DE102017220357A1 - Vorrichtung und verfahren zum starten einer brennkraftmaschine eines mildhybridelektrofahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Eine Vorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine eines Mildhybridelektrofahrzeugs kann aufweisen: einen Zündschalter mit einer Mehrzahl von Kontaktpunkten;
einen Mildhybridstarter und Generator (MHSG) mit einem Stator und einem Rotor, der intern in dem Stator angeordnet ist und zum Starten der Brennkraftmaschine oder zum Erzeugen von Strom in Abhängigkeit einer Leistung der Brennkraftmaschine geeignet ist; und ein MHSG-Rad, das sich mit dem Rotor integral dreht und mit zumindest drei Zähnen an einem Umfang desselben; und einen MHSG-Positionsdetektor, der zum Erfassen von Positionen der Zähne eingerichtet ist; und
eine Steuerung, die zum Ermitteln einer oberen Totpunktmitte (TDC) eines vorbestimmten Zylinders in Abhängigkeit eines Signals des MHSG-Positionsdetektors und zum Rotieren des MHSG zum Starten der Brennkraftmaschine geeignet ist.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWWANDTE ANMELDUNG
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der Koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2016-0153504 , die am 17. November 2016 eingereicht worden ist, wobei ihre gesamten Inhalte hierin durch Bezugnahme für alle Zwecke aufgenommen werden.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine eines Mildhybridelektrofahrzeugs, und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine eines Mildhybridelektrofahrzeugs, das einen Mildhybridstarter und einen Generator verwendet.
  • Beschreibung verwandter Technik
  • Eine Hybridelektrofahrzeug setzt eine innere Brennkraftmaschine und eine Batterieleistungsquelle in Kombination ein. Das Hybridelektrofahrzeug kombiniert ein Drehmoment des inneren Verbrennungsmotors und ein Drehmoment eines Motors effizient.
  • Hybridelektrofahrzeuge können unterteilt werden in einen harten Typ und einen milden Typ in Abhängigkeit eines Leistungsteilungsverhältnisses zwischen der Brennkraftmaschine und dem Motor. In dem Fall des milden Typs eines Hybridelektrofahrzeugs (hiernach als ein Mildhybridelektrofahrzeug bezeichnet), wird ein Mildhybridstarter und Generator (MHSG), der zum Starten der Brennkraftmaschine und Erzeugen von Strom in Abhängigkeit einer Leistung der Brennkraftmaschine geeignet ist, anstelle eines Alternators verwendet. In dem Fall eines Hybridelektrofahrzeugs des harten Typs wird zusätzlich zu einem integrierten Starter und Generator (ISG), der zum Starten der Brennkraftmaschine zum Erzeugen von Strom geeignet ist, ein Antriebsmotor benutzt, der zum Erzeugen eines Antriebsmoments geeignet ist.
  • Der MHSG kann das Drehmoment der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit einer Mehrzahl von Fahrzuständen des Fahrzeugs unterstützen und kann eine Batterie (z. B. eine 48V-Batterie) durch eine regenerative Bremseinrichtung laden. Dementsprechend kann eine Kraftstoffeffizienz des Mildhybridelektrofahrzeugs verbessert werden.
  • In dem Fall des Vierzylindermotors, wird eine Nockenwellenpositionssensor zum Erfassen eines oberen Totpunktzentrums („top deadcenter“; TDC) eines Nr. 1 Zylinders verwendet, und eine Motorsteuereinheit (ECU) kann einen spezifischen Zylinder ermitteln, zu welchem ein Kraftstoff eingespritzt wird, auf Basis eines Signals des Kurbelwellenpositionssensors. Zudem wird ein Kurbelwellenpositionssensor zum Erfassen einer Rotationsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine verwendet, und die ECU kann ein Kraftstoffeinspritztiming auf Basis eines Signals des Kurbelwellenpositionssensors ermitteln. In einem Fall, dass der Nockenwellenpositionssensor oder der Kurbelwellenpositionssensor eine Fehlfunktion erfasst, kann die Brennkraftmaschine ausgeschaltet werden, und ein Neustart der Brennkraftmaschine kann nicht verfügbar sein.
  • Dementsprechend wird ein Verfahren zum Vereinfachen des Betriebs- und Neustarts der Brennkraftmaschine benötigt, selbst wenn der Nockenwellenpositionssensor oder der Kurbelwellenpositionssensor eine Störung aufweist.
  • Die in diesem Abschnitt zum Hintergrund der Erfindung offenbarte Information dient leidglich der Förderung des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollte nicht als ein Zugeständnis oder irgendeine Form von Vorschlag angesehen werden, dass diese Information Stand der Technik bildet, der einem Fachmann bereits bekannt ist.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG
  • Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind auf das Schaffen einer Vorrichtung und eines Verfahrens gerichtet, zum Starten einer Brennkraftmaschine mit einem Vorteil, dass die Brennkraftmaschine unter Verwendung eines MHSG-Rads mit einer Mehrzahl von Zähnen an einem Umfang desselben gestartet wird.
  • Eine Vorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann aufweisen: einen Zündschalter mit einer Mehrzahl von Kontaktpunkten; einen Mildhybridstarter und Generator (MHSG) mit einem Stator und einem Rotor, der intern in dem Stator angeordnet ist und zum Starten der Brennkraftmaschine oder Erzeugen von Strom in Abhängigkeit einer Ausgabe bzw. Leistung der Brennkraftmaschine geeignet ist; und ein MHSG-Rad, das sich integral mit dem Rotor dreht und zumindest drei Zähne an einem Umfang desselben aufweist; und ein MHSG-Positionsdetektor, der zum Erfassen einer Mehrzahl von Positionen der Zähne geeignet ist; und eine Steuerung, die dazu geeignet ist, eine obere Totpunktmitte (TDC) eines vorbestimmten Zylinders in Abhängigkeit eines Signals des MHSG-Positionsdetektors zu erfassen und den MHSG zum Starten der Brennkraftmaschine zu drehen.
  • Eine Größe und ein Abstand der zumindest drei Zähne kann voneinander unterschiedlich sein.
  • Die zumindest drei Zähne können einen ersten Zahn, einen zweiten Zahn und einen dritten Zahn aufweisen. Ein Abstand zwischen einer positiven Flanke und einer negativen Flanke des ersten Zahns, ein Abstand zwischen einer positiven Flanke und einer negativen Flanke des zweiten Zahns, und ein Abstand zwischen einer positiven Flanke und einer negativen Flanke des dritten Zahns können voneinander unterschiedlich sein, und ein Abstand zwischen der negativen Flanke des ersten Zahns und der positiven Flanke des zweiten Zahns, ein Abstand zwischen der negativen Flanke des zweiten Zahns und der positiven Flanke des dritten Zahns, und ein Abstand zwischen des negativen Flanke des dritten Zahns und der positiven Flanke des ersten Zahns können voneinander unterschiedlich sein.
  • Wenn ein Nockenwellenpositionsdetektor in einem defekten Zustand weilt, kann die Steuerung dazu eingerichtet sein, einen Betrieb der Brennkraftmaschine unter Verwendung des MHSG-Positionsdetektors zu steuern.
  • Wenn ein Kurbelwellenpositionsdetektor sich in einem defekten Zustand befindet, kann die Steuerung dazu eingerichtet sein, den Betrieb der Brennkraftmaschine unter Verwendung des MHSG-Positionsdetektors zu steuern.
  • Wenn ein AUS-Kontaktpunkt ausgewählt ist, kann die Steuerung dazu eingerichtet sein, den MHSG zu rotieren, wobei eine Position einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine eine vorbestimmte Position wird.
  • Ein Loch kann bei einem Zentrum des MHSG-Rads ausgebildet sein, und eine Rotationswelle des Rotors kann das Loch durchdringen.
  • Ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine unter Verwendung einer Vorrichtung mit einem Zündschalter mit einer Mehrzahl von Kontaktpunkten; einem Mildhybridstarter und Generator (MHSG) und einem Stator und einem Rotor, der in dem Stator intern angeordnet ist und zum Starten der Brennkraftmaschine oder Erzeugen von Strom in Abhängigkeit einer Leistung der Brennkraftmaschine geeignet ist; und einen MHSG-Rad, welches sich integral mit dem Rotor dreht und mit zumindest drei Zähnen an einem Umfang desselben; einem MHSG-Positionsdetektors, der zum Erfassen von Positionen der Zähne geeignet ist; und einer Steuerung, die zum Ermitteln einer oberen Totpunktmitte (TDC) eines vorbestimmten Zylinders in Abhängigkeit eines Signals des MHSG-Positionsdetektors geeignet ist, und zum Drehen des MHSG zum Starten der Brennkraftmaschine, in Abhängigkeit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, kann umfassen: Ermitteln, ob sich ein Nockenwellenpositionsdetektor in einem defekten Zustand befindet; und Steuern eines Betriebs der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit einer Mehrzahl von Signalen eines Kurbelwellenpositionsdetektors und dem MHSG-Positionsdetektor, wenn sich der Nockenwellenpositionsdetektor in dem defekten Zustand befindet.
  • Das Verfahren kann ferner umfassen: Ermitteln, ob sich der Kurbelwellenpositionsdetektor in einem defekten Zustand befindet; und Steuern eines Betriebs der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit einer Mehrzahl von Signalen des Nockenwellenpositionsdetektors und des MHSG-Positionsdetektors, wenn sich der Kurbelwellenpositionsdetektor in dem defekten Zustand befindet.
  • Das Verfahren kann ferner umfassen: Ermitteln, ob ein Aus-Kontaktpunkt des Zündschalters ausgewählt ist; und Rotieren des MHSG, wobei eine Position einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine zu einer vorbestimmten Position wird, wenn der Aus-Kontaktpunkt des Zündschalters ausgewählt ist.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Brennkraftmaschine ohne eine Verzögerungszeit gestartet werden, obwohl der Nockenwellenpositionsdetektor oder der Kurbelwellenpositionsdetektor in dem defekten Zustand ist.
  • Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung weisen andere Eigenschaften und Vorteile auf, die ersichtlich werden anhand oder näher erklärt sind in den begleitenden Figuren, die hierin vorgesehen sind, und der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, die gemeinsam dazu dienen, gewisse Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erklären.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Blockdiagramm eines Mildhybridelektrofahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 2 ist eine Explosivperspektivansicht eines MHSG gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 3 ist eine Querschnittsansicht eines MHSG-Rads gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 4 ist eine Ansicht, die eine Vorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine eines Mildhybridelektrofahrzeugs gemäß einer bespielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine eines Mildhybridelektrofahrzeugs gemäße einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Es ist zu verstehen, dass die begleitenden Figuren nicht notwendigerweise skaliert sind und eine etwas vereinfachte Darstellung von verschiedenen Eigenschaften sind, welche die Grundprinzipien der Erfindung illustrieren. Die spezifischen Gestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie hierin offenbart, beispielsweise einschließlich von spezifischen Abmessungen, Orientierungen, Positionierungen und Formen, werden teilweise durch die spezifisch vorgesehene Anwendung und Verwendungsumgebung festgelegt.
  • Bezugszeichen in den Figuren beziehen sich auf dieselben oder äquivalente Teile der vorliegenden Erfindung, durch die verschiedenen Figuren der Zeichnungen hin.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Nun wird detailliert auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, Beispiele welcher in den begleitenden Figuren gezeigt sind und nachstehend beschrieben werden. Während die Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist zu verstehen, dass die vorliegenden Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu begrenzen. Die Erfindung ist im Gegenteil dazu vorgesehen, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern auch verschiedene Alternativen, Abwandlungen, Äquivalente und andere Ausführungsformen, die in den Rahmen und Bereich der Erfindung fallen können, wie durch die begleitenden Ansprüche definiert.
  • Elemente, die keinen Bezug zur Beschreibung aufweisen, werden zum Zwecke der Klarheit beim Beschreiben der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weggelassen.
  • Da jede Komponente in den Figuren zufällig gezeigt ist zur Vereinfachung der Beschreibung, ist die vorliegende Erfindung nicht spezifisch auf die in den Figuren gezeigten Komponenten begrenzt.
  • 1 ist ein Blockdiagramm eines Mildhybridelektrofahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Wie in 1 gezeigt, weist das Mildhybridelektrofahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Brennkraftmaschine 10, ein Getriebe 20, einen Mildhybridstarter und Generator (MHSG) 30, eine Batterie 40, eine Differentialgetriebevorrichtung 50 und Räder 60 auf.
  • Die Brennkraftmaschine 10 verbrennt Kraftstoff und Luft zum Erzeugen eines Drehmoments, und eine Mehrzahl von Brennkraftmaschinen können als die Brennkraftmaschine 10 verwendet werden, einschließlich einer Benzinbrennkraftmaschine, einer Dieselbrennkraftmaschine, und einer Flüssiggas (LPG)-Brennkraftmaschine.
  • In Verbindung mit einer Drehmomentübertragung des Mildhybridelektrofahrzeugs, wird das von der Brennkraftmaschine 10 erzeugte Drehmoment auf eine Eingangswelle des Getriebes 20 übertragen, und die Drehmomentausgabe von einer Ausgangswelle des Getriebes 20 wird auf eine Achse übertragen über die Differentialgetriebevorrichtung 50. Die Achse rotiert die Räder 60, wobei das Mildhybridelektrofahrzeug durch das Drehmoment angetrieben wird, das von der Brennkraftmaschine 10 erzeugt wird.
  • Das Getriebe 20 kann ein automatisches Getriebe oder ein manuelles Getriebe sein. Das Automatikgetriebe steuert einen Hydraulikdruck durch Betätigen einer Mehrzahl von Magnetventilen in Abhängigkeit einer Geschwindigkeit des Mildhybridelektrofahrzeugs in einer Position eines Beschleunigungspedals, wobei eine Gangschaltung einer Zielgangschaltstufe betätig wird und Schalten der Gänge automatisch durchgeführt wird. Im Fall des manuellen Getriebes wird Schalten durchgeführt, wenn ein Fahrer ein Kupplungspedal betätigt und einen Gangschalthebel zu einer gewünschten Gangschaltstufe bewegt.
  • Der MHSG 30 ist zum Umwandeln von elektrischer Energie in mechanische Energie oder zum Umwandeln von mechanischer Energie in elektrische Energie geeignet. Mit anderen Worten startet der MHSG 30 die Brennkraftmaschine 10 oder erzeugt Strom in Abhängigkeit einer Leistung der Brennkraftmaschine 10. Zudem kann der MHSG 30 das Drehmoment der Brennkraftmaschine 10 unterstützen. Das milde Hybridelektrofahrzeug kann als ein Hauptmoment verwendet werden, und das Moment des MHSG 30 kann als ein Hilfsmoment verwendet werden. Die Brennkraftmaschine 10 und der MHSG 30 können miteinander durch einen Riemen bzw. Gurt 11 verbunden sein.
  • Die Batterie 40 kann dem MHSG 30 Strom zuführen und kann durch den Strom geladen werden, der durch den MHSG 30 wiedergewonnen wird. Die Batterie 40 ist eine Hochspannungsbatterie (z. B. 48V-Batterie) und kann eine Lithiumionenbatterie sein. Das milde Hybridelektrofahrzeug kann ferner einen Niedrigspannungsbatterie-Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler (LDC) aufweisen, der zum Umwandeln einer Spannung, die von der Batterie 40 zugeführt wird, in eine Niedrigspannung geeignet ist, und eine Niedrigspannungsbatterie (z. B. 12V-Batterie), Die zum Zuführen einer niedrigen Spannung zu einer Mehrzahl von elektrischen Lasten (z. B. einer Frontleuchte und einer Klimaanlage).
  • 2 ist eine Explosivperspektivansicht eines MHSG gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 3 ist eine Querschnittsansicht eines MHSG-Rads gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Unter Bezugnahme auf 2 und 3, weist ein MHSG 30 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Rotor 31 auf, einen Stator 32, ein erstes Gehäuse 33a, ein zweites Gehäuse 33b, ein drittes Gehäuse 33c, ein Leistungsmodul 34, ein Steuermodul 35, ein MHSG-Rad 300 und einen MHSG-Positionsdetektor 96.
  • Eine Rotationswelle 31a ist mit einem Zentrum des Rotors 31 gekoppelt, und der Rotor 31 ist in dem Stator 32 intern angeordnet, wobei ein Außenumfang des Rotors 31 von einem Innenumfang des Stators 32 um einen vorbestimmten Abstand getrennt ist. Der Rotor 31 ist intern angeordnet und drehbar in dem Stator 32.
  • Der Stator 32 weist einen Statorkern 32a mit einer elektrischen Stahlplatte und einer Spule 32b auf, die um den Statorkern 32a gewickelt ist. Die Spule 32b ist mit dem Leistungsmodul 34 stromverbunden, um einen Strome von dem Leistungsmodul 34 aufzunehmen. Wenn der Strom an die Spule 32b angelegt wird von dem Leistungsmodul 34, dreht sich der Rotor 31 gemäß einem Magnetfluss, und der MHSG 30 erzeugt das Moment.
  • Das erste Gehäuse 33a und das zweite Gehäuse 33b sind so ausgebildet, dass sie den Rotor 31 und den Stator 32 umgeben. Der Stator 32 kann in dem zweiten Gehäuse 33b intern befestigt sein.
  • Das zweite Gehäuse 33b und das dritte Gehäuse 33c sind zum umgeben des Leistungsmoduls 34 und des Steuermoduls 35 ausgebildet. Leistungsmodul 34 und das Steuermodul 35 können in dem dritten Gehäuse 33c intern befestigt sein.
  • Das Leistungsmodul 34 legt einen Strom an die Spule 32b des Stators 32 in Abhängigkeit eines Steuersignals des Steuermoduls 35 an.
  • Das Steuermodul 35 ist zum Steuern eines Betriebs des Leistungsmoduls 34 in Abhängigkeit eines Steuersignals einer Steuerung 80 eingerichtet (siehe 4) und ist zum Steuern des an die Spule 32b des Stators 32 angelegten Stroms geeignet. Zudem ist das Steuermodul 35 zum Empfangen eines Signals des MHSG-Positionsdetektors 96 geeignet und übermittelt ein entsprechendes Signal an die Steuerung 80.
  • Das MHSG-Rad 300 dreht sich integral mit dem Rotor 31. Ein Loch 340 ist bei dem Zentrum des MHSG-Rads 300 ausgebildet, und die Rotationswelle 31a des Rotors 31 kann zum Durchdringen des Lochs 340 fixiert sein. Zumindest drei Zähne 310, 320 und 330 sind an einem Umfang des MHSG-Rads ausgebildet. Eine Größe und Abstände der Mehrzahl der Zähne 310, 320 und 330 können von einander unterschiedlich sein.
  • Jeder der zumindest drei Zähne 310, 320 und 330 weist eine positive Flanke und eine negative Flanke auf. Hierin ist die positive Flanke ein Abschnitt, bei dem ein Zahn entlang einer Rotationsrichtung des MHSG-Rads 300 startet, und die negative Flanke ist ein Abschnitt bei Zahnendabschnitten entlang der Rotationsrichtung des MHSG-Rads 300.
  • Unter Bezugnahme auf 4 können ein Abstand b‘ zwischen einer positiven Flanke 312 und einer negativen Flanke 314 des ersten Zahns 310, ein Abstand d‘ zwischen einer positiven Flanke 322 und einer negativen Flanke 324 des zweiten Zahns 320, und ein Abstand f‘ zwischen einer positiven Flanke 332 und einer negativen Flanke 334 des dritten Zahns 330 voneinander unterschiedlich sein. Zudem können ein Abstand c‘ zwischen der negativen Flanke 314 des ersten Zahns 310 und der positiven Flanke 322 des zweiten Zahns 320, ein Abstand e‘ zwischen der negativen Flanke 324 des zweiten Zahns 320 und der positiven Flanke 332 des dritten Zahns 330, und ein Abstand a‘ zwischen der negativen Flanke 334 des dritten Zahns 330 und der positiven Flanke 312 des ersten Zahns 310 voneinander unterschiedlich sein.
  • Der MHSG-Positionsdetektor 96 ist zum Erfassen der Positionen der zumindest drei Zähne 310, 320 und 330 (das heißt einer Position des MHSG-Rads 300) eingerichtet, und zum Übermitteln eines entsprechenden Signals an das Steuermodul 35. Der MHSG-Positionsdetektor 96 kann fest angeordnet sein bei dem Leistungsmodul 34.
  • 4 ist eine Ansicht, die eine Vorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine eines Mildhybridelektrofahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Wie in 4 gezeigt, weist eine Vorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine eines Mildhybridelektrofahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Zündschalter 70, das MHSG-Rad 300, den MHSG-Positionsdetektor 96, die Steuerung 80 und den MHSG 30 auf.
  • Der Zündschalter 70 weist eine Mehrzahl von Kontaktpunkten auf. Die Mehrzahl von Kontaktpunkten umfasst einen AUS-Kontaktpunkt, einen ACC-Kontaktpunkt, einen AN-Kontaktpunkt, und einen START-Kontaktpunkt. Wenn der AUS-Kontaktpunkt ausgewählt wird, wird die Brennkraftmaschine 10 heruntergefahren. Wenn der ACC-Kontaktpunkt ausgewählt wird, werden Zubehöreinrichtungen wie ein Radio verwendet. Wenn der AN-Kontaktpunkt ausgewählt wird, können elektronische Einrichtungen unter Verwendung einer Spannung der Batterie 40 verwendet werden. Wenn der START-Kontaktpunkt ausgewählt wird, wird die Brennkraftmaschine 10 gestartet. Kontaktpunkte des Zündschalters 70 können durch einen Starterschlüssel oder einen Startknopf ausgewählt werden.
  • Ein Kurbelwellenrad 100 ist an einer Kurbelwelle 12 der Brennkraftmaschine 10 angebracht, wobei sich das Kurbelwellenrad 100 integral mit der Kurbelwelle 12 dreht, und eine Mehrzahl von Zähnen 110 sind an einem Umfang des Kurbelwellenrads 100 ausgebildet. Eine Größe und ein Abstand der Mehrzahl von Zähnen 110 sind gleich, und eine Führungsnut 11 ist an einem Abschnitt des Kurbelwellenrads 100 zum Erfassen einer Referenzposition der Kurbelwelle ausgebildet.
  • Ein Kurbelwellenpositionsdetektor 92 ist zum Erfassen einer Mehrzahl von Positionen der Mehrzahl von Zähnen 110 (das heißt einer Position der Kurbelwelle 12) eingerichtet und übermittelt ein entsprechendes Signal an die Steuerung 80. Die Steuerung 80 kann dazu eingerichtet sein, eine Rotationsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine 10 in Abhängigkeit des Signals des Kurbelwellenpositionsdetektors 92 zu erfassen.
  • Ein Nockenwellenrad 200 ist an einer Nockenwelle 14 der Brennkraftmaschine 10 angebracht, wobei das Nockenwellenrad 200 sich integral mit der Nockenwelle 14 dreht, und eine Mehrzahl von Zähnen 210, 220 und 230 mit nicht gleichmäßigen Abständen sind an einem Umfang des Nockenwellenrads 200 ausgebildet. Eine Größe und ein Abstand der Mehrzahl von Zähnen 210, 220 und 230 können voneinander unterschiedlich sein.
  • Ein Nockenwellenpositionsdetektor 94 ist zum Erfassen einer Mehrzahl von Positionen der Zähne 210, 220 und 230 (das heißt einer Position der Nockenwellen 14) ausgebildet und übermittelt ein entsprechendes Signal an die Steuerung 80. Die Steuerung 80 kann zum Erfassen der oberen Totpunktmitte (TDC) eines vorbestimmten Zylinders 16 in Abhängigkeit des Signals des Nockenwellenpositionsdetektors 94 eingerichtet sein. Im Fall eines Vierzylindermotors kann der vorbestimmte Zylinder 16 ein Nr. 1-Zylinder sein, und die Nockenwelle 14 kann sich einmal drehen, wenn sich die Kurbelwelle 12 zweimal dreht.
  • Das MHSG-Rad 300 ist an dem MHSG 30 angebracht, wobei das MHSG-Rad 300 sich integral mit dem MHSG 30 dreht, und zumindest drei Zähne 310, 320 und 330 sind an dem Umfang des MHSG 30 ausgebildet. Eine Größe und ein Abstand der zumindest drei Zähne 310, 320 und 330 kann voneinander unterschiedlich sein. Zudem können die Abstände der Zähne 310, 320 und 330 des MHSG-Rads 300 dieselben sein wie der Zähne 210, 220 und 230 des Nockenwellenrads 200 einer vorbestimmten Winkeldifferenz (x3-x2) .
  • Der MHSG-Positionsdetektor 96 ist zum Erfassen der Positionen der zumindest drei Zähne 310, 320 und 330 (das heißt einer Position des MHSG-Rads 300) eingerichtet und übermittelt ein entsprechendes Signal an das Steuermodul 35. Das Steuermodul 35 ist zum Übermitteln des Signals an die Steuerung 80 geeignet. Die Steuerung 80 kann dazu geeignet sein, die obere Totpunktmitte (TDC) des vorbestimmten Zylinders 16 in Abhängigkeit des Signals des MHSG-Positionsdetektors 96 zu erfassen.
  • Die Steuerung 80 kann zum Steuern eines Betriebs des MHSG 30 in Abhängigkeit der Signale des Nockenwellenpositionsdetektors 92, des Kurbelwellenpositionsdetektors 94 und des MHSG-Positionsdetektors 96 geeignet sein.
  • Die Steuerung 80 kann mit einem oder mehreren Prozessoren implementiert sein, die ausgeführt werden durch ein vorbestimmtes Programm, und das vorbestimmte Programm weist einen Serie von Befehlen auf zum Durchführen von jedem Schritt, das in einem Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine eines Mildhybridelektrofahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst sind, was nachstehend beschrieben wird.
  • Hiernach wird ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine eines Mildhybridelektrofahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 2, 3, 4 und 5 beschrieben.
  • 5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine eines Mildhybridelektrofahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Unter Bezugnahme auf 2, 3, 4 und 5 ist die Steuerung 80 dazu eingerichtet, einen Betrieb der Brennkraftmaschine 10 in Abhängigkeit der Signale des Kurbelwellenpositionsdetektors 92 und des Nockenwellenpositionsdetektors 94 während dem Betrieb des Mildhybridelektrofahrzeugs (S100) zu steuern.
  • Die Steuerung 80 ist zum Ermitteln, ob sich der Nockenwellenpositionsdetektor 94 in einem defekten Zustand befindet, eingerichtet (S110). Die Steuerung 80 kann dazu geeignet sein, zu ermitteln, dass sich der Nockenwellenpositionsdetektor 94 in dem defekten Zustand befindet in Abhängigkeit einer Unterbrechung des Signals des Nockenwellenpositionsdetektors 94 abnormalen Verhalten des Signals, und dergleichen.
  • Wenn sich der Nockenwellenpositionsdetektor 94 in einem normalen Zustand befindet (S110), ist die Steuerung 80 dazu geeignet, das Verfahren zum Starten der Brennkraftmaschine des Mildhybridelektrofahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu beenden. Die Steuerung 80 kann dazu geeignet sein, den Betrieb der Brennkraftmaschine 10 durch Ermitteln eines Kraftstoffeinspritztimings zu steuern und dergleichen, in Abhängigkeit der Signale des Kurbelwellenpositionsdetektors 92 und des Nockenwellenpositionsdetektors 94.
  • Wenn die Steuerung 80 ermittelt, dass sich der Nockenwellenpositionsdetektor 94 in dem defekten Zustand befindet (S110), kann die Steuerung 80 dazu eingerichtet sein, den Betrieb der Brennkraftmaschine 10 in Abhängigkeit der Signale des Kurbelwellenpositionsdetektors 92 und des MHSG-Positionsdetektors 96 zu steuern (S120). Gemäß der verwandten Technik kann die Steuerung 80, wenn sich der Nockenwellenpositionsdetektor 94 in dem defekten Zustand befindet, nicht einen Zylinder ermitteln, bei den Kraftstoff einzuspritzen ist, und daher muss die Brennkraftmaschine 10 ausgeschaltet werden. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Steuerung 80 jedoch dazu eingerichtet sein, die obere Totpunktmitte (TDC) des vorbestimmten Zylinders 16 in Abhängigkeit des Signals des MHSG-Positionsdetektors 96 zu ermitteln und den Betrieb der Brennkraftmaschine 10 zu steuern.
  • Die Steuerung 80 ist zum Ermitteln geeignet, ob der AUS-Kontaktpunkt des Zündschalters 70 ausgewählt ist (S130).
  • Wenn nicht der AUS-Kontaktpunkt des Zündschalters 70 ausgewählt ist (S130), ist die Steuerung 80 dazu eingerichtet, das Verfahren zum Starten der Brennkraftmaschine gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu enden. Die Steuerung 80 ist dazu eingerichtet, den Betrieb der Brennkraftmaschine 10 kontinuierlich in Abhängigkeit der Signale des Kurbelwellenpositionsdetektors 92 und des MHSG-Positionsdetektors 96 zu steuern.
  • Wenn der AUS-Kontaktpunkt des Zündschalters 70 ausgewählt ist (S130), ist die Steuerung 80 dazu eingerichtet, den MHSG 30 zu rotieren, wobei die Position der Kurbelwelle des Motors 10 eine vorbestimmte Position wird (S140). Die vorbestimmte Position kann durch einen Fachmann unter Berücksichtigung einer Effizienz eines Neustarts und von allgemeiner Verbrennungssicherheit ermittelt werden. Wenn die Position der Nockenwelle der vorbestimmten Position entspricht beim Neustarten der Brennkraftmaschine 10, kann das Kraftstoffeinspritzen initiiert werden von einem spezifischen Zylinder, wobei die Brennkraftmaschine 10 ohne eine Verzögerungszeit gestartet wird.
  • Indes kann die Steuerung 80 dazu eingerichtet sein, zu ermitteln, ob sich der Kurbelwellenpositionsdetektor 92 in einem defekten Zustand befindet (S110). Die Steuerung 80 kann dazu geeignet sein, zu ermitteln, dass sich der Kurbelwellenpositionsdetektor 92 in dem defekten Zustand befindet in Abhängigkeit einer Unterbrechung des Signals des Kurbelwellenpositionsdetektors 92, abnormalen Verhalten des Signals und dergleichen. Wenn die Steuerung 80 ermittelt, dass sich der Kurbelwellenpositionsdetektor 92 in dem defekten Zustand befindet (S110), kann die Steuerung 80 dazu eingerichtet sein, den Betrieb der Brennkraftmaschine 10 in Abhängigkeit des Signals des Nockenwellenpositionsdetektors 94 und des MHSG-Positionsdetektors 96 zu steuern.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, obwohl sich der Nockenwellenpositionsdetektor 94 oder der Kurbelwellenpositionsdetektor 92 in dem defekten Zustand befindet, die Brennkraftmaschine 10 ohne eine Verzögerungszeit gestartet werden.
  • Zur Vereinfachung der Beschreibung und der genauen Definitionen in den begleitenden Ansprüchen, wurden die Begriffe „obere“, „untere“, „oben“, „unten“, „aufwärts“, „abwärts“, „innere“, „äußere“, „innen“, „außen“, „einwärts“, „auswärts“, „intern“, „extern“, „vorne“, „hinten“, „zurück“, „vorwärts“ und „rückwärts“ verwendet, um Eigenschaften der beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Positionen von solchen Eigenschaften zu beschreiben, wie in den Figuren gezeigt.
  • Die vorstehende Beschreibung von spezifischen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden zum Zwecke der Illustration und Beschreibung vorgestellt. Sie sind nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf die spezifischen offenbarten Formen zu beschränken, und es ist evident, dass zahlreiche Abwandlungen und Variationen möglich sind im Lichte der vorstehenden Lehren. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um gewisse Prinzipien der Erfindung zu erklären und ihre praktische Anwendung, um einem Fachmann zu erlauben, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und auch Alternativen und Abwandlungen derselben nachzubilden und zu verwenden. Es ist gedacht, dass der Rahmen der Erfindung durch die begleitenden Ansprüche und ihre Äquivalente definiert ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 1020160153504 [0001]

Claims (10)

  1. Vorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine eines Mildhybridelektrofahrzeugs, wobei die Vorrichtung aufweist: einen Zündschalter mit einer Mehrzahl von Kontaktpunkten; einen Mildhybridstarter & -generator (MHSG) mit einem Stator und einem Rotor, der intern in dem Stator angeordnet ist, und der zum Starten der Brennkraftmaschine oder Erzeugen von Strom in Abhängigkeit einer Leistung der Brennkraftmaschine geeignet ist; ein MHSG-Rad, das sich gemeinsam mit dem Rotor dreht und mit zumindest drei Zähnen an einem Umfang desselben; einen MHSG-Positionsdetektor, der zum Erfassen von Positionen der Zähne geeignet ist; und eine Steuerung, die zum Ermitteln einer oberen Totpunktmitte (TDC) eines vorbestimmten Zylinders in Abhängigkeit eines Signals des MHSG-Positionsdetektors geeignet ist und zum Rotieren des MHSG zum Starten der Brennkraftmaschine.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der eine Größe und ein Abstand der zumindest drei Zähne voneinander unterschiedlich sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die zumindest drei Zähne einen ersten Zahn, einen zweiten Zahn und einen dritten Zahn aufweisen, wobei ein Abstand zwischen einer positiven Flanke und einer negativen Flanke des ersten Zahns, ein Abstand zwischen einer positiven Flanke und einer negativen Flanke des zweiten Zahns, und ein Abstand zwischen einer positiven Flanke und einer negativen Flanke des dritten Zahns voneinander unterschiedlich sind, und ein Abstand zwischen der negativen Flanke des ersten Zahns und der positiven Flanke des zweiten Zahns, ein Abstand der negativen Flanke des zweiten Zahns und der positiven Flanke des dritten Zahns, und ein Abstand zwischen der negativen Flanke des dritten Zahns und der positiven Flanke des ersten Zahns voneinander unterschiedlich sind.
  4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der, wenn sich ein Nockenwellenpositionsdetektor in einem defekten Zustand befindet, die Steuerung dazu eingerichtet ist, einen Betrieb der Brennkraftmaschine unter Verwendung des MHSG-Positionsdetektors zu steuern.
  5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der, wenn sich ein Kurbelwellenpositionsdetektor in einem defekten Zustand befindet, die Steuerung dazu eingerichtet ist, einen Betrieb der Brennkraftmaschine unter Verwendung des MHSG-Positionsdetektors zu steuern.
  6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Kontaktpunkte einen AUS-Kontaktpunkt einschließen, und wobei, wenn der AUS-Kontaktpunkt ausgewählt ist, die Steuerung dazu eingerichtet ist, den MHSG zu drehen, so dass eine Position einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine zu einer vorbestimmten Position wird.
  7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der ein Loch bei einem Zentrum des MHSG-Rads ausgebildet ist, und eine Rotationswelle des Rotors das Loch durchdringt.
  8. Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine unter Verwendung einer Vorrichtung mit einem Zündschalter mit einer Mehrzahl von Kontaktpunkten; einen Mildhybridstarter & -generator (MHSG) mit einem Stator und einem Rotor, der in dem Stator intern angeordnet ist und zum Starten der Brennkraftmaschine oder Erzeugen von Strom in Abhängigkeit einer Leistung der Brennkraftmaschine geeignet ist; einem MHSG-Rad, das sich mit dem Rotor integral dreht und zumindest drei Zähnen an einem Umfang desselben; einem MHSG-Positionsdetektor, der zum Erfassen von Positionen der Zähne geeignet ist; und einer Steuerung, die zum Ermitteln einer oberen Totpunktmitte (TDC) eines vorbestimmten Zylinders in Abhängigkeit eines Signals des MHSG-Positionsdetektors geeignet ist und zum Rotieren des MHSG zum Starten der Brennkraftmaschine, wobei das Verfahren umfasst: Ermitteln, ob sich ein Nockenwellenpositionsdetektor in einem defekten Zustand befindet; und Steuern eines Betriebs der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von Signalen eines Kurbelwellenpositionsdetektors und des MHSG-Positionsdetektors, wenn sich der Nockenwellenpositionsdetektor in dem defekten Zustand befindet.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, das ferner umfasst: Ermitteln, ob sich der Kurbelwellenpositionsdetektor in einem defekten Zustand befindet; und Steuern eines Betriebs der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von Signalen des Nockenwellenpositionsdetektors und des MHSG-Positionsdetektors, wenn sich der Kurbelwellenpositionsdetektor in dem defekten Zustand befindet.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, das ferner umfasst: Ermitteln, ob ein AUS-Kontaktpunkt des Zündschalters ausgewählt ist, wobei die Kontaktpunkte den AUS-Kontaktpunkt aufweisen; und Rotieren des MHSGs, so dass eine Position einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine eine vorbestimmte Position wird, wenn der AUS-Kontaktpunkt des Zündschalters ausgewählt ist.
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