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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR DETERMINING AN ANGLE OF ROTATION OF A SHAFT, METHOD FOR CONTROLLING A MOTOR ARRANGEMENT, CONTROL DEVICE AND MOTOR ARRANGEMENT FOR A VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/095525
Kind Code:
A1
Abstract:
A method for determining an angle of rotation of a shaft (5), wherein the shaft (5) couples an electrical motor (3) to an internal combustion motor (4), comprises the following: ascertaining a time history of a torque provided by the electrical motor (3) from stator currents of the electrical motor (3); evaluating the time history in order to identify a pattern of the time history of the torque provided by the electrical motor (3), said pattern being dependent on the angle of rotation of the shaft (5), and ascertaining the angle of rotation of the shaft (5) on the basis of a torque provided at a particular instant and of the pattern.

Inventors:
RAUSCHECKER ROBERT (DE)
PRENNINGER MARTIN (DE)
Application Number:
PCT/EP2013/076238
Publication Date:
June 26, 2014
Filing Date:
December 11, 2013
Export Citation:
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Assignee:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH (DE)
International Classes:
B60K6/448; B60K6/46; B60W10/06; B60W10/08; F02D41/00; F02D41/14; B60W20/00; B60W40/12
Foreign References:
US20120239348A12012-09-20
DE4133059A11993-04-08
DE102010035612A12012-03-01
DE102008000869A12009-10-01
US20020092499A12002-07-18
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Claims:
Patentansprüche

Verfahren zum Ermitteln eines Drehwinkels einer Welle (5) , wobei die Welle (5) eine elektrische Maschine (3) mit einer Brennkraftmaschine (4) koppelt, wobei das Ver¬ fahren folgendes umfasst:

Bestimmen eines zeitlichen Verlaufs eines durch die elektrische Maschine (3) bereitgestellten Drehmo¬ ments aus Statorströmen der elektrischen Maschine (3) ;

Auswerten des zeitlichen Verlaufs, um ein vom Drehwinkel der Welle (5) abhängiges Muster des zeitli¬ chen Verlaufs des durch die elektrische Maschine (3) bereitgestellten Drehmoments zu erkennen, und Bestimmen des Drehwinkels der Welle (5) aufgrund eines momentanen bereitgestellten Drehmoments und des Musters.

Verfahren nach Anspruch 1,

wobei der zeitliche Verlauf des Drehmoments Ausschläge aufweist, wenn in einem Zylinder der Brennkraftmaschine (4) eine Kompression stattfindet.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

wobei die Brennkraftmaschine (4) mehrere Zylinder um¬ fasst und eine Zündfolge der Zylinder mindestens eine Unregelmäßigkeit aufweist,

wobei der Schritte des Auswertens des zeitlichen Ver¬ laufs die Unregelmäßigkeit verwendet, um ein vom Dreh¬ winkel der Welle (5) abhängiges Muster des zeitlichen Verlaufs des durch die elektrische Maschine (3) bereit gestellten Drehmoments zu erkennen. Verfahren nach Anspruch 3,

wobei eine Variation des durch die elektrische Maschine (3) bereitgestellten Drehmoments zu Vibrationen führt, die mittels eines Klopfsensors und/oder eines Sensors für den Zündkerzenstrom aufgenommen werden.

Verfahren nach Anspruch 3,

wobei eine Variation des durch die elektrische Maschine (3) bereitgestellten Drehmoments zu Druckschwankungen in Zylindern der Brennkraftmaschine (4) führt, die mittels des zeitlichen Verlaufs des Zündkerzenstroms ermittelt werden .

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

wobei zusätzlich ein zeitlicher Verlauf des Zündkerzenstroms der Brennkraftmaschine (4) bestimmt wird, anhand dessen ebenfalls ein vom Drehwinkel der Welle (5) abhän¬ giges Muster erkannt werden kann.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

wobei ein Zylinder der Brennkraftmaschine (4) vorgeheizt wird .

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

wobei eine Kraftstoffeinspritzung an einem Zylinder der Brennkraftmaschine (4) durchgeführt und anhand des zeit¬ lichen Verlaufs des durch die elektrische Maschine (3) bereitgestellten Drehmoments ermittelt wird, ob eine Zündung stattfindet.

9. Verfahren zur sensorlosen Regelung einer Motoranordnung (2) aus einer elektrischen Maschine (3) und einer durch eine gemeinsame Welle (5) mit der elektrischen Maschine (3) verbundenen Brennkraftmaschine (4), wobei das Ver¬ fahren folgendes aufweist:

Bestimmen einer Drehzahl der elektrischen Maschine (3) durch Auswerten eines zeitlichen Verlaufs des durch die elektrische Maschine (3) bereitgestellten Drehmoments und

Bestimmen eines Drehwinkels der Welle (5) mittels des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.

Steuergerät (6) für ein Fahrzeug (1) zum Ermitteln eines Drehwinkels einer Welle (5) , wobei die Welle (5) eine elektrische Maschine (3) mit einer Brennkraftmaschine (4) koppelt, wobei das Steuergerät (6) folgendes auf¬ weist:

zumindest eine Empfangsvorrichtung (9) ausgebildet zum Empfangen von Messwerten für Statorströme der elektrischen Maschine (3) ,

eine erste Ermittlungsvorrichtung (10) ausgebildet zum Bestimmen eines zeitlichen Verlaufs eines durch die elektrische Maschine (3) bereitgestellten Dreh¬ moments aus den Statorströmen der elektrischen Maschine (3) ;

eine zweite Ermittlungsvorrichtung (11) ausgebildet zum Auswerten des zeitlichen Verlaufs, um ein vom Drehwinkel der Welle (5) abhängiges Muster des zeitlichen Verlaufs des durch die elektrische Ma¬ schine (3) bereitgestellten Drehmoments zu erken¬ nen, und zum Bestimmen des Drehwinkels der Welle (5) aufgrund eines momentanen bereitgestellten Drehmoments und des Musters. Steuergerät (6) nach Anspruch 10,

wobei das Steuergerät (6) zumindest eine Steuereinrich¬ tung (12) zur Steuerung der Statorströme der elektrischen Maschine (3) aufweist.

Steuergerät (6) nach Anspruch 10 oder 11,

wobei die Empfangsvorrichtung (9) ferner ausgebildet ist zum Empfangen zumindest eines weiteren Parameters, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Messwerten für den Zündkerzenstrom, Signalen eines Klopfsensors , Signalen eines Luftmassensensors und Signalen einer Lambdasonde .

Motoranordnung (2) für ein Fahrzeug (1), die eine elekt¬ rische Maschine (3) und eine über eine gemeinsame Welle (5) mit der elektrischen Maschine (3) verbundene Brenn¬ kraftmaschine (4) aufweist, wobei die Motoranordnung (2) ferner ein Steuergerät (6) nach einem der Ansprüche 10 bis 12 zur Steuerung der elektrischen Maschine (3) und der Brennkraftmaschine (4) aufweist.

Description:
Beschreibung

Verfahren zum Ermitteln eines Drehwinkels einer Welle, Verfahren zur Regelung einer Motoranordnung, Steuergerät und Mo- toranordnung für ein Fahrzeug

Die Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Drehwinkels einer Welle und ein Verfahren zur Regelung einer Motoranordnung aus einer elektrischen Maschine und einer durch eine gemeinsame Welle mit der elektrischen Maschine verbundenen Brennkraftmaschine. Sie betrifft weiter ein Steu ¬ ergerät und eine Motoranordnung für ein Fahrzeug.

Bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen wird häufig ein soge- nanntes Reichweitenverlängerungsmodul (Range-Extender-Modul ) eingesetzt. Dabei treibt eine Brennkraftmaschine eine elekt ¬ rische Maschine an, um so elektrische Energie zu erzeugen, die von einem Elektromotor verwendet wird, um das Fahrzeug anzutreiben. Dabei ist die Brennkraftmaschine zumeist für ei- ne bestimmte Drehzahl optimiert. Wenn das Reichweiten ¬ verlängerungsmodul in Betrieb genommen werden soll, wird des ¬ halb häufig die elektrische Maschine zunächst als Motor ver ¬ wenden, um die Welle zwischen der elektrischen Maschine und der Brennkraftmaschine (und damit die elektrische Maschine und die Brennkraftmaschine) auf die gewünschte Drehzahl zu bringen, für die die Brennkraftmaschine optimiert ist, und dann die Brennkraftmaschine zu starten. Um den Zündvorgang im richtigen Moment zu beginnen, ist es jedoch notwendig, den Drehwinkel der Welle zu kennen. Hierfür werden in der Regel Sensoren eingesetzt, die Kosten verursachen und kaputt gehen können . Aus der DE 601 15 760 T2 beispielsweise ist eine Motorsteue ¬ rung bekannt, die die Motordrehzahl und den Kraftstoffein- spritzzeitpunkt auf der Basis von Drehwinkelsensoren bzw. Rotorpositionssensoren an der Kurbelwelle berechnet.

Es sind auch sensorlose Regelungen bekannt, die die Motor ¬ drehzahl und den Drehwinkel einer Drehstrommaschine auf der Basis von induktiven Anteilen und Widerstandsanteilen der Statorströme ermitteln. Sie beruhen darauf, dass bei einem Andrehen der elektrischen Maschine durch den Verbrennungsmotor der Rotor in das elektrische Feld einkoppelt und sich durch das Mitdrehen des Rotors die induktiven und Widerstandsanteile der Statorströme ändern. Dabei ist jedoch ein Betrieb der Brennkraftmaschine notwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das in jedem Betriebszustand einer Motoranordnung aus einer elektrischen Maschine und einer mit ihr verbundenen Brennkraftma ¬ schine zuverlässig und mit ausreichender Genauigkeit die Er- mittlung des Drehwinkels der Welle und die Regelung der Mo ¬ toranordnung erlaubt. Ferner soll ein Steuergerät und eine Motoranordnung mit einem Steuergerät angegeben werden, das robust und kostgünstig ist und sich für die zuverlässige Re ¬ gelung einer Motoranordnung aus einer elektrischen Maschine und einer mit ihr verbundenen Brennkraftmaschine, insbesonde ¬ re auch eines Reichweitenverlängerungsmoduls (Range-Extender- Moduls) , eignet.

Diese Aufgaben werden mit den Gegenständen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Ermitteln eines Drehwinkels einer Welle angegeben, wobei die Welle eine elektrische Maschine mit einer Brennkraftmaschine koppelt. Das Verfahren umfasst das Bestimmen eines zeitlichen Verlaufs eines durch die elektrische Maschine bereitgestell ¬ ten Drehmoments aus Statorströmen der elektrischen Maschine. Es umfasst ferner das Auswerten des zeitlichen Verlaufs, um ein vom Drehwinkel der Welle abhängiges Muster des zeitlichen Verlaufs des durch die elektrische Maschine bereitgestellten Drehmoments zu erkennen, und das Bestimmen des Drehwinkels der Welle aufgrund eines momentanen bereitgestellten Drehmoments und des Musters.

Dabei wird hier und im Folgenden unter dem Drehwinkel der Welle ein Indikator für die absolute Lage der im Betrieb ro ¬ tierenden Welle verstanden. Das verwendete Koordinatensystem ist dabei unerheblich. Es muss nicht notwendigerweise ein Wert für den Drehwinkel selbst bestimmt werden, beispielswei ¬ se können auch die davon abhängigen momentanen Betriebszu- stände der Zylinder, z.B. ihre Kolbenpositionen, ermittelt werden .

Hier und im Folgenden wird unter einem vom Drehwinkel der Welle abhängigen Muster ein Muster verstanden, dessen Auswer- tung Rückschlüsse auf den Drehwinkel der Welle zu einem be ¬ stimmten Zeitpunkt erlaubt. Die Auswertung kann insbesondere eine Analyse der Form des Musters, also beispielsweise seiner Amplitude und/oder seines zeitlichen Verlaufs, oder des Zeit ¬ punkts seines Auftretens im zeitlichen Verlauf des Drehmo- ments beinhalten.

Bei diesem Verfahren wird die Tatsache ausgenutzt, dass die elektrische Maschine und die Brennkraftmaschine durch die ge- „

meinsame Welle miteinander gekoppelt sind. Vorgänge in den Zylindern während der Kompression bzw. Zündung beeinflussen das durch die elektrische Maschine bereitzustellende Drehmo ¬ ment: Befindet sich einer der Zylinder im oberen Totpunkt und ist an der Reihe zu zünden, werden über die Nockenwelle die Ventile geschlossen und der Zylinder benötigt im Vergleich zu einer Situation mit freilaufendem Kolben mehr Energie zur Kompression des eingeschlossenen Gases. Der Zeitpunkt dieser Kompression ist somit im zeitlichen Verlauf des Drehmoments als Spitze erkennbar.

Um jedoch den absoluten Wert des Drehwinkels der Kurbel- bzw. Nockenwelle bestimmen zu können, wird das vom Drehwinkel ab ¬ hängige Muster im zeitlichen Verlauf des Drehmoments identi ¬ fiziert. Dem zeitlichen Verlauf des Drehmoments ist dann nicht nur zu entnehmen, zu welchen Zeitpunkten irgendein Zylinder im oberen Totpunkt ist, sondern auch, welcher der Zylinder. Auf diese Weise können die Einspritzzeitpunkte für die Zylinder optimiert werden.

Das Verfahren nutzt somit in zumindest einem Schritt die Kopplung der elektrischen Maschine und der Brennkraftmaschine über die Welle aus. Diese Kopplung ist besonders einfach, wenn keine Übersetzung zwischen den Maschinen stattfindet, sondern diese mit gleichen Drehzahlen betrieben werden. Prinzipiell ist das Verfahren jedoch auch anwendbar, wenn zwischen den Maschinen ein Getriebe vorgesehen ist.

Das Verfahren ermöglicht somit eine sensorlose Bestimmung der absoluten Lage der Kurbelwelle, das heißt ihres Drehwinkels. Es kann demnach auf Winkelsensoren sowohl bei der elektrischen Maschine als auch bei der Brennkraftmaschine verzichtet werden. Die Motoranordnung ist somit besonders kostengünstig, weniger fehleranfällig und benötigt weniger Bauraum.

Das Verfahren kann zudem als Ergänzung genutzt werden, um bei vorhandenen Rotorpositionssensoren eine unabhängige Sicherheitsprüfung und eine Möglichkeit für einen Notbetrieb bei einem Sensorausfall zur Verfügung zu stellen.

Diese Vorteile wirken sich besonders günstig bei sogenannten Range-Extender-Modulen (Reichweitenverlängerungsmodulen) aus, bei denen die Reichweite eines elektrisch angetriebenen Hybridfahrzeugs durch eine Brennkraftmaschine, die einen Genera ¬ tor betreibt, erhöht werden kann. Range Extender-Module wer ¬ den häufig an bislang ungenutzten Orten im Fahrzeug einge- baut, beispielsweise im Bereich des Kofferraums. Ein geringer Bauraum stellt somit einen großen Vorteil dar.

Das Verfahren ist jedoch auch einsetzbar bei herkömmlichen Brennkraftmaschinen, die mit einem Startergenerator oder ei- ner Lichtmaschine als Antrieb ausgestattet sind.

Bei einem Einzylinder- oder Wankelmotor ist nur eine einzige Einspritzvorrichtung vorhanden. Die Bestimmung des Drehwinkels ist somit unproblematisch. Der obere Totpunkt des einzi- gen Zylinders ist identisch mit der einzigen Spitze im zeit ¬ lichen Verlauf des Drehmoments.

In einer Ausführungsform weist der zeitliche Verlauf des Drehmoments Ausschläge auf, wenn in einem Zylinder der Brenn- kraftmaschine eine Kompression stattfindet. Für eine unregel ¬ mäßige Zündfolge, wie sie beispielsweise bei Motorrädern ein ¬ gesetzt wird, ist auch die Abfolge der oberen Totpunkte unre ¬ gelmäßig. Da die zeitliche Abfolge der oberen Totpunkte bzw. der jeweilige zeitliche Abstand zwischen dem Erreichen der oberen Totpunkte bekannt ist, kann aus der Abfolge der Aus ¬ schläge im zeitlichen Verlauf des Drehmoments darauf ge ¬ schlossen werden, welcher Zylinder jeweils bereit zur Zündung ist .

In einer Ausführungsform umfasst die Brennkraftmaschine meh ¬ rere Zylinder und eine Zündfolge der Zylinder weist mindes ¬ tens eine Unregelmäßigkeit auf. Der Schritte des Auswertens des zeitlichen Verlaufs verwendet die Unregelmäßigkeit, um ein vom Drehwinkel der Welle abhängiges Muster des zeitlichen Verlaufs des durch die elektrische Maschine bereitgestellten Drehmoments zu erkennen. Diese Ausführungsform eignet sich bei Mehrzylindermotoren um festzustellen, welcher der Zylin- der jeweils im oberen Totpunkt ist.

Dazu kann folgendermaßen vorgegangen werden: Über die Regelung der elektrischen Maschine wird ein „Ruckelmuster" bei einer Drehmomentspitze erzeugt. Das heißt, es wird eine Vari- ation des durch die elektrische Maschine bereitgestellten

Drehmoments zu dem Zeitpunkt vorgenommen, zu dem sich einer der Zylinder im oberen Totpunkt befindet. Die Vibration der so stimulierten Welle wird über gleichfrequente oder harmonische Schwingungen mit dem Klopfsensor aufgenommen. Mit Hilfe des bekannten Verbauorts des Klopfsensors kann dann der zur Zündung bereite Zylinder bestimmt werden. Bei dieser Ausführungsform wird somit der Drehwinkel über eine gezielte Dreh ¬ momentstimulation über die Welle und eine Detektion dieser Stimulation über den Klopfsensor bestimmt.

Anstelle der Signale des Klopfsensors können auch Messwerte des Zündkerzenstroms verwendet werden. Der Zündkerzenstrom ist abhängig vom Umgebungsdruck. Die durch die Stimulation erzeugten Vibrationen führen zu Druckschwankungen in den Zylindern bzw. zu einer Zylinderdruckerhöhung und können mittels einer Bestimmung des Zündkerzenstroms aufgenommen werden .

Die Genauigkeit des Verfahrens kann in beiden Varianten ver ¬ bessert werden, wenn eine Stimulation während mehrerer Drehmomentspitzen durchgeführt und die Amplituden der jeweiligen Klopfsensorsignale bzw. Zündkerzenströme in die Auswertung einbezogen werden.

In einer Ausführungsform wird zusätzlich der zeitliche Verlauf des Zündkerzenstroms der Brennkraftmaschine bestimmt, anhand dessen ebenfalls ein vom Drehwinkel der Welle abhängi- ges Muster erkannt werden kann. Bei dieser Ausführungsform wird eine Verbesserung der Winkelgenauigkeit dadurch erzielt, dass der zeitliche Verlauf aller Zündkerzenströme aufgenommen wird. Ebenso wie im zeitlichen Verlauf des Drehmoments zeigen die Zündkerzenströme Spitzen zu den Zeitpunkten, in denen der jeweilige Zylinder im oberen Totpunkt ist.

Weitere Verbesserungen können durch die Einbeziehung von Messwerten eines Luftmassensensors und des Lambdasensors er ¬ reicht werden.

In einer Ausführungsform wird ein Zylinder der Brennkraftmaschine vorgeheizt. Diese Ausführungsform eignet sich für die Anwendung bei Dieselmotoren. Sie nutzt die Tatsache aus, dass während der Kompression die Reibung im beheizten Zylinder niedriger ausfällt als in den kühleren Zylindern, so dass das durch die elektrische Maschine bereitzustellende Drehmoment niedriger ist als in einem unbeheizten Zylinder. Die Spitze im zeitlichen Verlauf des Drehmoments fällt demnach bei dem beheizten Zylinder kleiner aus.

In einer Ausführungsform wird eine Kraftstoffeinspritzung an einem Zylinder der Brennkraftmaschine durchgeführt und anhand des zeitlichen Verlaufs des durch die elektrische Maschine bereitgestellten Drehmoments wird ermittelt, ob eine Zündung stattfindet. Dies kann aufgrund des durch die Zündung im zeitlichen Verlauf des Drehmoments erzeugten Musters erfol- gen.

Dieses Vorgehen eignet sich für einen Notbetrieb der Motoranordnung, beispielsweise bei einem Ausfall von Sensoren. Prinzipiell sind Fehlzündungen zu vermeiden, weshalb dieses Ver- fahren sich bei den meisten Fahrzeugen nicht für den Normalbetrieb eignet. Es stellt jedoch eine Möglichkeit dar, wie die Motorsteuerung auch bei einem Ausfall von Sensoren aufrechterhalten werden kann. Beispielsweise kann das Verfahren auch zum Notbetrieb her ¬ kömmlicher Brennkraftmaschinen dienen, die mit einem Startergenerator oder einer Lichtmaschine gekoppelt sind, wenn alle Rotorpositionssensoren ausfallen. Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur sensorlosen Regelung einer Anordnung aus einer elektrischen Maschine und einer durch eine gemeinsame Welle mit der elektri ¬ schen Maschine verbundenen Brennkraftmaschine angegeben, wo ¬ bei das Verfahren das Bestimmen einer Drehzahl der elektri- sehen Maschine durch Auswerten eines zeitlichen Verlaufs des durch die elektrische Maschine bereitgestellten Drehmoments und das Bestimmen eines Drehwinkels der Welle mittels des be ¬ schriebenen Verfahrens umfasst. Dieses Verfahren ermöglicht es, bei einer Motoranordnung aus einer elektrischen Maschine und einer Brennkraftmaschine auf Rotorpositionssensoren zu verzichten. Es ermöglicht die sen- sorlose Regelung beider Maschinen, insbesondere auch die Bestimmung der Einspritzzeitpunkte für die Brennkraftmaschine.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Steuergerät für ein Fahrzeug zum Ermitteln eines Drehwinkels einer Welle bereitgestellt, wobei die Welle eine elektrische Ma ¬ schine mit einer Brennkraftmaschine koppelt und wobei das Steuergerät zumindest eine Empfangsvorrichtung ausgebildet zum Empfangen von Messwerten für Statorströme der elektrischen Maschine aufweist. Das Steuergerät weist ferner eine erste Ermittlungsvorrichtung auf, die ausgebildet ist zum Be ¬ stimmen eines zeitlichen Verlaufs eines durch die elektrische Maschine bereitgestellten Drehmoments aus den Statorströmen der elektrischen Maschine. Das Steuergerät weist ferner eine zweite Ermittlungsvorrichtung auf, die ausgebildet ist zum Auswerten des zeitlichen Verlaufs, um ein vom Drehwinkel der Welle abhängiges Muster des zeitlichen Verlaufs des durch die elektrische Maschine bereitgestellten Drehmoments zu erken ¬ nen, und zum Bestimmen des Drehwinkels der Welle aufgrund ei ¬ nes momentanen bereitgestellten Drehmoments und des Musters.

In einer Ausführungsform weist das Steuergerät zumindest eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Statorströme der elektrischen Maschine auf. Diese Steuereinrichtung kann dazu genutzt werden, das Muster im zeitlichen Verlauf des Drehmoments zu erzeugen, indem dem bereitgestellten Drehmoment beispielsweise ein „Ruckelmuster" eingeprägt wird. In einer Ausführungsform ist die Empfangsvorrichtung ferner ausgebildet zum Empfangen zumindest eines weiteren Parame ¬ ters, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Mess ¬ werten für den Zündkerzenstrom, Signalen eines Klopfsensors , Signalen eines Luftmassensensors und Signalen einer Lambda- sonde. Mit Hilfe dieser Sensoren lässt sich die Genauigkeit des Verfahrens zur sensorlosen Regelung erhöhen.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Motoranordnung für ein Fahrzeug bereitgestellt, die eine elektrische Maschine und eine über eine gemeinsame Welle mit der elektrischen Ma ¬ schine verbundene Brennkraftmaschine aufweist, wobei die Mo ¬ toranordnung ferner das beschriebene Steuergerät zur Steue ¬ rung der elektrischen Maschine und der Brennkraftmaschine aufweist.

Die Motoranordnung kann beispielsweise als Motoranordnung eines Hybridfahrzeugs ausgebildet sein, wobei die Brennkraftma ¬ schine als Range Extender (Reichweitenverlängerer) für den Elektromotor ausgebildet ist. Die Motoranordnung kann jedoch auch als herkömmliche Brennkraftmaschine mit einer Lichtma ¬ schine oder einen Startergenerator ausgebildet sein.

Die Erfindung wurde mit Bezug auf ein Verfahren, ein Steuer- gerät sowie eine Motoranordnug erläutert. Sofern nichts ande ¬ res angegeben ist, sind die Erläuterungen eines Erfindungsge ¬ genstandes analog auf die anderen Erfindungsgegenstände an ¬ wendbar. Das heißt insbesondere, dass das Steuergerät natür ¬ lich die entsprechenden Mittel aufweist, um die beschriebenen Verfahrensschritte ausführen zu können.

Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Figur 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug mit einer Motoranordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Figur 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß ei ¬ ner Ausführungsform der Erfindung und

Figur 3 zeigt schematisch ein Steuergerät gemäß einer Aus ¬ führungsform der Erfindung.

Figur 1 zeigt ein Fahrzeug 1, das in der gezeigten Ausführungsform als Hybridfahrzeug ausgebildet ist. Es weist eine Motoranordnung 2 in seinem Heckbereich auf, die eine elektrische Maschine und eine Brennkraftmaschine umfasst, die mitei ¬ nander durch eine gemeinsame Welle 5 gekoppelt sind. Die Mo ¬ toranordnung 2 kann auch in einem anderen Bereich des Fahrzeugs 1, beispielsweise im Frontbereich, vorgesehen sein.

Die elektrische Maschine 3 ist beispielsweise als permanent ¬ erregte Synchronmaschine ausgebildet, sie kann jedoch auch als fremderregte Synchronmaschine oder als Asynchronmaschine ausgebildet sein. Die Brennkraftmaschine 4 ist in der gezeig ¬ ten Ausführungsform als Range Extender ausgebildet und lie ¬ fert über die als Generator betriebene elektrische Maschine 3 elektrische Energie, wenn nicht gezeigte elektrische Speicher erschöpft sind. Sie kann jedoch auch als herkömmlicher Antriebsmotor in Otto- oder Dieselmotorbauweise, als Rotations ¬ kolbenmotor oder Motor einer anderen Bauart ausgebildet sein.

Die Welle 5 verbindet die elektrische Maschine 3 und die Brennkraftmaschine 4 starr miteinander. In einer nicht ge ¬ zeigten Ausführungsform ist ein Getriebe und/oder eine Kupp- lung zwischen der elektrischen Maschine 3 und der Brennkraftmaschine 4 vorgesehen.

Die Motoranordnung 2 wird durch ein Steuergerät 6 ange- steuert. Dazu ist das Steuergerät 6 über nur schematisch dar ¬ gestellte Signalleitungen 7 bzw. 8 mit der Brennkraftmaschine 4 bzw. der elektrische Maschine 3 verbunden. Das Steuergerät 6 steuert sowohl die Brennkraftmaschine 4 als auch die elekt ¬ rische Maschine 3 an und erhält dazu Messwerte verschiedener, nicht dargestellter Sensoren, insbesondere, um die

Statorströme der elektrischen Maschine 3 und den Einspritzzeitpunkt der Brennkraftmaschine 4 zu ermitteln.

Figur 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur sensor- losen Steuerung der Motoranordnung 2. In diesem Verfahren wird zunächst der zeitliche Verlauf des durch die elektrische Maschine 3 bereitgestellten Drehmoments bestimmt. Aufgrund der Kopplung zwischen elektrischer Maschine 3 und Brennkraftmaschine 4 lassen sich anhand dieses Drehmomentverlaufs die Zeitpunkte identifizieren, zu denen sich einer der Zylinder der Brennkraftmaschine 4 in einem oberen Totpunkt befindet. Zu diesen Zeitpunkten tritt eine Spitze im zeitlichen Verlauf des Drehmoments auf. Anhand mehrerer Spitzen lässt sich auch die Motordrehzahl ermitteln.

Ist der zeitliche Verlauf des Drehmoments bestimmt, wird er ausgewertet, um ein vom Drehwinkel der Welle abhängiges Mus ¬ ter des zeitlichen Verlaufs des durch die elektrische Maschi ¬ ne bereitgestellten Drehmoments zu erkennen, aufgrund dessen der Drehwinkel der Welle bestimmt werden kann.

Schließlich kann der Drehwinkel der Welle 5 aus der Analyse des erkannten Musters ermittelt werden. Insbesondere kann be ¬ stimmt werden, welcher der Zylinder der Brennkraftmaschine 4 zu welchem Zeitpunkt im oberen Totpunkt ist. Damit ist die absolute Lage der Welle 5 bekannt.

Figur 3 zeigt schematisch ein Steuergerät 6 für die Motoran- Ordnung 2 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Steuergerät 6 umfasst eine Empfangsvorrichtung 9

zum Empfangen von Sensordaten der Motoranordnung 2, insbesondere von Messwerten für die Statorströme der elektrischen Maschine 3. Der Sensor 13 ist exemplarisch gezeigt, er ist durch Signalleitungen 17 und 18 mit der elektrischen Maschine 3 bzw. der Empfangsvorrichtung 9 verbunden.

Auch an der Brennkraftmaschine 4 können Sensoren angeordnet sein, wobei hier exemplarisch ein Sensor 22 gezeigt ist, der über Signalleitungen 23 und 24 mit der Brennkraftmaschine 4 und der Empfangsvorrichtung 9 verbunden ist. Ein derartiger Sensor 22 kann beispielsweise ein Klopfsensor sein oder eine Einrichtung zur Ermittlung des Zündkerzenstroms. Das Steuergerät 6 umfasst ferner eine erste Ermittlungsvor ¬ richtung 10 ausgebildet zum Bestimmen des zeitlichen Verlaufs des durch die elektrische Maschine 3 bereitgestellten Drehmo ¬ ments aus den Statorströmen der elektrischen Maschine 3 und eine zweite Ermittlungsvorrichtung 11 ausgebildet zum Auswer- ten des zeitlichen Verlaufs, um ein vom Drehwinkel der Welle 5 abhängiges Muster des zeitlichen Verlaufs des durch die elektrische Maschine 3 bereitgestellten Drehmoments zu erken ¬ nen, und zum Bestimmen des Drehwinkels der Welle 5 aufgrund eines momentanen bereitgestellten Drehmoments und des Mus- ters .

Ferner umfasst das Steuergerät 6 eine Steuereinrichtung 12. Die Steuereinrichtung 12 ist zur Steuerung bzw. Regelung der Motoranordnung 2 ausgebildet, insbesondere auch zur Steuerung der Statorströme der elektrischen Maschine 3.

Zur Verbindung der Empfangsvorrichtung 9, der ersten Ermittlungsvorrichtung 10, der zweiten Ermittlungsvorrichtung 11 und der Steuereinrichtung 12 sind Signalleitungen 14 bis 16 vorgesehen .

Die Steuereinrichtung 12 ist über Signalleitungen 20 bzw. 21 mit der Brennkraftmaschine 4 bzw. der elektrischen Maschine 3 verbunden .

, n

15

Bezugs zeichenliste

1 Fahrzeug

2 Motoranordnung

3 elektrische Maschine

4 Brennkraftmaschine

5 Welle

6 Steuergerät

7 Signalleitung

8 Signalleitung

9 Empfangsvorrichtung

10 erste Ermittlungsvorrichtung

11 zweite Ermittlungsvorrichtung

12 Steuereinrichtung

13 Sensor

14 Signalleitung

15 Signalleitung

16 Signalleitung

17 Signalleitung

18 Signalleitung

20 Signalleitung

21 Signalleitung

22 Signalleitung

23 Sensor

24 Signalleitung