DE102018206057B4 - Verfahren zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine (20) eines Kraftfahrzeugs (2), wobei das Kraftfahrzeug (2) neben der Verbrennungskraftmaschine (20) mehrere Räder (4) und eine Elektromaschine (26) aufweist, wobei vorgesehen ist, dass das Kraftfahrzeug (2) bei ausgeschalteter Verbrennungskraftmaschine (20) rollt, wobei die Elektromaschine (26) mit mindestens einem Rad (4) verbunden und als Generator betrieben wird, wobei kinetische Energie des mindestens einen Rads (4) von der Elektromaschine (26) in elektrische Energie umgewandelt wird, mit der die Verbrennungskraftmaschine (20) gestartet wird, wobei die Elektromaschine (26) ausgehend von einer Anforderung zum Starten der Verbrennungskraftmaschine (20) in einen Betrieb als Generator versetzt wird und weiterhin mit dem mindestens einen Rad (4) mechanisch verbunden wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, ein System zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs und ein Kraftfahrzeug.
  • Falls sich ein Kraftfahrzeug in einem Segelbetrieb befindet, rollt dieses bei ausgeschalteter Verbrennungskraftmaschine. Sobald in einer derartigen Phase des Segelbetriebs eine Anforderung zum Start der Verbrennungskraftmaschine bzw. eines Verbrennungsmotors vorliegt, wird diese entweder über ein Startsystem mit einem Riemenstartergenerator (RSG) oder einem Ritzelstarter gestartet oder durch das Schließen einer Fahrkupplung angeschleppt, was auch als Getriebe-Anschleppstart bzw. Schleppstart bezeichnet wird. Zum Durchführen eines derartigen Starts mit dem Startsystem benötigt dieses Energie aus einem elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeugs.
  • Aus der Druckschrift EP 2 173 593 B1 ist ein Hybridfahrzeug mit zumindest einer Elektromaschine bekannt, die während einer Antriebsphase als zusätzlicher Antrieb zu einem Verbrennungsmotor vorgesehen ist.
  • Ein Lastschaltgetriebe in Doppelkupplungsbauweise ist aus der Druckschrift DE 10 2009 000 723 A1 bekannt, das zwei Teilgetriebe umfasst, wobei Eingangswellen beider Teilgetriebe mit jeweils einem elektrodynamischen Anfahrelement gekoppelt sind.
  • Ein Verfahren zum automatischen Abschalten und Starten einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug mit einem Automatikgetriebe mittels einer Start-Stopp-Einrichtung ist in der Druckschrift DE 10 2011 087 891 A1 beschrieben.
  • Ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs ist aus der Druckschrift DE 10 2016 105 042 A1 bekannt. Der Antriebsstrang enthält eine Brennkraftmaschine, einen Motor/Generator mit mindestens einem Aktor zum Verbinden des Motors/Generators mit der Brennkraftmaschine, einen mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekoppelten Startermechanismus, zwei Energiespeichervorrichtungen und mindestens einen Schalter zum Verbinden der Energiespeichervorrichtungen mit dem Motor/Generator oder mit dem Startermechanismus. Hierbei werden viele verschiedene Steuerungsmodi für den Antriebsstrang bereitgestellt, indem der Betrieb des Motors/Generators zwischen einem Motorbetrieb und einem Generatorbetrieb verändert wird, indem die elektrischen Verbindungen zwischen den Energiespeichervorrichtung, dem Startermechanismus und dem Motor/Generator verändert werden.
  • Die Druckschrift DE 10 2006 027 387 B4 beschreibt eine Bremsanlage mit einem Bremskraftverstärker für ein Hybridfahrzeug, das einen Verbrennungsmotor mit einem Saugrohr und einen Elektromotor zum Antrieb seines Antriebsstrangs aufweist. Dabei ist für die Unterdruckkammer des Bremskraftverstärkers mindestens ein zusätzliches Unterdruckreservoir vorgesehen, wobei zur Beaufschlagung dieses zusätzlichen Unterdruckreservoirs mit Unterdruck über mindestens eine Unterdruckleitung des Saugrohrs die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors bei abgeschaltetem Verbrennungsbetrieb im rein elektrischen Antriebsmodus des Hybridfahrzeugs allein von dem Elektromotor elektromotorisch gedreht wird, wenn der Unterdruck im Unterdruckreservoir des Bremskraftverstärkers eine vorgegebene Untergrenze unterschreitet.
  • Vor diesem Hintergrund war es eine Aufgabe, ausgehend davon, dass ein Kraftfahrzeug zunächst mit ausgeschalteter Verbrennungskraftmaschine rollt, diese Verbrennungskraftmaschine effektiv zu starten.
  • Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren, einem System und einem Kraftfahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausgestaltungen des Verfahrens, des Systems und des Kraftfahrzeugs gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine bzw. eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, das neben der Verbrennungskraftmaschine mehrere Räder und eine Elektromaschine, die in einem Antriebs- und einem Generatormodus betrieben werden kann, aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass das Kraftfahrzeug zunächst bzw. ursprünglich bei ausgeschalteter Verbrennungskraftmaschine rollt und sich in einem Segelbetrieb befindet. Die Elektromaschine wird mit mindestens einem rollenden bzw. sich bewegenden Rad, insbesondere mechanisch, verbunden und bspw. als Generator betrieben, wobei kinetische Energie des mindestens einen Rads von der Elektromaschine im Generatorbetrieb in elektrische Energie umgewandelt wird, mit der die Verbrennungskraftmaschine gestartet wird.
  • Bei dem Verfahren wird für die Verbrennungskraftmaschine ein elektrischer Schleppstart durchgeführt, wobei keine schlupfende Kupplung benötigt wird.
  • In Ausgestaltung wird die von der Elektromaschine gewandelte, bspw. erzeugte elektrische Energie von der Elektromaschine direkt bzw. unmittelbar, ohne dass diese gespeichert oder zwischengespeichert wird, einem Startgerät der Verbrennungskraftmaschine und/oder für die Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt, wobei die Verbrennungskraftmaschine von bzw. mit dem Startgerät unter Nutzung der erzeugten und bereitgestellten elektrischen Energie gestartet wird.
  • Als Startgerät, das zum Starten der Verbrennungskraftmaschine ausgebildet und der Verbrennungskraftmaschine zugeordnet ist, wird ein Ritzelstarter, ein Riemenstarter, bspw. ein Riemenstartergenerator (RSG) oder ein integrierter Startergenerator (ISG), verwendet.
  • Die Elektromaschine wird erfindungsgemäß ausgehend von einer Anforderung zum Starten der Verbrennungskraftmaschine in einen Betrieb als Generator bzw. in den Generatormodus versetzt und weiterhin mit dem mindestens einen Rad mechanisch gekoppelt und/oder verbunden, da die Elektromaschine in Ausgestaltung zuvor bspw. deaktiviert war oder im Antriebsmodus als Motor betrieben wurde, und da die Elektromaschine zuvor von dem mindestens einen Rad mechanisch entkoppelt und/oder von diesem getrennt war. Aufgrund der Startanforderung für die Verbrennungskraftmaschine wird die Elektromaschine in den Generatormodus kommandiert und/oder geschaltet.
  • Das erfindungsgemäße System ist zum elektrischen Starten einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs ausgebildet, das neben der Verbrennungskraftmaschine mehrere Räder aufweist. Das System weist eine Elektromaschine, die sowohl in einem Antriebsmodus als auch in einem Generatormodus betreibbar ist, und ein Steuergerät auf, wobei vorgesehen ist, dass, falls das Kraftfahrzeug zunächst bzw. ursprünglich bei ausgeschalteter Verbrennungskraftmaschine rollt, das Steuergerät dazu ausgebildet ist, zum Durchführen einer Ausführungsform des Verfahrens zu veranlassen, die Elektromaschine mit mindestens einem rollenden bzw. sich bewegenden Rad zu verbinden und zum Durchführen des Verfahrens als Generator zu betreiben. Die Elektromaschine ist dazu ausgebildet, kinetische Energie des mindestens einen Rads in elektrische Energie umzuwandeln, mit der die Verbrennungskraftmaschine gestartet wird bzw. zu starten ist.
  • Die Elektromaschine ist in einen Triebstrang bzw. Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs integriert, wobei die Elektromaschine als Triebstranggenerator verwendet wird, ausgebildet und/oder zu bezeichnen ist. Innerhalb des Triebstrangs wird die Elektromaschine mit dem mindestens einen Rad vorübergehend und auch wieder lösbar gekoppelt und/oder verbunden.
  • Zum Starten des Verbrennungsmotors wird die Elektromaschine von dem Steuergerät gesteuert bzw. aufgrund einer Steuerung von dem Steuergerät beaufschlagt. Dabei wird für den Fall, dass eine Anforderung zum Starten der Verbrennungskraftmaschine, bspw. ausgehend von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs, dem Steuergerät bereitgestellt wird, von dem Steuergerät mindestens ein mechanischer Aktuator, bspw. mindestens ein mechanisches Übertragungsglied, aktiviert, mit dem das mindestens eine Rad zumindest vorübergehend, wenn die Verbrennungskraftmaschine zu starten ist, mit der Elektromaschine kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden wird. Außerdem wird die Elektromaschine von dem Steuergerät aktiviert und/oder in den Betrieb als Generator versetzt. Ein derartiges mechanisches Übertragungsglied bzw. Verbindungselement und somit eine mechanische Verbindung ist ebenfalls in den Triebstrang integriert.
  • Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist eine Verbrennungskraftmaschine, mehrere Räder und eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems auf.
  • Das mindestens eine Rad bzw. die Räder berühren einen von dem Kraftfahrzeug befahrenen Untergrund und sind als Komponenten eines Antriebssystems des Fahrzeugs zum Fortbewegen des Kraftfahrzeugs ausgebildet.
  • Mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist es unter Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, für die Verbrennungskraftmaschine unter Nutzung der Elektromaschine im Triebstrang bzw. Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs einen elektrischen Schleppstart durchzuführen.
  • Das Kraftfahrzeug kann in Ausgestaltung neben der Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und der vorgestellten Elektromaschine zum Starten dieser Verbrennungskraftmaschine auch mindestens eine weitere Elektromaschine aufweisen, mit der das Kraftfahrzeug ebenfalls angetrieben bzw. fortbewegt werden kann, wobei diese weitere Elektromaschine entweder als Motor oder als Generator zu betreiben ist, um entsprechend elektrische Energie in mechanische Energie zum Antreiben des Kraftfahrzeugs umzuwandeln, oder um mechanische Energie des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie umzuwandeln und dabei eine Rekuperation durchzuführen. Ein derartiges Kraftfahrzeug ist bspw. als Mildhybridfahrzeug (MHEV) ausgebildet und/oder zu bezeichnen. Für eine Ausführungsform des Kraftfahrzeugs ist als Funktion der Segelbetrieb ohne laufenden Verbrennungsmotor durchführbar, wobei der Verbrennungsmotor während der Fahrt des Kraftfahrzeugs abgeschaltet wird, wobei das Kraftfahrzeug im Segelbetrieb allein aufgrund der kinetischen Energie des Kraftfahrzeugs rollt bzw. weiter rollt.
  • Bei dem vorgestellten Kraftfahrzeug bzw. System, ist neben einem ohnehin üblichen Startgerät, bspw. dem Ritzelstarter oder Riemenstarter, als eine Komponente eines Startsystems noch die vorgestellte Elektromaschine vorgesehen, die als Triebstranggenerator (TSG) ausgebildet und/oder zu bezeichnen ist. Diese zum Starten der ausgeschalteten Verbrennungskraftmaschine verwendete Elektromaschine kann sich an unterschiedlichen Positionen im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs befinden, wobei es vorgesehen ist, die Elektromaschine einerseits mit dem mindestens einen Rad zum Fortbewegen des Kraftfahrzeugs zumindest vorübergehend mechanisch und andererseits mit dem mindestens einen Startgerät des Systems zumindest vorübergehend elektrisch zu verbinden, wobei die Elektromaschine dazu ausgebildet ist, zum Durchführen eines Starts der Verbrennungskraftmaschine mechanische Energie des mindestens einen Rads aufgrund einer Bewegung des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie umzuwandeln, wobei diese elektrische Energie an das Startgerät übermittelt wird, das diese elektrische Energie zum Durchführen des Starts der Verbrennungskraftmaschine nutzt. Mit Hilfe der im Antriebsstrang bzw. Triebstrang befindlichen Elektromaschine bzw. elektrischen Maschine sowie des Startgeräts des Startsystems wird für die Verbrennungskraftmaschine bzw. für den Verbrennungsmotor der elektrische Schleppstart und/oder elektrische Schlupfstart durchgeführt, wobei die hierfür notwendige Energie durch die Elektromaschine erzeugt wird, wenn diese als Generator, bspw. Triebstranggenerator, betrieben wird.
  • Mit dem Verfahren und dem System ergibt sich unter anderem, dass zum Starten der Verbrennungskraftmaschine keine oder nur wenig elektrische Energie aus einem Energiespeicher, bspw. einer Batterie, des Kraftfahrzeugs vorgehalten werden muss bzw. erforderlich ist. Hierdurch nimmt eine elektrische Belastung des elektrischen Energiespeichers ab, was zu einer höheren Lebenserwartung führt. Da nun zum Starten der Verbrennungskraftmaschine bei rollendem Kraftfahrzeug keine Energie aus dem elektrischen Energiespeicher erforderlich ist und somit eine zum Starten ansonsten vorgehaltene Energie frei geworden ist, kann diese nunmehr zum Durchführen anderer Funktionen des Kraftfahrzeugs, zum Beispiel für einen elektrisch angetriebenen Verdichter (EAV) verwendet werden. Außerdem ist es möglich, auf einen Getriebe-Anschleppstart zu verzichten, wodurch sich ein Verschleiß an einer Kupplung des Kraftfahrzeugs reduziert. Außerdem ist es möglich, ein Moment der Elektromaschine besser zu regeln, als dies im Vergleich hierzu im Fall eines Moments für eine Kupplung bzw. Getriebekupplung möglich ist. Hierdurch kann ein Ruckeln, das sich ansonsten bei einem bspw. mechanischen Anschleppen der Verbrennungskraftmaschine ergibt, vermindert oder sogar vermieden werden.
  • Die elektrische Energie, die für den Start der Verbrennungskraftmaschine während des Segelbetriebs bzw. während einer Segelphase benötigt wird, wird nun nicht mehr aus dem elektrischen Energiespeicher bereitgestellt, da diese von der Elektromaschine direkt aus mechanischer Energie nun aufgrund eines Rollens des Kraftfahrzeugs im Segelbetrieb gewandelt wird, wenn die Elektromaschine als Triebstranggenerator verwendet wird. Dabei wird die Elektromaschine ausgehend von einer Anforderung zum Starten der Verbrennungskraftmaschine in den Betrieb bzw. in einen Modus als Generator kommandiert, bzw. versetzt und/oder geschaltet, wobei die Elektromaschine die kinetische Energie des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie umsetzt. Die dabei erzeugte elektrische Energie wird direkt zu dem Startgerät des Startsystems geleitet, ohne dass hierfür der elektrische Energiespeicher belastet wird.
  • Somit ist es nicht erforderlich, dass das bspw. als Riemenstartergenerator oder Ritzelstarter ausgebildete Startgerät zum Starten der Verbrennungskraftmaschine elektrische Energie aus dem elektrischen Energiespeicher verbraucht. Entsprechend ist es auch nicht erforderlich, hierfür in dem elektrischen Energiespeicher eine gewisse Menge an elektrischer Energie bzw. Leistung vorzuhalten, um den Start während des Segelbetriebs zu ermöglichen. Diese ansonsten vorzuhaltende elektrische Energie bzw. Leistung kann nunmehr für andere Funktionen des Kraftfahrzeugs, bspw. für ein elektrisches Fahren, verwendet werden. Es ist somit auch möglich, auf einen ansonsten über das Getriebe durchzuführenden Anschleppstart zu verzichten, wodurch ein ansonsten erheblicher Verschleiß an der Kupplung vermieden werden kann. Bei einer Durchführung des Verfahrens entsteht im Kraftfahrzeug kein Ruckeln aufgrund eines schwer regelbaren Moments der Kupplung, so dass Einbußen im Komfort vermieden werden können.
  • In einer denkbaren Ausgestaltung des Systems kann die Elektromaschine, die zum Durchführen des Verfahrens zum Starten der Verbrennungskraftmaschine mechanische Energie des Kraftfahrzeugs im Segelbetrieb direkt in elektrische Energie umwandelt, auch zu weiteren Zwecken verwendet werden. Dabei ist es möglich, dass die Elektromaschine des Systems ansonsten bzw. üblicherweise auch zum Antreiben bzw. Fortbewegen des Kraftfahrzeugs verwendet werden kann. Im Rahmen des Verfahrens wird diese Elektromaschine zum Starten der Verbrennungskraftmaschine direkt mit dem Startgerät verbunden und als Generator betrieben.
  • Dabei ist es auch denkbar, dass die Elektromaschine zuvor deaktiviert war, als Motor oder bereits als Generator betrieben wurde. In letzterem Fall ist es möglich, dass die von der Elektromaschine gewandelte elektrische Energie zuvor zu einem anderen Zweck verwendet wurde und bspw. in einem elektrischen Energiespeicher gespeichert wurde. In diesem Fall wird die bereits als Generator betriebene Elektromaschine zum Durchführen des Verfahrens mit dem Startgerät für die Verbrennungskraftmaschine verbunden und dem Startgerät die elektrische Energie bereitgestellt. Unabhängig davon wird von dem Steuergerät des Systems veranlasst, die Elektromaschine zum Durchführen des Verfahrens als Generator zu betreiben, was auch dann möglich ist, wenn die Elektromaschine bereits zu einem anderen Zweck als Generator betrieben wird.
  • Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.
    • 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems und eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs bei Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
    • 2 zeigt in schematischer Darstellung weitere Details des Kraftfahrzeugs und des Systems aus 1.
  • Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben. Gleichen Komponenten sind dieselben Bezugsziffern zugeordnet.
  • Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 2 ist in 1 schematisch dargestellt, wobei 2 weitere Details des Kraftfahrzeugs 2 zeigt. Dabei umfasst das Kraftfahrzeug 2 mehrere Räder 4, die einen Untergrund, auf dem sich das Kraftfahrzeug 2 befindet, berühren und bei einer Fahrt des Kraftfahrzeugs 2 auf dem Untergrund rollen. Das Kraftfahrzeug 2 weist auch einen Triebstrang auf. Dieser Triebstrang weist als Komponenten eine vordere Achse 6, mit vorderen Rädern 4 und eine hintere Achse 8 mit hinteren Rädern 4 auf. Außerdem umfasst der Triebstrang eine hier als Kardanwelle ausgebildete Welle 10, ein erstes Getriebe 12 als mechanisches Übertragungsglied bzw. Verbindungselement und mindestens eine Kupplung 14, bspw. eine Kupplung 14 (2), die hier zwei als Teilkupplungen 16, 18 (1) ausgebildete Kupplungen 14 umfasst. Außerdem umfasst das Kraftfahrzeug 2 eine Verbrennungskraftmaschine 20, die hier in einem vorderen Bereich des Kraftfahrzeugs 2 angeordnet ist und über die mindestens eine Kupplung 14 mit dem Getriebe 12 verbunden werden kann. Die beiden Teilkupplungen 16, 18 werden mit dem Getriebe 12 des Triebstrangs je nach Bedarf zeitweise bzw. vorübergehend verbunden. Außerdem umfasst der Triebstrang als mechanisches Übertragungsglied bzw. Verbindungselement ein an der hinteren Achse 8 angeordnetes zweites Getriebe 22, das als Hinterachsgetriebe (HAG) ausgebildet ist.
  • Details zu der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems 24 gehen insbesondere aus 2 hervor. Dabei umfasst das System 24 eine Elektromaschine 26, die hier in den Triebstrang bzw. Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs 2 integriert ist.
  • 2 zeigt auch weitere Details des Kraftfahrzeugs 2, die das Kraftfahrzeug 2 ohnehin aufweisen kann, die aber auch als Komponenten des Systems 24, ausgebildet sind und/oder verwendet werden. Dabei handelt es sich um diverse mechanische Verbindungen, bspw. Übertragungsglieder bzw. Verbindungselemente, des Kraftfahrzeugs 2 sowie des Triebstrangs des Kraftfahrzeugs 2, nämlich die Achsen 6, 8, eine Welle 28, ein erstes mechanisches Verbindungselement 30, ein zweites mechanisches Verbindungselement 32, die Kupplung 14 bzw. die Teilkupplungen 16, 18 und ein drittes mechanisches Verbindungselement 34. Dabei ist es möglich, die mechanischen Verbindungselemente 30, 32, 34 sowie die Kupplung 14 bzw. die Teilkupplungen 16, 18 je nach Bedarf zu öffnen oder zu schließen, wobei für den Fall, dass die mechanischen Verbindungselemente 30, 32, 34 und/oder die Kupplung 14 bzw. Teilkupplung 16, 18 geschlossen ist bzw. sind, über die mechanischen Verbindungselemente 30, 32, 34 und/oder die Kupplung 14 bzw. Teilkupplung 16, 18 als mechanisches Übertragungsglied ein Moment übertragen wird. Falls ein mechanisches Verbindungselement 30, 32, 34 oder die Kupplung 14 bzw. Teilkupplung 16, 18 geöffnet ist, ist eine jeweilige mechanische Verbindung und somit eine Übertragung des mechanischen Moments unterbrochen.
  • Im Detail ist hier die Elektromaschine 26 über das erste mechanische Verbindungselement 30 mit der Welle 28, der Achse 6 und einem Rad 4 verbindbar, wobei es möglich ist, eine derartige Verbindung zwischen der Elektromaschine 26 und dem Rad 4 durch Öffnen des ersten mechanischen Verbindungselements 30 zu unterbrechen sowie durch Schließen des ersten mechanischen Verbindungselements 30 zu ermöglichen, wobei zwischen dem Rad 4 und der Elektromaschine 26 mechanische Energie austauschbar ist. Weiterhin ist die Elektromaschine 26 über das zweite mechanische Verbindungselement 32 wieder lösbar mit dem ersten Getriebe 12 zu verbinden. Die Verbrennungskraftmaschine 20 ist über das dritte mechanische Verbindungselement 34 mit einem Riemenstartergenerator als einem möglichen Startgerät 36, das der Verbrennungskraftmaschine 20 zugeordnet ist, lösbar zu verbinden. Außerdem ist der Verbrennungskraftmaschine 20 hier auch ein zweites Startgerät 38 zugeordnet, das hier als Ritzelstarter ausgebildet ist. 2 zeigt auch eine erste elektrische Hauptleitung 40 und eine zweite elektrische Hauptleitung 42, wobei die Elektromaschine 26 hier über die erste elektrische Hauptleitung 40 mit dem ersten Startgerät 36 und über die zweite elektrische Hauptleitung 42 mit dem zweiten Startgerät 38 der Verbrennungskraftmaschine 20 verbunden ist.
  • 2 zeigt auch elektrische Nebenleitungen 44, 46, 48, 50, 52, einen elektrischen Knoten 54, eine elektrische Last 56 , einen ersten elektrischen Energiespeicher 58, der hier als Hochvoltbatterie ausgebildet ist, einen zweiten elektrischen Energiespeicher 60, der hier als Niedervoltbatterie, bspw. Bleibatterie, ausgebildet ist, und einen Wechselstromwandler 64 bzw. DCDC-Wandler. Dabei ist die Elektromaschine 26 über die elektrische Nebenleitung 44 mit dem elektrischen Knoten 54 verbunden. Der elektrische Knoten 54 ist über die elektrische Nebenleitung 46 mit der elektrischen Last 56, über die elektrische Nebenleitung 48 mit dem ersten elektrischen Energiespeicher 58 und über die elektrische Nebenleitung 50 mit dem Wechselstromwandler 64 verbunden. Außerdem ist der Wechselstromwandler 64 über die elektrische Nebenleitung 62 mit dem zweiten elektrischen Energiespeicher 60 verbunden. Der Wechselstromwandler 64 ist dazu ausgebildet, eine niedrige Spannung des zweiten elektrischen Energiespeichers 60 auf eine hohe Spannung zu wandeln und diese über die elektrische Nebenleitung 50 dem elektrischen Knoten 54 bereitzustellen. Außerdem ist der Wechselstromwandler 64 dazu ausgebildet, elektrische Energie mit der hohen Spannung, die bspw. von dem elektrischen Knoten 54 bereitgestellt wird, auf die niedrige Spannung für den zweiten elektrischen Energiespeicher 60 zu wandeln. Weiterhin sind der elektrische Knoten 54 und das erste Startgerät 36 über die elektrische Nebenleitung 52 miteinander verbunden.
  • Die Elektromaschine 26 ist in der schematischen Darstellung aus 2 explizit zwischen dem ersten und zweiten mechanischen Verbindungselement 30, 32 angeordnet und darüber, je nach Bedarf, mit dem Rad 4 und/oder dem ersten Getriebe 12 verbindbar. Allerdings ist es möglich, dass die Elektromaschine 26 auch an anderen Positionen 66, 68, 70, 72, 74, 76 innerhalb des Triebstrangs des Kraftfahrzeugs 2 angeordnet sein kann. Dabei ist eine erste mögliche Position 66 für die Elektromaschine 26 neben der Verbrennungskraftmaschine 20 angeordnet und mit dieser über die erste elektrische Hauptleitung 40 und das als Riemenstartergenerator 36 ausgebildete erste elektrische Startgerät 36 verbunden. Es ist jedoch auch möglich, dass sich die Elektromaschine 26 an einer zweiten Position 68, hier in vorwärts orientierter Fahrtrichtung hinter der Verbrennungskraftmaschine 20 oder an einer dritten Position 70 angeordnet ist, die sich hier zwischen den beiden Teilkupplungen 16, 18 befindet. Eine vierte Position für die Elektromaschine 26 ist hier in vorwärts orientierter Fahrtrichtung hinter dem ersten Getriebe 12 vorgesehen. Eine fünfte Position 74 für die Elektromaschine 26 befindet sich an dem zweiten Getriebe 22 bzw. Hinterachsgetriebe und eine sechste Position 76 an der hinteren Achse 8.
  • Unabhängig davon, an welcher Position 66, 68, 70, 72, 74, 76 sich die Elektromaschine 26 bei einer jeweiligen Variante des Systems 24 befindet, ist vorgesehen, dass die Elektromaschine 26 mit mindestens einem Rad 4 des Kraftfahrzeugs 2 mechanisch verbunden wird bzw. verbindbar und/oder verbunden ist, wobei eine derartige mechanische Verbindung der Elektromaschine 26 zu dem mindestens einen Rad 4 je nach Bedarf geöffnet oder geschlossen werden kann, wobei zwischen der Elektromaschine 26 und dem mindestens einen Rad 4 bei geschlossener mechanischer Verbindung mechanische Energie und/oder mechanisches Moment ausgetauscht und somit übertragen wird. Außerdem ist unabhängig von einer jeweiligen Position 66, 68, 70, 72, 74, 76 der Elektromaschine 26 im Triebstrang des Kraftfahrzeugs 2 vorgesehen, dass die Elektromaschine 26 über mindestens eine elektrische Hauptleitung 40, 42 mit einem Startgerät 36, 38 zum Starten der Verbrennungskraftmaschine 20 verbunden ist.
  • Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Kraftfahrzeug 2 bei ausgeschalteter Verbrennungskraftmaschine 20 mit seinen Rädern 4 auf dem befahrenen Untergrund rollt, wobei sich das Kraftfahrzeug 2 in einem sogenannten Segelbetrieb befindet.
  • Falls von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs 2 während des Segelbetriebs gewünscht ist, die noch ausgeschaltete Verbrennungskraftmaschine 20 zu starten, wird einem Steuergerät 78 des Systems 24 eine entsprechende Anforderung bereitgestellt. Das Steuergerät 78 ist dazu ausgebildet, auf Grundlage der Anforderung zu veranlassen, dass die Elektromaschine 26 über mindestens ein mechanisches Übertragungsglied bzw. Verbindungselement 30, 32, 34, bspw. einen entsprechenden Aktuator, in 2 zumindest über das erste mechanische Verbindungselement 30 mit mindestens einem Rad 4 verbunden wird, so dass ausgehend von dem mindestens einen rollenden Rad 4 mechanische Energie zumindest über das erste mechanische Verbindungselement 30 zu der Elektromaschine 26 übertragen wird. Außerdem veranlasst das Steuergerät 78, dass die Elektromaschine 26 in einen Betrieb als Generator versetzt wird und die mechanische Energie des mindestens einen Rads 4 in elektrische Energie umwandelt. Diese elektrische Energie der Elektromaschine 26 wird über die erste elektrische Hauptleitung 40 zu dem ersten Startgerät 36 oder über die zweite elektrische Hauptleitung 42 zu dem zweiten Startgerät 38 übertragen. Unabhängig davon, welches der beiden Startgeräte 36, 38 nunmehr ausgehend von der Elektromaschine 26 direkt mit elektrischer Energie versorgt wird, wird die noch ausgeschaltete Verbrennungskraftmaschine 20 durch das jeweilige Startgerät 36, 38 unter Nutzung der von der Elektromaschine 26 hierfür bereitgestellten elektrischen Energie gestartet.
  • Sobald die Verbrennungskraftmaschine 20 gestartet ist und sich in einem Betrieb befindet, ist es möglich, die Elektromaschine 26 wieder von dem mindestens einen Rad 4 zu trennen und bspw. zu deaktivieren.
  • Bei der Elektromaschine 26 kann es sich um eine Elektromaschine 26 handeln, die auch unabhängig von der Ausführungsform des Systems 24 als Komponente des Kraftfahrzeugs 2 ausgebildet ist. In möglicher Ausgestaltung kann es sich bei der Elektromaschine 26 um eine Elektromaschine 26 handeln, die neben der Verbrennungskraftmaschine 20 auch zum Fortbewegen bzw. Antreiben des Kraftfahrzeugs 2 verwendet wird und bei einem Betrieb als Generator zum Starten der Verbrennungskraftmaschine 20 zumindest einen Teil der von ihr gewandelten elektrischen Energie zu einem der Startgeräte 36, 38 übermittelt. Außerdem kann die Elektromaschine 26 auch mit weiteren Komponenten des Kraftfahrzeugs 2, d. h. dem elektrischen Knoten 54, der elektrischen Last 56, den Energiespeichern 58, 60 und dem Wechselstromwandler 64 elektrische Energie austauschen.
  • Beim Stand der Technik ist dagegen vorgesehen, dass zum Starten der Verbrennungskraftmaschine 20 üblicherweise elektrische Energie aus einem elektrischen Energiespeicher 58, 60 über den elektrischen Knoten 54 und die elektrische Nebenleitung 52 zu dem ersten Startgerät 36 übertragen wird. Bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dies nicht erforderlich, da nunmehr zum Starten der Verbrennungskraftmaschine 20 elektrische Energie verwendet wird, die von der Elektromaschine 26 im Betrieb als Generator direkt aus mechanischer Energie des mindestens einen Rads 4 gewandelt und ohne Zwischenspeicherung an das Startgerät 36 übermittelt bzw. geleitet wird. Somit ist es möglich, elektrische Energie, die in den Energiespeichern 58, 60 gespeichert ist, für andere Zwecke zu verwenden.
  • Außerdem ist bei Durchführung der Ausführungsform des Verfahrens möglich, auf einen mechanischen Anschleppstart zu verzichten, wie er sonst beim Stand der Technik üblich ist, wobei hierfür die Verbrennungskraftmaschine 20 über die Kupplung 14 bzw. die Teilkupplungen 16, 18 mit dem Getriebe 12 mechanisch zu verbinden ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    Kraftfahrzeug
    4
    Rad
    6,8
    Achse
    10
    Welle
    12
    Getriebe
    14
    Kupplung
    16, 18
    Teilkupplung
    20
    Verbrennungskraftmaschine
    22
    Getriebe
    24
    System
    26
    Elektromaschine
    28
    Welle
    30, 32, 34
    Mechanisches Verbindungselement
    36, 38
    Startgerät
    40, 42
    Elektrische Hauptleitung
    44, 46, 48,
     
    50, 52, 62
    Elektrische Nebenleitung
    54
    Elektrischer Knoten
    56
    Elektrische Last
    58, 60
    Elektrischer Energiespeicher
    64
    Wechselstromwandler
    66, 68, 70, 72, 74, 76
    Position
    78
    Steuergerät

Claims (8)

  1. Verfahren zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine (20) eines Kraftfahrzeugs (2), wobei das Kraftfahrzeug (2) neben der Verbrennungskraftmaschine (20) mehrere Räder (4) und eine Elektromaschine (26) aufweist, wobei vorgesehen ist, dass das Kraftfahrzeug (2) bei ausgeschalteter Verbrennungskraftmaschine (20) rollt, wobei die Elektromaschine (26) mit mindestens einem Rad (4) verbunden und als Generator betrieben wird, wobei kinetische Energie des mindestens einen Rads (4) von der Elektromaschine (26) in elektrische Energie umgewandelt wird, mit der die Verbrennungskraftmaschine (20) gestartet wird, wobei die Elektromaschine (26) ausgehend von einer Anforderung zum Starten der Verbrennungskraftmaschine (20) in einen Betrieb als Generator versetzt wird und weiterhin mit dem mindestens einen Rad (4) mechanisch verbunden wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem für die Verbrennungskraftmaschine (20) ein elektrischer Schleppstart durchgeführt wird, wobei die hierfür notwendige Energie durch die Elektromaschine (26) erzeugt wird, wenn diese als Generator betrieben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die von der Elektromaschine (26) gewandelte elektrische Energie von der Elektromaschine (26) direkt einem Startgerät (36, 38) der Verbrennungskraftmaschine (20) bereitgestellt wird, wobei die Verbrennungskraftmaschine (20) von dem Startgerät (36, 38) unter Nutzung der bereitgestellten elektrischen Energie gestartet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem als Startgerät (36, 38) ein Ritzelstarter oder ein Riemenstarter verwendet wird.
  5. System zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine (20) eines Kraftfahrzeugs (2), wobei das Kraftfahrzeug (2) neben der Verbrennungskraftmaschine (20) mehrere Räder (4) aufweist, wobei das System (24) eine Elektromaschine (26) und ein Steuergerät (78) aufweist, wobei vorgesehen ist, dass das Kraftfahrzeug (2) bei ausgeschalteter Verbrennungskraftmaschine (20) rollt, wobei das Steuergerät (78) dazu ausgebildet ist, zu veranlassen, die Elektromaschine (26) mit mindestens einem Rad (4) zu verbinden und als Generator zu betreiben, wobei die Elektromaschine (26) dazu ausgebildet ist, kinetische Energie des mindestens einen Rads (4) in elektrische Energie umzuwandeln, mit der die Verbrennungskraftmaschine (20) zu starten ist, wobei die Elektromaschine (26) ausgehend von einer Anforderung zum Starten der Verbrennungskraftmaschine (20) in einen Betrieb als Generator versetzt wird und weiterhin mit dem mindestens einen Rad (4) mechanisch verbunden wird.
  6. System nach Anspruch 5, bei dem die Elektromaschine (26) in einen Triebstrang des Kraftfahrzeugs (2) integriert ist.
  7. Kraftfahrzeug, das eine Verbrennungskraftmaschine (20), mehrere Räder (4) und ein System (24) nach einem der voranstehenden Ansprüche aufweist.
  8. Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, bei dem die Räder (4) einen von dem Kraftfahrzeug (2) befahrenen Untergrund berühren.
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