Gleichrichter derart ausgebildet, dass ein Stromfluss über den Gleichrichter gesperrt wird, wenn eine Differenz UA – UB zwischen einer Bordnetzspannung UB und einer Ausgangsspannung UA des Gleichrichters negativ ist. Dadurch kann zum Beispiel in einer Anlaufphase des Generators, in der die Differenz in der Regel negativ ist, die Drehzahl des Generators schnell gesteigert werden, weil nur die Massenträgheiten von der Antriebseinheit zu beschleunigen sind.According to one embodiment of the method according to the invention, the rectifier is designed such that a current flow through the rectifier is blocked when a difference U A - U B between a vehicle electrical system voltage U B and an output voltage U A of the rectifier is negative. As a result, for example, in a start-up phase of the generator in which the difference is generally negative, the speed of the generator can be increased rapidly, because only the inertia of the drive unit to be accelerated.

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Gleichrichter derart ausgebildet, dass der Stromfluss über den Gleichrichter bei einer positiven Differenz zwischen der Bordnetzspannung UB und der Ausgangsspannung UA durchgeleitet wird.In one embodiment of the method according to the invention, the rectifier is designed such that the current flow is conducted through the rectifier at a positive difference between the vehicle electrical system voltage U B and the output voltage U A.

Dadurch kann die Stromstärke z.B. in Reaktion auf einen Lastsprung variieren.This allows the current, e.g. vary in response to a load jump.

Bei einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein konstanter Strom eingestellt, wenn das Lastmoment dem Drehmoment entspricht.In one embodiment of the method according to the invention, a constant current is set when the load torque corresponds to the torque.

Durch diese Gleichgewichtsbedingung zwischen Lastmoment und Drehmoment kann der Maximalstrom ohne irgendwelchen aparativen Mehraufwand begrenzt werden.Due to this equilibrium condition between load torque and torque, the maximum current can be limited without any additional expense.

Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist der Gleichrichter Dioden auf, die bei negativer Differenz den Strom über den Gleichrichter sperren und andernfalls den Strom durchlassen.According to one embodiment of the method according to the invention, the rectifier has diodes which, with a negative difference, block the current via the rectifier and otherwise pass the current.

Dioden sind besonders zuverlässige und gleichzeitig kostengünstige elektrische Bauelemente. Diodes are particularly reliable and at the same time inexpensive electrical components.

Bei einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Gleichrichter als B6-Diodenbrückenschaltung ausgebildet.In one embodiment of the method according to the invention, the rectifier is designed as a B6 diode bridge circuit.

B6-Diodenbrückenschaltungen sind in sehr großen Stückzahlen hergestellte, kostengünstige Massenartikel.B6 diode bridge circuits are mass-produced, low-cost mass-produced items.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt in schematischer Form ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang, der eine elektrische Drehfeldmaschine sowie eine Vorrichtung zum Ansteuern dieser Maschine aufweist; 1 shows in schematic form a motor vehicle with a drive train, comprising an electric induction machine and a device for driving this machine;

2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Energieversorgungsanordnung; 2 shows a schematic representation of a power supply arrangement according to the invention;

3a zeigt einen ersten Graf, der den zeitlichen Verlauf der Drehzahl der Kolbenbrennkraftmaschine darstellt; 3a shows a first graph showing the time course of the rotational speed of the reciprocating internal combustion engine;

3b zeigt einen zweiten Grafen, der den zeitlichen Verlauf der von der elektrischen Maschine in einem generatorischen Betrieb gelieferten und anschließend gleichgerichteten Spannung darstellt; und 3b shows a second graph showing the time course of the voltage supplied by the electric machine in a regenerative operation and then rectified; and

3c zeigt einen dritten Grafen, der den zeitlichen Verlauf des von der elektrischen Maschine im generatorischen Betrieb gelieferten und anschließend gleichgerichteten Stroms darstellt. 3c shows a third graph showing the time course of the current supplied by the electric machine in generator operation and then rectified.

Ausführungsbeispieleembodiments

In 1 ist ein Kraftfahrzeug schematisch dargestellt und generell mit 10 bezeichnet. Das Kraftfahrzeug 10 weist einen Antriebsstrang 12 auf, der im vorliegenden Fall eine elektrische Antriebsmaschine 14 zur Bereitstellung von Antriebsleistung beinhaltet. Der Antriebsstrang 12 dient zum Antreiben von angetriebenen Rädern 16L, 16R des Kraftfahrzeugs 10.In 1 is a motor vehicle shown schematically and generally with 10 designated. The car 10 has a drive train 12 on, in the present case, an electric drive machine 14 for providing drive power. The powertrain 12 is used to drive driven wheels 16L . 16R of the motor vehicle 10 ,

Die elektrische Antriebsmaschine 14 stellt an einer Abtriebswelle ein Drehmoment Dm bereit und dreht mit einer einstellbaren Drehzahl.The electric drive machine 14 provides a torque Dm at an output shaft and rotates at an adjustable speed.

Der Antriebsstrang 12 kann dazu eingerichtet sein, das Kraftfahrzeug 10 alleine mittels der elektrischen Antriebsmaschine 14 anzutreiben (Elektrofahrzeug). Alternativ kann die elektrische Antriebsmaschine 14 Teil eines Hybrid-Antriebsstranges 12 sein, wobei der Antriebsstrang 12 einen weiteren, in 1 nicht näher bezeichneten Antriebsmotor wie einen Verbrennungsmotor oder dergleichen beinhalten kann. Ferner kann der Antriebsstrang 12 in diesem Fall ein Getriebe und dergleichen aufweisen.The powertrain 12 may be adapted to the motor vehicle 10 solely by means of the electric drive machine 14 to drive (electric vehicle). Alternatively, the electric drive machine 14 Part of a hybrid powertrain 12 be, with the powertrain 12 another, in 1 unspecified drive motor such as an internal combustion engine or the like may include. Furthermore, the powertrain 12 in this case have a gear and the like.

Die elektrische Antriebsmaschine 14 ist mehrphasig ausgebildet (im vorliegenden Fall mit drei Phasen) und wird mittels einer Leistungselektronik 18 angesteuert. Die Leistungselektronik 18 ist mit einer Energieversorgung wie einer Gleichspannungsversorgung (z.B. Akkumulator) 20 des Kraftfahrzeugs 10 verbunden und dient dazu, eine von dem Akkumulator 20 bereitgestellte Gleichspannung in drei Wechselströme für die drei Phasen der elektrischen Drehfeldmaschine umzurichten. Die Leistungselektronik 18 weist zu diesem Zweck eine Mehrzahl von Leistungsschaltern auf und wird mittels eines Steuergerätes 22 angesteuert. Das Steuergerät 22 kann ferner mit der elektrischen Antriebsmaschine 14 verbunden sein, um beispielsweise Istwerte der Drehzahl und/oder Drehstellung eines Rotors der elektrischen Antriebsmaschine 14 zu erhalten. Ferner kann das Steuergerät 22 mit dem Akkumulator 20 verbunden sein. Schließlich kann das Steuergerät 22 mit einer übergeordneten oder gleichberechtigten Steuereinrichtung 24 zur Ansteuerung von weiteren Komponenten des Antriebsstranges 12 verbunden sein.The electric drive machine 14 is designed multi-phase (in the present case with three phases) and is by means of power electronics 18 driven. The power electronics 18 is with a power supply such as a DC power supply (eg accumulator) 20 of the motor vehicle 10 connected and serves one of the accumulator 20 to convert the DC voltage provided into three alternating currents for the three phases of the electric induction machine. The power electronics 18 has for this purpose a plurality of circuit breakers and is by means of a control unit 22 driven. The control unit 22 can also with the electric drive machine 14 be connected, for example, actual values of the rotational speed and / or rotational position of a rotor of the electric drive machine 14 to obtain. Furthermore, the control unit 22 with the accumulator 20 be connected. Finally, the controller can 22 with a parent or equal controller 24 for controlling further components of the drive train 12 be connected.

In der folgenden 2 werden die gleichen Bezugszeichen wie in 1 verwendet, um gleiche oder äquivalente Bauteile zu bezeichnen. Die in 2 in schematischer Darstellung gezeigte erfindungsgemäße Energieversorgungsanordnung 46 weist eine Kraft- oder Antriebseinheit auf, die hier als herkömmliche einzylindrige Kolbenbrennkraftmaschine 32 ausgebildet ist. Der in einem Zylinder 48 hin- und herbewegbare Kolben 50 der Kolbenbrennkraftmaschine 32 ist über ein Pleuel 54 mit einer Kurbelwelle 30 verbunden. Der Kolben 50 hat die Aufgabe, die Verbrennungskräfte in das Pleuel 54 einzuleiten.In the following 2 the same reference numbers as in 1 used to designate the same or equivalent components. In the 2 schematically shown power supply arrangement according to the invention 46 has a power or drive unit, here as a conventional one-cylinder reciprocating internal combustion engine 32 is trained. The one in a cylinder 48 reciprocating pistons 50 the reciprocating internal combustion engine 32 is over a connecting rod 54 with a crankshaft 30 connected. The piston 50 The task is to transfer the combustion forces into the connecting rod 54 initiate.

Die Kolbenbrennkraftmaschine 32 ist antriebsmäßig mit einer elektrischen Maschine 28 gekoppelt, um Letztere anzutreiben. Die Anbindung der elektrischen Maschine 28 an die Kurbelwelle 30 kann auf verschiedene Weise erfolgen. So kann die elektrische Maschine 28 direkt oder über eine Kupplung mit der Kurbelwelle 30 verbunden sein oder über ein Getriebe oder eine andere Kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung. Im vorliegenden Fall ist die Kolbenbrennkraftmaschine 32 ohne Zwischenschaltung eines Getriebes direkt mit der elektrischen Maschine 28 verbunden. Die elektrische Maschine 28 ist hier als permanenterregte Synchronmaschine (PSM) ausgebildet. An die elektrische Maschine 28 ist ein Gleichrichter 52 angeschlossen, der hier als B6-Diodenbrückenschaltung 52 ausgeführt ist. Die drei Phasen U, V, W der elektrischen Maschine 28 sind in der B6-Diodenbrückenschaltung 52 verschaltet. Der B6-Diodenbrückenschaltung 52 ist eine Zwischenkreisschaltung 58 mit einer Induktivität 60 und einer Kapazität 62 zur Glättung der über die B6-Diodenbrückenschaltung 52 gleichgerichteten Spannung nachgeschaltet. The piston internal combustion engine 32 is drivingly with an electric machine 28 coupled to drive the latter. The connection of the electric machine 28 to the crankshaft 30 can be done in different ways. That's how the electric machine works 28 directly or via a coupling with the crankshaft 30 be connected or via a gear or other force and / or positive connection. In the present case, the reciprocating internal combustion engine 32 without the interposition of a gearbox directly to the electric machine 28 connected. The electric machine 28 is designed here as a permanent magnet synchronous machine (PSM). To the electric machine 28 is a rectifier 52 connected here as a B6 diode bridge circuit 52 is executed. The three phases U, V, W of the electric machine 28 are in the B6 diode bridge circuit 52 connected. The B6 diode bridge circuit 52 is a DC link circuit 58 with an inductance 60 and a capacity 62 for smoothing over the B6 diode bridge circuit 52 rectified voltage downstream.

Die Anschlüsse des Akkumulators 20, der hier als Traktionsbatterie 20 ausgebildet ist, und eines Hochspannungsbordnetzes 38 sind über Anschlussleitungen L1, L2, L3, L4 mit den Anschlüssen der Zwischenkreisschaltung 58 verbunden. Das Hochspannungsbordnetz 38 weist eine Vielzahl elektrischer Verbraucher sowie die elektrische Antriebsmaschine 14 auf.The connections of the accumulator 20 that's here as a traction battery 20 is formed, and a high voltage electrical system 38 are via connecting lines L1, L2, L3, L4 to the terminals of the DC link circuit 58 connected. The high voltage electrical system 38 has a variety of electrical loads and the electric drive machine 14 on.

Die PSM-Maschine 28 wandelt im generatorischen Betrieb, indem sie durch die Kolbenbrennkraftmaschine 32 angetrieben wird, das Drehmoment der Kolbenbrennkraftmaschine 32, das sie von der Kurbelwelle 30 annimmt, in elektrische Leistung um. Diese elektrische Leistung wird zur Aufladung des Akkumulators 20 und/oder zur Versorgung eines Hochspannungsbordnetzes 38 des Kraftfahrzeugs 10 verwendet. Die Kolbenbrennkraftmaschine 32 ist somit ein Range Extender, der im Gegensatz zu einer Brennkraftmaschine bei einem Hybridfahrzeug, oder im Gegensatz zu einer kraftstoffversorgten Brennkraftmaschine, nicht dazu ausgelegt ist, das Kraftfahrzeug 10 mechanisch anzutreiben. Vielmehr erfolgt das Antreiben des Kraftfahrzeugs 10 alleine durch die elektrische Antriebsmaschine 14. Die Kolbenbrennkraftmaschine 32 ist daher auch nicht mit den Rädern 16L, 16R des Kraftfahrzeugs 10 mechanisch gekoppelt. The PSM machine 28 converts into regenerative operation by passing through the reciprocating internal combustion engine 32 is driven, the torque of the reciprocating internal combustion engine 32 that's from the crankshaft 30 assumes into electrical power. This electrical power is used to charge the accumulator 20 and / or for the supply of a high voltage electrical system 38 of the motor vehicle 10 used. The piston internal combustion engine 32 is thus a range extender, which, unlike an internal combustion engine in a hybrid vehicle, or in contrast to a fuel-supplied internal combustion engine, is not designed to the motor vehicle 10 to drive mechanically. Rather, the driving of the motor vehicle takes place 10 solely by the electric drive machine 14 , The piston internal combustion engine 32 is therefore not with the wheels 16L . 16R of the motor vehicle 10 mechanically coupled.

Bei Zuschaltung elektrischer Verbraucher im Hochspannungsbordnetz 38 des Kraftfahrzeuges 10 entsteht durch die Ausgangsleistungserhöhung der elektrischen PSM-Maschine 28 ein auf die Kolbenbrennkraftmaschine 32 rückwirkendes Bremsmoment. Eine Steuereinrichtung 56 ist dazu ausgebildet, das von der Kolbenbrennkraftmaschine 32 abgegebene Drehmoment t unabhängig von einem aktuellen Wert der Ausgangsleistung der elektrischen PSM-Maschine 28 konstant zu halten.When connecting electrical loads in the high voltage on-board electrical system 38 of the motor vehicle 10 is caused by the output power increase of the PSM electric machine 28 one on the reciprocating internal combustion engine 32 retroactive braking torque. A control device 56 is adapted to that of the reciprocating internal combustion engine 32 delivered torque t regardless of a current value of the output power of the electric power plant PSM 28 to keep constant.

Die Tabelle 1 zeigt exemplarisch verschiedene Betriebspunkte, die sich im typischen Betrieb der erfindungsgemäßen Energieversorgungsanordnung 46 ergeben. Die Zeilen der Tabelle 1 beinhalten die verschiedenen stationären Drehzahlwerte für die angegebenen elektrischen Bordnetzlasten, während die Spalten der Tabelle 1 die stationären Drehzahlen für die angegebenen Drehmomente t der Kolbenbrennkraftmaschine 32 beinhalten. PL \ IG Drehmoment t 1,7 A (1Nm) 17 A (10Nm) 36 A (20Nm) 58 A (30Nm) 86 A (40Nm) 1.3 kW 5480 5850 6260 6680 7530 2.5 kW 5475 5845 6255 6675 7520 13 kW 5440 5810 6215 6630 7470 111 kW 5130 5500 5850 6280 7060 Tabelle 1 Table 1 shows examples of different operating points, resulting in the typical operation of the power supply arrangement according to the invention 46 result. The rows of Table 1 contain the various steady-state speed values for the specified onboard electrical system loads, while the columns of Table 1 represent the steady state speeds for the indicated torques t of the reciprocating internal combustion engine 32 include. PL \ IG torque t 1.7 A (1Nm) 17A (10Nm) 36 A (20Nm) 58A (30Nm) 86 A (40Nm) 1.3 kW 5480 5850 6260 6680 7530 2.5 kW 5475 5845 6255 6675 7520 13 kW 5440 5810 6215 6630 7470 111 kW 5130 5500 5850 6280 7060 Table 1

Wird also beispielsweise die Kolbenbrennkraftmaschine 32 mit einem konstanten Drehmoment von 40 Nm betrieben, stellt sich im unbelasteten Fall (1,3 kW) eine Drehzahl von 7530 1/min ein. Wird nun ausgehend von dieser Situation die Bordnetzlast auf z.B. 13 kW erhöht (etwa weil der Fahrer das Kraftfahrzeug beschleunigt), sinkt die Drehzahl auf 7470 1/min ab. Der Spannungseinbruch führt also zu einer Drehzahlabsenkung von 60 1/min (entspricht ca. 1%).So for example, the piston internal combustion engine 32 operated with a constant torque of 40 Nm, in the unloaded case (1.3 kW), a speed of 7530 rpm is established. If, on the basis of this situation, the vehicle electrical system load is increased to eg 13 kW (for example because the driver accelerates the motor vehicle), the speed drops to 7470 rpm. The voltage dip thus leads to a speed reduction of 60 1 / min (corresponds to about 1%).

Dieser geringe Hub der Drehzahl über der Last ist ein wichtiger Punkt für die Erfindung.This small stroke of speed over the load is an important point for the invention.

Die Drehzahl d der Kolbenbrennkraftmaschine 32 und der elektrischen Maschine 28 sind identisch. Eine Getriebeübersetzungsstufe ist bei angepasster Ausbildung der elektrischen Maschine 28 nicht notwendig. Die absoluten Drehzahlverhältnisse sind abhängig von der gewählten Brennkraftmaschinentopologie und -dimensionierung. Die hier angenommenen Werte sind nur beispielhaft für die Ein-Zylinder-Kolbenbrennkraftmaschine 32.The speed d of the reciprocating internal combustion engine 32 and the electric machine 28 are identical. A gear ratio stage is adapted to the design of the electrical machine 28 Not necessary. The absolute speed ratios depend on the selected engine topology and dimensioning. The values assumed here are only examples of the one-cylinder piston internal combustion engine 32 ,

Die Umsetzung des drehmomentgeregelten Betriebes ist grundsätzlich immer möglich, auch und gerade besonders wenn die elektrische Maschine 28 nicht die Leistung der elektrischen Antriebsmaschine 14 aufbringen kann.The implementation of the torque-controlled operation is always possible, even and especially when the electric machine 28 not the power of the electric drive machine 14 can muster.

Hinsichtlich des Einflusses des Ladezustandes des Akkumulators 20 ist anzumerken, dass ein Akkumulator 20 für ein Elektrofahrzeug typischerweise im Bereich von 20 bis 80% Ladezustand betrieben wird. Dies führt bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zu einer Spannungsschwankung von ca. 0,4 V. Bezogen auf die Spannung bei maximalem Ladezustand (SoC, State of Charge) entspricht dies einer Änderung von ca. 10%. Während eines Ladevorgangs von 20% SoC auf 80% SoC wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine entsprechend um ca. 10% steigen.Regarding the influence of the state of charge of the accumulator 20 It should be noted that an accumulator 20 for an electric vehicle is typically operated in the range of 20 to 80% state of charge. This results in a method according to the invention to a voltage fluctuation of about 0.4 V. Based on the voltage at maximum state of charge (SoC, State of Charge), this corresponds to a change of about 10%. During a charging process from 20% SoC to 80% SoC, the speed of the internal combustion engine will increase accordingly by about 10%.

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 3a bis 3c ein typisches Szenario für den Einsatz der erfindungsgemäß ausgebildeten Energieversorgungsanordnung 46 verdeutlicht. Den 3a bis 3c liegt jeweils der gleiche Zeitmaßstab zugrunde.The following is with reference to the 3a to 3c a typical scenario for the use of the inventive power supply arrangement 46 clarified. The 3a to 3c is based on the same time scale.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst zum Zeitpunkt t = 0 die Kolbenbrennkraftmaschine 32 mit konstantem Drehmoment t angefahren. Anfangs sperren die Dioden der B6-Diodenbrückenschaltung 52 gegen die Bordnetzspannung. Es fließt daher zunächst kein Strom I. Entsprechend hat der Strom I im dritten Graphen gemäß 3c zum Zeitpunkt t = 0 den Wert von 0. Da zum Zeitpunkt t = 0 kein Strom fließt, liegt auch kein Lastmoment an der elektrischen PSM-Maschine 28 an. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die Kolbenbrennkraftmaschine 32 mit konstantem Drehmoment t nur die Massenträgheiten beschleunigt. Die Drehzahl d der Kolbenbrennkraftmaschine 32 beginnt vom Zeitpunkt t = 0 an steil zu steigen, wie durch den ersten linken Steigungsabschnitt 68 in 3a beschrieben.In the method according to the invention, the piston internal combustion engine is initially at the time t = 0 32 approached with constant torque t. Initially, the diodes block the B6 diode bridge circuit 52 against the vehicle electrical system voltage. Therefore, no current flows first I. Accordingly, the current I in the third graph according to 3c at the time t = 0 the value of 0. Since at the time t = 0 no current flows, there is no load torque on the electrical PSM machine 28 at. In other words, this means that the reciprocating internal combustion engine 32 With constant torque t only the mass inertia accelerates. The speed d of the reciprocating internal combustion engine 32 begins to steeply rise from time t = 0, as through the first left slope section 68 in 3a described.

Zum Zeitpunkt t = t0 erreicht die von der elektrischen Maschine 28 gelieferte und über die B6-Diodenbrückenschaltung 52 gleichgerichtete Spannung U das Niveau des elektrischen Hochspannungsbordnetzes 38. In der Folge beginnen die Dioden der B6-Diodenbrückenschaltung 52 zu leiten und der Strom I beginnt zum Zeitpunkt t0 ausgehend vom Wert 0 anzusteigen. Dieser Anstieg des Stromes I ist im dritten Graphen durch den dritten linken Anstiegsabschnitt 70 wiedergegeben. Die Drehzahl d der Kolbenbrennkraftmaschine 32 steigt nach dem Zeitpunkt t0 zunächst weiter an, bis der Stromfluss zu einem Lastmoment führt, das das antreibende Drehmoment t ausgleicht. Damit ist ein stationärer Betriebspunkt erreicht. Nach dem Erreichen des stationären Betriebspunktes bleibt die Spannung U zunächst über einen Zeitabschnitt konstant, wie es durch den zweiten, linken Parallelabschnitt 72 in 3b wiedergegeben ist. Ebenso bleibt in diesem Zeitabschnitt die Drehzahl d der Kolbenbrennkraftmaschine 32 (wie durch den ersten linken Parallelabschnitt 74 in 3a beschrieben) sowie der Strom I (wie durch den dritten linken Parallelabschnitt 76 in 3c beschrieben) zeitlich konstant.At the time t = t 0 reaches that of the electric machine 28 supplied and via the B6 diode bridge circuit 52 rectified voltage U the level of the electrical high voltage electrical system 38 , As a result, the diodes of the B6 diode bridge circuit begin 52 to conduct and the current I begins at time t0 starting from the value 0 increase. This increase of the current I is in the third graph through the third left rising section 70 played. The speed d of the reciprocating internal combustion engine 32 After the time t 0, it initially continues to increase until the current flow leads to a load torque which compensates for the driving torque t. This achieves a stationary operating point. After reaching the steady-state operating point, the voltage U initially remains constant over a period of time, as through the second, left parallel section 72 in 3b is reproduced. Likewise, in this period remains the speed d of the reciprocating internal combustion engine 32 (as through the first left parallel section 74 in 3a described) and the current I (as through the third left parallel section 76 in 3c described) temporally constant.

Zum Zeitpunkt t1 führt ein Lastsprung im Hochspannungsbordnetz 38 zum Absenken der Bordnetzspannung U. Das sprunghafte Absinken der Bordnetzspannung U ist durch den fallenden Abschnitt 78 des zweiten Graphen in 3b beschrieben. Da die Drehzahl d der Kolbenbrennkraftmaschine 32 bzw. der elektrischen Maschine 28 zu diesem Zeitpunkt konstant ist, steigt die Differenz zwischen der von der elektrischen Maschine 28 erzeugten Spannung U und der Bordnetzspannung an, woraus eine Erhöhung des von der elektrischen Maschine 28 gelieferten Stroms I erfolgt. Diese plötzliche Erhöhung des Stroms ist durch den wellenbergartigen Peakabschnitt 80 im dritten Graphen beschrieben. Der Peakabschnitt 80 zeigt ein lokales Maximum 82, was mit andern Worten heißt, dass der Strom I zunächst stark ansteigt. wobei sich der Anstieg allmählich abschwächt bis der Strom I seinen Maximalwert erreicht. Nach dem Durchlaufen des Maximums 82 fällt der Strom I ab, bis ein konstanter Wert erreicht wird.At time t 1 leads a load jump in the high voltage on-board electrical system 38 for lowering the vehicle electrical system voltage U. The abrupt drop in the vehicle electrical system voltage U is due to the falling section 78 of the second graph in 3b described. Since the speed d of the reciprocating internal combustion engine 32 or the electric machine 28 is constant at this time, the difference between that of the electric machine increases 28 generated voltage U and the vehicle electrical system voltage, resulting in an increase of the electric machine 28 supplied current I takes place. This sudden increase in current is due to the wave-like peak section 80 described in the third graph. The peak section 80 shows a local maximum 82 , which means, in other words, that the current I first rises sharply. wherein the increase gradually weakens until the current I reaches its maximum value. After passing through the maximum 82 the current I decreases until a constant value is reached.

Der erhöhte Strom I hat ein erhöhtes Bremsmoment zur Folge, was wiederum zum Absenken der Drehzahl d der Kolbenbrennkraftmaschine 32 auf einen neuen stationären Arbeitspunkt führt. Dieses Absenken der Drehzahl d wird durch den abfallenden Abschnitt 84 im ersten Graphen beschrieben.The increased current I has an increased braking torque result, which in turn reduces the speed d of the reciprocating internal combustion engine 32 leads to a new stationary operating point. This lowering of the speed d is by the sloping section 84 described in the first graph.

Der Überschwinger im Strom I hängt von den Systemparametern ab (wie z.B. von der Rotationsträgheit und dergleichen). Ob der Akkumulator 20 in den jeweiligen Betriebszuständen entladen oder geladen wird, ist nicht weiter relevant. The overshoot in stream I depends on system parameters (such as rotational inertia and the like). Whether the accumulator 20 is unloaded or loaded in the respective operating states is not relevant.

Zum Zeitpunkt t2 erfolgt eine sprunghafte Absenkung der Bordnetzlast. Durch den damit verbundenen Spannungsanstieg im Bordnetz (der durch den ersten rechten Steigungsabschnitt dargestellt ist) können die Dioden der B6-Diodenbrückenschaltung 52 wieder in den sperrenden Betrieb übergehen, d.h., dass kein Maschinenstrom mehr fließt. In der Folge wird kein Bremsmoment aufgebaut und es erfolgt ein durch den ersten rechten Steigungsabschnitt 86 veranschaulichter Anstieg der Drehzahl d der Kolbenbrennkraftmaschine 32 ähnlich wie bei deren Einfahren. Die drei Funktionen der Spannung U, der Drehzahl d und des Stroms I steigen in Reaktion auf die Spannungsabsenkung erneut an und erreichen nach einer Zeit einen maximalen Wert, der über eine Zeit konstant beibehalten wird. Ob die Dioden der B6-Diodenbrückenschaltung 52 wieder in den sperrenden Zustand übergehen, hängt von der Höhe des Spannungseinbruches zum Zeitpunkt t2 und den Parametern ab. Im vorliegenden Fall sperren die Dioden der B6-Diodenbrückenschaltung 52 zwischen dem Zeitpunk t2 und einem späteren Zeitpunkt t3 At time t 2 there is a sudden decrease in the on-board network load. Due to the associated voltage increase in the electrical system (which is represented by the first right slope section), the diodes of the B6 diode bridge circuit 52 go back into the blocking operation, ie, that no more machine power flows. As a result, no braking torque is built up and there is a through the first right slope section 86 illustrated increase in the speed d of the reciprocating internal combustion engine 32 similar to their retraction. The three functions of the voltage U, the speed d and the current I rise again in response to the voltage drop and after a time reach a maximum value which is kept constant over time. Whether the diodes of the B6 diode bridge circuit 52 go back to the blocking state depends on the amount of voltage dip at time t 2 and the parameters. In the present case, the diodes block the B6 diode bridge circuit 52 between the time t 2 and a later time t 3

Zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 wird der Akkumulator 20 geladen, während Letztere in dem Zeitabschnitt zwischen t1 und t3 entladen wird.Between the times t 0 and t 1 , the accumulator 20 while the latter is discharged in the period between t 1 and t 3 .

Die Dioden der B6-Diodenbrückenschaltung 52 sperren zwischen den Zeitpunkten 0 und t0 sowie zwischen den Zeitpunkten t2 und t3.The diodes of the B6 diode bridge circuit 52 lock between the times 0 and t 0 and between the times t 2 and t 3 .

Claims (11)

Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Energieversorgungsanordnung (46) insbesondere in einem Kraftfahrzeug (10) mit einem von einer Antriebseinheit (32), insbesondere einer Brennkraftmaschine (32), angetriebenen Generator (28), in dem Wechselspannungen induziert werden, die Ströme erzeugen, wobei die Ströme über einen Gleichrichter (52) zu wenigstens einem elektrischen Verbraucher (38) und/oder einem elektrischen Speicher (20) geleitet werden, wobei ein Drehmoment (t) der Antriebseinheit (32) wenigstens zeitweise im Wesentlichen konstant gehalten wird und eine Drehzahl (d) der Antriebseinheit (32) in Abhängigkeit eines durch den Generator (28) erzeugten Lastmoments auf die Antriebseinheit (32) variiert. Method for operating an electrical power supply arrangement ( 46 ) in particular in a motor vehicle ( 10 ) with one of a drive unit ( 32 ), in particular an internal combustion engine ( 32 ), powered generator ( 28 ), in which AC voltages are generated which generate currents, the currents being fed via a rectifier ( 52 ) to at least one electrical consumer ( 38 ) and / or an electrical memory ( 20 ), wherein a torque (t) of the drive unit ( 32 ) is kept substantially constant at least temporarily and a rotational speed (d) of the drive unit ( 32 ) depending on one by the generator ( 28 ) generated load torque on the drive unit ( 32 ) varies. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Generator (28) eine Traktionsbatterie (34’) und/oder ein Bordnetz (36’) des Kraftfahrzeuges (10) mit wenigstens einem Verbraucher versorgt, wobei am Generator (28) eine Bordnetzspannung (U) anliegt und wobei das Drehmoment (t) unabhängig vom aktuellen Wert der Bordnetzspannung (U) konstant gehalten wird.Method according to claim 1, wherein the generator ( 28 ) a traction battery ( 34 ' ) and / or a vehicle electrical system ( 36 ' ) of the motor vehicle ( 10 ) supplied with at least one consumer, wherein at the generator ( 28 ) a vehicle electrical system voltage (U) is applied and wherein the torque (t) is kept constant regardless of the current value of the vehicle electrical system voltage (U). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Generator (28) elektrische Energie an einen elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeuges liefert und/oder der eine Batterie. lädt.Method according to one of claims 1 or 2, wherein the generator ( 28 ) provides electrical energy to an electric drive of the motor vehicle and / or a battery. invites. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Antriebseinheit (32) ohne Regelung der Drehzahl (d) betrieben wird.Method according to one of claims 1 to 3, wherein the drive unit ( 32 ) is operated without controlling the speed (d). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Gleichrichter (52) als passiver Gleichrichter (52) ausgebildet ist.Method according to one of claims 1 to 4, wherein the rectifier ( 52 ) as a passive rectifier ( 52 ) is trained. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Generator (28) eine permanent erregte Synchronmaschine (PSM) ist.Method according to one of claims 1 to 5, wherein the generator ( 28 ) is a permanent magnet synchronous machine (PSM). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Gleichrichter (52) derart ausgebildet ist, dass ein Stromfluss über den Gleichrichter (52) gesperrt wird, wenn eine Differenz UA – UB zwischen einer Bordnetzspannung UB und einer Ausgangsspannung UA des Gleichrichters (14) negativ ist.Method according to one of claims 1 to 6, wherein the rectifier ( 52 ) is designed such that a current flow through the rectifier ( 52 ) is blocked when a difference U A - U B between a vehicle electrical system voltage U B and an output voltage U A of the rectifier ( 14 ) is negative. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Stromfluss über den Gleichrichter (52) bei einer positiven Differenz zwischen der Bordnetzspannung UB und der Ausgangsspannung UA durchgeleitet wird.Method according to claim 7, wherein the flow of current through the rectifier ( 52 ) is passed through at a positive difference between the vehicle electrical system voltage U B and the output voltage U A. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein konstanter Strom eingestellt wird, wenn das Lastmoment dem Drehmoment (t) entspricht.Method according to one of claims 1 to 8, wherein a constant current is set when the load torque corresponds to the torque (t). Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Gleichrichter (52) Dioden aufweist, die bei negativer Differenz den Strom über den Gleichrichter (52) sperren und andernfalls den Strom durchlassen.Method according to one of claims 7 to 9, wherein the rectifier ( 52 ) Has diodes which, with a negative difference, the current through the rectifier ( 52 ) and otherwise pass the current. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Gleichrichter (52) als B6-Brücke (52) ausgebildet ist. Method according to one of claims 1 to 10, wherein the rectifier ( 52 ) as a B6 bridge ( 52 ) is trained.
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DE19830621A1 (en) * 1998-07-09 2000-01-13 Voith Turbo Kg Drive system esp. for vehicle with at least one electric motor at least indirectly couplable with drive wheel
DE10044954A1 (en) * 2000-09-12 2002-03-21 Zahnradfabrik Friedrichshafen Controlling electric vehicle with internal combustion engine and unregulated generator involves specifying demanded drive torque directly at internal combustion engine
JP4462224B2 (en) * 2006-03-31 2010-05-12 マツダ株式会社 Vehicle hybrid system

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