DE102015122694A1

DE102015122694A1 - Antriebsstrang für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102015122694A1
Application number: DE102015122694.4A
Authority: DE
Inventors: Chandra S. Namuduri; Venkata Prasad Atluri; Suresh Gopalakrishnan
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2015-12-23
Publication date: 2016-06-30
Also published as: US20160185225A1; CN105730440B; US9610845B2; CN105730440A

Abstract

Ein Antriebsstrang enthält eine erste Schaltvorrichtung, die zwischen einem offenen Zustand, der eine erste Energiespeichervorrichtung entweder von einem Motor/Generator oder von einem elektrischen Zubehörsystem trennt, und einem geschlossenen Zustand, der die erste Energiespeichervorrichtung entweder mit dem Motor/Generator oder mit dem elektrischen Zubehörsystem verbindet, umschaltbar ist. Eine zweite Schaltvorrichtung ist zwischen einem offenen Zustand, der eine zweite Energiespeichervorrichtung entweder von dem Motor/Generator oder von dem elektrischen Zubehörsystem trennt, und einem geschlossenen Zustand, der die zweite Energiespeichervorrichtung entweder mit dem Motor/Generator oder mit dem elektrischen Zubehörsystem verbindet, umschaltbar ist. Eine dritte Schaltvorrichtung ist zwischen einemoffenen Zustand, der das elektrische Zubehörsystem entweder von dem Motor/Generator oder von der ersten und zweiten Energiespeichervorrichtung trennt, und einem geschlossenen Zustand, der das elektrische Zubehörsystem entweder mit dem Motor/Generator oder mit der ersten und zweiten Energiespeichervorrichtung verbindet, umschaltbar.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug.
HINTERGRUND
Ein Fahrzeug kann eine Brennkraftmaschine enthalten, die mit einem Getriebe und einem Endantrieb gekoppelt ist, um Räder zu drehen, welche das Fahrzeug bewegen. Zum Starten der Kraftmaschine eines nicht hybriden Fahrzeugs kann ein Startermotor erregt werden, was bewirkt, dass eine Kurbelwelle der Kraftmaschine gedreht wird und die Kraftmaschine gestartet wird.
Ein Hybridelektrofahrzeug verwendet sowohl einen Elektromotor/Generator als auch eine Brennkraftmaschine, um einen verringerten Kraftstoffverbrauch und verringerte Emissionen zu ermöglichen. Ein Typ von Hybridelektrofahrzeug verwendet einen riemengetriebenen Generator/Starter (BAS, BAS von belted-alternator-starter). Der BAS verwendet einen Motor/Generator, der mit einer Kurbelwelle der Kraftmaschine für gewöhnlich durch ein Riemen- und Riemenscheibensystem gekoppelt ist. Der Motor/Generator kann die Kraftmaschine neu starten, wenn eine Bremse bei einem Haltelicht/einer roten Ampel losgelassen wird, und der Motor/Generator kann bei einem regenerativen Bremsen bzw. Nutzbremsen durch die Kraftmaschine gedreht werden. Dieser Typ von Hybridfahrzeug verwendet einen Startermotor unabhängig von dem Motor/Generator, um die Kraftmaschine zu starten, wenn die Kraftmaschine eine längere Zeitspanne lang ausgeschaltet war.
Der Startermotor und der Motor/Generator werden separat betrieben, d. h. sie sind miteinander nicht koppelbar.
Der BAS kann mit einer ersten Energiespeichervorrichtung in elektrischer Verbindung stehen. Das Fahrzeug kann ein elektrisches System aufweisen, das verschiedene Fahrzeugzubehörvorrichtungen betreibt, etwa Scheinwerfer, HVAC-Vorrichtungen, Zubehörmotoren und Unterhaltungssystemkomponenten. Sämtlicher Strom, der den BAS verlässt, wird in die erste Energiespeichervorrichtung eingespeist, bevor der Strom das elektrische System erreichen kann, und folglich wird das elektrische System durch den BAS nicht direkt mit Leistung versorgt.
ZUSAMMENFASSUNG
Es wird ein Antriebsstrang für ein Fahrzeug bereitgestellt. Der Antriebsstrang enthält eine Kraftmaschine und einen Motor/Generator, der mit der Kraftmaschine gekoppelt werden kann. Außerdem kann ein Startermechanismus mit der Kraftmaschine gekoppelt werden. Der Antriebsstrang enthält ferner ein elektrisches Zubehörsystem in elektrischer Verbindung mit dem Motor/Generator. Eine erste Energiespeichervorrichtung ist in einer parallelen elektrischen Beziehung zu dem Motor/Generator und dem elektrischen Zubehörsystem angeordnet. Eine erste Schaltvorrichtung ist selektiv zwischen einem ersten offenen Zustand und einem ersten geschlossenen Zustand umschaltbar. Wenn die erste Schaltvorrichtung in dem ersten offenen Zustand angeordnet ist, trennt sie die erste Energiespeichervorrichtung elektrisch von dem Motor/Generator und/oder von dem elektrischen Zubehörsystem. Wenn die erste Schaltvorrichtung in dem ersten geschlossenen Zustand angeordnet ist, verbindet sie die erste Energiespeichervorrichtung elektrisch mit dem Motor/Generator und/oder mit dem elektrischen Zubehörsystem. Eine elektrische Verbindung zwischen dem Motor/Generator und dem elektrischen Zubehörsystem ist unabhängig davon, ob sich die erste Schaltvorrichtung in dem ersten offenen Zustand oder in dem ersten geschlossenen Zustand befindet.
Eine zweite Energiespeichervorrichtung ist in einer parallelen elektrischen Beziehung mit der ersten Energiespeichervorrichtung, mit dem Motor/Generator und mit dem elektrischen Zubehörsystem angeordnet. Eine zweite Schaltvorrichtung ist selektiv zwischen einem zweiten offenen Zustand und einem zweiten geschlossenen Zustand umschaltbar. Wenn die zweite Schaltvorrichtung in dem zweiten offenen Zustand angeordnet ist, trennt sie die zweite Energiespeichervorrichtung elektrisch von dem Motor/Generator und/oder von dem elektrischen Zubehörsystem. Wenn die zweite Schaltvorrichtung in dem zweiten geschlossenen Zustand angeordnet ist, verbindet sie die zweite Energiespeichervorrichtung elektrisch mit dem Motor/Generator und/oder mit dem elektrischen Zubehörsystem. Eine elektrische Verbindung zwischen dem Motor/Generator und dem elektrischen Zubehörsystem ist unabhängig davon, ob sich die zweite Schaltvorrichtung in dem zweiten offenen Zustand oder in dem zweiten geschlossenen Zustand befindet. Eine dritte Schaltvorrichtung ist in einer seriellen elektrischen Beziehung mit dem Motor/Generator und dem elektrischen Zubehörsystem angeordnet. Die dritte Schaltvorrichtung ist flussabwärts zu dem Motor/Generator, zu der ersten Energiespeichervorrichtung und zu der zweiten Energiespeichervorrichtung entlang eines elektrischen Busses angeordnet. Die dritte Schaltvorrichtung ist stromaufwärts zu dem elektrischen Zubehörsystem entlang des elektrischen Busses angeordnet. Die dritte Schaltvorrichtung ist selektiv zwischen einem dritten offenen Zustand und einem dritten geschlossenen Zustand umschaltbar. Wenn die dritte Schaltvorrichtung in dem dritten offenen Zustand angeordnet ist, trennt sie das elektrische Zubehörsystem elektrisch von dem Motor/Generator und/oder von der ersten Energiespeichervorrichtung und/oder von der zweiten Energiespeichervorrichtung. Wenn die dritte Schaltvorrichtung in dem dritten geschlossenen Zustand angeordnet ist, verbindet sie das elektrische Zubehörsystem elektrisch mit dem Motor/Generator und/oder mit der ersten Energiespeichervorrichtung und/oder mit der zweiten Energiespeichervorrichtung.
Es wird auch ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs bereitgestellt. Das Verfahren umfasst, dass ein gewünschter Betriebsmodus für den Antriebsstrang gewählt wird. Mit einem Steuergerät wird ein Ladezustand von sowohl einer ersten Energiespeichervorrichtung als auch von einer zweiten Energiespeichervorrichtung erfasst. Ein Fehler in entweder der ersten Energiespeichervorrichtung oder in der zweiten Energiespeichervorrichtung wird mit dem Steuergerät derart erkannt, dass die jeweils erkannte von der ersten Energiespeichervorrichtung oder der zweiten Energiespeichervorrichtung nicht zum Bereitstellen von Energie zur Verfügung steht. Die jeweils erkannte von der ersten Energiespeichervorrichtung oder der zweiten Energiespeichervorrichtung, die zum Bereitstellen von Energie nicht zur Verfügung steht, wird als die nicht verfügbare Energiespeichervorrichtung definiert. Die andere, nicht erkannte von der ersten Energiespeichervorrichtung und der zweiten Energiespeichervorrichtung, die zum Bereitstellen von Energie zur Verfügung steht, wird als die verfügbare Energiespeichervorrichtung definiert. Mindestens eine einer Vielzahl von Schaltvorrichtungen wird durch das Steuergerät in entweder einen jeweiligen offenen Zustand zum Unterbrechen einer elektrischen Verbindung oder in einen jeweiligen geschlossenen Zustand zum Herstellen einer elektrischen Verbindung positioniert, um die nicht verfügbare Energiespeichervorrichtung zu isolieren und um den gewählten Betriebsmodus mit der verfügbaren Energiespeichervorrichtung bereitzustellen.
Die genaue Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Offenbarung, aber der Umfang der Offenbarung wird nur durch die Ansprüche definiert. Obwohl einige der besten Arten und andere Ausführungsformen zum Ausführen der Ansprüche im Detail beschrieben wurden, existieren verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen, um die in den beigefügten Ansprüchen definierte Offenbarung in die Praxis umzusetzen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Antriebsstrang, der eine erste Ausführungsform eines Startermechanismus aufweist.
2 ist eine schematische Darstellung des Fahrzeugs, die eine zweite Ausführungsform des Startermechanismus zeigt.
3 ist eine schematische Darstellung des Fahrzeugs, die eine dritte Ausführungsform des Startermechanismus zeigt.
GENAUE BESCHREIBUNG
Mit Bezug auf die Figuren, bei denen gleiche Bezugszeichen gleiche oder einander entsprechende Teile in den mehreren Ansichten bezeichnen, ist ein Fahrzeug allgemein bei 10 gezeigt. In den Figuren ist allgemein eine Vielzahl von Ausführungsformen 12F, 12G, 12H eines Antriebsstrangs für das Fahrzeug 10 gezeigt. Das Fahrzeug 10, das den Antriebsstrang 12F, 12G, 12H verwenden kann, kann ein Kraftfahrzeug sein, etwa ein Auto, ein Lastwagen usw. Es ist festzustellen, dass das Fahrzeug 10 alternativ ein Nicht-Kraftfahrzeug sein kann, etwa ein landwirtschaftliches Fahrzeug, ein Wasserfahrzeug, ein Flugzeug usw.
Wie in den Figuren allgemein gezeigt ist, kann der Antriebsstrang 12F, 12G, 12H für jede der hier enthaltenen Ausführungsformen eine Kraftmaschine 14, ein Getriebe 16, und einen Endantrieb 18 enthalten, die miteinander koppelbar sind, um Räder 20 des Fahrzeugs 10 zu drehen, um das Fahrzeug 10 anzutreiben. Die Kraftmaschine 14 kann ein Ausgabeelement 22 oder eine Kurbelwelle 22 enthalten, das/die mit einem Eingabeelement 24 des Getriebes 16 koppelbar ist. Das Getriebe 16 kann eine Zahnradanordnung und eine oder mehrere Kupplungen enthalten, durch welche Drehmoment von dem Ausgabeelement 22 der Kraftmaschine 14 an das Eingabeelement 24 des Getriebes 16, dann weiter an den Endantrieb 18 und hinaus an die Räder 20 übertragen wird, um das Fahrzeug 10 zu bewegen. Die Räder 20 können Vorderräder oder Hinterräder des Fahrzeugs 10 sein. Die Vorder- und/oder die Hinterräder 20 können durch den Antriebsstrang 12F, 12G, 12H mit Leistung versorgt werden.
Wie vorstehend erörtert wurde, enthält der Antriebsstrang 12F, 12G, 12H von jeder der Ausführungsformen (die in 1–3 gezeigt sind), die Kraftmaschine 14. Die Kraftmaschine 14 kann beispielsweise eine Brennkraftmaschine sein. Die Kraftmaschine 14 kann ein Gehäuse 26 und die zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses 26 angeordnete Kurbelwelle 22 umfassen. Die Kurbelwelle 22 ist um eine Längsachse 28 herum drehbar. In den Figuren ist die Kurbelwelle 22 nur zu Veranschaulichungszwecken schematisch ohne irgendwelche speziellen Merkmale gezeigt und es ist festzustellen, dass die Kurbelwelle 22 verschiedene Konfigurationen aufweisen kann, um mit anderen Komponenten der Kraftmaschine 14 zusammenzuarbeiten. Die Kraftmaschine 14 kann außerdem einen Zylinderblock, eine oder mehrere Pleuelstangen, Kolben, Ventile usw. enthalten, welche nicht weiter erörtert werden. Es ist festzustellen, dass die Kraftmaschine 14 konstruiert sein kann, um mit Benzin, Dieselkraftstoff usw. betrieben zu werden.
Mit 1–3 fortfahrend kann der Antriebsstrang 12F, 12G, 12H von jeder der Ausführungsformen einen Zahnkranz 30 enthalten. In bestimmten Ausführungsformen ist der Zahnkranz 30 außerhalb des Gehäuses 26 angeordnet. Der Zahnkranz 30 ist an einem ersten distalen Ende 32 der Kurbelwelle 22 derart angebracht, dass der Zahnkranz 30 und die Kurbelwelle 22 gemeinsam um die Längsachse 28 herum drehbar sind. Einfach ausgedrückt können sich der Zahnkranz 30 und die Kurbelwelle 22 als eine Einheit um die Längsachse 28 herum drehen.
Zudem kann der Antriebsstrang 12F, 12G, 12H von jeder der Ausführungsformen (siehe 1–3) ein drehbares Element 34 enthalten, etwa eine Kurbelwellenriemenscheibe 34, die um die Längsachse 28 herum drehbar ist. Bei bestimmten Ausführungsformen ist die Kurbelwellenriemenscheibe 34 außerhalb des Gehäuses 26 der Kraftmaschine 14 angeordnet. Die Kurbelwellenriemenscheibe 34 ist mit einem zweiten distalen Ende 36 der Kurbelwelle 22 derart koppelbar, dass sich die Kurbelwellenriemenscheibe 34 und die Kurbelwelle 22 gemeinsam um die Längsachse 28 herum drehen können. Koppelbar kann speziell umfassen, dass die Kurbelwellenriemenscheibe 34 mit der Kurbelwelle 22 direkt gekoppelt ist oder dass sie mit der Kurbelwelle 22 durch die Betätigung eines anderen Mechanismus, etwa einer Kupplung wie nachstehend weiter erörtert wird, indirekt gekoppelt wird. Im Allgemeinen sind das erste und zweite distale Ende 32, 36 der Kurbelwelle 22 voneinander entlang der Längsachse 28 beabstandet. Es ist festzustellen, dass ein oder mehrere Lager die Kurbelwelle 22 drehbar lagern können. Außerdem ist festzustellen, dass das drehbare Element 34 ein Kettenzahnrad usw. anstelle einer Riemenscheibe sein kann.
Außerdem enthält der Antriebsstrang 12F, 12G, 12H von jeder der Ausführungsformen (siehe 1–3) einen Motor/Generator 38, der mit der Kraftmaschine 14 koppelbar ist. Der Motor/Generator 38 kann zum Beispiel mit der Außenseite des Gehäuses 26 der Kraftmaschine 14 gekoppelt sein und/oder durch eine beliebige geeignete Komponente benachbart zu der Kraftmaschine 14 abgestützt sein. Der Motor/Generator 38 kann durch beliebige geeignete Verfahren abgestützt sein, etwa Befestigungselemente, Halteklammern, Streben usw. Der Motor/Generator 38 kann als Motor oder als Generator betrieben werden. Der Antriebsstrang 12F, 12G, 12H kann als Hybridantriebsstrang bezeichnet werden, da der Antriebsstrang 12F, 12G, 12H den Motor/Generator 38 verwendet, der zur Reduktion des Kraftstoffverbrauchs und von Emissionen des Fahrzeugs 10 beitragen kann. Beispielsweise kann der Motor/Generator 38 in bestimmten Ausführungsformen als Motor verwendet werden, um die Kraftmaschine 14 zu starten, oder als Drehmomentunterstützung, die Drehmoment für die Kurbelwelle 22 bereitstellt, um das Antreiben des Fahrzeugs 10 zu unterstützen, wenn sich das Fahrzeug 10 gerade bewegt (unter Verwendung einer nachstehend erörterten endlosen drehbaren Vorrichtung 58). Als weiteres Beispiel kann der Motor/Generator 38 als Generator verwendet werden, um Strom, d. h. Elektrizität zu erzeugen, oder um eine erste Energiespeichervorrichtung 40 und/oder eine zweite Energiespeichervorrichtung 42 wieder aufzuladen, wie nachstehend weiter erörtert wird. Wenn der Motor/Generator 38 gerade Strom/Elektrizität erzeugt, kann der Strom verschiedene Zubehörvorrichtungen des Fahrzeugs 10 betreiben, wie ebenfalls nachstehend weiter erörtert wird.
Ein geeigneter Motor/Generator 38 ist ein bürstenloser Elektromotor/Generator. Zudem kann der Motor/Generator 38 ein Wechselstrom-Motor/Generator (AC-Motor/Generator) oder ein beliebiger anderer geeigneter Motor/Generator sein. Beispielsweise kann zumindest für die Ausführungsformen 12F, 12G von 1 und 2 des Antriebsstrangs Drehmoment, das von dem AC-Motor/Generator 38 ausgegeben wird, in einem Bereich von etwa 15,0 Newtonmeter (Nm) bis etwa 25,0 Nm liegen. Als weiteres Beispiel kann zumindest für die Ausführungsformen 12F, 12G von 1 und 2 des Antriebsstrangs das von dem AC-Motor/Generator 38 ausgegebene Drehmoment in den Bereich von 15,0 Nm bis etwa 20,0 Nm liegen. Für die Ausführungsformen von 1, 2 und 5 stellt der Motor/Generator 38 eine reduzierte maximale Drehmomentanforderung (beispielsweise im Vergleich mit einem BAS, der in dem Hintergrundabschnitt erörtert wurde) bereit, was ermöglicht, dass die Massendimension des Motors/Generators 38 verringert wird und außerdem verringerte Leistungsanforderungen des Motors/Generators 38 ermöglicht. Es ist festzustellen, dass das von dem Motor/Generator 38 ausgegebene Drehmoment andere Werte als vorstehend angegeben aufweisen kann. Beispielsweise kann bei der Ausführungsform 12H des Antriebsstrangs, die in 3 gezeigt ist, das von dem AC-Motor/Generator 38 ausgegebene Drehmoment größer als 25,0 Nm sein.
Wie in den Figuren gezeigt ist, kann der Motor/Generator 38 eine Motor/Generator-Welle 44 enthalten, die um eine erste Achse 46 herum drehbar sein kann. Wenn sich die Welle 44 des Motors/Generators dreht, kann in bestimmten Betriebsarten Drehmoment an die Kurbelwelle 24 übertragen werden, wie nachstehend weiter erörtert wird. Darüber hinaus bewegt sich die Welle 44 des Motors/Generators nicht entlang der ersten Achse 46. Zudem ist die erste Achse 46 von der Längsachse 28 beabstandet. In bestimmten Ausführungsformen sind die erste Achse 46 und die Längsachse 28 voneinander beabstandet und im Wesentlichen zueinander parallel. Daher sind die Welle 44 des Motor/Generators und die Kurbelwelle 22 zueinander versetzt. Es ist festzustellen, dass die Welle 44 des Motors/Generators in mehr als ein Teil unterteilt sein kann, z. B. mehr als ein Stück, um den Betrieb von einer oder mehreren Kupplungen usw. in Einklang zu bringen.
Mit 1–3 fortfahrend kann der Motor/Generator 38 ein drehbares Element 48 enthalten, etwa eine Motor/Generator-Riemenscheibe 48, die mit der Welle 44 des Motors/Generators benachbart zu einem ersten Ende 50 des Motors/Generators 38 koppelbar ist. Insbesondere kann die Riemenscheibe 48 des Motors/Generators außerhalb des ersten Endes 50 des Motors/Generators 38 angeordnet sein. Die Riemenscheibe 48 des Motors/Generators kann auch um die erste Achse 46 herum drehbar sein. Für bestimmte Betriebsarten können sich die Welle 44 des Motors/Generators und die Riemenscheibe 48 des Motors/Generators gemeinsam um die erste Achse 46 herum drehen. In anderen Betriebsarten sind die Welle 44 des Motors/Generators und die Riemenscheibe 48 des Motors/Generators nicht gemeinsam drehbar, d. h. sie sind separat drehbar oder eine ist drehbar, während die andere stationär bleibt (sich nicht dreht). Koppelbar kann umfassen, dass die Riemenscheibe 48 des Motors/Generators mit der Welle 44 des Motors/Generators direkt gekoppelt ist oder mit der Welle 44 des Motors/Generators durch die Betätigung eines anderen Mechanismus, etwa einer Kupplung, wie nachstehend weiter erörtert wird, indirekt gekoppelt wird.
In bestimmten Ausführungsformen kann sich die Welle 44 des Motors/Generators aus einem zweiten Ende 52 des Motors/Generators 38 heraus erstrecken. Das erste und zweite Ende 50, 52 des Motors/Generators 38 sind allgemein voneinander entlang der ersten Achse 46 beabstandet. Insbesondere kann der Motor/Generator 38 ein Gehäuse enthalten, das erste und zweite Enden 50, 52 aufweist. Daher ist die Welle 44 des Motors/Generators zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses des Motors/Generators 38 angeordnet. Es ist festzustellen, dass ein oder mehrere Lager die Welle 44 des Motors/Generators drehbar lagern können. Außerdem ist festzustellen, dass das drehbare Element 48 anstelle einer Riemenscheibe ein Kettenrad usw. sein kann.
Der Motor/Generator 38 von jeder dieser Ausführungsformen 12F, 12G, 12H des Antriebsstrangs kann einen Stator und einen von dem Stator beabstandeten Rotor enthalten. Der Rotor ist an der Welle 44 des Motors/Generators derart angebracht, dass der Rotor und die Welle 44 des Motors/Generators gemeinsam um die erste Achse 46 herum relativ zu dem Stator drehbar sind. Einfach ausgedrückt sind der Rotor und die Welle 44 des Motors/Generators als Einheit um die erste Achse 46 herum drehbar, während der Stator stationär bleibt. Der Stator steht in elektrischer Verbindung mit der ersten und/oder der zweiten Energiespeichervorrichtung 40, 42. Wenn der Motor/Generator 38 beispielsweise als Motor funktioniert, kann in der ersten und/oder in der zweiten Energiespeichervorrichtung 40, 42 gespeicherter Strom an den Stator/den Rotor geliefert werden, um eine Drehung des Rotors zu bewirken und um schließlich die Kraftmaschine 14 bei den Ausführungsformen von 1 und 2 zu starten, und dies kann in bestimmten Situationen bei der Ausführungsform von 3 die Kraftmaschine 14 starten. Als weiteres Beispiel wird bei allen hier enthaltenen Ausführungsformen, wenn der Motor/Generator 38 als Generator funktioniert, Drehmoment von dem Rotor, der sich um die erste Achse 46 herum dreht, in elektrischen Strom umgewandelt, welcher zur späteren Verwendung in der ersten und/oder der zweiten Energiespeichervorrichtung 40, 42 gespeichert werden kann.
Der Motor/Generator 38 kann in verschiedene Modi betrieben werden, um verschiedene Funktionen auszuführen. Zum Beispiel kann der Motor/Generator 38 in einem Generatormodus betrieben werden, um Strom zu erzeugen, indem der Rotor des Motors/Generators 38 relativ zu dem Stator des Motors/Generators 38 gedreht wird. Einfach ausgedrückt kann der Motor/Generator 38 im Generatormodus als Generator betrieben werden. Der Generatormodus kann auftreten, wenn das Fahrzeug 10 mit einer bestimmten Geschwindigkeit fährt und das Fahrzeug 10 nicht gebremst/verlangsamt wird. Als weiteres Beispiel kann der Motor/Generator 38 in einem Drehmomentunterstützungsmodus betrieben werden, um Drehmoment an die Räder 20 des Fahrzeugs 10 zu liefern (unter Verwendung einer nachstehend erörterten endlosen drehbaren Vorrichtung 58). Einfach ausgedrückt kann der Motor/Generator 38 in dem Drehmomentunterstützungsmodus als Motor betrieben werden. Als noch weiteres Beispiel kann der Motor/Generator 38 in einem Modus mit regenerativem Bremsen bzw. Nutzbremsen betrieben werden, um bei einem Bremsen, d. h. einem Verlangsamen des Fahrzeugs 10, Strom zu erzeugen, indem der Rotor des Motors/Generators 38 relativ zu dem Stator des Motors/Generators 38 gedreht wird. Einfach ausgedrückt kann der Motor/Generator 38 in dem Modus mit regenerativem Bremsen als Generator betrieben werden.
Mit Bezug auf 1–3 kann der Motor/Generator 38 von jeder dieser Ausführungsformen auch eine elektrische Vorrichtung enthalten, die einen integrierten Gleichrichter/Wechselrichter 54 umfassen kann. Der Stator kann in elektrischer Verbindung mit dem integrierten Gleichrichter/Wechselrichter 54 stehen und der integrierte Gleichrichter/Wechselrichter 54 kann selektiv in elektrischer Verbindung mit der ersten und/oder der zweiten Energiespeichervorrichtung 40, 42 stehen. Der integrierte Gleichrichter/Wechselrichter 54 kann Gleichstrom (DC), der von der ersten und/oder der zweiten Energiespeichervorrichtung 40, 42 bereitgestellt wird, in Wechselstrom (AC) umsetzen, um den Motor/Generator 38 mit Leistung zu versorgen, damit er als Motor funktioniert. Außerdem kann der integrierte Gleichrichter/Wechselrichter 54 AC in DC zum Speichern in der ersten und/oder der zweiten Energiespeichervorrichtung 40, 42 umsetzen, wenn der Motor/Generator 38 als Generator funktioniert. Zudem kann der integrierte Gleichrichter/Wechselrichter 54 AC in DC umsetzen, um Strom an ein elektrisches Zubehörsystem 56 zu liefern. Außerdem kann der integrierte Gleichrichter/Wechselrichter 54 AC in DC umsetzen, um Strom selektiv an die erste und/oder an die zweite Energiespeichervorrichtung 40, 42 zu liefern. Der integrierte Gleichrichter/Wechselrichter 54 kann allgemein in elektrischer Verbindung mit dem Stator stehen, um den Motor/Generator 38 als Motor oder als Generator zu betreiben. Der Motor/Generator 38 kann andere elektrische Vorrichtungen enthalten, etwa einen oder mehrere Sensoren (wie beispielsweise einen Motorpositionssensor, welcher die Position der Welle 44 des Motors/Generators detektiert), Steuergeräte, Ventilatoren zum Kühlen von elektrischen Komponenten usw. Außerdem kann der integrierte Gleichrichter/Wechselrichter eine oder mehrere Bürsten, einen oder mehrere Bürstenhalter, eine elektronische Vorrichtung zur Feldsteuerung, wenn eine gewickelte Maschine verwendet wird, usw. enthalten.
Mit 1–3 fortfahrend kann jede der Ausführungsformen 12F, 12G, 12H des Antriebsstrangs ferner eine endlose drehbare Vorrichtung 58 enthalten, d. h. eine Vorrichtung ohne Enden, die um die Kurbelwellenriemenscheibe 34 und um die Riemenscheibe 48 des Motors/Generators herum angeordnet ist. Insbesondere ist die endlose drehbare Vorrichtung 58 um die Kurbelwellenriemenscheibe 34 und um die Riemenscheibe 48 des Motors/Generators herum angeordnet, um eine Drehbewegung zwischen der Kurbelwellenriemenscheibe 34 und der Riemenscheibe 48 des Motors/Generators zu übertragen. Mit anderen Worten ist die endlose drehbare Vorrichtung 58 um die Kurbelwellenriemenscheibe 34 und um die Riemenscheibe 48 des Motors/Generators herum angeordnet, um selektiv Drehmoment zwischen der Kurbelwelle 22 und der Welle 44 des Motors/Generators zu übertragen. Zum Beispiel kann in bestimmten Betriebsarten eine Drehung der Riemenscheibe 48 des Motors/Generators durch die endlose drehbare Vorrichtung 58 entsprechend die Welle 44 des Motors/Generators drehen usw.
In bestimmten Ausführungsformen ist die endlose drehbare Vorrichtung 58 ein Riemen. Der Riemen kann ein Rippenriemen, ein flacher Riemen oder eine beliebige andere geeignete Konfiguration sein. Der Motor/Generator 38 kann mit der Kraftmaschine 14 durch die endlose drehbare Vorrichtung 58 gekoppelt sein. Insbesondere kann der Motor/Generator 38 mit der Kurbelwelle 22 der Kraftmaschine 14 durch die endlose drehbare Vorrichtung 58 und die Riemenscheiben 34, 48 gekoppelt sein. In bestimmten Ausführungsformen kann die endlose drehbare Vorrichtung 58 eine Kette anstelle des Riemens sein und anstelle der Riemenscheiben 34, 48 können Kettenräder mit der Kette verwendet werden.
Mit Bezug auf die Figuren enthält der Antriebsstrang 12F, 12G, 12H von jeder der Ausführungsformen auch einen Startermechanismus 60, der mit der Kraftmaschine 14 koppelbar ist. Der Startermechanismus 60 kann in verschiedenen Konfigurationen vorliegen. Der Startermechanismus 60 kann in einer Konfiguration vorliegen, die in 1 gezeigt ist. Alternativ kann der Startermechanismus 60 in einer anderen Konfiguration vorliegen, die in 2 gezeigt ist. Als noch weitere Alternative kann der Startermechanismus 60 in einer anderen Konfiguration vorliegen, die in 3 gezeigt ist. Der Startermechanismus 60 kann für jede der Ausführungsformen ein erstes Starterzahnrad 76 enthalten, und jede der Ausgestaltungen des Startermechanismus 60 wird nachstehend im Detail erörtert. Der Startermechanismus 60 ist mit der Kraftmaschine 14 durch einen Eingriff des ersten Starterzahnrads 76 mit dem Zahnkranz 30 koppelbar, wie ebenfalls nachstehend erörtert wird. Außerdem kann der Motor/Generator 38 mit der Kraftmaschine 14 durch den Startermechanismus 60 koppelbar sein.
Darüber hinaus kann der Antriebsstrang 12F, 12G, 12H von jeder der Ausführungsformen das elektrische Zubehörsystem 56 in elektrischer Verbindung mit dem Motor/Generator 38 enthalten. Das elektrische Zubehörsystem 56 kann eine oder mehrere Zubehörvorrichtungen des Fahrzeugs 10 enthalten. Zum Beispiel kann das elektrische Zubehörsystem 56 Scheinwerfer, HVAC-Vorrichtungen, Zubehörmotoren, Unterhaltungssystemkomponenten usw. enthalten. In bestimmten Ausführungsformen steht der integrierte Gleichrichter/Wechselrichter 54 in elektrischer Verbindung mit dem elektrischen Zubehörsystem 56, um von dem Motor/Generator 38 erzeugten Wechselstrom in Gleichstrom umzusetzen. Daher kann der Gleichstrom von dem elektrischen Zubehörsystem 56 verwendet werden, um verschiedene Zubehörvorrichtungen mit Leistung zu versorgen.
Mit 1–3 fortfahrend, enthält der Antriebsstrang 12F, 12G, 12H jeder der Ausführungsformen die erste Energiespeichervorrichtung 40, die in einer parallelen elektrischen Beziehung mit dem Motor/Generator 38 und mit dem elektrischen Zubehörsystem 56 angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die erste Energiespeichervorrichtung 40 in einer mit dem Motor/Generator 38 und dem elektrischen Zubehörsystem 56 parallelen Schaltungsanordnung angeordnet. Die erste Energiespeichervorrichtung 40 kann eine beliebige geeignete Batterie oder eine andere Vorrichtung sein, die Strom zur späteren Verwendung speichern kann.
Der Antriebsstrang 12, 12G, 12H von jeder der Ausführungsformen enthält außerdem eine erste Schaltvorrichtung 62, die selektiv zwischen einem ersten offenen Zustand zum elektrischen Trennen der ersten Energiespeichervorrichtung 40 von dem Motor/Generator 38 und/oder von dem elektrischen Zubehörsystem 56 und einem ersten geschlossenen Zustand zum elektrischen Verbinden der ersten Energiespeichervorrichtung 40 mit dem Motor/Generator 38 und/oder mit dem elektrischen Zubehörsystem 56 umschaltbar ist. Daher ist eine elektrische Verbindung zwischen dem Motor/Generator 38 und dem elektrischen Zubehörsystem 56 unabhängig davon, ob sich die erste Schaltvorrichtung 62 in dem ersten offenen oder in dem ersten geschlossenen Zustand befindet. Daher stört die Anordnung der ersten Schaltvorrichtung 62 die elektrische Verbindung zwischen dem Motor/Generator 38 und dem elektrischen Zubehörsystem 56 nicht. Mit anderen Worten können der Motor/Generator 38 und das elektrische Zubehörsystem 56 in elektrischer Verbindung miteinander unabhängig davon stehen, in welchem Zustand sich die erste Schaltvorrichtung 62 befindet. Die erste Energiespeichervorrichtung 62 ist zwischen einem elektrischen Bus 63 und einer elektrischen Masse 65 angeordnet, und die erste Schaltvorrichtung 62 ist zwischen der ersten Energiespeichervorrichtung 62 und dem elektrischen Bus 63 derart angeordnet, dass die erste Energiespeichervorrichtung 62 in direkter elektrischer Verbindung mit dem elektrischen Bus 63 steht, wenn sich die erste Schaltvorrichtung 62 in dem ersten geschlossenen Zustand befindet. Der elektrische Bus 63 kann ein Hochspannungs-DC-Bus und/oder ein Niederspannungs-DC-Bus sein.
Der Ausdruck ”mindestens eine von” soll, so wie er hier verwendet wird, so aufgefasst werden, dass er ein nicht exklusives logisches ”oder” umfasst, d. h. mindestens eines von dem Motor/Generator 38 oder dem elektrischen Zubehörsystem 56. Daher steht in bestimmten Ausführungsformen die erste Energiespeichervorrichtung 40 in elektrischer Verbindung mit dem Motor/Generator 38 oder mit dem elektrischen Zubehörsystem 56. In anderen Ausführungsformen steht die erste Energiespeichervorrichtung 40 in elektrischer Verbindung sowohl mit dem Motor/Generator 38 als auch mit dem elektrischen Zubehörsystem 56.
Im Allgemeinen wird für Ausführungsformen 12F, 12G, 12H des Antriebsstrangs die erste Schaltvorrichtung 62 verwendet, um den Stromfluss an die erste Energiespeichervorrichtung 40 selektiv zu sperren. Wenn sich die erste Schaltvorrichtung 62 in dem ersten geschlossenen Zustand befindet, wird der elektrische Schaltkreis zu der ersten Energiespeichervorrichtung 40 vervollständigt oder geschlossen und ein Strom kann an die oder aus der ersten Energiespeichervorrichtung 40 fließen. Wenn sich die erste Schaltvorrichtung 62 in dem ersten offenen Zustand befindet, ist der elektrische Schaltkreis unterbrochen oder offen und es kann kein Strom an die oder aus der ersten Energiespeichervorrichtung 40 fließen. In den Figuren ist der erste offene Zustand in durchgezogenen Linien gezeigt und der erste geschlossene Zustand ist als gestrichelte Linien gezeigt.
Für alle diese Ausführungsformen 12F, 12G, 12H des Antriebsstrangs kann die erste Schaltvorrichtung 62 ein undirektionaler Sperrschalter oder ein bidirektionaler Sperrschalter sein. In einer Ausgestaltung ist die erste Schaltvorrichtung 62 ein Halbleiterschalter. Die erste Schaltvorrichtung 62 kann ein binärer Schalter, ein Kontaktschalter, ein Relaisschalter usw. sein. Die erste Schaltvorrichtung 62 ist in den Figuren nur zur Veranschaulichung schematisch dargestellt und soll nicht als ein beliebiger spezieller Schaltertyp aufgefasst werden.
Der Antriebsstrang 12F, 12G, 12H für die Ausführungsformen von 1, 2 und 3 enthält die zweite Energiespeichervorrichtung 42, die in einer parallelen elektrischen Beziehung mit der ersten Energiespeichervorrichtung 40, dem Motor/Generator 38 und dem elektrischen Zubehörsystem 56 angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die zweite Energiespeichervorrichtung 42 in einer parallelen Schaltungsanordnung mit dem Motor/Generator 38 und dem elektrischen Zubehörsystem 56 angeordnet.
Die erste Energiespeichervorrichtung 40 ist allgemein eine Hochspannungs-Energiespeichervorrichtung, und die zweite Energiespeichervorrichtung 42 ist eine Niederspannungs-Energiespeichervorrichtung, die in elektrischer Verbindung mit dem elektrischen Zubehörsystem 56 steht. Die erste Energiespeichervorrichtung 40 wird verwendet, um selektiv einen Strom/eine Spannung an den Motor/Generator 38 zu liefern, und die zweite Energiespeichervorrichtung 42 wird verwendet, um selektiv einen Strom/eine Spannung an das elektrische Zubehörsystem 56 zu liefern. Die erste Energiespeichervorrichtung 40 und die zweite Energiespeichervorrichtung 42 können eine beliebige geeignete Batterie oder eine andere Vorrichtung sein, die Strom oder Energie zur späteren Verwendung speichern kann. Ein nicht einschränkendes Beispiel ist, dass die Hochspannungs-Energiespeichervorrichtung eine DC-Batterie mit 48 Volt sein kann, und die Niederspannungs-Energiespeichervorrichtung eine DC-Batterie mit 12 Volt sein kann. Ein weiteres nicht einschränkendes Beispiel ist, dass die Hochspannungs-Energiespeichervorrichtung eine wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterie mit vielen Zellen mit 24–48 Volt DC oder ein Ultrakondensator sein kann, während die Niederspannungs-Energiespeichervorrichtung eine Bleisäure- oder Lithium-Ionen-Batterie mit 12 Volt DC sein kann. Als noch weiteres Beispiel können die erste und zweite Energiespeichervorrichtung 40, 42 im Wesentlichen gleiche Spannungsniveaus aufweisen.
Außerdem enthalten die Ausführungsformen 12F, 12G, 12H des Antriebsstrangs, die in 1, 2 und 3 gezeigt sind, eine zweite Schaltvorrichtung 68, die selektiv zwischen einem zweiten offenen Zustand zum elektrischen Trennen der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 von dem Motor/Generator 38 und/oder von dem elektrischen Zubehörsystem 56 und einem zweiten geschlossenen Zustand zum elektrischen Verbinden der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 mit dem Motor/Generator 38 und/oder mit dem elektrischen Zubehörsystem 56 umschaltbar ist. Eine elektrische Verbindung zwischen dem Motor/Generator 38 und dem elektrischen Zubehörsystem 56 ist unabhängig davon, ob sich die zweite Schaltvorrichtung 68 in dem zweiten offenen Zustand oder in dem zweiten geschlossenen Zustand befindet. Daher stört die Anordnung der zweiten Schaltvorrichtung 68 die elektrische Verbindung zwischen dem Motor/Generator 38 und dem elektrischen Zubehörsystem 56 nicht. Mit anderen Worten können der Motor/Generator 38 und das elektrische Zubehörsystem 56 miteinander in elektrischer Verbindung unabhängig davon stehen, in welchem Zustand sich die zweite Schaltvorrichtung 68 befindet. Die zweite Energiespeichervorrichtung 42 ist zwischen dem elektrischen Bus 63 und der elektrischen Masse 65 angeordnet und die zweite Schaltvorrichtung 68 ist zwischen der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 und dem elektrischen Bus 63 derart angeordnet, dass die zweite Energiespeichervorrichtung 42 in direkter elektrischer Verbindung mit dem elektrischen Bus 63 steht, wenn sich die zweite Schaltvorrichtung 68 in dem zweiten geschlossenen Zustand befindet. Aufgrund der Anordnung der ersten und zweiten Schaltvorrichtung 62, 68 kann daher ein Strom selektiv an die/von der ersten und zweiten Energiespeichervorrichtung 40, 42 unabhängig voneinander fließen.
Wie vorstehend erörtert wurde, soll der Ausdruck ”mindestens eine von” so aufgefasst werden, dass er ein nicht exklusives logisches ”oder” umfasst, d. h. mindestens eines von dem Motor/Generator 38 oder dem elektrischen Zubehörsystem 56. Daher steht in bestimmten Ausführungsformen die zweite Energiespeichervorrichtung 42 in elektrischer Verbindung mit dem Motor/Generator 38 oder mit dem elektrischen Zubehörsystem 56. In anderen Ausführungsformen steht die zweite Energiespeichervorrichtung 42 in elektrischer Verbindung sowohl mit dem Motor/Generator 38 als auch mit dem elektrischen Zubehörsystem 56.
Allgemein wird die zweite Schaltvorrichtung 68 verwendet, um das Fließen von Strom an die zweite Energiespeichervorrichtung 42 selektiv zu sperren. Wenn sich die zweite Schaltvorrichtung 68 in dem zweiten geschlossenen Zustand befindet, ist der elektrische Schaltkreis zu der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 vollständig oder geschlossen und Strom kann an die oder aus der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 fließen. Wenn sich die zweite Schaltvorrichtung 68 in dem zweiten offenen Zustand befindet, ist der erste elektrische Schaltkreis getrennt oder offen und es kann kein Strom an die oder aus der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 fließen. Der zweite offene Zustand ist in 1, 2 und 3 in durchgezogenen Linien gezeigt und der zweite geschlossene Zustand ist in 1, 2 und 3 als gestrichelte Linien gezeigt.
Die zweite Schaltvorrichtung 68 kann ein undirektionaler Sperrschalter oder ein bidirektionaler Sperrschalter sein. In einer Konfiguration ist die zweite Schaltvorrichtung 64 ein Halbleiterschalter. Die zweite Schaltvorrichtung 68 kann ein binärer Schalter, ein Kontaktschalter, ein Relaisschalter usw. sein. Die zweite Schaltvorrichtung 68 ist in diesen Figuren schematisch nur zur Veranschaulichung dargestellt und soll nicht als ein beliebiger spezieller Schalter aufgefasst werden.
Der Antriebsstrang 12F, 12G, 12H von jeder der Ausführungsformen enthält eine dritte Schaltvorrichtung 64, die flussabwärts zu dem Motor/Generator 38, zu der ersten Energiespeichervorrichtung 40 und zu der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 entlang des elektrischen Busses 63 angeordnet ist. Außerdem ist die dritte Schaltvorrichtung 64 in diesen Ausführungsformen flussaufwärts zu dem elektrischen Zubehörsystem 56 entlang des elektrischen Busses 63 angeordnet. So wie es hier verwendet wird, ist flussabwärts die Flussrichtung von dem Motor/Generator 38 zu dem elektrischen Zubehörsystem 56 entlang des elektrischen Busses 63. So, wie es hier verwendet wird, ist flussaufwärts die zu flussabwärts entgegengesetzte Richtung und ist allgemein als die Flussrichtung von dem elektrischen Zubehörsystem 56 zu dem Motor/Generator 38 entlang des elektrischen Busse 63 beschrieben. In jeder der Figuren zeigt der Pfeil 66 in die Richtung flussabwärts. Es ist festzustellen, dass die Richtung flussaufwärts entgegengesetzt zu dem Pfeil 66 verläuft. Die dritte Schaltvorrichtung 64 ist allgemein in einer seriellen elektrischen Beziehung, d. h. einer seriellen Schaltungsanordnung, mit dem Motor/Generator 38 und dem elektrischen Zubehörsystem 56 angeordnet. Die dritte Schaltvorrichtung kann ein binärer Schalter, ein Kontaktschalter, ein Relaisschalter usw. sein.
Der Antriebsstrang 12F, 12G, 12H von jeder der Ausführungsformen enthält eine vierte Schaltvorrichtung 110. Die vierte Schaltvorrichtung 110 ist selektiv zwischen einem vierten offenen Zustand und einem vierten geschlossenen Zustand umschaltbar. Wenn sie in dem vierten offenen Zustand angeordnet ist, kann die vierte Schaltvorrichtung 110 betrieben werden, um die erste Energiespeichervorrichtung 40 von dem elektrischen Zubehörsystem 56 elektrisch zu trennen. Wenn sie in dem vierten geschlossenen Zustand angeordnet ist, kann die vierte Schaltvorrichtung 114 betrieben werden, um die erste Energiespeichervorrichtung 40 mit dem elektrischen Zubehörsystem 56 elektrisch zu verbinden. Eine elektrische Verbindung zwischen der ersten Energiespeichervorrichtung 40 und dem elektrischen Zubehörsystem 56 durch die vierte Schaltvorrichtung 110 hindurch ist unabhängig davon, ob sich die erste Schaltvorrichtung 62 entweder in dem ersten offenen Zustand oder in dem ersten geschlossenen Zustand befindet. Die vierte Schaltvorrichtung 110 ist an einer ersten elektrischen Verbindung 112, die zwischen der ersten Energiespeichervorrichtung 40 und der ersten Schaltvorrichtung 62 angeordnet ist, mit der ersten Energiespeichervorrichtung 40 elektrisch verbunden. Die vierte Schaltvorrichtung 110 kann ein binärer Schalter, ein Kontaktschalter, ein Relaisschalter, ein unidirektionaler Sperrschalter usw. sein.
Der Antriebsstrang 12F, 12G, 12H von jeder der Ausführungsformen enthält eine fünfte Schaltvorrichtung 114. Die fünfte Schaltvorrichtung 114 ist zwischen einem fünften offenen Zustand und einem fünften geschlossenen Zustand selektiv umschaltbar. Wenn sie in dem fünften offenen Zustand angeordnet ist, kann die fünfte Schaltvorrichtung 114 betrieben werden, um die zweite Energiespeichervorrichtung 42 von dem elektrischen Zubehörsystem 56 elektrisch zu trennen. Wenn sie in dem fünften geschlossenen Zustand angeordnet ist, kann die fünfte Schaltvorrichtung 114 betrieben werden, um die zweite Energiespeichervorrichtung 42 mit dem elektrischen Zubehörsystem 56 elektrisch zu verbinden. Eine elektrische Verbindung zwischen der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 und dem elektrischen Zubehörsystem 56 durch die fünfte Schaltvorrichtung 114 hindurch ist unabhängig davon, ob sich die zweite Schaltvorrichtung 68 in dem zweiten offenen Zustand oder in dem zweiten geschlossenen Zustand befindet. Die fünfte Schaltvorrichtung 114 ist an einer zweiten elektrischen Verbindung 116, die zwischen zweiten Energiespeichervorrichtung 42 und der zweiten Schaltvorrichtung 68 angeordnet ist, mit der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 elektrisch verbunden.
Die fünfte Schaltvorrichtung 114 kann ein binärer Schalter, ein Kontaktschalter, ein Relaisschalter, ein unidirektionaler Sperrschalter usw. sein.
In den Ausführungsformen 12F, 12G der 1 und 2 kann der Motor/Generator 38 eine Kupplung 70 des Motors/Generators enthalten, welche eine Drehung zwischen der Riemenscheibe 48 des Motors/Generators und der Welle 44 des Motors/Generators selektiv unterbricht. Die Riemenscheibe 48 des Motors/Generators ist mit der Welle 44 des Motors/Generators durch die selektive Betätigung der Kupplung 70 des Motors/Generators koppelbar. Daher wird die Riemenscheibe 48 des Motors/Generators mit der Welle 44 des Motors/Generators durch die Betätigung der Kupplung 70 des Motors/Generators selektiv gekoppelt. Die Kupplung 70 des Motors/Generators kann benachbart zu der Riemenscheibe 48 des Motors/Generators oder benachbart zu dem ersten Ende 50 des Motors/Generators 38 angeordnet sein. Eine Betätigung der Kupplung 70 des Motors/Generators ermöglicht verschiedene Betriebsarten des Motors/Generators 38 ohne die Übertragung der Drehung zwischen der Kurbelwellenriemenscheibe 34 und der Riemenscheibe 48 des Motors/Generators durch die endlose drehbare Vorrichtung 58. Die Kupplung 70 des Motors/Generators kann ein Solenoid 72 enthalten, um die Kupplung 70 des Motors/Generators selektiv zu betätigen. Es ist festzustellen, dass die Kupplung 70 des Motors/Generators ein beliebiger geeigneter Kupplungstyp sein kann.
Mit Bezug auf die Ausführungsform 12F des Antriebsstrangs von 1 werden der Motor/Generator 38 und der Startermechanismus 60 selektiv miteinander in Eingriff gebracht, um die Kraftmaschine 14 zu starten. Insbesondere werden der Motor/Generator 38 und der Startermechanismus 60 selektiv miteinander in Eingriff gebracht, um Drehmoment von dem Motor/Generator 38 durch den Startermechanismus 60 hindurch an die Kurbelwelle 22 zum Starten der Kraftmaschine 14 zu übertragen. Der Motor/Generator 38 und der Startermechanismus 60 können miteinander in verschiedenen Konfigurationen in Eingriff gebracht werden, und 1 ist ein Beispiel für eine geeignete Konfiguration. In dieser Ausführungsform kann der Startermechanismus 60 umfassen, dass das erste Starterzahnrad 76 selektiv mit dem Zahnkranz 30 in Eingriff gebracht wird, um den Zahnkranz 30 und die Kurbelwelle 22 zum Starten der Kraftmaschine 14 selektiv zu drehen. Insbesondere enthält der Startermechanismus 60 keinen separaten Motor, um das erste Starterzahnrad 76 zu drehen. Stattdessen wird die Drehung des ersten Starterzahnrads 76 durch den Motor/Generator 38 bereitgestellt, um die Kraftmaschine 14 zu starten. Mit anderen Worten kann der Motor/Generator 38 als Motor betrieben werden, um das erste Starterzahnrad 76 zum Starten der Kraftmaschine 14 zu drehen. Daher wird allen Starts der Kraftmaschine 14 (für die Ausführungsform von 1) der Motor/Generator 38 betrieben, um das erste Starterzahnrad 76 zum Starten der Kraftmaschine 14 zu drehen, unabhängig davon, ob eine kurze Zeitspanne (etwa wenn die Kraftmaschine 14 bei einem Stopplicht ausgeschaltet wurde, usw.) oder eine längere Zeitspanne (etwa wenn die Kraftmaschine 14 über Nacht ausgeschaltet wurde, usw.) vergangen ist.
Mit der Ausführungsform von 1 fortfahrend kann der Motor/Generator 38 ein Motor/Generator-Zahnrad 78 enthalten, das an einem distalen Ende der Welle 44 des Motors/Generators derart angebracht ist, dass das Zahnrad 78 des Motors/Generators und die Welle 44 des Motors/Generators gemeinsam um die erste Achse 46 herum drehbar sind. Das Zahnrad 78 des Motors/Generators kann allgemein außerhalb des zweiten Endes 52 des Motors/Generators 38 angeordnet sein. Wie vorstehend erörtert wurde, kann die Riemenscheibe 48 des Motors/Generators außerhalb des ersten Endes 50 des Motors/Generators 38 angeordnet sein. Daher ist die Riemenscheibe 48 des Motors/Generators benachbart zu einem Ende des Motors/Generators 38 angeordnet und das Zahnrad 78 des Motors/Generators ist benachbart zu einem anderen Ende des Motors/Generators 38 angeordnet. Zum Beispiel können die Riemenscheibe 48 des Motors/Generators und das Zahnrad 78 des Motors/Generators an entgegengesetzten Enden des Motors/Generators 38 voneinander beabstandet sein.
Außerdem kann der Startermechanismus 60 in den Ausführungsformen von 1 und 2 ein zweites Starterzahnrad 80 enthalten, das mit dem Zahnrad 78 des Motors/Generators derart koppelbar ist, dass der Startermechanismus 60 und der Motor/Generator 38 selektiv miteinander in Eingriff gebracht werden, um Drehmoment von der Welle 44 des Motors/Generators durch das erste Starterzahnrad 76 hindurch zu übertragen. Das zweite Starterzahnrad 80 kann vorwärts und zurück bewegt werden, um mit dem Zahnrad 78 des Motors/Generators selektiv in Eingriff zu treten, um eine Drehung von der Welle 44 des Motors/Generators selektiv an den Startermechanismus 60 zu übertragen. Analog kann das erste Starterzahnrad 76 vorwärts und zurück bewegt werden, um mit dem Zahnkranz 30 selektiv in Eingriff zu treten, um eine Drehung von der Welle 44 des Motors/Generators selektiv an das erste Starterzahnrad 76 zu übertragen.
Zudem kann der Startermechanismus 60 von 1 eine erste Welle 82 enthalten, an der das erste Starterzahnrad 76 angebracht ist. In dieser Ausführungsform sind die erste Welle 82 und das erste Starterzahnrad 76 gemeinsam um eine zweite Achse 84 herum drehbar. Die erste und zweite Achse 46, 84 können allgemein voneinander beabstandet und im Wesentlichen zueinander parallel sein. Zudem bewegen sich in dieser Ausführungsform die erste Welle 82 und das erste Starterzahnrad 76 gemeinsam entlang der zweiten Achse 84. Mit anderen Worten sind die erste Welle 82 und das erste Starterzahnrad 76 als Einheit um die zweite Achse 84 herum drehbar und entlang dieser bewegbar. In dieser Ausführungsform sind die Welle 44 des Motors/Generators und die erste Welle 82 zueinander versetzt. Es ist festzustellen, dass ein oder mehrere Lager die erste Welle 82 drehbar lagern können.
Mit der Ausführungsform von 1 fortfahrend kann der Startermechanismus 60 auch eine zweite Welle 86 enthalten, an der das zweite Starterzahnrad 80 angebracht ist. In dieser Ausführungsform sind die zweite Welle 86 und das zweite Starterzahnrad 80 gemeinsam um die zweite Achse 84 herum drehbar. Zudem sind in dieser Ausführungsform die zweite Welle 86 und das zweite Starterzahnrad 80 gemeinsam entlang der zweiten Achse 84 bewegbar. Mit andern Worten können sich die zweite Welle 86 und das zweite Starterzahnrad 80 als Einheit um die zweite Achse 84 herum drehen und entlang derselben bewegen. Das erste und zweite Starterzahnrad 76, 80 können sich entlang der zweiten Achse 84 in entgegengesetzte Richtungen bewegen und folglich können sich die erste und zweite Welle 82, 86 entsprechend in entgegengesetzte Richtungen bewegen.
Die erste Welle 82 erstreckt sich von einem ersten Ende 88 des Startermechanismus 60 aus nach außen und die zweite Welle 86 erstreckt sich von einem zweiten Ende 90 des Startermechanismus 60 aus nach außen. Insbesondere kann der Startermechanismus 60 ein Gehäuse mit ersten und zweiten Enden 88, 90 enthalten. Daher kann das erste Starterzahnrad 76 außerhalb des ersten Endes 88 des Startermechanismus 60 angeordnet sein, und das zweite Starterzahnrad 80 kann außerhalb des zweiten Endes 90 des Startermechanismus 60 angeordnet sein. Einfach ausgedrückt ist das erste Starterzahnrad 76 benachbart zu einem Ende des Startermechanismus 60 angeordnet, und das zweite Starterzahnrad 80 ist benachbart zu einem anderen Ende des Startermechanismus 60 angeordnet. Zum Beispiel können das erste und zweite Starterzahnrad 76, 80 an entgegengesetzten Enden des Startermechanismus 60 voneinander beabstandet sein.
Wenn der Motor/Generator 38 betätigt wird, um die Kraftmaschine 14 zu starten, werden das erste und zweite Starterzahnrad 76, 80 in Eingriff mit dem Zahnkranz 30 bzw. mit dem Zahnrad 78 des Motors/Generators bewegt, was folglich eine gleichzeitige Drehung der ersten und zweiten Welle 82, 86, des ersten und zweiten Starterzahnrads 76, 80, der Welle 44 des Motors/Generators und des Zahnrads 78 des Motors/Generators bereitstellt, um den Zahnkranz 30 und die Kurbelwelle 22 zum Starten der Kraftmaschine 14 zu drehen. Wenn das erste Starterzahnrad 76 mit dem Zahnkranz 30 in Eingriff steht und das zweite Starterzahnrad 80 mit dem Zahnrad 78 des Motors/Generators in Eingriff steht, wird Drehmoment von der Welle 44 des Motors/Generators durch das erste und zweite Starterzahnrad 76, 80 und die entsprechenden Wellen 82, 86 und durch den Zahnkranz 30 hindurch an die Kurbelwelle 22 zum Starten der Kraftmaschine 14 übertragen. In dieser Ausführungsform sind die Welle 44 des Motor/Generators und die zweite Welle 86 zueinander versetzt, während die erste und zweite Welle 82, 86 entlang der zweiten Achse 84 voneinander beabstandet sind. Mit anderen Worten können die erste und zweite Welle 82, 86 entlang der zweiten Achse 84 konzentrisch sein.
Der Startermechanismus 60 kann auch eine Zwischenwelle enthalten, die mit der ersten und zweiten Welle 82, 86 zwischen dem ersten und zweiten Starterzahnrad 76, 80 derart gekoppelt ist, dass die Zwischenwelle die erste und zweite Welle 82, 86 miteinander drehbar koppeln kann. Mit anderen Worten bleiben die erste und zweite Welle 82, 86 in Eingriff mit der Zwischenwelle, wenn die erste und zweite Welle 82, 86 entlang der zweiten Achse 84 vorwärts und zurück bewegt werden. Die Zwischenwelle kann eine beliebige geeignete Konfiguration sein, die ermöglicht, dass sich die erste und zweite Welle 82, 86 entlang der zweiten Achse 84 bewegen, wobei außerdem die erste und zweite Welle 82, 86 drehbar miteinander gekoppelt sind. Zum Beispiel können sich die erste und zweite Welle 82, 86 innerhalb der Zwischenwelle entlang der zweiten Achse 84 bewegen und die Zwischenwelle und die erste und zweite Welle 82, 86 können verzahnt sein oder eine beliebige andere geeignete Konfiguration zur Zusammenarbeit miteinander aufweisen. Es ist festzustellen, dass ein oder mehrere Lager die zweite Welle 86 und/oder die Zwischenwelle drehbar lagern können. Das erste Starterzahnrad 76 kann mit der Welle 44 des Motors/Generators durch den Eingriff von verschiedenen Wellen und/oder den vorstehend erörterten selektiven Eingriff von Zahnrädern koppelbar sein.
In bestimmten Ausführungsformen können sich das erste und zweite Starterzahnrad 76, 80 nacheinander bewegen. Daher kann beispielsweise das erste Starterzahnrad 76 in Eingriff mit dem Zahnkranz 30 bewegt werden, bevor das zweite Starterzahnrad 80 in Eingriff mit dem Zahnrad 78 des Motors/Generators bewegt wird, und alternativ kann das zweite Starterzahnrad 80 in Eingriff mit dem Zahnrad 78 des Motors/Generators bewegt werden, bevor das erste Starterzahnrad 76 in Eingriff mit dem Zahnkranz 30 bewegt wird. In anderen Ausführungsformen können das erste und zweite Starterzahnrad 76, 80 gleichzeitig in Eingriff mit dem Zahnkranz 30 bzw. dem Zahnrad 78 des Motors/Generators bewegt werden.
Mit 1 fortfahrend kann der Startermechanismus 60 auch mindestens einen linearen Aktor 92 enthalten. Bei der Ausführungsform von 1 wird eine Vielzahl linearer Aktoren 92A, 92B verwendet. Der lineare Aktor 92A kann selektiv erregt werden, um das erste Starterzahnrad 76 entlang der zweiten Achse 84 zu bewegen. Der lineare Aktor 92A kann verschiedene Ausgestaltungen annehmen und nicht einschränkende Beispiele können ein Solenoid, einen Elektromotor, der einen Kugelrollspindelmechanismus antreibt, einen Formgedächtnislegierungsaktor, einen Aktor mit einem elektroaktiven Polymer usw. umfassen. Bei dem Formgedächtnislegierungsaktor kann das selektive Erregen des Materials, etwa der Legierung, die Gestalt des Materials verändern, was bewirkt, dass das erste Starterzahnrad 76 entlang der zweiten Achse 84 bewegt wird. Bei dem Aktor mit einem elektroaktiven Polymer kann das selektive Erregen des Materials, etwa des Polymers, die Gestalt des Materials verändern, um das erste Starterzahnrad 76 entlang der zweiten Achse 84 zu bewegen.
Die Arbeitsweise des linearen Aktors 92A wird nachstehend unter Verwendung des Beispiels mit dem Solenoid im Detail erläutert. Allgemein kann das Solenoid verwendet werden, um das erste Starterzahnrad 76 entlang der zweiten Achse 84 zu bewegen. Das Solenoid kann innerhalb, außerhalb oder teilweise außerhalb des Startermechanismus 60 angeordnet sein oder es kann sich an einer beliebigen anderen geeigneten Stelle befinden. Bei 1 kann ein Solenoid (z. B. der lineare Aktor 92A) verwendet werden, um die erste Welle 82 und das erste Starterzahnrad 76 selektiv zu bewegen, und ein weiteres Solenoid (z. B. der lineare Aktor 92B) kann verwendet werden, um die zweite Welle 86 und das zweite Starterzahnrad 80 selektiv zu bewegen.
Das Solenoid kann eine Spule enthalten, die selektiv magnetisiert wird, und einen Kern, der von der Spule angezogen wird, wenn die Spule magnetisiert wird. Wenn der Kern mit dem ersten Starterzahnrad 76 gekoppelt ist, wird er Kern selektiv von der Spule angezogen. Wenn der Kern von der Spule angezogen wird, kann das erste Starterzahnrad 76 in Eingriff mit dem Zahnkranz 30 bewegt werden. Daher bleibt die Spule stationär, während der Kern selektiv beweglich ist. Es ist festzustellen, dass das Solenoid andere Ausgestaltungen als vorstehend erörtert annehmen kann. Zum Beispiel kann die Spule um die zweite Achse 84 herum konzentrisch oder exzentrisch sein oder die Spule kann an einer Seite angeordnet sein. Der Kern kann aus einem ferromagnetischen Material oder aus einem beliebigen anderen geeigneten Material ausgebildet sein, das von der Spule angezogen werden kann, wenn die Spule magnetisiert wird.
Außerdem kann der Startermechanismus 60 bei der Solenoidkonfiguration des linearen Aktors 92 mindestens einen Rückstellmechanismus enthalten, um das erste Starterzahnrad 76 entlang der zweiten Achse 84 zurück zu bewegen. Beispielsweise kann das erste Starterzahnrad 76 in Eingriff mit dem Zahnkranz 30 bewegt werden, wenn das Solenoid erregt wird, und wenn das Solenoid aberregt wird, kann der Rückstellmechanismus das erste Starterzahnrad 76 aus dem Eingriff mit dem Zahnkranz 30 heraus bewegen.
Der Rückstellmechanismus kann ein Vorspannelement enthalten, um das erste Starterzahnrad 76 entlang der zweiten Achse 84 rückwärts vorzuspannen. Das Vorspannelement kann eine Schraubenfeder oder ein beliebiges anderes geeignetes Vorspannelement zum Bewegen des ersten Starterzahnrads 76 sein. Es ist festzustellen, dass ein oder mehrere Absätze mit dem ersten Starterzahnrad 76 und mit dem Inneren des Startermechanismus 60 gekoppelt sein können, um Reaktionsoberflächen für das Vorspannelement zum Zurückbewegen des ersten Starterzahnrads 76 entlang der zweiten Achse 84 bereitzustellen. Außerdem ist festzustellen, dass der Rückstellmechanismus alternativ elektronisch betätigt werden kann.
Eine andere geeignete Konfiguration des Startermechanismus 60 kann eine einzige Welle sein, bei der das erste Starterzahnrad 76 an einem Ende angebracht ist und das zweite Starterzahnrad 80 an einem anderen Ende angebracht ist. Mit anderen Worten werden die zwei separaten Wellen 82, 86 (die vorstehend erörtert wurden) beseitigt und eine einzige Welle wird verwendet, und in dieser Konfiguration kann ein linearer Aktor 92 verwendet werden. In einer anderen geeigneten Konfiguration des Startermechanismus 60 kann das zweite Starterzahnrad 80 in Eingriff mit dem Zahnrad 78 des Motors/Generators bleiben, während nur das erste Starterzahnrad 76 zur Vorwärts- und Rückwärtsbewegung entlang der zweiten Achse 84 in der Lage ist; und in dieser Ausführungsform kann ein linearer Aktor 92 verwendet werden. Noch eine weitere geeignete Konfiguration des Startermechanismus 60 besteht darin, dass das zweite Starterzahnrad 80 beseitigt wird und nur das erste Starterzahnrad 76 verwendet wird, wobei das erste Starterzahnrad 76 beweglich ist, um es sowohl mit dem Zahnrad 78 des Motors/Generators als auch mit dem Zahnkranz 30 in Eingriff und außer Eingriff zu bringen; und in dieser Konfiguration kann ein linearer Aktor 92 verwendet werden. Bei noch einer weiteren Konfiguration des Startermechanismus 60 werden das Zahnrad 78 des Motors/Generators, die zweite Welle 86 und das zweite Starterzahnrad 80 beseitigt, wobei die erste Welle 82 und die Welle 44 des Motors/Generators zueinander konzentrisch sind und das erste Starterzahnrad 76 entlang der Welle 44 des Motors/Generators beweglich ist, um mit dem Zahnkranz 30 in Eingriff und außer Eingriff zu treten. Bei diesen anderen Ausführungsformen kann das erste Starterzahnrad 76 mit der Welle 44 des Motors/Generators durch verschiedene Wellen und/oder durch das selektive/kontinuierliche Ineingriffstellen von Zahnrädern koppelbar sein. Außerdem kann bei all diesen Ausführungsformen koppelbar ein selektives Koppeln von verschiedenen Komponenten und/oder ein kontinuierliches Koppeln von verschiedenen Komponenten umfassen.
Mit Bezug speziell auf die Ausführungsform 12G des Antriebsstrangs von 2 ist der Startermechanismus 60 ferner als eine Starterkupplung 74 definiert. In dieser Ausführungsform kann die Kupplung 70 des Motors/Generators zwischen der Riemenscheibe 48 des Motors/Generators und der Starterkupplung 74 angeordnet sein, um eine Drehung zwischen der Riemenscheibe 48 des Motors/Generators und der Welle 44 des Motors/Generators selektiv zu unterbrechen. Die Starterkupplung 74 kann ein Solenoid 75 enthalten, um die Starterkupplung 74 selektiv zu betätigen. Es ist festzustellen, dass die Starterkupplung 74 eine Ein-Wege-Kupplung, eine hydraulische Kupplung, eine elektromechanische Kupplung oder ein beliebiger anderer geeigneter Kupplungstyp sein kann. Die Starterkupplung 74 kann in einer Ausführungsform mit einer Energiespeichervorrichtung 40 oder in einer Ausführungsform mit zwei Energiespeichervorrichtungen 40, 42 verwendet werden.
Außerdem kann in dieser Ausführungsform (2) der Startermechanismus 60 das erste Starterzahnrad 76 enthalten, das mit der Starterkupplung 74 koppelbar ist. Das erste Starterzahnrad 76 ist mit der ersten Starterkupplung 74 durch die selektive Betätigung der Starterkupplung 74 koppelbar. Das erste Starterzahnrad 76 steht in kontinuierlichem Eingriff mit dem Zahnkranz 30, um den Zahnkranz 30 und die Kurbelwelle 22 beim Starten der Kraftmaschine 14 zu drehen. Das erste Starterzahnrad 76 kann an einer Welle 77 derart angebracht sein, dass sich das erste Starterzahnrad 76 und die Welle 77 gemeinsam drehen. Die Starterkupplung 74 ist zwischen dem Motor/Generator 38 und dem ersten Starterzahnrad 76 angeordnet, um die Drehung zwischen dem ersten Starterzahnrad 76 und dem Motor/Generator 38 selektiv zu unterbrechen. Die Starterkupplung 74 ist zwischen dem Motor/Generator 38 und dem ersten Starterzahnrad 76 angeordnet, um selektiv Drehmoment von dem Motor/Generator 38 durch das erste Starterzahnrad 76 und den Zahnkranz 30 an die Kurbelwelle 22 zu übertragen. Beispielsweise kann die Starterkupplung 74 benachbart zu dem zweiten Ende 52 des Motors/Generators 38 angeordnet sein. Daher ist die Riemenscheibe 48 des Motors/Generators benachbart zu einem Ende des Motors/Generators 38 angeordnet und die Starterkupplung 74 ist benachbart zu einem anderen Ende des Motors/Generators 38 angeordnet. Insbesondere kann die Starterkupplung 74 zwischen der Welle 44 des Motors/Generators und der Welle 77 angeordnet sein. Die Starterkupplung 74 ist mit der Welle 44 des Motors/Generators koppelbar, um selektiv Drehmoment von der Welle 44 des Motors/Generators durch das erste Starterzahnrad 76 und durch den Zahnkranz 30 hindurch an die Kurbelwelle 22 zu übertragen. Daher werden die Welle 44 des Motors/Generators und das erste Starterzahnrad 76 durch die Betätigung der Starterkupplung 74 selektiv miteinander gekoppelt.
Eine Betätigung der Starterkupplung 74 verbindet eine Drehung der Welle 44 des Motors/Generators mit dem ersten Starterzahnrad 76, welches wiederum den Zahnkranz 30 dreht, um die Kurbelwelle 22 zum Starten der Kraftmaschine 14 zu drehen. Folglich wird Drehmoment von der rotierenden Welle 44 des Motors/Generators durch das erste Starterzahnrad 76 und den Zahnkranz 30 an die Kurbelwelle 22 zum Starten der Kraftmaschine 14 übertragen. Sobald die Kraftmaschine 14 gestartet ist, unterbricht die Starterkupplung 74 die Drehung der Welle 44 des Motors/Generators und des ersten Starterzahnrads 76, sodass die Welle 44 des Motors/Generators unabhängig von dem ersten Starterzahnrad 76 betrieben werden kann. In dieser Ausführungsform enthält die Starterkupplung 74 keinen separaten Motor, um das erste Starterzahnrad 76 zum Starten der Kraftmaschine 14 zu drehen. Stattdessen wird eine Drehung des ersten Starterzahnrads 76 von dem Motor/Generator 38 bereitgestellt, wenn die Starterkupplung 74 betätigt wird. Mit anderen Worten kann der Motor/Generator 38 als Motor betrieben werden, um das erste Starterzahnrad 76 zu drehen, wenn die Starterkupplung 74 zum Starten der Kraftmaschine 14 betätigt wird. Daher wird bei allen Starts der Kraftmaschine 14 (bei der Ausführungsform von 2) der Motor/Generator 38 betrieben, um das erste Starterzahnrad 76 zum Starten der Kraftmaschine 14 zu drehen, unabhängig davon, ob eine kurze Zeitspanne (wie etwa wenn die Kraftmaschine 14 bei einem Stopplicht ausgeschaltet wurde, usw.) oder eine längere Zeitspanne (wie etwa wenn die Kraftmaschine 14 über Nacht ausgeschaltet wurde, usw.) vergangen ist.
Mit Bezug auf den Antriebsstrang 12H für die Ausführungsform von 3 wird der Startermechanismus 60 unabhängig von dem Motor/Generator 38 betrieben, um die Kraftmaschine 14 selektiv zu starten. Mit anderen Worten unterstützt der Motor/Generator 38 den Startermechanismus 60 nicht beim Starten der Kraftmaschine 14 und daher kann ausschließlich der Startermechanismus 60 die Kraftmaschine 14 starten. Mit anderen Worten verwendet der Startermechanismus 60 den Motor/Generator 38 nicht als den Motor zum Drehen des ersten Starterzahnrads 76. Allgemein kann in dieser Ausführungsform die Kupplung 70 des Motors/Generators beseitigt werden. Der Startermechanismus 60 startet die Kraftmaschine 14, wenn die Kraftmaschine 14 eine längere Zeitspanne lang (etwa über Nacht) ausgeschaltet wurde oder wenn sie eine kurze Zeitspanne lang (etwa beim Ausschalten bei einem Stopplicht usw.) ausgeschaltet wurde. Der Motor/Generator 38 ist mit der Kraftmaschine 14 durch die endlose drehbare Vorrichtung 58 und nicht durch den Startermechanismus 60 wie in den anderen Ausführungsformen gekoppelt.
Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform 12H des Antriebsstrangs kann dann, wenn der Motor/Generator 38 über eine ausreichende Drehmomentausgabe und über einen ausreichenden mechanischen Vorteil durch die endlose drehbare Vorrichtung 58 verfügt, der Motor/Generator 38 die Kraftmaschine 14 starten oder deren Start unterstützen, etwa bei Neustarts an einem Stopplicht. Daher wird in der Ausführungsform von 3 der Motor/Generator 38 allgemein als Drehmomentunterstützung oder als Generator betrieben. Wenn sich der Motor/Generator 38 in dem Drehmomentunterstützungsmodus befindet, kann der Motor/Generator 38 als Motor betrieben werden, um zusätzliches Drehmoment für die Räder 20 bereitzustellen. Außerdem kann der Motor/Generator 38 als Generator in dem Generatormodus oder in dem Modus mit regenerativem Bremsen betrieben werden.
Mit der Ausführungsform von 3 fortfahrend kann der Startermechanismus 60 einen Motor 94 und das mit dem Zahnkranz 30 in Eingriff stellbare erste Starterzahnrad 76 enthalten, um den Zahnkranz 30 selektiv zu drehen, um Drehmoment an die Kurbelwelle 22 zu übertragen. Das erste Starterzahnrad 76 ist mit dem Motor 94 des Startermechanismus 60 derart gekoppelt, dass der Motor 94 das erste Starterzahnrad 76 selektiv dreht. Daher arbeitet der Startermechanismus unabhängig von dem Motor/Generator 38.
Der Startermechanismus 60 kann einen linearen Aktor 92A enthalten, um das erste Starterzahnrad 76 entlang der zweiten Achse 84 in Eingriff mit dem Zahnkranz 30 und außer Eingriff mit diesem zu bewegen. Daher wird der Startermechanismus 60 mit der Kraftmaschine 14 gekoppelt, wenn das erste Starterzahnrad 76 mit dem Zahnkranz 30 in Eingriff kommt. Der lineare Aktor 92A kann verschiedene Konfigurationen aufweisen, und nicht einschränkende Beispiele können ein Solenoid, einen Elektromotor, der einen Kugelrollspindelmechanismus antreibt, einen Formgedächtnislegierungsaktor, einen Aktor mit einem elektroaktiven Polymer usw. umfassen. Bei dem Formgedächtnislegierungsaktor kann ein selektives Erregen des Materials, etwa der Legierung, die Gestalt des Materials verändern, was bewirkt, dass das erste Starterzahnrad 76 entlang der zweiten Achse 84 bewegt wird. Bei dem Aktor mit einem elektroaktiven Polymer kann ein selektives Erregen des Materials, etwa des Polymers, die Gestalt des Materials verändern, um das erste Starterzahnrad 76 entlang der zweiten Achse 84 zu bewegen. Der Startermechanismus 60 kann ferner einen Rotationsaktor 92B enthalten, der betrieben werden kann, um eine Rotation des ersten Starterzahnrads 76 um die zweite Achse 84 herum in Eingriff zu bringen. Der Rotationsaktor 92B kann beispielsweise einen Schalter oder ein Solenoid umfassen.
Der Antriebsstrang 12F, 12G, 12H von jeder der Ausführungsformen kann ferner ein Steuergerät 96 enthalten, welches Teil eines elektronischen Steuerungsmoduls sein kann, das mit verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs 10 in Verbindung steht. Allgemein sendet das Steuergerät 96 Signale an verschiedene Komponenten des Fahrzeugs 10, um sie selektiv zu betätigen, wobei einige von diesen nachstehend erörtert werden. Es ist festzustellen, dass mehr als ein Steuergerät 96 verwendet werden kann.
Das Steuergerät 96 enthält einen Prozessor 98 und einen Speicher 100, in welchem Anweisungen zur Kommunikation mit dem Motor/Generator 38, mit dem Startermechanismus 60, mit der ersten und/oder der zweiten Energiespeichervorrichtung 40, 42, und mit der ersten, zweiten, dritten, vierten und/oder fünften Schaltvorrichtung 62, 64, 68, 110, 114 aufgezeichnet sind. Das Steuergerät 96 ist ausgestaltet, um die Anweisungen aus dem Speicher 100 mit Hilfe des Prozessors 98 auszuführen. Das Steuergerät 96 kann beispielsweise eine Hostmaschine oder ein verteiltes System sein, beispielsweise ein Computer wie etwa ein Digitalcomputer oder ein Mikrocomputer, der als Fahrzeugsteuerungsmodul wirkt, und/oder eine Proportional-Integral-Derivativ-Regelvorrichtung (PID-Regelvorrichtung) mit einem Prozessor und mit einem konkreten nicht vorübergehenden computerlesbaren Speicher, etwa einem Festwertspeicher (ROM) oder einem Flashspeicher als dem Speicher 100. Der Controller 96 kann außerdem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EEPROM), einen Hochgeschwindigkeits-Taktgeber, Analog/Digital- und/oder Digital/Analog-Schaltungen (A/D- und D/A-Schaltungen) und beliebige benötigte Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und zugehörige Vorrichtungen sowie beliebige benötigte Signalaufbereitungs- und/oder Signalpufferschaltungen aufweisen. Daher kann der Controller 96 sämtliche Software, Hardware, Speicher 100, Algorithmen, Verbindungen, Sensoren usw. enthalten, die notwendig sind, um den Motor/Generator 38, den Startermechanismus 60, und die erste, zweite, dritte, vierte und/oder fünfte Schaltvorrichtung 62, 64, 68, 110, 114 zu überwachsen und zu steuern. Außerdem kann der Controller 96 sämtliche Software, Hardware, Speicher 100, Algorithmen, Verbindungen, Sensoren usw. enthalten, die notwendig sind, um die erste und/oder die zweite Energiespeichervorrichtung 40, 42 zu überwachen. Folglich kann ein Steuerungsverfahren als Software oder als Firmware in Verbindung mit dem Steuergerät 96 ausgeführt sein. Es ist festzustellen, dass das Steuergerät 96 außerdem eine beliebige Vorrichtung enthalten kann, die zum Analysieren von Daten von verschiedenen Sensoren, zum Vergleichen von Daten, zum Treffen der notwendigen Entscheidungen, die zur Steuerung und Überwachung des Motors/Generators 38, des Startermechanismus 60, und der ersten, zweiten, dritten, vierten und/oder fünften Schaltvorrichtung 62, 64, 68, 110, 114 benötigt werden, sowie zum Überwachen der ersten und/oder zweiten Energiespeichervorrichtung 40, 42 in der Lage ist.
Bei den Ausführungsformen von 1–3 steht das Steuergerät 96 in Verbindung mit dem Motor/Generator 38, mit dem Startermechanismus 60, mit der ersten Schaltvorrichtung 62, mit der zweiten Schaltvorrichtung 68, mit der dritten Schaltvorrichtung 64, mit der vierten Schaltvorrichtung 110 und mit der fünften Schaltvorrichtung 114, um den Motor/Generator 38, den Startermechanismus 60, die erste Schaltvorrichtung 62, die zweite Schaltvorrichtung 68, die dritte Schaltvorrichtung 64, die vierte Schaltvorrichtung 110 und die fünfte Schaltvorrichtung 114 selektiv zu betätigen. Bei allen diesen Ausführungsformen sendet das Steuergerät 96 selektiv Signale an die verschiedenen Schaltvorrichtungen 62, 64, 68, 110, 114, um entweder einen offenen Zustand oder einen geschlossenen Zustand herzustellen. Zudem kann das Steuergerät 96 Signale an Aktoren des Startermechanismus 60 (z. B. 92A, 92B) oder an die Kupplung 70 des Motors/Generators senden, um entweder eine betätigte Position oder eine nicht betätigte Position herzustellen, um die gewünschte Betriebsart zu erreichen, etwa den Generatormodus, den Drehmomentunterstützungsmodus, den Modus mit regenerativem Bremsen, einen Kaltstartmodus der Kraftmaschine, einen Autostartmodus der Kraftmaschine usw.
Außerdem kann das Steuergerät 96 in Verbindung mit der ersten Energiespeichervorrichtung 40 stehen. Wenn sich die erste Schaltvorrichtung 62 in dem ersten geschlossenen Zustand befindet, kann Strom in die erste Energiespeichervorrichtung 40 hinein oder aus der ersten Energiespeichervorrichtung 40 heraus fließen und das Steuergerät 96 kann die Strommenge in der ersten Energiespeichervorrichtung 40 überwachen. Zudem kann das Steuergerät 96 in Verbindung mit dem integrierten Gleichrichter/Wechselrichter 54 stehen.
Das Steuergerät 96 steht außerdem in Verbindung mit der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 und mit der zweiten Schaltvorrichtung 68, um an die zweite Schaltvorrichtung 68 selektiv Signale zum Herstellen entweder des zweiten offenen Zustands oder des zweiten geschlossenen Zustands zu senden. In Abhängigkeit von der gewünschten Betriebsart sendet das Steuergerät 96 daher Signale an die zweite Schaltvorrichtung 68, so dass sie sich entweder in dem zweiten offenen Zustand oder in dem zweiten geschlossenen Zustand befindet. Wenn sich die zweite Schaltvorrichtung 68 in dem zweiten geschlossenen Zustand befindet, kann Strom in die zweite Energiespeichervorrichtung 42 hineinfließen oder aus der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 herausfließen und das Steuergerät 96 kann die Strommenge in der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 überwachen.
Das Steuergerät 96 für die Ausführungsformen von 1–3 empfängt Strom von der ersten Energiespeichervorrichtung 40. Insbesondere bleibt das Steuergerät 96 in elektrischer Verbindung mit der ersten Energiespeichervorrichtung 40 unabhängig davon, in welchem Zustand sich die erste Schaltvorrichtung 62 befindet. Mit anderen Worten ist die elektrische Verbindung mit dem Steuergerät 96 zwischen der ersten Energiespeichervorrichtung 40 und der ersten Schaltvorrichtung 62 derart angeordnet, dass ein Strom kontinuierlich an das Steuergerät 96 fließen kann, ohne durch den Zustand beeinflusst zu werden, in welchem sich die erste Schaltvorrichtung 62 befindet.
Die Architektur der verschiedenen Ausführungsformen 12F, 12G, 12H des Antriebsstrangs ermöglicht, dass der Antriebsstrang mehrere verschiedene Betriebsmodi bereitstellt, selbst wenn entweder die erste Energiespeichervorrichtung 40 oder die zweite Energiespeichervorrichtung 42 nicht verfügbar ist. Aufgrund der einzigartigen Architektur des Antriebsstrangs 12F, 12G, 12H kann die Kraftmaschine 14 mit Leistung gestartet werden, die entweder von der ersten Energiespeichervorrichtung 40 oder von der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 bereitgestellt wird. Ferner ist aufgrund der Verbindungen, die durch die vierte Schaltvorrichtung 110 und die fünfte Schaltvorrichtung 114 bereitgestellt werden, eine Lastspannungsstabilisierung für das elektrische Zubehörsystem möglich, sogar bei Autostarts.
Es wird auch ein Verfahren zum Steuern des vorstehend beschriebenen Antriebsstrangs 12F, 12G, 12H bereitgestellt. Das Verfahren umfasst, dass ein gewünschter Betriebsmodus für den Antriebsstrang 12F, 12G, 12H gewählt wird. Der gewünschte Betriebsmodus kann umfassen, ist aber nicht beschränkt auf einen Kraftmaschinen_Leerlauf_Ausgeschaltet-Modus, einen Schlüssel_Start-Modus, einen Auto_Start-Modus, einen Drehmoment_Unterstützungs-Modus, einen Regenerierungs-Modus, einen Auto_Stopp-Modus, einen Ausrollmodus, einen Wiederauflademodus. Jeder der vorstehend erwähnten Modi kann mehrere verschiedene Varianten umfassen. Die verschiedenen möglichen Modi sind in den nachstehen Tabellen zusammen mit den Bedingungen, die zum Betreten/Verlassen der jeweiligen Modi benötigt werden und der Position der verschiedenen Schaltvorrichtungen und Aktoren dargestellt.
Sobald ein gewünschter Betriebmodus gewählt ist, kann das Steuergerät 96 einen Ladezustand von sowohl der ersten Energiespeichervorrichtung 40 als auch der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 erfassen. Das Steuergerät 96 kann außerdem eine Umgebungstemperatur und/oder eine Temperatur der ersten und zweiten Energiespeichervorrichtungen 42 erfassen. Das Steuergerät 96 verwendet die erfassten Informationen mit Bezug auf den Ladezustand und die Temperatur von sowohl der ersten als auch der zweiten Energiespeichervorrichtung 42, um die Existenz eines Fehlers entweder in der ersten Energiespeichervorrichtung 40 oder in der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 zu ermitteln und/oder zu erkennen. Ein Fehler entweder in der ersten Energiespeichervorrichtung 40 oder in der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 ist hier jeweils als alles das definiert, was entweder die erste Energiespeichervorrichtung 40 oder die zweite Energiespeichervorrichtung 42 unfähig dazu macht, Energie für den Antriebsstrang 12F, 12G, 12H bereitzustellen. Beispielsweise kann ein Fehler erkannt werden, weil sich eine Energiespeichervorrichtung unter einem akzeptablen Ladezustand befindet.
Wenn das Steuergerät 96 weder in der ersten Energiespeichervorrichtung 40 noch in der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 einen Fehler erkennt, dann kann das Steuergerät 96 den Antriebsstrang 12F, 12G, 12H auf normale Weise steuern, wie in den nachstehenden Tabellen gezeigt ist. Wenn das Steuergerät 96 jedoch einen Fehler entweder in der ersten Energiespeichervorrichtung 40 oder in der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 erkennt, kann das Steuergerät 96 diejenige der ersten und zweiten Energiespeichervorrichtungen 40 und 42, die als nicht verfügbar zum Bereitstellen von Energie erkannt wurde, als die nicht verfügbare Energiespeichervorrichtung definieren. Das Steuergerät 96 kann außerdem die andere der ersten Energiespeichervorrichtung 40 und der zweiten Energiespeichervorrichtung 42, die zum Bereitstellen von Energie zur Verfügung steht, als die verfügbare Energiespeichervorrichtung definieren. Wenn das Steuergerät 96 beispielsweise feststellt, dass die erste Energiespeichervorrichtung 40 fehlerhaft ist, dann definiert das Steuergerät 96 die erste Energiespeichervorrichtung 40 als die nicht verfügbare Energiespeichervorrichtung und es definiert die zweite Energiespeichervorrichtung 42 als die verfügbare Energiespeichervorrichtung. Wenn das Steuergerät 96 alternativ feststellt, dass die zweite Energiespeichervorrichtung 42 fehlerhaft ist, dann definiert das Steuergerät 96 die zweite Energiespeichervorrichtung 42 als die nicht verfügbare Energiespeichervorrichtung und es definiert die erste Energiespeichervorrichtung 40 als die verfügbare Energiespeichervorrichtung.
Sobald das Steuergerät 96 die nicht verfügbare Energiespeichervorrichtung und die verfügbare Energiespeichervorrichtung definiert hat, sendet das Steuergerät 96 Signale an die verschiedenen Schaltvorrichtungen und/oder Aktoren, um die Schaltvorrichtungen und die Aktoren in ihre für den spezifischen gewählten Betriebsmodus benötigten Positionen zu bewegen. Das Steuergerät 96 positioniert die verschiedenen Schaltvorrichtungen in ihren benötigten entweder offenen Zustand oder geschlossenen Zustand, um die nicht verfügbare Energiespeichervorrichtung zu isolieren, und um den Antriebsstrang 12F, 12G, 12H mit Leistung zu versorgen, um den gewählten Betriebsmodus mit Energie von der verfügbaren Energiespeichervorrichtung zu erreichen.
Wenn das Steuergerät 96 beispielsweise feststellt, dass die erste Energiespeichervorrichtung 40 fehlerhaft ist, definiert das Steuergerät 96 die erste Energiespeichervorrichtung 40 als die nicht verfügbare Energiespeichervorrichtung und es definiert die zweite Energiespeichervorrichtung 42 als die verfügbare Energiespeichervorrichtung. Das Steuergerät 96 sendet dann Signale, um die erste Schaltvorrichtung 62 in den ersten offenen Zustand und die vierte Schaltvorrichtung 110 in den vierten offenen Zustand zu positionieren. Das Positionieren der ersten Schaltvorrichtung 62 und der vierten Schaltvorrichtung 110 in ihre jeweiligen offenen Zustände isoliert die erste Energiespeichervorrichtung 40, d. h. die nicht verfügbare Energiespeichervorrichtung. Sobald die nicht verfügbare Energiespeichervorrichtung isoliert ist, sendet das Steuergerät 96 Signale an die verbleibenden Schaltvorrichtungen, um Energie an die für den gewählten Betriebsmodus benötigte Komponente des Antriebsstrangs zu leiten. Wenn der gewählte Betriebsmodus beispielsweise entweder einen Startmodus der Kraftmaschine 14 oder einen Lademodus zum Laden der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 umfasst, sendet das Steuergerät 96 Signale zum Positionieren der zweiten Schaltvorrichtung 68 in den zweiten geschlossenen Zustand, wodurch die zweite Energiespeichervorrichtung 42 mit dem Startermechanismus und/oder dem Motor/Generator verbunden wird. Wenn der gewählte Betriebsmodus weder den Startmodus der Kraftmaschine 14 noch den Auflademodus zum Laden der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 umfasst, sendet das Steuergerät 96 Signale, um die zweite Schaltvorrichtung 68 in den zweiten offenen Zustand zu positionieren, um die zweite Energiespeichervorrichtung 42 von dem Motor/Generator elektrisch zu trennen. Um Leistung an das elektrische Zubehörsystem zu liefern, wenn die erste Energiespeichervorrichtung 40 die nicht verfügbare Energiespeichervorrichtung ist, versorgt das Steuergerät 96 das elektrische Zubehörsystem mit Leistung von dem Motor/Generator oder von der zweiten Energiespeichervorrichtung 42. Um das elektrische Zubehörsystem mit Leistung von dem Motor/Generator zu versorgen, sendet das Steuergerät 96 Signale zum Positionieren der dritten Schaltvorrichtung 64 in den dritten geschlossenen Zustand und zum Positionieren der fünften Schaltvorrichtung 114 in den fünften offenen Zustand, wodurch die zweite Energiespeichervorrichtung 42 von dem elektrischen Zubehörsystem isoliert wird und der Motor/Generator mit dem elektrischen Zubehörsystem verbunden wird. Um das elektrische Zubehörsystem mit Leistung von der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 zu versorgen, sendet die Steuerung Signale zum Positionieren der dritten Schaltvorrichtung 64 in den dritten offenen Zustand und zum Positionieren der fünften Schaltvorrichtung 114 in den fünften geschlossenen Zustand, wodurch die zweite Energiespeichervorrichtung 42 und das elektrische Zubehörsystem verbunden werden und das elektrische Zubehörsystem von dem Motor/Generator isoliert wird.
Wenn das Steuergerät 96 in einem weiteren Beispiel feststellt, dass die zweite Energiespeichervorrichtung 42 fehlerhaft ist, dann definiert das Steuergerät 96 die zweite Energiespeichervorrichtung 42 als die nicht verfügbare Energiespeichervorrichtung und es definiert die erste Energiespeichervorrichtung 40 als die verfügbare Energiespeichervorrichtung. Das Steuergerät 96 sendet dann Signale zum Positionieren der zweiten Schaltvorrichtung 68 in den zweiten offenen Zustand und der fünften Schaltvorrichtung 114 in den fünften offenen Zustand. Das Positionieren der zweiten Schaltvorrichtung 68 und der fünften Schaltvorrichtung 114 in ihre jeweiligen offenen Zustände isoliert die zweite Energiespeichervorrichtung 42, d. h. die nicht verfügbare Energiespeichervorrichtung. Sobald die nicht verfügbare Energiespeichervorrichtung isoliert ist, sendet das Steuergerät 96 Signale an die verbleibenden Schaltvorrichtungen, um Energie an die für den gewählten Betriebsmodus benötigten Komponenten des Antriebsstrangs zu leiten. Wenn beispielsweise der gewählte Betriebsmodus entweder einen Startmodus der Kraftmaschine 14 oder einen Auflademodus zum Aufladen der ersten Energiespeichervorrichtung 40 umfasst, sendet das Steuergerät 96 Signale zum Positionieren der ersten Schaltvorrichtung 62 in den ersten geschlossenen Zustand, wodurch die erste Energiespeichervorrichtung 40 mit dem Startermechanismus und/oder mit dem Motor/Generator verbunden wird. Wenn der gewählte Betriebsmodus weder den Startmodus der Kraftmaschine 14 noch den Auflademodus zum Aufladen der ersten Energiespeichervorrichtung 40 umfasst, sendet das Steuergerät 96 Signale zum Positionieren der ersten Schaltvorrichtung 62 in den ersten offenen Zustand, um die erste Energiespeichervorrichtung 40 von dem Motor/Generator elektrisch zu trennen. Um das elektrische Zubehörsystem mit Leistung zu versorgen, wenn die zweite Energiespeichervorrichtung 42 die nicht verfügbare Energiespeichervorrichtung ist, versorgt das Steuergerät 96 das elektrische Zubehörsystem mit Leistung von entweder dem Motor/Generator oder von der ersten Energiespeichervorrichtung 40. Um das elektrische Zubehörsystem mit Leistung von dem Motor/Generator zu versorgen, sendet das Steuergerät 96 Signale zum Positionieren der dritten Schaltvorrichtung 64 in den dritten geschlossenen Zustand und zum Positionieren der vierten Schaltvorrichtung 110 in den vierten offenen Zustand, wodurch die erste Energiespeichervorrichtung 40 von dem elektrischen Zubehörsystem isoliert wird und der Motor/Generator mit dem elektrischen Zubehörsystem verbunden wird. Um das elektrische Zubehörsystem mit Leistung von der ersten Energiespeichervorrichtung 40 zu versorgen, sendet die Steuerung Signale zum Positionieren der dritten Schaltvorrichtung 64 in den dritten offenen Zustand und zum Positionieren der vierten Schaltvorrichtung 110 in den vierten geschlossenen Zustand, wodurch die erste Energiespeichervorrichtung 40 und das elektrische Zubehörsystem verbunden werden und das elektrische Zubehörsystem von dem Motor/Generator isoliert wird.
Zudem ermöglicht die vorstehend beschriebene Architektur des Antriebsstrangs 12F, 12G, 12H, dass die zweite Energiespeichervorrichtung 42 die erste Energiespeichervorrichtung 40 auflädt. Wenn der Ladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung 40 beispielsweise unter einem Schwellenwert liegt, der zum Starten der Kraftmaschine 14 benötigt wird, und wenn die Temperatur der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 unter einem vordefinierten Wert liegt, der die zweite Energiespeichervorrichtung 42 in einen Zustand versetzen würde, bei dem sie nicht in der Lage wäre, genügend Leistung zum Starten der Kraftmaschine 14 bereitzustellen, können die erste Schaltvorrichtung 62 und die zweite Schaltvorrichtung 68 eine Zeitspanne lang in den ersten geschlossenen Zustand bzw. den zweiten geschlossenen Zustand positioniert werden, um der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 Zeit zum tröpfchenweisen Aufladen der ersten Energiespeichervorrichtung 40 zu geben. Sobald die erste Energiespeichervorrichtung 40 auf einen Ladezustand aufgeladen ist, der ausreicht, um Leistung zum Starten der Kraftmaschine 14 bereitzustellen, kann das Steuergerät 96 die Schaltvorrichtungen in ihre für den gewählten Startmodus geeignete Position positionieren.
Die verschiedenen Betriebsmodi und die Position der ersten Schaltvorrichtung 62, der zweiten Schaltvorrichtung 68 und der dritten Schaltvorrichtung 64 sind nachstehend gezeigt. Zudem zeigen die Tabellen die Position eines ersten Aktors und eines zweiten Aktors des Startermechanismus zum Betreiben des Startermechanismus und eine Position der Kupplung 70 des Motors/Generators. Der erste Aktor und der zweite Aktor können beispielsweise die linearen Aktoren 92A und 92B umfassen, die in 1 und 3 gezeigt und vorstehend mit Bezug auf ihre jeweilige Ausführungsform beschrieben sind. Alternativ können der erste Aktor und der zweite Aktor als ein einziger Aktor für die Zwecke des Steuerns der Ausführungsform 12G des Antriebsstrangs, die in 2 gezeigt ist, aufgefasst werden. In den nachstehenden Tabellen ist die erste Schaltvorrichtung 62 durch die Spalte mit der Beschriftung S1 repräsentiert, die zweite Schaltvorrichtung 68 ist durch die Spalte mit der Beschriftung S2 repräsentiert, die dritte Schaltvorrichtung 64 ist durch die Spalte mit der Beschreibung S3 repräsentiert, der erste Aktor ist durch die Spalte mit der Beschriftung A1 repräsentiert, der zweite Aktor ist durch die Spalte mit der Beschrift A2 repräsentiert und die Kupplung 70 des Motors/Generators ist durch die Spalte mit der Beschriftung A3 repräsentiert. In den nachstehenden Tabellen bezeichnet eine ”0” einen offenen Zustand, bei dem eine elektrische Verbindung unterbrochen ist und/oder der Aktor nicht in Eingriff steht und eine ”1” bezeichnet einen geschlossenen Zustand, in welchem eine elektrische Verbindung verbunden ist und/oder der Aktor in Eingriff steht. Die Zeile mit der Beschriftung ”Normalbetrieb” stellt die Standardbetriebspositionen für diesen spezifischen Betriebsmodus bereit, wenn sowohl die erste Energiespeichervorrichtung 40 als auch die zweite Energiespeichervorrichtung 42 verfügbar sind, um Energie für das System wie beabsichtigt bereitzustellen. Die Zeile mit der Beschriftung ”ESS1 NA” stellt die Betriebspositionen für diesen spezifischen Betriebsmodus bereit, wenn die erste Energiespeichervorrichtung 40 nicht verfügbar ist, d. h. fehlerhaft ist. Die Zeile mit der Beschriftung ”ESS2 NA” stellt die Betriebspositionen für diesen spezifischen Betriebsmodus bereit, wenn die zweite Energiespeichervorrichtung 42 nicht verfügbar, d. h. fehlerhaft ist.
Die Bedingungen und/oder Anforderungen des Antriebsstrangs 12F, 12G, 12H, die zum Betreten/Verlassen der in den nachstehenden Tabellen gezeigten spezifischen Betriebsmodi notwendig sind, sind in der Spalte mit der Beschriftung ”Bedingungen zum Betreten/Verlassen” bereitgestellt. Wenn das Steuergerät 96 feststellt, dass diese Bedingungen erfüllt sind, sendet das Steuergerät 96 Signale an die verschiedenen Schaltvorrichtungen und Aktoren, um sie in ihre jeweiligen Positionen zu bewegen, wie in den nachstehenden Tabellen angezeigt ist.

Kraftmaschine_Ausgeschaltet

A1 A2 A3 S1 S2 S3 Bedingungen zum Eintreten/Verlassen

Normalbetrieb 0 0 0 0 0 0 Fahrzeug AUSGESCHALTET

ESS1 NA 0 0 0 0 0 0

ESS2 NA 0 0 0 0 0 0
Im Modus Kraftmaschine Ausgeschaltet werden die erste Schaltvorrichtung S1 (62), die zweite Schaltvorrichtung S2 (68), die dritte Schaltvorrichtung S3 (64), der erste Aktor Al (92A), der zweite Aktor A2 (92B) und der dritte Aktor A3 (70) ausgeschaltet gehalten, so dass es keine Stromentnahme aus entweder der ersten Energiespeichervorrichtung 40 oder der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 gibt.

Kraftmaschine_Leerlauf_ausgeschaltet_1

A1 A2 A3 S1 S2 S3 Bedingungen zum Eintreten/Verlassen

Normalbetrieb 1 1 0 1 0 1 SOC1 > ESS1_Discharge_LowerLimit

ESS2 NA 1 1 0 1 0 1

In dem Modus Kraftmaschine_Leerlauf_ausgeschaltet_1 werden der erste Aktor A1 (92) und der zweite Aktor A2 (92B) in Eingriff gehalten, so dass die Kraftmaschine 14 durch den Motor/Generator 38 gestartet werden kann, wenn ein Schlüssel in die FAHREN-Position gedreht wird. Das elektrische Zubehörsystem 56 wird in Abhängigkeit von dem Ladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung 40 von der ersten Energiespeichervorrichtung 40 mit Leistung versorgt. Der Modus Kraftmaschine_Leerlauf_ausgeschaltet_1 ist nur verfügbar, wenn die erste Energiespeichervorrichtung 40 zum Liefern von Leistung zur Verfügung steht.

Kraftmaschine_Leerlaufausgeschaltet_2
	A1	A2	A3	S1	S2	S3	Bedingungen zum Eintreten/Verlassen
Normalbetrieb	1	1	0	0	1	1	SOC1 < ESS1_Discharge_LowerLimit (und) SOC2 > ESS2_Discharge_LowerLimit
ESS1 NA	1	1	0	0	1	1

Im Modus Kraftmaschine_Leerlauf_ausgeschaltet_2 werden der erste Aktor A1 (92) und der zweite Aktor A2 (92B) in Eingriff gehalten, sodass die Kraftmaschine 14 durch den Motor/Generator 38 gestartet werden kann, wenn ein Schlüssel in die FAHREN-Position gedreht wird. Das elektrische Zubehörsystem 56 wird in Abhängigkeit von dem Ladezustand der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 von der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 mit Leistung versorgt. Der Modus Kraftmaschine_Leerlauf_ausgeschaltet_2 steht nur zur Verfügung, wenn die zweite Energiespeichervorrichtung 42 zum Liefern von Leistung zur Verfügung steht.

Schlüssel_Start_1

A1 A2 A3 S1 S2 S3 Bedingungen zum Eintreten/Verlassen

Normalbetrieb 1 1 0 0 1 1 Temperatur < Threshold_ColdCrank

ESS1 NA 1 1 0 0 1 1

In dem Modus Schlüssel_Start_1 wird die Kraftmaschine 14, wenn der Schlüssel in die FAHREN-Position gedreht wird und wenn die Umgebungstemperatur kleiner als die Temperatur Threshold_ColdCrank ist, unter Verwendung des Motors/Generators 38 angekurbelt, wobei Energie von der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 geliefert wird. Der Modus Schlüssel_Start_1 ist nur verfügbar, wenn die zweite Energiespeichervorrichtung 42 verfügbar ist.

Schlüssel_Start_2
	A1	A2	A3	S1	S2	S3	Bedingungen zum Eintreten/Verlassen
Normalbetrieb	1	1	0	1	0	1	Temperatur > Threshold_ColdCrank (und) SOC1 > ESS1_ColdCrank_LowerLimit
ESS2 NA	1	1	0	1	0	1

In dem Modus Schlüssel_Start_2 wird die Kraftmaschine 14, wenn der Schlüssel in die FAHREN-Position gedreht wird, die Umgebungstemperatur größer als die Temperatur Threshold_ColdCrank ist und wenn der Ladezustand für die erste Energiespeichervorrichtung 40 größer als ESS_ColdCrank_LowerLimit ist, unter Verwendung des Motors/Generators 38 angekurbelt, wobei Energie von der ersten Energiespeichervorrichtung 40 geliefert wird. Der Modus Schlüssel_Start_2 ist nur verfügbar, wenn die erste Energiespeichervorrichtung 40 verfügbar ist.

Auto_Start_1

A1 A2 A3 S1 S2 S3 Bedingungen zum Eintreten/Verlassen

Normalbetrieb 1 1 0 1 0 0 SOC1 > ESS1_AutoStart_LowerLimit (und) Temperatur < AutoStart_Temp_Limit

In dem Modus Auto_Start_1 wird die Kraftmaschine 14, wenn die Umgebungstemperatur kleiner als AutoStart_Temp_Limit ist und wenn der Ladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung 40 größer als ESS1_AutoStart_LowerLimit ist, unter Verwendung des Motors/Generators 38 durch die Kurbelwelle 22 neu gestartet, indem der erste Aktor A1 (92A) und der zweite Aktor A2 (92B) in Eingriff gestellt werden. Der Motor/Generator 38 wird mit Leistung von der ersten Energiespeichervorrichtung 40 versorgt. Der Modus Auto_Start_1 ist nur verfügbar, wenn die erste Energiespeichervorrichtung 40 und die zweite Energiespeichervorrichtung 42 verfügbar sind.

Auto_Start_2
	A1	A2	A3	S1	S2	S3	Bedingungen zum Eintreten/Verlassen
Normalbetrieb	1	1	0	0	1	0	SOC1 < ESS1_AutoStart_LowerLimit (und) SOC2 > ESS2_AutoStart_LowerLimit (und) Temperatur < AutoStart_Temp_Limit

In dem Modus Auto_Start_2 wird die Kraftmaschine 14, wenn die Umgebungstemperatur kleiner als AutoStart_Temp_Limit ist, der Ladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung 40 kleiner als ESS1_AutoStart_LowerLimit ist und der Ladezustand der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 größer als ESS2_AutoStart_LowerLimit ist, unter Verwendung des Motors/Generators 38 durch die Kurbelwelle 22 neu gestartet, indem der erste Aktor A1 (92A) und der zweite Aktor A2 (92B) in Eingriff gestellt werden. Der Motor/Generator 38 wird mit Leistung von der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 versorgt. Der Modus Auto_Start_2 ist nur verfügbar, wenn die erste Energiespeichervorrichtung 40 und die zweite Energiespeichervorrichtung 42 verfügbar sind.

Auto_Start_3

A1 A2 A3 S1 S2 S3 Bedingungen zum Eintreten/Verlassen

Normalbetrieb 0 0 1 1 0 0 SOC1 > ESS1_AutoStart_LowerLimit (und) Temperatur > AutoStart_Temp_Limit

In dem Modus Auto_Start_3 wird die Kraftmaschine 14, wenn die Umgebungstemperatur größer als AutoStart_Temp_Limit ist und der Ladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung 40 größer als ESS1_AutoStart_LowerLimit ist, unter Verwendung des Motors/Generators 38 durch die endlose drehbare Vorrichtung 58 neu gestartet, indem der dritte Aktor A3 (Kupplung 70 des Motors/Generators) in Eingriff gestellt wird. Der Motor/Generator 38 wird mit Leistung von der ersten Energiespeichervorrichtung 40 versorgt. Der Modus Auto_Start_3 ist nur verfügbar, wenn die erste Energiespeichervorrichtung 40 und die zweite Energiespeichervorrichtung 42 verfügbar sind.

Auto_Start_4
	A1	A2	A3	S1	S2	S3	Bedingungen zum Eintreten/Verlassen
Normalbetrieb	0	0	1	0	1	0	SOC1 < ESS1_AutoStart_LowerLimit (und) SOC2 > ESS2_AutoStart_LowerLimit (und) Temperatur > AutoStart_Temp_Limit

In dem Modus Auto_Start_4 wird die Kraftmaschine 14, wenn die Umgebungstemperatur größer als AutoStart_Temp_Limit ist, der Ladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung 40 kleiner als ESS1_AutoStart_LowerLimit ist und der Ladezustand der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 größer als ESS2_AutoStart_LowerLimit ist, unter Verwendung des Motors/Generators 38 durch die endlose drehbare Vorrichtung 58 neu gestartet, indem der dritte Aktor A3 (Kupplung 70 des Motors/Generators) in Eingriff gestellt wird. Der Motor/Generator 38 wird mit Leistung von der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 versorgt. Der Modus Auto_Start_4 ist nur verfügbar, wenn die erste Energiespeichervorrichtung 40 und die zweite Energiespeichervorrichtung 42 verfügbar sind.

Drehmoment_Unterstützung

A1 A2 A3 S1 S2 S3 Bedingungen zum Eintreten/Verlassen

Normalbetrieb 0 0 1 1 0 1 SOC1 > Threshold_TorqueAssist

ESS2 NA 0 0 1 1 0 1

In dem Modus Drehmoment_Unterstützung wird, wenn der Ladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung 40 größer als das Ladungsniveau Threshold_TorqueAssist ist, durch den Motor/Generator 38 eine Kraftmaschinendrehmomentunterstützung während einer Fahrzeugbeschleunigung unter Verwendung von Energie bereitgestellt, die von der ersten Energiespeichervorrichtung 40 geliefert wird. Der Modus Drehmoment_Unterstützung ist nur anwendbar, wenn die erste Energiespeichervorrichtung 40 verfügbar ist.

Regen_1
	A1	A2	A3	S1	S2	S3	Bedingungen zum Eintreten/Verlassen
Normalbetrieb	0	0	1	1	1	1	SOC1 < Regen_UpperLimit_ESS1 (und) SOC2 < Regen_UpperLimit_ESS2 (und) \|V_ESS1 – V_ESS2\| < ε
ESS2 NA	0	0	1	1	0	1

In dem Modus Regen_1 wird beim Ausrollenlassen des Fahrzeugs die regenerative Energie aufgefangen, indem die erste Energiespeichervorrichtung 40 und die zweite Energiespeichervorrichtung 42 durch den Motor/Generator 38 aufgeladen werden. Der Motor/Generator 38 wird in einem Generatormodus mit einer maximalen Spannungsgrenze betrieben. Der Modus Regen_1 ist nur anwendbar, wenn der Ladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung 40 und der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 unter Regen_UpperLimit_ESS1 bzw. Regen_UpperLimit_ESS2 liegen und wenn die Spannungsdifferenz zwischen der ersten Energiespeichervorrichtung 40 und der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 kleiner als eine Differenzgrenze ist. Der Modus Regen_1 ist nicht anwendbar, wenn die erste Energiespeichervorrichtung 40 nicht verfügbar ist.

Regen_2
	A1	A2	A3	S1	S2	S3	Bedingungen zum Eintreten/Verlassen
Normalbetrieb	0	0	1	1	0	1	SOC1 < Regen_UpperLimit_ESS1 (und) SOC2 < Regen_UpperLimit_ESS2 (und) \|V_ESS1 – V_ESS2\| > ε
ESS2 NA	0	0	1	1	0	1

In dem Modus Regen_2 wird beim Ausrollenlassen des Fahrzeugs die regenerative Energie durch Aufladen der ersten Energiespeichervorrichtung 40 durch den Motor/Generator 38 aufgefangen. Der Motor/Generator 38 wird in einem Generatormodus mit einer maximalen Spannungsgrenze betrieben. Der Modus Regen_2 ist nur anwendbar, wenn der Ladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung 40 und der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 unter Regen_UpperLimit_ESS1 bzw. Regen_UpperLimit_ESS2 liegen und wenn die Spannungsdifferenz zwischen der ersten Energiespeichervorrichtung 40 und der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 größer als eine Differenzgrenze ist. Der Modus Regen_2 ist nicht anwendbar, wenn die erste Energiespeichervorrichtung 40 nicht verfügbar ist.

Regen_3

A1 A2 A3 S1 S2 S3 Bedingungen zum Eintreten/Verlassen

Normalbetrieb 0 0 1 0 1 1 SOC1 > Regen_UpperLimit_ESS1 (und) SOC2 < Regen_UpperLimit_ESS2

ESS1 NA 0 0 1 0 1 1
In dem Modus Regen_3 wird beim Ausrollenlassen des Fahrzeugs die regenerative Energie durch Aufladen der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 durch den Motor/Generator 38 aufgefangen. Der Motor/Generator 38 wird in einem Generatormodus mit einer maximalen Spannungsgrenze betrieben. Der Modus Regen_3 ist nur anwendbar, wenn der Ladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung 40 größer als Regen_UpperLimit_ESS1 ist und wenn der Ladezustand der zweiten Energiespeichervorrichtung 40 kleiner als Regen_UpperLimit_ESS2 ist. Der Modus Regen_3 ist nicht anwendbar, wenn die zweite Energiespeichervorrichtung 42 nicht verfügbar ist.

Regen_4

A1 A2 A3 S1 S2 S3 Bedingungen zum Eintreten/Verlassen

Normalbetrieb 0 0 1 1 0 1 SOC1 < Regen_UpperLimit_ESS1 (und) SOC2 >= Regen_UpperLimit_ESS2

ESS2 NA 0 0 1 0 0 1
In dem Modus Regen_4 wird beim Ausrollenlassen des Fahrzeugs die regenerative Energie durch Aufladen der ersten Energiespeichervorrichtung 40 durch den Motor/Generator 38 aufgefangen. Der Motor/Generator 38 wird in einem Generatormodus mit einer maximalen Spannungsgrenze betrieben. Der Modus Regen_4 ist nur anwendbar, wenn der Ladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung 40 kleiner als Regen_UpperLimit_ESS1 ist und wenn der Ladezustand der zweiten Energiespeichervorrichtung 40 größer als Regen_UpperLimit_ESS2 ist. Der Modus Regen_4 ist nicht anwendbar, wenn die erste Energiespeichervorrichtung 40 nicht verfügbar ist.

Regen_5

A1 A2 A3 S1 S2 S3 Bedingungen zum Eintreten/Verlassen

Normalbetrieb 0 0 1 0 0 1 SOC1 > Regen_UpperLimit_ESS1 (und) SOC2 >= Regen_UpperLimit_ESS2

ESS1 NA 0 0 1 0 0 1
In dem Modus Regen_5 können, wenn der Ladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung 40 größer als Regen_UpperLimit_ESS1 ist und wenn der Ladezustand der zweiten Energiespeichervorrichtung 40 größer als Regen_UpperLimit_ESS2 ist, die erste Energiespeichervorrichtung 40 und die zweite Energiespeichervorrichtung 42 während des Ausrollenlassens des Fahrzeugs nicht weiter aufgeladen werden. In dem Modus Regen_5 wird die regenerative Energie verwendet, um Energie durch den Motor/Generator 38 an das elektrische Zubehörsystem 56 zu liefern.

Auto_Stop_1

A1 A2 A3 S1 S2 S3 Bedingungen zum Eintreten/Verlassen

Normalbetrieb 0 0 0 1 0 1 SOC1 > ESS1_Discharge_LowerLimit
Im Modus Auto_Stop_1 liefert die erste Energiespeichervorrichtung 40 die Zubehörlast, vorausgesetzt, dass der Ladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung 40 größer als ESS1_Discharge_LowerLimit ist. Der Modus Auto_Stop_1 ist nur anwendbar, wenn sowohl die erste Energiespeichervorrichtung 40 als auch die zweite Energiespeichervorrichtung 42 verfügbar sind.

Auto_Stop_2

A1 A2 A3 S1 S2 S3 Bedingungen zum Eintreten/Verlassen

Normalbetrieb 0 0 0 0 1 1 SOC1 < ESS1_Discharge_LowerLimit SOC2 > ESS2_Discharge_LowerLimit
In dem Modus Auto_Stop_2 versorgt die zweite Energiespeichervorrichtung 42 die Zubehörlast unter der Voraussetzung, dass der Ladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung 40 größer als ESS1_Discharge_LowerLimit ist und der Ladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung 40 unter ESS1_Discharge_LowerLimit gefallen ist. Der Modus Auto_Stop_2 ist nur anwendbar, wenn sowohl die erste Energiespeichervorrichtung 40 als auch die zweite Energiespeichervorrichtung 42 verfügbar sind.

Exit_Auto_Stop

A1 A2 A3 S1 S2 S3 Bedingungen zum Eintreten/Verlassen

Normalbetrieb 0 0 1 1 1 1 SOC1 < ESS1_Discharge_LowerLimit SOC2 < ESS2_Discharge_LowerLimit
In dem Modus Exit_Auto_Stop wird dann, wenn der Ladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung 40 kleiner als ESS1_Discharge_LowerLimit ist und der Ladezustand der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 kleiner als ESS2_Discharge_LowerLimit ist, entweder der Modus Auto_Stop_1 oder der Modus Auto_Stop_2 verlassen. Der Modus Exit_Auto_Stop ist nur anwendbar, wenn sowohl die erste Energiespeichervorrichtung 40 als auch die zweite Energiespeichervorrichtung 42 verfügbar sind.

i-Sailing_1

A1 A2 A3 S1 S2 S3 Bedingungen zum Eintreten/Verlassen

Normalbetrieb 0 0 1 1 0 1 SOC1 > ESS1_Discharge_LowerLimit
In dem Modus i-Sailing_1 liefert die erste Energiespeichervorrichtung 40 die Zubehörlast an das elektrische Zubehörsystem 56, vorausgesetzt, dass der Ladezustand des ersten Energiespeichersystems 40 größer als ESS1_Discharge_LowerLimit ist. Der Modus i-Sailing_1 ist nur anwendbar, wenn sowohl die erste Energiespeichervorrichtung 40 als auch die zweite Energiespeichervorrichtung 42 verfügbar sind.

i-Sailing_2

A1 A2 A3 S1 S2 S3 Bedingungen zum Eintreten/Verlassen

Normalbetrieb 0 0 1 0 1 1 SOC1 < ESS1_Discharge_LowerLimit SOC2 > ESS2_Discharge_LowerLimit
In dem Modus i-Sailing_2 liefert die zweite Energiespeichervorrichtung 40 die Zubehörlast an das elektrische Zubehörsystem 56, wenn der Ladezustand des ersten Energiespeichersystems 40 kleiner als ESS1_Discharge_LowerLimit ist und der Ladezustand der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 größer als ESS2_Discharge_LowerLimit ist. Der Modus i-Sailing_2 ist nur anwendbar, wenn sowohl die erste Energiespeichervorrichtung 40 als auch die zweite Energiespeichervorrichtung 42 verfügbar sind.

Exit_i-Sailing

A1 A2 A3 S1 S2 S3 Bedingungen zum Eintreten/Verlassen

Normalbetrieb 0 0 1 1 1 1 SOC1 < ESS1_Discharge_LowerLimit SOC2 < ESS2_Discharge_LowerLimit
In dem Modus Exit_i-Sailing wird dann, wenn der Ladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung 40 kleiner als ESS1_Discharge_LowerLimit ist und der Ladezustand der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 kleiner als ESS2_Discharge_LowerLimit ist, entweder der Modus i-Sailing_1 oder der Modus i-Sailing_2 verlassen. Der Modus Exit_i-Sailing ist nur anwendbar, wenn sowohl die erste Energiespeichervorrichtung 40 als auch die zweite Energiespeichervorrichtung 42 verfügbar sind.

Sailing_Fehler_Toleranz_1

A1 A2 A3 S1 S2 S3 Bedingungen zum Eintreten/Verlassen

Normalbetrieb 1 1 1 0 1 0 ESS2 fehlerhaft
Der Modus Sailing_Fehler_Toleranz_1 ist nur anwendbar, wenn sowohl die erste Energiespeichervorrichtung 40 als auch die zweite Energiespeichervorrichtung 42 verfügbar sind.

Sailing_Fehler_Toleranz_2

A1 A2 A3 S1 S2 S3 Bedingungen zum Eintreten/Verlassen

Normalbetrieb 1 1 0 0 0 1 ESS1 fehlerhaft
Der Modus Sailing_Fehler_Toleranz_2 ist nur anwendbar, wenn sowohl die erste Energiespeichervorrichtung 40 als auch die zweite Energiespeichervorrichtung 42 verfügbar sind.

Wiederaufladen

A1 A2 A3 S1 S2 S3 Bedingungen zum Eintreten/Verlassen

Normalbetrieb 0 0 1 1 1 1 SOC1 < ESS1_Min_SOC_Limit; SOC2 < ESS2_Min_SOC_Limit
In dem Modus Wiederaufladen werden dann, wenn der Ladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung 40 kleiner als ESS1_Min_SOC_Limit liegt und der Ladezustand der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 kleiner als ESS2_Min_SOC_Limit ist, die erste Schaltvorrichtung S1 (62) und die zweite Schaltvorrichtung S2 (68) gleichzeitig geschlossen, so dass sowohl die erste Energiespeichervorrichtung 40 als auch die zweite Energiespeichervorrichtung 42 durch den Motor/Generator 38, der in einem Generatormodus betrieben wird, auf geladen werden.

Change-of-Mind_Gear

A1 A2 A3 S1 S2 S3 Bedingungen zum Eintreten/Verlassen

Normalbetrieb 1 1 0 0 1 0 Neustart durch Startermechanismus
Der Modus Change-of-Mind_Gear ist nur anwendbar, wenn sowohl die erste Energiespeichervorrichtung 40 als auch die zweite Energiespeichervorrichtung 42 verfügbar sind.

Change-of-Mind_Belt

A1 A2 A3 S1 S2 S3 Bedingungen zum Eintreten/Verlassen

Normalbetrieb 0 0 1 0 1 0 Neustart durch endlos drehbare Vorrichtung
Der Modus Change-of-Mind_Belt ist nur anwendbar, wenn sowohl die erste Energiespeichervorrichtung 40 als auch die zweite Energiespeichervorrichtung 42 verfügbar sind.

Jump_Charging

A1 A2 A3 S1 S2 S3 Bedingungen zum Eintreten/Verlassen

Normalbetrieb 0 0 0 1 1 0 SOC1 < ESS1_Start_LowerLimit (und) Temperatur < Start_LowerLimit_Temp
Im Modus Jump_Charging wird dann, wenn der Ladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung 40 kleiner als ESS1_Start_LowerLimit ist und die Umgebungstemperatur kleiner als der Schwellenwert Start_LowerLimt_Temp ist, weder die erste Energiespeichervorrichtung 40 noch die zweite Energiespeichervorrichtung 42 zum erfolgreichen Starten der Kraftmaschine 14 in der Lage sein. In dem Modus Jump_Charging werden die erste Schaltvorrichtung S1 (62) und die zweite Schaltvorrichtung S2 (28) eine vorbestimmte Zeitspanne lang geschlossen, um zu ermöglichen, dass die erste Energiespeichervorrichtung 40 die zweite Energiespeichervorrichtung 42 auf ein Niveau auflädt, das ausreicht, um ein Starten der Kraftmaschine 14 zu ermöglichen. Die Kraftmaschine 14 wird durch den Motor/Generator 38 unter Verwendung von Energie von der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 gestartet. Der Modus Jump_Charging ist nur anwendbar, wenn sowohl die erste Energiespeichervorrichtung 40 als auch die zweite Energiespeichervorrichtung 42 verfügbar sind.
In den vorstehenden Tabellen sind die folgenden Begriffe, die in der Spalte ”Bedingungen zum Eintreten/Verlassen” der jeweiligen Tabellen aufgeführt sind, wie nachstehend folgt definiert:
SOC1 = der existierende Ladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung 40.
SOC2 = der existierende Ladezustand der zweiten Energiespeichervorrichtung 42.
ESS1_Discharge_LowerLimit = Untergrenze für den Ladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung 40 beim Entladen.
ESS2_Discharge_LowerLimit = Untergrenze für den Ladezustand der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 beim Entladen.
Temperatur = Umgebungstemperatur.
Threshold_ColdCrank = Temperaturschwellenwertgrenze für kaltes Ankurbeln, unter welcher die erste Energiespeichervorrichtung 40 nicht in der Lage sein wird, die Kraftmaschine 14 erfolgreich anzukurbeln.
ESS1_ColdCrank_LowerLimit = Untergrenze für den Ladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung 40, unter welcher die erste Energiespeichervorrichtung 40 nicht in der Lage sein wird, die Kraftmaschine 14 erfolgreich kalt anzukurbeln.
ESS1_AutoStart_LowerLimit = Untergrenze für den Ladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung 40, unter welcher die erste Energiespeichervorrichtung 40 nicht in der Lage sein wird, die Kraftmaschine 14 nach einem Autostoppereignis erfolgreich anzukurbeln.
ESS2_AutoStart_LowerLimit = Untergrenze für den Ladezustand der zweiten Energiespeichervorrichtung 42, unter der die zweite Energiespeichervorrichtung 42 nicht in der Lage sein wird, die Kraftmaschine 14 nach einem Autostoppereignis erfolgreich anzukurbeln.
Threshold_TorqueAssist = Untergrenze für den Ladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung 40, unter der die erste Energiespeichervorrichtung 40 nicht in der Lage sein wird, eine Drehmomentunterstützung für die Kraftmaschine 14 bereitzustellen.
Regen_UpperLimit_ESS1 = Aufladegrenze für den Ladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung 40 während eines Regenerierungsereignisses.
Regen_UpperLimit_ESS2 = Aufladegrenze für den Ladezustand der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 während eines Regenerierungsereignisses.
V_ESS1 = interne Spannung der ersten Energiespeichervorrichtung 40.
V_ESS2 = interne Spannung der zweiten Energiespeichervorrichtung 42.
ε = Schwellenwert für die Differenz zwischen internen Spannungen der ersten Energiespeichervorrichtung 40 und der zweiten Energiespeichervorrichtung 42, wenn sie parallel verbunden sind.
ESS2_Failed = interne Bedingung und/oder Fehler in der zweiten Energiespeichervorrichtung, die/der die zweite Energiespeichervorrichtung in einen nicht verfügbaren Zustand versetzt.
ESS1_Failed = interne Bedingung und/oder Fehler in der ersten Energiespeichervorrichtung, die/der die erste Energiespeichervorrichtung in einen nicht verfügbaren Zustand versetzt.
ESS1_Min_SOC_Limit = Minimales Ladezustandsniveau, das in der ersten Energiespeichervorrichtung 40 unter allen Bedingungen aufrechterhalten werden muss.
ESS2_Min_SOC_Limit = Minimales Ladezustandsniveau, das in der zweiten Energiespeichervorrichtung 42 unter allen Bedingungen aufrechterhalten werden muss.
Neustart durch Startermechanismus = Neustarten der Kraftmaschine 14 durch den Startermechanismus 60 nach einem Autostoppereignis. Dies wird erreicht, indem das erste Solenoid A1 und das zweite Solenoid A2 in Eingriff gestellt werden. In Systemen, die eine separate Startereinheit verwenden (einen zum Motor/Generator 38 separaten Motor), wird die Kraftmaschine 14 durch den Startermotor gestartet und das erste und zweite Solenoid A1, A2 sind duale Tandemsolenoide im Startermotor. In Systemen, die nur den Motor/Generator 38 verwenden (der über den Startermechanismus 60 mit der Kurbelwelle 22 gekoppelt wird), wird die Kraftmaschine 14 durch den Motor/Generator 38 gestartet und das erste und zweite Solenoid A1, A2 sind Teil des Startermechanismus 60.
Restart through belt = Nach einem Autostoppereignis wird die Kraftmaschine 14 durch die endlose drehbare Vorrichtung 58 neu gestartet, indem die Kupplung 70 des Motors/Generators in Eingriff gestellt wird.
SOC1 < ESS1_Start_LowerLimit = Minimales Ladezustandsniveau, das in der ersten Energiespeichervorrichtung 40 unter allen Bedingungen beibehalten werden muss.
Obwohl die besten Arten zum Ausführen der Offenbarung im Detail beschrieben wurden, wird der Fachmann auf dem Gebiet, das diese Offenbarung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zum Umsetzen der Offenbarung in die Praxis innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche erkennen. Darüber hinaus dürfen die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen oder die Eigenschaften von verschiedenen Ausführungsformen, die in der vorliegenden Beschreibung erwähnt sind, nicht unbedingt als voneinander unabhängige Ausführungsformen verstanden werden. Es ist stattdessen möglich, dass jede der Eigenschaften, die in einem der Beispiele einer Ausführungsform beschrieben sind, mit einer oder einer Vielzahl anderer gewünschter Eigenschaften von anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, was zu weiteren Ausführungsformen führt, die nicht in Worten oder durch Bezug auf die Zeichnungen beschrieben sind. Folglich fallen diese anderen Ausführungsformen in den Rahmen des Umfangs der beigefügten Ansprüche.

Claims

Antriebsstrang für ein Fahrzeug, wobei der Antriebsstrang umfasst: eine Kraftmaschine; einen Motor/Generator, der mit der Kraftmaschine gekoppelt werden kann; einen Startermechanismus, der mit der Kraftmaschine gekoppelt werden kann; ein elektrisches Zubehörsystem in elektrischer Verbindung mit dem Motor/Generator; eine erste Energiespeichervorrichtung, die in einer parallelen elektrischen Beziehung mit dem Motor/Generator und dem elektrischen Zubehörsystem angeordnet ist; eine erste Schaltvorrichtung, die zwischen einem ersten offenen Zustand zum elektrischen Trennen der ersten Energiespeichervorrichtung von dem Motor/Generator und/oder von dem elektrischen Zubehörsystem und einem ersten geschlossenen Zustand zum elektrischen Verbinden der ersten Energiespeichervorrichtung mit dem Motor/Generator und/oder mit dem elektrischen Zubehörsystem selektiv umschaltbar ist, wobei die elektrische Verbindung zwischen dem Motor/Generator und dem elektrischen Zubehörsystem unabhängig davon ist, ob sich die erste Schaltvorrichtung in dem ersten offenen Zustand oder dem ersten geschlossenen Zustand befindet; eine zweite Energiespeichervorrichtung, die in einer parallelen elektrischen Beziehung mit der ersten Energiespeichervorrichtung, mit dem Motor/Generator und mit dem elektrischen Zubehörsystem angeordnet ist; eine zweite Schaltvorrichtung, die zwischen einem zweiten offenen Zustand zum elektrischen Trennen der zweiten Energiespeichervorrichtung von dem Motor/Generator und/oder von dem elektrischen Zubehörsystem, und einem zweiten geschlossenen Zustand zum elektrischen Verbinden der zweiten Energiespeichervorrichtung mit dem Motor/Generator und/oder dem elektrischen Zubehörsystem selektiv umschaltbar ist, wobei eine elektrische Verbindung zwischen dem Motor/Generator und dem elektrischen Zubehörsystem unabhängig davon ist, ob sich die zweite Schaltvorrichtung in dem zweiten offenen Zustand oder in dem zweiten geschlossenen Zustand befindet, eine dritte Schaltvorrichtung, die in einer seriellen elektrischen Beziehung mit dem Motor/Generator und dem elektrischen Zubehörsystem angeordnet ist, die stromabwärts zu dem Motor/Generator, zu der ersten Energiespeichervorrichtung und zu der zweiten Energiespeichervorrichtung entlang eines elektrischen Busses angeordnet ist, und wobei die dritte Schaltvorrichtung stromaufwärts zu dem elektrischen Zubehörsystem entlang des elektrischen Busses angeordnet ist; und wobei die dritte Schaltvorrichtung zwischen einem dritten offenen Zustand zum elektrischen Trennen des elektrischen Zubehörsystems von dem Motor/Generator und/oder von der ersten Energiespeichervorrichtung und/oder von der zweiten Energiespeichervorrichtung und einem dritten geschlossenen Zustand zum elektrischen Verbinden des elektrischen Zubehörsystems mit dem Motor/Generator und/oder mit der ersten Energiespeichervorrichtung und/oder mit der zweiten Energiespeichervorrichtung selektiv umschaltbar ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei die erste Energiespeichervorrichtung zwischen dem elektrischen Bus und einer elektrischen Masse angeordnet ist und die erste Schaltvorrichtung zwischen der ersten Energiespeichervorrichtung und dem elektrischen Bus derart angeordnet ist, dass die erste Energiespeichervorrichtung in einer direkten elektrischen Verbindung mit dem elektrischen Bus steht, wenn sich die erste Schaltvorrichtung in dem ersten geschlossenen Zustand befindet.
Antriebsstrang nach Anspruch 2, wobei die zweite Energiespeichervorrichtung zwischen dem elektrischen Bus und der elektrischen Masse angeordnet ist und die zweite Schaltvorrichtung zwischen der zweiten Energiespeichervorrichtung und dem elektrischen Bus derart angeordnet ist, dass die zweite Energiespeichervorrichtung in einer direkten elektrischen Verbindung mit dem elektrischen Bus steht, wenn sich die zweite Schaltvorrichtung in dem zweiten geschlossenen Zustand befindet.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei die erste Energiespeichervorrichtung eine Hochspannungs-Energiespeichervorrichtung ist und die zweite Energiespeichervorrichtung eine Niederspannungs-Energiespeichervorrichtung ist, die in elektrischer Verbindung mit dem elektrischen Zubehörsystem steht.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei die erste Energiespeichervorrichtung und die zweite Energiespeichervorrichtung jeweils mit einer ähnlichen Nennspannung betrieben werden.
Antriebsstrang nach Anspruch 5, wobei die erste Energiespeichervorrichtung und die zweite Energiespeichervorrichtung jeweils mit einer Nennspannung von 12 Volt betrieben werden.
Antriebsstrang nach Anspruch 3, ferner eine vierte Schaltvorrichtung umfassend, die zwischen einem vierten offenen Zustand zum elektrischen Trennen der ersten Energiespeichervorrichtung von dem elektrischen Zubehörsystem und einem vierten geschlossenen Zustand zum elektrischen Verbinden der ersten Energiespeichervorrichtung mit dem elektrischen Zubehörsystem selektiv umschaltbar ist, sodass eine elektrische Verbindung zwischen der ersten Energiespeichervorrichtung und dem elektrischen Zubehörsystem durch die vierte Schaltvorrichtung unabhängig davon ist, ob sich die erste Schaltvorrichtung in dem ersten offenen Zustand oder in dem ersten geschlossenen Zustand befindet.
Antriebsstrang nach Anspruch 7, wobei die vierte Schaltvorrichtung mit der ersten Energiespeichervorrichtung an einer ersten elektrischen Verbindung elektrisch verbunden ist, die zwischen der ersten Energiespeichervorrichtung und der ersten Schaltvorrichtung angeordnet ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 3, der ferner eine fünfte Schaltvorrichtung umfasst, die zwischen einem fünften offenen Zustand zum elektrischen Trennen der zweiten Energiespeichervorrichtung von dem elektrischen Zubehörsystem und einem fünften geschlossenen Zustand zum elektrischen Verbinden der zweiten Energiespeichervorrichtung mit dem elektrischen Zubehörsystem selektiv umschaltbar ist, sodass eine elektrische Verbindung zwischen der zweiten Energiespeichervorrichtung und dem elektrischen Zubehörsystem durch die fünfte Schaltvorrichtung unabhängig davon ist, ob sich die zweite Schaltvorrichtung in dem zweiten offenen Zustand oder in dem zweiten geschlossenen Zustand befindet.
Antriebsstrang nach Anspruch 7, wobei die fünfte Schaltvorrichtung mit der zweiten Energiespeichervorrichtung an einer zweiten elektrischen Verbindung elektrisch verbunden ist, die zwischen der zweiten Energiespeichervorrichtung und der zweiten Schaltvorrichtung angeordnet ist.