Titel

Ermitteln von Freilaufphasen einer mit einem Freilauf an eine Brennkraftmaschine gekoppelten elektrischen Maschine

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln von Freilaufphasen einer mit einem Freilauf an eine Brennkraftmaschine gekoppelten elektrischen Maschine, sowie eine Recheneinheit, vorzugsweise einen Regler, für eine elektrische Maschine, und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.

Stand der Technik

Zur Regelung der Bordnetzspannung in Fahrzeugen, können elektrische Maschinen, insbesondere fremderregte elektrische Maschinen, verwendet werden. Diese weisen einen Regler auf, der in Abhängigkeit von der Bordnetzspannung den Erregerstrom der elektrischen Maschine regelt. Die elektrische Maschine ist mit einem Koppelelement, typischerweise mit einem Riementrieb, an die Brennkraftmaschine angekoppelt, wobei das Koppelelement sowohl von der Brennkraftmaschine als auch von der elektrischen Maschine - abhängig vom jeweili- gen Betriebszustand - mit unterschiedlichen Drehmomenten beaufschlagt wird.

Zur Schonung des Riemens kann die elektrische Maschine ein Freilaufelement aufweisen, um die durch die Drehmomentbeaufschlagung der elektrischen Maschine bzw. der Brennkraftmaschine bewirkte Abreibung des Riementriebs zu reduzieren.

Die elektrische Maschine kann somit Freilaufphasen aufweisen, bei denen das Freilaufelement aktiv und somit die elektrische Maschine von der Brennkraftmaschine entkoppelt ist. Das Freilaufelement ist insbesondere dann aktiv, wenn die Drehzahl der elektrischen Maschine größer ist als die der Brennkraftmaschine. Eine genaue Kenntnis der Freilaufphasen ist von vielfältigem Interesse. Jedoch ist eine Ermittlung dieser Freilaufphasen gemäß der bekannten Verfahren nur anhand aufwändiger Ermittlung und Auswertung von Messwerten der elektrischen Maschine und der Brennkraftmaschine möglich. Ist nachfolgend allgemein von einer elektrischen Maschine die Rede, kann es sich hierbei auch um eine generatorisch und/oder motorisch betreibbare elektrische Maschine handeln.

Es wäre daher vorteilhaft, die Freilaufphasen der elektrischen Maschine auf ein- fächern Wege ermitteln zu können.

Offenbarung der Erfindung

Es werden ein Verfahren zum Ermitteln von Freilaufphasen einer mit einem Frei- lauf an eine Brennkraftmaschine gekoppelten elektrischen Maschine sowie eine

Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.

Vorteile der Erfindung

Das Verfahren dient zur Ermittlung von Freilaufphasen einer mit einem Freilauf an eine Brennkraftmaschine gekoppelten elektrischen Maschine. Die ermittelten Freilaufphasen können insbesondere zum Ermitteln eines Verzögerungsmoments einer mit einem Freilauf an eine Brennkraftmaschine gekoppelten elektrischen Maschine herangezogen werden. Es versteht sich jedoch, dass auch Be- triebszustände der elektrischen Maschine mittels des Verfahrens ermittelt werden können, bei denen gerade keine Freilaufphasen vorliegen.

Die elektrische Maschine kann durch die Brennkraftmaschine angetrieben werden, wobei die elektrische Maschine mit der Brennkraftmaschine über das Freilaufelement und einen daran angreifenden Riementrieb miteinander gekoppelt sind. Durch die Kopplung zwischen der elektrischen Maschine und der Brenn- kraftmaschine kann, je nach Betriebszustand der elektrischen Maschine, von der Brennkraftmaschine Drehmoment auf die elektrische Maschine übertragen werden. Seitens der elektrischen Maschine steht dem Drehmoment der Brennkraftmaschine ein Verzögerungsmoment entgegen, das insbesondere im Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine überwunden werden sollte, um den Betrieb der Brennkraftmaschine nicht zu beinträchtigen.

Eine möglichst genaue Kenntnis des durch die elektrische Maschine aufgenommenen Drehmoments ist grundsätzlich von allgemeinem Interesse, insbesondere um eine Steuerung einer die elektrische Maschine antreibende Brennkraftma- schine entsprechend zu regeln. Die Kenntnis dieser Drehmomentaufnahme der elektrischen Maschine, ist jedoch auch von speziellem Interesse, insbesondre dann, wenn sich die Brennkraftmaschine in einem regelungstechnisch gesehen kritischen Betriebszustand, wie zum Beispiel dem Leerlaufzustand befindet.

Im Leerlaufzustand kann das durch die elektrische Maschine aufgenommene Drehmoment in Spitzen sehr hohe Werte annehmen, wobei die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine, bzw. das hiermit verbundene Drehmoment eher gering bzw. schwankend ist, was erhebliche Drehzahlinstabilitäten der Brennkraftmaschine zur Folge haben kann. Im Extremfall kann dies sogar dazu führen, dass der Generator mit seinem Drehmoment die Verbrennungsmaschine .abwürgt', also die Drehung der Brennkraftmaschine zum Erliegen bringt. Dies hängt damit zusammen, dass der Verbrennungsmotor sein Drehmoment nur pulsartig abgibt, also jeweils in den Arbeitstakten der Brennkraftmaschine. In den Zwischenphasen kann der Verbrennungsmotor sein Drehmoment nicht steuern.

Es wurde erkannt, dass zur exakten Ermittlung des Verzögerungsmoments der elektrischen Maschine es jedoch erforderlich ist, den Drehmomentbeitrag der Brennkraftmaschine entsprechend zu separieren. Dies ist insbesondere in den Freilaufphasen, in denen das Freilaufelement aktiv ist, gegeben. Der Freilauf ist dann aktiv, wenn die Drehzahl der elektrischen Maschine, unter Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses zwischen elektrischer Maschine und Brennkraftmaschine, die Kurbelwellendrehzahl der Brennkraftmaschine übersteigt.

Um die Freilaufphasen des Freilaufelements zu ermitteln, wird ein zeitlicher Ver- lauf eines Phasensignals der elektrischen Maschine erfasst. In einem weiteren Schritt wird der zeitliche Verlauf einer Drehzahl, die insbesondere oszillierende Drehzahlschwingungen aufweist, aus dem Phasensignal ermittelt.

Bei der ermittelten Drehzahl kann es sich um die Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder um die Drehzahl der elektrischen Maschine handeln, die beispielsweise im Falle einer Zwangskopplung zwischen der elektrischen Maschine und der Brennkraftmaschine im Wesentlichen identisch sind. Es ist ferner möglich auch beide Drehzahlsignale, die der elektrischen Maschine und die der Brennkraftmaschine, entsprechend zu kombinieren, wobei das Drehzahlsignal der Brennkraftmaschine auch aus einer externen Quelle, beispielsweise der Motorsteuerung, bezogen werden kann.

Der zeitliche Verlauf der Drehzahl der elektrischen Maschine weist hierbei typischerweise eine oszillierende Drehzahlschwingung auf, die von den Arbeitstakten der Brennkraftmaschine bewirkt und durch die Kopplung über das Koppelelement, entsprechend in die elektrische Maschine eingekoppelt wird. Es ist weiter bevorzugt, die Drehzahl der Brennkraftmaschine auf Basis der in der elektrischen Maschine zur Verfügung stehenden Messwerten, insbesondere des Phasensignals, zu ermitteln.

Das Phasensignal der elektrischen Maschine umfasst hierbei insbesondere zumindest eine der Phasenspannungen und/oder zumindest einen der Phasenströme der elektrischen Maschine. Die Heranziehung des Phasensignals zur Ermittlung der Drehzahl der elektrischen Maschine ist vorteilhaft, da die Drehzahl direkt aus bereits in der elektrischen Maschine zur Verfügung stehenden Messgrößen ermittelt werden kann, ohne dass hierzu ein weiterer Sensor, beispielsweise ein Drehzahlsensor, benötigt wird, der die Drehzahl der elektrischen Maschine bestimmt. Des Weiteren kann eine Ermittlung der Drehzahl aus mehreren Phasensignalen vorteilhaft sein, um die Genauigkeit der Drehzahlermittlung zu erhöhen und die sichere Bereitstellung des Drehzahlsignals zu erhöhen. Die Ermittlung der Drehzahl der elektrischen Maschine und/oder der Brennkraftmaschine kann zudem anhand eines an der jeweiligen Maschine angebrachten Drehzahlsensors, bei- spielsweise eines induktiven oder kapazitiven Sensors und/oder auf Basis der in einem Steuergerät, z.B. eines Motorsteuergeräts, vorhandenen Daten, ermittelt werden.

Im Anschluss daran wird eine Freilaufphase der elektrischen Maschine durch Heranziehen eines ersten Kriteriums und eines zweiten Kriteriums ermittelt, wobei das erste Kriterium zur Identifizierung einer oszillierenden Drehzahlschwingung im zeitlichen Verlauf der Drehzahl dient und das zweite Kriterium zur Identifizierung einer für eine Freilaufphase charakteristischen zeitlichen Änderung der Drehzahl dient.

Die Brennkraftmaschine gibt ihr jeweiliges Drehmoment, bedingt durch die Arbeitstakte der einzelnen Zylinder, impulsartig an die Kurbelwelle ab. Die Frequenz der Drehmomentabgabe wird im Wesentlichen durch die aktuelle Drehzahl und die Zylinderzahl der Brennkraftmaschine, insbesondere eines Verbrennungs- motors, bestimmt. Durch die Kopplung der elektrischen Maschine mittels eines

Riementriebs und eines Freilaufs an die Welle der Brennkraftmaschine, wird die Frequenz der impulsartigen Drehmomentabgabe in die elektrische Maschine derart eingekoppelt, dass sich diese als dem mittleren Drehzahlsignal überlagerten Oszillationen widerspiegeln. Derartige Oszillationen sind besonders gut in einem Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine detektierbar.

Derartige Oszillationen treten jedoch nur dann in nennenswertem Umfang auf, wenn die Brennkraftmaschine nicht durch eine angekoppelte Masse, beispielsweise die Masse eines Fahrzeugs bei geschlossenem Antriebsstrang, gedämpft wird. Ein derartiger Effekt tritt insbesondere in einem sog. Schubbetrieb der

Brennkraftmaschine auf, bei dem die Brennkraftmaschine an den Antriebsstrang des Fahrzeugs angekoppelt ist und eine Drehzahlerhöhung der Brennkraftmaschine - beispielsweise bei einer Bergab-Fahrt - durch die das Fahrzeug beschleunigenden Schwerkraft bewirkt wird.

Da in einem solchen Zustand aufgrund der geringen Amplitude der zuvor beschriebenen Oszillationen keine Freilaufphasen der elektrischen Maschine zu erwarten sind, ist das Vorliegen einer oszillierenden Drehzahlschwankung mit entsprechend großer Amplitude eine notwendige Bedingung für die Existenz von Freilaufphasen, weshalb derartige Oszillationen anhand des ersten Kriteriums ermitteln werden können. Ein grundsätzlicher Ausschluss eines Schubbetriebs zu Ermittlung von Freilaufphasen ist allein schon deshalb vorteilhaft, dass beispielsweise ein Schubbetrieb, der mitunter einen zu einer Freilaufphase in ähnlicher Weise abfallenden Drehzahlverlauf aufweisen kann, nicht fälschlicherweise als Freilaufphase interpretiert wird.

Grundsätzlich werden die Oszillationen der Drehzahl durch das Einsetzen des Freilaufs gedämpft. Dies ist in Zeitbereichen gegeben, bei denen der Drehzahlverlauf der elektrischen Maschine Drehzahlflanken mit fallender Steigung aufweist. Somit kann anhand eines zweiten Kriteriums zur Identifizierung einer für eine Freilaufphase charakteristischen zeitlichen Änderung der Drehzahl, insbesondere einer zeitlich monoton, vorzugsweise streng monoton, abfallenden Flanke einer Drehzahl, eine Freilaufphase ermittelt werden.

Durch ein Heranziehen des ersten Kriteriums als notwendiges Kriterium für das Vorliegen einer Freilaufphase und dem zweiten Kriterium als hinreichendes Kriterium für eine Freilaufphase, kann eine derartige Freilaufphase sicher und besonders einfach erkannt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Drehzahl nur in Zeitpunkten ermittelt wird, in denen das Phasensignal eine aufsteigende und/oder eine abfallende Flanke aufweist. Eine Ermittlung der Drehzahl lediglich in Zeitpunkten der Flanken des Phasensignals ist besonders vorteilhaft, da insbesondere die Flanken messtechnisch besonders einfach erfasst werden können. Durch die Einbeziehung möglichst vieler Flanken in die Drehzahlerfassung kann entsprechend die Auflösung der Drehzahl erhöht werden.

Hierbei kann es weiter bevorzugt sein die Drehzahl nicht an jedem Puls eines Phasensignals zu ermitteln, was die bei einer Ermittlung von Freilaufphasen anfallende Datenmenge erheblich reduziert. Es sollten jedoch stets so viele Pulse des Phasensignals berücksichtigt werden, dass die entsprechenden Oszillationen in der Drehzahl hinreichend gut auflösbar, und die Freilaufphasen damit sicher erkennbar sind. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn sich anhand der vorhandenen Messpunkte der Drehzahl das erste Kriterium und das zweite Kriterium sicher ermitteln lassen bzw. sich die abfallende Flanke der Drehzahl so gut auflösen lässt, dass sicher auf eine Freilaufphase geschlossen werden kann. Die Anzahl der hierfür erforderlichen Pulse des Phasensignals bzw. der Messzeitpunkte der Drehzahl (Zeitstempel) ergibt sich aus dem Nyquisttheorem. Die jeweiligen Zeitpunkte der Drehzahlerfassung (Zeitstempel) ergeben sich vorzugsweise durch einen festgelegten Potentialwert des Phasensignals. Dies ist eine besonders einfache und reproduzierbare Möglichkeit die Zeitpunkte einer Drehzahlerfassung festzulegen. Aus der Differenz der benachbarten Zeitstempel lässt sich eine Momentandrehzahl ermitteln.

Es ist hierbei ferner besonders bevorzugt, dass das erste Kriterium anhand eines Minimalwerts und eines Maximalwerts der Drehzahl festgelegt wird, wobei vorzugsweise der Betrag der Differenz des Minimalwerts und des Maximalwerts größer als ein Schwellwert ist. Minimalwerte bzw. Maximalwerte der Drehzahl sind messtechnisch besonders einfach zu erfassen. Durch eine Differenzbildung des Betrags des Minimalwerts und des Maximalwerts der Drehzahloszillationen, lässt sich deren Amplitude ermitteln.

Fällt nun die Amplitude bzw. der Betrag der Differenz des Minimalwerts und des Maximalwerts unter einen gewissen Schwellwert, so kann davon ausgegangen werden das entweder keine Oszillationen mehr vorliegt oder die Oszillationen so gering sind, dass keine Freilaufphasen vorliegen. Der Schwellwert kann entsprechend der Stärke der Amplitude gewählt werden, welche im Wesentlichen von den Systemparametern der Brennkraftmaschine bzw. der elektrischen Maschine abhängt. Eine Größenordnung der Differenz zwischen maximaler und minimaler Drehzahl für eine typische Konstellation einer Brennkraftmaschine und einer elektrischen Maschine, bei einer Drehzahl des Generators im mittleren Bereich des Drehzahlspektrums für eine Schwingung beträgt ca. 100 Umdrehungen/min. Da der Schwellwert abhängig von der Drehzahl ist, ist es zudem besonders bevorzugt, diesen abhängig von der mittleren Drehzahl der elektrischen Maschine festzulegen. Hiermit kann das erste Kriterium sicher und reproduzierbar abgeleitet werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das zweite Kriterium anhand einer Relation zwischen der zeitlichen Änderung der Drehzahl, insbesondere einer zeitlich monoton fallenden Änderung der Drehzahl, und einer Schwingungsperiode der Brennkraftmaschine ermittelt. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die durch die Brennkraftmaschine bewirkten Oszillationen der Drehzahl einen in etwa symmetrischen Verlauf über die Zeit aufweisen, d.h., dass die abfallenden Flanken der Drehzahlschwingung in etwa gleich lang andauern wie die ansteigenden Flanken der Drehzahlschwingung innerhalb einer Schwingungsperiode.

Der Drehzahlverlauf der elektrischen Maschine bei einem Vorliegen von Freilaufphasen unterscheidet sich hiervon grundsätzlich dadurch, dass die abfallenden Flanken der Drehzahlschwingung deutlich länger andauern als die ansteigenden Flanken. Eine derartige Abweichung kann mittels einer Relation zwischen dem zeitlichen Abfall der Drehzahlschwingung der elektrischen Maschine und einer Gesamtschwingungsperiode der Brennkraftmaschine sicher und besonders einfach ermittelt werden. Es versteht sich jedoch, dass auch im Falle eines von vornherein asymmetrischen Verlaufs der Drehzahlschwingung die für eine Erkennung der Freilaufphasen erforderliche Relation entsprechend angepasst werden kann.

Hierbei kann es bevorzugt sein, dass die Relation mittels Quotienten- bzw. Differenzbildung ermittelt wird, wobei der Quotient der zeitlich monotonen Änderung der Drehzahl und einer Schwingungsperiode größer als ein Schwellwert ist und/oder der Betrag der Differenz der zeitlich monotonen Änderung der Drehzahl und einer Schwingungsperiode größer als ein weiterer Schwellwert ist. Bei einer Betrachtung des Quotienten der zeitlich monotonen Änderung der Drehzahl und einer Schwingungsperiode der Brennkraftmaschine bzw. deren betragsmäßige Differenz kann eine derartige Asymmetrie besonders einfach und sicher ermittelt werden. Die Periodendauer einer Schwingung der Brennkraftmaschine kann entweder anhand von externen Drehzahldaten ermittelt werden oder anhand der in der elektrischen Maschine bereits vorliegenden Daten. Die Quotienten bzw. Differenzen zwischen der zeitlich monotonen Änderung der Drehzahl der elektrischen Maschine und einer Schwingungsperiode der Brennkraftmaschine können grundsätzlich eine Vielzahl an Werten annehmen. Ein typischer Wert für einen Schwellwert des Quotienten liegt in etwa bei > 50 %, d.h., dass die abfallende Flanke länger andauert als die ansteigende Flanke.

Hierbei ist es besonders bevorzugt, dass die Schwingungsperiode der Brennkraftmaschine aus der Drehzahl der elektrischen Maschine, insbesondere durch den zeitlichen Abstand zweier direkt benachbarter Maxima der Drehzahl, ermittelt wird. Im Falle einer Zwangskopplung zwischen der elektrischen Maschine und der Brennkraftmaschine, sei es bei inaktivem Freilauf bzw. ohne Freilaufelement, ist die Drehzahl der elektrischen Maschine im Wesentlichen identisch mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine. Somit kann die Periodendauer der Drehzahlschwingung anhand von Zeitbereichen ermittelt werden, bei denen sicher keine Freilaufphase vorliegt. Dies ist insbesondere im Bereich der Maxima der Drehzahl, insbesondere im Übergang zwischen ansteigender Flanke und Maxima der Drehzahl, gegeben.

Grundsätzlich versteht sich, dass zu einer Ermittlung der Periodendauer der Drehzahlschwingung alle Bereiche der Drehzahl herangezogen werden können, in denen eine Freilaufphase sicher ausgeschlossen werden kann. Somit kann eine Ermittlung von Freilaufphasen in vorteilhafter Weise auf Basis von Daten gewährleistet werden, die in der elektrischen Maschine direkt zugänglich sind, ohne dass hierzu externe Daten, beispielsweise Drehzahlwerte der Brennkraftmaschine eines Motorsteuergeräts, bereitgestellt werden müssten.

Weitere Vorteile ergeben sich in der Verwendung eines auf eine Maschine lesbaren Speichermediums gespeicherten Computerprogramms, das die Recheneinheit dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ausführungen durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit ausgeführt wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung manifestiert sich in der Recheneinheit, insbesondere eines Reglers für eine elektrische Maschine, die durch das auf der Recheneinheit, insbesondere auf einem Speichermedium der Recheneinheit, bereitgestellte Computerprogramm dazu eingerichtet ist, ein Verfahren gemäß der vorstehenden Ausführungen durchzuführen. Hierdurch ergeben sich Synergien, da die Recheneinheit, insbesondere der Regler, nicht nur zur Regelung der elektrischen Maschine dient, sondern auch zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Figur la zeigt eine mit einem Freilaufelement an eine Brennkraftmaschine gekoppelte elektrische Maschine in einer schematischen

Darstellung;

Figur lb zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Ermitteln einer Freilaufphase einer elektrischen Maschine;

Figur 2 zeigt einen zeitlichen Verlauf einer Phasenspannung, die hieraus zu gewissen Zeitpunkten abgeleitete Drehzahl einer elektrischen Maschine sowie den zeitlichen Verlauf einer Drehzahl einer Riemenscheibe;

Figur 3 zeigt eine zu Figur 2 ähnliche Darstellung, in der zusätzlich die für eine Ermittlung der Freilaufphasen erforderlichen Kriterien dargestellt sind;

Figur 4 zeigt eine zu Figur 2 und 3 ähnliche Darstellung der Drehzahlen in vergrößerter Darstellung, bei einer festen ersten Drehzahl; und

Figur 5 zeigt eine zu Figur 4 ähnliche Darstellung der Drehzahlen in vergrößerter Darstellung, bei einer festen weiteren Drehzahl.

In Figur 1 wird ein Verfahren (vgl. Figur lb) zum Ermitteln von Freilaufphasen PhiFi einer elektrischen Maschine 114 anhand der in Figur la dargestellten, mit einem Freilaufelement 111 an eine Brennkraftmaschine 112 gekoppelten elektrischen Maschine 114 gezeigt, die mittels eines an einer Riemenscheibe RS der elektrischen Maschine 114 angreifenden Kopplungselements 116 von der Brennkraftmaschine 112 angetrieben wird.

Das Kopplungselement 116 ist motorseitig mit der Kurbelwelle 117 der Brennkraftmaschine 112 wirkverbunden. Die Brennkraftmaschine 112 gibt bedingt durch die Arbeitstakte der jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine 112 das Drehmoment impulsartig an die Kurbelwelle 117 ab. Mit der impulsartigen Drehmomentabgabe der Brennkraftmaschine 112 geht ein Abrieb des Kopplungselements 116 einher, der durch das an der elektrischen Maschine 114 vorgesehene Freilaufelement 111 gelindert wird. Zur Regelung der Spannung im Bordnetz 110 ist eine Recheneinheit 118 in Form eines Reglers 120 vorgesehen, der in Abhängigkeit von der Spannung des Bordnetzes 100 den Erregerstrom I E _IT der elektrischen Maschine 114 entsprechend einregelt.

Um beispielsweise ein Verzögerungsmoments einer elektrischen Maschine 114 gestützt auf physikalische Zustandsgrößen ermitteln zu können, kann es vorteilhaft sein, dass die elektrische Maschine 114 von der Brennkraftmaschine 112 entkoppelt ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Freilaufelement 111 aktiv ist. Die genaue Kenntnis der Freilaufphasen PhiFi ist somit von entscheidender Bedeutung für die Ermittlung des Verzögerungsmoments, da hierdurch das Verzögerungsmoment besonders einfach ermittelbar ist. Die erfindungsgemäße Ermittlung der besagten Freilaufphasen PhiFi ist in Figur 2 und Figur 3 näher beschrieben. Unabhängig von einer Ermittlung eines Verzögerungsmoments der elektrischen Maschine 114, ist die genaue Kenntnis von Freilaufphasen PhiFi für viele weitere Anwendungen, wie zum Beispiel der Ermittlung der durch die Brennkraftmaschine 112 auf die elektrische Maschine 114 übertragenen Leistung, von Interesse.

Zum Erfassen und Übertragen von Daten mit einer Motorsteuereinheit 122 kann zudem eine Kommunikationsverbindung 124 vorgesehen sein (gestrichelt dargestellt). Der Regler 120 kann zudem dazu vorgesehen sein, das nachfolgend beschriebene Verfahren zum Ermitteln der Freilaufphasen PhiFi der elektrischen Maschine bzw. des Verzögerungsmomentes M der elektrischen Maschine 114 durchzuführen.

In Figur 1 b) ist ein Verfahren zum Ermitteln von Freilaufphasen PhiFi schematisch in einem Flussdiagramm dargestellt. Im Schritt El wird der zeitliche Verlauf eines Phasensignals 121 der elektrischen Maschine 114 erkannt. Im Schritt E2 wird aus dem Phasensignal 121 der elektrischen Maschine 114 zu mehreren Zeitpunkten To - Τε (vergleiche hierzu Figur 2) ein zeitlicher Verlauf einer Drehzahl n ermittelt. Die Drehzahl nGen der elektrischen Maschine 114 lässt sich aus dem Phasensignal 121 ermitteln, sofern die Anzahl der Phasenpulse ausreichend groß ist, um die jeweiligen Drehzahländerungen entsprechend abzubilden. Die Anzahl der hierfür erforderlichen Phasenpulse P richtet sich nach dem Nyquist- theorem (siehe unten).

Auch die Drehzahl ΠΒΚΜ der Brennkraftmaschine 112 lässt sich in Phasen, in denen die elektrische Maschine 114 keine Freilaufphasen PhiFi aufweist, ermitteln, da in diesen Phasen die elektrische Maschine 114 und die Brennkraftmaschine 112 zwangsgekoppelt sind und ihre Drehzahlen bei Berücksichtigung eines etwaigen Übersetzungsverhältnisses Üb zwischen Brennkraftmaschine 112 und elektrischer Maschine 114 identisch sind. Ist nun die Drehzahl n ermittelt, wird sie in einem weiteren Schritt Dz bereitgestellt, um unter Heranziehung eines ersten Kriteriums Kl und eines zweiten Kriteriums K2 zu überprüfen, ob eine Freilaufphase PhiFi vorliegt.

Das erste Kriterium Kl dient zur Identifizierung einer oszillierenden Drehzahlschwingung im zeitlichen Verlauf der Drehzahl n und das zweite Kriterium K2 zur Identifizierung einer für eine Freilaufphase PhiFi charakteristischen zeitlichen Änderung der Drehzahl n.

Die Brennkraftmaschine 112 gibt ihr jeweiliges Drehmoment, bedingt durch die Arbeitstakte der einzelnen Zylinder, impulsartig an die Kurbelwelle 117 ab. Die Frequenz der Drehmomentabgabe wird im Wesentlichen durch die aktuelle Drehzahl und die Zylinderzahl der Brennkraftmaschine 112, insbesondere eines Verbrennungsmotors, bestimmt. Durch die Kopplung der elektrischen Maschine 114 mittels eines Riementriebs 116 und eines Freilaufs 111 an die Welle 117 der Brennkraftmaschine 112, wird die Frequenz der impulsartigen Drehmomentabgabe in die elektrische Maschine 114 derart eingekoppelt, dass sich diese als dem mittleren Drehzahlsignal 123a, b (vgl. Figur 2) überlagerten Oszillationen widerspiegeln. Derartige Oszillationen sind besonders gut in einem Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine 112 detektierbar.

Derartige Oszillationen treten jedoch nur dann in nennenswertem Umfang auf, wenn die Brennkraftmaschine 112 nicht durch eine angekoppelte Masse, beispielsweise die Masse eines Fahrzeugs, gedämpft wird. Ein derartiger Effekt tritt insbesondere in einem sog. Schubbetrieb der Brennkraftmaschine 112 auf, bei dem die Brennkraftmaschine 112 an den Antriebsstrang eines Fahrzeugs (nicht dargestellt) angekoppelt ist und eine Drehzahlerhöhung der Brennkraftmaschine 112 im Wesentlichen durch die das Fahrzeug beschleunigende Schwerkraft bewirkt werden kann. Entsprechend kann es auch zu einer Drehzahlverringerung kommen, wenn die Bremswirkung der Brennkraftmaschine 112 größer ist als die ihr entgegengesetzte Schwerkraft oder sich das Fahrzeug im Auslauf befindet.

Da in einem solchen Zustand aufgrund der geringen Amplitude der zuvor beschriebenen Oszillationen keine Freilaufphasen PhiFi der elektrischen Maschine zu erwarten sind, ist das Vorliegen einer oszillierenden Drehzahlschwankung mit entsprechend großer Amplitude eine notwendige Bedingung für die Existenz von

Freilaufphasen PhiFi, weshalb gemäß des ersten Kriteriums Kl überprüft wird, ob derartige Oszillationen mit ausreichend großer Amplitude vorliegen. Ein Ausschluss eines Schubbetriebs bei einer Ermittlung von Freilaufphasen PhiFi ist allein schon deshalb vorteilhaft, um einen Schubbetrieb, der mitunter einen zu ei- ner Freilaufphase PhiFi in ähnlicher Weise abfallenden Drehzahlverlauf aufweisen kann, nicht fälschlicherweise als Freilaufphase zu interpretieren.

Das erste Kriterium Kl lässt sich besonders einfach anhand eines Minimalwerts n _m in und eines Maximalwerts n _ma x der Drehzahl n ermitteln, wobei der Betrag der Differenz des Minimalwerts n _m in und des Maximalwerts n _ma x größer als ein

Schwellwert nGrenz ist. Minimalwerte n _m in bzw. Maximalwerte n _ma x der Drehzahl n sind messtechnisch besonders einfach zu erfassen. Durch eine Differenzbildung des Betrags des Minimalwerts n _m in und des Maximalwerts n _ma x der Drehzahloszillationen, lässt sich deren Amplitude ermitteln.

Fällt nun die Amplitude bzw. der Betrag der Differenz des Minimalwerts n _m in und des Maximalwerts n _max unter den Schwellwert nGrenz, so kann davon ausgegangen werden, dass entweder keine Oszillationen mehr vorliegen oder die Oszillationen so gering sind, dass keine Freilaufphasen PhiFi vorliegen. Der Schwellwert nGrenz kann entsprechend der Stärke der Amplitude gewählt werden, welche im

Wesentlichen von den Systemparametern der Brennkraftmaschine 112 bzw. der elektrischen Maschine 114 abhängt. Eine Größenordnung der Differenz zwischen maximaler und minimaler Drehzahl (Schwellwert nGrenz) für eine typische Konstellation einer Brennkraftmaschine 112 und einer elektrischen Maschine 114 für eine Schwingung beträgt auf Generatorseite im mittleren Bereich der Drehzahl n Rs ca. 100 Umdrehungen/min. Da der Schwellwert nGrenz drehzahlabhängig ist, wird dieser jeweils abhängig von der mittleren Drehzahl 123a der elektrischen Maschine 114 festgelegt (vgl. hierzu Figur 4 und 5).

Grundsätzlich werden die Oszillationen der Drehzahl durch das Einsetzen des Freilaufs 111 gedämpft. Dies ist in Zeitbereichen TAbfaii gegeben, bei denen der Drehzahlverlauf der elektrischen Maschine Drehzahlflanken mit fallender Steigung aufweist. Somit kann anhand eines zweiten Kriteriums K2 zur Identifizierung einer für eine Freilaufphase PhiFi charakteristischen zeitlichen Änderung der Drehzahl n z.B. einer zeitlich monoton bzw. streng monoton abfallenden Flanke einer Drehzahl n, eine Freilaufphase PhiFi ermittelt werden.

Das zweite Kriterium K2 wird anhand einer Relation zwischen der zeitlichen Änderung TAbfaii der Drehzahl n, die vorzugsweise eine zeitlich monoton fallende Änderung der Drehzahl n ist, und einer Schwingungsperiode ΤΒ _γ der Brennkraftmaschine 1 12 ermittelt. In der weiteren Beschreibung wird ferner allgemein auf die Figuren 2 und 3 Bezug genommen. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die durch die Brennkraftmaschine 112 bewirkten Oszillationen der Drehzahl n Rs einen in etwa symmetrischen Verlauf über die Zeit aufweisen, d.h., dass die abfallenden Flanken 126b der Drehzahlschwingung in etwa gleich lang andauern wie die ansteigenden Flanken 124b der Drehzahlschwingung der Drehzahl n Rs. Der Drehzahlverlauf nGen der elektrischen Maschine 114 bei einem Vorliegen von Freilaufphasen PhiFi unterscheidet sich hiervon grundsätzlich dadurch, dass die abfallenden Flanken 126a der Drehzahlschwingung deutlich länger andauern als die ansteigenden Flanken 124a. Entsprechendes gilt für die den Flanken zugeordneten Zeiten TAbfaii und TAnstieg.

Eine derartige Abweichung kann mittels einer Relation zwischen dem zeitlichen Abfall TAbfaii der Drehzahlschwingung der elektrischen Maschinell4 und einer Gesamtschwingungsperiode ΤΒ _γ der Brennkraftmaschine 112 sicher und besonders einfach ermittelt werden. Es versteht sich jedoch, dass auch im Falle eines von vornherein asymmetrischen und/oder andersartig ungleichmäßigen Verlaufs der Drehzahlschwingung die für eine Erkennung der Freilaufphasen PhiFi erforderliche Relation entsprechend angepasst werden kann.

Hierbei kann es bevorzugt sein, dass die Relation mittels Quotienten- bzw. Differenzbildung ermittelt wird, wobei der Quotient der zeitlich monotonen Änderung der Drehzahl n und einer Schwingungsperiode größer als ein Schwellwert ist und/oder der Betrag der Differenz der zeitlich monotonen Änderung der Drehzahl und einer Schwingungsperiode ΤΒ _γ größer als ein weiterer Schwellwert TGrenz ist.

Bei einer Betrachtung des Quotienten der zeitlich monotonen Änderung der Drehzahl n und einer Schwingungsperiode ΤΒ _γ der Brennkraftmaschine 112 bzw. deren betragsmäßige Differenz kann eine derartige Asymmetrie besonders einfach und sicher ermittelt werden. Die Periodendauer ΤΒ _γ einer Schwingung der Brennkraftmaschine 112 kann entweder anhand von externen Drehzahldaten (z. B. aus der Motorsteuerung 122) oder anhand der in der elektrischen Maschine 114 bereits vorliegenden Daten ermittelt werden. Die Quotienten bzw. Differenzen zwischen der zeitlich monotonen Änderung der Drehzahl n der elektrischen Maschine 114 und einer Schwingungsperiode ΤΒ _γ der Brennkraftmaschine 114 können eine Vielzahl an Werten annehmen. Ein typischer Wert für einen Schwellwert TGrenz des Quotienten liegt in etwa bei > 50 %, d.h., dass die abfallende Flanke 126a länger andauert als die ansteigende Flanke 124a.

Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Schwingungsperiode ΤΒ _γ der Brennkraftmaschine 1 12 aus der Drehzahl ncen der elektrischen Maschine1 14, insbesondere durch den zeitlichen Abstand zweier direkt benachbarter Maxima der Drehzahl ncen, ermittelt wird.

Im Falle einer Zwangskopplung zwischen der elektrischen Maschine 114 und der Brennkraftmaschinell2, sei es bei inaktivem Freilauf 111 bzw. ohne Freilaufelement 111, ist die Drehzahl nGen der elektrischen Maschine 114 im Wesentlichen identisch mit der Drehzahl ΠΒΚΜ der Brennkraftmaschine 112 multipliziert mit dem Übertragungsverhältnis Üb. Unabhängig davon, ob das Freilaufelement 111 aktiv ist oder nicht, ist die Drehzahl n der Riemenscheibe RS (vgl. Fig. 1) durch n Rs= ΠΒΚΜ * Üb gegeben. Somit kann die Periodendauer ΤΒ _γ der Drehzahlschwingung anhand von Zeitbereichen ermittelt werden, bei denen sicher keine Freilaufphase PhiFi vorliegt. Dies ist insbesondere im Bereich der Maxima der Drehzahl n, insbesondere im Übergang zwischen ansteigender Flanke 124 und Maxima der Drehzahl n, gegeben. Grundsätzlich versteht sich, dass zu einer Ermittlung der Periodendauer ΤΒ _γ der Drehzahlschwingung alle Bereiche der Drehzahl n herangezogen werden können, in denen eine Freilaufphase PhFi sicher ausgeschlossen werden kann. Somit kann eine Ermittlung von Freilaufphasen PhFi in vorteilhafter Weise auf Basis von Daten gewährleistet werden, die in der elektrischen Maschine 114 direkt zugänglich sind, ohne dass hierzu externe Daten, beispielsweise Drehzahlwerte n der Brennkraftmaschine 112 eines Motorsteuergeräts 122, bereitgestellt werden müssten. Ferner kann im Schritt E2 bzw. Dz vorgesehen sein, dass die Drehzahl n nur in

Zeitpunkten To - Je ermittelt wird, in denen das Phasensignal 121 eine aufsteigende und/oder eine abfallende Flanke aufweist. Eine Ermittlung der Drehzahl n lediglich in Zeitpunkten der Flanken des Phasensignals 121 ist messtechnisch besonders einfach realisierbar. Durch die Einbeziehung möglichst vieler Flanken in die Drehzahlerfassung kann entsprechend die Auflösung der Drehzahl n erhöht werden.

Um die bei einer Ermittlung von Freilaufphasen PhFi anfallende Datenmenge erheblich zu reduzieren, muss die Drehzahl nicht an jedem Puls eines Phasensig- nals 121 ermittelt werden. Es sollten jedoch stets so viele Pulse des Phasensignals 121 berücksichtigt werden, dass die entsprechenden Oszillationen in der Drehzahl n hinreichend gut auflösbar, und die Freilaufphasen PhFi damit sicher erkennbar sind. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn sich anhand der vorhandenen Messpunkte der Drehzahl n das erste Kriterium K1 und das zweite Kriterium K2 sicher ermitteln lassen bzw. sich die abfallende Flanke 126 der Drehzahl n so gut auflösen lässt, dass sicher auf eine Freilaufphase PhFi geschlossen werden kann. Die Anzahl der hierfür erforderlichen Pulse P des Phasensignals 121 bzw. der Mess- Zeitpunkte der Drehzahl n, Zeitstempel To - Je, ergibt sich aus dem Nyquisttheo- rem. Die jeweiligen Zeitpunkte der Drehzahlerfassung (Zeitstempel To - Je) ergeben sich vorzugsweise durch einen festgelegten Potentialwert Uzs des Phasensignals 121 im Falle einer Phasenspannung oder eines Phasenstroms Izs für den Fall, dass eine Phasenstrom zur Drehzahlermittlung herangezogen wir (nicht dar- gestellt). Dies ist eine besonders einfache und reproduzierbare Möglichkeit die Zeitpunkte einer Drehzahlerfassung festzulegen. Aus der Differenz der benachbarten Zeitstempel To - Je lässt sich eine Momentandrehzahl n ermitteln.

Die Anzahl der für die Ermittlung von Freilaufphase PhiFi notwendigen Zeitstempel To - Tn ergibt sich aus dem Nyquisttheorem Um darzustellen, dass die Abtastrate des Generators 114 ausreichend ist, um die Drehzahl n und insbesondere die der Drehzahl überlagerten Oszillationen entsprechend aufzulösen, sollen nachfolgend die Verhältnisse der entsprechenden Frequenzen betrachtet und mit dem Nyquist- Kriterium abgeglichen werden. Das Nyquist-Kriterium fordert, dass f _e /fmoment >= 2. Bezogen auf die Drehzahl der Brennkraftmaschine 112 ergibt sich die Generatorfrequenz bei inaktivem Freilauf 111, d.h. starrer Kopplung der elektrischen Maschine 114 mit der Brennkraftmaschine 112, bzw. die Frequenz der elektrischen Maschine 114 mit wobei ηκνν die Drehzahl der Brennkraftmaschine 112, PPZ die Polpaarzahl der elektrischen Maschine 114 und Üb das Übertragungsverhältnis zwischen der Brennkraftmaschine 112 und der elektrischen Maschine 114 ist.

In Kombination mit der Gleichung für fmoment = ηκνν/60 * Zylinderzahl/2 ergibt sich fe/f moment- 2 * Ub * PPZ / Zylinderzahl.

Damit ergibt sich beispielsweise für Üb = 3, PPZ = 6, Zylinderzahl = 4, dass der Quotient fe/fmoment = 9 ist. Selbst bei sehr großen Motoren mit großer Anzahl an Zylindern, beispielsweise eines 12-Zylinder-Motors, beträgt das Verhältnis fe/fmoment = 3, wobei auch hier das Nyquist-Abtastkriterium stets erfüllt ist.

Durch ein Heranziehen des ersten Kriteriums Kl als notwendiges Kriterium für das Vorliegen einer Freilaufphase PhiFi und dem zweiten Kriterium K2 als hinreichendes Kriterium für eine Freilaufphase PhiFi, kann eine derartige Freilaufphase PhiFi in einem letzten Schritt des Verfahrens sicher und besonders einfach er- kannt werden. In Figur 2 und Figur 3 ist im oberen Bereich der Drehzahlverlauf n Rs der mittels des Riemens 116 angetriebenen Riemenscheibe RS(gestrichelte Linie), der Drehzahlverlauf nGen einer elektrischen Maschine 114 mit Freilaufelement 111 (durchgezogene Linie), die mittlere Drehzahle 123a der elektrischen Maschine 114 (horizontal verlaufende durchgezogene Linie) und die mittlere Drehzahl 123b der durch die Brennkraftmaschine 112 angetriebenen Riemenscheibe RS (horizontal verlaufende gestrichelte Linie), gezeigt. Der Drehzahlverlauf n Rs der Riemenscheibe weist durch die Zwangskopplung mittels des Riemens 116 an die Brennkraftmaschine 112 den charakteristischen, durch die Arbeitstakte der Zylinder der Brennkraftmaschine 112 bedingten, oszillierenden Drehzahlverlauf auf. Die Drehzahl n Rs der Riemenscheibe RS ergibt sich, wie eingangs bereits ausgeführt, als Multiplikation der Drehzahl nßkm der Brennkraftmaschine 112 mit dem Übersetzungsverhältnis Üb des Riementriebs zwischen Brennkraftmaschine 112 und elektrischer Maschine 114.

Aufgrund des Freilaufelements 111 der elektrischen Maschine 114 besitzt die elektrische Maschine 114 in den Freilaufphasen PhiFi eine höhere Drehzahl nGen verglichen mit der Drehzahl n Rs der Riemenscheibe RS im selben Zeitintervall. Demnach liegt die dazugehörige mittlere Drehzahl 123a der elektrischen Maschine 114 etwas höher als die mittlere Drehzahl 123b der Riemenscheibe RS.

Die Recheneinheit 118 kann grundsätzlich sowohl die Drehzahl nGen der elektrischen Maschine 114 als auch die Drehzahl nßkm der Kurbelwelle 117 der Brennkraftmaschine 112 ermitteln, sofern das Übersetzungsverhältnis Üb als bekannt vorausgesetzt wird. Die Drehzahl nGen der elektrischen Maschine 114 kann aus dem Phasensignal 121 der elektrischen Maschine 114 ermittelt werden. Grundsätzlich versteht sich jedoch, dass die Drehzahlen nGen, nßkm der elektrischen Maschine 114 und/oder der Brennkraftmaschine 112 alternativ und/oder kumulativ auch auf anderem Wege, beispielsweise anhand eines Drehzahlsensors ermittelt werden können (nicht dargestellt).

Die Ermittlung des Drehzahlsignals nGen aus dem Phasensignal 121 der elektrischen Maschine 114 ist nachfolgend näher beschrieben. Bei dem Phasensignal 121 handelt es sich vorliegend um eine der Phasenspannungen 121 der elektrischen Maschine 114. Es versteht sich, dass hierzu grundsätzlich jede beliebige Phasenspannung einer oder mehrerer Phasen der elektrischen Maschine 114, aber auch die jeweiligen Phasenströme verwendbar sind, um hieraus das Drehzahlsignal nGen der elektrischen Maschine 114 zu ermitteln. Bei Verwendung von mehr als einer Phasenspannung kann eine entsprechend höhere zeitliche Auflösung des Drehzahlsignals 122 erreicht werden (nicht dargestellt).

Die Phasenspannung 121 verläuft bei einem Generator mit Stromabgabe in erster Näherung rechteckförmig. Das Signal der Phasenspannung 121 weist Phasenpulse P auf, die jeweils eine mittlere Phasenzeit bzw. Pulsbreite Tphase aufweisen. Diese entspricht der Differenz einem Paar benachbarter Zeitstempel To - Τε, wobei es sich hierbei abhängig von der Anzahl der Gesamtpulse und der aufzulösenden Drehzahl n nicht zwingend um die unmittelbar benachbarten Phasenpulse P handeln muss. Die aktuelle Drehzahl nGen der elektrischen Maschine 114 kann einfach anhand der Pulsbreite Tphase der Pulse P ermittelt werden, wobei sich die Pulsbreite Tphase vorzugsweise an den steilen Flanken der Phasenspannung 121 ermitteln lässt. Die Generatordrehzahl ergibt sich demnach aus der Formel: wobei nGen die Drehzahl der elektrischen Maschine 114 in Umdrehungen pro Minute ist und PPZ die Polpaarzahl der elektrischen Maschine 114.

Die Kurbelwellendrehzahl ηκνν bei inaktivem bzw. nicht vorhandenem Freilauf - elektrische Maschine 114 wird durch die Brennkraftmaschine 112 getrieben - ergibt sich aus der Formel: n _KW = 60/(T * PPZ * Üb), wobei nkw die Kurbelwellendrehzahl (entspricht vorliegend nßkm) in Umdrehungen pro Minute ist, Üb das Übertragungsverhältnis zwischen Kurbelwelle 117 und Generatorwelle und PPZ die Polpaarzahl des Generators.

Als durchgezogene Linie ist noch das an der elektrischen Maschine 114 anliegende Gesamtdrehmoment M dargestellt, wobei zu erkennen ist, dass beim Entkoppeln der elektrischen Maschine 114 von der Brennkraftmaschine 112 in den Freilaufphasen PI diese auf ein minimales Plateau abfällt und beim Wiedereingriff der Brennkraftmaschine 112 entsprechend sprunghaft ansteigt. Die Drehzahl kann vorzugsweise anhand des Mittelwerts zwischen jeweils 2 Phasenflanken ermittelt werden. Mittels einer Messung der zeitlichen Abstände Tphase der Amplituden in dem Phasensignal 121 der elektrischen Maschine 114, kann, wie bereits beschrieben, auch die Momentandrehzahl ηκνν bei inaktivem bzw. nicht vorhandenem Freilauf ermittelt werden. Sofern Parameter wie Zylinderzahl, Übertragungsverhältnis und Polpaarzahl der elektrischen Maschine 114 im erfassten Zeitraum bekannt sind, kann der Regler 118 eine feste Anzahl von Drehzahlwerten in einem Speicher, zum Beispiel in einem Schieberegister, (nicht dargestellt) einspeichern und zumindest innerhalb eines Schwingungszyklusses jeweils eine maximale und eine minimale Momentandrehzahl ermitteln. Bei den maximalen und minimalen Momentandrehzahlen handelt es sich vorzugsweise um die Peakdreh- zahlen (lokale Minima und/oder Maxima) im jeweils erfassten Zeitbereich.

Die Differenz zwischen diesen Drehzahlen n ist ein Maß für das durch die Brennkraftmaschine 112 abgegebene Drehmoment M. Zur genauen Ermittlung von Tphase ist es vorteilhaft, eine hohe zeitliche Auflösung um den Mittelwert von Tphase zu gewährleisten. Hierbei kann, sofern erforderlich, für eine bessere Auflösung die Drehzahl auf Basis der ansteigenden 126 und abfallenden Flanken 124 (vgl. Figur 2 oder 3) der Phasenspannung 121 ermittelt werden. Für eine Reduzierung der bei einer Ermittlung von Freilaufphase PhFi anfallenden Datenmenge kann jedoch, unter Berücksichtigung des Nyquistkriteriums (s.o.), auf die Ermittlung einzelner Phasenpulse verzichtet werden, um den Speicher zu entlasten. Im Speicher können grundsätzlich beliebig viele Drehzahlwerte n erfasst werden, wobei jedoch etwa ein ganzer Zyklus einer Schwingung für eine Auswertung erfasst werden sollte. Wie bereits ausgeführt, können zur noch genaueren Drehzahlermittlung auch mehrere Zyklen der Drehzahlschwingung erfasst werden.

Ist mittels der zuvor beschriebenen Verfahren das prinzipielle Vorhandensein von Freilaufphasen PhFi erst einmal nachgewiesen, so lässt sich der konkrete Zeitbereich der Freilaufphasen PhFi in den Zeitbereichen abfallender Flanken 126 der Drehzahl n lokalisieren. Grundsätzlich versteht sich, dass die in den Abbildungen angegebenen physikalischen Größen in erster Linie der qualitativen Beschreibung der Erfindung dienen und im Hinblick auf eine jeweils verwendete Brennkraftmaschine 112 bzw. elektrische Maschine 114 entsprechend skalierbar sind. In den Figuren 4 und 5 sind die Drehzahlverläufe n Rs und nGen der Riemenscheibe RS und der elektrischen Maschine 114 mit Freilauf 111 exemplarisch für verschiedene Drehzahlen n Rs der Riemenscheibe RS - Figur 4 bei 1.800 rpm und in Figur 5 bei 18.000 rpm - über einen Zeitraum von 50 ms dargestellt. Hierbei ist deutlich zu erkennen, dass der Betrag der Differenz des Minimalwerts n _m in und des Maximalwerts n _ma x und damit auch der Schwellwert nGrenz stark von der mitt ^¬ leren Drehzahl 123a der elektrischen Maschine 114 abhängen. Da die Zeit ΤΒ _Γ (vgl. Figur 2) linear von der mittleren Drehzahl 123a der elektrischen Maschine 114 abhängt, steigt mit der Generatordrehzahl nGen auch die Frequenz 1/Tßr. So ^¬ mit ergibt sich, dass die Zeitdauer der Freilaufphasen PhiFi sich verkürzt und damit der Betrag des Absolutwerts n _ma x - n _m in, der notwendig ist, um eine Freilauf ^¬ phase PhiFi zu erreichen, reduziert wird.

Figur 4 zeigt die Verhältnisse bei niedrigen Drehzahlen. Um eine Freilaufphase PhiFi zu erzeugen muss der Absolutwert der maximal auftretenden Steigung, also des Gradienten einer abfallenden Flanke 126b im Drehzahlverlauf n Rs der Riemenscheibe RS, größer sein als die Steigung der Generatordrehzahl nGen im Zeitbereich einer Freilaufphase PhiFi . Ähnliches gilt für Figur 5. Nachdem die

Schwingfrequenz fmoment aufgrund des Drehzahlunterschieds um den Faktor 10 variiert, variiert auch die auftretende maximale negative Steigung der abfallenden Flanke 126b im Drehzahlverlauf n Rs der Riemenscheibe RS um den Faktor 10. Desweiteren ist die Zeit eines aktiven Freilaufs bei hohen Drehzahlen deutlich kürzer als bei niedrigen Drehzahlen. Die Differenz n _ma x - n _m in kann also nicht ähn ^¬ lich hohe Werte annehmen, wie bei niedrigen Drehzahlen (vgl. Figur 4). Daher ist vorzusehen, dass das Kriterium 1 (Bestimmung des Betrags des Absolutwerts n _ma x - n _m in) von der mittleren Drehzahl 123a der elektrischen Maschine 114 ab ^¬ hängig ist.