DE102011084227A1 - Starten eines Antriebssystems eines Fahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Ein Antriebssystem 12 eines Fahrzeugs 10 umfasst einen Verbrennungsmotor 16 und einen Elektromotor 14 an einem Antriebsstrang 18 sowie eine Anlassvorrichtung 24. Zum Starten des Antriebssystems 12 wird der zunächst der Elektromotor 14 zum Starten des Verbrennungsmotors 16 betrieben. Dann wird überprüft, ob der Verbrennungsmotor 16 angesprungen ist. Ist dies nicht der Fall, wird der Verbrennungsmotors 16 mit der Anlassvorrichtung 24 gestartet.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft Hybridfahrzeuge. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs, eine Steuerung für ein Fahrzeug, ein Computerprogramm, ein computerlesbares Medium und ein Antriebssystem.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Hybridfahrzeuge weisen normalerweise ein Antriebssystem mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor auf, die über einen Antriebsstrang mit Rädern des Fahrzeugs gekoppelt sind. Dabei ist es möglich, dass über den Antriebsstrang ein von dem einen Motor erzeugtes Drehmoment auf den anderen Motor übertragen wird. Beispielsweise kann der Elektromotor als Generator wirken und überschüssige Energie aus dem Verbrennungsmotor in einem Akkumulator speichern.
  • Umgekehrt kann bei einem Hybridfahrzeug der Verbrennungsmotor über den Elektromotor gestartet werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Bei sehr niedrigen Temperaturen können die Widerstände im Elektromotor groß sein oder auch andere Einflüsse (beispielsweise der Ladezustand der Hochvoltbatterie) können verursachen, dass es dem Elektromotor nicht gelingt, den Verbrennungsmotor zu starten.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung ein Fahrzeug mit erhöhter Startsicherheit, Notstartfähigkeiten (z.B. nach einem Unfall) und vermindertem Liegenbleiben bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs, beispielsweise eines Straßenfahrzeugs, das ein PKW, LKW oder Bus sein kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Fahrzeug ein Antriebssystem mit dem Verbrennungsmotor und einen Elektromotor, die beide mit einem Antriebsstrang gekoppelt sind, sowie eine Anlassvorrichtung, die einen elektrischen Anlasser, Starter, Starter-Generator oder Riemenstarter für den Verbrennungsmotor umfassen kann. Die Anlassvorrichtung kann eine alternative Anlassvorrichtung für das Fahrzeug sein. Die Anlassvorrichtung kann auch dazu ausgeführt sein, das Fahrzeug mit einem Direkt-Start-Verfahren zu starten, beispielsweise ein Direktstart durch den Verbrennungsmotor. Mit anderen Worten kann das Fahrzeug als Hybrid-Fahrzeug bezeichnet werden.
  • In der Regel ist der Antriebsstrang über ein Getriebe mit Rädern des Fahrzeugs verbunden, so dass der Elektromotor und der Verbrennungsmotor das Fahrzeug über die Räder antreiben können. Der Verbrennungsmotor kann derart mit dem Antriebsstrang verbunden werden, dass der Elektromotor ein Drehmoment auf den Verbrennungsmotor bewirken kann und umgekehrt. Auf diese Weise kann der Verbrennungsmotor über den Elektromotor einen Akkumulator laden oder der Elektromotor den Verbrennungsmotor starten.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren den Schritt von Betreiben des Elektromotors zum Starten des Verbrennungsmotors. Beispielsweise kann der Elektromotor eine bestimmte Zeit lang über den Akkumulator bestromt werden. Die Zeit ist dabei so gewählt, dass der Verbrennungsmotor, der vom Elektromotor über den Antriebsstrang angetrieben wird, startet bzw. angelassen wird. Zunächst wird also versucht, denn Verbrennungsmotor mit dem Elektromotor zu starten.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren weiter den Schritt von Überprüfen, ob der Verbrennungsmotor angesprungen bzw. gestartet wurde ist. Nach dem oder nach mehreren Startversuchen mit dem Elektromotor wird überprüft, ob sich der Verbrennungsmotor beispielsweise im Leerlauf dreht. Ist dies der Fall, war der vorhergehende Startversuch erfolgreich.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren weiter den Schritt von Starten des Verbrennungsmotors mit der Anlassvorrichtung, wenn der Verbrennungsmotor nicht angesprungen ist. Zum Starten des Verbrennungsmotors kann beispielsweise ein elektrischer Anlasser oder ein Direktstart-Verfahren (Einspritzung und Zündung um eine Rotation der Kurbelwelle durch die Verbrennung und somit das Starten aus einer bestimmten Abstellposition des Verbrennungsmotors zu erzielen) verwendet werden. War der Startversuch mit dem Elektromotor nicht erfolgreich, wird also automatisch versucht, den Verbrennungsmotor anschließend mit der alternativen Anlassvorrichtung zu starten.
  • Nach einer bestimmten Anzahl an Startversuchen mit dem Elektromotor wird somit die Startstrategie automatisch geändert und der Verbrennungsmotor mithilfe einer anderen vorhandenen (d.h. alternativen) Anlassvorrichtung (Startergenerator, Riemenstarter oder Direktstart usw.) beispielsweise eines Ritzelstarters, gestartet.
  • Dadurch kann ein Antriebssystem bereitgestellt werden, bei dem der Motorstart auch bei sehr tiefen Temperaturen, ungünstigen Umweltbedingungen und/oder Fahrzeugzuständen (beispielsweise niedriger Batterieladezustand, Unfall, Bauteildefekt) sichergestellt werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird das Betreiben des Elektromotors zum Anlassen des Verbrennungsmotors erneut durchgeführt, wenn der Verbrennungsmotor nicht angesprungen ist und eine vordefinierte Anzahl an Startversuchen noch nicht erreicht wurde. Beispielsweise kann die vordefinierte Anzahl an Startversuchen zwei Startversuche sein.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuerung für ein Fahrzeug, die dazu ausgeführt ist, das Verfahren so wie obenstehend und untenstehend beschrieben durchzuführen. Beispielsweise kann eine bereits vorhandene Motorsteuerung des Fahrzeugs umprogrammiert werden, so dass sie in der Lage ist, das Verfahren selbstständig auszuführen.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogramm, das, wenn es auf einem Prozessor ausgeführt wird, den Prozessor dazu anleitet, das Verfahren so wie obenstehend und untenstehend beschrieben durchzuführen. Dies kann beispielsweise der Prozessor der oben genannten Motorsteuerung sein.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein computerlesbares Medium, auf dem ein derartiges Computerprogramm gespeichert ist. Ein computerlesbares Medium kann dabei eine Diskette, eine Harddisk, ein USB-Speichergerät, ein RAM, ein ROM, ein FLASH oder ein EPROM sein, beispielsweise ein Speicher der Steuerung.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Antriebssystem für ein Fahrzeug.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Antriebssystem einem Antriebstrang, der einen Elektromotor, einen Verbrennungsmotor und eine Anlassvorrichtung umfasst. Der Elektromotor und der Verbrennungsmotor sind dazu ausgeführt, das Fahrzeug anzutreiben. Der Elektromotor ist dazu ausgeführt, den Verbrennungsmotor zu starten bzw. anzulassen. Auch die Anlassvorrichtung ist dazu ausgeführt, den Verbrennungsmotor zu starten. Im Gegensatz zum Elektromotor ist die Anlassvorrichtung allerdings nicht dazu geeignet, das Fahrzeug anzutreiben, sondern dient lediglich dem Zweck, den Verbrennungsmotor zu starten.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Antriebssystem eine Steuerung so wie obenstehend und untenstehend beschrieben.
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 2 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Starten des Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Grundsätzlich sind identische oder ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • DETAILIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
  • 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 10 mit einem Antriebssystem 12, das einen Elektromotor 14 und einen Verbrennungsmotor 16 umfasst. Der Elektromotor 14 und der Verbrennungsmotor 16 sind über einen Antriebsstrang 18 (der in der Regel auch ein Getriebe umfasst) mit Rädern 20 des Fahrzeugs 10 verbunden.
  • Der Elektromotor 14 kann seine Energie aus einem Akkumulator 22 beziehen. Für den Verbrennungsmotor 16 ist im Fahrzeug 10 ein nicht dargestellter Tank mit Treibstoff vorhanden.
  • Der Elektromotor 14 und der Verbrennungsmotor 16 sind derart mit dem Antriebsstrang 18 verbunden, dass Drehmoment von den beiden Motoren 14, 16 zu den Rädern 20 (zum Beschleunigen des Fahrzeugs 10) und umgekehrt von den Rädern 20 zu den beiden Motoren 14, 16 (zum Bremsen des Fahrzeugs 10) übertragen werden kann. Auch kann Drehmoment zwischen den Motoren 14, 16 übertragen werden. Überschüssiges Drehmoment im Antriebsstrang kann dabei von dem Elektromotor 14 im Generatorbetrieb in elektrische Energie umgewandelt und in dem Akkumulator 22 gespeichert werden.
  • In dem der Elektromotor 14 aus dem Akkumulator 22 mit Strom versorgt wird, wenn der Verbrennungsmotor 16 steht, kann auch der Verbrennungsmotor 16 über den Antriebsstrang 18 gestartet werden.
  • Das Antriebssystem 12 umfasst weiter einen Anlasser 24 für den Verbrennungsmotor 16, der über einen weiteren Akkumulator 26 mit Strom versorgt werden kann.
  • Außerdem umfasst das Antriebssystem 12 eine Steuerung 28, die dazu ausgeführt ist, die Bewegungszustände der Motoren 14, 16 zu ermitteln und die Motoren 14, 16, 24 und den Antriebsstrang 18 zu steuern.
  • 2 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Starten des Fahrzeugs 10. Beispielsweise kann die Steuerung 10 einen programmierbaren Rechner mit einem Prozessor umfassen, auf dem ein entsprechendes Programm abgearbeitet wird.
  • In einem Schritt S8 teilt der Benutzer des Fahrzeugs 10 der Steuerung 28 mit, dass er das Fahrzeug 10 starten will. Alternativ dazu kann die Steuerung 28 auch selbständig die Entscheidung treffen, das Fahrzeug 10 bzw. den Verbrennungsmotor 16 starten, wenn der Verbrennungsmotor 16 beispielsweise durch eine Energiesparmaßnahme während der Fahrt oder bei einem kurzen Stopp durch die Steuerung 28 automatisch deaktiviert wurde und eine Aktivierung des Verbrennungsmotors 16 wieder nötig ist.
  • Im Schritt S8 setzt die Steuerung einen Zähler für die aktuellen Startversuche auf 0.
  • In einem Schritt S10 wird der Antriebsstrang 18, wenn notwendig, von der Steuerung 28 derart mit dem Elektromotor 14 und dem Verbrennungsmotor 16 gekoppelt, dass er ein Drehmoment vom Elektromotor 14 zum Verbrennungsmotor 16 übertragen kann. Dann wird der Elektromotor durch die Steuerung 28 eine Zeit lang bestromt, wobei die Zeit so gewählt ist, dass der Verbrennungsmotor 16 im Regelfall durch den Elektromotor 14 gestartet wird.
  • In einem Schritt S12 überprüft die Steuerung 28, ob der Verbrennungsmotor 16 gestartet wurde. Beispielsweise kann die Steuerung 28, die aktuelle Umdrehungszahl des Verbrennungsmotors 16 ermitteln. Ist diese ungleich 0, läuft der Verbrennungsmotor 16.
  • Wurde der Verbrennungsmotor 16 gestartet, bricht die Steuerung 28 im Schritt S14 ab.
  • Ansonsten fährt sie im Schritt S16 fort, erhöht den Zähler für die aktuellen Startversuche um 1 und überprüft ob die Anzahl der maximalen Startversuche mit dem Elektromotor 16 erreicht wurden. Ist dies nicht der Fall beginnt die Steuerung 28 den nächsten Startversuch mit dem Elektromotor 16 und fährt mit dem Schritt S10 fort.
  • Wurden die maximale Anzahl an Startversuchen erreicht und der Verbrennungsmotor 16 nicht gestartet, versucht die Steuerung 28 im Schritt S18 den Verbrennungsmotor 16 mit dem Anlasser 24 zu starten.
  • Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors (16) eines Fahrzeugs (10), wobei das Fahrzeug (10) ein Antriebssystem (12) mit dem Verbrennungsmotor (16) und einen Elektromotor (14) an einem Antriebsstrang (18) sowie eine alternative Anlassvorrichtung (24) umfasst; wobei das Verfahren den Schritt umfasst: Betreibendes des Elektromotors (14) zum Starten des Verbrennungsmotors (16); dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiter die Schritte umfasst: Überprüfen, ob der Verbrennungsmotor (16) angesprungen ist; Starten des Verbrennungsmotors (16) mit der alternativen Anlassvorrichtung (24), wenn der Verbrennungsmotor (16) nicht angesprungen ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Betreiben des Elektromotors (14) zum Starten des Verbrennungsmotors (16) erneut durchgeführt wird, wenn der Verbrennungsmotor (16) nicht angesprungen ist und eine vordefinierte Anzahl an Startversuchen noch nicht erreicht wurde.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die vordefinierte Anzahl an Startversuchen zwei Startversuche sind.
  4. Steuerung (28) für ein Fahrzeug (10), die dazu ausgeführt ist, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 durchzuführen.
  5. Computerprogramm, das, wenn es auf einem Prozessor ausgeführt wird, den Prozessor dazu anleitet, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 durchzuführen.
  6. Computerlesbares Medium, auf dem ein Computerprogramm gemäß Anspruch 5 gespeichert ist.
  7. Antriebssystem (12) für ein Fahrzeug (10) mit einem Antriebstrang (18), der einen Elektromotor (14), einen Verbrennungsmotor (16) und eine alternative Anlassvorrichtung (24) umfasst; wobei der Elektromotor (14) und der Verbrennungsmotor (16) dazu ausgeführt sind, das Fahrzeug (10) anzutreiben; wobei der Elektromotor (10) dazu ausgeführt ist, den Verbrennungsmotor (16) zu starten; wobei die alternative Anlassvorrichtung (24) dazu ausgeführt ist, den Verbrennungsmotor (16) zu starten; wobei das Antriebssystem (12) eine Steuerung (28) gemäß Anspruch 4 umfasst.
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