DE102017105066A1

DE102017105066A1 - Hybrid-Fahrzeug mit einem System zum gekoppelten und entkoppelten Start

Info

Publication number: DE102017105066A1
Application number: DE102017105066.3A
Authority: DE
Inventors: XiaoYong Wang; Chen Zhang
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-03-10
Filing date: 2017-03-09
Publication date: 2017-09-14
Also published as: US20170259810A1; CN107176158B; US9937919B2; CN107176158A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Steuern des Verbrennungsmotorstarts in einem Hybridfahrzeug mit einem ersten und zweiten Elektromotor, welches das Starten des Verbrennungsmotors (14, 200, 220, 270) in Reaktion auf eine Motorstartanforderung unter Einsatz des ersten Elektromotors (18, 40) und das Freigeben eines zweiten Elektromotorreserve-Motorstartdrehmoments für die Verwendung beim Antrieb des Fahrzeugs, wobei der erste Elektromotor (18, 40) gesteuert werden kann, den Verbrennungsmotor in Reaktion auf den ersten Motorstart nach dem Einschalten und wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einer entsprechenden Schwelle liegt, zu starten, wobei der zweite Elektromotor (40, 60, 206, 276) verwendet wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über dem Schwellenwert liegt und der erste Elektromotor ein integrierter Starter-Generator sein kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hybridfahrzeug mit Systemen und Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors, der mit einem Elektromotor gekoppelt oder von diesem getrennt ist.
Hybridfahrzeuge umfassen einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor, der als Motor / Generator mit einer zugehörigen Batterie arbeitet, um den Elektrofahrzeug(EV)-Modus zu verwenden, bei dem für den Antrieb nur elektrische Energie verwendet wird oder den Hybrid-Elektrofahrzeug(HEV)-Modus, wobei Elektro- und Verbrennungsmotor für den Fahrzeugantrieb eingesetzt werden. Hybridfahrzeuge können den Verbrennungsmotor mit einem speziellen Startermotor und / oder verschiedenen Typen und Größen von Elektromotoren starten, die als Motor / Generator oder als integrierter Startergenerator (ISG) fungieren können. Der Verbrennungsmotor kann häufig bei verschiedenen Betriebsbedingungen im Übergang zwischen EV- und HEV-Betriebsarten gestartet werden, so dass die ausgewählte Startstrategie die Gesamtleistung des Fahrzeugs, die Leistung und das Fahrverhalten erheblich beeinträchtigen kann.
Der Elektromotor eines Hybridfahrzeugs kann mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt sein, um den Verbrennungsmotor unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu starten. Dies setzt jedoch voraus, dass der Elektromotor während des Betriebes eine ausreichende Drehmomentkapazität reserviert, um den Verbrennungsmotor anzukurbeln und die Verbrennungsmotorreibung und Trägheit zu überwinden, so dass das Drehmoment oder die Batterieleistung nicht vollständig verfügbar ist, um das Fahrzeug im EV-Modus zu bettreiben. Abhängig von der Verbrennungsmotorgröße und der Verbrennungsmotortemperatur kann das Drehmoment, das zum Anlassen des Verbrennungsmotors während des Starts reserviert ist, signifikant sein, z.B. 80–150Nm, welches bis zu 40% oder mehr des maximal verfügbaren Drehmoments sein kann. Ferner kann das Ankoppeln des Verbrennungsmotors an Antriebsstrangkomponenten während des Starts Drehmomentstörungen einführen, welche die Fahrzeugeffizienz und das Fahrverhalten verschlechtern. Ebenso können Fahrzeuge, die sich nur auf einen dedizierten Starter oder ISG verlassen, Nachteile hinsichtlich der Kosten und Effizienz haben.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, den (wiederholten) Start von Verbrennungsmotoren in elektrischen Hybridfahrzeugen zu verbessern.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst ein Fahrzeug einen Verbrennungsmotor, einen ersten Elektromotor, der selektiv mit dem Verbrennungsmotor durch eine erste Kupplung, einen zweiten Elektromotor, der mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt ist, eine gestuftes Getriebe, das selektiv mit de Elektromotor durch eine zweite Kupplung gekuppelt wird und einen Prozessor, der so programmiert ist, dass er das reservierte Drehmoment zur Verwendung durch den ersten Elektromotor freigibt, um das Fahrzeug in Reaktion auf die Auswahl des zweiten Elektromotors für einen späteren Verbrennungsmotorstart anzutreiben. Der zweite Elektromotor kann ein Startermotor oder ein integrierter Starter/Generator sein, bei dem es sich um einen riemenangetriebenen integrierten Startergenerator handelt, der mit dem Verbrennungsmotor über einen Riemen gekoppelt ist. Der Prozessor kann ferner programmiert sein, den zweiten Elektromotor zum ersten Verbrennungsmotorstart nach dem Umdrehen des Fahrzeugschlüssels zu starten und den zweiten Elektromotor zu steuern, den Verbrennungsmotor in Reaktion auf eine Verbrennungsmotorstartanforderung zu starten, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einer zugehörigen Schwelle liegt. In verschiedenen Ausführungsformen ist der Prozessor so programmiert, dass er den zweiten Elektromotor steuert, den Verbrennungsmotor in Reaktion auf eine Verbrennungsmotorstartanforderung bei einem Fehler des ersten Elektromotors startet und den ersten Elektromotor steuert, den Verbrennungsmotor in Reaktion auf eine Verbrennungsmotorstartanforderung und einem Fehler des zweiten Elektromotors zu starten. Der Prozessor kann auch programmiert werden, den ersten Elektromotor und die erste Kupplung zu steuern, um den Verbrennungsmotor in Reaktion auf eine Verbrennungsmotorstartanforderung zu starten, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über einem entsprechenden Schwellenwert liegt.
Verschiedene Ausführungsformen umfassen ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor mit einem Startermotor, der durch eine erste Kupplung mit einem Elektromotor, der durch eine zweite Kupplung mit einem gestuften Getriebe gekoppelt ist, einen Prozessor, der zum Starten des Verbrennungsmotors nach Umdrehen des Fahrzeugschlüssels oder wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als eine zugehörige Schwelle ist programmiert ist, und Einsatz des Elektromotors, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit die zugehörige Schwelle überschreitet. Der Prozessor kann weiter programmiert werden, um den Verbrennungsmotor unter Verwendung der Elektromotor als Reaktion auf einen Anlasser-Motor-Fehler zu starten und programmiert, um den Verbrennungsmotor unter Verwendung des Startermotors in Reaktion auf einen Fehler des Elektromotors zu starten. Der Prozessor kann auch programmiert werden, die erste Kupplung beim Start des Verbrennungsmotors unter Verwendung des Startermotors zu entkuppeln und die erste Kupplung zu betätigen, bevor der Verbrennungsmotor mit dem Elektromotor gestartet wird. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist der Prozessor so programmiert, dass er Elektromotordrehmoment freigibt, das zum Starten des Verbrennungsmotors reserviert ist, um das Fahrzeug während des Betriebs des Fahrzeugs als Reaktion auf die Planung eines nachfolgenden Verbrennungsmotorstarts unter Verwendung des Startermotors anzutreiben. Der Prozessor kann ferner programmiert werden, das elektrische Drehmoment des Elektromotors für einen nachfolgenden Verbrennungsmotorstart in Reaktion auf die Vorwahl des Startermotors für einen nachfolgenden Verbrennungsmotorstart zu reservieren.
Ausführungsformen umfassen auch ein Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs, welches das Starten eines Verbrennungsmotors unter Verwendung eines ersten Elektromotors in Reaktion auf eine erste Verbrennungsmotorstartanforderung oder wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einer Schwelle liegt und Starten des Verbrennungsmotors mit einem zweiten Elektromotor, der mit dem Verbrennungsmotor durch eine eingerückte Kupplung verbunden ist wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über einer Schwelle liegt oder bei einem Fehler im ersten Elektromotor. Das Verfahren kann auch das Trennen der Kupplung vor dem Start des vMotors unter Verwendung des ersten Elektromotors umfassen, der beispielsweise ein Startermotor oder ein integrierter Starter/Generator sein kann. Das Verfahren kann das Freigeben von reserviertem Drehmoments des zweiten Elektromotors für den Fahrzeugantrieb in Reaktion auf die Planung eines nachfolgenden Motorstarts unter Verwendung des ersten Elektromotors umfassen. In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Planen eines nachfolgenden Verbrennungsmotorstarts unter Verwendung des ersten Elektromotors, um das reservierte Drehmoment des zweiten Elektromotors zur Verwendung beim Fahrzeugantrieb freizugeben.
Verschiedene Ausführungsformen bieten Vorteile. Beispielsweise bietet der Verbrennungsmotorstart in einem Hybridfahrzeug nach verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung robuste und effiziente Motorstarts basierend auf aktuellen Fahrzeug- und Umgebungsbedingungen. Eine oder mehrere Ausführungsformen stellen eine dynamische Freigabe des Motordrehmoments bereit, die ansonsten für den Motorstart für die Verwendung beim Fahrzeugantrieb reserviert ist, was die gesamte Energieeffizienz des Fahrzeugs verbessern kann.
Obige Vorteile und Merkmale verschiedener Ausführungsformen der Erfindung können von Fachleuten auf der Grundlage der Ausführungsbeispiele, auf die sie keinesfalls beschränkt ist, sowie der begleitenden Zeichnung erkannt werden.. Darin zeigt:
1 ein schematisches Diagramm eines repräsentativen Hybridfahrzeugs in einem System oder Verfahren zum Verbrennungsmotorstart
2A–D verschiedene alternative Ausführungsformen eines Hybridfahrzeugs mit einem Elektromotor zum Start eines Verbrennungsmotors;
3 einen Graph der Drehmomentreserve und ihrer Freigabe eines Elektromotors die für einen Verbrennungsmotor in einem Hybridfahrzeug gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen eingesetzt werden kann; und
4 ein Flußdiagramm, welches das den Verbrennungsmotorstart gemäß verschiedenen Ausführungsformen darstellt.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden hierin beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstäblich; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind spezifische strukturelle und funktionelle Details, die hierin offenbart sind, nicht einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als repräsentative Grundlage für den Fachmann, um die Ausführungsformen unterschiedlich anzuwenden. Wie der Fachmann versteht, können verschiedene Merkmale, die in Bezug auf irgendeine Figur dargestellt und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben sind. Die dargestellten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen dar. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Erfindung übereinstimmen, können für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen erwünscht sein.
1 ist ein schematisches Diagramm eines Hybrid-Elektrofahrzeugs (HEV) 10 mit einem System und einem Verfahren zum Verbrennungsmotorstarten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 zeigt eine repräsentative Konfiguration verschiedener Hybridfahrzeugkomponenten. Die physische Anordnung und Ausrichtung der Komponenten im Fahrzeug kann je nach Anwendungsfall und Konfiguration variieren. Das HEV 10 umfasst einen Antriebsstrang 12. Der Antriebsstrang 12 umfasst einen Verbrennungsmotor 14 und ein Getriebe 16, das als modulares Hybridgetriebe (MHT) bezeichnet werden kann. Wie nachfolgend detaillierter beschrieben, kann der Antriebsstrang 16 einen Elektromotor wie einen Elektromotor / Generator (M / G) 18, eine zugehörige Traktionsbatterie 20, einen Drehmomentwandler 22, ein mehrstufiges Automatikgetriebe oder Getriebe 24 umfassen sowie verschiedene andere Komponenten.
Der Verbrennungsmotor 14 und der M / G 18 sind beide Antriebsquellen für den HEV 10. Der Verbrennungsmotor 14 stellt im Allgemeinen eine Stromquelle dar, die einen Verbrennungsmotor, wie einen Benzin-, Diesel- oder Erdgasmotor sowie z.B. eine Brennstoffzelle einschließen kann. Der Verbrennungsmotor 14 erzeugt eine Verbrennungsmotorleistung und ein entsprechendes Verbrennungsmotordrehmoment, das selektiv dem M / G 18 über eine erste Kupplung oder Trennkupplung 26 zwischen dem Verbrennungsmotor 14 und dem M / G 18 auf Grundlage des Eingriffszustandes der Kupplung 26 zugeführt wird. M / G 18 kann durch irgendeine Art Elektromotor implementiert sein. Bspw. kann M / G 18 ein Permanentmagnet-Synchronmotor sein. Leistungselektronik 56 konditioniert die von der Batterie 20 gelieferte Gleichstromleistung (DC) an die Anforderungen des M / G 18, wie nachfolgend beschrieben wird. Bspw. kann die Leistungselektronik dem M / G 18 einen Dreiphasen Wechselstrom (AC) liefern.
Wenn die Trennkupplung 26 zumindest teilweise eingekuppelt ist, ist ein Stromfluss vom Verbrennungsmotor 14 zum M / G 18 oder vom M / G 18 zum Verbrennungsmotor 14 möglich, um den Verbrennungsmotor zu starten oder das Fahrzeug anzutreiben. Bspw. kann die Trennkupplung 26 eingerückt sein und M / G 18 kann als Generator arbeiten, um die von einer Kurbelwelle 28 und der M / G-Welle 30 bereitgestellte Rotationsenergie in elektrische Energie umzuwandeln, die in der Batterie 20 gespeichert werden soll. Die Trennkupplung 26 kann auch ausgekuppelt werden, um den Verbrennungsmotor 14 vom Rest des Antriebsstrangs 12 zu isolieren oder zu entkoppeln, so dass der M / G 18 als einzige Antriebsquelle für das HEV 10 wirken kann. Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform erstreckt sich die Welle 30 durch den M / G 18. Der M / G 18 ist kontinuierlich betrieblich mit der Welle 30 verbunden, während der Verbrennungsmotor 14 nur dann mit der Welle 30 betrieblich verbunden ist, wenn die Trennkupplung 26 zumindest teilweise in Eingriff steht.
Der M / G 18 ist über die Welle 30 mit dem Drehmomentwandler 22 verbunden. Der Drehmomentwandler 22 ist somit mit dem Verbrennungsmotor 14 verbunden, wenn die Trennkupplung 26 zumindest teilweise eingekuppelt ist. Der Drehmomentwandler 22 weist ein an der M / G-Welle 30 befestigtes Laufrad und eine an einer Getriebeeingangswelle 32 befestigte Turbine auf. Der Drehmomentwandler 22 stellt somit eine hydraulische Kopplung zwischen Welle 30 und Getriebeeingangswelle 32 bereit. Der Drehmomentwandler 22 überträgt Leistung vom Laufrad zur Turbine, wenn sich das Laufrad schneller dreht als die Turbine. Die Größe des Turbinen- und Laufraddrehmoments hängt allgemein von den Relativgeschwindigkeiten ab. Wenn das Verhältnis Laufradgeschwindigkeit zur Turbinengeschwindigkeit ausreichend hoch ist, ist das Turbinendrehmoment ein Vielfaches des Laufraddrehmoments. Eine zweite Kupplung, die in dieser Ausführungsform durch eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 realisiert wird, kann auch vorgesehen sein, dass, wenn sie in Eingriff steht, das Laufrad und die Turbine des Drehmomentwandlers 22 reibschlüssig oder mechanisch koppelt, was eine effizientere Kraftübertragung ermöglicht. Die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 kann als Startkupplung betätigt werden, um einen sanften Fahrzeugstart für sanfte selektive Ankupplung des M / G 18 an das Getriebe 24. Alternativ oder in Kombination kann eine Startkupplung ähnlich der Trennkupplung 26 zwischen dem M / G 18 und Getriebe 24 für Anwendungen, die keinen Drehmomentwandler 22 oder eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 haben, vorgesehen werden. Bei einigen Anwendungen wird die Trennkupplung 26 allgemein als stromaufwärtige Kupplung oder erste Kupplung und eine Startkupplung 34 (die ein Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung) im Allgemeinen als eine stromabwärtige Kupplung oder zweite Kupplung bezeichnet.
Das Fahrzeug 10 kann einen Elektromotor 60 umfassen, welcher der Kurbelwelle oder der Abtriebswelle 28 des Verbrennungsmotors 14 zugeordnet ist. Der Elektromotor 60 kann durch eine Niederspannungsbatterie 70 zum selektiven Start des Verbrennungsmotors 14 mit Energie versorgt werden, und zwar in Reaktion auf eine Verbrennungsmotorstartanforderung von mindestens einer Fahrzeugsteuerung, wie nachfolgend näher beschrieben wird. Die Niederspannungsbatterie 70 kann mit dem Bordnetz verbunden sein, einschließlich der Leistungselektronik 56, die einen Gleichspannungswandler enthalten kann, um Niederspannungsleistung für verschiedenes Fahrzeugzubehör bereitzustellen. Die Niederspannungsbatterie 70 kann anders aufgebaut sein und andere chemische Zusammensetzung als die Hochspannungs-Traktionsbatterie 20 haben. Z.B. kann die Niederspannungsbatterie 70 eine Blei-Säure-Batterie sein, während die Traktionsbatterie 20 eine Lithium-Ionen-Batterie ist. In einigen Ausführungsformen kann der Elektromotor 60 am Niederspannungs-Verteilernetz direkt ohne eine Niederspannungsbatterie 70 oder parallel zur Niederspannungsbatterie 70 angeschlossen sein. Der Elektromotor 60 kann als Motor oder Motor / Generator fungieren und durch einen Startermotor oder verschiedene Arten eines integrierten Startergenerators (ISG) realisiert sein, wie anhand der 2A–2D näher erläutert und beschrieben wird.
Das Getriebe 24 kann Zahnradsätze (nicht gezeigt) umfassen, die selektiv in unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse durch selektiven Eingriff von Reibelementen wie Kupplungen und Bremsen (nicht gezeigt) gebracht werden, um die gewünschten multiplen diskreten oder gestuften Antriebsverhältnisse festzulegen. Die Friktionselemente sind durch einen Schaltplan steuerbar, der bestimmte Elemente der Zahnradsätze verbindet und trennt, um das Verhältnis zwischen einer Getriebeabtriebswelle 36 und der Getriebeeingangswelle 32 zu steuern. Das Schaltgetriebe 24 wird automatisch von einem Verhältnis zu einem anderen auf Grundlage verschiedener Fahrzeug- und Umgebungsbetriebsbedingungen durch eine zugehörige Steuerung, wie z. B. eine Antriebsstrangsteuereinheit (PCU) 50 geschaltet. Die Gangschaltung kann ähnlich wie bei einem herkömmlichen Automatikgetriebe hydraulisch oder elektromechanisch betätigt werden, ähnlich einem mechanischen Automatikgetriebe. Das Getriebe 24 liefert dann ein Antriebsstrang-Ausgangsdrehmoment an die Ausgangswelle 36.
Es versteht sich, dass das mit einem Drehmomentwandler 22 verwendete hydraulisch gesteuerte Getriebe 24 nur ein Beispiel für eine Getriebe- oder Getriebeanordnung ist; ein Mehrgang-Getriebe, das Eingangsdrehmoment (e) von einem Verbrennungsmotor und / oder einem Elektromotor akzeptiert und dann ein Drehmoment an eine Abtriebswelle bei den verschiedenen Verhältnissen liefert, ist für die Ausführungsformen der Erfindung akzeptabel. Bspw. kann das Getriebe 24 durch ein automatisiertes mechanisches (oder manuelles) Getriebe (AMT) realisiert sein, das mindestens einen Servomotor aufweist, um Schaltgabeln entlang einer Schaltschiene umzusetzen / zu drehen, um ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis auszuwählen. Wie Fachleuten bekannt, kann ein AMT in Anwendungen mit höheren Drehmomentanforderungen oder höheren Effizienzanforderungen verwendet werden.
Wie im Ausführungsbeispiel der 1 gezeigt, ist die Ausgangswelle 36 mit einem Differenzial 40 verbunden. Das Differenzial 40 treibt ein Paar Räder 42 über jeweilige Achsen 44 an, die mit dem Differenzial 40 verbunden sind. Das Differenzial überträgt ungefähr gleiches Drehmoment an jedes Rad 42, während es leichte Geschwindigkeitsunterschiede zulässt, bspw. wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt. Verschiedene Arten Differenziale oder ähnliche Vorrichtungen können verwendet werden, um das Drehmoment vom Antriebsstrang auf mindestens ein Rad zu verteilen. Bei einigen Anwendungen kann die Drehmomentverteilung in Abhängigkeit von der jeweiligen Betriebsart oder -bedingung variieren.
Der Antriebsstrang 12 umfasst ferner eine zugehörige Antriebsstrang-Steuereinheit (PCU) 50. Während die Erfindung als eine Steuereinheit dargestellt ist, kann die PCU 50 Teil eines größeren Steuersystems sein und durch verschiedene andere Steuerungen über das gesamte Fahrzeug 10 gesteuert werden, wie eine Fahrzeugsystemsteuerung (VSC). Daher werden die Antriebsstrangsteuereinheit 50 und eine oder mehrere andere Steuerungen gemeinsam als "Steuereinrichtung" bezeichnet, die eingerichtet ist, verschiedene Stellglieder in Reaktion auf Signale verschiedener Sensoren zu steuern, um Funktionen wie bspw. Starten / Stoppen des Verbrennungsmotors 14, das Betätigen von M / G 18 und der Kupplung 26 zum Start des Verbrennungsmotors 14 und / oder Raddrehmoment zu liefern oder Laden der Batterie 20, Gangschalten auszuwählen oder zu planen usw.. Ähnlich kann die PCU 50 den Elektromotor 60 steuern, den Verbrennungsmotors 14 zu starten oder anzukurbeln; einen Motorstarter, wie einem Elektromotor 18 oder einen Elektromotor 60 für einen nachfolgenden Verbrennungsmotorstart einplanen oder vorplanen oder den Elektromotor 60 zum Laden der Batterie 70 steuern, bspw. in Abhängigkeit von der speziellen Anwendung und der Implementierung des Elektromotors 60.
Die Steuerung 50 kann einen Mikroprozessor, einen Prozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) umfassen, die mit verschiedenen Typen nicht-transitorischer computerlesbarer Speichervorrichtungen oder Medien in Verbindung steht. Nicht-transitorische computerlesbare Speicher oder Medien können eine flüchtige und nichtflüchtige Speicher einem Nur-Lese-Speicher (ROM), einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) und einem Keep-Alive-Speicher (KAM) umfassen. KAM ist ein persistenter oder nicht-flüchtiger Speicher, der verwendet werden kann, um verschiedene Betriebsvariablen zu speichern, wen die CPU ausgeschaltet wird. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder Medien können unter Verwendung einer beliebigen Anzahl bekannter Speichervorrichtungen, wie z. B. PROMs (programmierbarer Nur-Lese-Speicher), EPROMs (elektrisches PROM), EEPROMs (elektrisch löschbarer PROM), Flash-Speicher oder irgendeiner anderen elektrischen, magnetischen, optischen oder kombinierten Speichervorrichtungen, die Daten speichern können, implementiert sein, von denen einige ausführbare Anweisungen darstellen, die von der Steuerung zum Steuern des Verbrennungsmotors oder Fahrzeugs verwendet werden.
Die Steuerung kommuniziert mit verschiedenen Verbrennungsmotor-/Fahrzeugsensoren und – Aktoren über eine Ein-/Ausgabe-(I / O)-Schnittstelle, die als eine einzige integrierte Schnittstelle implementiert werden kann und verschiedene Rohdaten oder Signalkonditionierung, Verarbeitung und / oder Umwandlung, Kurzschlussschutz und dergleichen bereitstellt. Alternativ können ein oder mehrere dedizierte Hardware- oder Firmware-Chips verwendet werden, um bestimmte Signale zu konditionieren und zu verarbeiten, bevor sie der CPU zugeführt werden. Wie allgemein im Ausführungsbeispiel von 1 dargestellt, kann die PCU 50 Signale zu und / oder vom Verbrennungsmotor 14, M / G 18, dem Getriebe-Getriebe 24, der Kupplungskupplung 26, der Startkupplung 34, der Leistungselektronik 56 und dem Elektromotor 60, senden/empfangen. Obwohl nicht explizit dargestellt, sind dem Fachmann verschiedene Funktionen oder Komponenten geläufig, die durch die PCU 50 in jedem der oben identifizierten Subsysteme gesteuert werden können. Repräsentative Beispiele von Parametern, Systemen und / oder Komponenten, die direkt oder indirekt unter Verwendung einer Steuerlogik betätigt werden können, die von der Steuerung ausgeführt wird, umfassen die Kraftstoffeinspritzzeit, -geschwindigkeit und -Dauer, die Drosselklappenstellung, den Zündzeitpunkt der Zündkerze (für die Ottomotoren), Einlass-/Auslassventil-Timing und Dauer, Frontende-Zusatzantriebskomponenten (FEAD) wie einen Generator, Klimaanlagen Kompressor, Batterielader, regenerative Bremsen, M / G Betrieb, Elektromotor oder ISG Betrieb, Kupplungsdrücke der Trennkupplung 26, die Startkupplung 34, das Schaltgetriebe 24 und dergleichen. Sensoren, die über die I / O-Schnittstelle kommunizieren, können verwendet werden, um den Turbolader-Ladedruck, die Kurbelwellenposition (PIP), die Verbrennungsmotordrehzahl (RPM), die Radgeschwindigkeiten (WS1, WS2), die Fahrzeuggeschwindigkeit (VSS), die Kühlmitteltemperatur (ECT) (PPS), Zündschalterstellung (IGN), Drosselklappenstellung (TP), Lufttemperatur (TMP), Abgassauerstoff (EGO) oder andere Abgaskomponenten-Konzentration oder Anwesenheit, Einlassluftstrom (MAF), Getriebegang, -übersetzung oder -modus, Getriebeöltemperatur (TOT), Getriebeturbinengeschwindigkeit (TS), Drehmomentwandler Bypasskupplung 34 Status (TCC), Verzögerung oder Schaltmodus (MDE) anzugeben.
Die Steuerlogik oder die von der PCU 50 ausgeführten Funktionen können durch Flußdiagramme oder ähnliche Diagramme in einer oder mehreren Figuren dargestellt werden. Diese Zahlen liefern repräsentative Kontrollstrategien und / oder Logiken, die unter Verwendung mindestsens einer Verarbeitungsstrategie implementiert werden können, wie bspw. ereignisgesteuertes, unterbrechungsgesteuertes Multitasking, Multi-Threading und dgl.. Als solche können verschiedene dargestellte Schritte oder Funktionen in der dargestellten Sequenz parallel ausgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Obwohl nicht immer explizit dargestellt, wird der Fachmann erkennen, dass eine oder mehrere der dargestellten Schritte oder Funktionen wiederholt in Abhängigkeit von der jeweiligen verwendeten Verarbeitungsstrategie durchgeführt werden können. In ähnlicher Weise ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die hierin beschriebenen Merkmale und Vorteile zu erreichen, sondern ist zur Vereinfachung der Darstellung und Beschreibung vorgesehen. Die Steuerlogik kann primär in Software implementiert werden, die von einem Mikroprozessor-basierten Fahrzeug-, Verbrennungsmotor- und / oder Antriebsstrang-Steuergerät wie der PCU 50 ausgeführt wird. Natürlich kann die Steuerlogik in Software, Hardware oder einer Kombination von Software und Hardware in mindestens einer Steuerung abhängig von der jeweiligen Anwendung implementiert sein. Wenn sie in Software implementiert ist, kann die Steuerlogik in einer oder mehreren nicht-transitorischen computerlesbaren Speichervorrichtung oder Medien bereitgestellt werden, die gespeicherte Daten aufweisen, die Code oder Befehle repräsentieren, die von einem Computer oder Prozessor ausgeführt werden, um ein Verfahren zum Steuern des Fahrzeugs oder seiner Teilsysteme auszuführen. Die computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien können eine oder mehrere bekannte physikalische Vorrichtungen umfassen, die elektrische, Magnet- und / oder optische Speicher verwenden, um ausführbare Befehle und zugehörige Kalibrierungsinformationen, Betriebsvariablen und dgl. zu erhalten.
Ein Gaspedal 52 wird vom Fahrer des Fahrzeugs zur Anforderung von Drehmoment, Leistung oder Antrieb für den Fahrzeugantrieb eingesetzt. Im Allgemeinen erzeugt das Niederdrücken und Freigeben des Pedals 52 ein Gaspedalstellungssignal, das von der Steuerung 50 als Bedarf nach erhöhter Leistung bzw. verringerter Leistung interpretiert werden kann. Die Steuerung 50 fordert zumindest bei Eingabe vom Pedal Drehmoment vom Verbrennungsmotor 14 und / oder dem M / G 18 an. Die Steuerung 50 steuert auch den Zeitpunkt der Gangwechsel im Getriebe 24 sowie das Ein- und Auskuppeln der Getriebtrennkupplung 26 und der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34. Wie die Trennkupplung 26 kann die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 über einen Bereich zwischen den Eingriffs- und Ausrückpositionen moduliert werden. Dies erzeugt zusätzlich zum durch die hydrodynamische Kopplung zwischen dem Flügelrad und der Turbine erzeugten variablen Schlupf einen variablen Schlupf im Drehmomentwandler 22. Alternativ kann die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 eingekuppelt oder offen betrieben werden, ohne einen modulierten Betriebsmodus in Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendung zu verwenden.
Um das Fahrzeug mit dem Verbrennungsmotor 14 anzutreiben, steht die Trennkupplung 26 zumindest teilweise in Eingriff, um zumindest einen Teil des Verbrennungsmotordrehmoments durch die Trennkupplung 26 zum M / G 18 und dann vom M / G zu übertragen. Der M / G 18 kann den Verbrennungsmotor 14 unterstützen, indem er zusätzliche Energie zur Drehung der Welle 30 bereitstellt. Dieser Betriebsmodus kann als "Hybrid-Modus", "Hybrid-Elektrofahrzeug-Mpdus" (HEV) bezeichnet werden) oder ein" Elektrisch unterstützter Modus" bezeichnet werden.
Um das Fahrzeug mit der M / G 18 als alleiniger Energiequelle zu fahren, bleibt der Leistungsfluss gleich, außer dass die Trennkupplung 26 den Verbrennungsmotor 14 vom Rest des Antriebsstrangs 12 trennt. Die Verbrennung im Verbrennungsmotor 14 kann deaktiviert werden oder auch sonst während dieses Zeitraums AUS sein, um Kraftstoff zu sparen. Die Traktionsbatterie 20 überträgt gespeicherte elektrische Energie durch die Leitung 54 an die Leistungselektronik 56, die bspw. einen Inverter umfassen kann. Die Leistungselektronik 56 kann auch einen Gleichspannungswandler zwecks Transformation des Hochspannungsstroms der Traktionsbatterie 20 in eine Wechselspannung die vom M / G 18 verwendet werden kann, besitzen. Die Leistungselektronik 56 kann auch einen Gleichspannungswandler umfassen, um die Hochspannungs-Gleichstromenergie von der Traktionsbatterie 20 in Gleichspannung mit niedriger Spannung für verschiedenes Fahrzeugzubehör umzuwandeln. Die PCU 50 befiehlt der Leistungselektronik 56, die Spannung von der Batterie 20 in Wechselspannung für das M / G 18 umzuwandeln, um der Welle 30 positives oder negatives Drehmoment zu liefern. Dieser Betriebsmodus kann als "rein elektrisch" oder "Elektrofahrzeug (EV)" Betriebsart bezeichnet werden.
In jeder Betriebsart kann das M / G 18 als Motor fungieren und Antriebsenergie für den Antriebsstrang 12 bereitstellen. Alternativ kann das M / G 18 als Generator wirken und kinetische Energie aus dem Antriebsstrang 12 in elektrische Energie, die in der Batterie 20 gespeichert werden soll, umwandeln. Der M / G 18 kann als Generator wirken, während der Verbrennungsmotor 14 Antriebsenergie für das Fahrzeug 10 bereitstellt. Der M / G 18 kann zusätzlich als Generator bei regenerativem Bremsen wirken, bei dem die Rotationsenergie der Räder 42 durch das Getriebe 24 rückgeführt und zur Speicherung in der Batterie 20 in elektrische Energie umgewandelt wird. Wie detaillierter in 2–4 erläutert, kann die PCU 50 den M / G 18 und/oder einen Elektromotor 60 auswählen, um den Verbrennungsmotor 14 zu kurbeln oder zu starten. Die Verwendung von M / G 18 als erstem Elektromotor, um den Verbrennungsmotor 14 zu starten, schließt den Betrieb der Kupplung 26 ein, um M / G 18 zumindest teilweise mit dem Verbrennungsmotor 14 zu koppeln. Das Verbrennungsmotorstartdrehmoment kann von M / G reserviert werden, indem der Batterie 20 ein höherer minimaler Batterieladezustand (SOC) auferlegt wird oder das Ausgangsdrehmoment während des Betriebs im EV-Modus begrenzt wird, so dass M / G ausreichendes Drehmoment zum Start des Verbrennungsmotors 14 liefern kann. Dies kann ein erheblicher Teil des maximal verfügbaren Drehmoments sein. Bspw. kann das Drehmoment, das für das Anlassen des Verbrennungsmotors während des Starts vorgesehen ist, je nach Verbrennungsmotorgröße, Typ und Temperatur 80–150 Nm (im Vergleich zu einem maximalen M / G-Drehmoment von etwa 200–300 Nm) variieren. Als solche planen verschiedene Ausführungsformen den Elektromotoren 60 für einen nachfolgenden Verbrennungsmotorstart, daß das ansonsten reservierte Startdrehmoment vom M / G freigegeben und verwendet werden kann, um das Fahrzeug anzutreiben.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst die PCU 50 einen Prozessor, der so programmiert ist, dass er das reservierte Drehmoment zur Verwendung durch den Elektromotor 18 freigibt, um das Fahrzeug in Reaktion auf die Auswahl des Elektromotors 60 für einen nachfolgenden Verbrennungsmotorstart anzutreiben. In einer Ausführungsform mit einem Elektromotor 60, der durch einen Niederspannungs-Startermotor implementiert ist, enthält die PCU 50 einen Prozessor, der so programmiert ist, dass er den Verbrennungsmotor 14 unter Verwendung des Startermotors (Elektromaschine 60) für einen ersten Verbrennungsmotorstart nach Betriebsbeginn des Fahrzeugs startet oder wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als eine zugehörige Schwelle ist und unter Verwendung des Elektromotors 18, um den Verbrennungsmotor zu starten, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit den zugehörigen Schwellenwert übersteigt.
Es versteht sich, dass das in 1 dargestellte Schema lediglich repräsentativ und nicht beschränkend sein soll. Es werden andere Konfigurationen in Betracht gezogen, die einen selektiven Eingriff sowohl eines Verbrennungsmotors als auch eines Verbrennungsmotors verwenden, um das Drehmoment durch das Getriebe zu übertragen. Bspw. kann das M / G 18 von der Kurbelwelle 28 versetzt sein, ein zusätzlicher Motor oder ISG kann vorgesehen sein, um den Verbrennungsmotor 14 zu starten, und / oder der M / G 18 kann zwischen dem Drehmomentwandler 22 und dem Getriebe 24 vorgesehen sein. Andere Konfigurationen werden ohne Abweichung vom Umfang der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen.
2A–2D veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen eines Fahrzeugsystems mit einem Elektromotor, der verwendet werden kann, um einen späteren entkoppelten Verbrennungsmotorstart zu planen und einen Verbrennungsmotor auf Grundlage aktueller Fahrzeug- und / oder Umgebungsbetriebsbedingungen zu starten. Wie oben beschrieben, stellt die Verwendung eines Elektromotors, wie eines Startermotors oder eines ISG, einen entkoppelten Verbrennungsmotorstart mit dem Verbrennungsmotor vor, der von den stromabwärtigen Komponenten des Antriebsstrangs entkoppelt ist, und ermöglicht die Freigabe reservierten Startdrehmoments für den Traktionsmotor (M / G 18 in 1).
Der erste Elektromotor des Fahrzeugs wird durch ein ISG in der in 2A dargestellten repräsentativen Ausführungsform implementiert. Der Verbrennungsmotor 200 weist ein ISG 206 auf, der auf der gleichen Welle wie die stromaufwärtige Seite der Trenn- oder ersten Kupplung 210 montiert ist, die den Verbrennungsmotor 200 und den ISG 206 selektiv mit einem zweiten Elektromotor (bspw. M / G 18 von 1), der auf der stromabwärtigen Seite der Kupplung 210 angeschlossen ist, kuppelt. Der ISG 206 kann mit einer Niederspannungsbatterie oder Stromquelle (wie Bspw. einer 12V-, 24V-, 36V- oder 48V-Stromquelle) verbunden sein, oder mit einer Hochspannungsbatterie über Leistungselektronik, wie zuvor beschrieben. Eine Fahrzeugsteuerung steuert das ISG, den Verbrennungsmotor 200 in Reaktion auf eine Verbrennungsmotorstartanforderung für entsprechende Fahrzeug- und / oder Umgebungsbetriebsbedingungen zu starten. Die Kupplung 210 kann so gesteuert werden, dass sie teilweise in Eingriff gebracht wird (Rutschen) oder ausgekuppelt bleibt (auch als offen bezeichnet), um einen Motorstart mit entkoppeltem Verbrennungsmotor mit den stromabwärtigen Antriebsstrang- oder Antriebskomponenten zu schaffen, die vom Verbrennungsmotor 200 und dem ISG 206 entkoppelt sind. Der ISG 206 ist typischerweise nicht ausgelegt, genügend Drehmoment bereitzustellen, um den Verbrennungsmotor 200 mit eingekuppelter Kupplung 210 zu starten.
2B und 2C zeigen eine repräsentative Ausführungsform eines Hybridfahrzeugs mit einem riemengetriebenen ISG, das auch als BSG oder BISG bezeichnet werden kann. 2B ist eine schematische Seitenansicht und 2C zeigt eine Rückansicht, wobei verschiedene Komponenten zur Klarheit weggelassen sind. Der Verbrennungsmotor 220 kann mit dem BSG 226 unter Verwendung verschiedener Riemenscheiben und eines oder mehrerer Riemen gekoppelt sein. In der dargestellten Ausführungsform ist das BSG 226 mit einer Starter-Generator-Riemenscheibe 230 gekoppelt, die über einen Riemen 240 mit einer Verbrennungsmotorwellen-Riemenscheibe 232 gekoppelt ist. Diese Ausführungsform kann auch eine Starter-Riemenscheibe 242 umfassen, die Spannung auf den Riemen 240 ausübt, um selektiv BSG 226 zur Rotation mit der Verbrennungsmotorwellen-Riemenscheibe 232 eiinzukuppeln oder zu lösen. Ein Verbrennungsmotor-Schwungrad 250 ist stromaufwärts der Trennkupplung 260 angeordnet. Die Ausführungsform der 2B, 2C arbeitet in ähnlicher Weise, wie bei 2A beschrieben, um einen Verbrennungsmotorstart mit Entkopplung zu schaffen, wobei die Kupplung 260 teilweise außer Eingriff (rutschend) oder vollständig ausgerückt (offen) ist. BSG 226 kann verwendet werden, den herkömmlichen Niederspannungsgenerator (z. B. 12 V) zu verstärken, um Motorisierung bereitszustellen. Der Verbrennungsmotor 220 kann über den Riemen 240 permanent mit dem BSG 226 gekoppelt sein oder, wie zuvor beschrieben, selektiv eingerückt und ausgekuppelt werden.
Eine Ausführungsform des Niedrigspannungs-Startermotors ist in 2D schematisch dargestellt. Der Verbrennungsmotor 270 enthält einen Niederspannungs-Starter 276 (wie z. B. 12V, 24V, 48V usw.), der durch ein Startergetriebe 280 mit dem Verbrennungsmotorschwungrad 286 verbunden ist. Die Trennkupplung 290 kann wie zuvor in Bezug auf die ISG-Ausführungsformen beschrieben, betrieben werden, um einen Verbrennungsmotor-Start im entkoppelten Zustand durch teilweises oder vollständiges Auskuppeln der Kupplung 290 zu schaffen. Der Niederspannungs-Starter 276 wird in Reaktion auf eine Verbrennungsmotorstartanforderung zum Anlassen und Starten des Verbrennungsmotors 270 mit Energie versorgt.
3 ist ein Diagramm, das den Betrieb eines Elektromotors mit einer Verbrennungsmotor Startdrehmomentreserve darstellt. Im repräsentativen Diagramm der 3 ist ein Elektromotor oder ein Verbrennungsmotordrehmoment als Funktion der Verbrennungsmotordrehzahl aufgetragen. Linie 310 repräsentiert das maximale Drehmoment für aktuelle Betriebszustände, bspw. einen Batteriestatus. Linie 320 stellt ein Drehmoment dar, das zum Fahrzeugantrieb zur Verfügung steht, um eine Drehmomentreserve bereitzustellen, die mit 330 bezeichnet ist, so daß genügend Drehmoment vorhanden ist, um den Verbrennungsmotor zu starten. Wie beschrieben und in 4 gezeigt, kann die Drehmomentreserve 330 freigegeben und vom Verbrennungsmotor für den Fahrzeugantrieb verwendet werden, wenn die Steuerung einen andere Elektromotor, wie einen Startermotor oder ISG, ausgewählt oder eingeplant hat, um den Verbrennungsmotor in Reaktion auf eine Verbrennungsmotor-startanforderung zu starten.
4 ist ein Flußdiagramm, das den Betrieb eines Systems oder Verfahrens zur Steuerung eines Fahrzeugs gemäß repräsentativen Ausführungsformen darstellt. Wie zuvor beschrieben, wird der Fachmann erkennen, dass die dargestellten Funktionen oder Merkmale durch einen programmierten Prozessor oder Steuerung, wie bspw. die PCU 50, zum Auswählen oder Planen einer Verbrennungsmotorstartvorrichtung für einen nachfolgenden Verbrennungsmotorstart durchgeführt werden können. Die vorliegende Erfindung erkennt, dass Fahrzeuge, die sich fast ausschließlich auf einen gekoppelten Verbrennungsmotorstart oder entkoppelten Verbrennungsmotorstart verlassen, Vor- und Nachteile mit sich bringen. Bspw. erfordert der gekoppelte Verbrennungsmotorstart keine zusätzliche Hardware und verringert somit die Kosten und die Teilezahl und schafft eine längere Lebensdauer des Elektromotors, der zum Starten des Verbrennungsmotors verwendet wird, gegenüber einem herkömmlichen Niederspannungs-Startermotor. Jedoch kann ein Start des Verbrennungsmotors, der mit dem Antriebsstrang gekoppelt ist und ein Antriebsdrehmoment bereitstellt, das Fahrverhalten und die Drehmomentabgabe an die Räder negativ beeinflussen und erfordert auch eine Drehmomentreserve, so dass für den EV-Betrieb weniger Drehmoment verfügbar ist. Darüber hinaus kann diese Strategie mit konsequenter Leistung gegen Lärmfaktoren bei allen Fahrbedingungen schwierig umgesetzt werden. Systeme, die nur auf Verbrennungsmotorstarts mit entkoppeltem Verbrennungsmotor beruhen, sorgen für einen reibungslosen Verbrennungsmotorstart (weil der Verbrennungsmotor von der Drehmomentabgabe entkoppelt ist) und stellen mehr EV-Fähigkeit zur Verfügung, da das maximal verfügbare Verbrennungsmotordrehmoment zum Fahren des Fahrzeugs verwendet werden kann. Diese Strategie erfordert jedoch einen zusätzliche Elektromotor oder größere Starteinrichtungen. Als solche nutzen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung Vorteile dieser beiden Verbrennungsmotorstartstrategien und verringern die Nachteile durch Auswählen einer Startstrategie basierend auf aktuellen Fahrzeug- und Umgebungsbetriebsbedingungen.
Die Blöcke 410–416 von 4 zeigen repräsentative Umgebungs- und / oder Betriebsbedingungen, die verwendet werden können, um einen Verbrennungsmotorstart mit eingekuppeltem Verbrennungsmotor oder einen entkoppelten Verbrennungsmotorstart auszuwählen oder zu planen. Block 410 bestimmt, ob der Verbrennungsmotorstart der erste Start ist, nachdem ein Zündschlüssel umgedreht wurde. Wenn der Block 410 feststellt, dass es der erste Verbrennungsmotorstart nach dem Einschalten ist, wird ein entkoppelter Verbrennungsmotorstart unter Verwendung eines Startermotors, ISG, BSG usw., wie bei Block 440 dargestellt, geplant. Andernfalls bestimmt Block 412, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einer entsprechenden Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle liegt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (VSS) unter einer entsprechenden Schwelle liegt, wird ein entkoppelter Verbrennungsmotorstart, wie bei 440 dargestellt, geplant. Andernfalls bestimmt der Block 414, ob der Traktionsmotor oder der Elektromotor einen Fehler aufweist, der den Verbrennungsmotorstart beeinflussen kann. Als Reaktion auf einen Traktionsmotorfehler, der das Anlassen des Verbrennungsmotors oder das Starten, wie bei 414 dargestellt, beeinträchtigen kann, wird ein entkoppelter Verbrennungsmotorstart, wie bei 440 vorgesehen, geplant. Andernfalls bestimmt Block 416, ob ein ISG-(oder Startermotor-)Fehler vorliegt und plant einen entkoppelten Verbrennungsmotorstart, wenn kein ISG-Fehler vorliegt, wie bei 440 dargestellt, oder einen gekoppelten Verbrennungsmotorstart, wie bei 418 dargestellt, wenn ein ISG-(oder Startermotor-)Fehler vorliegt. Verschiedene andere Fahrzeug- oder Umgebungsbedingungen können in Kombination mit oder an Stelle einer oder mehrerer Bedingungen verwendet werden, wie sie durch die Blöcke 410–416 dargestellt sind, um eine Verbrennungsmotorstartstrategie und eine entsprechende Einrichtung auf Basis aktueller Fahrzeug- und / oder Umgebungsbetriebsbedingungen auszuwählen oder zu planen.
Wenn ein gekoppelter Verbrennungsmotorstart unter Verwendung eines ersten Elektromotors, wie z. B. eines Traktionsmotor / Generators, wie in Block 418 angegeben, ausgewählt oder geplant ist, kann das Verbrennungsmotordrehmoment reserviert werden, um Verbrennungsmotordrehmoment zu liefern, wenn ein Verbrennungsmotorstart angefordert wird, wie bei 420 dargestellt. Wenn Verbrennungsmotorstart angefordert wird, wie bei 422 dargestellt, wird die Trennkupplung für einen gekoppelten Verbrennungsmotorstart gesteuert (eingekuppelt), wie bei 424 dargestellt, und der ausgewählte oder geplante Elektromotor (hier der Traktionsmotor / Generator) zum Kurbeln oder Starten des Verbrennungsmotors, wie bei 450 dargestellt, angesteuert. Wenn ein entkoppelter Verbrennungsmotorstart ausgewählt oder geplant ist, wie bei Block 440 dargestellt, kann jedes zuvor reservierte Verbrennungsmotormoment zur Verwendung beim Anlassen des Verbrennungsmotors freigegeben werden, wie durch Block 442 dargestellt ist, zwcks Verwendung beim Fahrzeugantrieb während des EV-Modus-Betriebs, wie durch Block 444 dargestellt. Wenn ein nachfolgender Verbrennungsmotorstart angefordert wird, wie bei 446 dargestellt, kann die Trennkupplung gesteuert werden (teilweise oder vollständig entkuppelt, ausgeschaltet oder offen), wie bei 448 dargestellt. Der entsprechend ausgewählte Elektromotor wird gesteuert, den Verbrennungsmotor anzukurbeln, wie bei 450 angegeben. Für entkoppelte Verbrennungsmotorstarts kann der entsprechende Elektromotor bspw. ein Startermotor, ISG oder BSG sein.
Wie allgemein in 4 dargestellt, kann ein Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs das Starten eines Verbrennungsmotors unter Verwendung eined ersten Elektromotors in Reaktion auf eine erste Verbrennungsmotorstartanforderung nach dem Einschalten durchgeführt werden oder wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb einer Schwelle liegt, wie durch Blöcke 41, 412 und 440–450 dargestellt. und das Starten des Verbrennungsmotors unter Verwendung eines zweiten Elektromotors, der mit dem Verbrennungsmotor über eine eingerückte Kupplung verbunden ist, in Reaktion auf die Fahrzeuggeschwindigkeit, die über dem Schwellenwert liegt, oder einen Fehler im ersten Elektromotor, wie durch die Blöcke 412–424 dargestellt, und 450, erfolgt.
Der Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass verschiedene hier dargestellte und beschriebene Ausführungsformen einen robusten und konsistenten Verbrennungsmotorstart liefern, der mit Vorteilen beginnt, die mit gekoppelten und entkoppelten Startstrategien verbunden sind. Bspw. startet die Terminierung oder Auswahl eines entkoppelten Verbrennungsmotorstarts beim dem ersten Motorstart eines Fahrzyklus, wenn der Verbrennungsmotor abgekühlt ist und die Verbrennungsmotorstoppposition unbekannt ist, oder bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit und hoher Fahreranforderung einen gleichbleibenden und zuverlässigen Verbrennungsmotorstart bei gleichzeitiger Minimierung der Auswirkungen auf das Fahrverhalten und die Drehmomentabgabe an die Räder. Die Auswahl oder Terminierung einer entkoppelten Verbrennungsmotorstartstrategie, die auf Betriebsbedingungen basiert, erleichtert die dynamische Freigabe des Verbrennungsmotordrehmoments, die ansonsten für das Kraftfahrzeugankurbeln beim Fahrzeugantrieb reserviert ist.
Während Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, sollen diese keineswegs alle möglichen Formen beschreiben, die von den Ansprüchen umfasst sind. Die in der Beschreibung verwendeten Worte sind beschreibend und nicht beschränkend, und selbstverständlich können verschiedene Änderungen vorgenommen werde, ohne vom Kern und Umfang der Erfindung abzuweichen. Wie beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsbeispielen kombiniert werden, um weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung zu bilden, die nicht explizit beschrieben oder dargestellt sind. Während verschiedene Ausführungsbeispielen beschrieben wurden, die Vorteile bieten oder gegenüber anderen Ausführungsbeispielen oder Ausführungsbeispielen des Standes der Technik in Bezug auf eine oder mehrere gewünschte Merkmale bevorzugt sein können, erkennt der Fachmann, dass ein oder mehrere Merkmale verschlechtert sein können, um die erwünschten Gesamtsystemattribute, die von der spezifischen Anwendung und Implementierung abhängen, zu erzielen. Diese Attribute können einschließen, sind aber nicht beschränkt auf Kosten, Robustheit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Gebrauchstauglichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Montagevereinfachung usw. Als solche werden Ausführungsbeispiele beschrieben, die weniger wünschenswert als andere Ausführungsbeispiele des Standes der Technik in Bezug auf eine oder mehrere Merkmale sind, sie liegen aber keineswegs außerhalb des Schutzumfangs der Erfindung und können für bestimmte Anwendungen erwünscht sein.
Bezugszeichenliste

10: HEV
12: Antriebsstrang
14: Verbrennungsmotor
16: Antriebsstrang
18: Elektromotor / Generator (M / G)
20: Traktionsbatterie
22: Drehmomentwandler
24: Getriebe
26: erste Kupplung / Trennkupplung
28: Kurbelwelle/ Abtriebswelle des Verbrennungsmotors 14
30: M / G-Welle
32: Getriebeeingangswelle
34: Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung, Startkupplung
36: Ausgangswelle
40: Elektromotor
42: Räder
44: Achsen
50: PCU
52: Gaspedal
56: Leistungselektronik
60: Elektromotor
70: Niederspannungsbatterie
200: Verbrennungsmotor
206: ISG
220: Verbrennungsmotor
226: BSG
230: Starter-Generator-Riemenscheibe
232: Verbrennungsmotorwellen-Riemenscheibe
240: Riemen
242: Starter-Riemenscheibe
250: Verbrennungsmotor-Schwungrad
260: Trennkupplung
270: Verbrennungsmotor
276: Niederspannungs-Starter
280: Startergetriebe
286: Verbrennungsmotorschwungrad
290: Trennkupplung
310: Verbrennungsmotordrehzahl
320: Drehmoment
330: Drehmomentreserve
410–450: Verfahrensschritte der 4

Claims

Fahrzeug, mit: einem Verbrennungsmotor (14, 200, 220; 270); einem ersten Elektromotor (18, 40), der selektiv mit dem Verbrennungsmotor (14, 200, 220; 270) durch eine erste Kupplung (26) gekoppelt ist; einem zweiten Elektromotor (40, 60, 206, 276), der mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt ist; einem gestuften Getriebe (24), das selektiv mit dem Elektromotor durch eine zweite Kupplung gekoppelt ist; und einem Prozessor (50), der programmiert ist, ein reserviertes Drehmoment für die Verwendung durch den ersten Elektromotor (18, 40), freizugeben, um das Fahrzeug in Reaktion auf die Auswahl des zweiten Elektromotors (40, 60, 206, 276) für einen nachfolgenden Verbrennungsmotorstart anzutreiben.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Elektromotor einen integrierten Startergenerator (60, 206, 276) umfasst.
Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Elektromotor (40, 60, 206, 276) mit dem Verbrennungsmotor (14, 220; 270) durch einen Riemen (240) gekoppelt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Prozessor (50) ferner programmiert ist, den zweiten Elektromotor (40, 60, 206, 276) zu steuern, den Verbrennungsmotor (220) für einen ersten Verbrennungsmotorstart nach dem Anschalten zu starten.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Prozessor (50) weiter programmiert ist, den zweiten Elektromotor (40, 60, 206, 276) zu steuern, den Verbrennungsmotor in Reaktion auf eine Verbrennungsmotorstartanforderung zu starten wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb einer zugehörigen Schwelle liegt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Prozessor (50) ferner programmiert ist, den zweiten Elektromotor (40, 60, 206, 276) zu steuern, den Verbrennungsmotor in Reaktion auf eine Verbrennungsmotorstartanforderung zu starten, wenn einen Fehler am ersten Elektromotor (18, 40), auftritt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Prozessor (50) ferner programmiert ist, den ersten Elektromotor (18, 40) zu steuern, den Verbrennungsmotor (14, 220; 270) in Reaktion auf eine Verbrennungsmotorstartanforderung zu starten, wenn ein Fehler am zweiten Elektromotor (40, 60, 206, 276) auftritt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Prozessor weiter programmiert ist, den ersten Elektromotor und die erste Kupplung zu steuern, um den Verbrennungsmotor (14, 220; 270) in Reaktion auf eine Verbrennungsmotorstartanforderung zu starten und die Fahrzeuggeschwindigkeit über einem entsprechenden Schwellenwert zu liegen.