DE102017222149A1

DE102017222149A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Starten einer Maschine eines Mild-Hybrid-Elektrofahrzeugs

Info

Publication number: DE102017222149A1
Application number: DE102017222149.6A
Authority: DE
Inventors: Youngmin Kim; Yong Ug KIM
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2016-12-13
Filing date: 2017-12-07
Publication date: 2018-06-14
Also published as: US20180163686A1; US10323617B2; KR102394561B1; KR20180067985A; CN108216183A; CN108216183B

Abstract

Eine Vorrichtung zum Starten einer Maschine eines Mild-Hybrid-Elektrofahrzeugs kann umfassen: einen Zündschalter, der eine Vielzahl von Kontaktpunkten enthält; einen Außentemperaturdetektor, der zum Detektieren einer Außentemperatur des Mild-Hybrid-Elektrofahrzeugs eingerichtet ist; einen SOC-Detektor, der zum Detektieren eines Ladezustands (SOC) einer Batterie eingerichtet ist; einen Mild-Hybrid-Starter & Generator (MHSG), der einen Stator und einen innerhalb des Stators angeordneten Rotor enthält und die Maschine startet oder entsprechend einer Leistungsabgabe der Maschine Elektrizität erzeugt; einen Starter, der die Maschine startet; ein MHSG-Rad, das integral mit dem Rotor dreht und auf seinem Umfang zumindest drei Zähne aufweist; einen MHSG-Positionsdetektor, der zum Detektieren von Positionen der Zähne eingerichtet ist; und einen Controller, der einen oberen Totpunkt (TDC) eines vorbestimmten Zylinders basierend auf einem Signal des MHSG-Positionsdetektors bestimmt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität für die am 13. Dezember 2016 eingereichte koreanische Patentanmeldung Nr. 10-2016-0169481 , deren gesamter Inhalt hierin durch diesen Verweis für alle Zwecke einbezogen ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Starten einer Maschine eines Mild-Hybrid-Elektrofahrzeugs.
Beschreibung der verwandten Technik
Wie in der Technik allgemein bekannt ist, nutzt ein Hybrid-Elektrofahrzeug eine Verbrennungsmaschine und eine Batterieleistungsquelle gemeinsam. Das Hybrid-Elektrofahrzeug kombiniert effizient ein Drehmoment der Verbrennungsmaschine und ein Drehmoment eines Motors.
Hybrid-Elektrofahrzeuge können gemäß einem Verhältnis der Leistungsverteilung zwischen einer Maschine und einem Motor in einem Voll-Typ und einen Mild-Typ unterteilt werden. Im Fall des Mild-Typs eines Hybrid-Elektrofahrzeugs (worauf im Folgenden als ein Mild-Hybrid-Elektrofahrzeug verwiesen wird) wird anstelle einer Lichtmaschine ein Mild-Hybrid-Starter & Generator (MHSG) verwendet, der dafür eingerichtet ist, die Maschine zu starten oder entsprechend einer Leistungsabgabe der Maschine Elektrizität zu erzeugen. Im Fall des Voll-Typs eines Hybrid-Elektrofahrzeugs wird ein Antriebsmotor, der dafür eingerichtet ist, ein Antriebsmoment zu erzeugen, zusätzlich zu einem integrierten Starter & Generator (ISG) genutzt, der dafür eingerichtet ist, die Maschine zu starten oder Elektrizität zu erzeugen.
Der MHSG kann ein Drehmoment der Maschine gemäß Fahrzuständen des Fahrzeugs unterstützen und kann eine Batterie (z.B. 48 V-Batterie) über regeneratives Bremsen aufladen. Dementsprechend kann eine Kraftstoffeffizienz des Mild-Hybrid-Elektrofahrzeugs verbessert werden.
Das Mild-Hybrid-Elektrofahrzeug umfasst einen Starter und den MHSG, die als Motoren zum Starten der Maschine genutzt werden. Wenn die Maschine durch den Starter bei sehr kaltem Wetter gestartet wird, kann es ein Problem insofern geben, als eine Zeit, die erforderlich ist, um die Maschine zu starten, verlängert wird.
Die in dem präsentierten Abschnitt zum Hintergrund der Erfindung offenbarte Information dient nur zur Verbesserung eines Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und mag nicht als eine Anerkennung oder irgendeine Form einer Andeutung dafür genommen werden, dass die vorliegende Erfindung den einem Fachmann auf dem Gebiet schon bekannten Stand der Technik bildet.
KURZZUSAMMENFASSUNG
Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Starten einer Maschine eines Mild-Hybrid-Elektrofahrzeugs mit Vorteilen einer Verbesserung der Startfähigkeit der Maschine, wenn eine Außentemperatur niedrig ist, vorzusehen.
Eine Vorrichtung zum Starten einer Maschine eines Mild-Hybrid-Elektrofahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann umfassen: einen Zündschalter, der eine Vielzahl von Kontaktpunkten enthält; einen Außentemperaturdetektor, der zum Detektieren einer Außentemperatur des Mild-Hybrid-Elektrofahrzeugs eingerichtet ist; einen SOC-Detektor, der dafür eingerichtet ist, einen Ladezustand (SOC) einer Batterie zu detektieren; einen Mild-Hybrid-Starter % Generator (MHSG), der einen Stator und einen innerhalb des Stators angeordneten Rotor enthält und die Maschine startet oder entsprechend einer Leistungsabgabe der Maschine Elektrizität erzeugt; einen Starter, der die Maschine startet; ein MHSG-Rad, das integral mit dem Rotor dreht und auf seinem Umfang zumindest drei Zähne aufweist; einen MHSG-Positionsdetektor, der dafür eingerichtet ist, Positionen der Zähne zu detektieren; und einen Controller, der einen oberen Totpunkt (TDC) eines vorbestimmten Zylinders basierend auf einem Signal des MHSG-Positionssensors bestimmt, wobei der Controller den MHSG und den Starter betätigt, um die Maschine zu starten, wenn die Außentemperatur geringer als eine vorbestimmte Temperatur ist und der SOC der Batterie höher als ein vorbestimmter SOC ist.
Wenn die Außentemperatur geringer als die vorbestimmte Temperatur ist und der SOC der Batterie höher als der vorbestimmte SOC ist, kann der Controller den MHSG so betätigen, dass eine Position einer Nockenwelle der Maschine eine vorbestimmte Position wird.
Wenn die Außentemperatur höher als die oder gleich der vorbestimmten Temperatur ist, kann der Controller den Starter betätigen, um die Maschine zu starten.
Wenn die Außentemperatur geringer als die vorbestimmte Temperatur ist und der SOC der Batterie kleiner oder gleich dem vorbestimmten SOC ist, kann der Controller den Starter betätigen, um die Maschine zu starten.
Größen und Intervalle der zumindest drei Zähne können voneinander verschieden sein.
Die zumindest drei Zähne können einen ersten Zahn, einen zweiten Zahn und einen dritten Zahn umfassen, eine Distanz zwischen einer positiven Flanke und einer negativen Flanke des ersten Zahns, eine Distanz zwischen einer positiven Flanke und einer negativen Flanke des zweiten Zahns und eine Distanz zwischen einer positiven Flanke und einer negativen Flanke des dritten Zahns können voneinander verschieden sein, und eine Distanz zwischen der negativen Flanke des ersten Zahns und einer positiven Flanke des zweiten Zahns, eine Distanz zwischen der negativen Flanke des zweiten Zahns und der positiven Flanke des dritten Zahns und eine Distanz zwischen der negativen Flanke des dritten Zahns und der positiven Flanke des ersten Zahns können voneinander verschieden sein.
Bei einer Mitte des MHSG-Rades kann ein Loch ausgebildet sein, und eine Drehwelle des Rotors kann das Loch durchdringen.
Ein Verfahren zum Starten einer Maschine unter Verwendung einer Vorrichtung, die einen Zündschalter umfasst, der eine Vielzahl von Kontaktpunkten enthält; einen Außentemperaturdetektor, der zum Detektieren einer Außentemperatur eines Mild-Hybrid-Elektrofahrzeugs eingerichtet ist; einen SOC-Detektor, der zum Detektieren eines Ladezustands (SOC) einer Batterie eingerichtet ist; einen Mild-Hybrid-Starter & Generator (MHSG), der einen Stator und einen innerhalb des Stators angeordneten Rotor enthält und die Maschine startet oder entsprechend einer Leistungsabgabe der Maschine Elektrizität erzeugt; einen Starter, der die Maschine startet; ein MHSG-Rad, das integral mit dem Rotor dreht und auf seinem Umfang zumindest drei Zähne aufweist; einen MHSG-Positionsdetektor, der dafür eingerichtet ist, Positionen der Zähne zu detektieren; und einen Controller, der einen oberen Totpunkt (TDC) eines vorbestimmten Zylinders basierend auf einem Signal des MHSG-Positionsdetektors bestimmt, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann umfassen: Vergleichen der Außentemperatur mit einer vorbestimmten Temperatur; Vergleichen des SOC der Batterie mit einem vorbestimmten SOC, wenn die Außentemperatur geringer als die vorbestimmte Temperatur ist; und Betätigen des MHSG und des Starters, um die Maschine zu starten, wenn der SOC der Batterie höher als der vorbestimmte SOC ist.
Das Verfahren kann ferner, wenn die Außentemperatur geringer als die vorbestimmte Temperatur ist und der SOC der Batterie höher als der vorbestimmte SOC ist, ein Betätigen des MHSG einschließen, so dass eine Position einer Nockenwelle der Maschine eine vorbestimmte Position wird.
Ferner kann das Verfahren, wenn die Außentemperatur höher als oder gleich der vorbestimmten Temperatur ist, ein Betätigen des Starters einschließen, um die Maschine zu starten.
Überdies kann das Verfahren, wenn die Außentemperatur kleiner oder gleich der vorbestimmten Temperatur ist und der SOC der Batterie gleich dem oder geringer als der vorbestimmte SOC ist, ein Betätigen des Starters einschließen, um die Maschine zu starten.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden ein MHSG und ein Starter gleichzeitig betätigt, wenn eine Außentemperatur sehr niedrig ist, was eine Startfähigkeit einer Maschine verbessert.
Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung weisen andere Merkmale und Vorteile auf, welche aus den beiliegenden Zeichnungen, welche hierin einbezogen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich werden oder darin detaillierter dargelegt sind, welche zusammen dazu dienen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm eines Mild-Hybrid-Elektrofahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines MHSG gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Querschnittsansicht eines MHSG-Rades gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine Ansicht, die eine Vorrichtung zum Starten einer Maschine eines Mild-Hybrid-Elektrofahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Starten einer Maschine eines Mild-Hybrid-Elektrofahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

Man kann verstehen, dass die beigefügten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind, wobei sie eine ein wenig vereinfachte Darstellung verschiedener Merkmale präsentieren, die für die Grundprinzipien der Erfindung beispielhaft sind. Die spezifischen Entwurfsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin offenbart werden, einschließlich beispielsweise spezifischer Abmessungen, Orientierungen, Lagen und Formen werden zum Teil durch die besonders beabsichtigte Anwendung und Nutzungsumgebung bestimmt.
In den Figuren verweisen Bezugszeichen die mehreren Figuren der Zeichnung hindurch auf die gleichen oder äquivalenten Teile der vorliegenden Erfindung.
DETAILBESCHREIBUNG
Nun wird im Detail auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung(en) Bezug genommen, deren Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht und im Folgenden beschrieben sind. Obgleich die Erfindung(en) in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird (werden), versteht es sich, dass die vorliegende Beschreibung die Erfindung(en) nicht auf jene beispielhaften Ausführungsformen beschränken soll. Vielmehr soll(sollen) die Erfindung(en) nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen abdecken, die innerhalb des Geists und Umfangs der Erfindung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, einbezogen werden können.
In der folgenden detaillierten Beschreibung werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen umfassender beschrieben, in welchen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auf die beispielhaften Ausführungsformen nicht beschränkt, welche hierin beschrieben werden, und kann auf mehrere unterschiedliche Weisen modifiziert werden.
Teile, welche nicht mit der Beschreibung zusammenhängen, sind weggelassen, um die beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung deutlich zu beschreiben, und gleiche Bezugsziffern beziehen sich die Beschreibung hindurch auf gleiche oder ähnliche Elemente.
Da jede Komponente in den Zeichnungen für eine einfache Beschreibung beliebig veranschaulicht ist, ist die vorliegende Erfindung auf die in den Zeichnungen veranschaulichten Komponenten nicht sonderlich beschränkt.
1 ist ein Blockdiagramm eines Mild-Hybrid-Elektrofahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 1 dargstellt ist, umfasst ein Mild-Hybrid-Elektrofahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Maschine 10, ein Getriebe 20, einen Mild-Hybrid-Starter & Generator (MHSG) 30, einen Starter 40, eine Batterie 50, eine Differentialgetriebevorrichtung 60 und ein Rad 65.
Die Maschine 10 verbrennt Kraftstoff und Luft, um chemische Energie in mechanische Energie umzuwandeln. Zündeinstellung, Luftmenge, Kraftstoffmenge und Luft-KraftstoffVerhältnis können gesteuert werden, um ein Verbrennungsmoment der Maschine 10 zu erzeugen.
Unter Bezugnahme auf eine Drehmomentübertragung des Mild-Hybrid-Elektrofahrzeugs wird ein von der Maschine 10 erzeugtes Drehmoment an eine Antriebswelle des Getriebes 20 übertragen, und ein von einer Abtriebswelle des Getriebes 20 abgegebenes Drehmoment wird über die Differentialgetriebevorrichtung 60 an eine Achse übertragen. Die Achse dreht das Rad 65, so dass das Mild-Hybrid-Elektrofahrzeug durch das von der Maschine 10 erzeugte Drehmoment fährt.
Das Getriebe 20 kann ein Automatikgetriebe oder ein manuelles Getriebe sein. Das Automatikgetriebe steuert einen hydraulischen Druck durch Betätigen einer Vielzahl von Solenoidventilen basierend auf einer Geschwindigkeit des Mild-Hybrid-Elektrofahrzeugs und einer Stellung eines Gaspedals, so dass ein Schaltgetriebe einer Zielgangstufe betätigt wird und ein Schalten automatisch durchgeführt wird. Im Fall des manuellen Getriebes wird ein Schalten ausgeführt, wenn ein Fahrer ein Kupplungspedal tritt und einen Ganghebel zu einer gewünschten Gangstufe bewegt.
Der MHSG 30 wandelt elektrische Energie in mechanische Energie um oder wandelt die mechanische Energie in die elektrische Energie um. Mit anderen Worten startet der MHSG 30 die Maschine 10 oder erzeugt Elektrizität entsprechend einer Leistungsabgabe der Maschine 10. Außerdem kann der MHSG 30 das Drehmoment der Maschine 10 unterstützen. Das Drehmoment der Maschine 10 kann als Hauptdrehmoment genutzt werden, und ein Drehmoment des MHSG 30 kann als zusätzliches Drehmoment genutzt werden. Der MHSG 30 kann über einen Riemen 32 mit einer Kurbelwelle 12 und einer Nockenwelle 14 der Maschine 10 verbunden sein.
Der Starter 40 startet die Maschine 10. Der Starter 40 kann mit der Kurbelwelle 12 direkt verbunden sein.
Die Batterie 50 kann Elektrizität an den MHSG 30 liefern und kann durch mittels des MHSG 30 rückgewonnene Elektrizität aufgeladen werden. Die Batterie 50 ist eine Hochspannungsbatterie (z.B. 48 V-Batterie) und kann eine Lithium-Ionen-Batterie sein. Das Mild-Hybrid-Elektrofahrzeug kann ferner einen DC-DC-Wandler einer Niederspannungsbatterie (LDC) enthalten, der eine von der Batterie 50 gelieferte Spannung in eine niedrige Spannung umwandelt, und eine Niederspannungsbatterie (z.B. eine 12 V-Batterie), die eine niedrige Spannung an elektrische Lasten (z.B. einen Scheinwerfer und eine Klimaanlage) liefert.
2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines MHSG gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 3 ist eine Querschnittsansicht eines MHSG-Rades gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bezug nehmend auf 2 und 3 kann ein MHSG 30 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Rotor 31, einen Stator 32, ein erstes Gehäuse 33a, ein zweites Gehäuse 33b, ein drittes Gehäuse 33c, ein Leistungsmodul 34, ein Steuerungsmodul 35, ein MHSG-Rad 300 und einen MHSG-Positionsdetektor 96 umfassen.
Eine Drehwelle 31a ist mit einer Mitte des Rotors 31 gekoppelt, und der Rotor 31 ist im Innern des Stators 32 so angeordnet, dass ein äußerer Umfang des Rotors 31 von einem inneren Umfang des Stators 32 um ein vorbestimmtes Intervall beabstandet ist. Der Rotor 31 ist innerhalb des Stators 32 drehbar angeordnet.
Der Stator 32 umfasst einen Statorkern 32a, der eine elektrische Stahlplatte enthält, und eine um den Statorkern 32a gewickelte Spule 32b. Die Spule 32b ist mit dem Leistungsmodul 34 elektrisch verbunden, um Strom von Leistungsmodul 34 zu empfangen. Wenn der Strom vom Leistungsmodul 34 an die Spule 32b angelegt wird, wird der Rotor 31 durch einen Fluss gedreht, und der MHSG 30 erzeugt ein Drehmoment.
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 ist im Innern des zweiten Gehäuses 33b fest installiert.
Das zweite Gehäuse 33b und das dritte Gehäuse 33c sind so ausgebildet, dass sie das Leistungsmodul 34 und das Steuerungsmodul 35 umgeben. Das Leistungsmodul 34 und das Steuerungsmodul 35 können im Innern des dritten Gehäuses 33c fest installiert sein.
Das Leistungsmodul 34 legt gemäß einem Steuerungssignal des Steuerungsmoduls 35 den Strom an die Spule 32b des Stators 32 an.
Das Steuerungsmodul 35 steuert einen Betrieb des Leistungsmoduls 34 gemäß einem Steuerungssignal eines Controllers 80 (siehe 4) und steuert den an die Spule 32b des Stators 32 angelegten Strom. Außerdem empfängt das Steuerungsmodul 35 ein Signal des MHSG-Positionsdetektors 96 und sendet ein dementsprechendes Signal an den Controller 80.
Das MHSG-Rad 300 dreht integral mit dem Rotor 31. Ein Loch 340 ist bei einer Mitte des MHSG-Rades 300 ausgebildet, und die Drehwelle 31a des Rotors 31 kann so befestigt werden, dass sie das Loch 340 durchdringt. Zumindest drei Zähne 310, 320 und 330 sind auf einem Umfang des MHSG-Rades 300 ausgebildet. Größen und Intervalle der Vielzahl von Zähnen 310, 320 und 330 können voneinander verschieden sein.
Jeder der zumindest drei Zähne 310, 320 und 330 umfasst eine positive Flanke und eine negative Flanke. Die positive Flanke ist hierin ein Abschnitt, wo ein Zahn entlang einer Drehrichtung des MHSG-Rades 300 beginnt, und die negative Flanke ist ein Abschnitt, wo ein Zahn entlang der Drehrichtung des MHSG-Rades 300 endet.
Eine Distanz b‘ zwischen einer positiven Flanke 312 und einer negativen Flanke 314 des ersten Zahns 310, eine Distanz d‘ zwischen einer positiven Flanke 322 und einer negativen Flanke 324 des zweiten Zahns 320 und eine Distanz f‘ zwischen einer positiven Flanke 332 und einer negativen Flanke 334 des dritten Zahns 330 können voneinander verschieden sein. Außerdem können eine Distanz c‘ zwischen der negativen Flanke 314 des ersten Zahns 310 und der positiven Flanke 322 des zweiten Zahns 320, eine Distanz e‘ zwischen der negativen Flanke 324 des zweiten Zahns 320 und der positiven Flanke 332 des dritten Zahns 330 und eine Distanz a‘ zwischen der negativen Flanke 334 des dritten Zahns 330 und der positiven Flanke 312 des ersten Zahns 310 voneinander verschieden sein.
Der MHSG-Positionsdetektor 96 detektiert Positionen der zumindest drei Zähne 310, 320 und 330 (d.h. eine Position des MHSG-Rads 300) und sendet ein dementsprechendes Signal an das Steuerungsmodul 35. Der MHSG-Positionsdetektor 96 kann an dem Leistungsmodul 34 fest angeordnet sein.
4 ist eine Ansicht, die eine Vorrichtung zum Starten einer Maschine eines Mild-Hybrid-Elektrofahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Wie in 4 gezeigt ist, kann eine Vorrichtung zum Starten einer Maschine gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Zündschalter 72, einen Außentemperaturdetektor 74, einen SOC-Detektor 76, das MHSG-Rad 300, den MHSG-Positionsdetektor 96, den Controller 80, den MHSG 30 und einen Starter 40 umfassen.
Der Zündschalter 72 kann eine Vielzahl von Kontaktpunkten enthalten. Die Vielzahl von Kontaktpunkten kann einen AUS-Kontaktpunkt, einen ACC-Kontaktpunkt, einen AN-Kontaktpunkt und einen START-Kontaktpunkt umfassen. Wenn der AUS-Kontaktpunkt ausgewählt ist, ist der Motor ausgeschaltet. Wenn der ACC-Kontaktpunkt ausgewählt ist, können Zusatzgeräte einschließlich eines Radios genutzt werden. Wenn der AN-Kontaktpunkt ausgewählt ist, können elektronische Vorrichtungen, die eine Spannung der Batterie 50 nutzen, verwendet werden. Wenn der START-Kontaktpunkt ausgewählt wird, wird die Maschine 10 gestartet. Kontaktpunkte des Zündschalters 72 können durch einen Zündschlüssel oder eine Starttaste ausgewählt werden.
Der Außentemperaturdetektor 74 detektiert eine Außentemperatur des Mild-Hybrid-Elektrofahrzeugs und sendet ein dementsprechendes Signal an den Controller 80.
Der SOC-Detektor 76 detektiert einen Ladezustand (SOC) der Batterie 50 und sendet ein dementsprechendes Signal an den Controller 80.
Ein Kurbelwellenrad 100 ist an der Kurbelwelle 12 der Maschine 10 so montiert, dass es mit der Kurbelwelle 12 integral dreht, und eine Vielzahl von Zähnen 110 ist auf einem Umfang des Kurbelwellenrades 100 ausgebildet. Größen und Intervalle der Vielzahl von Zähnen 110 sind die gleichen, und eine Führungsrille 115 ist auf einem Abschnitt des Kurbelwellenrads 100 ausgebildet, um eine Referenzposition der Kurbelwelle 10 zu detektieren.
Der Kurbelwellen-Positionsdetektor 92 detektiert Positionen der Vielzahl von Zähnen 110 (d.h. eine Position der Kurbelwelle 12) und sendet ein dementsprechendes Signal an den Controller 80. Der Controller 80 kann basierend auf dem Signal des Kurbelwellen-Positionsdetektors 92 eine Drehzahl der Maschine 10 bestimmen.
Ein Nockenwellenrad 200 ist an der Nockenwelle 14 der Maschine 10 so montiert, dass es mit der Nockenwelle 14 integral dreht, und eine Vielzahl von Zähnen 210, 220 und 230 mit einem nicht einheitlichen Intervall ist auf einem Umfang des Nockenwellenrades 200 ausgebildet. Größen und Intervalle der Vielzahl von Zähnen 210, 220 und 230 können voneinander verschieden sein.
Der Nockenwellen-Positionsdetektor 94 detektiert Positionen von Zähnen 210, 220 und 230 (d.h. eine Position der Nockenwelle 14) und sendet ein dementsprechendes Signal an den Controller 80. Der Controller 80 kann basierend auf dem Signal des Nockenwellen-Positionsdetektors 94 einen oberen Totpunkt (TDC) eines vorbestimmten Zylinders 16 detektieren. Im Fall einer Maschine mit vier Zylindern kann der vorbestimmte Zylinder 16 ein erster Zylinder sein, und die Nockenwelle 14 kann einmal drehen, wenn die Kurbelwelle 12 zweimal dreht.
Das MHSG-Rad 300 ist an dem MHSG 30 so montiert, dass es mit dem MHSG 30 integral dreht, und zumindest drei Zähne 310, 320 und 330 sind auf dem Umfang des MHSG 30 ausgebildet. Größen und Intervalle der zumindest drei Zähne 310, 320 und 330 können voneinander verschieden sein. Außerdem sind Intervalle der Zähne 310, 320 und 330 des MHSG-Rads 300 gemäß einer vorbestimmten Winkeldifferenz (x3-x2) die gleichen wie die der Zähne 210, 220 und 230 des Nockenwellenrades.
Der MHSG-Positionsdetektor 96 detektiert Positionen der zumindest drei Zähne 310, 320 und 330 (d.h. eine Position des MHSG-Rads 300) und sendet ein dementsprechendes Signal an das Steuerungsmodul 35. Das Steuerungsmodul 35 sendet das Signal an den Controller 80. Der Controller 80 kann einen oberen Totpunkt (TDC) des vorbestimmten Zylinders 16 basierend auf dem Signal des MHSG-Positionsdetektors 96 detektieren.
Der Controller 80 kann einen Betrieb des MHSG 30 basierend auf den Signalen des Kurbelwellen-Positionsdetektors 92, des Nockenwellen-Positionsdetektors 94 und des MHSG-Positionsdetektors 96 steuern. Außerdem kann der Controller 80 Operationen des MHSG 30 und des Starters 40 basierend auf den Signalen des Zündschalters 72, des Außentemperaturdetektors 74 und des SOC-Detektors 76 steuern. Der Controller 80 kann mit einem oder mehreren Prozessoren implementiert sein, die durch ein vorbestimmtes Programm gesteuert werden, und das vorbestimmte Programm kann eine Reihe von Befehlen zum Ausführen jedes Schritts enthalten, der in einem Verfahren zum Starten einer Maschine eines Mild-Hybrid-Elektrofahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist, das im Folgenden beschrieben wird.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Starten einer Maschine eines Mild-Hybrid-Elektrofahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 2 bis 5 im Detail beschrieben.
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Starten einer Maschine eines Mild-Hybrid-Elektrofahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Bezug nehmend auf 2 bis 5 bestimmt bei Schritt S100 der Controller 80, ob der START-Kontaktpunkt des Zündschalters 72 ausgewählt ist.
Wenn der START-Kontaktpunkt des Zündschalters 72 bei Schritt S100 nicht ausgewählt ist, beendet der Controller 80 das Verfahren zum Starten der Maschine des Mild-Hybrid-Elektrofahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wenn der START-Kontaktpunkt des Zündschalters 72 bei Schritt S100 ausgewählt ist, vergleicht der Controller 80 bei Schritt S110 die Außentemperatur mit einer vorbestimmten Temperatur. Die vorbestimmte Temperatur kann von einem Durchschnittsfachmann festgelegt werden, um zu bestimmen, ob eine Kaltstartbedingung der Maschine 10 erfüllt ist. Beispielsweise kann die vorbestimmte Temperatur -20°C betragen.
Wenn bei Schritt S110 die Außentemperatur höher als oder gleich der vorbestimmten Temperatur ist, betätigt der Controller 80 bei Schritt S120 den Starter 30, um die Maschine 10 zu starten.
Wenn bei S110 die Außentemperatur geringer als die vorbestimmte Temperatur ist, vergleicht bei Schritt S130 der Controller 80 den SOC der Batterie 50 mit einem vorbestimmten SOC. Der vorbestimmte SOC kann von einem Durchschnittsfachmann festgelegt werden, um zu bestimmen, ob die Batterie 50 ganz entladen werden kann.
Wenn bei Schritt S130 der SOC der Batterie 50 gleich dem oder geringer als der vorbestimmte SOC ist, betätigt der Controller 80 bei Schritt 120 den Starter 40, um die Maschine 10 zu starten. Mit anderen Worten besteht, wenn der MHSG 30 und der Starter 40 gleichzeitig betätigt werden, um die Maschine 10 bei Schritt 120 zu starten, eine Möglichkeit, dass die Batterie 50 vollständig entladen wird und somit nur der Starter 40 betätigt wird, um die Maschine 10 zu starten.
Wenn bei Schritt 130 der SOC der Batterie 50 höher als der vorbestimmte SOC ist, betätigt bei Schritt 140 der Controller 80 den MHSG 30, so dass die Position der Nockenwelle 14 der Maschine 10 eine vorbestimmte Position wird. Die vorbestimmte Position kann von einem Durchschnittsfachmann unter Berücksichtigung einer Effizienz des Startens und Verbrennungssicherheit festgelegt werden. Da die Position der Nockenwelle 14 bei der vorbestimmten Position vorliegt, wenn der Motor 10 gestartet wird, kann eine Kraftstoffeinspritzung von einem spezifischen Zylinder begonnen werden, was den Motor 10 ohne Zeitverzögerung startet.
Wenn die Position der Nockenwelle 14 die vorbestimmte Position wird, betätigt der Controller 80 bei Schritt S150 den MHSG 30 und den Starter 40, um die Maschine 10 zu starten. Dementsprechend kann eine Startfähigkeit der Maschine 10 verbessert werden, selbst wenn eine Außentemperatur sehr niedrig ist.
Wie oben beschrieben wurde, kann gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Startfähigkeit der Maschine 10 bei sehr kaltem Wetter verbessert werden.
Für eine zweckmäßige Erläuterung und genaue Definition in den beigefügten Ansprüchen werden die Begriffe „oberer“, „unterer“, „interner“, „äußerer“, „auf“, „ab“ „höher“, „niedriger“, „aufwärts“, „abwärts“, „vorderer“, „hinterer“, „rückwärtig“, „innen“, „außen“, „einwärts“, „auswärts“, „intern“, „extern“, „intern“ „äußerer“ „vorwärts“ und „rückwärts“ verwendet, um Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Positionen solcher Merkmale, wie sie in den Figuren dargestellt sind, zu beschreiben.
Die vorhergehenden Beschreibungen spezifischer beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden zu Veranschaulichungs- und Beschreibungszwecken präsentiert. Sie sollen nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die offenbarten genauen Formen beschränken, und offensichtlich sind im Licht der obigen Lehren viele Modifikationen und Variationen möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden gewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung, um dem Fachmann zu ermöglichen, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung herzustellen und zu nutzen, sowie verschiedene Alternativen und Modifikationen davon zu erläutern. Der Umfang der Erfindung soll durch die hierzu beigefügten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 1020160169481 [0001]

Claims

Vorrichtung zum Starten einer Maschine eines Mild-Hybrid-Elektrofahrzeugs, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Zündschalter, der eine Vielzahl von Kontaktpunkten enthält; einen Außentemperaturdetektor, der dafür eingerichtet ist, eine Außentemperatur des Mild-Hybrid-Elektrofahrzeugs zu detektieren; einen Ladezustands-(SOC-) Detektor, der dafür eingerichtet ist, einen Ladezustand (SOC) einer Batterie zu detektieren; einen Mild-Hybrid-Starter & Generator (MHSG), der einen Stator und einen innerhalb des Stators angeordneten Rotor enthält und die Maschine startet oder entsprechend einer Leistungsabgabe der Maschine Elektrizität erzeugt; einen Starter, der die Maschine startet; ein MHSG-Rad, das integral mit dem Rotor dreht und auf seinem Umfang zumindest drei Zähne aufweist; einen MHSG-Positionsdetektor, der dafür eingerichtet ist, Positionen der Zähne zu detektieren; und einen Controller, der dafür eingerichtet ist, einen oberen Totpunkt (TDC) eines vorbestimmten Zylinders basierend auf einem Signal des MHSG-Positionsdetektors zu bestimmen, wobei der Controller dafür eingerichtet ist, den MHSG und den Starter zu betätigen, um die Maschine zu starten, wenn die Außentemperatur geringer als eine vorbestimmte Temperatur ist und der SOC der Batterie höher als ein vorbestimmter SOC ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn die Außentemperatur geringer als die vorbestimmte Temperatur ist und der SOC der Batterie höher als der vorbestimmte SOC ist, der Controller dafür eingerichtet ist, den MHSG zu betätigen, so dass eine Position einer Nockenwelle der Maschine eine vorbestimmte Position ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn die Außentemperatur gleich der oder höher als die vorbestimmte Temperatur ist, der Controller dafür eingerichtet ist, den Starter zu betätigen, um die Maschine zu starten.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, wenn die Außentemperatur geringer als die vorbestimmte Temperatur ist und der SOC der Batterie gleich dem oder geringer als der vorbestimmte SOC ist, der Controller dafür eingerichtet ist, den Starter betätigen, um die Maschine zu starten.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Größen und Intervalle der zumindest drei Zähne voneinander verschieden sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest drei Zähne einen ersten Zahn, einen zweiten Zahn und einen dritten Zahn umfassen, eine Distanz zwischen einer positiven Flanke und einer negativen Flanke des ersten Zahns, eine Distanz zwischen einer positiven Flanke und einer negativen Flanke des zweiten Zahns und eine Distanz zwischen einer positiven Flanke und einer negativen Flanke des dritten Zahns voneinander verschieden sind, und eine Distanz zwischen der negativen Flanke des ersten Zahns und einer positiven Flanke des zweiten Zahns, eine Distanz zwischen der negativen Flanke des zweiten Zahns und der positiven Flanke des dritten Zahns und eine Distanz zwischen der negativen Flanke des dritten Zahns und der positiven Flanke des ersten Zahns können voneinander verschieden sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Loch bei einer Mitte des MHSG-Rades ausgebildet ist und eine Drehwelle des Rotors das Loch durchdringt.
Verfahren zum Starten einer Maschine unter Verwendung einer Vorrichtung, die einen Zündschalter umfasst, der eine Vielzahl von Kontaktpunkten aufweist; einen Außentemperaturdetektor, der zum Detektieren einer Außentemperatur eines Mild-Hybrid-Elektrofahrzeugs eingerichtet ist; einen Ladezustands-(SOC-) Detektor, der zum Detektieren eines Ladezustands (SOC) einer Batterie eingerichtet ist; einen Mild-Hybrid-Starter & Generator (MHSG), der einen Stator und einen innerhalb des Stators angeordneten Rotor enthält und die Maschine startet oder entsprechend einer Leistungsabgabe der Maschine Elektrizität erzeugt; einen Starter, der die Maschine startet; ein MHSG-Rad, das integral mit dem Rotor dreht und auf seinem Umfang zumindest drei Zähne aufweist; einen MHSG-Positionsdetektor, der dafür eingerichtet ist, Positionen der Zähne zu detektieren; und einen Controller, der zum Bestimmen eines oberen Totpunkts (TDC) eines vorbestimmten Zylinders basierend auf einem Signal des MHSG-Positionsdetektors eingerichtet ist, wobei das Verfahren umfasst: Vergleichen der Außentemperatur mit einer vorbestimmten Temperatur; Vergleichen des SOC der Batterie mit einem vorbestimmten SOC, wenn die Außentemperatur geringer als die vorbestimmte Temperatur ist; und Betätigen des MHSG und des Starters, um die Maschine zu starten, wenn der SOC der Batterie höher als der vorbestimmte SOC ist.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend: wenn die Außentemperatur geringer als die vorbestimmte Temperatur ist und der SOC der Batterie höher als der vorbestimmte SOC ist, Betätigen des MHSG, so dass eine Position einer Nockenwelle der Maschine eine vorbestimmte Position ist.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, ferner umfassend: wenn die Außentemperatur gleich der oder höher als die vorbestimmte Temperatur ist, Betätigen des Starters, um die Maschine zu starten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, ferner umfassend: wenn die Außentemperatur gleich der oder geringer als die vorbestimmte Temperatur ist und der SOC der Batterie gleich dem oder geringer als der vorbestimmte SOC ist, Betätigen des Starters, um die Maschine zu starten.