DE102015101360B4 - Wahl der quelle für den autostart einer kraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Ein Fahrzeug umfasst eine Kraftmaschine, ein Getriebe und ein elektrisches System. Das elektrische System weist einen Hilfsstartermotor auf, der mit einer Kurbelwelle der Kraftmaschine verbunden ist, eine Hochspannungs-Motorgeneratoreinheit (MGU), die mit der Kurbelwelle verbunden ist, und einen Controller. Die Ausführung von Anweisungen durch einen Prozessor veranlasst den Controller, einen Satz von Antriebsstrangbedingungen in Ansprechen auf einen angeforderten Autostart der Kraftmaschine zu bestimmen, z. B. einen Ladezustand und/oder Leistungsgrenzen eines Hochspannungs-Energiespeichersystems (HV-ESS), Drehmomentgrenzen der MGU und/oder einen Kurbelwinkel der Kraftmaschine. Der Controller stellt unter Verwendung des Satzes von Antriebsstrangbedingungen fest, ob der angeforderte Autostart hinsichtlich eines Zeit- oder Geräuschstandards möglicherweise nicht erfolgreich sein wird, und überträgt einen Autostartbefehl an die MGU, wenn der angeforderte Autostart erfolgreich sein kann. Der Controller überträgt den Autostartbefehl an den Hilfsstartermotor, wenn der angeforderte Autostart nicht erfolgreich sein wird.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft die Wahl einer Quelle für den Autostart einer Kraftmaschine.
  • HINTERGRUND
  • In einem Hybridelektrofahrzeug mit einem Riemen-Generator-Startersystem (BAS-System), ist eine Hochspannungs-Motorgeneratoreinheit (MGU) mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine über einen Riemen und eine Riemenscheibe wirksam verbunden. Die MGU entnimmt Leistung aus einer Hochspannungsbatterie. Ausgabedrehmoment von der MGU wird verwendet, um die Kraftmaschine anzukurbeln und zu starten. Diese Funktionalität, die typischerweise sowohl bei Mildals auch bei Vollhybrid-Antriebsstrangkonstruktionen bereitgestellt wird, wird als ”Autostart” der Kraftmaschine bezeichnet. Die Fähigkeit, die Kraftmaschine bei Leerlaufbedingungen selektiv auszuschalten, wird folglich als ”Autostopp” der Kraftmaschine bezeichnet. Die Fähigkeit zum Ausschalten und Neustarten der Kraftmaschine im Leerlauf ist nur eine Weise, auf welche Hybridelektroantriebsstränge ihre im Vergleich zu herkömmlichen Antriebssträngen überlegende Kraftstoffsparsamkeit erreichen.
  • Die Druckschrift DE 10 2010 010 124 A1 offenbart ein Fahrzeug mit einer Kraftmaschine, einem Getriebe und einem elektrischen System, das einen Hilfsstartermotor und eine Hochspannungs-Motorgeneratoreinheit, die beide mit einer Kurbelwelle der Kraftmaschine verbunden sind, sowie einen Controller umfasst. Im Fall einer Störung bei einem Hochspannungs-Energiespeichersystem, das die Hochspannungs-Motorgeneratoreinheit mit Leistung versorgt, erfolgt ein Ankurbeln nicht über die Hochspannungs-Motorgeneratoreinheit, sondern über den Hilfsstartermotor.
  • In der Druckschrift DE 10 2010 050 123 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einem Hybridantriebsstrang offenbart, das bei einem bevorstehenden Anlassen der Kraftmaschine zwischen einem Hilfsstartermotor und einer Hochspannungs-Motorgeneratoreinheit in Abhängigkeit vom Ladezustand eines Hochspannungs-Energiespeichersystems und von einem Kurbelwinkel der Kraftmaschine wählt, um das Anlassen auszuführen.
  • Die Druckschrift US 2009/0 271 057 A1 offenbart ein System und Verfahren zur Reduktion von Vibrationen in einem Hybridfahrzeug. Das Hybridfahrzeug weist in einer Ausführungsform eine hydraulische Energiespeichervorrichtung in der Form eines Akkumulators auf.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Es wird hier ein Hybridfahrzeug offenbart. Das Fahrzeug weist eine Brennkraftmaschine, ein Getriebe und ein elektrisches System auf. Das elektrische System umfasst einen Controller, eine elektrische Hochspannungsmaschine, etwa eine Motorgeneratoreinheit (MGU), ein Hochspannungs-Energiespeichersystem (HV-ESS), einen Hilfsstartermotor und ein Niederspannungs-Hilfsenergiespeichersystem (LV-ESS). Der Begriff ”Hochspannung” bezeichnet, so wie er hier verwendet wird, Spannungsniveaus von etwa 30 VDC oder mehr, während ”Niederspannung” eine Hilfsspannung bzw. Zusatzspannung an Bord des Fahrzeugs mit typischerweise 12–15 VDC bezeichnet. Wie in der Technik gut bekannt ist, erfordert die Verwendung von elektrischen Hochspannungskomponenten an Bord eines Fahrzeugs Spannungsisolations-Konstruktionsmerkmale, um sicherzustellen, dass das Fahrwerk des Fahrzeugs im Fall einer Fehlerbedingung nicht elektrifiziert wird. Daher können alle Spannungsquellen, Busse oder elektrischen Komponenten, die eine derartige Spannungsisolierung benötigen, für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung als Hochspannungsvorrichtungen betrachtet werden. Analog können alle Spannungsquellen, Busse oder elektrischen Komponenten, die eine derartige Spannungsisolierung nicht benötigen, als Hilfs- oder Niederspannungsvorrichtungen betrachtet werden.
  • Der Controller der vorliegenden Erfindung bestimmt vor einem Kraftmaschinenautostartereignis anhand eines Satzes von Antriebsstrangbedingungen, der einen Ladezustand des Hochspannungs-Energiespeichersystems, eine Leistungsgrenze des Hochspannungs-Energiespeichersystems, eine Drehmomentgrenze der elektrischen Hochspannungsmaschine und einen Kurbelwinkel der Kraftmaschine umfasst;, ob der Hilfsstartermotor oder die elektrische Hochspannungsmaschine als Quelle für Drehmoment zum Ankurbeln und Starten der Kraftmaschine verwendet werden soll. Da die Größe von sich entwickelnden Hochspannungsbatterien und elektrischen Maschinen abnimmt, um Kosten, Masse und Einbauraum zu verringern, können einige Autostartereignisse einer Kraftmaschine beispielsweise im Hinblick auf Dauer und/oder Geräusche/Rauhigkeit nicht zufriedenstellend sein. Dies kann aus unzureichender Leistung der Hochspannungsbatterie oder unzureichendem verfügbarem Motordrehmoment, das zum Hochdrehen der Kraftmaschine notwendig ist, resultieren, oder es kann aufgrund dessen auftreten, dass die Kraftmaschine bei einem suboptimalen Ankurbelwinkel stoppt. Beispielsweise kann die Kraftmaschine nach einem Autostoppereignis an einer unerwünschten Position stoppen, so dass das verfügbare Motordrehmoment oder die verfügbare Batterieleistung unzureichend sein können, um den ersten oder zweiten Kompressionsimpuls eines Autostartereignisses zu überwinden.
  • Statt darauf zu warten, dass ein Hochspannungs-Autostartereignis mit Bezug auf einen Zeit- oder Rauhigkeitsstandard nicht erfolgreich sein wird, bevor ein Reservestart mit Hilfe des Hilfsstartermotors auf die herkömmliche Weise befohlen wird, ist der hier beschriebene Controller programmiert, um von vornherein einen Autostart mit Hilfe des Hilfsstartermotors zu befehlen, wenn eine Bewertung von verschiedenen Antriebsstrangwerten anzeigt, dass der Hochspannungs-Autostart eine Zeit überschreiten kann oder bezüglich eines speziellen Standards anderweitig nicht erfolgreich sein kann, unabhängig davon, ob dies aufgrund der Zeitdauer oder von Geräuschen/Rauhigkeit der Fall sein wird. Als Folge wird die Verzögerung beim Ausgabedrehmoment, die ein Fahrer typischerweise erlebt, wenn er beim Antippen der Drosselklappe auf den Neustart der Kraftmaschine wartet, minimiert werden, da der Controller nicht zuerst versucht, das Autostartereignis mit Hilfe der elektrischen Hochspannungsmaschine durchzuführen, darauf wartet, dass dieses Hochspannungs-Autostartereignis die Zeit überschreitet, und dann zu einem Standard-Autostart über den Hilfsstartermotor zurückkehrt.
  • Bei Hybridantriebssträngen, die einen hydraulischen Akkumulator zum Bereitstellen von Druck für das Getriebe bei einem Autostart einer Kraftmaschine verwenden, kann zudem ein Hydraulikdruck vom Akkumulator bis zu dem Zeitpunkt, an dem der Abschluss des Hochspannungs-Autostarts fehl schlägt, zu einem großen Teil entleert sein. Der Niederspannungs-Reservehilfsstartermotor kann bei einem Reservehilfsautostart Störungen im Endantrieb erzeugen. Wenn der Hilfsstartermotor in Eingriff gestellt wird, während Hydraulikdruck im Akkumulator vorhanden ist, kann diese unerwünschte Situation größtenteils vermieden werden.
  • Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Fahrzeug eine Kraftmaschine, ein Getriebe und ein elektrisches System, wie es vorstehend erwähnt wurde. Das Getriebe umfasst ein Eingabeelement, das mit einer Kurbelwelle der Kraftmaschine selektiv verbunden werden kann. Das elektrische System umfasst einen Hilfsstartermotor, der mit der Kurbelwelle verbunden ist, eine elektrische Hochspannungsmaschine, die mit der Kurbelwelle verbunden ist, und einen Controller. Der Controller umfasst einen Prozessor und einen konkreten, nicht vorübergehenden Speicher, in dem Anweisungen aufgezeichnet sind, um entweder den Hilfsstartermotor oder die elektrische Hochspannungsmaschine als Quelle zum Starten der Kraftmaschine bei einem angeforderten Autostart der Kraftmaschine zu wählen.
  • Das Ausführen der Anweisungen durch den Prozessor bewirkt, dass der Controller in Ansprechen auf einen angeforderten Autostart der Kraftmaschine einen Satz von Antriebsstrangbedingungen bestimmt, und dass er unter Verwendung des Satzes von Antriebsstrangbedingungen feststellt, ob der angeforderte Autostart nicht erfolgreich sein wird, z. B. mit Bezug auf einen Zeit- oder Geräuschstandard. Dann überträgt der Controller einen Autostartbefehl an die elektrische Hochspannungsmaschine, wenn der Controller festgestellt hat, dass der angeforderte Autostart mit Bezug auf den Zeit- oder Geräuschstandard erfolgreich sein wird. Alternativ überträgt der Controller den Autostartbefehl an den Hilfsstartermotor, wenn der angeforderte Autostart hinsichtlich des Zeit- oder Geräuschstandards nicht erfolgreich sein wird.
  • Es wird auch ein Controller für ein Fahrzeug offenbart, wobei das Fahrzeug bei dieser Ausführungsform analog eine Kraftmaschine, einen Hilfsstartermotor und eine elektrische Hochspannungsmaschine, die jeweils betrieben werden können, um die Kraftmaschine zu starten, aufweist. Der Controller umfasst einen Prozessor und einen konkreten, nicht vorübergehenden Speicher, in dem Anweisungen aufgezeichnet sind, um entweder den Hilfsstartermotor oder die elektrische Hochspannungsmaschine als Quelle zum Starten der Kraftmaschine während eines angeforderten Autostarts der Kraftmaschine zu wählen. Das Ausführen der Anweisungen durch den Prozessor veranlasst den Controller, einen Satz von Antriebsstrangbedingungen in Ansprechen auf einen angeforderten Autostart der Kraftmaschine zu bestimmen, und unter Verwendung des Satzes von Antriebsstrangbedingungen festzustellen, ob der angeforderte Autostart hinsichtlich eines Zeit- oder Geräuschstandards nicht erfolgreich sein wird. Das Ausführen der Anweisungen veranlasst den Controller außerdem, einen Autostartbefehl an die elektrische Hochspannungsmaschine zu übertragen, wenn der angeforderte Autostart hinsichtlich des Zeit- oder Geräuschstandards erfolgreich sein wird, und den Autostartbefehl an den Hilfsstartermotor zu übertragen, wenn der angeforderte Autostart hinsichtlich des Zeit- oder Geräuschstandards nicht erfolgreich sein wird. Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Fahrzeug eine Kraftmaschine, einen Riemen, ein Paar Riemenscheiben, ein Getriebe und ein elektrisches System. Die Kraftmaschine umfasst eine Kurbelwelle, und das Getriebe umfasst ein Eingabeelement, das mit der Kurbelwelle selektiv verbunden werden kann. Das elektrische System umfasst bei dieser Ausführungsform einen Hilfsstartermotor, der mit der Kurbelwelle verbunden ist, ein mehrphasiges Hochspannungs-Energiespeichersystem (HV-ESS), ein Hilfsleistungsmodul (APM) und ein Hilfs-Energiespeichersystem (LV-ESS), das mit einer Seite des APM elektrisch verbunden ist. Das gleiche elektrische System umfasst außerdem ein Wechselrichter-Modul (PIM), das mit einer anderen Seite des APM elektrisch verbunden ist, und eine elektrische Hochspannungsmaschine in der Form einer Motorgeneratoreinheit (MGU), die mit der Kurbelwelle über den Riemen und das Paar Riemenscheiben verbunden ist und über das PIM mit dem HV-ESS elektrisch verbunden ist.
  • Der vorstehend erwähnte Controller ist als Teil dieser beispielhaften Ausführungsform umfasst.
  • Die vorstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich leicht aus der folgenden genauen Beschreibung der besten Arten, um die Erfindung auszuführen, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Kraftmaschine, einem Hilfsstartermotor und einer Hochspannungs-Motorgeneratoreinheit, die jeweils betrieben werden können, um die Kraftmaschine neu zu starten, und mit einem Controller mit der Funktionalität zur Wahl einer Quelle für den Autostart einer Kraftmaschine, wie hier offengelegt ist.
  • 2 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Wählen einer Quelle für den Autostart einer Kraftmaschine an Bord des Fahrzeugs von 1 beschreibt.
  • GENAUE BESCHREIBUNG
  • Mit Bezug auf die Zeichnungen, bei denen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten in den mehreren Ansichten bezeichnen, ist ein beispielhaftes Fahrzeug 10 in 1 schematisch gezeigt. Das Fahrzeug 10 umfasst einen Hybridantriebsstrang 11, welcher wiederum eine Brennkraftmaschine (E) 12 und ein Getriebe (T) 14 umfasst. Die Kraftmaschine 12 umfasst eine Kurbelwelle 13, die mit einem Eingabeelement 15 des Getriebes 14 wirksam verbunden ist. Bei einigen Ausführungsformen, etwa der beispielhaften Ausführungsform von 1, kann eine Eingabekupplung C1 verwendet werden, um die Kraftmaschine 12 selektiv von dem Eingabeelement 15 des Getriebes 14 zu trennen, z. B. um Störungen im Endantrieb beim Starten der Kraftmaschine 12 zu reduzieren.
  • Das Getriebe 14 kann eine Zahnradanordnung und Kupplungen (nicht gezeigt) umfassen, durch welche Drehmoment von dem Eingabeelement 15 zu einem Ausgabeelement 17 des Getriebes 14 und schließlich zu Antriebsrädern 18 des Fahrzeugs 10 fließt, von denen zwei in 1 gezeigt sind. Die Antriebsräder 18 können Frontantriebsräder oder Heckantriebsräder sein. Ein zweites Paar von Antriebsrädern (nicht gezeigt) kann in einem Modus mit Vierradantrieb oder Allradantrieb durch den Hybridantriebsstrang 11 angetrieben werden, oder die zusätzlichen Räder können nicht angetrieben sein.
  • Wie gestrichelt gezeigt ist, kann das Fahrzeug 10 einen optionalen hydraulischen Akkumulator 44 umfassen, der einen Fluiddruck (Pfeil F) nach Bedarf an das Getriebe 14 liefert, etwa wenn die Kraftmaschine 12 ausgeschaltet ist. Der hydraulische Akkumulator 44 kann einen Fluiddruck an das Getriebe 14 über eine transiente Zeitspanne hinweg liefern, wenn die Kraftmaschine 12 neu gestartet wird. Wenn die Kraftmaschine 12 läuft, kann dann eine von der Kraftmaschine angetriebene Hauptpumpe (nicht gezeigt) den Hydraulikdruck an das Getriebe 14 liefern. Andere Ausführungsformen können auf den hydraulischen Akkumulator 44 zugunsten einer Getriebehilfspumpe (nicht gezeigt) verzichten.
  • Im beabsichtigten Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst das Fahrzeug 10 zwei verschiedene Quellen zum Starten der Kraftmaschine 12 bei einem Autostartereignis: eine elektrische Hochspannungsmaschine (HV-Maschine) 16, z. B. eine Motorgeneratoreinheit (MGU) oder einen Hochspannungsmotor, und einen Hilfsstartermotor (M) 19. Der Hilfsstartermotor (M) 19 kann mit der Kurbelwelle 13 wirksam verbunden werden, z. B. durch eine Zahnradfolge (nicht gezeigt). Analog wird die elektrische HV-Maschine 16 mit der Kurbelwelle 13 verbunden, zum Beispiel über einen Antriebsriemen 31 und einen Satz Riemenscheiben 33 bei einem beispielhaften Riemen-Generator-Startersystem (BAS-System). Die elektrische HV-Maschine 16 kann als mehrphasige elektrische Maschine von AC-Permanentmagnettyp oder Induktionstyp ausgeführt sein, die in Abhängigkeit von der Konstruktion für 30–300 VDC oder mehr ausgelegt ist, während der Hilfsstartermotor 19 eine herkömmliche Hilfsmotorvorrichtung mit 12–15 VDC ist.
  • Das Fahrzeug 10 von 1 umfasst außerdem ein Hochspannungs-Energiespeichersystem (HV-ESS) 26 und ein Hilfs/Niederspannungs-Energiespeichersystem (LV-ESS) 126. Das LV-ESS 126 kann über ein Hilfsleistungsmodul (APM) 28, d. h. einen DC/DC-Wandler und Spannungsregler des Typs, der in der Technik bekannt ist, mit dem HV-ESS verbunden sein. Das APM 28 kann betrieben werden, um die Größe einer Spannung, die über einen Hochspannungs-DC-Bus 23 von dem HV-ESS 26 geliefert wird, auf Hilfsspannungsniveaus, typischerweise 12–15 VDC zu verringern, wobei die Hilfsspannung über einen Niederspannungs-DC-Bus 27 für das LV-ESS 126 zur Verfügung gestellt wird. Der Hilfsstartermotor 19 ist über den gleichen Niederspannungs-DC-Bus 27 mit dem LV-ESS 126 verbunden.
  • Die elektrische HV-Maschine 16 kann, wenn sie als mehrphasiger Elektromotor oder MGU konfiguriert ist, über einen Hochspannungs-AC-Bus 25 mit einem Wechselrichter-Modul (PIM) 30 verbunden sein. Das PIM 30 kann Dies oder Blöcke von Halbleiterschaltern wie etwa MOSFETs oder IGBTs umfassen, welche innerhalb des PIM 30 nach Bedarf über Befehle von einem Controller (C) 20 oder einer anderen Steuerungsvorrichtung eingeschaltet und ausgeschaltet werden können, um die DC-Spannung von dem HV-ESS 26 in eine mehrphasige AC-Spannung umzusetzen, die zum Betreiben der elektrischen HV-Maschine 16 geeignet ist.
  • Immer noch mit Bezug auf 1 kann der Controller 20 als eine oder mehrere digitale Computervorrichtungen mit einem Prozessor 22 und einem konkreten, nicht vorübergehenden Speicher 24, z. B. einem nichtflüchtigen Festwertspeicher (ROM) in der Form eines Magnetspeichers, optischen Speichers, Flashspeichers oder dergleichen, ausgestaltet sein. Der Controller 20 kann außerdem ausreichende Mengen an Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), elektrisch löschbarem programmierbarem Festwertspeicher (EEPROM) und Puffer sowie einen Hochgeschwindigkeits-Taktgeber oder Oszillator, Analog/Digital- und Digital/Analog-Schaltungen (A/D- und D/A-Schaltungen), Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und -Vorrichtungen (I/O) und geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen umfassen. Es können beliebige Steuerungsalgorithmen, die im Controller 20 enthalten sind oder durch den Controller 20 zugänglich sind, einschließlich von Anweisungen, die ein Verfahren 100 zum Wählen einer Quelle für einen Autostart wie nachstehend beschrieben verkörpern, im Speicher 24 gespeichert sein und mit Hilfe des Prozessors 22 ausgeführt werden, um die gewünschte Funktionalität bereitzustellen.
  • Der Controller 20 steht in Kommunikation mit den verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs 10. Bei einigen Ausführungsformen kann der Controller 20 ein Kraftmaschinensteuerungsmodul (ECM) sein, das betrieben werden kann, um die gesamte Funktionalität der Kraftmaschine 12 zu steuern. Bei anderen Ausführungsformen kann der Controller 20 ein separater Controller sein, der auf das Ausführen des Verfahrens 100 beschränkt ist. Bei allen Ausführungsformen empfängt der Controller 20 eine Autostartanforderung (REQ) oder er erhält Kenntnis darüber, zum Beispiel über das Niederdrücken eines Gaspedals 40 durch einen Fahrer, welches einen Sensor S40 aufweist, der die Kraft oder den Weg des Gaspedals 40 misst. Eine Schwellenwertkraft oder ein Schwellenwertweg, möglicherweise in Kopplung mit der Nichtfortsetzung einer Bremskraft (Pfeil BX), die auf ein Bremspedal 42 aufgebracht wird und von einem Sensor S42 gemessen wird, kann anzeigen, dass die Autostartanforderung (REQ) aktiv ist.
  • Als Teil des Verfahrens 100 erhält der Controller 20 von 1 außerdem Kenntnis über einen Satz von Antriebsstrangbedingungen 50. Vor dem Ausführen eines Autostarts der Kraftmaschine 12 verarbeitet der Controller 20 den Satz von Antriebsstrangbedingungen 50 und bestimmt, welche der zwei Quellen für einen Autostart, d. h. der Hilfsstartermotor 19 oder die elektrische HV-Maschine 16, als Quelle für Motordrehmoment beim Ankurbeln und Starten der Kraftmaschine 12 verwendet werden soll. Als Folge ist der Controller 20 in der Lage, vorab festzustellen, ob ein Hochspannungsautostart hinsichtlich eines Standards wahrscheinlich nicht erfolgreich sein wird, entweder hinsichtlich der Dauer oder der Rauhigkeit, wodurch folglich diese Art von Neustart selektiv vermieden wird. Der Controller 20 befiehlt einen Autostart der Kraftmaschine 12 über das Übertragen eines Autostart-Steuerungssignals (Pfeil AS12) an die gewählte der zwei Quellen, d. h. entweder an den Hilfsstartermotor 19 oder an die elektrische HV-Maschine 16. Beispielhafte Variable, die durch den Controller 20 beim Treffen dieser Steuerungsentscheidung berücksichtigt werden können, können den Ladezustand (SOC) des HV-ESS 26, Leistungsgrenzen (PLIM) des HV-ESS 26, Drehmomentgrenzen (TLIM) der elektrischen HV-Maschine 16 und/oder einen Kurbelwinkel (A12) der Kraftmaschine 12 umfassen.
  • Wie in der Technik bekannt ist, bezeichnet der Kurbelwinkel (A12) die Winkelposition der Kurbelwelle 13 mit Bezug auf eine obere Totpunktposition (OT-Position) einer Kolbenbohrung der Kraftmaschine 12. Der Kurbelwinkel (A12) kann von dem Controller 20 bestimmt werden, zum Beispiel durch Lesen eines 60-2-Zahnrads, das an der Kurbelwelle 13 angebracht ist, möglicherweise in Verbindung mit (nicht gezeigten) Nockenwinkelsensoren, die ein Nockenimpulsgeberrad lesen, wie in der Technik bekannt ist. Alternativ kann der Kurbelwinkel unter Verwendung vorbestimmter Konstruktionsparameter der Kraftmaschine 12 berechnet und überwacht werden und der sich ändernde Kurbelwinkel über die Zeit nachverfolgt werden. Mit der gegebenen Formel l2 = r2 + x2 – 2rxcos(A12) kann der Kurbelwinkel A12 leicht bestimmt werden, wobei I die Distanz zwischen einem Kolbenbolzen und einem Kurbelzapfen in der Kraftmaschine 12 ist, r der Kurbelradius ist und x die Position des Kolbenbolzens von einem Kurbelmittelpunkt aus entlang einer Mittellinie der Zylinderbohrung nach oben ist. Der SOC des HV-ESS 26 ist die verfügbare Kapazität des HV-ESS 26, typischerweise als Prozentsatz eines maximalen SOC ausgedrückt. Die Leistungsgrenze (PLIM) des HV-ESS 26 bezeichnet die maximal aus dem HV-ESS 26 verfügbare Leistung, welche die Aufladungs- und Entladungsgrenzen des HV-ESS 26 definiert. Die Drehmomentgrenze (TLIM) beschreibt die maximale positive und negative Drehmomentausgabe aus der elektrischen HV-Kraftmaschine 16, wenn die verschiedenen Bedingungen des HV-ESS 26 und die bekannte Klassifizierung der HV-ESS 26 und der elektrischen HV-Maschine 16 gegeben sind.
  • 2 beschreibt ein beispielhaftes Verfahren 100 zum Wählen der Quelle für einen Autostart einer Kraftmaschine an Bord des Fahrzeugs 10 von 1. Nach einer Initialisierung (*), etwa nach einem Autostopp-Ereignis, wenn sich die Kraftmaschine 12 in einem ausgeschalteten Zustand befindet, bestimmt der Controller 20 von 1 bei Schritt 102, ob eine Autostartanforderung (REQ von 1) aktiv ist, etwa durch Vergleichen der Andruckkraft oder des Verfahrwegs des Gaspedals 40 und/oder einer Bremskraft oder eines Verfahrwegs des Bremspedals 42 mit kalibrierten Schwellenwerten. Wenn eine Autostartanforderung empfangen wird, geht das Verfahren 100 zu Schritt 104 weiter.
  • Schritt 104 umfasst, dass der Satz von Antriebsstrangbedingungen 50 von 1 über den Controller 20 bestimmt wird. Schritt 104 kann umfassen, dass beliebige oder alle beispielhaften Bedingungen, die in 1 gezeigt sind, verarbeitet werden, etwa der SOC und die Leistungsgrenzen des HV-ESS 26, die Drehmomentgrenzen der elektrischen HV-Maschine 16 und der Kurbelwinkel A12 der Kraftmaschine 12. Sobald der Satz von Antriebsstrangbedingungen 50 bestimmt worden ist, geht der Controller 20 zu Schritt 106 weiter.
  • Bei Schritt 106 trifft der Controller 20 von 1 als nächstes ein Entscheidung darüber, welcher von dem Hilfsstartermotor 19 und der elektrischen HV-Maschine 16 von 1 beim Starten der Kraftmaschine 12 während eines angeforderten Autostartereignisses verwendet werden soll. Der Controller 20 geht zu Schritt 108 weiter, wenn der Satz von Antriebsstrangbedingungen 50 anzeigt, dass ein über die elektrische HV-Maschine 16 betriebener Autostart möglicherweise nicht innerhalb einer kalibrierten maximalen Schwellenwertzeitspanne abgeschlossen sein wird oder möglicherweise innerhalb der Zeitspanne abgeschlossen sein wird, aber aufgrund des gegebenen Niveaus von einer oder mehrerer der Antriebsstrangbedingungen 50 dies mit nicht zufriedenstellenden Geräusch-, Vibrations- und Rauhigkeitspegeln ausführen wird. Andernfalls geht das Verfahren 100 zu Schritt 110 weiter.
  • Bei Schritt 108 überträgt der Controller 20 von 1 den Autostartbefehl (Pfeil AS12 von 1) an den Hilfsstartermotor 19. Schritt 108 kann außerdem umfassen, dass ein (nicht gezeigtes) Steuerungssolenoid des Hilfsstartermotors 19 in Ansprechen auf den Autostartbefehl aktiviert wird, um den Hilfsstartermotor 19 über den Niederspannungs-DC-Bus 27 von 1 mit Energie zu versorgen. Folglich wird die Kraftmaschine 12 mit Hilfe des Hilfsstartermotors 19 gestartet. Sobald die Kraftmaschine 12 läuft, wird die Steuerung des Fahrzeugs 10 durch das Verfahren 100 abgeschlossen (**).
  • Schritt 110 umfasst, dass der Autostartbefehl (Pfeil AS12 von 1) an die elektrische HV-Maschine 16 übertragen wird. Schritt 110 kann außerdem umfassen, dass das in 1 gezeigte PIM 30 in Ansprechen auf den Autostartbefehl aktiviert wird, um die elektrische HV-Maschine 16 über den Hochspannungs-AC-Bus 25 von 1 mit Energie zu versorgen. Folglich wird die Kraftmaschine 12 über die elektrische HV-Maschine 16 gestartet. Dann geht das Verfahren 100 zu Schritt 112 weiter.
  • Bei Schritt 112 stellt der Controller 20 fest, ob der Autostart, der bei Schritt 110 befohlen wurde, innerhalb einer kalibrierten maximalen Zeitspanne abgeschlossen wurde. Wenn dies zutrifft, ist das Verfahren 100 abgeschlossen (**). Wenn der Autostart über die elektrische HV-Maschine 16 jedoch in der kalibrierten maximalen Zeitspanne nicht abgeschlossen worden ist, geht das Verfahren 100 zu Schritt 108 weiter und führt den Start über den Startermotor 19 aus.
  • Obwohl die besten Arten zum Ausführen der Erfindung im Detail beschrieben worden sind, wird der Fachmann auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen erkennen, um die Erfindung im Umfang der beigefügten Ansprüche in die Praxis umzusetzen.

Claims (4)

  1. Fahrzeug (10), das umfasst: eine Kraftmaschine (12) mit einer Kurbelwelle (13); ein Getriebe (14) mit einem Eingabeelement (15), das mit der Kurbelwelle (13) selektiv verbunden werden kann; und ein elektrisches System mit: einem Hilfsstartermotor (19), der mit der Kurbelwelle (13) verbunden ist; einer elektrischen Hochspannungsmaschine (HV-Maschine) (16), die mit der Kurbelwelle (13) verbunden ist; einem Hochspannungs-Energiespeichersystem (HV-ESS) (26), das mit der elektrischen Hochspannungsmaschine (16) elektrisch verbunden ist; und einem Controller (20) mit einem Prozessor (22) und einem konkreten, nicht vorübergehenden Speicher (24), in dem Anweisungen aufgezeichnet sind, um entweder den Hilfsstartermotor (19) oder die elektrische Hochspannungsmaschine (16) als Quelle zum Starten der Kraftmaschine (12) während eines angeforderten Autostarts der Kraftmaschine (12) zu wählen, wobei die Ausführung der Anweisungen durch den Prozessor (22) veranlasst, dass der Controller (20): einen Satz von Antriebsstrangbedingungen (50) in Ansprechen auf einen angeforderten Autostart der Kraftmaschine (12) bestimmt, wobei der Satz von Antriebsstrangbedingungen (50) einen Ladezustand (SOC26) des Hochspannungs-Energiespeichersystems (26), eine Leistungsgrenze (PLIM) des Hochspannungs-Energiespeichersystems (26), eine Drehmomentgrenze (TLIM) der elektrischen Hochspannungsmaschine (16) und einen Kurbelwinkel (A12) der Kraftmaschine (12) umfasst; unter Verwendung des Satzes von Antriebsstrangbedingungen (50) feststellt, ob der angeforderte Autostart hinsichtlich eines Zeit- oder Geräuschsstandards nicht erfolgreich sein wird; einen Autostartbefehl an die elektrische Hochspannungsmaschine (16) überträgt, wenn angeforderte Autostart hinsichtlich des Zeit- oder Geräuschstandards erfolgreich sein wird; und den Autostartbefehl an den Hilfsstartermotor (19) überträgt, wenn der angeforderte Autostart hinsichtlich des Zeit- oder Geräuschstandards nicht erfolgreich sein wird.
  2. Fahrzeug (10) nach Anspruch 1, das ferner einen Riemen (31) und ein Paar Riemenscheiben (33) umfasst, wobei die elektrische Hochspannungsmaschine (16) eine Motorgeneratoreinheit (MGU) ist, die mit der Kurbelwelle (13) über den Riemen (31) und das Paar Riemenscheiben (33) verbunden ist.
  3. Fahrzeug (10) nach Anspruch 1, ferner ein Wechselrichter-Modul (PIM) (30) umfassend, wobei das Hochspannungs-Energiespeichersystem (26) über das Wechselrichter-Modul (30) mit der elektrischen Hochspannungsmaschine (16) elektrisch verbunden ist.
  4. Fahrzeug (10) nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug (10) einen hydraulischen Akkumulator (44) in Fluidverbindung mit dem Getriebe (14) umfasst.
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