Verfahren und Einrichtung zum Betreiben eines Generatorsatzes sowie Brennkraftmaschine und Generatorsatz mit der Brennkraftmaschine und Generator

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Betreiben eines Generatorsatzes und eine entsprechende Einrichtung zum Betreiben eines Generatorsatzes und die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine und einen Generatorsatz.

Ein Generatorsatz (auch „Genset“ genannt) weist einen Generator, eine Brennkraftmaschine und eine Generatorsatz-Steuerung (Genset- Steuerung) auf, wobei die Brennkraftmaschine einen Motor und eine Motorsteuereinrichtung (auch genannt „ECU“ für „elektronische Steuer- und Regeleinheit“ - (engl.) „Engine Control Unit“) aufweist und der Motor momentenübertragend mit dem Generator verbunden ist. Zum Einspeisen einer elektrischen Leistung in ein Stromnetz, insbesondere ein elektrisches Versorgungsnetz, sollte der Generator synchronisiert werden mit dem Netz. Insbesondere betrifft dies einen Synchrongenerator.

Das eingangs genannte Verfahren betrifft das Betreiben des Generatorsatzes („Genset“) bezüglich eines bei einer Netzspannung betriebenen Stromnetzes, wobei der Generatorsatz einen Generator eine Brennkraftmaschine und eine Generatorsatzsteuerung aufweist, wobei:

- die Brennkraftmaschine einen Motor und eine Motorsteuereinrichtung („ECU“) aufweist und ein mit der Motorsteuereinrichtung steuerverbundenes Verbrennungsstellglied aufweist, das mittels einer Verbrennungs- Steuergröße zur momentenbildenden Verbrennungseinstellung des Motors steuerbar ist, und

- der Generator bei einer Generator-Drehzahl mit dem Motor bei einer Motor-Drehzahl antriebsverbunden ist, zum Erzeugen einer Generatorspannung bei einer Generatorspannungsfrequenz am Generator, insbesondere zum Erzeugen der Generatorspannung als eine Klemmenspannung am Generator, wobei

- der Netzspannung eine Netzfrequenz und eine Netzspannungsphase zugeordnet ist, und der Generatorspannung eine Generatorspannungsfrequenz und eine Generatorspannungsphase zugeordnet ist, wobei das Verfahren zum Synchronisierungsbetrieb des Generatorsatzes bezüglich des Stromnetzes, das Synchronisieren der Generatorspannung bezüglich der Netzspannung vorsieht.

Bei modernen Energieversorgungssystemen wird zur Netzstabilisierung eine sogenannte Regelenergie immer wichtiger. Heutige elektrische Versorgungsnetze machen es erforderlich, u.a. aufgrund des vermehrten Einsatzes von erneuerbaren Energiequellen wie Photovoltaik und Windenergie und der damit verbundenen Instabilitätsursachen, Stabilisierungsmaßnahmen mit zu berücksichtigen. Soweit eine Energiebereitstellung durch jedenfalls eine hohe Dynamik erneuerbarer Energiequellen Schwankungen im Netz verursacht und damit u.a. mit höherer Dynamik jedenfalls lokal zu Netz -Instabilitäten beitragen könnte, ist deshalb eine sogenannte Regelenergie, welche diese Schwankungen ausgleicht, zunehmend wertvoll bzw. erforderlich. Ein Generatorsatz (engl auch „Genset“) kann jedoch mit einer Brennkraftmaschine mit einem Motor vergleichsweise stabil betrieben werden; u.a. deshalb ist ein Generatorsatz in besonderer Weise dazu geeignet, diese sogenannte Regelenergie zur Verfügung zu stellen.

Es ist somit wichtig, bei einem Generatorsatz die Zeit, vom Motorstart der Brennkraftmaschine bis zur Lastaufschaltung des Generatorsatzes, so gering wie möglich zu halten.

Ein Startbetrieb eines Generatorsatzes erfolgt üblicherweise bereits in einem auch für den Nennbetrieb vorgesehenen vorliegend so bezeichneten Drehzahlregelmodus. Diese an sich bekannte Art eines Startbetriebs im Drehzahlregelmodus setzt sich gemeinhin aus den folgenden vier Stufen zusammen, die hier mit einem vereinfachten und nicht-einschränkenden konkreten Beispiel aufgeführt sind:

1. Stufe: Start des Generatorsatz mit einem Betrieb des Motors der Brennkraftmaschine bei ca. ein bis zwei Umdrehungen pro Sekunde, d. h. bis ca. 120 U/min zur Winkel- Synchronisierung auf die Kurbelwelle innerhalb der ersten Sekunden, d. h. zur ersten Anpassung der Generator-Drehzahl auf die Motor-Drehzahl, insofern der Winkel- Synchronisierung der Antriebswelle des Generators auf die Kurbelwelle des Motors der Brennkraftmaschine;

2. Stufe: Hochlaufen des Generatorsatz für eine Dauer von ca. 5 bis 15 Sekunden abhängig von der verfügbaren Ladeluft bis ggfs in den Bereich der Nenndrehzahl des Motors; 3. Stufe: Synchronisieren des Generatorsatzes, d. h. der Generatorspannung des Generators, mit dem Netz innerhalb einer Zeit von etwa bis zu 15 Sekunden;

4. Stufe: Umsetzung einer Lastauf Schaltung und danach dann Betrieb des Generatorsatzes synchron mit dem Netz; nämlich weiterhin im Drehzahlregelmodus, d. h. unter Regelung der Drehzahl der Brennkraftmaschine, zur Aufrechterhaltung des synchronen Betriebs.

Um im Ergebnis beim Betrieb eines Generatorsatzes „den Generator mit dem Netz zu synchronisieren“ ist es das Ziel, die Netzspannung und die Generatorspannung, konkret zunächst die Klemmspannung des Generators —bevorzugt in ihren Effektivwerten— als auch die Frequenz und Phasenlage der Netzspannung und der Generatorspannung anzugleichen bzw. die gleiche Wellenform von Spannungen für Generator und Netz in allen Phasen der Spannung zu erreichen. Dazu sollen also die Generatorgrößen einer Generatorspannung, der Generatorspannungsfrequenz und der Generatorspannungsphase und die Netzgrößen, einer Netzspannung, Netzspannungsfrequenz, und Netzspannungsphase angeglichen sein. Diese sollten zunächst den Synchronbedingungen genügen; nur dann kann eine entsprechende Leistungseinspeisung, d. h. des Stroms der elektrischen Leistung in das Stromnetz, insbesondere das elektrische Versorgungsnetz, sachgerecht, d. h. störungs- und schadensfrei erfolgen.

Beim Startbetrieb eines Generator satzes, insbesondere im besonders bevorzugten Falle eines Generatorsatzes mit einem Synchrongenerator, bezüglich eines bei einer Netzspannung betriebenen Stromnetzes, um „den Generator mit dem Netz zu synchronisieren“, ist es also das Ziel, die Generatorspannung bezüglich der Netzspannung zu synchronisieren.

Die Synchronbedingungen fordern grundsätzlich, dass die Spannungen der Synchronmaschine in Form des Synchrongenerators und des Netzes übereinstimmen müssen. Insbesondere müssen die Spannungen des Synchrongenerators und des Netzes —bei vorliegender gleicher Phasensequenz im Falle einer üblicherweise mehrphasigen Spannung, wie die eines Drei- Phasen-Systems— entsprechend den drei Bestimmungsstücken einer Sinusgröße (a) nach Effektivwert der Spannungen (UN, UG) von Netz und Generator sowie (b) Frequenz (f , fG) und (c) Phasenlage (FN, <1>G) der Spannungen von Netz und Generator übereinstimmen. Dies gilt insbesondere da —nachdem ggfs die beiden Spannungen nach Frequenz und Betrag übereinstimmen— es regelmäßig so ist, dass die beiden Spannungen sich nur noch durch die Phasenlage unterscheiden. Die Generatorspannungsphase und die Netzspannungsphase sind vor allem zu verstehen in relativem Bezug zueinander.

Diese Phasenverschiebung wird bislang beseitigt, indem (nochmals) ein kurzzeitiger Eingriff in die Drehzahlstellorgane der Antriebsmaschine vorgenommen wird; also mittels einem hier so in Bezug genommenen „Drehzahlregelmodus“ der Generatorsatz mit Brennkraftmaschine und Synchrongenerator betrieben wird. Zur Veranschaulichung ist der vorgenannte Betrieb eines Generatorsatzes im an sich bekannten Drehzahlregelmodus —beispielhaft in FIG. 2A und FIG. 2B im Zusammenhang mit dem grundsätzlichen Aufbau eines Generatorsatzes in FIG. 1 A und FIG. 1B— in der Zeichnung erläutert. Zur weiteren Erläuterung des Hintergrunds sei hier darauf verwiesen, dass eine vollautomatische Synchronisierung —wie beispielsweise in: https://de.wikipedia.org/wiki/Svnchronoskop beschrieben— üblicherweise durch ein Parallel schalten der jeweiligen Netzteile erfolgt; d.h. durch Einschalten eines dazugehörigen Leistungsschalters „im sogenannten Synchronpunkt“ mit einem Parallelschaltgerät erfolgt, das in Verbindung mit einem Spannungs- und Frequenzabgleichgerät arbeitet.

Die einfachste Art, die Einhaltung der sogenannten Synchronbedingungen zu beobachten —nur um ein Beispiel zu nennen— ist eine sogenannte Synchronisi er säul e. Die beiden Spannungsmesser (für die Spannung der Synchronmaschine bzw. die Spannung des Netzes) sind in einem Doppelspannungsmesser vereinigt, wobei die Zeiger beider Messwerke einer Skala zugeordnet sind. Ebenso sind die beiden Frequenzmesser als Doppelfrequenz-Messer ausgeführt, bei dem die Reihen von Schwingungen in einem Gehäuse nebeneinanderliegen. Um den Phasenwinkel bzw. die Phasenverschiebung der Spannungen zu beobachten dienen sogenannte Phasenlampen.

Daraus lassen sich die Synchronisierungsbedingungen, dass -wie schon erwähnt die Spannungen der Synchronmaschine und des Netzes entsprechend den drei Bestimmungsstücken einer Sinusgröße nach Effektivwert, Frequenz und Phasenlage übereinstimmen müssen— ablesen.

Maßnahmen, die erforderlich sind, um allgemein Synchronbedingungen zu erfüllen —d.h. zum Synchronisieren einer Generatorspannung bezüglich der Netzspannung— bezeichnet man als Synchronisieren. Dies erfolgt beispielsweise mit dem folgenden Vorgehen im Rahmen der vollautomatischen Synchronisierung (oben „3. Stufe“).:

(i) Die Drehfeldgleichheit der Netze wird vor der Erstinbetriebnahme der Anlagen realisiert. (ii) Danach beginnt man damit, die Frequenzen der beiden Spannungen in

Übereinstimmung zu bringen. Dazu muss entsprechend die Drehzahl der

Synchronmaschine geändert werden. Das geschieht üblicherweise durch den Eingriff in das Drehzahlstellorgan der Antriebsmaschine.

(iii) Nachdem die beiden Spannungen nach Frequenz und Betrag übereinstimmen, können sie sich nur noch durch die Phasenlage unterscheiden.

Diese Phasenverschiebung wird beseitigt, indem nochmals ein kurzzeitiger Eingriff in die Drehzahlstellorgane der Antriebsmaschine vorgenommen wird. Dadurch verändert sich die Frequenz der Maschinenspannung -vorliegend also des Synchrongenerators— während dieser Zeit. Diese kurzzeitige Frequenzänderung muss bei Phasengleichheit beendet sein, d.h. wenn über den Kontakten des Leistungsschalters keine Spannung mehr existiert.

Sind damit dann die Synchronbedingungen (i), (ii) und (iii) erfüllt, kann der Leistungsschalter eingeschaltet werden -die Synchronmaschine, hier der Synchrongenerator, also leistungsübertragend an das Stromnetz angeschlossen werden— ohne dass Ausgleichströme zu fließen beginnen. In diesem Falle spricht man von einer Feinsynchronisierung.

Für den Umsetzungsvorgang wird der Generator an einen Punkt gebracht, an dem die Wellenform der Netzspannung genau zu dem passt, was der Generator an Klemmspannung produziert; dies ist beispielsweise im Detail beschrieben in: https://crushtymks.com/energy-and-powei7388-preparing-to-syn chronize-a- generator-to-the-grid.html

Die Parameter einer Generatorsatz-Klemmspannung, also insbesondere Frequenz als auch die Phasenlage der Generatorspannung werden konkret wiederum im Zusammenspiel der Generatorsatz- Steuerung (Genset- Steuerung) und der Motorsteuereinrichtung (ECU) eingestellt; wobei die Motorsteuerung üblicherweise eben jenes Drehzahlstellorgan der Antriebsmaschine steuert.

Vereinfacht gesagt: es erfolgt der Schritt der Abstimmung der Phasenlage zur Erfüllung der Synchronbedingung (oben „(iii)“) dadurch, dass infolge einer in der Generatorsatz-Steuerung festgestellten Phasendifferenz zwischen Klemmspannung des Generators und der Netzspannung von der Generatorsatzsteuerung eine Drehzahlregelung der Brennkraftmaschine über deren Motorsteuerung (ECU) aktiviert wird; die Drehzahlregelung wiederum setzt eine entsprechende Neu-Einstellung zur Drehzahländerung in vorbestimmter Weise um.

Wenn dann —wiederum in der Generatorsatz Steuerung— eine Phasendifferenz zwischen Klemmspannung des Generators und der Netzspannung als ausgeglichen festgestellt wird, wird die in an sich vorbestimmter Weise und unabhängig von der Generatorsatzsteuerung erfolgende Drehzahlregelung von der Motorsteuereinrichtung (ECU) gestoppt.

Generator-Drehzahl problematisch ist, dass —der Sache geschuldet— die Generatorsatz Steuerung (im folgenden auch Genset-Steuerung) und die Motorsteuereinrichtung (ECU) zum Teil unterschiedlichen Steuerprämissen folgen bzw. unterschiedliche Sollwert- oder Vor Steuervorgaben haben.

Dies kann mitunter zur Folge haben, dass ein Abwarten darauf, dass mit der vorgenannten Drehzahlregelung die Brennkraftmaschine an einen für die Synchronität geeigneten „synchronen“ Betriebspunkt gebracht ist, vergleichsweise lange anhält bzw. ein Betriebspunkt des Motors der Brennkraftmaschine für den die Generatorsatz- Steuerung eine Synchronität des Generators feststellt — d. h. insbesondere bis die Phasenwinkel jeweils zwischen einander zugeordneten Phasenspannungen (z. B. bei einer Drei-Phasen-Spannung) von Generator und Netz einen vorgegebenen Wert unterschreiten— vergleichsweise lange auf sich warten lässt. Gemessen an den Anforderungen für Ankopplungszeiten eines Generators an ein Stromnetz, arbeitet eine Drehzahlregelung der Brennkraftmaschine vergleichsweise langsam.

Der Startbetrieb eines Generatorsatzes, insbesondere im besonders bevorzugten Falle eines Generatorsatzes mit einem Synchrongenerator, bezüglich eines bei einer Netzspannung betriebenen Stromnetzes —um „den Generator mit dem Netz zu synchronisieren“— sollte also mit dem Ziel, die Generatorspannung bezüglich der Netzspannung zu synchronisieren, verbessert werden. Insofern stellt eine Anpassung der Frequenz- und Phasenlage nach Maßgabe der Generator satz- Steuerung (zum einen) und durch eine dieser folgenden Steuerung der Solldrehzahl über eine Drehzahlregelung der Brennkraftmaschine (zum anderen) zwar eine verlässliche Methode der Anpassung dar; nicht zuletzt kommt diese Drehzahlregelung im Synchronbetrieb üblicherweise zum Einsatz, wie dies oben erläutert ist.

Es wird aber bei aktuellen Generatorsatz- Steuerungen die Solldrehzahl des Motors auch zum Synchronisieren des Generatorsatzes mit dem Netz (oben „Stufe 3.“) auch mittels der Generatorsatz- Steuerung nachgeregelt; d. h. nach dem Hochlaufen des Generatorsatzes (oben „Stufe 2.“) wird zum Synchronisieren des Generatorsatzes mit dem Netz mittels der Generatorsatz- Steuerung die Drehzahlregelung der Brennkraftmaschine gesteuert; das Steuern der Drehzahlregelung der Brennkraftmaschine mittels der Generator satz- Steuerung wird im Folgenden als Drehzahlregelmodus bezeichnet.

Dieser Vorgang kann bis zu 15 Sekunden oder länger dauern -ist also vergleichsweise lang— und verschenkt somit wertvolle Zeit, welche aber für die Einstufung des Generatorsatz-Systems herangezogen wird und somit einen Ertrag für den Kunden mindert; also ertragsrelevant nachteilig ist.

In einem Drehzahlregelmodus, der insbesondere auch nach einer Lastaufschaltung (oben „Stufe 4.“) aktiv bleibt, kann dieser Vorgang zudem vergleichsweise zu lange anhalten.

WO 2013/139862 A2 beschreibt ein Verfahren zum Synchronisieren eines Generators, der über einen Generatorschalter mit einem Netz verbindbar ist, was durch die folgenden Schritte beschleunigt wird: a) Hochfahren der Generator-Drehzahl von einem Wert, der einer unterhalb der Netzfrequenz liegenden Frequenz entspricht, auf eine Synchronisierungsdrehzahl, die dem Wert, der Netzfrequenz plus/minus einer Frequenzdifferenz zur Synchronisierung entspricht; b) Abwarten, bis der Phasenwinkel zwischen einander zugeordneten Phasenspannungen von Generator und Netz einen vorgegebenen Wert unterschreitet; und c) Verbinden des Generators mit dem Netz durch Einschalten des Generator Schalters. Dieses Verfahren ist noch verbesserbar u. a. .aus den oben genannten Gründen.

An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben mittels der bei einem eingangs genannten Verfahren und Einrichtung zum Betreiben eines Generatorsatzes bzw. bei einer entsprechenden Vorrichtung einer Brennkraftmaschine bzw. eines Generatorsatzes ein Synchronisieren des Generatorsatzes mit dem Stromnetz verbessert werden kann, insbesondere eine Synchronisierungszeit verkürzt werden kann - insbesondere betrifft dies einen Generator in Form eines Synchrongenerators.

Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.

Die Erfindung geht aus von einem eingangs genannten Verfahren zum Betreiben eines Generatorsatzes, bezüglich eines bei einer Netzspannung betriebenen Stromnetzes, wobei der Generatorsatz einen Generator eine Brennkraftmaschine und eine Generatorsatzsteuerung aufweist, wobei:

- die Brennkraftmaschine einen Motor und eine Motorsteuereinrichtung („ECU“) aufweist und ein mit der Motorsteuereinrichtung steuerverbundenes Verbrennungsstellglied aufweist, das mittels einer Verbrennungs- Steuergröße zur momentenbildenden Verbrennungseinstellung des Motors steuerbar ist, und

- der Generator bei einer Generator-Drehzahl mit dem Motor bei einer Motor-Drehzahl antriebsverbunden ist, zum Erzeugen einer Generatorspannung bei einer Generatorspannungsfrequenz am Generator, insbesondere zum Erzeugen der Generatorspannung als eine Klemmenspannung am Generator, wobei

- der Netzspannung eine Netzfrequenz und eine Netzspannungsphase zugeordnet ist, und der Generatorspannung eine Generatorspannungsfrequenz und eine Generatorspannungsphase zugeordnet ist, wobei das Verfahren zum Synchronisierungsbetrieb des Generatorsatzes bezüglich des Stromnetzes, das Synchronisieren der Generatorspannung bezüglich der Netzspannung vorsieht.

Erfindungsgemäß sieht das Verfahren zum Synchronisieren der Generatorspannung bezüglich der Netzspannung, vor, dass die Generatorspannungsfrequenz und/oder die Generatorspannungsphase der vom Generator erzeugten Generatorspannung, bezüglich der Netzfrequenz und/oder der Netzspannungsphase abgestimmt wird.

Erfindungsgemäß ist dazu weiter vorgesehen, dass

- der Generatorsatz in einem Synchronisierungs-Modus zum Synchronisieren der Generatorspannungsphase mit der Netzspannungsphase betrieben wird, und der Motor der Brennkraftmaschine im Betrieb angepasst wird, wobei - der Motor der Brennkraftmaschine in einem Phasenregelmodus unter Anpassung einer Motorphase zur Änderung der Generatorspannungsphase betrieben wird, wobei

- die Netzspannungsphase einem Phasenregler übermittelt wird, und

- der Phasenregler die Motorphase auf eine Phasendifferenz regelt, welche gebildet wird aus einem Unterschied der Generatorspannungsphase zur Netzspannungsphase, wobei

- zur Anpassung der Motorphase in Abhängigkeit der Phasendifferenz ein Phasenparameter in Form der Verbrennungs- Steuergröße zur momentenbildenden Verbrennungseinstellung des Motors eingestellt wird.

Die Erfindung hat somit erkannt, dass in einem Synchronisierungs-Modus, insbesondere vorteilhaft zusätzlich zu einem Drehzahlregelmodus, ein Synchronisieren der Phase des Generatorsatzes mit dem Stromnetz durch einen Phasenregler in verbesserter Weise realisiert werden kann, insbesondere die Synchronisierungszeit durch den verbesserten Phasenregler verkürzt werden kann- insbesondere betrifft dies einen Generator in Form eines Synchrongenerators .

Mit anderen Worten ist im Synchronisierungs-Modus vorgesehen, dass der Motor der Brennkraftmaschine in einem Phasenregelmodus unter Anpassung einer Motorphase zur Änderung der Generatorspannungsphase betrieben wird, insbesondere zum Steuern einer Generatorsatz-Drehzahl; insbesondere des Generators in Form eines Synchrongenerators.

Dabei wird erfindungsgemäß die Netzspannungsphase einem Phasenregler übermittelt, der gemäß dem Konzept der Erfindung die Motorphase auf eine Phasendifferenz der Generatorspannungsphase zur Netzspannungsphase regelt. Dies ermöglicht es, dass der Motor sozusagen direkt auf die Phasendifferenz geregelt werden kann. Eine Netzspannungsphase, insbesondere die Phasendifferenz der genannten Art steht für eine Regelung des Motors bislang nicht zur Verfügung.

Das Konzept der Erfindung ermöglicht es mit der Vorgabe der Phasendifferenz zu einem Phasenregler, insbesondere direkt an einen Phasenregler der Motorsteuerung, dass zur Anpassung der Motorphase in Abhängigkeit der Phasendifferenz ein Phasenparameter in Form der Verbrennungs- Steuergröße zur momentenbildenden Verbrennungseinstellung des Motors eingestellt wird. Die Erfindung geht insofern von der Überlegung aus, dass ein üblicher Motor normalerweise im Drehzahlmodus lediglich die Drehzahl anpasst, bis die Generatorspannungsphase mit der Netzspannungsphase übereinstimmt, ohne dass die Netzspannungsphase zur Steuerung des Motors explizit vorgegeben wäre.

Die Erfindung hat nun erkannt, dass darüber hinaus eine Motorphase auf eine Phasendifferenz der Generatorspannungsphase zur Netzspannungsphase explizit geregelt werden kann in einem Phasenregler, wobei dann zur Anpassung der Motorphase in Abhängigkeit der Phasendifferenz ein Phasenparameter in Form der Verbrennungs- Steuergröße zur momentenbildenden Verbrennungseinstellung des Motors eingestellt wird. Dies kann die Synchronisierungszeit erheblich verkürzen.

Dies kann beispielsweise ein Einspritzparameter für den Motor zur Anpassung der Motorphase in Abhängigkeit der Phasendifferenz sein. Die Verbrennungs-Steuergröße zur momentenbildende Verbrennungseinstellung des Motors ist in einer Weiterbildung bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Kraftstoff-Einspritz-Steuergröße, Gas-Eindüsung- Steuergröße, Drosselklappenstellung-Steuergröße, insbesondere umfasst die Verbrennungs- Steuergröße zur momentenbildenden Verbrennungseinstellung des Motors einen Kraftstoffzuteilparameter für den Motor, insbesondere einen Einspritz- oder Eindüsungs- Parameter und/oder einen Drosselparameter und/oder Zündparameter.

Weiterhin betrifft die Erfindung zur Lösung der Aufgabe betreffend die Vorrichtung eine Einrichtung zum Betreiben eines Generator satzes („Genset“) bezüglich eines bei einer Netzspannung betriebenen Stromnetzes, wobei der Generatorsatz einen Generator eine Brennkraftmaschine und eine Generatorsatzsteuerung aufweist, und die Einrichtung aufweist:

- eine Generator-Sensorik zum Angeben einer Generatorspannungsfrequenz und einer Generatorspannungsphase einer vom Generator erzeugten Generatorspannung, insbesondere abhängig von einer Generatorsatz-Drehzahl beim Betrieb der Brennkraftmaschine,

- eine Netz-Sensorik zum Angeben einer Netzspannung, der eine Netzfrequenz und eine Netzspannungsphase zugeordnet ist, und der Generatorspannung eine Generatorspannungsfrequenz (ίs) und eine Generatorspannungsphase zugeordnet ist,

- eine Steuer- und Regel-Einrichtung zum Synchronisieren der Generatorspannung bezüglich der Netzspannung. Erfmdungsgemäß ist vorgesehen, dass die Steuer- und Regel-Einrichtung ausgebildet ist, das Verfahren nach dem Konzept der Erfindung auszuführen.

In einer bevorzugten Weiterbildung weist die Brennkraftmaschine die Steuer- und Regel- Einrichtung auf, welche ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19 auszuführen, insbesondere wobei die Steuer- und Regel-Einrichtung mit einer elektronischen Steuereinheit (ECU) der Brennkraftmaschine (BKM) verbunden oder ein Teil dieser ist. Vorteilhaft kann wenigstens der Phasenregler als Teil der Motorsteuereinrichtung (ECU) gebildet sein und im Phasenregelmodus, insbesondere nur im Synchronisierungs-Modus, der Motorsteuereinrichtung die Netzspannungsphase übermittelt werden.

Es kann insbesondere in einer besonders bevorzugten Weiterbildung durch ein Drehzahlregelmodul zum Betrieb des Generatorsatzes in einem Drehzahlregelmodus vorgesehen sein, wobei zwischen dem Phasenregler und dem Drehzahlregelmodul geschaltet wird, insbesondere für den Fall, dass sich der Unterschied der Phasendifferenz nicht reduziert bei Einspritzung mit dem Einspritzparameter im Phasenregelmodus zum Synchronisieren die Brennkraftmaschine, wobei dann zum Synchronisieren die Brennkraftmaschine vom Synchronisierungsmodus in den Drehzahlregelmodus umgeschaltet wird, insbesondere nach einer Time-Out-Zeit umgeschaltet wird.

Weiterhin betrifft die Erfindung zur Lösung der Aufgabe betreffend die Vorrichtung einen Generatorsatz mit der Einrichtung gemäß dem Konzept der Erfindung.

Es ist vorgesehen, dass beim erfindungsgemäßen Generatorsatz:

- die Brennkraftmaschine einen Motor und eine Motorsteuereinrichtung („ECU“) aufweist und ein mit der Motorsteuereinrichtung steuerverbundenes Verbrennungsstellglied aufweist, das mittels einer Verbrennungs- Steuergröße zur momentenbildenden Verbrennungseinstellung des Motors steuerbar ist, und

- der Generator bei einer Generator-Drehzahl mit dem Motor bei einer Motor-Drehzahl antriebsverbunden ist, zum Erzeugen einer Generatorspannung bei einer Generatorspannungsfrequenz am Generator, insbesondere zum Erzeugen der Generatorspannung als eine Klemmenspannung am Generator, wobei

- der Netzspannung eine Netzfrequenz und eine Netzspannungsphase zugeordnet ist, und der Generatorspannung eine Generatorspannungsfrequenz und eine Generatorspannungsphase zugeordnet ist, wobei der Generatorsatz zum Synchronisierungsbetrieb des Generatorsatzes bezüglich des Stromnetzes, ausgebildet ist zum:

- Synchronisieren der Generatorspannung bezüglich der Netzspannung.

Erfmdungsgemäß ist vorgesehen, dass die Generatorspannungsfrequenz und/oder die Generatorspannungsphase der vom Generator erzeugten Generatorspannung, bezüglich der Netzfrequenz und/oder der Netzspannungsphase abgestimmt wird, wobei

- der Generatorsatz in einem Synchronisierungs-Modus zum Synchronisieren der

Generatorspannungsphase mit der Netzspannungsphase betrieben wird, und der Motor der Brennkraftmaschine im Betrieb eingestellt wird, wobei- der Motor der Brennkraftmaschine in einem Phasenregelmodus unter Anpassung einer Motorphase zur Änderung der

Generatorspannungsphase betrieben wird, wobei

- die Netzspannungsphase einem Phasenregler übermittelt wird, und

- der Phasenregler die Motorphase auf eine Phasendifferenz regelt, welche gebildet wird aus einem Unterschied der Generatorspannungsphase zur Netzspannungsphase, wobei

- zur Anpassung der Motorphase in Abhängigkeit der Phasendifferenz ein Phasenparameter in Form der Verbrennungs- Steuergröße zur momentenbildenden Verbrennungseinstellung des Motors eingestellt wird.

Vorteilhaft ist der Motor mit dem Generator über eine Antriebswelle momentenübertragend verbunden, wobei beim Betrieb der Brennkraftmaschine ein Rotor gegenüber einem Stator des Generators rotatorisch angetrieben wird zur Erzeugung der Generatorspannung bei der Generatorspannungsfrequenz.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist bei dem Generatorsatz vorgesehen, dass das mit der Motorsteuereinrichtung steuerverbundene Verbrennungsstellglied, das mittels einer Verbrennungs-Steuergröße zur momentenbildenden Verbrennungseinstellung des Motors steuerbar ist, eine Kraftstoffzuteileinrichtung in Form einer Einspritz-, Eindüsungs- und/oder Drossel- und/oder Zündeinrichtung aufweist. Vorzugsweise kann die Einspritzeinrichtung ausgebildet sein zum Einspritzen von Kraftstoff oder eine Gas-Eindüsungseinrichtung bei einem Diesel- oder Otto-Motor. Das mit der Motor Steuereinrichtung steuerverbundene Verbrennungsstellglied, das mittels einer Verbrennungs- Steuergröße zur momentenbildenden Verbrennungseinstellung des Motors steuerbar ist kann auch eine Drosselklappe zur Einstellung eines Gemischgasdurchflusses bei einem Gasmotor und/oder eine Vergaserklappe zur Einstellung eines Verbrennungsgemisches bei einem Otto-Motor aufweisen. Vorliegend wird in Bezug auf eine Brennkraftmaschine mit der Begrifflichkeit und in bevorzugter Ausführung auf einen Motor —bevorzugt Verbrennungsmotor— Bezug genommen: Eine Brennkraftmaschine weist außer dem Motor an sich eine ganze Vielzahl weiterer Komponenten auf, wie die Ladluft- und Abgasführung, sowie Abgas-Behandlung und Aufladung des Motors, Außerdem ist das Injektor- bzw. Gasmischsystem und Steuersystem zu nennen. Unter einem Motor kann gleichwohl nicht nur ein Dieselmotor zu verstehen sein, sondern auch ein Otto-Motor, insbesondere ein Gasmotor, oder dergleichen Verbrennungsmotor als Teil einer Brennkraftmaschine.

Ganz allgemein, unabhängig vom Typ eines Motors, kann der Motor ein mit der Motorsteuereinrichtung steuerverbundenes Verbrennungsstellglied aufweisen, das mittels einer Verbrennungs-Steuergröße zur momentenbildenden Verbrennungseinstellung des Motors steuerbar ist. Darunter fällt beispielsweise eine Kraftstoffzuteileinrichtung, ggfs umfassend eine Zündeinrichtung, insbesondere mit einem oder mehreren der momentenbildenden Verbrennungsstellglieder ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Kraftstoff-Einspritz- Stellglied, Gas-Eindüsung-Stellglied, Drosselklappenstellung-Stellglied. Ein Verbrennungsstellglied ist insofern Teil einer komplexen Verbrennungs-Stelleinrichtung, wie eine Einspritz- oder Eindüsungseinrichtung; beispielsweise ein Common-Rail-System mit einem Injektor oder ein Gasmischer mit einer Eindüseeinrichtung. Eine Einspritz- oder Eindüseeinrichtung kann insbesondere ein Einspritz-, Eindüs- und/oder Drosselelement aufweisen, vorzugsweise zum Einspritzen bzw- Eindüsen von Kraftstoff wie Diesel oder Gas bei einem Diesel- oder Otto-, insbesondere Gas-Motor.

Eine Verbrennungs-Stelleinrichtung kann das Drosselelement in Form einer Drosselklappe zur Einstellung eines Gas-Gemischdurchflusses bei einem Gasmotor und/oder eine Vergaserklappe zur Einstellung eines Verbrennungsgemisches bei einem Otto-Motor aufweisen; dies kann ggfs auch eine Zündeinrichtung umfassen. Ein mit der Motorsteuereinrichtung steuerverbundenes Verbrennungsstellglied ist mittels einer Verbrennungs-Steuergröße zur momentenbildenden Verbrennungseinstellung des Motors steuerbar.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren. Bevorzugt ist der Motor mit dem Generator über eine Antriebswelle momentenübertragend verbunden, wobei beim Betrieb der Brennkraftmaschine ein Rotor gegenüber einem Stator des Generators rotatorisch angetrieben wird zur Erzeugung der Generatorspannung bei der Generatorspannungsfrequenz, insbesondere ist der mit dem Motor der Brennkraftmaschine momentenübertragend verbundene Generator, insbesondere in Form eines Synchrongenerators, starr oder mittels einem Getriebe verbunden.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung nutzt die Erfindung den Umstand, dass die Motorphase mittels eines Motorwinkels und/oder einer Phasenlage der Kurbelwelle ermittelt wird, insbesondere kann die Motorphase als Zeitfunktion eines Motorwinkels (z.B. als Umdrehungswinkel im Verbrennungszyklus) und/oder Phasenlage der Kurbelwelle (z.B. als Kurbelwellen-Drehwinkel) zur Verfügung gestellt sein.

Des Weiteren kann in einer vorteilhaften Weiterbildung die Generatorspannungsfrequenz und/oder die Generatorspannungsphase berechnet werden aus der Motor-Drehzahl und/oder der Motorphase

- unter Berücksichtigung einer Polpaarzahl des Generators, und/oder

- unter Berücksichtigung eines mechanischen Verblockungswinkels zwischen Brennkraft maschine und Generator.

Dem Konzept der Erfindung liegt damit auch die Überlegung zugrunde, dass die Eingangsgrößen zur Bestimmung der Phasenlage von zunächst Motor und Generator und zudem auch der des Netzes grundsätzlich bekannt bzw. ermittelbar sind. Unter einem Anpassen einer zunächst sich von der Netzspannungsphase in der Phasendifferenz unterscheidenden Generatorspannungsphase an die Netzspannungsphase ist grundsätzlich zu verstehen, dass die relative Phasenlagen der Netzspannung (Netzspannungsphase) und der Generatorspannung bei praktisch gleicher Spannungsfrequenz festgestellt und eine entsprechend festgestellte die Phasenlagen beschreibende Phasendifferenz minimiert wird; insofern sind die Generatorspannungsphase und die Netzspannungsphase vor allem zu verstehen in relativem Bezug zueinander.

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung geht von der Überlegung aus, dass für die Verkürzung der Synchronisierungszeit eine Eigenschaft moderner Verbrennungsmotoren genutzt werden kann. Moderne Motorsteuereinrichtungen kennen nämlich die Phasenlage der Kurbelwelle zu jedem Zeitpunkt, da sie winkelrichtig u.a. Einspritzventile oder Zündkerzen ansteuern müssen. Ausgehend von dieser Überlegung hat die Weiterbildung erkannt, dass — wenn der Generator winkeltreu an den Motor angeflanscht ist oder über ein Übersetzungsgetriebe befestigt ist, sodass die Übersetzung also fest oder variabel aber in jedem Fall zu berechnen ist— die Motorphase im Wesentlichen als Zeitfunktion des Motorwinkels bzw. Phasenlage der Kurbelwelle (z. B. f(t)) bekannt ist und zur Generatorspannungsphase fest bestehen bleibt.

Wird nun die Information der Netzspannungsphase in das Motorsteuergerat eingebracht, ist die Motorsteuereinrichtung in der Lage, die Differenz der beiden Phasen zu bestimmen und diese auf ein geeignetes bzw. ggfs erforderliches Minimum zu reduzieren.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass dem Phasenregler im Phasenregelmodus, insbesondere nur im Synchronisierungs-Modus, die Netzspannungsphase übermittelt wird. Insbesondere ist der Phasenregler als Teil der Motorsteuereinrichtung gebildet und es wird im Phasenregelmodus, insbesondere nur im Synchronisierungs-Modus, der Motorsteuereinrichtung die Netzspannungsphase übermittelt. In das Motorsteuergerät wird also bevorzugt der Phasenregler — z. B. ein PLL (Phased Locked Loop) Regler— eingefügt. Dieser vergleicht die Phase des Netzes mit der Motorphase und stellt die Einspritzung -insbesondere unter Änderung der Motorphase— derart ein, dass die Phasenlage -insbesondere zwischen Netzspannungsphase und Generatorspannungsphase— geeignet eingestellt, insbesondere minimiert, wird.

Im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Angeben einer Generatorspannungsfrequenz und/oder einer Generatorspannungsphase einer Generatorspannung abhängig von einer Generatorsatz-Drehzahl beim Betrieb der Brennkraftmaschine erfolgt. Dies verbessert das Zusammenspiel der Generatorsatz- Generatorsatz- Steuerung und der Motorsteuereinrichtung trägt wieder zur Verkürzung der Synchronisierungszeit bei, da der Motor und der Generator in verbesserter Weise in einen phasenstarren Betrieb überführt werden können, insbesondere also bei bereits etwa gleicher Generatorspannungsfrequenz und Netzfrequenz.

Insbesondere, dies vorzugsweise im Motorsteuergerät, dem die Generatorspannungsfrequenz und/oder die Generatorspannungsphase sowie entsprechend die Netzfrequenz und/oder die Netzspannungsphase direkt zur Verfügung steht, kann dazu vorgesehen sein, dass - im Drehzahlregelmodus der Motor der Brennkraftmaschine unter Anpassung einer Motor- Drehzahl zum Steuern einer Generatorsatz-Drehzahl betrieben wird. Insbesondere kann die Motor-Drehzahl in vorbestimmter Weise geändert werden, wodurch die Generatorsatz- Drehzahl gesteuert wird.

Zusätzlich oder alternativ hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass im Synchronisierungs-Modus dem Phasenregler im Phasenregelmodus die Netzspannungsphase übermittelt wird, wobei der Motor der Brennkraftmaschine unter Anpassung einer Motorphase zur Änderung der Generatorspannungsphase betrieben wird.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass der Motor in dem Phasenregelmodus betrieben wird unter Anpassung einer Motor-Drehzahl unter Änderung der Motorphase nach Maßgabe der Phasendifferenz, welche gebildet wird aus einem Vergleich der Generatorspannungsphase zur Netzspannungsphase, insbesondere die Motor-Drehzahl unter Änderung der Motorphase zur Minimierung der Phasendifferenz geregelt wird, wodurch die Generatorsatz -Drehzahl gesteuert wird.

Es kann grundsätzlich vorgesehen sein, dass der Generatorsatz wahlweise in einem Drehzahlregelmodus als Alternative zum Phasenregelmodus im Synchronisierungs-Modus betreibbar ist. Zusätzlich oder alternativ kann vorteilhaft der Generatorsatz wahlweise im Phasenregelmodus im Synchronisierungs-Modus und nachfolgend in einem Drehzahlregelmodus betreibbar sein, insbesondere für den Fall, dass sich der Unterschied der Generatorspannungsphase zur Netzspannungsphase nicht oder nur unwesentlich reduziert im Phasenregelmodus, dann zum Synchronisieren die Brennkraftmaschine in den Drehzahlregelmodus umgeschaltet wird, insbesondere nach einer Time-Out-Zeit umgeschaltet wird.

Im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Generatorspannungsfrequenz und/oder die Generatorspannungsphase zum Bestimmen der Phasendifferenz berechnet wird aus der Motorphase und/oder einer Motor-Drehzahl des Motors der Brennkraftmaschine; dies vorzugsweise im Motorsteuergerät, dem die Generatorspannungsfrequenz und/oder die Generatorspannungsphase sowie entsprechend die Netzfrequenz und/oder die Netzspannungsphase direkt zur Verfügung steht. Dies verkürzt die Regelzeit auf eine erst ggfs aufwändig zu messende Generatorspannungsfrequenz und/oder die Generatorspannungsphase; es kann stattdessen vergleichsweise zügig und mit geringerem Aufwand die Generatorspannungsfrequenz und/oder die Generatorspannungsphase aus der Motorphase und/oder der Motor-Drehzahl im Rahmen eines geeigneten physikalischen Übersetzungs- und Generator-Modells berechnet werden.

Im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der mit dem Motor der Brennkraftmaschine momentenüb ertragend verbundene Generator, insbesondere in Form einer Synchronmaschine-, starr über die Welle an sich oder mittels einem Flansch antriebsverbunden ist; diese Varianten können bei der genannten Berechnung, insbesondere mittels dem physikalischen Versetzungs-Modell (zwischen Motorphase und Generatorphase an Antriebs und Kurbelwelle) und Generator-Modell, berücksichtigt werden. Im Falle der Möglichkeit mit einer Getriebekopplung die Antriebswelle des Generators und die Kurbelwelle des Motors antriebsseitig miteinander zu verbinden ist zu berücksichtigen, dass grundsätzlich ein Getriebe mit einem Übersetzungsverhältnis einen festen Phasenbezug auflöst; auch dies kann bei Bedarf mit einem geeigneten Übersetzungs-Modell berücksichtigt werden.

Im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Generatorspannungsfrequenz und/oder die Generatorspannungsphase berechnet wird aus der Motor-Drehzahl und/oder der Motorphase

- unter Berücksichtigung einer Polpaarzahl des Generators und/oder unter Berücksichtigung eines mechanischen Verblockungswinkels zwischen Brennkraftmaschine und Generator. Insbesondere ist vorgesehen, dass

- zum Synchronisieren die Brennkraftmaschine in einem Drehzahlregelmodus betrieben wird, und, für den Fall eines synchronisierten Betriebs der Brennkraftmaschine aus dem Drehzahlregelmodus, ein Verblockungswinkel erlernt wird, welcher einen Unterschied zwischen einem Motordrehwinkel, insbesondere zwischen einem Kurbelwellenwinkel des Motors und einem Rotorwinkel des Generators angibt.

So ist es im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung vorgesehen, dass im Rahmen einer vorgenannten Regelung zur Anpassung der Motorphase in Abhängigkeit der Phasendifferenz ein Phasenparameter in Form der Verbrennungs- Steuergröße zur momentenbildenden Verbrennungseinstellung des Motors eingestellt wird, dies für den Motor vorzugsweise im Motorsteuergerät bzw. der elektronischen Motor-Steuer- und Regeleinheit (ECU) umgesetzt wird. Vorzugsweise wird der elektronischen Motor-Steuer- und Regeleinheit (ECU)die Generatorspannungsfrequenz und/oder die Generatorspannungsphase sowie entsprechend die Netzfrequenz und/oder die Netzspannungsphase direkt zur Verfügung stehen. Mittels der genannten Regelung kann

- eine zunächst sich von der Netzfrequenz in einer Frequenzdifferenz unterscheidende Generatorspannungsfrequenz an die Netzfrequenz angepasst werden, und/oder

- die sich zunächst von der Netzspannungsphase in der Phasendifferenz unterscheidende Generatorspannungsphase an die Netzspannungsphase angepasst werden.

Insbesondere ist dazu vorgesehen, dass das Angeben einer Generatorspannungsfrequenz und/oder einer Generatorspannungsphase einer Generatorspannung abhängig von einer Generatorsatz-Drehzahl beim Betrieb der Brennkraftmaschine erfolgt, und

- im Synchronisierungs-Modus der Motor der Brennkraftmaschine in einem Phasenregelmodus unter Anpassung einer Motorphase zur Änderung der Generatorspannungsphase betrieben wird, und

- in einem Drehzahlregelmodus zum Steuern einer Generatorsatz-Drehzahl betrieben wird.

Der Generator, insbesondere Synchrongenerator, ist bevorzugt ausgebildet, eine Generatorspannung als eine Klemmenspannung am Generator zu erzeugen; d.h. einer Generatorspannung, der als eine Klemmenspannung eine Generatorspannungsfrequenz und eine Generatorspannungsphase zugeordnet ist. Im Betrieb während des Synchronisierungsvorganges, insbesondere im Synchronisierungsmodus ist der Synchrongenerator noch nicht zum Abgeben und/oder Einspeisen einer elektrischen Leistung für das Stromnetz angeschlossen; d.h. ein Lastschalter oder Hauptschalter am Anschlusspunkt des Generators ist noch nicht geschlossen; in diesem Zustand wird insofern noch keine Leistung erzeugt.

Bevorzugt ist das Verfahren aber dazu ausgebildet, dass der Generatorsatz bereits eine Generatorspannung derart erzeugt, dass er zum Abgeben und/oder Einspeisen einer elektrischen Leistung für das Stromnetz vorbereitet ist, insbesondere zum Abschluss des Synchronisierungsbetriebs des Generatorsatzes (Genset) bezüglich des Stromnetzes und/oder einem dem nachfolgenden Betrieb.

Im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass im Synchronisierungs- Modus die Phasendifferenz für einen phasenstarren Zustand zwischen Generatorspannungsfrequenz und Netzfrequenz angegeben wird. Die Phasendifferenz für einen phasenstarren Zustand kann insbesondere bei etwa gleicher Generatorspannungsfrequenz und Netzfrequenz angegeben werden. Eine Anpassung der Phase ist im Rahmen des Phasenreglers mit Vorteil also insbesondere dann effizient möglich, wenn die Phasendifferenz für einen phasenstarren Zustand zwischen Generatorspannungsfrequenz und Netzfrequenz angegeben wird, d. h. also bei bereits in der Nähe einer insofern richtigen Motor-Drehzahl, welche zu einer nur geringfügig abweichenden, insbesondere etwa gleichen Generatorspannungsfrequenz und Netzfrequenz führt.

Im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass im Rahmen einer vorgenannten Regelung konkret die Frequenzdifferenz als ein Frequenz-Abgleichwert einen Unterschied zwischen Generatorspannungsfrequenz und Netzfrequenz und/oder die Phasendifferenz als ein Phasen-Abgleichwert einen Unterschied zwischen Generatorspannungsphase und Netzspannungsphase angibt zum Einstellen des Phasenparameters in Form der Verbrennungs- Steuergröße zur momentenbildenden Verbrennungseinstellung des Motors in einer Frequenz- und/oder Phasenregel schleife des Phasenreglers. Insbesondere kann mit Vorteil dem Phasenregler am Eingang ein Phasensignal zur Verfügung gestellt werden, das einer streng monotonen, insbesondere linearen, Übertragungsfunktion der Phasendifferenz zwischen der Generatorspannungsphase und Netzspannungsphase folgt, vorzugsweise eine streng monotone, insbesondere lineare, Funktion der Phasendifferenz eines Phasenwinkels zwischen -180° und +180° ist.

Vorzugsweise kann im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung vorgesehen sein, dass — insbesondere zunächst— der Phasenparameter in Form der Verbrennungs-Steuergröße zur momentenbildenden Verbrennungseinstellung des Motors im Drehzahlregelmodus in Abhängigkeit der Frequenzdifferenz derart eingestellt wird, insbesondere im Rahmen einer Vorsteuerung und/oder Vorregelung, dass sich die Frequenzdifferenz minimiert bei Einspritzung mit dem Einspritzparameter.

Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass —insbesondere nachfolgend— der Phasenparameter in Form der Verbrennungs- Steuergröße zur momentenbildenden Verbrennungseinstellung des Motors zur Anpassung der Motorphase in Abhängigkeit der Phasendifferenz derart eingestellt wird, insbesondere im Rahmen einer Vorsteuerung und/oder Vorregelung, dass sich die Phasendifferenz minimiert bei momentenbildender Verbrennungseinstellung des Motors (z. B. Einspritzung oder Eindüsung oder Drosselung) mit dem Verbrennungs- Steuergröße zur momentenbildenden Verbrennungseinstellung des Motors Im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass im Synchronisierungs- Modus zunächst die Motor-Drehzahl verändert wird indem von einer Startdrehzahl des Motors hochgefahren wird bis die Generatorspannungsfrequenz und Netzfrequenz übereinstimmen und dann entsprechend im Phasenregelmodus die Motorphase zur Änderung der

Generatorspannungsphase angepasst wird der Vorteilhaft kann also nach dem Hochfahren dann der Generatorsatz im Synchronisierungs-Modus zum Synchronisieren der

Generatorspannungsphase mit der Netzspannungsphase betrieben werden, insbesondere entsprechend im Phasenregelmodus die Motorphase zur Änderung der Generatorspannungsphase angepasst werden.

Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass im Drehzahlregelmodus für den Fall eines synchronisierten Betriebs der Brennkraftmaschine, ein Verblockungswinkel erlernt wird, welcher einen Unterschied zwischen einem Motordrehwinkel angibt, insbesondere einen Kurbelwellenwinkel und einem Rotorwinkel des Generators angibt, insbesondere wobei die Brennkraftmaschine zum Synchronisieren wenigstens einmal in einem Drehzahlregelmodus betrieben wird.

Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung im Vergleich zum Stand der Technik, welcher zum Teil ebenfalls dargestellt ist, beschrieben. Diese soll die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte Offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:

FIG. 1A ein grundsätzliches Schema eines zum Anschluss an ein elektrisches Stromnetz, insbesondere ein elektrisches Versorgungsnetz, vorgesehenen Generatorsatzes;

FIG. 1B zusätzliche Details eines Drehzahl-Regelmodus des in FIG. 1A gezeigten Generatorsatzes;

FIG. 2A einen Verlauf der Motor-Drehzahl und einer Motorleistung des Motors des in FIG. 1A und FIG. 1B gezeigten Generatorsatzes während des Anlaufbetriebs des Generatorsatzes zum Anschließen an das Stromnetz, nämlich hier ein elektrisches Versorgungsnetz gemäß dem Schema gezeigt in Detail X;

FIG. 2B schematisch den Effekt eines verbesserten Synchronisierens des Generatorsatzes gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der FIG. 3A ff. wobei die Synchronisierungszeit verkürzt werden kann, mittels Synchronisieren des verbesserten Generatorsatzes mit dem Stromnetz, nämlich hier ein elektrisches Versorgungsnetz gemäß dem Schema gezeigt in Detail X;

FIG. 3A eine erste bevorzugte Ausführungsform einer Regelschleife für eine Einrichtung zum Betreiben eines verbesserten Generatorsatzes unter Betreiben einer Brennkraftmaschine als Teil eines Generatorsatzes, d.h. mit einem Generator und einer Brennkraftmaschine gemäß dem Konzept der Erfindung, wobei in dieser Ausführungsform eine Phasenregelung eine Synchronisierung der Generatorspannungsphase Fo mit der Netzspannungsphase FN betrifft; also die Phase F regelt;

FIG. 3B eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer Regelschleife für eine Einrichtung zum Betreiben eines verbesserten Generatorsatzes unter Betreiben einer Brennkraftmaschine als Teil eines Generatorsatzes, d.h. mit einem Generator und einer Brennkraftmaschine gemäß dem Konzept der Erfindung, wobei in dieser Ausführungsform eine Phasenregelung eine Synchronisierung der Generatorspannungsphase Fo mit der Netzspannungsphase FN betrifft und zusätzlich zur Phasendifferenz PD, DF auch einen Frequenzunterschied Af-; also die Phase F und die Frequenz f regelt;

FIG. 3C eine dritte bevorzugte Ausführungsform einer Regelschleife für eine Einrichtung zum Betreiben eines verbesserten Generatorsatzes unter Betreiben einer Brennkraftmaschine als Teil eines Generatorsatzes, d.h. mit einem Generator und einer Brennkraftmaschine gemäß dem Konzept der Erfindung, wobei in dieser Ausführungsform eine Phasenregelung eine transformierte Form F[IN, UN], F[IG, UG] der Generatorspannung 316 oder der Netzspannung 318 empfängt;

FIG. 3D für eine in FIG. 3A, FIG. 3B, FIG. 3C gezeigte Einrichtung, eine Übertragungsfunktion für eine Übertragung eines Abgleichwertes zwischen der Vergleichseinheit und der Vorsteuereinheit der in FIG. 3 A, FIG. 3B, FIG. 3C gezeigten Einrichtung zum Betreiben eines verbesserten Generatorsatzes;

FIG. 4 ein Ablauf diagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben einer Brennkraftmaschine eines Generatorsatzes mit einem Generator und der Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine einen Motor mit einer Einspritzeinrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff aufweist;

FIG. 5 ein Ablaufdiagramm für eine weitere Ausführungsform des in FIG. 4 dargestellten Verfahrens, das über einen zusätzlichen Drehzahlregelmodus verfügt;

FIG. 6 eine weitere Ausführungsform des in FIG. 5 gezeigten Verfahrens, bei dem im Drehzahlregelmodus für den Phasenregelmodus relevante Parameter erlernt werden; FIG. 7 ein grundsätzliches Schema einer bevorzugten Ausführungsform eines zum

Anschluss an ein Stromnetz vorgesehenes Generatorsatzes mit einem Phasenregelmodus gemäß dem Konzept der Erfindung.

Im Folgenden wird eine Ausführungsform eines grundsätzlichen Aufbaus eines Generatorsatzes anhand der FIG. 1 A und FIG. 1B in Bezug auf einen Anlaufbetrieb der FIG. 2A erläutert.

FIG. 1A zeigt einen zum Anschluss an ein Stromnetz 100, insbesondere ein elektrisches Versorgungsnetz, vorgesehenen Generator 106 in Form eines Synchrongenerators SyncGen, als Teil eines Generatorsatzes 102. Ein solcher Generatorsatz 102 wird üblicherweise auch als „Genset“ bezeichnet. Im Folgenden wird auch auf GenSet als Generatorsatz 102 Bezug genommen. Der Generatorsatz 102 der FIG. 1A ist hier schematisch in seinem grundsätzlich gekannten Aufbau gezeigt.

Eine elektrische Anschluss- Verbindung zwischen dem Synchrongenerator SyncGen und dem Stromnetz 100 wird über einen symbolisch als Lastschalter dargestellten Anschlusspunkt 101 hergestellt. Der Generator 106 in Form des Synchrongenerator SyncGen ist Teil eines Generatorsatz-Gesamtsystems, das hier als Generatorsatz GenSet bezeichnet ist und das auch eine Brennkraftmaschine BKM umfasst. Die Brennkraftmaschine BKM weist einen mit „Eng“ bezeichneten Motor 104 und eine mit „ECU“ bezeichnete Motorsteuereinrichtung 110 auf.

Weiterhin umfasst der Generatorsatz GenSet, 102 einen Generator 106, der hier als ein Synchrongenerator SyncGen ausgebildet ist und entsprechend mit „SyncGen“ gekennzeichnet ist, und eine mit „GenCtri“ bezeichnete Generatorsatz- Steuerung 108 aufweist.

In der in FIG. 1A dargestellten Ausführung des Generatorsatzes 102 ist der Generator 106 also als eine Synchronmaschine in Form eines Synchrongenerators SyncGen ausgebildet. Der Synchrongenerator SyncGen ist mit einem Antriebsstrang 104.1 des Motors 104 winkeltreu verbunden. Bevor ein als eine Synchronmaschine ausgebildeter Synchrongenerator SyncGen ans Stromnetz 100 geschaltet wird, muss er —nach asynchronem Anlauf— mit dem Stromnetz 100 synchronisiert werden. Im Generatorbetrieb läuft der Synchrongenerator „SyncGen“ 106 dann allgemein mit relativ konstanter Drehzahl. Ein solcher Synchrongenerator SyncGen kann Blindleistung abgeben. Dadurch kann der Synchrongenerator SyncGen als eine Synchronmaschine zudem zur Blindleistungskompensation und damit insgesamt zur Netzstabilisierung des Stromnetzes 100 verwendet werden. Das Blindleistungsverhalten lässt sich über die Erregung des Synchrongenerators SyncGen 106 beeinflussen.

Die Generatorsatz- Steuerung 108 empfängt dazu einen dem Stromnetz zugeordneten Netzstrom über eine mit einem Spannungswandler versehene Verbindung; dies kann eine zur Leistungs-/ Energieübertragung vorgesehene Anschluss-Verbindung 100.1 des Anschlusspunktes 101 sein und insofern auch unter Nutzung eines Anschluss-Transformators. Vorzugsweise, wie vorliegend, kann ein hier so genannter Spannungswandler, als eine spezielle Form eines Transformators, einer Messverbindung allein zu Messtechnikzwecken (und weniger der Leistungs-/ Energieübertragung) genutzt werden.

Die Generatorsatz- Steuerung 108 ist dazu ausgebildet, über die Anschluss- Verbindung 100.1 relevante Informationen über eine Netzfrequenz fh, eine Netzspannungsphase FN sowie eine Netzspannung UN des Netzstromes des Stromnetzes 100 zu ermitteln. Weiterhin empfängt die Generatorsatz- Steuerung 108 über eine mit einem Spannungswandler versehene Verbindung 106.1 einen dem Generator 106 zugeordnete Generator Spannung. Die Generatorsatz-Steuerung 108 ist dazu ausgebildet über die Verbindung 106.1 auch von -der Generatorspannung relevante Informationen über eine Generatorspannungsfrequenz fG bzw. Generatordrehzahl NG, eine Generatorspannungsphase -im Folgenden Generatorspannungsphase PD— und eine Generatorspannung UG des Generator Stroms zu empfangen. Die Generator satz- Steuerung 108 ist damit ausgebildet, in einem Anlaufbetrieb der Brennkraftmaschine zunächst eine „Gleichstellung“ zwischen Netzstrom und Generatorstrom herzustellen. Die dann folgende Synchronisierung zwischen der Netzspannung und der Generatorspannung wird unter anderem über eine Erregung 108.1 des Generators 106 umgesetzt - die entsprechenden Größen Netzspannung UN, Generatorspannung UG und Netzfrequenz fk, Generatorspannungsfrequenz fG und Netzspannungsphase PN, Generatorspannungsphase PG sind in FIG. 1 A und FIG. 1B als UN, UG bzw. fh, FN bzw., fG, Fs dargestellt.

Die Synchronisierung der Netzspannungsphase PN mit der Generatorspannungsphase PG sowie der Netzfrequenz fN mit der Generatorspannungsfrequenz fG erfolgt mittels einer Drehzahlregelung; oder besser gesagt einer Drehzahlsteuerung mit einem mehr oder weniger fest vorgegebenem Verfahren zur Ändern der Drehzahl. Hierzu wird ein mit „Cs“ bezeichnetes „Geschwindigkeitssteuersignal“ bzw. Drehzahl Steuersignal 108.2 umfassend wahlweise die Drehzahlsteuerbefehle Cs „Drehzahl erhöhen“ und „Drehzahl verringern“ von der Generatorsatz-Steuerung 108 an die Motorsteuereinrichtung 110 übertragen. Die Motorsteuereinrichtung 110 empfängt das Drehzahl Steuersignal 108.2 und ist ausgebildet, das Drehzahl Steuersignal 108.2 in —beispielsweise vorliegend— ein Einspritzsteuersignal 110.1 zur Übermittlung eines Einspritzparameters „Cin“ umzuwandeln und an eine Einspritzeinrichtung EE zu geben, um mit diesem eine Drehzahl des Motors 104 einzustellen. Der Motor 104 meldet mittels des Motorsignals 104.2 eine den Motor 104 betreffende Motor-Drehzahl nM und eine Motorphase FM an die Motorsteuereinrichtung 110.

Die Generatorsatz-Steuerung 108 ist ferner ausgebildet, eine Synchronität zwischen Netzspannung und Generatorspannung zu detektieren.

Liegt Synchronität im Sinne der eingangs genannten Synchronitätsbedingungen und insbesondere zwischen Netzspannungsphase PN mit der Generatorspannungsphase PG sowie der Netzfrequenz fN mit der Generatorspannungsfrequenz fG vor -insbesondere bei gleicher Drehzahl—, so ist die Generator satz- Steuerung 108 ebenfalls ausgebildet, mittels eines Schaltersteuersignals 108.3 am Anschlusspunkt 101 eine elektrisch-leitende Verbindung zwischen dem Stromnetz 100 und dem Generator 106 zur Einspeisung elektrischer Energie herzustellen; insbesondere —wie vorliegend dargestellt ist— den Lastschalter zu schließen.

FIG. 1B zeigt aufbauend auf FIG. 1A zusätzliche Details der Drehzahlregelung des in FIG. 1A gezeigten Generator satzes 102; d. h. also einer an sich bekannten Steuerung des Synchrongenerators „SyncGen“ zur Synchronisierung in einem Drehzahlregelmodus unter vorbestimmtem Einstellen der Einspritzparameter Cin an eine Einspritzeinrichtung EE des Motors 104 -also im eigentlichen Sinne lediglich einer Steuerung. Wie bereits in FIG. 1A erläutert, wird zunächst die Gleichstellung zwischen Generatorstrom und Netzstrom bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel und dann die Synchronität zwischen Netzspannungsphase PN mit der Generatorspannungsphase PG sowie der Netzfrequenz fN mit der

Generatorspannungsfrequenz fG mithilfe des in FIG. 1B gezeigten Drehzahlregelmodus RCM des Drehzahlreglers 150 hergestellt.

Beim Anlaufbetrieb des Generatorsatzes und mittels des Drehzahlreglers 150 gibt die Generatorsatz- Steuerung 108 einen Drehzahlsteuerbefehl Cs an die Motorsteuereinrichtung 110 aus. Das Drehzahl Steuersignal 108.2 wird von einem mit „Rot Conv“ bezeichneten

Drehzahlkonverter 152 empfangen und der Drehzahlsteuerbefehl Cs wird in eine Drehzahl vorgabe konvertiert und bereitgestellt. Ein mit „ECU RotCtrl“ bezeichneter Drehzahlregler 154 empfängt die Drehzahl vorgabe und konvertiert diese in das Einspritzsteuersignal Cin, was über die Einspritzeinrichtung EE die Motor-Drehzahl des Motors 104 steuert. Ein zeitlicher Verlauf der Motor-Drehzahl des Motors 104 während des Anlaufbetriebs wird im Folgenden anhand von FIG. 2 erläutert. FIG. 2A zeigt (mit einer beliebigen Einheit 204 auf der Y-Achse dargestellt)— prinzipielle Verläufe 200 einer Motor- Drehzahl 208 und einer Motorleistung 206 des Motors 104 als Funktion der Zeit 202 während des Anlaufbetriebs eines Generatorsatzes 102, d. h. zum Anschließen eines vom Motor angetriebenen Generators 106, nämlich eines Synchrongenerators SyncGen, an das Stromnetz 100; insbesondere betrifft der Verlauf 200 den Anlaufbetrieb des in FIG. 1A und FIG. 1B gezeigten Generatorsatzes 102 unter Gleichstellung der Ströme und Synchronisierung der Spannungen wie dies in Bezug auf FIG. 1 A und FIG. 1B erläutert wurde.

Der Anlaufbetrieb kann -ergänzend zu der eingangs gegebene Erläuterung— zudem in vier Abschnitte unterteilt werden, nämlich: Einschaltabschnitt, Hochlaufabschnitt,

Synchronisierungsabschnitt und Lastaufschaltab schnitt.

Die Einschaltabschnitt des Motors 104 erfolgt in dem FIG. 2A gezeigten Verlauf 200 zu einem Zeitpunkt TI (21:03:43) und dauert etwa 1 Sekunde. In diesem Zeitraum erfolgen etwa 2 Umdrehungen einer Kurbelwelle des Motors 104 zur grundsätzlichen Winkel- Synchronisierung der Kurbelwelle des Motors 104 bei 120 U/min (rpm).

An den Startabschnitt des Motors 104 schließt sich der Hochlaufabschnitt an. Hierbei erfolgt eine kontinuierliche Erhöhung der Motor-Drehzahl 208 und eine damit einhergehende Erhöhung der Motorleistung206. Das Hochlaufen dauert im Regelfall etwa 10-15 Sekunden und ist abhängig von einer verfügbaren Ladeluft. In dem in FIG. 2A gezeigten Beispiel dauert der Hochlaufabschnitt bis zu einem Zeitpunkt T2 (21:03:50) an. Am Ende des Hochlaufabschnitts erreicht die Motor-Drehzahl 208 einen etwa konstanten Wert und die Motorleistung 206 reduziert sich auf einen Wert nahe null.

Im Anschluss an den Hochlaufabschnitt erfolgt ein Synchronisierungsabschnitt. Während des Synchronisierungsabschnitts wird mittels des im Zusammenhang mit FIG. 1A und FIG. 1B bereits beschriebenen Drehzahlreglers 150 die Motor-Drehzahl des Motors 104 des Generatorsatzes 102 derart eingestellt, bis dass die vom Generator 106 erzeugte Generatorspannung synchron mit der Netzspannung des Stromnetzes 100 ist. Dieser Vorgang kann bis zu 15 Sekunden dauern und endet in dem in FIG. 2 gezeigten Beispiel zu einem Zeitpunkt T3 (21:04:03). Während dieses Synchronisierungsabschnitts wird die eigentliche Synchronisierung des Synchrongenerators zum Stromnetz umgesetzt zum Erreichen der Synchronisierungsbedingungen wie dies eingangs erläutert ist.

Der Lastaufschaltabschnitt schließt sich an den Hochlaufab schnitt an. Der Lastaufschaltab schnitt beginnt vorliegend zum Zeitpunkt T3 (21:04:03). Während des Lastaufschaltab Schnitts erhöht sich die Motorleistung des Motors 104 kontinuierlich. Der Lastaufschaltabschnitt endet mit der Lastaufschaltung vorliegend zum Zeitpunkt T5 (21 :04:50). Zwischen einem dritten Zeitpunkt T3 und einem vierten Zeitpunkt T4 ist ein Abschnitt erkennbar, in dem ein geringer Anteil an Rückleistung erfolgen kann bevor nach dem vierten Zeitpunkt T4 der oben genannte Lastaufschaltabschnitt beginnt.

Das Verfahren zum Betreiben eines Generatorsatzes („Genset“) 102 bezüglich eines bei einer Netzspannung UN betriebenen Stromnetzes, wobei der Generatorsatz einen Generator 106 in Form eines Synchrongenerators SyncGen eine Brennkraftmaschine BKM und eine Generatorsatzsteuerung 108 aufweist, ist in der oben erläuterten Weise grundsätzlich ausgestaltet. Anhand des in FIG. 2A gezeigten Verlaufs 200 der Motor-Drehzahl 208 wird deutlich, dass der Ansatz, allein eine Drehzahlregelung 150 vorzusehen, noch verbesserungswürdig ist.

Während des Synchronisierungsabschnitts weist der Motor 104 des Generator satzes 102 bevorzugter Weise zwar schon eine Motor-Drehzahl auf, die etwa der Motor-Drehzahl während des Betriebs des Generatorsatzes 102 entspricht. Aufgrund einer fehlenden Synchronität der Generatorspannungsphase und der Netzspannungsphase kann eine Energieeinspeisung jedoch noch nicht genutzt werden.

Beim Einsatz des Generatorsatzes 102 als eine Notstromquelle im Falle eines Ausfalls eines Stromerzeugers im Stromnetz 100, ist es essentiell, den Generatorstrom möglichst schnell in das Stromnetz 100 einspeisen zu können. FIG. 2B zeigt die Verläufe 800 einer Motor-Drehzahl 806 und einer Motorleistung 808 eines Motors 104 eines Generator satzes 102 während eines Einlaufvorgangs eines Generatorsatzes 102 zum Anschließen an ein Stromnetz 100, nämlich vorliegend an ein elektrisches Stromnetz.

Bei den dargestellten Verläufen 800 handelt es sich, wie auch in den in FIG. 2A gezeigten Verläufen, um eine Motor-Drehzahl 806 und eine Motorleistung 808 jeweils als Funktion der Zeit während eines Einlaufvorgangs des Generatorsatzes 102. Ebenfalls wie in FIG. 2A sind die vier Abschnitte des Einlaufvorgangs dargestellt: Startabschnitt 810, Hochlaufabschnitt 812, Synchronisierungsabschnitt 814 und Lastaufschaltabschnitt 816.

Der Generatorsatz GenSet 300 gemäß dem Konzept der Erfindung weist in diesem Ausführungsbeispiel die Brennkraftmaschine BKM mit einem Motor 312 und einer Motorsteuereinrichtung („ECU“) auf und ein mit der Motorsteuereinrichtung steuerverbundenes Verbrennungsstellglied.

Das mit der Motorsteuereinrichtung ECU steuerverbundene Verbrennungsstellglied VG, das mittels einer Verbrennungs-Steuergröße VS zur momentenbildenden Verbrennungseinstellung des Motors steuerbar ist, kann eine Kraftstoffzuteileinrichtung in Form einer Einspritz-, Eindüsungs- und/oder Drossel- und/oder Zündeinrichtung aufweisen, vorzugsweise eine Einspritzeinrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff oder eine Gas-Eindüsungseinrichtung bei einem Diesel- oder Otto-Motor und/oder eine Drosselklappe zur Einstellung eines Gemischgasdurchflusses bei einem Gasmotor und/oder eine Vergaserklappe zur Einstellung eines Verbrennungsgemisches bei einem Otto-Motor aufweisen.

Eine Verbrennungs- Steuergröße VS zur momentenbildende Verbrennungseinstellung des Motors ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Kraftstoff-Einspritz-Steuergröße, Gas- Eindüsung- Steuergröße, Drosselklappenstellung-Steuergröße, insbesondere kann die Verbrennungs-Steuergröße zur momentenbildenden Verbrennungseinstellung des Motors einen Kraftstoffzuteilparameter für den Motor 312 umfassen, insbesondere einen Einspritz- oder Eindüsungs-Parameter Cin und/oder einen Drosselparameter und/oder Zündparameter umfassen. Das mit der Motorsteuereinrichtung steuerverbundene Verbrennungsstellglied VG ist mittels einer Verbrennungs- Steuergröße VS zur momentenbildenden Verbrennungseinstellung des Motors steuerbar ist.

Der Generator 314 ist bei einer Generator-Drehzahl NG mit dem Motor 312 bei einer Motor- Drehzahl antriebsverbunden, zum Erzeugen einer Generatorspannung UG bei einer Generatorspannungsfrequenz fG am Generator, insbesondere zum Erzeugen der Generatorspannung UG als eine Klemmenspannung am Generator, wobei

- der Netzspannung UN eine Netzfrequenz fk und eine Netzspannungsphase PN zugeordnet ist, und der Generatorspannung UG eine Generatorspannungsfrequenz fG und eine Generatorspannungsphase <E>G zugeordnet ist.

Das Verfahren zum Synchronisierungsbetrieb des Generatorsatzes Genset bezüglich des Stromnetzes 100 sieht ein verbessertes Synchronisieren der Generatorspannung UG bezüglich der Netzspannung UN vor.

Im Folgenden werden nun anhand der FIG. 3A bis FIG. 7 Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Bei diesen ist generell vorgesehen, dass gemäß dem Konzept der Erfindung die Generatorspannungsfrequenz fG und/oder die Generatorspannungsphase <E>G der vom Generator 314 -nämlich einem Synchrongenerator SyncGen— erzeugten Generatorspannung UG, bezüglich der Netzfrequenz fk und/oder der Netzspannungsphase PN abgestimmt wird.

Dabei ist vorgesehen, dass

- der Generatorsatz 300 in einem Synchronisierungs-Modus zum Synchronisieren der Generatorspannungsphase <E>G mit der Netzspannungsphase PN betrieben wird, und der Motor 312 der Brennkraftmaschine BKM im Betrieb eingestellt wird, wobei der Motor 312 der Brennkraftmaschine BKM in einem Phasenregelmodus PCM unter Anpassung einer Motorphase FM zur Änderung der Generatorspannungsphase <E>D betrieben wird.

Dabei ist vorgesehen, dass

- die Netzspannungsphase PN einem Phasenregler 704 übermittelt wird, und

- der Phasenregler 704 die Motorphase FM auf eine Phasendifferenz PD regelt, welche gebildet wird aus einem Unterschied der Generatorspannungsphase Fs zur Netzspannungsphase FN, wobei - zur Anpassung der Motorphase PM in Abhängigkeit der Phasendifferenz PD ein Phasenparameter in Form der Verbrennungs-Steuergröße VS zur momentenbildenden Verbrennungseinstellung des Motors eingestellt wird.

Besonders gekennzeichnet im Verlauf 800 ist die Auswirkung eines Einsatzes des Konzepts der Erfindung in dem Generatorsatz GenSet 300.

Eine Verwendung einer Phasenregelung gemäß dem Konzept der Erfindung während des Synchronisierungsabschnitts 814, kann die für die Synchronisierung benötigte Zeitspanne verringern, was durch den Pfeil 818 verdeutlicht wird. Dadurch kann der Lastaufschaltab schnitt 816 früher erfolgen, da der Synchronisierungsabschnitt 814 erheblich verkürzt wird. Damit können unter anderem Betriebskosten für einen Betrieb des Generatorsatzes GenSet, 300 reduziert werden und die Leistung des Generatorsatzes 300 kann dem Stromnetz 100 schneller zur Verfügung gestellt werden, d.h. der Generatorsatz 300 kann zu einem —entsprechend der verkürzten Dauer des Synchronisierungsabschnitts 814— früheren Zeitpunkt an das Stromnetz 100 leistungsübertragend angeschlossen werden; d.h. der Leistungsschalter 101 geschlossen werden.

FIG. 3A zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Phasenreglereinrichtung 302 zum Betreiben des Motors 312 der Brennkraftmaschine BKM als Teil des Generatorsatzes 300 mit einem Generator 314 und der Brennkraftmaschine BKM umfassend den Motor 312 gemäß dem Konzept der Erfindung. Die Phasenreglereinrichtung 302 ist ausgebildet, eine vom Generator 314 erzeugte Generatorspannung 316, Uc mit einer Netzspannung 318, UN des Stromnetzes 100 für ein Einspeisen eines Generator Stroms I _a mit der Generatorspannung 316 in das Stromnetz 100 mittels einer Phasenregelung zu synchronisieren.

Dem Stromnetz 100 ist wie erläutert eine Netzfrequenz f , eine Netzspannung UN und eine Netzspannungsphase PN zugeordnet. Entsprechend ist dem Generator 314 in Form des Synchrongenerators SyncGen des Generatorsatzes GenSet, 300 eine Generatorspannungsfrequenz fG und/oder eine Generatorspannungsphase PG einer Generatorspannung UG der vom Generator erzeugten Spannung, insbesondere abhängig von einer Generatordrehzahl NG beim Betrieb der Brennkraftmaschine BKM zugeordnet bzw. kann bestimmt werden. Die Phasenreglereinrichtung 302 hat die Funktion eines noch zu erläuternden Phasenreglers 704 und umfasst eine mit „Phase-Det“ bezeichnete Vergleichseinheit 304 und eine mit „ECU PLL-Ctrl“ bezeichnete Vorsteuereinheit 308.

Die Vergleichseinheit 304 empfängt eine Generatorspannung 316, UG und eine Netzspannung 318, UN und ist ausgebildet, insbesondere eine Generatorspannungsphase Fo aus der Generatorspannung 316 und eine Netzspannungsphase FN aus der Netzspannung 318 zu bestimmen und diese miteinander zu vergleichen. Weiterhin ist die Vergleichseinheit 304 ausgebildet, einen Abgleichwert 306 auszugeben, der einen Unterschied zwischen Generatorspannungsphase und Netzspannungsphase anzeigt. Bei der in FIG. 3A gezeigten Ausführungsform handelt es sich bei dem Abgleichwert 306 um eine Phasendifferenz zwischen Generatorspannungsphase Fs und Netzspannungsphase FN.

Die Vorsteuereinheit 308 empfängt die Phasendifferenz DF und ist ausgebildet, in Abhängigkeit der Phasendifferenz DF einen -in diesem Ausführungsbeispiel beispielhaft gewählten— Einspritzparameter Cin vorzugeben. Wie oben erläutert kann eine Verbrennungs- Steuergröße VS zur momentenbildende Verbrennungseinstellung des Motors ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: Kraftstoff-Einspritz-Steuergröße, Gas-Eindüsung- Steuergröße, Drosselklappenstellung-Steuergröße, insbesondere kann die Verbrennungs-Steuergröße VS zur momentenbildenden Verbrennungseinstellung des Motors einen Kraftstoffzuteilparameter für den Motor 312 umfassen, insbesondere einen Einspritz- oder Eindüsungs-Parameter Cin und/oder einen Drosselparameter und/oder Zündparameter umfassen.

Im Synchronisierungs-Modus wird demnach der Motor 312 der Brennkraftmaschine in einem Phasenregelmodus PCM unter Anpassung einer Motorphase PM zur Änderung der Generatorspannungsphase PD betrieben, insbesondere zum Steuern einer Generatordrehzahl NG.

Dabei wird die Netzspannungsphase PN dem vorgenannten und in FIG. 7 näher erläuterten Phasenregler 704 übermittelt, und der Phasenregler 704 regelt die Motorphase PM auf eine Phasendifferenz PD, DF der Generatorspannungsphase PG zur Netzspannungsphase PN. Dabei wird entsprechend vorliegend ein Einspritzparameter Cin für den Motor 312 zur Anpassung der Motorphase PM in Abhängigkeit der Phasendifferenz PD angepasst. Der Motor 312 der Brennkraftmaschine empfängt den Einspritzparameter Cin und ist ausgebildet, —in diesem Ausführungsbeispiel beispielhaft— die Einspritzeinrichtung anhand des Einspritzparameters zu regeln. Wie oben erläutert kann ein mit der Motorsteuereinrichtung steuerverbundene Verbrennungsstellglied VG, das mittels einer Verbrennungs- Steuergröße zur momentenbildenden Verbrennungseinstellung des Motors steuerbar ist, eine Kraftstoffzuteileinrichtung in Form einer Einspritz-, Eindüsungs- und/oder Drossel- und/oder Zündeinrichtung aufweisen, vorzugsweise eine Einspritzeinrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff oder eine Gas-Eindüsungseinrichtung bei einem Diesel- oder Otto-Motor und/oder eine Drosselklappe zur Einstellung eines Gemischgasdurchflusses bei einem Gasmotor und/oder eine Vergaserklappe zur Einstellung eines Verbrennungsgemisches bei einem Otto- Motor aufweisen.

Insbesondere aufgrund der winkeltreuen Kopplung zwischen Brennkraftmaschine BKM und Generator wirkt sich eine Regelung der Einspritzeinrichtung mittels des Einspritzparameters Cin ebenfalls in vergleichsweise leicht bestimmbarer Weise auf den Generator 314 und damit auf den durch den Generator 314 erzeugten Generatorstrom 316 aus. Der Einspritzparameter Cin wird von der Vorsteuereinheit 308 derart gewählt, dass sich die Phasendifferenz DF zwischen Generatorspannungsphase <E>G und Netzspannungsphase FN bei einer Einspritzeinrichtung mit dem Einspritzparameter Cin reduziert.

In der in FIG. 3A gezeigten Ausführungsform ist die Phasenreglereinrichtung 302A, welche die Funktion eines Phasenregler 704 hat, von einer Motorsteuereinrichtung des Motors 312 der Brennkraftmaschine umfasst. In anderen Ausführungsformen ist ausschließlich die Vorsteuereinheit 308 von der Motorsteuereinrichtung umfasst, wobei die Vergleichseinheit 304 sich außerhalb der Motorsteuereinrichtung befindet, beispielsweise in einer Generatorsatz- Steuerung des Generator satzes 300.

In der bisher beschriebenen Ausführungsform der FIG. 3A der Phasenreglereinrichtung 302A wurde nur Bezug genommen darauf, dass die Phasenregelung eine Synchronisierung der Generatorspannungsphase Fs mit der Netzspannungsphase FN betrifft; also die Phase F regelt.

In einer weitergebildeten in FIG. 3B gezeigten Ausführungsform ist die Phasenreglereinrichtung 302B zusätzlich ausgebildet, die Generatorspannungsfrequenz fG mit der Netzfrequenz fh zu synchronisieren. D. h. das Angeben einer Generatorspannungsfrequenz fG und einer Generatorspannungsphase PG einer vom Generator 140 erzeugten Generatorspannung UG erfolgt abhängig von einer Generatordrehzahl NG beim Betrieb der Brennkraftmaschine BKM.

Dazu kann zunächst im Drehzahlregelmodus der Motor der Brennkraftmaschine unter Anpassung einer Motor-Drehzahl zum Steuern einer Generatordrehzahl NG betrieben werden. Vorzugsweise danach, bzw. darauf aufbauend— kann im Synchronisierungs-Modus -mittels dem in FIG. 3A, FIG. 3B oder FIG. 3C oder dergleichen ausgebildeten Phasenreglereinrichtung 302— dem in FIG. 7 näher erläuterten Phasenregler 704 im Phasenregelmodus PCM jedenfalls die Netzspannungsphase übermittelt werden, wobei der Motor der Brennkraftmaschine unter Anpassung einer Motorphase PM zur Änderung der Generatorspannungsphase PD betrieben wird.

Außerdem wird eine zunächst sich von der Netzfrequenz in einer Frequenzdifferenz unterscheidende Generatorspannungsfrequenz an die Netzfrequenz angepasst, und die sich zunächst von der Netzspannungsphase in der Phasendifferenz unterscheidende Generatorspannungsphase wird -ggfs darauf aufbauend— an die Netzspannungsphase angepasst.

Konkret wird im Synchronisierungs-Modus die Phasendifferenz PD, DF so für einen phasenstarren Zustand zwischen Generatorspannungsfrequenz und Netzfrequenz angegeben, d. h. bei etwa gleicher Generatorspannungsfrequenz und Netzfrequenz angegeben.

In einer derart erweiterten Ausführungsform empfängt die Vergleichseinheit somit zusätzlich die in FIG. 3B in Klammern stehende Generatorspannungsfrequenz fG mit der Netzfrequenz fh und ist ausgebildet, zusätzlich zur Phasendifferenz PD, DF auch einen Frequenzunterschied Af zwischen den empfangenen Frequenzen mit in die Bestimmung eines oben genannten Abgleichwertes 306 einzubeziehen. Weiterhin ist die Vorsteuereinheit 308 ausgebildet, den Frequenzunterschied bei der Vorgabe des Einspritzparameter Cin zu berücksichtigen.

In einer anderen, hier in FIG. 3B gezeigten Ausführungsform ist die Vergleichseinheit 304 also ausgebildet zwei Abgleichwerte 306 —zusätzlich zur Phasendifferenz PD, DF auch einen Frequenzunterschied Af— zu berechnen, die jeweils Informationen über den Unterschied zwischen den empfangenen Frequenzen und den empfangenen Phasen enthalten. Grundsätzlich ist es nicht zwingend erforderlich, dass die Vergleichseinheit 304 die Generatorspannung 316 und die Netzspannung 318 direkt empfängt. In einer anderen hier über die Phasen F in FIG. 3A, FIG. 3B und FIG. 3C angedeuteten Ausführungsform empfängt die Vergleichseinheit 304 nur zwei Phasensignale oder zwei Phasensignale und zwei Frequenzsignale, welche der Generatorspannungsphase und Netzspannungsphase bzw. der Generatorspannungsfrequenz und der Netzfrequenz entsprechen. Entsprechend können aus solchen Phasensignalen -ggfs. Phasen- und/oder Frequenzsignalen— zur Generatorspannung 316 und zur Netzspannung 318 die interessierende Phasendifferenz PD - ggfs zusätzlich zur Phasendifferenz PD, DF auch ein Frequenzunterschied Af— bestimmt werden.

In einer solchen, in FIG. 3C gezeigten, Ausführungsform empfängt die Vergleichseinheit 304 eine transformierte Form F[IN, UN], F[IG, UG] der Generatorspannung 316 oder der Netzspannung 318. Die Vergleichseinheit 304 in dieser Ausführungsform ist zudem ausgebildet, anhand der transformierten Form der Generatorspannung 316 und der Netzspannung 318 die Generatorspannungsphase und die Netzspannungsphase bzw. die Generatorspannungsphase, die Generatorspannungsfrequenz, die Netzspannungsphase und die Netzfrequenz zu ermitteln. Auch daraus kann mittels der Phasenreglereinrichtung 302 die interessierende Phasendifferenz PD, DF und/oder zusätzlich zur Phasendifferenz PD, DF auch ein Frequenzunterschied Af zwischen den empfangenen Frequenzen, bestimmt und ausgeregelt werden.

Insofern kann das Ausführungsbeispiel der FIG. 3C mit der Phasenreglereinrichtung 302 mit der Vergleichseinheit 304 als verallgemeinerte Form einer Phasenregelung verstanden werden, um die Netzspannungsphase PN einem Phasenregler 704 zu übermitteln. Dabei regelt der Phasenregler 704 die Motorphase PM auf eine Phasendifferenz PD, welche gebildet wird aus einem Unterschied der Generatorspannungsphase Fs zur Netzspannungsphase FN und zur Anpassung der Motorphase PM in Abhängigkeit der Phasendifferenz PD ein Phasenparameter in Form der Verbrennungs-Steuergröße zur momentenbildenden Verbrennungseinstellung des Motors eingestellt wird.

Eine Übertragung des Abgleichwertes für vor allem die interessierende Phasendifferenz PD von der Vergleichseinheit 304 an die Vorsteuereinheit 308 kann auf verschiedene Arten realisiert werden. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines Übertragungssignals für den Abgleichwert, das vor allem Phaseninformationen —und bevorzugt sowohl Phaseninformationen als auch Frequenzinformationen— übertragen kann, wird im Folgenden anhand von FIG. 3D erläutert.

Mittels der in FIG. 3A, FIG. 3B oder FIG. 3C oder dergleichen ausgebildeten Phasenreglereinrichtung 302 — werden dem in FIG. 7 näher erläuterten Phasenregler 704 im Phasenregelmodus PCM jedenfalls die Netzspannungsphase übermittelt, wobei der Motor der Brennkraftmaschine unter Anpassung einer Motorphase PM zur Änderung der Generatorspannungsphase PD betrieben wird.

FIG. 3D zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Übertragungssignal zu einer Übertragung eines Abgleichwertes zwischen der Vergleichseinheit 304 und der Vorsteuereinheit 308 der in FIG. 3A, FIG. 3B und FIG. 3C gezeigten Phasenreglereinrichtung 302. Die Übertragung des Abgleichwertes basiert dabei auf einer Pulsweitenmodulation. FIG. 3D zeigt in einem mittleren Bereich einen funktionalen Zusammenhang 352 zwischen einer Pulsweite 360 des Übertragungssignals und der Phasendifferenz 362 für einen Bereich von -180° bis +180°. In diesem mittleren Bereich erhöht sich bei einer Identität zwischen der Netzfrequenz und der Generatorspannungsfrequenz die Pulsweite beginnend von einem Wert von 10% für eine Phasendifferenz von -180° linear auf eine Pulsweite von 90% für eine Phasendifferenz von 180°. Der Bereich außerhalb von -+180° ist in FIG. 3D gekennzeichnet dadurch, dass unterhalb -180° die Drehzahl zu klein ist und über +180° die Drehzahl zu groß ist.

In einer darauf aufbauenden Ausführungsform der Vergleichseinheit 304, ist diese ausgebildet auch einen Frequenzunterschied zwischen der Generatorspannungsfrequenz und der Netzfrequenz zu bestimmen und zu übertragen. Dazu wird die funktionelle Abhängigkeit 352 über den Bereich von -180° bis +180° hinaus erweitert.

In der hier gezeigten Ausführungsform wird bei einer Generatorspannungsfrequenz, die kleiner als die Netzfrequenz ist (fG < fh), unabhängig vom Phasenunterschied eine Pulsweite von 10% für die Bildung des Übertragungssignals verwendet.

Ist die Generatorspannungsfrequenz größer als die Netzfrequenz (fG > fh), wird eine Pulsweite von 90 % unabhängig vom Phasenunterschied für die Bildung des Übertragungssignals verwendet. Das heißt der prinzipielle Aufbau eines PLL Reglers der FIG. 3D weist ein Phasenvergleichselement auf, welches bei weitgehend identischer Netzfrequenz und weitgehend identischer Generatorspannungsfrequenz und einer Phasenwinkeldifferenz zwischen -180 und +180 Grad einen Ausgang hat, der die Phasenwinkel differenz proportional anzeigt.

Der Phasendetektor hat vorliegend noch eine zweite Funktion; wenn nämlich die Motor- Drehzahl Generatorspannungsfrequenz kleiner als die Netzfrequenz ist, zeigt er -180° an. Ist die Generatorfrequenz größer als die Netzfrequenz, zeigt sie +180° an.

Im Folgenden werden zunächst anhand der FIG. 4 bis FIG. 6 grundsätzliche Ablaufpläne der Ausführungsformen eines Verfahrens entsprechend dem Konzept der Erfindung beschrieben.

FIG. 4 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahren 400 zum Betreiben einer Brennkraftmaschine eines Generatorsatzes mit einem Generator und der Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine einen Motor mit einer Einspritzeinrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff aufweist.

Das Verfahren 400 dient zum Synchronisieren einer durch den Generator erzeugten Generatorspannung mit einer Netzspannung Stromnetzes zur Stromeinspeisung, wobei eine Generatorspannungsphase der Generatorspannung und eine Netzspannungsphase der Netzspannung angepasst wird.

Zum Synchronisieren wird die Brennkraftmaschine in einem in FIG. 4 bezeichneten Phasenregelmodus PCM im Schritt 404 betrieben, wobei das Synchronisieren in drei Schritten erfolgt.

Beginnend an einem Startpunkt 402 wird in einem ersten Schritt 406 die Netzspannungsphase und die Generatorspannungsphase bestimmt. Anschließend wird in einem Schritt 408 die Netzspannungsphase mit der Generatorspannungsphase verglichen, wobei ein Abgleichwert gebildet wird, der ausgebildet ist, einen Unterschied, insbesondere eine Phasendifferenz, zwischen der Generatorspannungsphase und der Netzspannungsphase anzugeben. In einem dritten Schritt 410 wird ein Einspritzparameter Cin abhängig vom Abgleichwert vorgegeben, derart, dass sich die Phasendifferenz reduziert, insbesondere minimiert, bei einem Einspritzen von Kraftstoff mit dem Einspritzparameter Cin. Das Verfahren 400 endet mit einem Stoppunkt 412.

Das Verfahren 400 kann einmal oder mehrere Male durchlaufen werden, um eine Minimierung der Phasendifferenz herzustellen. Auch kann das Verfahren 400 kontinuierlich angewandt werden, um eine dauerhafte Synchronität zwischen Netzstrom und Generatorstrom während des Betriebs der Brennkraftmaschine zu gewährleisten. Das Verfahren 400 ist in wenigstens einer abgewandelten Ausführungsform erweitert um zusätzliche Schritte. Einige dieser abgewandelten Ausführungsformen werden anhand der FIG. 5 bis FIG. 6 im Folgenden erläutert. FIG. 5 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform 500, insbesondere in Erweiterung des in FIG. 4 dargestellten Verfahrens, das im Schritt 502 zusätzlich über einen optionalen Drehzahlregelmodus RCM verfügt. Alle bereits aus FIG. 4 bekannten Schritte des in FIG. 4 beschriebenen Verfahrens wurde in FIG. 5 mit gleichem Bezugszeichen übernommen. Im Folgenden werden nur die Änderungen im Vergleich zum in FIG. 4 gezeigten Verfahren erläutert.

Der Drehzahlregelmodus RCM im Schritt 502 umfasst einen Schritt 506 und einen Schritt 508. Im Schritt 506 wird eine Drehzahl vorgabe für den Motor 312 erstellt. Im daran anschließenden Schritt 508 wird die Drehzahl vorgabe in einen Einspritzparameter Cin konvertiert, derart, dass die Drehzahl vorgabe beim Einspritzen mit dem Einspritzparameter Cin vom Motor erreicht wird.

Der Drehzahlregelmodus RCM ist grundsätzlich auch alternativ verfügbar; d. h. grundsätzlich kann bereits zum Synchronisieren die Brennkraftmaschine in einem Drehzahlregelmodus RCM betrieben werden. Bevorzugt wird zum Synchronisieren aber der Phasenregelmodus PCM gewählt. Im Prinzip könnte die Brennkraftmaschine auch nur in einem in FIG. 4 bezeichneten Phasenregelmodus PCM des Schritts 404 betrieben werden.

Der Drehzahlregelmodus RCM ist bevorzugt jedoch zusätzlich verfügbar; d. h. im Rahmen der besonders bevorzugten Ausführungsform wird zum Synchronisieren die Brennkraftmaschine zunächst in einem in FIG. 4 bezeichneten Phasenregelmodus PCM im Schritt 404 betrieben und erst im Anschluss an den erläuterten Phasenregelmodus PCM wird die Brennkraftmaschine in einem Drehzahlregelmodus RCM betrieben. Insbesondere erfolgt dies in einer verfügbaren Variante der Ausführungsform des Verfahrens 500 wenn mittels des Phasenregelmodus PCM eine Synchronisierung erreicht wurde -oder auch, insbesondere nach einer TimeOut-Zeit, nicht erreicht wurde—. Dann wird anschließend an den Phasenregelmodus PCM die Brennkraftmaschine im Drehzahlregelmodus RCM betrieben.

In einer ebenso verfügbaren Variante der Ausführungsform des Verfahrens 500 kann bevorzugt vom Phasenregelmodus PCM des Schritts 404 in den Drehzahlregelmodus RCM des Schritts 502 immer dann umgeschaltet werden, wenn das Synchronisieren der Generatorspannung mit der Netzspannung innerhalb eines vordefinierten Zeitintervalls, insbesondere einer TimeOut- Zeit, nicht erfolgreich ist.

Ein Umschalten zwischen dem Drehzahlregelmodus RCM und dem Phasenregelmodus PCM ist mittels des Verzweigungselements 504 möglich. Das Umschalten zwischen Phasenregelmodus PCM des Schritts 404 und Drehzahlregelmodus RCM des Schritts 502 ist besonders in solchen Fällen vorteilhaft, wenn die Generatorspannungsfrequenz bzw. die Generatorspannungsphase nicht direkt von einer Phasenreglereinrichtung, die das Verfahren 500 ausführt, erfasst wird. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Phasenreglereinrichtung ein Teil der Motorsteuereinrichtung ist. In diesen Fällen kann die Generatorspannungsphase und die Generatorspannungsfrequenz aus einer Motor-Drehzahl und einer Motorphase ermittelt werden, die der Motorsteuereinrichtung moderner Motoren oftmals von den Motoren selbst zur Verfügung gestellt werden. Um von der Motor-Drehzahl und der Motorphase auf die Generatorspannungsphase und die Generatorspannungsphase Generatorspannungsfrequenz schließen zu können, sollten jedoch verschiedene Bestimmungsparameter vorliegen, die am besten zuvor im Drehzahlregelmodus RCM ermittelt wurden.

Eine abgewandelte Ausführungsform des Verfahrens 500, das die Bestimmungsparameter im Drehzahlregelmodus RCM ermittelt, wird im Folgenden anhand von FIG. 6 erläutert.

FIG. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform 600, insbesondere in Erweiterung des in FIG. 5 gezeigten Verfahrens 500, bei dem im Drehzahlregelmodus RCM im Schritt 502 für den Phasenregelmodus PCM im Schritt 404 relevante Parameter erlernt werden. Die Ausführungsform 600 des Verfahrens ist besonders vorteilhaft, wenn die Bestimmung der Generatorspannungsphase anhand der Motorphase und/oder die Generatorspannungsfrequenz anhand der Motorfrequenz erfolgt und für das Bestimmen benötigte Bestimmungsparameter zunächst nicht bekannt sind. In diesen Fall kann das Verfahren 600 genutzt werden, um die Bestimmungsparameter in einer ersten Phase des Verfahrens zu ermitteln. Für die Bestimmung der Generatorspannungsphase aus der Motorphase ist es zweckdienlich, die Winkeldifferenz (im Folgenden auch als Verblockungswinkel bezeichnet) zwischen einer Kurbelwellenphasenlage einer Kurbelwelle des Motors und einer Rotorphasenlage eines Rotors des Generators zu ermitteln. Grundsätzlich kann ein Verblockungswinkel und eine Polpaarzahl auch unabhängig davon erfolgen, ob Synchronität zwischen Netzspannungsphase und Generatorspannungsphase besteht. Die vorgenannte Winkel differenz kann insbesondere dadurch bestimmt werden, in dem verfügbar ist unter welchem Winkel der Generator an den Antriebsstrang des Motors angeflanscht ist; diese Information kann der Generatorsatz- Steuerung und der Motorsteuereinrichtung zugänglich gemacht werden, insbesondere im Rahmen einer GenSet-individualisierten Initialisierung. Soll auch die Generatorspannungsfrequenz aus der Motorfrequenz bestimmt werden, sollte zusätzlich eine Information über eine Polpaarzahl des Generators verfügbar sein. Auch diese Information kann der Generatorsatz-Steuerung und der Motorsteuereinrichtung zugänglich gemacht werden, insbesondere im Rahmen einer GenSet-individualisierten Initialisierung.

Ist mindestens einer der Bestimmungsparameter unbekannt, wird bei dem in FIG. 6 dargestellten Verfahren 600 die Synchronisierung zwischen Generatorspannung und

Netzspannung zunächst im Drehzahlregelmodus RCM im Schritt 502 durchgeführt. Ist die Synchronität hergestellt, sind die Generatorspannungsphase und/oder Generatorspannungsfrequenz der Generatorsatz-Steuerung bekannt.

Durch einen Abgleich der Generatorspannungsphase mit der Motorphase und/oder der Generatorspannungsfrequenz mit der Motorfrequenz kann der Verblockungswinkel und/oder die Polpaarzahl ermittelt werden.

Eine Verbindung 604 zwischen Schritt 602 und Schritt 406 symbolisiert, dass die ermittelten Parameter festgehalten werden und bei einer anschließenden Durchführung des Verfahrens im Phasenregelmodus PCM für die Ermittlung von Generatorspannungsphase und/oder Generatorspannungsfrequenz verwendet werden können.

Im Anschluss wird das Verfahren von dem Drehzahlregelmodus RCM auf den Phasenregelmodus PCM umgestellt. Ändern sich die Bestimmungsparameter, beispielsweise durch einen Tausch des Generators, wird das Verfahren zunächst wieder im Drehzahlregelmodus RCM zur Ermittlung der Bestimmungsparameter betrieben.

Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform eines Generatorsatzes GenSet, 300 anhand von FIG. 7 mit einer Phasenreglereinrichtung 302 zum Ausführen des Verfahrens 600 der FIG. 6 erläutert; d.h. mit einer Phasenreglereinrichtung, mit welcher sich die mit der Beschreibung der FIG. 2B bis FIG. 6 beschriebenen Eigenschaften des Konzepts der Erfindung realisieren lassen.

FIG. 7 zeigt dazu im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform eine Einrichtung zum Betreiben eines Generatorsatzes, aufweisend einen Generator 314 in Form eines Synchrongenerators SyncGen, eine Brennkraftmaschine BKM mit einem als Eng bezeichneten Motor 312 und eine Generatorsatz- Steuerung 108 mit einer Phasenreglereinrichtung 302 und einem Drehzahlregler 150, wobei die Brennkraftmaschine BKM außer dem Motor 312 auch eine Motor Steuereinrichtung 110, ECU aufweist. Der Motor 312 ist momentenübertragend mit dem Synchrongenerator SyncGen verbunden; dies zunächst zum Erzeugen einer Generatorspannung UG bei einer Generatorspannungsfrequenz fis am Generator, insbesondere zum Erzeugen der Generatorspannung UG als eine Klemmenspannung am Generator. Der Generatorsatz erzeugt die Generatorspannung UG derart, dass er zum Abgeben und/oder Einspeisen einer elektrischen Leistung P für das Stromnetz 100 vorbereitet ist, insbesondere zum Abschluss eines Synchronisierungsbetriebs des Generatorsatzes GenSet bezüglich des Stromnetzes 100 und/oder einem dem nachfolgenden Betrieb.

Dem Stromnetz 100 ist eine Netz-Spannung UN mit einer Netzfrequenz fh und einer Netzspannungsphase PN zugeordnet. Der Motor 312 weist hier eine Einspritzeinrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff auf. Im Allgemeinen kann eine Verbrennungs- Steuergröße VS zur momentenbildende Verbrennungseinstellung des Motors ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: Kraftstoff-Einspritz-Steuergröße, Gas-Eindüsung- Steuergröße,

Drosselklappenstellung-Steuergröße, insbesondere kann die Verbrennungs-Steuergröße VS zur momentenbildenden Verbrennungseinstellung des Motors einen Kraftstoffzuteilparameter für den Motor 312 umfassen, insbesondere einen Einspritz- oder Eindüsungs-Parameter Cin und/oder einen Drosselparameter und/oder Zündparameter umfassen.

Entsprechend ist vorgesehen, dass das mit der Motorsteuereinrichtung ECU steuerverbundene Verbrennungsstellglied VG, das mittels einer Verbrennungs-Steuergröße VS zur momentenbildenden Verbrennungseinstellung des Motors steuerbar ist, eine Kraftstoffzuteileinrichtung in Form einer Einspritz-, Eindüsungs- und/oder Drossel- und/oder Zündeinrichtung aufweist, vorzugsweise eine Einspritzeinrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff oder eine Gas-Eindüsungseinrichtung bei einem Diesel- oder Otto-Motor und/oder eine Drosselklappe zur Einstellung eines Gemischgasdurchflusses bei einem Gasmotor und/oder eine Vergaserklappe zur Einstellung eines Verbrennungsgemisches bei einem Otto- Motor aufweist.

Die Einrichtung zum Betreiben des Generatorsatzes („Genset“) bezüglich eines bei einer Netzspannung UN betriebenen Stromnetzes 100 weist auch auf: eine Generator-Sensorik zum Angeben einer Generatorspannungsfrequenz fG und einer Generatorspannungsphase PG einer vom Generator 314 erzeugten Generatorspannung UG, insbesondere abhängig von einer Generatorsatz-Drehzahl NG beim Betrieb der Brennkraftmaschine,

- eine Netz-Sensorik zum Angeben einer Netzspannung UN, der eine Netzfrequenz fh und eine Netzspannungsphase PN zugeordnet ist, und wobei der Generatorspannung UG eine Generatorspannungsfrequenz fG und eine Generatorspannungsphase <E>G zugeordnet ist, und außerdem

- eine Steuer- und Regel-Einrichtung zum Synchronisieren der Generatorspannung UG bezüglich der Netzspannung UN, die gemäß dem Konzept der Erfindung ausgebildet ist.

Die Steuer- und Regel-Einrichtung ist dazu mit der Phasenreglereinrichtung 302 versehen und so ausgebildet, das Verfahren gemäß dem Konzept der Erfindung auszuführen. Insbesondere kann die Steuer- und Regel-Einrichtung, jedenfalls aber die Phasenreglereinrichtung 302, mit einer elektronischen Steuereinheit (ECU) der Brennkraftmaschine BKM verbunden oder ein Teil dieser sein. Der Generatorsatz GenSet, 300 insgesamt ist mit der Einrichtung, insbesondere umfassend die Phasenreglereinrichtung 302, und die Brennkraftmaschine BKM ist mit einer Steuer- und Regel -Einrichtung, insbesondere umfassend die Phasenreglereinrichtung 302 ausgebildet, das Verfahren gemäß dem Konzept der Erfindung auszuführen, insbesondere wobei die Steuer- und Regel-Einrichtung mit einer elektronischen Steuereinheit ECU der Brennkraftmaschine BKM verbunden oder ein Teil dieser ist.

Wie schon zuvor erläutert ist die Brennkraftmaschine BKM mit dem Motor 312 und einer Motorsteuereinrichtung („ECU“) und einem mit der Motorsteuereinrichtung steuerverbundenen Verbrennungsstellglied versehen, das mittels einer Verbrennungs-Steuergröße zur momentenbildenden Verbrennungseinstellung des Motors steuerbar ist. Das mit der Motorsteuereinrichtung steuerverbundene Verbrennungsstellglied, das mittels einer Verbrennungs-Steuergröße zur momentenbildenden Verbrennungseinstellung des Motors steuerbar ist, kann eine Kraftstoffzuteileinrichtung in Form einer Einspritz-, Eindüsungs und/oder Drossel- und/oder Zündeinrichtung aufweisen - dies ist vorzugsweise eine Einspritzeinrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff oder eine Gas-Eindüsungseinrichtung bei einem Diesel- oder Otto-Motor und/oder eine Drosselklappe zur Einstellung eines Gemischgasdurchflusses bei einem Gasmotor und/oder eine Vergaserklappe zur Einstellung eines Verbrennungsgemisches bei einem Otto-Motor.

Der Generator 314 ist bei einer Generator-Drehzahl NG mit dem Motor 312 bei einer Motor- Drehzahl antriebsverbunden, zum Erzeugen einer Generatorspannung UG bei einer Generatorspannungsfrequenz fG mam Generator, insbesondere zum Erzeugen der Generatorspannung UG als eine Klemmenspannung am Generator, wie dies zuvor bereits erläutert wurde.

Der Netzspannung UN ist eine Netzfrequenz fh und eine Netzspannungsphase PN zugeordnet, und der Generatorspannung UG ist eine Generatorspannungsfrequenz fG und eine Generatorspannungsphase <E>G zugeordnet, wobei der Generatorsatz GenSet 300 zum Synchronisierungsbetrieb des Generatorsatzes 102, GenSet bezüglich des Stromnetzes 100, ausgebildet ist zum Synchronisieren der Generatorspannung UG bezüglich der Netzspannung UN. Gemäß dem Konzept der Erfindung ist nun auch bei dem Ausführungsbeispiel des Generatorsatzes 300, GenSet der Ausführungsform der FIG. 7 vorgesehen, dass die Generatorspannungsfrequenz fG und/oder die Generatorspannungsphase Fo der vom Generator 140 erzeugten Generatorspannung UG, bezüglich der Netzfrequenz f und/oder der Netzspannungsphase PN abgestimmt wird.

Der Generatorsatz 300, Gen Set ist dazu in einem Synchronisierungs-Modus zum Synchronisieren der Generatorspannungsphase <E>G mit der Netzspannungsphase PN betreibbar, wobei der Motor 312 der Brennkraftmaschine BKM im Betrieb eingestellt wird.

Dazu ist der Motor 312 der Brennkraftmaschine BKM in einem Phasenregelmodus PCM unter Anpassung einer Motorphase FM zur Änderung der Generatorspannungsphase Fϋ betreibbar.

Wie oben in Bezug auf Fig. 3A, FIG. 3B, FIG. 3C und FIG. 3D erläutert ist wird dazu dem Konzept der Erfindung folgend die Netzspannungsphase PN einem Phasenregler 704 übermittelt, und der Phasenregler 704 regelt mittels der Phasenreglereinrichtung 302 die Motorphase FM auf eine Phasendifferenz PD. Diese Phasendifferenz PD wird gebildet aus einem Unterschied der Generatorspannungsphase Fs zur Netzspannungsphase FN, wobei zur Anpassung der Motorphase PM in Abhängigkeit der Phasendifferenz PD ein Phasenparameter in Form der Verbrennungs-Steuergröße zur momentenbildenden Verbrennungseinstellung des Motors eingestellt wird.

FIG. 7 zeigt dazu -aufbauend auf FIG. 3A bis FIG. 3B— ein zum Anschluss an ein Stromnetz 100 vorgesehenen Generatorsatz 702 ausgebildet zur Ausführung eines Phasenregelmodus PCM. Einige Bestandteile des Generatorsatzes 702 sind bereits zuvor erläutert worden. in Bezug auf FIG. 1A und FIG. 1B. So ist hier nochmals gezeigt, dass der Motor Eng, 312 mit dem Generator 314 in Form des Synchrongenerators SyncGen über eine Antriebswelle momentenübertragend verbunden ist, wobei beim Betrieb der Brennkraftmaschine ein Rotor gegenüber einem Stator des Generators rotatorisch angetrieben wird zur Erzeugung der Generator Spannung UG bei der Generatorspannungsfrequenz fG. insbesondere der mit dem Motor der Brennkraftmaschine momentenübertragend verbundene Generator 106, vorliegend in Form eines Synchrongenerators, starr oder mittels einem Getriebe verbunden ist. Der Generatorsatz 702, bzw. das GenSet 300, ist damit ausgebildet zur Ausführung einer Phasenregelung PCM im Phasenregler 704, die ausgebildet ist das Einspritzsteuersignal Cin auf Basis eines Phasenunterschieds zwischen der Generatorspannungsphase Fo und der Netzspannungsphase FN ZU bestimmen. Die Phasenregelung PCM umfasst dazu im Phasenregler 704, einen mit „SyncDet“ bezeichneten Synchronisierungsdetektor 706, eine mit „Conv“ bezeichnete Konvertereinheit 708 sowie die im Zusammenhang mit FIG. 3 A bereits beschriebene Vergleichseinheit 304 und Vorsteuereinheit 308.

Wie auch in FIG. 3A empfängt die Vergleichseinheit 304 die Generatorspannungsphase Fs und die Netzspannungsphase FN und ist dazu ausgebildet, die Phasendifferenz DF zwischen beiden Phasen zu berechnen. Im Unterschied zu der in FIG. 3A gezeigten Einrichtung wird die Generatorspannungsphase Fs nicht direkt aus der Generatorspannung abgeleitet, sondern aus der Motorphase FM ermittelt. Dazu empfängt die Konvertereinheit 708 die Motorphase FM und ist ausgebildet, anhand der Motorphase FM und dem Verblockungswinkel die Generatorspannungsphase Fs zu bestimmen. Die Netzspannungsphase FN empfängt die Vergleichseinheit 304 von dem Synchronisierungsdetektor 706, der ausgebildet ist, diese aus der Netzspannung zu ermitteln.

Bei der Umrechnung von Motorwinkelgeschwindigkeit und Netzwinkelgeschwindigkeit wird also die Polpaarzahl des Generators vorteilhaft berücksichtigt. Wenn das Motorsteuergerät den mechanischen Verblockungswinkel nicht kennt, kann dieser gelernt werden. Das geschieht durch einen sogenannten Synchronitätserkenner, welcher einen entsprechenden Signalwert ausgibt sobald er die Synchronität zwischen Generatorspannungsphase und Netzspannungsphase feststellt. Wenn gleichzeitig das Motormoment noch Nahe des Reibmomentes ist, wird der „Verblockungswinkel" gespeichert; damit ist man in der Lage Generator-Frequenz und Generator-Phase auszugeben und der PLL Regler kann arbeiten.

Weiterhin umfasst der Generatorsatz 702 bzw. das GenSet 300 einen mit „Timer“ T bezeichneten Zeitgeber 710, der ausgebildet ist, nach einer vordefinierten Zeitspanne, in der die Generatorspannung mit der Netzspannung nicht synchronisiert werden konnte, einen Schalter 712 zu betätigen, der von einem Phasenregler 704 auf einen Drehzahlregler 150 umschaltet. Erfolgt also die Synchronisierung nicht spätestens nach einer Timeoutzeit T wird die Struktur für ein "Teach In" auf normalen Drehzahlregler umgeschaltet und damit eine Synchronisierung mittels des vorgenannten „Speed Up / Speed Down“ über die Drehzahlvorgabe durchgeführt.

Mittels der bereits in FIG. 1A und FIG. 1B beschriebenen Drehzahlregelung erfolgt daraufhin die Synchronisierung zwischen Generatorspannung UG und Netzspannung UN.

Ist das System dann synchron, wird eine Synchronbedingung gemeldet und es ist möglich, sich den neuen Verblockungswinkel (Relation von Generator- und Motorwinkel bzw. -phase) zu merken. Beim nächsten Start kann das System dann eine Schnell-Synchronisierung über den PLL Phasenregler durchführen. Nachdem eine Synchronisierung also hergestellt ist, sendet der Synchronisierungsdetektor 706 ein Signal an die Konvertereinheit 708, um den Verblockungswinkel zu lernen.

In einer weiteren in FIG. 7 angedeuteten Ausführungsform empfängt die Vergleichseinheit 304 zusätzlich zu der Generatorspannungsphase und der Netzspannungsphase auch die in Klammer stehende Netzfrequenz fh und Generatorspannungsfrequenz fG und ist ausgebildet, zusätzlich zum Phasenunterschied auch einen Frequenzunterschied zu ermitteln - insofern entspricht dies der Ausführungsform wie diese in Bezug auf FIG. 3B erläutert ist. In der hier gezeigten Ausführungsform werden anschließend der Phasenunterschied und der Frequenzunterschied in einem Übertragungssignal —wie in FIG. 3D beschrieben— an die Vorsteuereinheit 308 übertragen. Die Vorsteuereinheit 308 ist ausgebildet, im Anschluss an den Empfang des Übertragungssignals auf Basis des Phasenunterschieds und des Frequenzunterschieds den hier - -beispielhaft für einen Phasenparameter in Form der Verbrennungs- Steuergröße zur momentenbildenden Verbrennungseinstellung des Motors— genannten Einspritzparameter Cin zu bestimmen.

Um in der in FIG. 7 dargestellten Ausführungsform auch die Generatorspannungsfrequenz fG an die Vergleichseinheit 304 übertragen zu können, wird diese zuvor von der Konvertereinheit 708 aus der Motor-Drehzahl nM auf Basis einer zuvor ermittelten Polpaarzahl des Generators berechnet. Die Netzspannungsphase kann über einen Analogkanal erfasst werden. Die Netzspannungsphase kann auch über einen Binäreingang erfasst werden. Der Binäreingang bekommt bei positiver Halbwelle einen Highpegel bei negativer Halbwelle einen Lowpegel, sodass die Nulldurchgänge dem Spannungsnulldurchgang entsprechen. Der Phasenvergleich und/oder Frequenzvergleich kann auch außerhalb der ECU durchgeführt werden und über einen PWM -(Pulsweiten-Modulation)-Eingang der ECU zugeführt werden.

BEZUGSZEICHENLISTE

100 Stromnetz, insbesondere elektrisches Versorgungsnetz

100.1 Anschluss- Verbindung mit Messwandler 101 Anschlusspunkt, Lastschalter

102 Generatorsatz, GenSet - Generatorsatz-Gesamtsystem BKM Brennkraftmaschine 104 Motor (Eng) der Brennkraftmaschine BKM 104.1 Antriebsstrang 104.2 Motorsignal

106 Generator

SyncGen Synchrongeneratori 06.1 Verbindung mit Messwandler und/oder Transformator

108 Generatorsatz-Steuerung mit Steuerbefehl, GenCtrl 108.1 Erregung

108.2 Drehzahl Steuersignal mit Drehzahl-Steuerbefehl Cs 108.3 Schaltersteuersignal, Lastschalter 110 Motorsteuerung (ECU) im Text auch Motorsteuereinrichtung 110.1 Ein spritz Steuersignal mit Einspritzparameter Cin f _G Generatorspannungsfrequenz

<E>G, PG Generatorspannungsphase UG Generatorspannung fN Netzfrequenz

FN, PN Netzspannungsphase UN Netzspannung nM Motor-Drehzahl

FM Motorphase NG Generatorsatz -Drehzahl P Leistung RCM Drehzahl -Regelmodus eines Drehzahlreglers 150 im Schritt 502 PCM Phasen-Regelmodus einer Phasenregelung 704 im Schritt 404 150 Drehzahlregler mit Drehzahlregelung RCM 152 Drehzahlkonverter (Rot Conv) 154 Drehzahlregler (ECU, RotCtrl)

200 Verlauf Motor-Drehzahl und Motorleistung 202 Zeit 204 Einheit 206 Motor-Drehzahl 208 Motorleistung

TI, T2, T3, T4, T5 Zeitpunkte

300 Generator satz, Gen Set

302 Einrichtung 304 Vergleichseinheit (Phase Det)

306 Abgleichwert (Df), Phasen- bzw. Frequenz-Differenz 308 Vorsteuereinheit (ECU, PLL Ctrl)

310 Einspritzsteuersignal 312 Motor (Eng)

314 Generator

SyncGen Synchrongenerator 316 Generatorspannung, UG 318 Netz ström

PM Motorphase 350 funktionelle Abhängigkeit für Pulsweite 352 Pul sweitenfunktion 360 Pulsweite 362 Phasendifferenz/Frequenzdifferenz gemäß Abgleichwert (Df), Phasen- bzw. Frequenz-Differenz

400 Verfahren

402 Startpunkt 404 Schritt, Phasenregelmodus PCM

406 Schritt, Netzspannungsphase und Generatorspannungsphase bestimmen

408 Schritt, Netzspannungsphase mit Generatorspannungsphase vergleichen 410 Schritt, Einspritzparameter abhängig vom Abgleichwert

412 Stopppunkt

500 Verfahren

502 Schritt, Drehzahlregelmodus, RCM 504 Verzweigungselement

506 Schritt, Geschwindigkeitsvorgabe im Text Schritt 508 Schritt, Geschwindigkeitsvorgabe in Einspritzparameter konvertieren 600 Verfahren 602 Ermitteln der Parameter im Text Schritt

604 Festhalten der Parameter im Text Verbindung

702 Generatorsatz

704 Phasenregler mit Phasenregelung PCM 706 Synchronisierungsdetektor (SyncDet)

708 Konvertereinheit (Conv) 710 Zeitgeber (Timer)

712 Schalter 800 Verlauf von Motorparametern

806 Motor-Drehzahl 808 Motorleistung 810 Einschaltabschnitt 812 Hochlaufabschnitt 814 Sy nchroni si erung Sy nchroni si erungsab schnitt

816 Lastaufschaltungsabschnitt

818 Pfeil, Verringerung der Zeitspanne durch Phasenregelung