DE102013104519A1

DE102013104519A1 - Verfahren und vorrichtung zum starten einer brennkraftmaschine eines modularen hybridgetriebes auf grundlage von angefordertem drehmoment

Info

Publication number: DE102013104519A1
Application number: DE102013104519A
Authority: DE
Inventors: Felix Nedorezov; Hong Jiang; Matthew John Shelton; Barney D. Nefcy; Daniel Scott Colvin; Zhengyu Dai; Roger Lyle Huffmaster
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-05-07
Filing date: 2013-05-02
Publication date: 2013-11-07
Also published as: CN103386877A; US20160144852A1; CN103386877B; US20130296109A1; US9283955B2

Abstract

Es wird ein Steuersystem mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Betrieb eines Hybridfahrzeugs zur Verfügung gestellt. Eine Ausrückkupplung trennt gezielt eine elektrische Maschine von einer Brennkraftmaschine. Wenn eine Vollgasanforderung oder eine Anforderung nach hohem Drehmoment gestellt wird und die Brennkraftmaschine abgeschaltet ist, kann ein 12 Volt-Starter verwendet werden, um die Brennkraftmaschine zu starten, während sie von der elektrischen Maschine getrennt ist, und das ganze zur Verfügung stehende Drehmoment der elektrischen Maschine kann für den Antrieb verwendet werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Fahrzeuge, die eine Brennkraftmaschine und einen elektrischen Traktionsmotor haben, die zusammenwirken, um ein Drehmoment zum Antrieb des Fahrzeugs bereitzustellen, und einen Steueralgorithmus zum Starten der Brennkraftmaschine entweder mit einem Startermotor oder dem elektrischen Traktionsmotor.
HINTERGRUND
Fahrzeughersteller entwickeln Hybridfahrzeuge, um dem Bedarf an kraftstoffeffizienteren Fahrzeugen zu entsprechen. Eine Konfiguration für ein Hybridfahrzeug kann als MHT-Fahrzeugausführung (MHT – Modular Hybrid Transmission/modulares Hybridgetriebe) bezeichnet werden. Bei einem MHT-Fahrzeug ist eine elektrische Maschine zwischen einem herkömmlichen Stufenautomatikgetriebe und der Brennkraftmaschine angeordnet. Die elektrische Maschine ist an dem Getriebe-Laufrad oder der Getriebe-Eingangswelle befestigt. Die Brennkraftmaschine wird unter Verwendung einer speziellen ”Ausrückkupplung” von dem Getriebe getrennt. Die Ausrückkupplung gestattet, dass das Fahrzeug nur mit elektrischer Energie angetrieben wird, wobei das Fahrzeug im Hybridmodus sowohl mit der elektrischen Maschine als auch mit der Brennkraftmaschine angetrieben wird oder im Nur-Brennkraftmaschine-Modus das Fahrzeug nur durch die Brennkraftmaschine angetrieben wird.
Es kann durch Abschalten der Brennkraftmaschine, wenn das Fahrzeug verzögert wird, und erneutes Starten, wenn der Fahrer das Fahrpedal niederdrückt oder die Drosselklappe öffnet, eine Brennkraftmaschine mit besserer Kraftstoffökonomie erreicht werden. Die Brennkraftmaschine kann von dem Getriebe getrennt werden, und Nutzbremsung kann eingeleitet werden, wenn die Bremsen betätigt werden, um die kinetische Energie des Fahrzeugs aufzunehmen.
Ein Problem bei MHT-Fahrzeugen besteht darin, dass die elektrische Maschine möglicherweise nicht in der Lage ist, das angeforderte zusätzliche Drehmoment ohne die Brennkraftmaschine zu liefern. Wenn der Fahrer zum Beispiel mitten in einer Nutzbremsung, oder wenn das Fahrzeug bei ausgeschalteter und getrennter Brennkraftmaschine angehalten war, einen große Drehmomentanstieg verlangt (oder in extremen Fällen der Fahrer Vollgas verlangt), muss die Brennkraftmaschine schnell neu gestartet werden, um adäquates Drehmoment zur Erfüllung der Drehmomentanforderung des Fahrers bereitzustellen.
Die Brennkraftmaschine wird normalerweise durch die elektrische Maschine bei betätigter Trennkupplung gestartet. Das Starten der Brennkraftmaschine mit der elektrischen Maschine erfordert, dass ein bestimmter Teil des Drehmoments der elektrischen Maschine für den Brennkraftmaschinenneustart verwendet werden muss, wodurch das Anfahren des Fahrzeugs weiter verlangsamt oder verzögert wird.
Diese Offenbarung bezieht sich auf das Lösen des obigen Problems und anderer Probleme, die mit Hybridfahrzeugen in Verbindung stehen, wie unten kurz zusammengefasst.
KURZDARSTELLUNG
Die Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs mit einer MHT-Konfiguration wird in der Regel durch Betätigen der Trennkupplung und Verbinden der Brennkraftmaschine mit der elektrischen Maschine gestartet. MHT-Fahrzeuge sind auch mit einem 12 V-Starter ausgestattet, der oftmals verwendet wird, wenn die Hochspannungsbatterie entladen ist oder die Umgebungstemperatur sehr niedrig ist, wodurch der Betrieb der Hochspannungsbatterie eingeschränkt wird, oder wenn der elektrische Antrieb auf andere Weise nicht betriebsfähig ist. Der Starter wird selten außerhalb dieser Bedingungen für Brennkraftmaschinenstarts verwendet.
Die elektrische Maschine wird normalerweise zum Starten der Brennkraftmaschine verwendet, da eine der Beschränkungen des Fahrzeugs mit MHT-Konfiguration die Haltbarkeit des Startermotors ist. Es wird erwartet, dass die Brennkraftmaschine über die Lebensdauer des Hybridfahrzeugs hinweg mehr als eine Million Starts erfahren wird. Normale Starter haben eine erwartete Lebensdauer von 100000 Zyklen, und verbesserte Starter (insbesondere für Stopp-Start-Systeme konzipiert) haben eine erwartete Lebensdauer von 300000. Ein Neustart der Brennkraftmaschine erfordert ein beträchtliches Drehmoment, das für Fahrzeugantrieb nicht zur Verfügung steht. Starten der Brennkraftmaschine und Einrücken der Ausrückkupplung bis zu ihrer vollen Drehmomentkapazität kann in Abhängigkeit von der Art der Brennkraftmaschine 600 bis 900 ms dauern. Ein Neustart der Brennkraftmaschine ist besonders dann mühselig, wenn der Fahrer durch sprungartiges Öffnen der Drosselklappe eine hohe Beschleunigung anfordert und die Brennkraftmaschine bei ausgerückter Ausrückkupplung ausgeschaltet ist.
In der vorliegenden Offenbarung empfängt die Fahrzeugsteuerung ein Eingangssignal von dem Fahrpedal und berechnet eine Drehmomentanforderung durch den Fahrer. Falls die Drehmomentanforderung durch den Fahrer ein bestimmtes kalibriertes Schwelldrehmoment übersteigt, wird das gesamte Drehmoment der elektrischen Maschine zum Antrieb des Fahrzeugs verwendet. Die Brennkraftmaschine kann dann unter Verwendung des 12V-Starters neu gestartet werden. Die Brennkraftmaschinendrehzahl wird erhöht und dazu angesteuert, der Drehzahl der elektrischen Maschine zu entsprechen. Die Trennkupplung wird betätigt, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine innerhalb eines kalibrierten Bereichs bezüglich der Drehzahl der elektrischen Maschine liegt.
Es wird optimales Antriebsmoment durch das Fahrzeug im Hybridmodus bei Betrieb sowohl der elektrischen Maschine als auch der Brennkraftmaschine bereitgestellt. Falls die Drehmomentanforderung durch den Fahrer unter dem Schwellenwert liegt, wenn die Brennkraftmaschine neu gestartet werden soll, dann wird die elektrische Maschine zum Neustart der Brennkraftmaschine verwendet. Die Haltbarkeit des Starters stellt kein Problem dar, weil der 12 V-Starter nur dann zum Neustart der Brennkraftmaschine verwendet wird, wenn eine hohe Drehmomentanforderung durch den Fahrer (z. B. angefordertes Vollgas) vorliegt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Hybridfahrzeugantriebsstrangeinrichtung bereitgestellt, die das zur Verfügung stehende Drehmoment maximiert, um Antrieb vom Motor bereitzustellen, während die Brennkraftmaschine gestartet wird, wenn eine Anforderung nach zusätzlichem Drehmoment besteht und die Brennkraftmaschine angehalten ist. Die Einrichtung enthält eine Brennkraftmaschine, die angehalten werden kann, um die Kraftstoffökonomie zu erhöhen. Die Brennkraftmaschine hat einen Starter, der Drehmoment zuführt, um die Brennkraftmaschine unabhängig von der elektrischen Maschine zu starten. Ein Stufenautomatikgetriebe und ein Motor sind zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe wirkverbunden. Der Motor wird durch eine Kupplung gezielt mit der Brennkraftmaschine verbunden. Eine Einrichtung zum Abrufen einer Drehmomentanforderung ist dazu ausgestaltet, ein Drehmomentanforderungsabrufsignal bereitzustellen. Eine Steuerung empfängt das Drehmomentanforderungsabrufsignal und führt entweder dem Starter ein Brennkraftmaschinenstartsignal zu, wenn die Brennkraftmaschine angehalten ist und das Drehmomentanforderungsabrufsignal größer ist als ein vorbestimmter Wert, oder führt dem Motor ein Motordrehmomentabrufsignal zu, wenn die Brennkraftmaschine angehalten ist, die Kupplung betätigt ist und das Drehmomentanforderungsabrufsignal kleiner oder gleich dem vorbestimmten Wert ist.
Gemäß anderen Aspekten der vorliegenden Offenbarung kann die Einrichtung zum Abrufen einer Drehmomentanforderung ein Fahrpedal sein, das einen Pedalstellungssensor enthält, der der Steuerung ein Pedalstellungssignal zuführt. Weiterhin kann die Einrichtung ein Motordrehzahlsignal und ein Brennkraftmaschinendrehzahlsignal umfassen, die der Steuerung zugeführt werden, welche die Kupplung betätigt, wenn das Motordrehzahlsignal und das Brennkraftmaschinendrehzahlsignal innerhalb einer kalibrierten Schwelldifferenz liegen. Das Motordrehzahlsignal und das Brennkraftmaschinendrehzahlsignal können durch die Steuerung überwacht werden, nachdem die Kupplung betätigt ist und die Steuerung den durch die Kupplung angelegten Druck erhöht, um die Kupplung zu sperren. Die Steuerung kann ein Maximaldrehmomentanlegungssignal an den Motor senden, bevor der Startermotor betätigt wird.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs mit einem Motor zwischen einem Getriebe und einer Brennkraftmaschine offenbart. Der Motor und die Brennkraftmaschine können durch eine Kupplung verbunden sein, die den Motor und die Brennkraftmaschine gezielt verbindet. Das Fahrzeug kann ein Fahrpedal haben, das einen Pedalstellungssensor enthält, der ein Pedalstellungssignal zur Verfügung stellt. Das Pedalstellungssignal wird einer Steuerung zugeführt, wenn der Motor in Betrieb ist und die Brennkraftmaschine angehalten ist. Es wird ein Startermotor bereitgestellt, um die Brennkraftmaschine zu starten, wenn das Pedalstellungssignal größer ist als ein Schwellenwert. Die Brennkraftmaschinendrehzahl wird erhöht, bis sie innerhalb eines berechneten Drehzahlbereichs bezüglich des Motors liegt, und die Kupplung wird betätigt, wenn sich die Brennkraftmaschinendrehzahl innerhalb des berechneten Bereichs befindet.
Gemäß anderen Aspekten des offenbarten Verfahrens wird der Steuerung das Pedalstellungssignal zugeführt, wenn die Pedalstellung einen Mindestschwellenwert übersteigt. Des Weiteren kann das Verfahren Erhalten eines Motordrehzahlsignals, eines Brennkraftmaschinendrehzahlsignals und Betätigen der Kupplung, wenn das Motordrehzahlsignal und das Brennkraftmaschinendrehzahlsignal innerhalb einer kalibrierten Schwelldifferenz voneinander liegen, umfassen. Das Motordrehzahlsignal und das Brennkraftmaschinendrehzahlsignal werden nach Betätigung der Kupplung überwacht, und der durch die Kupplung angelegte Druck wird erhöht, um die Kupplung zu sperren. Ein Maximaldrehmomentanlegungssignal wird dem Motor zugeführt, bevor der Startermotor betätigt wird.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein System zum Starten einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs offenbart, das einen Motor aufweist, der durch eine Kupplung gezielt mit der Brennkraftmaschine gekoppelt wird. Das System umfasst ein Brennkraftmaschinensteuermodul, einen Pedalstellungssensor, der dem Brennkraftmaschinensteuermodul ein Pedalstellungssignal zuführt, und einen Startermotor, der durch das Brennkraftmaschinensteuermodul auf Grundlage des Pedalstellungssignals betätigt wird. Das Brennkraftmaschinensteuermodul sendet der Kupplung ein Kupplungsbetätigungssignal, um die Kupplung zu betätigen, wenn sich die Brennkraftmaschinendrehzahl innerhalb eines vorbestimmten Bereichs der Motordrehzahl befindet.
Der Pedalstellungssensor kann dem Brennkraftmaschinensteuermodul das Pedalstellungssignal zuführen, wenn die Pedalstellung einen Mindestschwellenwert übersteigt. Ein Motordrehzahlsignal und ein Brennkraftmaschinendrehzahlsignal werden miteinander verglichen, und die Kupplung wird betätigt, wenn das Motordrehzahlsignal und das Brennkraftmaschinendrehzahlsignal innerhalb einer kalibrierten Schwelldifferenz liegen. Das Motordrehzahlsignal und das Brennkraftmaschinendrehzahlsignal können nach Betätigung der Kupplung überwacht werden, und der durch die Kupplung angelegte Druck wird erhöht, um die Kupplung zu sperren. Das Brennkraftmaschinensteuermodul kann dem Motor ein Maximaldrehmomentanlegungssignal zuführen, bevor der Startermotor betätigt wird.
Die obigen Aspekte der vorliegenden Offenbarung und andere Aspekte gehen bei Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen und die folgende detaillierte Beschreibung der dargestellten Ausführungsformen der Offenbarung deutlicher hervor.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist eine Schemaansicht eines modularen Hybridgetriebesystems für ein Hybridfahrzeug, das keinen Drehmomentwandler enthält;
1B ist eine Schemaansicht einer alternativen Ausführungsform eines modularen Hybridgetriebesystems für ein Hybridfahrzeug, das einen Drehmomentwandler enthält;
2 ist ein Flussdiagramm eines Algorithmus zur Steuerung eines Starters für eine Brennkraftmaschine oder einer elektrischen Maschine in Abhängigkeit von dem angeforderten Drehmoment;
3 ist eine graphische Darstellung mehrerer Fahrzeugbetriebsparameter, wie sie durch eine die elektrische Maschine verwendende Brennkraftmaschinenstartprozedur beeinflusst werden; und
4 ist eine graphische Darstellung mehrerer Fahrzeugbetriebsparameter, wie sie durch eine den Brennkraftmaschinenstarter verwendende Brennkraftmaschinenstartprozedur beeinflusst werden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nachfolgend erfolgt eine detaillierte Beschreibung der dargestellten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die offenbarten Ausführungsformen sind Beispiele für die Erfindung, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgestaltet werden können. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstäblich. Einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Die bestimmten strukturellen und funktionalen Details, die in dieser Anmeldung offenbart werden, sind nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als repräsentative Basis, um einem Fachmann die Ausübung der Erfindung zu lehren.
Auf die 1A und 1B Bezug nehmend, wird ein modulares Hybridgetriebe 10 in schematischer Form gezeigt. Eine Brennkraftmaschine 12 ist mit einem Starter 14 wirkverbunden, der zum Starten der Brennkraftmaschine 12 verwendet wird, wenn zusätzliches Drehmoment erforderlich ist. Ein Motor 16 oder eine elektrische Maschine ist mit einem Triebstrang 18 wirkverbunden. Eine Ausrückkupplung 20 ist zwischen der Brennkraftmaschine 12 und der elektrischen Maschine 16 am Triebstrang 18 vorgesehen. Ein Stufenautomatikgetriebe 22 oder eine Stufenkraftübertragungsvorrichtung ist auch am Triebstrang 18 vorgesehen. Von der Brennkraftmaschine 12 und dem Motor übertragenes Drehmoment wird durch den Triebstrang 18 dem Getriebe 22 zugeführt, das den Rädern 24 Drehmoment zuführt. Wie in 1A gezeigt, ist zwischen dem Getriebe 22 und der Brennkraftmaschine 12 und/oder dem Motor 16 eine Anfahrkupplung 26A vorgesehen, um Drehmoment durch das Getriebe 22 den Rädern 24 zuzuführen. Wie in 1B gezeigt, ist zwischen dem Getriebe 22 und der Brennkraftmaschine 12 und/oder dem Motor 16 ein Drehmomentwandler 26B vorgesehen, um Drehmoment durch das Getriebe 22 den Rädern 24 zuzuführen. Obgleich ein Verzicht auf den Drehmomentwandler ein Vorteil der Ausführungsform von 1A ist, ist die vorliegende Offenbarung auch zur Reduzierung von Schwingungen in Systemen mit einem Drehmomentwandler 26B, wie den bei der Ausführungsform von 1B gezeigten, vorteilhaft.
Das Fahrzeug enthält eine Fahrzeugsystemsteuerung (VSC – vehicle system control) zur Steuerung verschiedener Fahrzeugsysteme und -untersysteme, die in 1 durch Block 27 allgemein gezeigt wird. Die VSC 27 enthält mehrere in Wechselbeziehung stehende Algorithmen, die zwischen mehreren Steuerungen in dem Fahrzeug verteilt sind. Zum Beispiel sind die Algorithmen zur Steuerung des MHT-Antriebsstrangs zwischen einer Motorsteuereinheit (ECU – engine control unit) 28 und einer Getriebesteuereinheit (TCU – transmission control unit) 29 verteilt. Die ECU 28 ist mit der Brennkraftmaschine 12 zur Steuerung des Betriebs der Brennkraftmaschine 12 elektrisch verbunden. Die TCU 29 ist mit dem Motor 16 und dem Getriebe 22 elektrisch verbunden und steuert diese. Die ECU 28 und die TCU 29 kommunizieren miteinander und mit anderen (nicht gezeigten) Steuerungen über eine Hardline-Fahrzeugverbindung unter Verwendung eines gemeinsamen Busprotokolls (z. B. CAN) gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Obgleich die dargestellte Ausführungsform die Funktionalität der VSC 27 zur Steuerung des MHT-Antriebsstrangs als in zwei Steuerungen (die ECU 28 und die TCU 29) enthalten zeigt, enthalten andere Ausführungsformen des HEV eine einzige VSC-Steuerung oder mehr als zwei Steuerungen zur Steuerung des MHT-Antriebsstrangs.
Mit Bezug auf 2 wird der Algorithmus zum Betrieb des Fahrzeugs 10 in einer Ausführungsform mittels eines Flussdiagramms 30 offenbart. Der Algorithmus beginnt bei Start 32. Das Fahrzeug ist bei 34 anfahrbereit, wobei sich der Elektromotor 16 mit Leerlaufdrehzahl dreht und die Brennkraftmaschine 14 ausgeschaltet ist. Es wird bei 36 die Position des Pedal stellungssensors abgelesen. Der Pedalstellungssensor liefert ein Pedalstellungssignal. Das Pedalstellungssignal wird bei 38 analysiert, um zu ermitteln, ob das Pedalstellungssignal größer ist als das kalibrierte Schwellsignal. Wenn die Pedalstellung bei 38 mehr Drehmoment anfordert als der berechnete Schwellenwert, fordert die Steuerung bei 40 die Zuführung des Maximaldrehmoments zur elektrischen Maschine an. Die elektrische Maschine 16 stellt so schnell wie möglich Drehmoment bereit, ohne dass die Verwendung eines Teils des Drehmoments von der elektrischen Maschine 16 zum Starten der Brennkraftmaschine erforderlich ist. Der 12 Volt-Starter wird bei 42 angestellt, um die Brennkraftmaschine 12 zu starten.
Bei 44 wird die Brennkraftmaschinendrehzahl durch einen Brennkraftmaschinendrehzahlsensor überwacht. Es wird bei 48 bestimmt, ob die Brennkraftmaschinendrehzahl größer ist als der erste Verbrennungsereignisschwellenwert. Ist dies der Fall, wird bei 50 eingestellt, dass die angeforderte Brennkraftmaschinendrehzahl gleich der Drehzahl der elektrischen Maschine ist. Bei 52 wird bestimmt, ob die Brennkraftmaschinendrehzahl innerhalb des kalibrierten Bereichs der Drehzahl der elektrischen Maschine liegt. Im Allgemeinen wird bevorzugt, dass die Brennkraftmaschinendrehzahl innerhalb eines begrenzten Übereinstimmungsbereichs der Drehzahl der elektrischen Maschine liegt. Bei übereinstimmenden Drehzahlen bei 52 wird bei 56 die Ausrückkupplung betätigt, wodurch die Brennkraftmaschine 14 mit dem Triebstrang 18 verbunden wird. Bei 58 wird bestimmt, ob der Absolutwert der Differenz zwischen der Drehzahl der elektrischen Maschine und der Brennkraftmaschinendrehzahl kleiner als ein kalibrierter Schwellenwert ist. Ist dies der Fall, dann wird bei 60 Druck angelegt, um die Ausrückkupplung zu sperren. Bei 62 wird der Algorithmus beendet.
Wenn bestimmt wird, dass der Absolutwert der Differenz zwischen der Drehzahl der elektrischen Maschine und der Brennkraftmaschinendrehzahl größer gleich dem kalibrierten Schwellenwert ist, erhöht das System bei 64 den angelegten Ausrückkupplungsdruck, wodurch der Kupplungsdruck in einer Schleife inkrementiert wird, bis der Absolutwert der Differenz zwischen der Drehzahl des Elektromotors und der Brennkraftmaschinendrehzahl bei 58 kleiner als der kalibrierte Schwellenwert ist.
Wenn die Pedalstellung bei 38 nicht größer als der berechnete Schwellenwert ist, dann bestimmt das System bei 66, ob die Pedalstellung gleich null ist, was anzeigt, dass der Fahrer kein Drehmoment anfordert, wie dadurch angezeigt, dass der Fahrer das Fahrpedal nicht niederdrückt. Wenn die Pedalstellung nicht null ist, dann wird bei 68 Anfahren des Fahrzeugs durch die elektrische Maschine ausgeführt, und die Brennkraftmaschine 14 kann unter Verwendung der Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine zum Starten der Brennkraftmaschine gestartet werden. Die Bremse wird bei Niederdrücken des Fahrpedals freigegeben. Unter dieser Bedingung endet der Algorithmus bei 70. Wenn die Pedalstellung bei 66 nicht gleich null ist, dann bestimmt das System bei 72, ob die Bremse freigegeben ist. Wenn die Bremse freigegeben ist, führt die Steuerung eine Kriechstrategie durch und startet die elektrische Maschine mit einer allmählich zunehmenden Drehmomentabgabe. Die Brennkraftmaschine 14 kann bei 74 wieder, falls erforderlich, unter Verwendung der elektrischen Maschine 16 gestartet werden, und der Algorithmus endet unter diesen Bedingungen bei 76.
Auf 3 Bezug nehmend wird Starten der Brennkraftmaschine 14 unter Verwendung einer elektrischen Maschine in mehreren synchronen Schaubildern von Brennkraftmaschinenbetriebsparametern dargestellt. Die Pedalstellung wird durch Linie 80 dargestellt. Anfangs ist das Pedal nicht niedergedrückt, wird dann aber in einen Vollgas- oder 100%-Zustand vollständig niedergedrückt. Die Pedalstellungslinie stellt die Drehmomentanforderung durch den Fahrer dar. Die Elektromotordrehzahllinie 82 befindet sich anfangs auf einer relativ niedrigen Höhe, aber bei Niederdrücken des Fahrpedals wird die Elektromotordrehzahl auf Maximaldrehzahl erhöht.
Gleichzeitig wird der Ausrückkupplungsdruck, der auch als Drehmomentkapazitätslinie verstanden werden kann, durch Linie 84 dargestellt und ist anfangs null und erhöht sich dann allmählich mit zunehmender Elektromotordrehzahl auf einen von Linie 84 gezeigt maximalen Ausrückkupplungsdruck. Die durch Linie 86 dargestellte Brennkraftmaschinendrehzahl ist anfangs null, und nach einer Verzögerungszeit, die von dem Zeitpunkt, zu dem das Pedal vollständig niedergedrückt ist, gemessenen wird, beginnt die Brennkraftmaschinendrehzahl allmählich anzusteigen. Wie gezeigt, kann die Brennkraftmaschinendrehzahl die Elektromotordrehzahl tatsächlich übertreffen und kann eine Drehzahlreduzierung erfordern, um eine Synchronisation mit der Elektromotordrehzahl zu erreichen. Das zum Starten der Brennkraftmaschine erforderliche Drehmoment reduziert die Zunahmerate der durch Linie 82 dargestellten Elektromotordrehzahl. Das Drehmoment der elektrischen Maschine und der Brennkraftmaschine wird durch Linie 88 dargestellt und befindet sich anfangs auf einem relativ niedrigen Niveau. Das kombinierte Drehmoment wird anfangs aufgrund von Drehmomentverlusten, die durch Anlassen der Brennkraftmaschine verursacht sind, reduziert. Das kombinierte Drehmoment wird auch infolge des Erfordernisses, eine Synchronisation der Brennkraftmaschinendrehzahl mit der Drehzahl der elektrischen Maschine zu ermöglichen, reduziert. Schließlich ist die Fahrzeuggeschwindigkeit anfangs null oder relativ gering, und erhöht sich dann im Anschluss an die allgemeine Erhöhung des Gesamtdrehmoments, wie durch Linie 90 gezeigt ist.
Auf 4 Bezug nehmend wird die Motorstartprozedur unter Verwendung des 12 Volt-Starters in einer Reihe von Schaubildern gezeigt, die den in 3 gezeigten ähneln, um die größere Ansprechempfindlichkeit bezüglich der Drehmomentabgabe zu zeigen, wenn die Brennkraftmaschine unter Verwendung des 12 Volt-Starters statt der elektrischen Maschine gestartet wird. Die Pedalstellung wird durch Linie 92 dargestellt, die zeigt, dass durch Drücken des Pedals von null zu Vollgas eine mit der in 3 identische Anforderung gestellt wird. Die durch Linie 34 gezeigte Elektromotordrehzahl befindet sich anfangs auf einer relativ niedrigen Drehzahlrate, die konstant auf eine Maximaldrehzahl erhöht wird. Der Ausrückkupplungsdruck oder die Drehmomentkapazität wird durch Linie 96 dargestellt. Die Ausrückkupplung ist anfangs nicht vollständig eingerückt, beginnt dann aber anzusteigen, wenn das Anlassen der Brennkraftmaschine beginnt. Wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl beginnt, die Synchrondrehzahl einzuholen, wie durch Linie 98 gezeigt, erhöht sich der Ausrückkupplungsdruck schnell auf eine Maximalhöhe. Das kombinierte Drehmoment der elektrischen Maschine und der Brennkraftmaschine wird durch Linie 100 dargestellt. Linie 100 beginnt bei einem geringen Drehmomentniveau, das vom Elektromotor ausgeht. Mit zunehmender Drehmomentkapazität der Ausrückkupplung 20 wird das Brennkraftmaschinendrehmoment dem Drehmoment der elektrischen Maschine bis zu einem durch Linie 100 dargestellten Maximum hinzugefügt. Die durch Linie 102 dargestellte Fahrzeuggeschwindigkeit ist, wie gezeigt, anfangs null mit einer konstanten Zunahme der Geschwindigkeit, die mit einer schnelleren Rate als die Zunahme der Brennkraftmaschinendrehzahl auf das durch Linie 102 dargestellte Maximum erhöht wird.
Obgleich oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Stattdessen dienen die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke eher der Beschreibung als der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne vom Gedanken und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus können die Merkmale der verschiedenen Anwendungsausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.
Bezugszeichenliste
Fig. 2

32: Start
34: Fahrzeug ist anfahrbereit: Elektromotor dreht sich mit Leerlaufdrehzahl, Brennkraftmaschine ist aus
36: Pedalstellungssensor lesen
38: Ist Pedalstellung > kalibrierter Schwellenwert?
40: MAX-Drehmoment für elektrische Maschine anfordern
42: 12 V-Starter anstellen Brennkraftmaschinendrehzahl überwachen
44: Brennkraftmaschinendrehzahl überwachen
48: Ist Brennkraftmaschinendrehzahl > erster Verbrennungsereignisschwellenwert?
50: angeforderte Brennkraftmaschinendrehzahl = Drehzahl der elektrischen Maschine
52: Liegt Brennkraftmaschinendrehzahl innerhalb kalibrierten Bereichs der Drehzahl der elektrischen Maschine?
56: Ausrückkupplung betätigen
58: Ist Elektromotordrehzahl – Brennkraftmaschinendrehzahl < kalibrierter Schwellenwert?
60: Hohen Druck an Ausrückkupplung anlegen, um sie zu sperren
62: Ende
64: Ausrückkupplungsdruck erhöhen
66: Ist Pedalstellung = 0?
68: Anfahren des Fahrzeugs durch elektrische Maschine ausführen; falls erforderlich, Brennkraftmaschine unter Verwendung der elektrischen Maschine starten
70: Ende
72: Bremse freigegeben?
74: Kriechstrategie ausführen; falls erforderlich, Brennkraftmaschine unter Verwendung der elektrischen Maschine starten
76: Ende

Claims

Hybridfahrzeug, das Folgendes umfasst: eine Brennkraftmaschine mit einem Starter; ein Stufenautomatikgetriebe; ein Motor, der mit der Brennkraftmaschine und dem Getriebe durch eine Kupplung operativ verbunden ist; und eine Steuerung, die, wenn die Brennkraftmaschine angehalten ist, ein Brennkraftmaschinenstartsignal bereitstellt für: den Starter, wenn ein Drehmomentanforderungsabrufsignal einen Schwellenwert übersteigt, oder den Motor, wenn die Kupplung betätigt ist und das Drehmomentanforderungsabrufsignal den Schwellenwert nicht übersteigt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, das weiterhin ein Fahrpedal umfasst, das einen Pedalstellungssensor enthält, der der Steuerung ein Pedalstellungssignal zuführt.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, in dem die Steuerung die Kupplung betätigt, wenn die Motordrehzahl und die Brennkraftmaschinendrehzahl innerhalb einer kalibrierten Schwelldifferenz liegen.
Fahrzeug nach Anspruch 3, in dem die Motordrehzahl und die Brennkraftmaschinendrehzahl nach Betätigung der Kupplung durch die Steuerung überwacht werden, und wobei die Steuerung einen durch die Kupplung angelegten Druck erhöht, um die Kupplung zu sperren.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in dem die Steuerung ein Maximaldrehmomentanlegungssignal an den Motor sendet, bevor der Startermotor betätigt wird.
Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs mit einem Motor zwischen einem Getriebe und einer Brennkraftmaschine, wobei der Motor und die Brennkraftmaschine durch eine Kupplung verbunden sind, die den Motor und die Brennkraftmaschine gezielt verbindet, wobei das Fahrzeug ein Fahrpedal hat, das einen Pedalstellungssensor enthält, der ein Pedalstellungssignal zur Verfügung stellt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Zuführen des Pedalstellungssignals zu einer Steuerung, wenn der Motor in Betrieb ist und die Brennkraftmaschine angehalten ist; Betätigen eines Startermotors zum Starten der Brennkraftmaschine, wenn das Pedalstellungssignal größer ist als ein Schwellenwert; Erhöhen der Brennkraftmaschinendrehzahl, bis sie innerhalb eines berechneten Drehzahlbereichs bezüglich des Motors liegt; und Betätigen der Kupplung, wenn sich die Brennkraftmaschinendrehzahl innerhalb des berechneten Bereichs befindet.
Verfahren nach Anspruch 6, das weiterhin ein Zuführen des Pedalstellungssignals zu der Steuerung, wenn die Pedalstellung einen Mindestschwellenwert überschreitet, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, das weiterhin Folgendes umfasst: Betätigen der Kupplung, wenn die Motordrehzahl und die Brennkraftmaschinendrehzahl innerhalb einer kalibrierten Schwelldifferenz liegen.
Verfahren nach Anspruch 8, das weiterhin ein Erhöhen eines durch die Kupplung angelegten Drucks nach Betätigung der Kupplung zum Sperren der Kupplung umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, das weiterhin ein Senden eines Maximaldrehmomentanlegungssignals an den Motor vor Betätigung des Startermotors umfasst.