Ermitteln eines Betriebszustands einer 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 einem 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 weist die elektrische Maschine typischerweise ein Freilaufelement auf, 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 und eine Ermittlung dieser Freilaufphasen ist oft nur sehr ungenau und zudem mit erheblichem Aufwand verbunden.

Ist nachfolgend allgemein von einer elektrischen Maschine die Rede, kann es sich hierbei auch um eine generatorisch und/oder motorisch betreibbare elektrische Maschine handeln, beispielsweise um einen sogenannten Startergenerator.

Es wäre daher vorteilhaft, die Freilaufphasen der elektrischen Maschine auf einfachem Wege und mit größerer Genauigkeit ermitteln zu können.

Offenbarung der Erfindung

Es werden ein Verfahren zum Ermitteln eines Freilaufphasen aufweisenden Betriebszustands einer mit einem Freilauf an eine Brennkraftmaschine gekoppelte elektrische 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 einen Freilauf und einen daran angreifenden Riementrieb miteinander gekoppelt sind. Durch die Kopplung zwischen der elektrischen Maschine und der Brennkraftmaschine 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 überwunden werden sollte, um den Betrieb der Brennkraftmaschine nicht zu beinträchtigen.

Eine möglichst genaue Kenntnis des durch eine elektrische Maschine aufgenommenen Drehmoments, ist daher grundsätzlich von allgemeinem Interesse, insbesondere um eine Steuerung einer die elektrische Maschine antreibende Brennkraftmaschine 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. 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 der Freilauf 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 Freilaufs zu ermitteln, wird ein zeitlicher Verlauf eines Phasensignals der elektrischen Maschine erfasst und auf Basis des Phasensignals ein zeitlicher Verlauf einer Drehzahl der elektrischen Maschine ermittelt. 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 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.

Im Anschluss wird zumindest eine Freilaufphase durch Auswerten der zeitlichen Änderung der Drehzahl der elektrischen Maschine, zumindest im Zeitbereich einer abfallenden Flanke einer oszillierenden Drehzahlschwingung der elektrischen Maschine, ermittelt.

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 Verbrennungsmotors, 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. Diese Oszillationen werden bei aktivem Freilauf entsprechend durch das Einsetzen des Freilaufs unterbrochen. Dies ist insbesondere in Zeitbereichen, bei denen der Drehzahlverlauf der elektrischen Maschine Drehzahlflanken mit fallender Steigung aufweist, gegeben. Durch eine Auswertung der zeitlichen Änderung der Drehzahl im Zeitbereich der abfallenden Flanken der Drehzahl lassen sich somit die Freilaufphasen sicher und besonders einfach erkennen.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass vor dem Erfassen des zeitlichen Verlaufs der Drehzahl der elektrischen Maschine eine das Verzögerungsmoment beeinflussende Stellgröße derart verändert wird, um den Drehzahlverlauf der elektrischen Maschine zu variieren, wobei dann auf eine Freilaufphase geschlossen wird, wenn eine abfallende Flanke einer oszillierenden Drehzahlschwingung der elektrischen Maschine von der das Verzögerungsmoment beeinflussenden Stellgröße abhängig ist. Auf die zuvor beschriebene Art und Weise kann das Vorliegen einer Freilaufphase auf besonders einfache Art und Weise erkannt werden, da die Drehzahl der elektrische Maschine in einem von der Brennkraftmaschine entkoppelt Betriebszustand (Freilaufzustand) besonders sensitiv auf Änderungen des Verzögerungsmoments reagiert. Die Amplitude der das Verzögerungsmoment beeinflussenden Stellgröße ist jedoch so zu wählen, dass der Drehzahlverlauf der Brennkraftmaschine, insbesondere im Freilaufzustand, nicht nennenswert gestört wird. Die hieraus resultierende Drehzahländerung ist in einer Freilaufphase der elektrischen Maschine besonders gut ermittelbar.

Es ist weiter bevorzugt, dass die Veränderung der das Verzögerungsmoment der elektrischen Maschine beeinflussenden Stellgröße, insbesondere eines Erregerstroms, getaktet erfolgt. Die getaktete Beeinflussung des Erregerstroms, als eine das Verzögerung Moment der elektrischen Maschine beeinflussenden Stellgröße ist vorliegend besonders bevorzugt, da eine derartige Veränderung besonders einfach umsetzbar ist. Eine getaktet Beaufschlagung der elektrischen Maschine mit einer Änderung des Erregerstroms ist besonders vorteilhaft, da hierdurch der Drehzahl der elektrischen Maschine ein "Störsignal" eindeutiger und charakteris- tischer Signatur überlagert werden kann, wodurch anhand der Signatur die Freilaufzustände der elektrischen Maschine besonders einfach ermittelbar sind.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Taktfrequenz größer, vorzugsweise mindestens um den Faktor zwei, weiter vorzugsweise mindestens um den Faktor vier größer als eine Frequenz der oszillierenden Drehzahlschwankungen der Brennkraftmaschine bzw. der in die elektrische Maschine eingekoppelte Drehzahlschwankung. Durch die Wahl des Abtastsignals als Vielfaches des abzutastenden Signals ist sichergestellt, dass eine ausreichend gute Auflösung der zeitlichen Lage der Freilaufzustände bzw. Freilaufphasen gegeben ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die betragsmäßige Variation der das Verzögerungsmoment der elektrischen Maschine beeinflussenden Stellgröße in einem Wertebereich mit einem unteren Schwellwert und einem oberen Schwellwert geregelt, wobei der untere Schwellwert durch eine Detektionsschwelle der durch die Variation bewirkten Drehzahlschwankungen der elektrischen Maschine gegeben ist und der obere Schwellwert derart bestimmt ist, dass die hierdurch verursachte Änderung der Drehzahl der elektrischen Maschine unterhalb einer Toleranzschwelle liegt.

Die Detektionsschwelle ist vorliegend die Schwelle, bei der die Amplitude bzw. der Betrag der das Verzögerungsmoment der elektrischen Maschine beeinflussenden Stellgröße so groß ist, dass diese Störung, unter normalen Umständen, im Drehzahlsignal detektierbar ist. Die Toleranzschwelle wird vorliegend derart festgelegt, dass die Amplitude bzw. der Betrag der das Verzögerung Moment der elektrischen Maschine beeinflussenden Stellgröße höchstens so groß ist, dass die Brennkraftmaschine und oder das Bordnetz, insbesondere die Spannung des Bordnetzes, nicht nennenswert gestört werden. Durch die zuvor beschriebene Maßnahme kann eine sinnvolle betragsmäßige Größe der das Verzögerung Moment der elektrischen Maschine beeinflussenden Stellgröße gewählt werden, die auf der einen Seite gut detektierbar und auf der anderen Seite einen möglichst geringen Einfluss auf die Brennkraftmaschine und auf das Bordnetz hat. Dies zuvor beschriebene Kriterium ist insbesondere dann erfüllt, wenn die Änderung der Drehzahl, die durch eine Änderung des Verzögerungsmoments der elektrischen Maschine bewirkt wird, im Vergleich zu den Drehzahlschwankungen, die durch die Brennkraftmaschine vermittelt werden, sehr klein ist, vorzugsweise mindestens um den Faktor zwei, weiter vorzugsweise mindestens um den Faktor vier kleiner ist. Die maßgebliche Messgröße für die zuvor beschriebene Änderung der Drehzahl ist die Amplitude bzw. deren Betrag.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Freilaufphase der elektrischen Maschine durch Erfassen eines Zeitintervalls der Drehzahl aus dem zeitlichen Verlauf der Drehzahl und Erfassen eines für den Freilaufzustand charakteristischen Verlaufs der Drehzahl der elektrischen Maschine ermittelt, wobei das Zeitintervall ein Drehzahlmaximum, ein Drehzahlminimum und eine zwischen Drehzahlmaximum und Drehzahlminimum angeordnete abfallende Flanke der Drehzahl aufweist.

Eine Freilaufphase kann anhand des Gradienten der abfallenden Flanke der Drehzahl (zeitliche Änderung bzw. Steigung) der elektrischen Maschine ermittelt werden. Dieser Gradient hängt maßgeblich vom Verzögerungsmoment der elektrischen Maschine ab. Bei Kenntnis des Verzögerungsmoments der elektrischen Maschine kann direkt auf den Gradienten der Drehzahl der elektrischen Maschine in einem ungestörten, von der Brennkraftmaschine entkoppelten Zustand, geschlossen werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Zeitintervall derart gewählt, dass dieses zusätzlich noch eine aufsteigende Flanke der Drehzahl aufweist, wobei die Freilaufphase durch Vergleich der aufsteigenden Flanke der Drehzahl und der absteigenden Flanke der Drehzahl ermittelt wird. Bei der aufsteigenden Flanke ist die elektrische Maschine in der Regel mit der Brennkraftmaschine zwangsgekoppelt. Mit der Zwangskopplung assoziiert ist somit eine festgelegte Steigung bzw. ein festgelegter Gradient der Drehzahl der elektrischen Maschine. Dieser Gradient bei einer aufsteigenden Flanke der Drehzahl entspricht in etwa dem betragsmäßig gleichen Gradienten, jedoch mit umgekehrten Vorzeichen, im Bereich der abfallenden Flanke der Drehzahl, sofern die elektrische Maschine auch im Bereich der abfallenden Flanke mit der Brennkraftmaschine gekoppelt ist. Ist dies nicht der Fall, ergibt sich bei der Steigung bzw. dem Gradienten der aufsteigenden und abfallenden Flanke der Drehzahl ein signifikanter Unterschied, wodurch ebenfalls auf das Vorliegen eines Freilaufzustands geschlossen werden kann.

Somit kann bei Erkennen einer Freilaufphase deren zeitliche Dauer durch Analyse der Drehzahl, insbesondere der Analyse der abfallenden Bereiche der Drehzahl, ermittelt werden. Die Freilaufphasen treten in Zeitbereichen der Drehzahl auf, bei denen der Gradient der Drehzahl eine negative Steigung aufweist. Durch zeitliche Lokalisierung dieser Drehzahlbereiche„negativer" Steigung bzw. abfallender Drehzahlflanken, kann die exakte zeitliche Position und/oder die Dauer der Freilaufphasen noch genauer ermittelt werden. Gleichermaßen können die Antriebsphasen, in denen die elektrische Maschine durch die Brennkraftmaschine getrieben wird, in den Zeitbereichen mit ansteigenden Drehzahlflanken zeitlich lokalisiert werden.

Es versteht sich, dass die Ermittlung des Freilaufzustands bzw. der Freilaufphase basierend auf der Analyse des charakteristischen Verlaufs der abfallenden Flanke, durch den Vergleich von aufsteigender und abfallender Flanke sowie durch die Beeinflussung der abfallenden Flanke der Drehzahl mit einer das Verzögerungsmoment der elektrischen Maschine beeinflussenden Stellgröße alternativ oder kumulativ verwendbar sind und jeweilige Verwendungsformen entsprechende Vorteile bieten. Bei einer Kombination der zuvor beschriebenen Maßnahmen, können diese in beliebiger Form miteinander kombiniert werden, wodurch sich entsprechende Vorteile im Hinblick auf eine besonders einfache Umsetzbar- keit bzw. einem Abgleich und einer Bestimmung einer Freilaufphase auf unterschiedlicher Datengrundlage (Redundanz), ergeben.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung manifestiert sich in einer Recheneinheit, insbesondere eines Reglers für eine elektrische Maschine, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren gemäß der vorstehenden Ausführungen auszuführen.

Zudem ergeben sich weitere Vorteile in der Verwendung eines Computerprogramms, das die Recheneinheit dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ausführungen durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit ausgeführt wird.

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

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur la zeigt eine über einen Freilauf an eine Brennkraftmaschine

gekoppelte elektrische Maschine, in schematischer Darstellung; zeigt einen exemplarischen Verlauf der elektrischen Leistung, der mechanischen Leistung sowie des Verzögerungsmoments einer elektrischen Maschine in Abhängigkeit der Drehzahl;

Figur lc zeigt eine schematische Darstellung der Ermittlung des Verzögerungsmoments einer elektrischen Maschine gemäß dem Stand der Technik; Figur 2a zeigt eine weitere mit einem Freilauf an eine Brennkraftmaschine gekoppelte elektrische Maschine in einer schematischen

Darstellung;

Figur 2b zeigt eine schematische Darstellung eines

Verfahrens zum Ermitteln des Verzögerungsmoments einer elektrischen Maschine unter Einbeziehung von Freilaufphasen; Figur 2c zeigt einen zeitlichen Verlauf einer Phasenspannung sowie die hieraus abgeleitete Drehzahl;

Figur 3a zeigt einen zeitlichen Verlauf einer Drehzahl einer elektrischen

Maschine sowie den zeitlichen Verlauf einer Drehzahl einer Brennkraftmaschine ohne Last der elektrischen Maschine;

Figur 3b zeigt den zeitlichen Verlauf der Drehzahl einer elektrischen

Maschine unter Last und den zeitlichen Verlauf der Drehzahl einer Brennkraftmaschine;

Figur 4a zeigt eine prinzipielle Darstellung der Drehzahlverläufe einer elektrischen Maschine mit unterschiedlicher Lastbeaufschlagung;

Figur 4b zeigt eine prinzipielle Darstellung der das Verzögerungsmoment der elektrischen Maschine beeinflussenden Stellgröße; und

Figur 5 zeigt eine zeitliche Gegenüberstellung unterschiedlicher an einer elektrischen Maschine anliegenden Drehmomente bei unterschiedlichen Lasten der elektrischen Maschine.

In Figur la ist ein aus dem Stand der Technik bekanntes System aus einem Kraftfahrzeugbordnetz 10 und einer mittels eines Freilaufs 11 an eine Brennkraftmaschine 12 gekoppelten elektrischen Maschine 14 gezeigt, wobei die elektrische Maschine 14 das Kraftfahrzeugbordnetz 10 mit Energie speist. Die elektri- sehe Maschine 14 wird mittels eines Kopplungselements 16 - typischerweise ein Riementrieb - angetrieben, wobei das Kopplungselement 16 auf Seiten der Brennkraftmaschine 12 an einer Kurbelwelle 17 und auf Seiten der elektrischen Maschine 14 an einer mit dem Freilauf 11 versehenen Rolle festgelegt ist. Zur Regelung der Spannung im Bordnetz 10 ist eine Recheneinheit 18 in Form eines Reglers 20 vorgesehen, der in Abhängigkeit von der Spannung des Bordnetzes 10 den Erregerstrom I E _IT der elektrischen Maschine 14 entsprechend einregelt.

Durch eine Veränderung des Erregerstroms I E _IT verändert sich die Last der elektrischen Maschine 14 und damit deren Verzögerungsmoment, das durch ein entsprechendes Drehmoment der Brennkraftmaschine 12 zu überwinden ist, um einen störungsfreien Betrieb der Brennkraftmaschine 12 zu gewährleisten. Dies kann jedoch insbesondere bei Betriebszuständen, in denen sich die Brennkraftmaschine in einem Zustand befindet, der sensibel auf Störungen reagiert - wie zum Beispiel dem Leerlaufzustand - nachteilige Folgen haben, da hierdurch bei kurzzeitigen Veränderungen des Verzögerungsmoments der elektrischen Maschine 14 ein enormer Regelbedarf der Brennkraftmaschine 12 durch ein Motorsteuergerät 22 entsteht.

Dies ist beispielsweise in Figur lb abgebildet. Hier ist die elektrische Leistung der elektrischen Maschine (gestrichelt), die mechanische Leistung der elektrischen Maschine (gepunktet) und die Drehmomentaufnahme (durchgezogene Linie) der elektrischen Maschine exemplarisch gezeigt. Hier ist zu erkennen, dass die Drehmomentaufnahme der elektrischen Maschine 14 gerade im Drehzahlbereich um den Leerlaufbetrieb ca. 800 U/min ein lokales Maximum aufweist, was gerade den Bereich um den Leerlaufbetrieb für die Brennkraftmaschine 12 besonders regelintensiv macht. Es kann vorkommen, dass das Motorsteuergerät 22 nicht mehr in der Lage ist, die Brennkraftmaschine 12 entsprechend einzuregeln, weshalb durch eine sprunghafte Vergrößerung des Verzögerungsmoments der elektrischen Maschine 14 die Brennkraftmaschine abgewürgt werden kann.

Um dies zu verhindern und die Brennkraftmaschine 12 mittels des Motorsteuergeräts 22 entsprechend regeln zu können, wird im Stand der Technik das Verzögerungsmoment der elektrischen Maschine 14 auf Grundlage des Erregerstroms lErr Und der Drehzahl der elektrischen Maschine geschätzt. Dies ist jedoch sehr ungenau, da alle Verlustleistungskomponenten der elektrischen Maschine, beispielsweise betreffend den Ständer P _s t, die Eisenverluste PE, die Rotorverluste PR _O , die Lüfterverluste P _ve nt, und die Lagerverluste Pi_ _a lediglich geschätzt werden können (vergleiche Figur lc). All diese Zustandsgrößen müssen für eine Abschätzung des Verzögerungsmoments der elektrischen Maschine für die jeweiligen Betriebszustände in einem Kennfeld hinterlegt werden, was ein solches Verfahren sehr aufwendig macht. Aufgrund der Schätzung einer Vielzahl der das Verzögerungsmoment der elektrischen Maschine 14 beeinflussenden Faktoren ist dieses Verfahren zudem für viele Anwendungen nicht ausreichend genau.

In Figur 2 wird ein Verfahren zum Ermitteln eines Verzögerungsmoments M einer elektrischen Maschine 114 anhand der in Figur 2a dargestellten, mit einem Freilaufelement 111 an eine Brennkraftmaschine 112 gekoppelten elektrischen Maschine 114 gezeigt, die mittels eines Kopplungselements 116 von der Brennkraftmaschine 112 angetrieben wird. Die Kombination aus elektrischer Maschine 114 und Brennkraftmaschine 112, wie sie in Figur 2 abgebildet ist, ist in weiten Teilen dem in Figur 1 gezeigten Aufbau ähnlich, weshalb teilweise für gleiche bzw. vergleichbare Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet wurden und die Funktion und Lage der einzelnen Elemente entsprechend identisch ist.

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.

Um das Verzögerungsmoments M einer elektrischen Maschine 114 gestützt auf physikalische Zustandsgrößen ermitteln zu können, ist es notwendig, 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 M. Die erfindungsgemäße Ermittlung der besagten Freilaufphasen ist in den Figuren 3 bis 5 näher beschrieben. Unabhängig von einer Ermittlung eines Verzögerungsmoments M 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 übertragene Leistung, erforderlich.

Die elektrische Maschine 114 weist zudem noch eine Recheneinheit 118, vorzugsweise einen Regler 120, auf, der durch Vorgabe eines Erregerstroms Ι Ε _ΓΓ die an das Kraftfahrzeugbordnetz 100 eingespeiste Energie regelt. Zum Erfassen und Übertragen von Daten mit einer Motorsteuereinheit 122 kann zudem eine Kommunikationsverbindung 24 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. Das Verzögerungsmoment M der elektrischen Maschine 114 wird auf Basis physikalischer Zustandsgrößen, wie nachfolgend beschrieben, ermittelt.

Die inhärente Massenträgheit eines Körpers, vorliegend des Läufers der elektrischen Maschine 114, wird beschrieben über den Drehimpuls der rotierenden Massen L= ωχ J, wobei ω die Winkelgeschwindigkeit des Läufers und J dessen Trägheitsmoment ist. Das Trägheitsmoment ist im Wesentlichen abhängig von der Masse und der Geometrie des Läufers. Diese Größen sind grundsätzlich für jeden Läufer, der in eine elektrische Maschine eingebaut wird, ohne weiteres ermittelbar. Das Trägheitsmoment des Läufers verändert sich in erster Näherung während eines Betriebs der elektrischen Maschine nicht wesentlich und kann somit als konstante Größe beispielsweise in einem Kennfeld hinterlegt werden. Das Drehmoment ist allgemein definiert als zeitliche Ableitung des Drehimpulses.

Die Zustandsgieichung aller im System der Brennkraftmaschine 112 und elektrischen Maschine 114 vorhandenen Drehmomente ergibt sich durch die Summe aller anliegenden Drehmomente, wobei diese durch gegeben ist. Das Drehmoment des Antriebs MBI<M, also der Teil des Drehmoments der Brennkraftmaschine 112, der über den Riemen an die elektrische Maschine übermittelt wird, ist nicht ohne Weiteres ermittelbar. Hier macht man sich zunutze, dass auf- grund der impulsartigen Drehmomentabgabe der Brennkraftmaschine 112 eine

Welligkeit der Drehzahl entsteht, bei der die elektrische Maschine 114 mehr oder weniger regelmäßig angeordnete Freilaufphasen Phfi aufweist, die von Antriebsphasen Phant der Brennkraftmaschine unterbrochen werden (vgl. Figur 3). Während diesen Freilaufphasen Phfi ist die elektrische Maschine 114 von der Brenn- kraftmaschine 112 entkoppelt und die Drehmomentgleichung vereinfacht sich entsprechend:

ΜΘ _ΘΠ + d/dt ωχ J = 0 , beziehungsweise MGen = -d/dt QXJ . Damit kann durch Ermittlung des Drehzahlverlaufs im Zeitbereich einer Freilaufphase PhiFi der elektrischen Maschine 114 direkt das anliegende Verzögerungsmoment M der elektrischen Maschine 114 ermittelt werden, das summarisch über magnetische Kräfte, Reibungsverluste, aerodynamische Verluste, usw. be- einflusst wird.

Da die elektrische Maschine 114 mittels des Reglers 120 die jeweilige Momentandrehzahl über das an der elektrischen Maschine 114 anliegende Phasensignal 121, insbesondere in Form einer Phasenspannung 121a bzw. eines Phasenstroms ermitteln kann, ist die elektrische Maschine 114 bzw. der Regler 120 dazu eingerichtet, die Zeitperioden des Freilaufs entsprechend des nachfolgend beschriebenen Verfahrens zu erkennen und aus dem jeweiligen Drehmomentverlauf im Zustand Freilauf Phfi das jeweilige Verzögerungsmoment M der elektrischen Maschine 114 zu ermitteln. In einem ersten Verfahrensschritt zum Ermitteln eines Freilaufphasen aufweisenden Betriebszustand einer mit einem Freilauf 111 an eine Brennkraftmaschine 112 gekoppelten elektrischen Maschine 114 wird die Drehzahl 122 der elektrischen Maschine 114 mittels des Phasensignals 121 der elektrischen Maschine 114 ermittelt. Dies ist schematisch in Figur 2c dargestellt. Grundsätzlich versteht sich jedoch, dass die Drehzahl der elektrischen Maschine 114 alternativ und/oder kumulativ auch auf anderem Wege, beispielsweise anhand eines Drehzahlsensors ermittelt werden kann.

Die Ermittlung des Drehzahlsignals 122 aus einem Phasensignal 121 der elektrischen Maschine 114 ist in Figur 2c näher beschrieben. Bei dem Phasensignal 121 handelt es sich vorliegend um eine der Phasenspannungen 121a 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 122 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 121a verläuft bei einem Generator mit Stromabgabe in erster Näherung rechteckförmig. An diesem Signal der Phasenspannung 121a kann eine mittlere Phasenzeit bzw. Pulsbreite Tphase erfasst werden, wobei diese sich am besten an den steilen Flanken der Phasenspannung 121a 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 bei inaktivem Freilauf - elektrische Maschine 114 wir durch die Brennkraftmaschine 112 getrieben - ergibt sich aus der Formel: n _KW = 60/(T * PPZ * Üb), wobei nkw die Kurbelwellendrehzahl in Umdrehungen pro Minute ist, Üb das Übertragungsverhältnis zwischen Kurbelwelle und Generatorwelle und PPZ die Polpaarzahl des Generators.

Die hierzu korrespondierenden Werte der Drehzahl 122 und einer mittleren Drehzahl 122m, die dem Mittelwert der Drehzahl 122 innerhalb eines Zeitintervalls ent- spricht, sind in Figur 2c ebenfalls als Punkte bzw. als Linie dargestellt. Das Zeitintervall kann insbesondere derart gewählt werden, dass über mehrere Oszillationen gemittelt wird. Die Drehzahl kann vorzugsweise digital ermittelt werden. Mittels einer Messung der zeitlichen Abstände Tphase der Amplituden in dem Phasensignal 121 der elektrischen Maschine 114, kann, wie bereits beschrieben, die Momentandrehzahl ηκνν 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 Peakdrehzahlen im jeweils er- fassten Zeitbereich. Die Differenz zwischen diesen Drehzahlen ist ein Maß für das durch die Brennkraftmaschine 112 abgegebene Drehmoment. Zur genauen Ermittlung von Tphase ist es vorteilhaft, eine hohe zeitliche Auflösung um den Mittelwert von Tphase zu gewährleisten. Hierbei kann für eine bessere Auflösung die Drehzahl auf Basis der ansteigenden 126 und abfallenden Flanken 124 (vgl. Figur 3) der Phasenspannung 121a ermittelt werden. Im Speicher können grundsätzlich beliebig viele Drehzahlwerte erfasst werden, wobei jedoch etwa ein ganzer Zyklus einer Schwingung für eine Auswertung erfasst werden sollte.

Um darzustellen, dass die Abtastrate des Generators ausreichend ist, um die Drehzahl 122 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 Motordrehzahl ergibt sich die Generatorfrequenz bei inaktivem Freilauf, d.h. starrer Kopplung der elektrischen Maschine mit der Brennkraftmaschine, bzw. die Frequenz der elektrischen Maschine mit wobei ηκνν die Drehzahl der Brennkraftmaschine ist. In Kombination mit der Gleich Ung 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 f _e /fmoment = 9 ist. Selbst bei sehr großen hochzylindrigen Motoren, bei ^¬ spielsweise eines 12-Zylinder-Motors, beträgt das Verhältnis fe/fmoment = 3, wobei auch hier das Nyquist-Abtastkriterium stets erfüllt ist.

In Figur 3 ist der Drehzahlverlauf der Brennkraftmaschine 112 (gestrichelte Linie) und der Drehzahlverlauf der elektrischen Maschine 114 (durchgezogene Linie) mit zwei unterschiedlichen Lasten der elektrischen Maschine 114, im ersten Fall ohne eine an der elektrischen Maschine 114 anliegenden Last (Figur 3a) und mit einer an der elektrischen Maschine 114 anliegenden Last (Figur 3b), dargestellt. Die unterschiedlichen Lasten an der elektrischen Maschine 114 gehen zwangsläufig mit unterschiedlichen Verzögerungsmomenten M der elektrischen Maschine 114 einher. Dies ist daran zu erkennen, dass im Zeitbereich einer abfallenden Flanke 124 der Drehzahl 122 der Gradient der Drehzahl 122a der elektrischen Maschine 114 ohne Last (vgl. Figur 3a) deutlich geringer ist, als der Gradient der Drehzahl 122b der elektrischen Maschine 114 mit Last (vgl. Figur 3b).

Bei einer ansteigenden Flanke 126 der Drehzahl 122 ist ein vergleichbares Verhalten nicht zu beobachten. Die Last und damit das Verzögerungsmoment MGen der elektrischen Maschine 114 kann demnach durch eine das Verzögerungsmoment MGen beeinflussende Stellgröße geregelt werden. Eine derartige Stellgröße ist beispielsweise der Erregerstrom Ι Ε _Π -.

Das lastsensitive Verhalten des Drehzahlgradienten 122a, 122b im Zeitbereich einer abfallenden Flanke 124 der Drehzahl 122 ist insbesondere in einer Freilaufphase Phfi signifikant, da in diesem Fall die elektrische Maschine von den bewegten Massen der Brennkraftmaschine 112 entkoppelt ist .

Eine Änderung des Verzögerungsmoments MGen der elektrischen Maschine 114 hat zudem keinen nennenswerten Einfluss auf die ansteigende Flanke 126 der Drehzahl 122, da die elektrische Maschine 114 bei einer ansteigenden Flanke 124 der Drehzahl 126 durch die Brennkraftmaschine 112 getrieben und somit mit dieser zwangsgekoppelt ist. Selbst wenn die Lastbeaufschlagung der elektrischen Maschine 114 eine Änderung des Gradienten im Zeitbereich der anstei- genden Flanke 126 der Drehzahl 122 verursachen sollte, wäre dieser im Vergleich zur Änderung des Gradienten im Zeitbereich der abfallenden Flanke 124 der Drehzahl 122 (Freilaufphase Phfi) stets deutlich geringer ausgeprägt und daher gut unterscheidbar. Somit kann das lastsensitive Verhalten der elektrischen Maschine 114 im Zeitbereich einer abfallenden Flanke 124 der Drehzahl 122 dazu verwendet werden, um eine Freilaufphase Phfi zu erkennen.

Die Freilaufphase Phfi der elektrischen Maschine 114 bzw. ein Freilaufphasen Phfi aufweisender Betriebszustand der elektrischen Maschine 114 können entweder wie zuvor bereits beschrieben, über eine Veränderung einer das Verzöge- rungsmoment ΜΘ _ΘΠ beeinflussenden Stellgröße, aber auch anderweitig ermittelt werden.

Eine weitere Möglichkeit bietet hier beispielsweise eine Bestimmung der Freilaufphasen aus Erfahrungswerten, bei der ermittelt wird, ob - zum Beispiel im Leer- lauf der Brennkraftmaschine 112 - der Freilauf 111 der elektrischen Maschine

114 aktiv ist. Dies kann anhand von Vergleichswerten der Steigung (Gradienten) im Zeitbereich der abfallenden Flanken 124 der Drehzahl 122 der elektrischen Maschine 114 geschehen. Diese Gradienten können für unterschiedliche Lasten der elektrischen Maschine 112 entsprechend hinterlegt werden. Die Gradienten bzw. der Verlauf der Drehzahl 122 der elektrischen Maschine 114 kann darüber hinaus noch dem zeitlichen Verlauf der Drehzahl der Brennkraftmaschine 112 im selben Zeitbereich gegenübergestellt werden. Diese Informationen können beispielsweise im Motorsteuergerät 122 hinterlegt werden und über die Kommunikationsschnittstelle 124 an den Regler 120 übermittelt werden, welcher daraufhin eine Bestimmung der Freilaufphasen PIIFL durch Vergleich der hinterlegten Werte des Drehzahlverlaufs mit den Ist-Werten des Drehzahlverlaufs veranlassen kann. Darüber hinaus ist auch ein direktes hinterlegen der Werte im Regler 120 möglich, was den Vorteil hat, dass keine Übermittlung von Daten zur Erfassung der Freilaufphasen PIIFL über die Kommunikationsschnittstelle 124 erforderlich ist. Eine weitere Möglichkeit bietet der Vergleich der ansteigenden Flanken der Drehzahl 122 der elektrischen Maschine 114 in der Antriebsphase PhiAnt und der abfallenden Flanke 124 der Drehzahl 122 der elektrischen Maschine 114 in der Freilaufphase PIIFL. Wie in den Figuren 3a und 3b deutlich zu erkennen ist, sind die ansteigenden Flanken 126 in der Antriebsphase PhiAnt und die abfallenden Flanken 124 in der Freilaufphase PIIFL der elektrischen Maschine 114 stets asymmetrisch zu den jeweiligen Maxima und Minima im zeitlichen Verlauf der Drehzahl 122 der elektrischen Maschine 114. Die Gradienten der abfallenden Flanken 124 und aufsteigenden Flanken 126 der Drehzahl 122 sind somit betragsmäßig unterschiedlich. Bei einer permanenten Zwangskopplung der elektrischen Maschine 114 an die Brennkraftmaschine 112, bei der im Zeitbereich der abfallenden Flanken 124 keine Freilaufphasen PIIFL auftreten, wären hingegen die abfallenden Flanken 124 der Drehzahl 122 stets symmetrisch zu den jeweils korrespondierenden aufsteigenden Flanken 126 der Drehzahl 122, d.h. die aufsteigenden Flanken 126 und die abfallenden Flanken 124 würden im Wesentlichen einen betragsmäßig gleichen Gradienten der Steigung jedoch mit unterschiedlichem Vorzeichen aufweisen. Anhand dieses charakteristischen und asymmetrischen Verlaufs der Drehzahl, kann der Freilaufzustand PIIFL beziehungsweise der Antriebszustand PhiAnt der elektrischen Maschine 114, sofern vorhanden, ermittelt werden. Auch das Vorliegen eines Betriebszustands ohne Freilaufphasen PhFi_ wäre gleichermaßen ermittelbar.

In Figur 4a ist der zeitliche Verlauf der Drehzahl der Brennkraftmaschine 112 multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis Üb (durchgezogene Linie) der Drehzahlverlauf 122a der elektrischen Maschine 114 bei einer ersten Last (gepunktete Linie) und der Drehzahlverlauf 122b der elektrischen Maschine 114 bei einer zweiten, im Vergleich zur ersten Last vergrößerten Last der elektrischen Maschine, dargestellt. Die Drehzahlverläufe 122a, 122b weisen im Zeitbereich der abfallenden Flanken 124 der Drehzahl 122a, 122b eine im Wesentlichen periodische Oszillation 126a, 126b mit geringer Amplitude auf. Die periodischen Oszillationen 126a, 126b werden durch eine das Verzögerungsmoment der elektrischen Maschine 114 beeinflussenden getakteten Stellgröße bewirkt, wie zum Beispiel dem Erregerstrom Ι ΕΠ-. Der qualitative Verlauf des Erregerstrom I E _IT , insbesondere im Zeitbereich einer abfallenden Flanke 124 der Drehzahl 122, ist für den Verlauf der Drehzahl 122a in Figur 4b qualitativ dargestellt. Die Amplitude des Erregerstrom I E _IT ist kleiner als eine Toleranzschwelle ST, durch die das Maß einer Störung bestimmt wird, die keinen nennenswerten Einfluss auf die Funktion der Brennkraftmaschine 112 bzw. auf das elektrische Bordnetz hat, das die elektrische Maschine 114 als Generator speist. Die Amplitude des Erregerstrom I E _IT ist ferner größer als ein unterer Schwellwert Si, der eine Detektionsschwelle festlegt. Der obere Schwellwert S2 ist betragsmäßig größer als Si und kleiner als ST und gibt die Amplitude des Erregerstroms I E _IT an, die bevorzugt zur Modulation verwendet werden sollte. Grundsätzlich versteht sich, dass die Signalform der Modulation bzw. deren Frequenz nahezu beliebig wählbar ist. Es bietet sich jedoch an, die Regelfrequenz des Reglers 120, mit der der Erregerstrom I E _IT geregelt wird (typischerweise ca. 400 Hz), gewählt wird.

Anhand der typischen Signatur, die eine Variation des Erregerstrom I E _IT im Verlauf der Drehzahl 122 abbildet, kann auf die Existenz einer Freilaufphase PhiFi geschlossen werden. Diese typische Signatur wird, wie bereits in Figur 3 beschrieben, nur in den Zeitbereichen der abfallenden Flanken 124 der Drehzahl 122 auftreten, sofern die Amplitude der das Verzögerungsmoment der elektrischen Maschine 114 beeinflussenden Stellgröße entsprechend der zuvor beschriebenen Vorgaben gewählt ist.

An diesem weiteren Ausführungsbeispiel soll nochmals verdeutlicht werden, dass die Freilaufphasen PhiFL der elektrischen Maschine 114 durch den Gradienten des Drehzahlabfalls in einer abfallenden Flanke 124 der Drehzahl 122a, 122b und/oder durch die charakteristische Signatur, insbesondere deren Frequenz und/oder Amplitude einer das Verzögerungsmoment der elektrischen Maschine 114 beeinflussenden getakteten Stellgröße, ermittelbar ist. Es versteht sich zudem, dass die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele zur Bestimmung von Freilaufphasen der elektrischen Maschine 114 sowohl alternativ als auch kumulativ verwendet werden können. Eine kumulative Verwendung hätte zudem den Vorteil, dass die Freilaufphasen redundant und somit besonders sicher erkannt werden können. In Figur 5 sind Drehzahlverläufe, die zu den Drehzahlverläufen aus Figur 4a ähnlich sind, mit der Drehzahl nBkm *ÜB der Brennkraftmaschine 112 und der Drehzahl 122a der elektrischen Maschine 114 mit einer ersten Last und der Drehzahl 122b der elektrischen Maschine 114 mit einer zweiten Last gezeigt. Dem gegenüber gestellt, sind die entsprechenden durch die elektrische Maschine 114 bewirkten Verzögerungsmomente Mi und M2 (gepunktet dargestellt), wobei Mi der geringeren und M2 der höheren Last zugeordnet ist. Als gestrichelte Linie sind noch die an der elektrischen Maschine 114 anliegenden Gesamtdrehmomente MGi und MG2 dargestellt, wobei zu erkennen ist, dass beim Entkoppeln der elektrischen Maschine 114 von der Brennkraftmaschine 112 in den Freilaufphasen PhiFL diese auf das jeweilige Niveau der Verzögerungsmomente Mi bzw. M2 abfällt und beim Wiedereingriff der Brennkraftmaschine 112 entsprechend sprunghaft ansteigt. Somit entspricht das in den Freilaufphasen PIIFL anliegende Drehmoment genau dem Verzögerungsmoment M, während in den Antriebspha- sen PhiAn das Verzögerungsmoment des Generators zwar gleich bleibt aber durch ein hohes Gegenmoment an der Welle gegenkompensiert wird. Des Weiteren ist noch das Phasensignal 121 der elektrischen Maschine 114 dargestellt, mit dem die jeweiligen Drehzahlsignale abgetastet werden. In den Antriebsphasen PhiAnt der elektrischen Maschine ist mehr Drehmoment anliegend als aktuell benötig wird. Dieses überschüssige Drehmoment wird in Form eines Drehzahlanstiegs im Drehimpuls zwischengespeichert. Da dieses anliegende Drehmoment mit den zur Verfügung stehenden Messmitteln nicht sinnvoll erkannt werden kann, ist die Messung des Verzögerungsmoments M der elektri- sehen Maschine 114 lediglich in den Freilaufphasen PIIFL sinnvoll möglich. Diese

Freilaufphasen PIIFL können, wie zuvor beschrieben, erkannt werden.

Die vorliegenden Daten basieren auf den typischen Zeitverhältnissen für einen Vier- Zylindermotor mit einem Übertragungsverhältnis zwischen elektrischer Ma- schine und Brennkraftmaschine von 3 am Riementrieb 116 und einer Polpaarzahl von 8 an der elektrischen Maschine 114. Bei einer starren Kopplung (kein aktiver Freilauf) zwischen der Brennkraftmaschine 112 und der elektrischen Maschine 114 ist die Anzahl der Spannungspulse 121a, beispielsweise zwischen zwei Minima des Drehzahlverlaufs, festgelegt. Sofern die Anzahl der Phasenspannungs- pulse gegenüber der Anzahl an Phasenspannungspulsen, die für eine starre Kopplung zwischen der elektrischen Maschine 114 und der Brennkraftmaschine 112 zu erwarten wäre, abweicht, insbesondere sich vergrößert, kann zudem auf das Vorliegen einer Freilaufphase PhiFi geschlossen werden. Dies kann zudem als redundante Datenquelle zur Ermittlung der Freilaufphasen herangezogen werden (vgl. Beschreibung zu Figuren 3 oder 4).

Die Anzahl der zu erwartenden Spannungspulse kann entsprechend, beispielsweise in einem Speicher, hinterlegt werden. Im vorliegenden Beispiel beträgt die Anzahl der zu erwartenden Spannungspulse 121a zwölf, da die Anzahl der Pulse mit einem Übertragungsverhältnis von 3 und einer Polpaarzahl von 8 und einer Zylinderzahl von 4 ermittelt wurde. Dies ist jedoch eine willkürliche Anzahl, die im Wesentlichen vom Übertragungsverhältnis Ü B, der Polpaarzahl sowie der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine 112 abhängig ist. Die Herleitung hierzu ist insbesondere der Beschreibung zu Figur 2c) zu entnehmen. Grundsätzlich versteht sich, dass die angegebenen Zahlenwerte der qualitativen Beschreibung der Erfindung dienen und keine zwingende Einschränkung auf diese Zahlenwerte gegeben ist.

Des Weiteren kann durch das Erkennen einer Freilaufphase PhiFi, wie zuvor in Figur 3 und 4 beschrieben, nicht nur das Verzögerungsmoment ΜΘ _ΘΠ der elektrischen Maschine 114 sondern ferner auch der Wirkungsgrad μ der elektrischen Maschine 114 auf sehr einfache Weise bestimmt werden. Der Wirkungsgrad ergibt sich als Quotient der elektrischen Leistung und der mechanischen Leistung, μ = Pe/Pmech. Die elektrische Leistung P _e i ist mittels des Erregerstroms I E _IT der Drehzahl 122 (nGen) der elektrischen Maschine 114 und der Generatorspannung UGen z. B. aus einem Kennfeld oder anhand eines Models bestimmbar. Die mechanische Leistung P _me ch bestimmt sich aus dem Verzögerungsmoment M der elektrischen Maschine und der Drehzahl nGen mit P _me ch =2*Pi*MGen * nGen. So ^¬ mit lässt sich auf sehr einfachem Wege der Wirkungsgrad der elektrischen Maschine bestimmen. Die Drehzahl 122 der elektrischen Maschine 114 und die Drehzahl (nGen), können auf Basis der vorstehenden Beschreibung analog verwendet werden.