DE102017127271A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Steuern eines Startens eines Fahrzeugverbrennungsmotors - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Steuern eines Startens eines Fahrzeugverbrennungsmotors Download PDF

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Kia Corp
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Hyundai Motor Co
Kia Motors Corp
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Abstract

Eine Vorrichtung (100) zum Steuern eines Startens eines Verbrennungsmotors (120) kann aufweisen: den Verbrennungsmotor (120), einen ersten Motor (130), welcher mit einer Kurbelwelle durch eine erste Verbindungsvorrichtung verbunden ist, um den Verbrennungsmotor (120) zu starten, eine Hauptbatterie (140), welche dem ersten Motor (130) Startleistung zuführt, eine Steuerungsvorrichtung (110), welche eingerichtet ist, um eine Mehrzahl von Komponenten eines Fahrzeugs gemäß einem Startbefehl für den Verbrennungsmotor (120) zu überwachen, wobei die Steuerungsvorrichtung (110) eingerichtet ist, um eine Diagnoseinformation zu erzeugen und um einen Rücklade-Steuerbefehl zu erzeugen, um eine Rückladeleistung der Hauptbatterie (140) als ein Ermittlungsergebnis der Diagnoseinformation zuzuführen, und eine Hilfsbatterie (150), welche der Hauptbatterie (140) gemäß dem Rücklade-Steuerbefehl die Rückladeleistung zuführt.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbrennungsmotorstart-Steuertechnik, und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern des Startens (bspw. Anlassens) eines Fahrzeugverbrennungsmotors, welche eingerichtet sind, um eine Situation zu verhindern, in welcher der Verbrennungsmotor aufgrund einer unzureichenden Ladung einer Hauptbatterie nicht gestartet werden kann.
  • Beschreibung der bezogenen Technik
  • Gewöhnlich erfordert in dem Fall eines Hybridfahrzeugs eine Leistungsknappheit ein Steigern einer Kapazität einer Lichtmaschine und einer Batterie. Somit sind/ist ein Anstieg in einer Kabel(baum)anzahl und/oder ein Anstieg eines Gewichts des Fahrzeugs bedingt.
  • Gewöhnlich kann eine maximale Leistungskapazität (bis in etwa 2,5 kW), welche durch eine Hilfsbatterie (z.B. mit einer Ausgabespannung von in etwa 12 V), die Leistung einer Mehrzahl von elektrischen Verbrauchern oder dergleichen zuführt, zugeführt werden kann, beschränkt sein.
  • Jedoch steigt mit einem fortwährenden Anstieg und einer erweiterten Anwendung von neuer Technik als innere Faktoren ein elektrischer Verbrauch. Darüber hinaus müssen als äußere Faktoren eine Kraftstoffeffizienz und Abgasregularien verschärft werden oder muss ein Fahrkomfort verbessert werden.
  • Wenn mehr Leistung erforderlich ist als eine Menge von Leistung, welche durch die Hilfsbatterie bereitgestellt wird, wird eine Hauptbatterie verwendet, welche ein anderes Leistungsquellensystem aufweist (z.B. mit einer Ausgabespannung von in etwa 41 V, 48 V, etc.).
  • Ein Fahrzeug, welches die obige Struktur aufweist, wird Mildelektrohybridfahrzeug (Mild-HEV) oder Soft-Hybridelektrofahrzeug (Soft-HEV) genannt.
  • Jedoch wird in dem Fall des Mild-HEV, wenn eine Verbrennungsmotorstartanforderung empfangen wird, ein Zustand der Hauptbatterie überwacht, um zu ermitteln, ob der Verbrennungsmotor durch einen (z.B. Elektro-)Motor des Mild-HEV gestartet werden kann. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt, wenn ein Ladezustand (SOC) der Hauptbatterie unzureichend ist, kann der Verbrennungsmotor nicht durch den (z.B. Elektro-)Motor des Mild-HEV gestartet werden und wird der Verbrennungsmotor durch einen herkömmlichen Starter gestartet. Dieser vorliegende Fall führt zu einer Abnahme der Marktfähigkeit im Hinblick auf Geräusche und eine Startzeitdauer des Verbrennungsmotors.
  • Weiter tritt dahingehend ein Problem auf, wenn ein Ladezustand der Hauptbatterie unzureichend ist und der Verbrennungsmotor nicht durch einen herkömmlichen Starter gestartet wird, dass das Fahrzeug nicht bewegt (z.B. gefahren) werden kann.
  • Deshalb müssen in dem Fall des Mild-HEV, im Gegensatz zu einem vollwertigen HEV, der Verbrennungsmotor des Mild-HEV und die Hauptbatterie in der Lage sein, das Fahrzeug mit dem Verbrennungsmotor zu betreiben, wenn eine Leistungselektronikkomponente des Fahrzeugs als eine Hilfsvorrichtung, welche für den Betrieb des Fahrzeugs eingerichtet ist, nicht in betrieb ist.
  • Die in diesem Abschnitt „Hintergrund der Erfindung“ offenbarten Informationen dienen lediglich dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrundes der Erfindung und sollen nicht als eine Bestätigung oder irgendeine Form von Vorschlag verstanden werden, dass diese Informationen den Stand der Technik bilden, der dem Fachmann schon bekannt ist.
  • Erläuterung der Erfindung
  • Zahlreiche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern eines Startens bzw. Anlassens (im Weiteren kurz: Starten) eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, welche eingerichtet sind, um eine Situation zu verhindern, in welcher der Verbrennungsmotor nicht gestartet werden kann, wenn ein Ladezustand einer Haupt- bzw. Traktionsbatterie (im Weiteren kurz: Hauptbatterie) unzureichend ist.
  • Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern eines Startens eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, welche effektiv Vibrationen und Geräusche beim Starten des Verbrennungsmotors reduzieren.
  • Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, welche eingerichtet sind, um eine Startzeitdauer des Verbrennungsmotors effektiv zu reduzieren.
  • Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern eines Startens eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, welcher zum Betreiben bzw. Fahren eines Fahrzeugs (z.B. Kraftfahrzeugs) eingerichtet ist, wenn eine Leistungselektronikkomponente des Fahrzeugs nicht in Betrieb ist.
  • Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung können von der folgenden Beschreibung verstanden werden und werden mit Bezug auf die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung klar. Es ist dem Fachmann klar, welchen die vorliegende Erfindung betrifft, dass Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung durch die Vorrichtung und das Verfahren, wie nachfolgend beansprucht, und Kombinationen daraus realisiert werden können.
  • Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, eine Vorrichtung zum Steuern eines Startens eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, welche eingerichtet ist, um eine Situation zu verhindern, in welcher der Verbrennungsmotor nicht gestartet werden kann, wenn ein Ladezustand einer Hauptbatterie unzureichend ist.
  • In Übereinstimmung mit zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann eine Vorrichtung zum Steuern eines Startens eines Verbrennungsmotors beispielsweise aufweisen: den Verbrennungsmotor, einen ersten Motor (z.B. einen ersten Elektromotor), welcher mittels einer ersten Verbindungsvorrichtung mit einer Kurbelwelle (z.B. des Verbrennungsmotors) verbunden ist, um den Verbrennungsmotor zu starten, eine Hauptbatterie, welche eingerichtet ist, um dem ersten Motor eine Startleistung zuzuführen, eine Steuerungsvorrichtung, welche eingerichtet ist, um eine Mehrzahl von Komponenten des Fahrzeugs gemäß einem Startbefehl für den Verbrennungsmotor zu überwachen, wobei die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, um eine Diagnoseinformation und einen Rücklade-Steuerbefehl zu erzeugen, um als ein (z.B. basierend auf einem) Ermittlungsergebnis der Diagnoseinformation Rückladeleistung der Hauptbatterie zuzuführen, und eine Hilfsbatterie (z.B. Anlasser- oder Starterbatterie), welche eingerichtet ist, um gemäß dem Rücklade-Steuerbefehl der Hauptbatterie die Rückladeleistung zuzuführen (bspw. wird die Hauptbatterie beim Ausführen des Rücklade-Steuerbefehls durch Leistung der Hilfsbatterie geladen).
  • Die Vorrichtung kann beispielsweise weiter einen zweiten Motor (z.B. einen zweiten Elektromotor) aufweisen, welcher die Startleistung von der Hilfsbatterie zugeführt bekommt, wenn sich die Komponenten (z.B. die Haupt- und/oder die Hilfsbatterie) in einem Abnormalzustand (z.B. einem Störungszustand, bspw. einem Zustand, in welchem die Leistungsfähigkeit der Komponenten z.B. wesentlich beeinträchtigt ist) befinden, und der zweite Motor kann beispielsweise mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors mittels einer zweiten Verbindungsvorrichtung verbunden sein.
  • Die Steuerungsvorrichtung kann beispielsweise aufweisen: ein Diagnosemodul, welches eingerichtet ist, um die Diagnoseinformation zu erzeugen, ein Ermittlungsmodul, welches eingerichtet ist, die Diagnoseinformation zu verwenden, um einen Ladezustand der Hauptbatterie zu ermitteln, und/oder um zu ermitteln, ob sich die Komponenten in einem Normalzustand befinden, und ein Startbefehlmodul, welches eingerichtet ist, den ersten Motor zu verwenden, um den Verbrennungsmotor zu starten, wenn gemäß dem Ermittlungsergebnis ermittelt wird, dass der Ladezustand der Hauptbatterie unzureichend ist, und welches den Verbrennungsmotor unter Verwendung des zweiten Motors startet, wenn sich die Komponenten in dem Abnormalzustand befinden.
  • Der erste Motor kann beispielsweise ein Mildhybrid-Anlasser und - Generator sein (im Weiteren auch kurz: MHSG).
  • Der zweite Motor kann beispielsweise ein dedizierter Starter bzw. Anlasser sein, welcher in einem Hybridelektrofahrzeug (im Weiteren auch kurz: HEV) verwendet wird.
  • Der MHSG kann ein MHSG mit integriertem Wechselrichter sein, welcher den Wechselrichter aufweist.
  • Die Hauptbatterie kann beispielsweise ein Superkondensator oder eine Lithium-Ionen-Batterie sein, und die Hilfsbatterie kann z.B. eine Blei-Säure-Batterie sein.
  • Der Rücklade-Steuerbefehl kann beispielsweise erzeugt werden, wenn der Ladezustand der Hauptbatterie geringer ist als ein vorbestimmter erster Referenzwert und wenn der Ladezustand der Hilfsbatterie größer ist als ein vorbestimmter zweiter Referenzwert.
  • Die Vorrichtung kann zum Beispiel weiter einen Wandler aufweisen, welcher sich zwischen der Hauptbatterie und der Hilfsbatterie befindet und eingerichtet ist, um Leistung gemäß einem Steuern der Steuerungsvorrichtung zu regulieren und um die regulierte Leistung selektiv zuzuführen (z.B. der Hauptbatterie oder der Hilfsbatterie).
  • Der Wandler kann z.B. ein Bidirektional-Nieder(spannung)-Gleichstrom-Wandler sein (z.B. ein bidirektionaler Niederspannung-Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler; im Weiteren auch kurz: DC-DC-LDC oder LDC).
  • Die erste und die zweite Verbindungsvorrichtung können beispielsweise einen Riemen (bspw. einen Zahn- oder Keilriemen) aufweisen.
  • Die Komponenten können beispielsweise Leistungselektronikkomponenten des Fahrzeugs sein.
  • In Übereinstimmung mit zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein Verfahren zum Steuern eines Startens eines Verbrennungsmotors beispielsweise aufweisen: Überwachen, durch eine Steuerungsvorrichtung, einer Mehrzahl von Komponenten eines Fahrzeugs gemäß einem Startbefehl (z.B. für den Verbrennungsmotors), Erzeugen, durch die Steuerungsvorrichtung, einer Diagnoseinformation gemäß der Überwachung und Erzeugen eines Rücklade-Steuerbefehles, um eine Rückladeleistung der Hauptbatterie gemäß einem Ermittlungsergebnis der Diagnoseinformation zuzuführen, Zuführen, durch eine Hilfsbatterie, der Rückladeleistung zur Hauptbatterie gemäß dem Rücklade-Steuerbefehl, Zuführen, durch die Hauptbatterie, einer Startleistung zum ersten Motor, und Starten, durch den ersten Motor, welcher mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors mittels einer ersten Verbindungsvorrichtung verbunden ist, des Verbrennungsmotors.
  • Das Erzeugen des Rücklade-Steuerbefehls kann beispielsweise aufweisen: Zuführen der Startleistung von der Hilfsbatterie zu einem zweiten Motor (z.B. einem zweiten Elektromotor), welcher mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors mittels einer zweiten Verbindungsvorrichtung verbunden ist, wenn sich die Komponenten in einem Abnormalzustand befinden.
  • Das Erzeugen des Rücklade-Steuerbefehls kann z.B. aufweisen: Erzeugen, durch ein Diagnosemodul, der Diagnoseinformation, Verwenden, durch ein Ermittlungsmodul, der Diagnoseinformation, um einen Ladezustand der Hauptbatterie zu ermitteln und/oder um zu ermitteln, ob sich die Komponenten in einem Normalzustand befinden, und Starten des Verbrennungsmotors durch Erlauben, dass ein Startbefehlmodul den ersten Motor verwendet, wenn gemäß dem Ermittlungsergebnis ermittelt wird, dass der Ladezustand der Hauptbatterie unzureichend ist, und Starten des Verbrennungsmotors durch Erlauben, dass das Startbefehlmodul den zweiten Motor verwendet, wenn sich die Komponenten in dem Abnormalzustand befinden.
  • Das Zuführen der Rückladeleistung kann beispielsweise weiter aufweisen: selektives Regulieren und Zuführen von Leistung gemäß einem Steuern der Steuerungsvorrichtung durch einen Wandler, welcher sich zwischen der Hauptbatterie und der Hilfsbatterie befindet.
  • Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Merkmale und Vorteile, welche aus den beiliegenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu erklären, deutlich werden oder darin detaillierter ausgeführt werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration einer Vorrichtung zum Steuern eines Startens eines Verbrennungsmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 2 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration zeigt, bei welcher ein Wandler und eine elektrische Last in der Vorrichtung zum Steuern des Startens des Verbrennungsmotors, welcher in der 1 gezeigt ist, enthalten sind.
    • 3 ist ein detailliertes schematisches Diagramm der Vorrichtung zum Steuern des Startens des Verbrennungsmotors, welcher in der 1 gezeigt ist.
    • 4 ist ein Flussdiagramm, welches einen Vorgang des Steuerns des Startens des Verbrennungsmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Es sollte klar sein, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellungsweise von verschiedenen Merkmalen darstellen, welche die Grundprinzipien der Erfindung aufzeigen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, unter anderem z.B. konkrete Abmessungen, Richtungen, Positionen und Formen, wie sie hierin offenbart sind, werden teilweise von der jeweiligen geplanten Anwendung und Nutzungsumgebung vorgegeben.
  • Durchgehend in den zahlreichen Figuren der Zeichnung bezeichnen Bezugszeichen in den Figuren die gleichen oder wesensgleiche Teile der vorliegenden Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Es wird nun im Detail Bezug auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und im Folgenden beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit den beispielhaften Ausführungsformen beschrieben ist, ist es klar, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Die Erfindung ist im Gegenteil dazu gedacht, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern auch diverse Alternativen, Änderungen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, die im Sinn und Umfang der Erfindung, wie durch die angehängten Ansprüchen definiert, enthalten sein können.
  • Die Begriffe, welche in der Beschreibung verwendet werden, inklusive „erste/erster/erstes“ und „zweite/zweiter/zweites“ etc. können verwendet werden, um zahlreiche Komponenten der vorliegenden Erfindung zu beschreiben, jedoch sind die Komponenten nicht dahingehend anzusehen, als dass sie durch die verwendeten Begriffe beschränkt sind. Die Begriffe werden nur verwendet, um eine Komponente von anderen Komponenten zu unterscheiden.
  • Zum Beispiel kann eine „erste“ Komponente auch als eine „zweite“ Komponente benannt sein und kann in gleicher Art die „zweite“ Komponente auch als die „erste“ Komponente benannt sein, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Der Begriff „und/oder“ weist eine Kombination aus einer Mehrzahl von Elementen oder irgendeines aus einer Mehrzahl von Elementen auf.
  • Außer es ist das Gegenteil definiert, ist es zu verstehen, dass alle hier in der Beschreibung verwendeten Begriffe, inklusive technischer und wissenschaftlicher Begriffe, die gleichen Bedeutungen haben, wie sie gewöhnlich vom Fachmann verstanden werden, den die vorliegende Erfindung betrifft.
  • Es sollte klar sein, dass die Begriffe, welche durch ein Wörterbuch definiert sind, identisch sind mit den Bedeutungen innerhalb des Kontexts der bezogenen Technik und sollten nicht als ideal oder exzessiv formal definiert werden, außer der Kontext gibt deutlich das Gegenteil an.
  • Nachfolgend sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern eines Startens eines Verbrennungsmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
  • Die 1 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration einer Vorrichtung 100 zum Steuern eines Startens eines Verbrennungsmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bezugnehmend auf die 1 kann die Vorrichtung 100 zum Steuern des Startens des Verbrennungsmotors 120 eingerichtet sein, um aufzuweisen: eine Steuerungsvorrichtung 110, welche eingerichtet ist, um Steuersignale und Daten zwischen einer Mehrzahl von Komponenten auszutauschen, die im Fahrzeug angeordnet sind, den Verbrennungsmotor 120, einen ersten Motor 130, welcher mittels einer Verbindungsvorrichtung mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 120 verbunden ist, um Elektrizität zu erzeugen, eine Hauptbatterie 140, welche eingerichtet ist, um dem ersten Motor 130 Leistung zuzuführen, eine Hilfsbatterie 150, welche eingerichtet ist, um eine Rückladeleistung der Hauptbatterie 140 zuzuführen, wenn ein Ladezustand der Hauptbatterie 140 unzureichend ist, und einen zweiten Motor 160, welcher als dedizierter Starter bzw. Anlasser oder dergleichen betrieben wird.
  • Die Steuerungsvorrichtung 110 ist eingerichtet, um die Komponenten des Fahrzeugs gemäß einem Startbefehl des Verbrennungsmotors 120 zu überwachen, und die Steuerungsvorrichtung 110 ist eingerichtet, um eine Diagnoseinformation sowie ein Rückladen-Steuerbefehl zu erzeugen, um die Rückladeleistung der Hauptbatterie 140 gemäß einem Ermittlungsergebnis der Diagnoseinformation zuzuführen.
  • Der Verbrennungsmotor 120 kann z.B. sein: ein Kontinuierlich-Variabel-Ventilsteuerzeit-Verbrennungsmotor (CVVT-Verbrennungsmotor), ein Zweifach-Überkopfnockenwellen-Verbrennungsmotor (DOHC-Verbrennungsmotor), ein Kontinuierlich-Ventilsteuerzeit-Verbrennungsmotor (CVT-Verbrennungsmotor), ein Benzin-Direkteinspritzung-Verbrennungsmotor, ein Mehrpunkt- bzw. Mehrfacheinspritzung-Verbrennungsmotor (MPI-Verbrennungsmotor), welcher Benzin als einen Kraftstoff verwendet, ein Gemeinsame-Leitung-Direkteinspritzung-Verbrennungsmotor (CRDI-Verbrennungsmotor), ein Hochdrehzahl-Turbo-Zwischenkühler-Verbrennungsmotor (HTI-Verbrennungsmotor) (engl. z.B. „high direction turbo intercooler engine“), ein Verbrennungsmotor mit Turbolader mit variabler Geometrie (VGT-Verbrennungsmotor), welcher Diesel als Kraftstoff verwendet, und ein Flüssiggaseinspritzung- (z.B. Flüssigpropaneinspritzung)-Verbrennungsmotor (LPI-Verbrennungsmotor), welcher Gas als Kraftstoff verwendet, und dergleichen.
  • Der erste Motor 130 kann ein MHSG mit integriertem Wechselrichter sein. Der erste Motor 130 kann eingerichtet sein, um eine Wechselrichterfunktion aufzuweisen. Deshalb ist es möglich, erzeugte Leistung eines Dreiphasenwechselstroms, welcher im ersten Motor 130 erzeugt wird (z.B. durch Antreiben durch den Verbrennungsmotor), in einen Gleichstrom umzuwandeln, oder umgekehrt den Gleichstrom in einen Dreiphasenwechselstrom umzuwandeln, durch einen Betrieb des ersten Motors 130.
  • Der erste Motor 130 weist im Gegensatz zu einem Motor eines vollwertigen HEV einen Permanentmagnet und einen Elektromagnet auf. Das heißt, der Stator weist den Permanentmagnet auf, und der Rotor (z.B. Läufer) weist den Elektromagnet auf. Es ist erforderlich, dass ein Erregerstrom, welcher den Elektromagneten des Rotors (z.B. vor-)magnetisiert, im ersten Motor 130 strömt, um den ersten Motor 130 zu betreiben.
  • Wenn der Ladezustand der Hauptbatterie 140 unzureichend ist, kann der erste Motor 130 den Erregerstrom zum (z.B. Vor-)Magnetisieren von der Hauptbatterie 140 nicht erhalten. Wenn kein Erregerstrom vorhanden ist, kann ein Leistungserzeugungsbetrieb (z.B. Starten des Verbrennungsmotors) des ersten Motors 130 nicht erfolgen. Im vorliegenden Fall kann ein Zustand, in welchem die Hilfsbatterie 150 nicht geladen wird, fortgeführt werden und kann die Hilfsbatterie 150 entladen werden. Letztendlich endet der Betrieb der elektrischen Komponenten des Fahrzeugs und das Fahrzeug kann sich nicht mehr bewegen.
  • Um das obige Problem zu lösen, wird der Hauptbatterie 140 die Rückladeleistung ausgehend von der Hilfsbatterie 150 zugeführt. Dementsprechend kann ein Leistungserzeugen unter Verwendung des ersten Motors 130 ausgeführt werden. Nachfolgend kann die Leistung, welche zu einer elektrischen Last korrespondiert, die erforderlich ist, um den Verbrennungsmotor 120 anzutreiben (z.B. zu starten) durch das kontinuierliche Leistungserzeugen des ersten Motors 130 (z.B. dem Verbrennungsmotor) zugeführt werden.
  • Wenn der Ladezustand der Hauptbatterie 140 unzureichend ist, führt die Hilfsbatterie 150 die Rückladeleistung der Hauptbatterie 140 zu. Die Hauptbatterie 140 kann den Erregerstrom im ersten Motor 130 verursachen, um den Rotor des ersten Motors 130 zu magnetisieren, wodurch der Leistungserzeugungsbetrieb ausgeführt wird. Dementsprechend können ein Drehmomentunterstützungsbetrieb (z.B. zum Unterstützen des Verbrennungsmotors) sowie ein Leistungserzeugungsbetrieb ausgeführt werden.
  • Der Verbrennungsmotor 120 und der erste Motor 130 sind mittels einer Verbindungsvorrichtung miteinander verbunden, welche einen Riemen aufweist (z.B. einen Keilriemen, einen Mehrfach-Keilriemen, einen Zahnriemen, etc.). Im gewöhnlichen Betriebsmodus befindet sich der erste Motor 130 nicht in einem Leistungserzeugungsbetrieb, sogar, wenn der Verbrennungsmotor 120 betrieben wird. Nur wenn der Erregerstrom dem ersten Motor 130 zugeführt wird, wird der Rotor des ersten Motors 130 magnetisiert, um die Leistungserzeugung zu beginnen.
  • Die Hauptbatterie 140 kann ein Superkondensator oder eine Lithium-Ionen-Batterie sein. Darüber hinaus kann die Hauptbatterie 140 eine Mehrzahl von Hochspannungsbatterien für Elektrofahrzeuge sein, welche zum Beispiel aufweisen: eine Nickel-Metall-Batterie, eine Lithium-Polymer-Batterie und eine Feststoffbatterie. Darüber hinaus kann die Hauptbatterie 140 eine einzelne Batteriezelle sein oder kann ein Batteriestapel sein, in welchem eine Mehrzahl von Batteriezellen in Reihe oder parallel angeordnet sind.
  • Die Batteriezelle kann als eine zylindrische Zelle, eine prismatische Zelle, eine Taschenzelle oder dergleichen gestaltet sein. Die Taschenzellen können eine flexible Abdeckung aufweisen, welche eine dünne Schicht aufweist, und das Innere der Abdeckung ist mit den elektrischen Komponenten der Batterie bereitgestellt.
  • Die Taschenzellen werden verwendet, um eine optimale räumliche und/oder Packungseffizienz innerhalb einer einzelnen Batteriezelle zu erreichen. Die Taschenzellen haben ein niedriges Gewicht sowie eine hohe Kapazität.
  • Randabschnitte der Taschenzellen weisen eine Dichtverbindung auf. Die Dichtverbindung verbindet zwei dünne Schichten der Batteriezelle, und Kavitäten der dünnen Schichten, welche geformt sind, weisen zusätzliche Komponenten auf.
  • Die Hauptbatterie 140 kann eine Ausgabespannung von in etwa 48 V haben, ist darauf aber nicht beschränkt.
  • Die Hilfsbatterie 150 kann eine Blei-Säure-Batterie sein, ist darauf aber nicht beschränkt, und kann deshalb eine Nickel-Metall-Batterie, eine Lithium-Polymer-Batterie und/oder eine Lithium-Ionen-Batterie sein.
  • Die Hilfsbatterie 150 wird mit der Ladeleistung geladen, welche ausgehend von der Hauptbatterie 140 zugeführt wird. Darüber hinaus, wenn die Hauptbatterie 140 unzureichend geladen ist, kann der Hauptbatterie 140 durch Steuern der Steuerungsvorrichtung 110 Rückladeleistung zugeführt werden.
  • Die Steuerungsvorrichtung 110 ist eingerichtet, um Komponenten zu diagnostizieren (z.B. um Diagnosen der Komponenten durchzuführen), welche im Fahrzeug angeordnet sind, und, wenn ermittelt basierend auf einem Diagnoseergebnis wird, dass der Ladezustand (SOC) der Hauptbatterie 140 unzureichend ist, wird die Hilfsbatterie 150 durch erzeugen des Rücklade-Steuerbefehls gesteuert, die Rückladeleistung der Hauptbatterie 140 zuzuführen. Hier sind die Komponenten hauptsächlich Leistungselektronikkomponenten des Fahrzeugs.
  • Weiter ist die Steuerungsvorrichtung 110 eingerichtet, um den Ladezustand unter Verwendung einer Hilfsbatterie-Statusinformation, welche die Hilfsbatterie 150 betrifft, und einer Hauptbatterie-Statusinformation zu verifizieren, welche die Hauptbatterie 140 betrifft.
  • Es ist möglich, den Verbrennungsmotor unter Verwendung des zweiten Motors 160 ohne Verwendung des ersten Motors 130 zu starten, wenn sowohl der Ladezustand der Hauptbatterie 140 wie auch der Ladezustand der Hilfsbatterie 150 (bspw. zum Rückladen der Hauptbatterie) unzureichend sind. Beispielhafte Ausführungsformen der Hilfsbatterie-Statusinformation und/oder der Hauptbatterie-Statusinformation weisen zum Beispiel auf: den Ladezustand (SOC), einen Gesundheitszustand (SOH), einen Entladungsgrad bzw. eine Entladungstiefe (DOD), einen Funktionsfähigkeitszustand (SOF) oder dergleichen.
  • Der Verbrennungsmotor 120, welcher in der 1 gezeigt ist, weist eine Verbrennungsmotorsteuereinheit (ECU) auf, und der erste Motor 130 weist ebenfalls eine Motorsteuereinheit auf.
  • Der zweite Motor 160 ist ein dedizierter Starter bzw. Anlasser, welcher in einem herkömmlichen HEV verwendet wird. Darüber hinaus ist der zweite Motor 160 mit der Kurbelwelle durch die Verbindungsvorrichtung verbunden, um den Verbrennungsmotor anzutreiben.
  • Die 2 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration zeigt, in welcher ein Wandler und eine elektrische Last in der Vorrichtung zum Steuern eines Startens eines Verbrennungsmotors, welcher in der 1 gezeigt ist, vorhanden sind. Bezugnehmend auf die 2 befindet sich ein Wandler 210 zwischen der Hauptbatterie 140 und der Hilfsbatterie 150. Der Wandler ist ein bidirektionaler Wandler und führt eine Aufwärts- und Abwärtswandelfunktion aus. Wenn die Hauptbatterie 140 normal ist (bspw. ausreichend geladen ist), wird ein Vorwärtsleistungssteuern ausgeführt. Dementsprechend wird die Ausgabespannung der Hauptbatterie 140 reguliert und wird die Hilfsbatterie 150 versorgt. Beispielsweise in dem Fall des Vorratsleistungssteuerns wandelt der Wandler 210 48 V in 12 V um und stellt die 12 V der Hilfsbatterie 150 zur Verfügung.
  • Wenn der Ladezustand der Hauptbatterie 140 unzureichend ist, wird ein Rückwärtsausgabesteuern (z.B. Zurückladen, bspw. von der Hilfsbatterie zur Hauptbatterie) ausgeführt. Deshalb wird die Ausgabeleistung der Hilfsbatterie 150 reguliert und dem ersten Motor 130 (bspw. via der Hauptbatterie 140) zur Verfügung gestellt. Beispielsweise in dem Fall des Rückwärtsausgabesteuerns wandelt der Wandler 210 12 V in 48 V um und stellt dem ersten Motor 130 (bspw. via der Hauptbatterie 140) die 48 V zur Verfügung.
  • Dementsprechend kann der Wandler 210 ein Bidirektional-Nieder-Gleichstrom-Wandler sein (DC-DC-LDC). Der Wandler 210 weist einen Abwärts- und einen Aufwärtsschaltkreis auf.
  • Die Hilfsbatterie 150 kann einer Last 220 Leistung zuführen. Die Last 220 kann eine Mehrzahl von elektrischen Komponenten sein, inklusive beispielsweise einer Beleuchtung 221 (z.B. einer Fahrzeugbeleuchtung, beispielsweise einer Fahrzeuginnenbeleuchtung, einem Frontscheinwerfer, einem Nebelscheinwerfer, einem Rückfahrscheinwerfer, einer Lampe, etc.).
  • Der erste Motor 130 gibt überschussmäßig durch Leistungserzeugen mehr als die Leistung an die Hauptbatterie 140 aus als von dieser zugeführt wird (bspw. wird die Hauptbatterie vom ersten Motor in dem Fall geladen, wenn der Verbrennungsmotor läuft und der erste Motor als Generator betrieben wird).
  • Die 3 ist ein detailliertes schematisches Diagramm der Vorrichtung zum Steuern eines Startens eines Verbrennungsmotors, welcher in der 1 gezeigt ist. Bezugnehmend auf die 3 ist ein Batteriemanagementsystem (BMS) 320 eingerichtet zum Managen der Hauptbatterie und/oder der Hilfsbatterie.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und zum besseren Verständnis, ist das BMS 320 von der Hilfsbatterie 150 und/oder der Hauptbatterie 140 separiert gezeigt, jedoch kann es in der Hilfsbatterie 50 und/oder der Hauptbatterie 140 integriert sein.
  • Die Steuerungsvorrichtung 110 weist z.B. auf: ein Diagnosemodul 311, welches eingerichtet ist, um die Komponenten, welche im Fahrzeug angeordnet sind, zu überwachen, und um eine Diagnoseinformation abhängig von dem Überwachen zu erzeugen, ein Ermittlungsmodul 312, welches eingerichtet ist, unter Verwendung der Diagnoseinformation den Ladezustand der Hauptbatterie 140 zu ermitteln oder den Normalzustand der Komponenten zu ermitteln, ein Startbefehlmodul 313, welches eingerichtet ist, um den Verbrennungsmotor 120 unter Verwendung des ersten Motors 130 zu starten, wenn abhängig vom Ermittlungsergebnis ermittelt wird, dass der Ladezustand der Hauptbatterie 140 unzureichend ist, und welches den Verbrennungsmotor 120 unter Verwendung des zweiten Motors 160 startet, wenn sich die Komponenten in einem Abnormalzustand befinden.
  • Das Diagnosemodul 311 ist eingerichtet, um Diagnosen von Komponenten zu erstellen, welche die Hauptbatterie 140 aufweisen.
  • Das Ermittlungsmodul 312 ist eingerichtet, um zu ermitteln, ob der erste Motor 130 keine Elektrizität erzeugen kann durch nicht-versorgt-sein von der Hauptbatterie 140 aufgrund eines Problems mit dem Ladezustand der Hauptbatterie 140. Darüber hinaus ist das Ermittlungsmodul 312 eingerichtet, um zu verifizieren, ob sich die Komponenten in einem Normalzustand oder in einem Abnormalzustand befinden.
  • Die 4 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren des Steuerns eines Startens eines Verbrennungsmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Bezugnehmend auf die 4, wenn ein Fahrer das Fahrzeug startet, ist die Steuerungsvorrichtung 110 eingerichtet, um die Komponenten des Fahrzeugs gemäß dem Startbefehl (S410) zu überwachen. Im vorliegenden Fall sind die Komponenten die Leistungselektronikkomponenten des Fahrzeugs und können die Hauptbatterie 140, die Hilfsbatterie 150, der Wandler 210, der Wechselrichter oder dergleichen sein.
  • Wenn es ermittelt wird, dass sich die Komponenten in einem Normalzustand befinden (S420), ist die Steuerungsvorrichtung 110 eingerichtet, um zu verifizieren, ob der Ladezustand (SOC) der Hauptbatterie 140 geringer ist als ein vorbestimmter erster Referenzwert A (S430). Wenn der Ladezustand (SOC) der Hauptbatterie 140 größer ist als der erste vorbestimmte Referenzwert A, führt die Hauptbatterie 140 die Startleistung dem ersten Motor 130 zu, um den Verbrennungsmotor 120 zu starten (S480).
  • Danach ist die Steuerungsvorrichtung 110 eingerichtet, um die Diagnoseinformation abhängig von dem Überwachen zu erzeugen, und überprüft basierend auf der erhaltenen (überwachten) Diagnoseinformation, ob sich die Komponenten in einem Normalzustand oder einem Abnormalzustand befinden (S420).
  • Wenn ermittelt wird, dass der Ladezustand (SOC) der Hauptbatterie 140 geringer ist als der vorbestimmte erste Referenzwert A (S430), ist die Steuerungsvorrichtung 110 eingerichtet, um zu ermitteln, ob der Ladezustand (SOC) der Hilfsbatterie 150 größer ist als ein vorbestimmter zweiter Referenzwert B (S440).
  • Wenn ermittelt wird, dass der Ladezustand (SOC) der Hilfsbatterie 150 größer ist als der vorbestimmte zweite Referenzwert B (S 440), ist die Steuerungsvorrichtung 110 eingerichtet, um ein Rückwärtsausgabesteuern von dem Wandler 210 anzufragen, um die Rückladeleistung von der Hilfsbatterie 150 zur Hauptbatterie 140 zuzuführen (S450).
  • Wenn abhängig vom Ladezustand der Hauptbatterie 140 ein Spannungsschwellenwert gleich oder größer ist als ein vorbestimmter Wert, führt der erste Motor 130 den Startbefehl aus, um den Verbrennungsmotor 120 zu starten (S470 und S480).
  • Wenn ermittelt wird, dass sich die Komponenten in einem Abnormalzustand befinden (S420), ist die Steuerungsvorrichtung 110 eingerichtet, um einen Startbefehl mit dem zweiten Motor 160 auszuführen, welche ein dedizierter Starter ist, um den Verbrennungsmotor 120 zu starten (S421 und S490).
  • Darüber hinaus, wenn ermittelt wird, dass der Ladezustand (SOC) der Hilfsbatterie 150 geringer ist als der vorbestimmte zweite Referenzwert B (S440), führt die Steuerungsvorrichtung 110 den Startbefehl mit dem zweiten Motor 160 aus, welcher ein dedizierter Starter ist, um den Verbrennungsmotor 120 zu starten (S421 und S490).
  • Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Situation zu verhindern, in welcher ein Verbrennungsmotor nicht gestartet werden kann, wenn ein Ladezustand einer Hauptbatterie unzureichend ist.
  • Weiter ist es gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich, Vibrationen und Geräusche zu reduzieren, wenn der Verbrennungsmotor gestartet wird.
  • Weiter ist es gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich eine Startzeitdauer des Verbrennungsmotors zu reduzieren.
  • Weiter ist es gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich, das Fahrzeug zu betreiben, wenn Leistungselektronikkomponenten des Fahrzeugs nicht in Betrieb sind.
  • Weiter ist es gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich, eine Leistungsfähigkeit (z.B. eine Leistungsunterstützung) durch Drehmomentunterstützen sicherzustellen, wenn ein Ladezustand einer Hauptbatterie unzureichend ist.
  • Die Begriffe „Modul“ und „Steuerungsvorrichtung/Steuereinheit“ usw., welche in der Beschreibung beschrieben sind, bezeichnen eine Vorrichtung zum Verarbeiten/Ausführen von zumindest einer Funktion oder eines Vorgangs und können durch Hardware, Software oder einer Kombination daraus umgesetzt sein.
  • Beispielsweise kann die Hardware wie folgt implementiert sein: als anwendungsspezifisch integrierter Schaltkreis (ASIC), als digitaler Signalprozessor (DSP), als programmierbare Logikvorrichtung (PLD), als anwendungsspezifisch programmierbare Gatteranordnung (FPGA), als ein Prozessor, als eine Steuerungsvorrichtung, als ein Mikroprozessor, als andere elektronische Einheiten oder Kombinationen daraus, von welchen alle eingerichtet sind, die oben-genannten Funktionen auszuführen. Die Software kann als ein Modul implementiert sein, welches die oben-genannten Funktionen ausführt. Die Software kann in einer Speichervorrichtung gespeichert sein und kann von einem Prozessor ausgeführt werden. Die Speichervorrichtung oder der Prozessor können zahlreiche Arten von Vorrichtungen sein, welche dem Fachmann bekannt sind.
  • Zur Erleichterung der Erklärung und zur genauen Definition der beigefügten Ansprüche werden die Begriffe „ober... “, „unter... “, „inner... “, „äußer...“, „oben“, „unten“, „aufwärts“, „abwärts“, „vorder...“, „hinter...“, „vorne“, „hinten“, „innen“, „außen“, „innerhalb“, „außerhalb“, „einwärts / nach innen“, „auswärts / nach außen“, „vorwärts / nach vorne“ und „rückwärts / nach hinten“ verwendet, um Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf Positionen dieser Merkmale, welche in den Zeichnungen gezeigt sind, zu beschreiben.
  • Die vorhergehenden Beschreibungen von bestimmten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dienten dem Zweck der Darstellung und Beschreibung. Sie sind nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf genau die offenbarten Formen zu beschränken, und offensichtlich sind viele Änderungen und Abwandlungen vor dem Hintergrund der obigen Lehre möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und ihre praktische Anwendbarkeit zu beschreiben, um es dadurch dem Fachmann zu erlauben, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, sowie verschiedene Alternativen und Abwandlungen davon, herzustellen und anzuwenden. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert wird.

Claims (10)

  1. Eine Vorrichtung (100) zum Steuern eines Startens eines Verbrennungsmotors (120), aufweisend: den Verbrennungsmotor (120), einen ersten Motor (130), welcher mit einer Kurbelwelle durch eine erste Verbindungsvorrichtung verbunden ist, um den Verbrennungsmotor (120) zu starten, eine Hauptbatterie (140), welche dem ersten Motor (130) Startleistung zuführt, eine Steuerungsvorrichtung (110), welche eingerichtet ist, um eine Mehrzahl von Komponenten eines Fahrzeugs gemäß einem Startbefehl für den Verbrennungsmotor (120) zu überwachen, und welche eingerichtet ist, um eine Diagnoseinformation und einen Rücklade-Steuerbefehl zu erzeugen, um eine Rückladeleistung der Hauptbatterie (140) als ein Ermittlungsergebnis der Diagnoseinformation zuzuführen, und eine Hilfsbatterie (150), welche der Hauptbatterie (140) gemäß dem Rücklade-Steuerbefehl die Rückladeleistung zuführt.
  2. Die Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, weiter aufweisend: einen zweiten Motor (160), welchem die Startleistung von der Hilfsbatterie (150) zugeführt wird, wenn sich die Komponenten in einem Abnormalzustand befinden, und welcher mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors (120) durch eine zweite Verbindungsvorrichtung verbunden ist.
  3. Die Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 2, wobei die Steuervorrichtung (110) aufweist: ein Diagnosemodul (311), welches die Diagnoseinformation erzeugt, ein Ermittlungsmodul (312), welches die Diagnoseinformation verwendet, um einen Ladezustand der Hauptbatterie (140) zu ermitteln, und/oder um zu ermitteln, ob sich die Komponenten in einem Normalzustand befinden, und ein Startbefehlmodul (313), welches den ersten Motor (130) verwendet, um den Verbrennungsmotor (120) zu starten, wenn abhängig vom Ermittlungsergebnis für den Ladezustand der Hauptbatterie (140) ermittelt wird, dass dieser geringer ist als ein vorbestimmter Betrag, und welches unter Verwendung des zweiten Motors (160) den Verbrennungsmotor (120) startet, wenn sich die Komponenten in dem Abnormalzustand befinden.
  4. Die Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei der erste Motor (130) ein Mildhybrid-Anlasser- und Generator ist, und der zweite Motor (160) ein dedizierter Anlasser ist, welcher in einem Hybridelektrofahrzeug verwendet wird.
  5. Die Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 4, wobei der Mildhybrid-Anlasser- und Generator ein Mildhybrid-Anlasser- und Generator mit integriertem Wechselrichter ist, welcher den Wechselrichter aufweist.
  6. Die Vorrichtung (100) gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: die Hauptbatterie (140) ein Superkondensator oder eine Lithium-Ionen-Batterie ist und die Hilfsbatterie (150) eine Blei-Säure-Batterie ist.
  7. Die Vorrichtung (100) gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rücklade-Steuerbefehl erzeugt wird, wenn ein Ladezustand der Hauptbatterie (140) geringer ist als ein vorbestimmter erster Referenzwert (A) und ein Ladezustand der Hilfsbatterie (150) größer ist als ein vorbestimmter zweiter Referenzwert (B).
  8. Die Vorrichtung (100) gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, weiter aufweisend: einen Wandler (210), welcher sich zwischen der Hauptbatterie (140) und der Hilfsbatterie (150) befindet und eingerichtet ist, um eine Leistung gemäß einem Steuern der Steuerungsvorrichtung (110) zu regulieren und selektiv die regulierte Leistung zuzuführen, wobei der Wandler (210) ein Bidirektional-Nieder-Gleichstrom-Wandler ist.
  9. Die Vorrichtung (100) gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 8, insofern auf Anspruch 2 rückbezogen, wobei die erste und die zweite Verbindungsvorrichtung ein Riemen sind und die Komponenten Leistungselektronikkomponenten des Fahrzeugs sind.
  10. Ein Verfahren zum Steuern eines Startens eines Verbrennungsmotors (120), aufweisend: Überwachen (S420), durch eine Steuerungsvorrichtung (110), von Komponenten eines Fahrzeugs gemäß einem Startbefehl (S410), Erzeugen, durch die Steuerungsvorrichtung (110), einer Diagnoseinformation gemäß dem Überwachen (S420) und Erzeugen eines Rücklade-Steuerbefehls, um einer Hauptbatterie (140) eine Rückladeleistung abhängig von einem Ermittlungsergebnis der Diagnoseinformation zuzuführen, Zuführen, durch eine Hilfsbatterie (150), der Rückladeleistung zur Hauptbatterie (140) gemäß dem Rücklade-Steuerbefehl, Zuführen, durch die Hauptbatterie (140), einer Startleistung zum ersten Motor (130) und Starten (S480), durch den ersten Motor (140), welcher mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors (120) durch eine Verbindungsvorrichtung verbunden ist, des Verbrennungsmotors (120).
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