本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行至少能夠發(fā)電地運(yùn)行的電機(jī)的方法及用于施行該方法的器件，所述電機(jī)具有有源的橋式整流器。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)地，在乘用車中能夠采用帶有無源的橋式整流器的在爪形極結(jié)構(gòu)方式中的發(fā)電機(jī)。這樣的發(fā)電機(jī)的功率經(jīng)過激勵(lì)場設(shè)定，并且此激勵(lì)場再者通過激勵(lì)電流設(shè)定。通過調(diào)節(jié)所述激勵(lì)場能夠獨(dú)立于電網(wǎng)負(fù)荷、轉(zhuǎn)速和溫度來保持所述發(fā)電機(jī)的輸出電壓恒定。

如果在下文中簡化地說的是“發(fā)電機(jī)”，那么在此還能夠涉及不僅能夠發(fā)電地而且能夠機(jī)動(dòng)地運(yùn)行的電機(jī)、例如所謂的起動(dòng)發(fā)電機(jī)。本發(fā)明不僅適用于在爪形極結(jié)構(gòu)方式中的發(fā)電機(jī)，而且適用于所有的至少發(fā)電地能夠運(yùn)行的電機(jī)。在乘用車中，對應(yīng)于通常安裝的三、四或者五相發(fā)電機(jī)，使用以六、八或者十脈沖實(shí)施的橋式整流器。但是，本發(fā)明也適用于用于其它的相數(shù)的橋式整流器。

在經(jīng)聯(lián)接的網(wǎng)中的負(fù)荷跳躍（例如由于耗件的接通或斷開）導(dǎo)致在發(fā)電機(jī)處的負(fù)荷跳躍。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)的輸出功率由于激勵(lì)場的感應(yīng)率而不能夠任意快速地改變，所以發(fā)電機(jī)電流首先幾乎保持恒定，這在負(fù)荷卸載（英文：Load Dump）的情況下能夠?qū)е螺敵鲭妷旱娘@著提高。所述激勵(lì)場的消減能夠要求占用幾百毫秒。

只要電池組存在于車載電網(wǎng)中，則此電池組能夠一般接收過剩的發(fā)電機(jī)功率并且由此阻礙過剩的電壓升高。但是，如果不存在電池組，則所述輸出電壓很快速地升高并且能夠損壞車載電網(wǎng)組件和/或所述發(fā)電機(jī)。

在帶有無源的橋式整流器的發(fā)電機(jī)中，避免這點(diǎn)，辦法是：作為整流器二極管使用齊納二極管。所述齊納二極管把所述輸出電壓箝制到其擊穿電壓以上并且因此能夠把過剩的電流轉(zhuǎn)化為熱量。通過這種方式始終確?？煽康倪\(yùn)行。

替代所述整流器二極管還能夠在有源的橋式整流器中使用能夠接通和斷開、能夠控制的電流閥、尤其MOSFET。優(yōu)點(diǎn)是在經(jīng)接通的狀態(tài)下較低的損耗功率和由此所述發(fā)電機(jī)的總共的、尤其在部分負(fù)荷運(yùn)行中更好的效率。所述電流閥的控制能夠中央地或分散地進(jìn)行。中心的控制被理解為：一個(gè)共同的控制設(shè)備監(jiān)控所有交流電相并且操控所有電流閥和可選的還有所述發(fā)電機(jī)的激勵(lì)場。分散的控制被理解為：各一個(gè)控制設(shè)備分別監(jiān)控一個(gè)發(fā)電機(jī)相并且根據(jù)相電壓僅操控配屬于相應(yīng)相的電流閥、即僅分別操控一個(gè)半橋的電流閥。分散的控制在此能夠在單個(gè)的分散的控制設(shè)備之間具有或者不具有通信的情況下得以實(shí)現(xiàn)。

可行方案（在負(fù)荷卸載時(shí)阻礙在車載電網(wǎng)中的電壓峰值）在有源的橋式整流器中在于，在所有的半橋中接通所述上部的或所述下部的整流器分支的電流閥。以這種方式使得電機(jī)短路，但是沒有短路所連接的電網(wǎng)。

所闡釋的措施在下文也稱為相短路。根據(jù)在此所使用的慣用語，相短路還通過接通（導(dǎo)電接通）所述整流器的所有根據(jù)接地或者負(fù)的直流電壓接頭（還參照根據(jù)下面所闡述的圖1的直流電壓接頭B-）接通的電流閥（低邊-電流閥）或者作為備選方案所有根據(jù)正的直流電壓接頭（還參照在圖1中的直流電壓接頭B+）接通的電流閥（高邊-電流閥）來導(dǎo)入并且又相應(yīng)地通過斷開該電流閥來撤除。如果例如將場效應(yīng)晶體管用作電流閥，那么該電流閥通過在其門接頭（操控部）提供相應(yīng)的控制電壓來接通，由此所述電流閥的漏源段變得導(dǎo)電的或者說低歐的。相應(yīng)地，斷開所述電流閥，辦法是：結(jié)束所述控制電壓的提供并且所述漏源段由此不導(dǎo)電或高歐姆。在相短路外，存在慣常的整流器運(yùn)行。

相短路能夠例如此時(shí)開始：當(dāng)在橋式整流器的直流電壓接頭（通常用B+和B-指代）之間的或在導(dǎo)引電壓的直流電壓接頭和接地端之間的電壓超過上閾值時(shí)。所述相短路能夠再次被撤除，當(dāng)此電壓此后低于下閾值時(shí)。

在所述相短路期間，由于導(dǎo)入短路，則在交流電流相的相電流中分別產(chǎn)生一個(gè)附加的正的或者負(fù)的直流份額。所述相電流由此變得較大幅度或較小幅度地非對稱，即不再圍繞著共同的平均值或者說零擺動(dòng)。所述直流份額的和為零。

如果在低于所提及的下閾值時(shí)，解除所述相短路，只要所述相電壓超出所連接的電網(wǎng)中的電壓，那么在具有瞬時(shí)的正的電流的相中將所述正的電流整流到上部的、也就是說與正的直流電壓接頭連接的整流器支路的電流閥中。由于所闡述的非對稱，在此也許必須接通大電流，這引起所參與的電流閥的相應(yīng)的負(fù)載。這能夠?qū)е聦υ撾娏鏖y的損害。

因此值得期望的是，在撤除相短路時(shí)避免或者至少降低相應(yīng)的電流閥的負(fù)載。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在該背景前，提出具有獨(dú)立權(quán)利要求所述特征的、用于運(yùn)行至少能夠發(fā)電地運(yùn)行的電機(jī)的方法及用于施行該方法的器件，所述電機(jī)具有有源的橋式整流器。構(gòu)造方案是從屬權(quán)利要求的主題以及下面的說明書的主題。

發(fā)明優(yōu)勢

為了避免由于在相短路處參與的電流閥在撤除相應(yīng)的相短路時(shí)而必須接通過大的電流，能夠規(guī)定：僅當(dāng)相應(yīng)的相電流盡可能小時(shí)、尤其在所述相電流的交零中，那么才又?jǐn)嚅_這種電流閥。但是因?yàn)閱蝹€(gè)的相電流的相應(yīng)最小的電流值或者交零自然在不同的時(shí)刻（根據(jù)定子繞組的相互的電的角度）出現(xiàn)，所以相應(yīng)的電流閥的斷開在這種情況下然而必然同樣不同時(shí)實(shí)現(xiàn)。

但是，一個(gè)相的電流閥的斷開能夠在具有還接通的電流閥的相中通過再次更高的、未消退的直流份額引起附加的非對稱。因此結(jié)果是能夠保留這樣的相：在該相中不再出現(xiàn)交零或者在該相中所述相電流不再變得足夠低，以便低于預(yù)先給定的固定的比較值。因此在該相中保持持久地操控所述電流閥。但是相應(yīng)的電流閥的斷開還能夠已經(jīng)通過在導(dǎo)入所述相短路時(shí)所賦予的直流份額來引起。

因此，本發(fā)明提出一種用于操控至少能夠發(fā)電地運(yùn)行的多相電機(jī)的方法，所述電機(jī)的相接頭在有源的橋式整流器中分別通過能夠接通和斷開的、能夠控制的第一電流閥連接到第一直流電壓接頭處并且通過第二電流閥連接到第二直流電壓接頭處，其中所述方法包括，當(dāng)在所述第一直流電壓接頭與所述第二直流電壓接頭之間的輸出電壓在超過時(shí)刻已經(jīng)超過上閾值時(shí)，在所述電機(jī)的發(fā)電的運(yùn)行中接通所述第一電流閥，并且在所述輸出電壓后來在低于時(shí)刻已經(jīng)低于下閾值之后，才又?jǐn)嚅_所述第一電流閥。根據(jù)本發(fā)明規(guī)定，當(dāng)指示值分別具有預(yù)先確定的特性時(shí)，在所述低于時(shí)刻之后才單個(gè)地并且分別地又?jǐn)嚅_所述第一電流閥，所述指示值表征著在配屬于相應(yīng)的電流閥的相接頭中的電流。

在本申請的框架中，能夠接通和斷開的能夠控制的電流閥被理解為下述這樣一種半導(dǎo)體開關(guān)，只要在對此設(shè)置的接頭上施加操控電壓，那么所述半導(dǎo)體開關(guān)提供一種低歐姆的或者說導(dǎo)電的連接。這種能夠接通和斷開的、能夠控制的第一電流閥尤其為MOSFET和/或IGBT，所述MOSFET和/或IGBT通過其門接頭得以操控并且所述歐姆的或者說導(dǎo)電的連接能夠通過漏源段來提供。僅能夠接通地能夠控制的電流閥例如晶閘管不是本發(fā)明的主題。傳統(tǒng)的二極管同樣是電流閥，但是不能夠得到控制。

如提及的那樣，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，當(dāng)指示值分別具有預(yù)先確定的特性時(shí)，在所述低于時(shí)刻之后才單個(gè)地并且分別地又?jǐn)嚅_所述第一電流閥，所述指示值表征著在配屬于相應(yīng)的電流閥的相接頭中的電流。根據(jù)一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式，這種特性能夠包括：所述指示值處于最大值之下，其中所述最大值在下述這樣的時(shí)間段期間提高，所述時(shí)間段處于所述低于時(shí)刻之后。

但是在特定的情況下也有利的是，所述預(yù)先確定的特性包括：所述指示值具有借助于一種確定規(guī)定所確定的最小值。這種確定規(guī)定能夠例如包括通過對相應(yīng)的信號進(jìn)行本身已知的求微分來確定最小值。

如果使用本發(fā)明所提及的實(shí)施方式（其中所述預(yù)先確定的特性包括：所述指示值處于最大值之下），并且如果如所說明的那樣，該最大值在這樣的時(shí)間段（所述時(shí)間段處于所述低于時(shí)刻之后，從所述低于時(shí)刻起原則上又能夠撤除所述相短路）期間提高，那么即使所述相電流或者相應(yīng)的指示值不再具有交零或者由于在導(dǎo)入所述相短路時(shí)和/或在斷開其它電流閥時(shí)所賦予的直流份額而被提高，也還實(shí)現(xiàn)電流閥的斷開。

有利的是，所述最大值在所述低于時(shí)刻首先與在配屬于相應(yīng)的電流閥的相的相電流的零值或者相應(yīng)的指示值相對應(yīng)。相應(yīng)的零值例如能夠與交零或者相應(yīng)的正弦形電流的折返點(diǎn)或者所述指示值的與此一致的參量相對應(yīng)。

如果將所述最大值首先保持在該零值中，那么實(shí)現(xiàn)了：針對還具有相應(yīng)的交零的相電流，在盡可能低的電流值中接通并且由此降低所參與的電流閥的負(fù)載。僅針對其相電流不再具有相應(yīng)的交零的相，需要并且作用有所述最大值的在此所提出的提高。

在本發(fā)明的框架中，在此特別有利的是，僅在下述這樣的死區(qū)時(shí)間之后才開始所述最大值的提高，在所述死區(qū)時(shí)間期間所述最大值首先還保留在所述零值上。所述死區(qū)時(shí)間能夠被設(shè)定到固定的值上或者根據(jù)所述發(fā)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)、尤其轉(zhuǎn)速來預(yù)先給定。

如果所述死區(qū)時(shí)間根據(jù)所述轉(zhuǎn)速來設(shè)定，那么例如能夠確保：經(jīng)過一個(gè)完整的電的周期，而沒有斷開相應(yīng)的電流閥。這對于下述情況而言是可靠的標(biāo)志：所述相應(yīng)的相電流不再具有交零或者所述相應(yīng)的相電流以下述方式提高：所述相應(yīng)的相電流不再低于與零值相對應(yīng)的最大值。因此，在經(jīng)過所述死區(qū)時(shí)間并且必要時(shí)附加的時(shí)間緩沖之后，開始所述最大值的根據(jù)本發(fā)明規(guī)定的提高。

在本發(fā)明的框架中，所述最大值的提高至少暫時(shí)線性地并且以預(yù)先給定的斜度實(shí)現(xiàn)或者以非線性的函數(shù)的形式實(shí)現(xiàn)。在預(yù)先給定適合的線性的或者非線性的函數(shù)時(shí)并且尤其在適合地選擇所述函數(shù)的最大值時(shí)確保：所有的相電流或者相應(yīng)的指示值在更長或更短的時(shí)間之后低于所述最大值并且由此斷開相應(yīng)的電流閥。

在相應(yīng)的上升的一定時(shí)間之后，所述指示值也強(qiáng)制地低于所述最大值，從而斷開所述相應(yīng)的電流閥。所述相應(yīng)的電流閥即使沒有正好在最小值中，但是分別根據(jù)線性的函數(shù)的斜度或者非線性的函數(shù)的相應(yīng)的參數(shù)，足夠接近于所述相電流或者指示值的最小值來接通。

所述線性的函數(shù)的斜度和/或所述非線性的函數(shù)的至少一個(gè)參數(shù)能夠同樣恒定地或者轉(zhuǎn)速依賴地調(diào)整。所述斜度例如以每秒的安培為單位預(yù)先給出。轉(zhuǎn)速依賴性在此具有下述優(yōu)點(diǎn)：每電的周期僅能夠允許所述最大值的特定的最大的提高、例如每周期10安培。通過這種方式能夠確保：所述相電流的最小值最大以該值為幅度、例如以10安培為幅度錯(cuò)過。所述斜度在此有利地以下述方式來選擇：在特定的轉(zhuǎn)速下在所述相應(yīng)的相電流的兩個(gè)最小值之間僅產(chǎn)生盡可能小的增長或者在所述指示信號中僅產(chǎn)生最大允許的增長。在例如每毫秒20安培中和在例如2.5毫秒的周期持續(xù)時(shí)間中（在3000轉(zhuǎn)/min和8極對中）在開關(guān)點(diǎn)的兩個(gè)最小值之間最高以50安培為幅度來推移。即在所述相電流中的最小值最大以50安培為幅度錯(cuò)過。所述斜度越小或者說坡度越平緩，那么越接近地達(dá)到所述最小值，但是也總是持續(xù)更長時(shí)間直到所述相又過渡到整流器運(yùn)行中、即斷開所述相應(yīng)的電流閥。在協(xié)調(diào)中的折衷方案在此是有利的，所述折衷方案尤其由相應(yīng)的電流閥的可靠的運(yùn)行范圍推導(dǎo)出來。

提及的措施、尤其轉(zhuǎn)速依賴性允許關(guān)于所述相短路的接通或者解除激活和達(dá)到相應(yīng)的最小值的速度的顯著的優(yōu)化。因?yàn)橄鄳?yīng)的發(fā)電機(jī)能夠在例如每分鐘1500到20000轉(zhuǎn)的非常寬的轉(zhuǎn)速范圍中運(yùn)行，從而必須總是針對“最差情況Worst-Case”-轉(zhuǎn)速來設(shè)計(jì)恒定的時(shí)間（所述“最差情況Worst-Case”-轉(zhuǎn)速為最小轉(zhuǎn)速），這在更高的轉(zhuǎn)速下造成過量的死區(qū)時(shí)間，因此轉(zhuǎn)速依賴性尤其有意義。

根據(jù)本發(fā)明的方法在使用中被證明為特別穩(wěn)健的，因?yàn)椴粌H在信號測量中而且在指示信號中，漂移僅導(dǎo)致所述開關(guān)點(diǎn)的時(shí)間上的推移，但是總是還能夠確保在所述最小值近旁接通。由于該小的精度要求，因而簡單和成本低廉的實(shí)現(xiàn)（工業(yè)化）是可行的。除了所述轉(zhuǎn)速，還能夠使用專用的因數(shù)或者用于相應(yīng)的函數(shù)的斜度或者開始時(shí)刻的余量（額外值）。

總之，通過根據(jù)本發(fā)明的方法能夠顯著降低所述電流閥的負(fù)載。此外，根據(jù)本發(fā)明的方法能夠非常簡單地例如集成在專用的集成電路中并且相對于在測量信號中的公差以及相同的測量信號的干擾是穩(wěn)健的。相對于所述信號的微分尤其存在一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)。改善了必要時(shí)僅在交零中容易出錯(cuò)的接通。

根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算單元，例如機(jī)動(dòng)車的控制器，尤其在編程技術(shù)上被設(shè)置用于，執(zhí)行按本發(fā)明的方法。但是，純模擬的轉(zhuǎn)換例如在適合的專用集成電路（ASIC）中也是可行的。

所述方法以軟件形式的實(shí)施也是有利的，這是因?yàn)檫@一點(diǎn)產(chǎn)生特別小的成本，特別是當(dāng)執(zhí)行中的控制器還被用于其它的任務(wù)以及因此總歸是存在的時(shí)。用于提供計(jì)算機(jī)程序的合適的數(shù)據(jù)載體尤其是軟盤、硬盤、閃存、EEPROM、CD-ROM、DVD等。也能夠經(jīng)由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（因特網(wǎng)、以太網(wǎng)等）對程序進(jìn)行下載。

從說明書以及所附的附圖中得出本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和構(gòu)造方案。

附圖說明

圖1以經(jīng)簡化的示意圖示出了一種帶有發(fā)電機(jī)和有源的橋式整流器的裝置，

圖2示出了用于闡釋按本發(fā)明的一種實(shí)施方式的方法的基礎(chǔ)的信號走勢，

圖3以圖表為形式表明了按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的方法。

在所述附圖中，以相同的附圖標(biāo)記說明并且并非重復(fù)地闡釋彼此相應(yīng)的元件。

具體實(shí)施方式

在圖1中示意地表明了一種帶有發(fā)電機(jī)1和有源的橋式整流器2的裝置，正如該裝置可以是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的基礎(chǔ)那樣。

發(fā)電機(jī)1包括五相地和在五角星連接（Drudenfu?schaltung）中構(gòu)造的定子11和轉(zhuǎn)子12。所述定子11和所述轉(zhuǎn)子12的各個(gè)繞組沒有被單獨(dú)說明。所述發(fā)電機(jī)1通過五個(gè)相接頭U到Y(jié)分別通過能夠接通和斷開的、能夠控制的電流閥（在此用UL到Y(jié)L和UH到Y(jié)H來表示）連接到第一直流電壓接頭B-或者第二直流電壓接頭B+處。根據(jù)本發(fā)明的方法在下文中借助下部的整流器支路（“低邊”）的電流閥UL到Y(jié)L中導(dǎo)入相短路來描述，但是也能夠利用上部的整流器支路（“高邊”）的電流閥UH到Y(jié)H來實(shí)施。相應(yīng)參與的電流閥在該申請的框架中被稱為“第一”電流閥；此第一電流閥、例如MOSFET至少是能夠接通和斷開以及能夠控制的。所述能夠接通和能夠斷開的、能夠控制的電流閥UL至YL以及UH至YH在該圖中被簡化地作為帶有并聯(lián)的齊納二極管的開關(guān)示出。所述齊納二極管在此不僅表示MOSFET從特定的漏-源-電壓起的典型的擊穿特性而且表示在MOSFET中存在的反向二極管。

電流閥UH到Y(jié)H和UL到Y(jié)L能夠通過相應(yīng)的分散的控制設(shè)備21到25來控制，如在此以虛線的操控箭頭闡明的那樣。發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器13分析在所述直流電壓接頭B+和B-之間施加的電壓（所述直流電壓B-能夠接地）并且例如通過所述轉(zhuǎn)子12的勵(lì)磁繞組的脈寬調(diào)制的供電來調(diào)節(jié)所述發(fā)電機(jī)1的輸出功率。

為了闡述根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的方法的基礎(chǔ)，在圖2中闡明了相電流的信號走勢，所述相電流是在一種例如根據(jù)圖1的、具有發(fā)電機(jī)和有源的橋式整流器的布置方式中的相電流。在此描述了以安培為單位在縱坐標(biāo)上的相電流相對于以毫秒為單位在橫坐標(biāo)上的時(shí)間的情況。例如示出了下述效應(yīng)：當(dāng)相中的一個(gè)相持續(xù)地相對于地（對照在圖1中的B-）短路（相應(yīng)的電流走勢用201來表示），那么產(chǎn)生所述效應(yīng)，而其余的相（相應(yīng)的電流走勢用202來表示）處于慣常的整流中，即持續(xù)在B+與B-的電勢之間變換。如已經(jīng)闡述地那樣，當(dāng)由于在相應(yīng)的相中過高的直流份額而不再能夠達(dá)到用于斷開相應(yīng)的電流閥的開關(guān)閾時(shí)，能夠例如出現(xiàn)這種效應(yīng)。相對于地所短路的相（電流走勢201）的電流通過這種方式持續(xù)為正。

如果出現(xiàn)這種效應(yīng)，那么不再能夠避免在負(fù)荷下的接通。但是，為了將所述電流閥的負(fù)載僅可能保持低，應(yīng)當(dāng)盡可能不在最大值中接通。

本發(fā)明針對如在圖3中闡明的問題。在圖3中顯著放大地示出了相應(yīng)的相電流并且用310來表示。示出了以安培為單位在縱坐標(biāo)上的相電流310相對于以毫秒為單位在橫坐標(biāo)上的時(shí)間的情況。所述相電流在所示出的示例中在50安培的數(shù)值與250安培的數(shù)值之間擺動(dòng)，即不再達(dá)到零值。

根據(jù)本發(fā)明所使用的最大值用320來表示，將相電流310與所述最大值進(jìn)行比較。所述最大值開始時(shí)計(jì)為0安培并且從2.5毫秒的時(shí)刻起斜坡形地、也就是說在此以線性函數(shù)的形式提高。在例如6毫秒的時(shí)刻，所述相電流310第一次低于所述最大值320并且能夠斷開相應(yīng)的電流閥。