本發(fā)明涉及用于識別由內(nèi)燃機和帶驅(qū)動的啟動發(fā)電機形成的裝置的傳動帶的結(jié)構(gòu)變化特別是變長和/或磨損的方法。

背景技術(shù)：

在機動車中電機可用作所謂的啟動發(fā)電機，為的是一方面在電機的電動運行時起動內(nèi)燃機，另一方面在電機發(fā)電運行時產(chǎn)生用于車載電網(wǎng)和機動車電池的充電的電流。這種類型的電機可通過傳動帶和內(nèi)燃機或者曲軸連接，例如通過內(nèi)燃機的楔形筋條式傳動帶（所謂的帶傳動的啟動發(fā)電機，RSG）。

傳動帶的獨特的特性，如它的長度，通常是和由啟動發(fā)電機、內(nèi)燃機、并且在必要時其它和傳動帶連接的部件如風(fēng)扇或者冷卻劑泵組成的系統(tǒng)精確地適配。傳動帶的磨損和變長會導(dǎo)致系統(tǒng)的功能受到限制、例如導(dǎo)致預(yù)張緊的下降，并且因此導(dǎo)致可傳遞的轉(zhuǎn)矩的下降。

DE 10112568 A1公開了用于識別在啟動發(fā)電機系統(tǒng)的驅(qū)動裝置中的轉(zhuǎn)差率的方法。其中，在比較級中識別出轉(zhuǎn)差率，將一些與轉(zhuǎn)速相關(guān)的輸入?yún)?shù)特別是三相電流發(fā)電機的轉(zhuǎn)速和曲軸轉(zhuǎn)速輸入到所述比較級中。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明，建議了用于識別具有權(quán)利要求1特征的由內(nèi)燃機和帶傳動的啟動發(fā)電機組成的裝置的結(jié)構(gòu)變化特別是傳動帶的變長和/或磨損的方法。有利的設(shè)計方案是從屬權(quán)利要求和接下來的說明的內(nèi)容。

本方法用于的措施是，確定帶傳動的啟動發(fā)電機（準確地說就是轉(zhuǎn)子）的轉(zhuǎn)動運動的開始和內(nèi)燃機（準確地說它的曲軸）的轉(zhuǎn)動運動的開始之間的時間間隔，并且從這個時間間隔和基準值的比較中推斷出傳動帶的結(jié)構(gòu)變化特別是傳動帶變長和/或磨損。傳動帶的結(jié)構(gòu)變化例如變長（特別是通過拉緊索的老化）或者磨損（例如傳動帶表面特別是肋條的磨損，由此使得用于帶驅(qū)動的傳動帶變長，或者彈性模量發(fā)生變化）影響所測量的持續(xù)時間，這樣，持續(xù)時間的變化可推斷出傳動帶的結(jié)構(gòu)變化。

發(fā)明優(yōu)勢

本發(fā)明提供一種能提早識別傳動帶的超出允許的量的結(jié)構(gòu)變化的可行方案。不必在固定規(guī)定的時間間隔中，或者在固定規(guī)定的運行小時的數(shù)量之后更換傳動帶。這樣就可阻止更換僅有少許變長/磨損且還能使用的傳動帶，而不存在安全風(fēng)險。作為取代方案，只有當(dāng)由于已識別到傳動帶有變化才相應(yīng)更換傳動帶是合適的。可降低成本，并且可節(jié)省材料。也可避免用于不必要的維修的時間消耗。除此之外還可使用通常本來已存在的器件來實施所述方法。不需要附加的傳感器之類的東西。

有利地，帶傳動的啟動發(fā)電機的轉(zhuǎn)動運動的開始和內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)動運動的開始之間的時間間隔可考慮用于檢查傳動帶的變化。其原因在于，始于靜止狀態(tài)，當(dāng)在帶傳動中沒有轉(zhuǎn)矩并且承載分支和空載分支具有同一張力時，在啟動發(fā)電機的轉(zhuǎn)動運動開始之后首先縮短承載分支，并且延長空載分支，直到內(nèi)燃機起動。用于縮短和變長所需的時間與傳動帶的結(jié)構(gòu)特別是與傳動帶的長度和傳動帶的狀態(tài)有關(guān)。

基準值特別是表示用于新的、未變長的和非封閉的基準傳動帶的時間間隔的數(shù)值。

優(yōu)選地當(dāng)確定的時間間隔和基準值之間的差別達到或者超過閾值時則識別出超過傳動帶的結(jié)構(gòu)變化的允許的量。分別根據(jù)所述差別大小的情況能夠推斷出傳動帶變化的程度。

有利地當(dāng)借助啟動發(fā)電機起動（也就是開動）內(nèi)燃機時確定時間間隔。特別是在每次起動內(nèi)燃機時確定時間間隔。因此，特別是可確定時間間隔隨時間變化的趨勢。只要啟動發(fā)電機處于轉(zhuǎn)動運動中，則通過傳動帶將轉(zhuǎn)矩傳遞到內(nèi)燃機。只要轉(zhuǎn)矩足夠大，特別是當(dāng)所述轉(zhuǎn)矩達到或者超過內(nèi)燃機的所謂的起動力矩，則內(nèi)燃機開始轉(zhuǎn)動。

代替地（特別是只有）在以下情況中才在起動內(nèi)燃機時確定時間間隔，即為了保證傳動帶和傳動帶張緊器位于它們相應(yīng)的靜止位置中，在這次相應(yīng)的起動之前在特定的時間段上內(nèi)燃機沒有運行。

優(yōu)選地確定大量的時間間隔。為此，特別是通過大量地起動內(nèi)燃機分別確定時間間隔。特別是從大量的時間間隔中推斷出傳動帶的變化。時間間隔例如可基于環(huán)境條件如不同的溫度、濕度、霜降隨測量而具有偏差。通過大量的時間間隔的確定和分析特別是可防止通過由于不利的環(huán)境條件暫時地達到閥值而錯誤地推斷出傳動帶的變化。只有持久地達到閾值時才推斷出傳動帶的變化。

優(yōu)選地對大量的時間間隔進行統(tǒng)計分析，并且和基準值進行比較。有利地從大量的時間間隔中確定統(tǒng)計平均值，并且和基準值進行比較。優(yōu)選地代替或者附加地進行時間序列分析。特別是可在這個過程中確定時間間隔的趨勢或者趨勢線。

有利地在帶傳動的啟動發(fā)電機開始轉(zhuǎn)動運動時確定或者接收第一時間戳。優(yōu)選地在內(nèi)燃機轉(zhuǎn)動運動開始時確定或者接收第二時間戳。特別是第一或者第二時間戳是由啟動發(fā)電機的或者內(nèi)燃機的相應(yīng)的控制器確定的。

從第一時間戳和第二時間戳中確定時間間隔?？稍趩影l(fā)電機的控制器中和/或在內(nèi)燃機的控制器中和/或在另一第三臺控制器中執(zhí)行時間間隔的確定和該時間間隔的分析。分別根據(jù)在哪個控制器中進行確定，將相應(yīng)的時間戳從其余的控制器發(fā)送到這個控制器中，并且被這個控制器接收。

所述控制器特別是通過現(xiàn)場總線例如CAN-總線彼此數(shù)據(jù)傳輸?shù)剡B接。特別是可和現(xiàn)場總線的節(jié)拍同步地確定和發(fā)送相應(yīng)的時間戳（例如和1 MHz-總線節(jié)拍同步，所述節(jié)拍相當(dāng)于1 μs的增量）。特別是可使用現(xiàn)場總線-通信的時間戳。

當(dāng)識別到傳動帶的變化時優(yōu)選地在故障存儲器中建立故障記錄。代替地或者附加地能夠優(yōu)選地輸出可視的和/或聲音的消息，例如可激活在機動車的儀表板區(qū)域中的報警燈。這樣可以提示機動車司機應(yīng)該更換傳動帶。

按本發(fā)明的計算單元例如機動車的控制器尤其在編程技術(shù)上被設(shè)置用于執(zhí)行按本發(fā)明的方法。

以計算機程序的形式實施本方法也是有利的，因為這可產(chǎn)生特別低的成本，特別是當(dāng)所實施的控制器還可用于其它的任務(wù)并且因此本來就已設(shè)置時。用于提供計算機程序的合適的數(shù)據(jù)載體尤其是磁的、光的和電的存儲器，例如硬盤、閃存、EEPROM、DVD等。經(jīng)由計算機網(wǎng)絡(luò)（英特網(wǎng)、以太網(wǎng)等）對程序的下載也是可行的。

本發(fā)明的其它優(yōu)點和設(shè)計方案從說明書以及所附的附圖中得出。

下面借助附圖中的一些實施例并參考附圖對本發(fā)明進行說明。

附圖說明

圖1：簡圖示出具有內(nèi)燃機和傳動帶傳動的啟動發(fā)電機的機動車的帶傳動裝置，該帶傳動裝置設(shè)置是用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選的實施形式。

圖2：簡圖示出具有內(nèi)燃機和傳動帶傳動的啟動發(fā)電機的機動車的帶傳動裝置，所述啟動發(fā)電機在機動運行和發(fā)電運行中運行。

圖3：以方框圖方式簡圖示出根據(jù)本發(fā)明的方法的一種優(yōu)選的實施形式。

圖4：簡圖示出內(nèi)燃機的起動過程的時間間隔的示意圖，所述圖表可在根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選實施的實施形式中確定。

圖5：簡圖示出具有內(nèi)燃機和帶傳動的啟動發(fā)電機的機動車的帶傳動裝置，其中，在起動內(nèi)燃機時借助帶傳動的啟動發(fā)電機起動。

具體實施方式

在圖1中簡圖示出機動車的帶傳動裝置，用附圖標記100表示。

機動車的內(nèi)燃機110具有曲軸，所述曲軸與曲軸傳動輪150不可轉(zhuǎn)動連接。將曲軸傳動輪150例如設(shè)計為帶盤。

內(nèi)燃機110通過傳動帶120，例如通過楔形筋條傳動帶與傳動帶傳動的啟動發(fā)電機130連接，以傳遞轉(zhuǎn)矩。傳動帶120特別是力，和/或形狀適配地嚙合到啟動發(fā)電機130的曲軸傳動輪150和驅(qū)動輪131中。傳動輪131與啟動發(fā)電機130的轉(zhuǎn)子不可轉(zhuǎn)動地連接。內(nèi)燃機110通過傳動帶120與其它的部件160，如風(fēng)扇或者冷卻劑泵連接。

設(shè)置第一控制器115，特別是用于控制內(nèi)燃機110，設(shè)計第二控制器135特別是用于控制啟動發(fā)電機130?？刂破?15和135通過現(xiàn)場總線170，例如通過CAN總線傳輸數(shù)據(jù)地彼此連接。特別是將第一控制器115設(shè)置為用于實施根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選的實施形式。需要指出的是，代替地或者附加地也可將第二控制器135設(shè)置為用于實施根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選的實施形式。

眾所周知，啟動發(fā)電機既可機動地運行，也可發(fā)電地運行。因此，傳動帶必須能夠向兩個方向傳遞轉(zhuǎn)矩。所以將傳動帶例如設(shè)計為楔形筋條傳動帶。根據(jù)起動生器130是否是機動運行還是發(fā)電運行，變換傳動帶120的承載分支和空載分支。此外，還設(shè)置相應(yīng)的傳動帶張緊器140，以便預(yù)張緊傳動帶120。所述傳動帶張緊器140例如可設(shè)計為擺動式傳動帶張緊器，所述擺動式傳動帶張緊器包括例如兩個擺動臂141a和141b，所述擺動臂特別是通過彈簧機構(gòu)143彼此連接。這兩個擺動臂141a和141b的轉(zhuǎn)動軸例如與啟動發(fā)電機130的傳動輪131的轉(zhuǎn)動軸132在同一直線上。擺動式傳動帶張緊器或者雙臂式張緊器的其它實施方式也可具有與啟動發(fā)電機的轉(zhuǎn)動軸不在同一直線上的軸。因此，傳動輪131的這個轉(zhuǎn)動軸132同時也是擺動式傳動帶張緊器120的轉(zhuǎn)動軸。每個擺動臂141a或者141b分別與張緊輪142a或者142b連接。

在圖2中與圖1相類似地示出帶傳動裝置100。在圖2a中示出啟動發(fā)電機130為機動運行，在圖2b中示出它為發(fā)電運行。

根據(jù)圖2a，例如啟動發(fā)電機130的傳動輪131為機動運行，帶有繞轉(zhuǎn)動軸132的轉(zhuǎn)速為ω。在這種情況中通過傳動帶120將轉(zhuǎn)矩從啟動發(fā)電機130傳送到內(nèi)燃機110。由啟動發(fā)電機130產(chǎn)生驅(qū)動力矩M_m。在這種情況中傳動輪131和曲軸傳動輪150之間的傳動帶120的帶段形成承載分支122，在傳動輪131和其它部件160之間的帶段形成空載分支121。

根據(jù)圖2b，傳動輪131在發(fā)電運行中例如以轉(zhuǎn)速ω轉(zhuǎn)動。在這種情況中通過傳動帶120將轉(zhuǎn)矩從內(nèi)燃機110傳送到啟動發(fā)電機130?，F(xiàn)在從啟動發(fā)電機130不產(chǎn)生驅(qū)動力矩M_m，而是產(chǎn)生制動力矩M_g。與機動運行相比較，承載分支122和空載分支121的位置調(diào)換了。

根據(jù)啟動發(fā)電機130產(chǎn)生哪種轉(zhuǎn)矩而改變擺動式傳動帶張緊器140的和傳動帶120的位置。在這其中，擺動式傳動帶張緊器140的臂繞轉(zhuǎn)動軸132朝承載分支122的方向轉(zhuǎn)動。

傳動帶120的特別的特性特別是它的長度與由內(nèi)燃機110、啟動發(fā)電機130和其它部件160組成的系統(tǒng)精準地相適配。傳動帶的磨損和變長會導(dǎo)致帶傳動裝置100的功能受到限制，例如導(dǎo)致降低預(yù)張緊，并且因此導(dǎo)致降低可轉(zhuǎn)送的轉(zhuǎn)矩。

為了提早地識別傳動帶120的超出允許的量的結(jié)構(gòu)變化，例如設(shè)置控制器135用于實施根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選的實施形式，圖3簡圖地示出了所述實施形式的方框圖。

步驟201中帶傳動裝置100處于靜止位置中，內(nèi)燃機110和啟動發(fā)電機130都未運行。在這種情況中，擺動式傳動帶張緊器140沒有偏移并且處于它的靜止位置中或者處于中間位置中。傳動帶120也位于它的靜止位置中并且沒有偏移。

借助啟動發(fā)電機130起動內(nèi)燃機110，為此目的啟動發(fā)電機130在機動運行中運行。在步驟202中使啟動發(fā)電機130處于轉(zhuǎn)動運動中。

根據(jù)步驟203，只要第二控制器135檢測到啟動發(fā)電機130開始這種轉(zhuǎn)動運動就由第二控制器135確定第一時間戳。

通過在啟動發(fā)電機130中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，擺動式傳動帶張緊器140和傳動帶120從它們的相應(yīng)的靜止位置中偏移出。承載分支變短且空載分支變長。在步驟204中，只要承載分支張緊得足夠的緊，則內(nèi)燃機110也處于轉(zhuǎn)動運動之中。通常，由第一控制器115探測這種轉(zhuǎn)動運動的開始，例如通過監(jiān)控曲軸發(fā)送輪。根據(jù)步驟205嗎，第一控制器115產(chǎn)生第二時間戳并且通過CAN總線將這個戳通知給第二控制器135。根據(jù)步驟206，在第二控制器135中借助第一和第二時間戳確定啟動發(fā)電機130的和內(nèi)燃機110的轉(zhuǎn)動的起點之間的時間間隔。

特別是在每次起動內(nèi)燃機110時借助啟動發(fā)電機130重復(fù)時間間隔的這種確定，時間間隔的這種確定用附圖標記207表示。因此確定大量的時間間隔，可將這些時間間隔例如存儲在第二控制器135中。

用每個新確定的時間間隔分析這些時間間隔，并且和基準值進行比較。為此目的，在步驟208中對存儲的大量時間間隔進行統(tǒng)計分析。特別是進行時間序列分析。借助時間序列分析可確定時間間隔的趨勢。

當(dāng)分析結(jié)果得出：經(jīng)過內(nèi)燃機110的特定數(shù)量的起動過程（例如經(jīng)過至少五個起動過程）在相應(yīng)的特定的時間間隔和基準值之間的差別達到閾值時，則識別出超過傳動帶120的允許的量的結(jié)構(gòu)變化。根據(jù)步驟209，當(dāng)識別到傳動帶120的結(jié)構(gòu)有變化時，就例如激活車輛的儀表板區(qū)域中的報警燈和/或在故障存儲器中建立故障記錄。

在圖4中簡圖示出在時間間隔的統(tǒng)計分析過程中可確定的圖表。在此，單個的時間間隔Δt分別基于所屬的起動過程X而繪出，在該啟動過程中相應(yīng)地確定所述時間間隔。通過時間序列分析確定特定的時間間隔的趨勢或者趨勢曲線301作為線性函數(shù)。

當(dāng)在相應(yīng)的特定的時間間隔Δt和其準值Δt_Ref之間的差別超過閾值時，則這種情況特別是相當(dāng)于超過特定的趨勢曲線301的允許的最大值Δt_max。當(dāng)趨勢曲線301經(jīng)過特定數(shù)量的起動過程（例如在起動過程X₁和X₂之間）超過最大值Δt_max時，則識別出傳動帶的超過允許的量的結(jié)構(gòu)變化。

下面借助圖5對帶傳動裝置的時間間隔和幾何尺寸之間的數(shù)學(xué)關(guān)系進行說明，在圖5中，和圖1和圖2相類似地簡圖示出在借助啟動發(fā)電機130起動內(nèi)燃機110時的帶傳動裝置的一部分。

在圖5a中簡圖示出處于靜止中的帶傳動裝置，并且用附圖標記100a表示。擺動式傳動帶張緊器140a和傳動帶120a分別處于它們的靜止位置中。在圖5b中示出啟動發(fā)電機130開始轉(zhuǎn)動運動之后的時間間隔Δt之后的帶傳動裝置，并且用附圖標記100b表示。在這種情況中，擺動式傳動帶張緊器140b發(fā)生偏移，并且承載分支足夠地變短，為的是使內(nèi)燃機110處于轉(zhuǎn)動運動之中。

在圖5c中示出擺動式傳動帶張緊器位于它的靜止位置（140a）中和它的相應(yīng)的偏移的位置（140b）中。經(jīng)偏移的擺動式傳動帶張緊器140b相對于它的靜止位置140a偏移了α偏移角。

特別是起動生器130的慣量J反作用于擺動式傳動帶張緊器140的偏移。啟動發(fā)電機130的轉(zhuǎn)矩M、它的慣量J和啟動發(fā)電機130的或者它的傳動輪131的轉(zhuǎn)速ω的變化彼此間處于下述關(guān)系：

。

從下述關(guān)系式得出啟動發(fā)電機130的或者它的傳動輪131的經(jīng)過的轉(zhuǎn)角：

。

從下述公式得出啟動發(fā)電機130的和內(nèi)燃機110的轉(zhuǎn)動的起點之間的時間間隔Δt：

。

_erf表示用于起動內(nèi)燃機110所需要的轉(zhuǎn)角。為起動內(nèi)燃機110所需要的起動力矩特別地規(guī)定傳動帶張緊器140的所要求的偏移角α_erf，特別是所述偏移角又和啟動發(fā)電機130的轉(zhuǎn)角成比例。

用于新的、未封閉的傳動帶的時間間隔Δt的基準值例如位于低的毫秒（ms）區(qū)域之中，例如可以約為16毫秒。超出傳動帶的允許的量的結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致更小的預(yù)張緊，并且特別是導(dǎo)致擺動式傳動帶張緊器的靜止位置的變化。由此提高了所要求的偏移角α_erf，并且增大了時間間隔Δt。