DE102019109837A1

DE102019109837A1 - Anlassersystem und verfahren zur steuerung

Info

Publication number: DE102019109837A1
Application number: DE102019109837.8A
Authority: DE
Inventors: Chandra S. Namuduri; Thomas W. Nehl; Lei Hao
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2018-04-24
Filing date: 2019-04-12
Publication date: 2019-10-24
Also published as: US10480476B2; CN110397537B; US20190323470A1; CN110397537A

Abstract

Ein Anlassersystem beinhaltet einen bürstenlosen elektrischen Anlasser und ein Batterie-Netzteil, wobei der Motor funktionsfähig mit einem Verbrennungsmotor eines Antriebsstrangs verbunden werden kann. Ein Wechselrichter wandelt den vom Batterie-Netzteil bereitgestellten Gleichstrom in mehrphasigen Wechselstrom um, um den Motor anzutreiben. Ein Ritzelzahnrad mit Freilaufkupplung wird vom Motor drehbar angetrieben und ist zwischen einer ausgerückten Position und einer eingerückten Position beweglich, in der das Ritzelzahnrad mit einem Hohlrad in Eingriff steht, das funktionsfähig mit einer Kurbelwelle des Motors verbunden ist. Ein Elektromagnet ist funktionsfähig mit dem Ritzelzahnrad verbunden. Ein elektronisches Steuersystem steuert den Motor, um den Motor unter Verwendung der vom Batterie-Netzteil bereitgestellten Energie zu starten und den Elektromagneten separat in einen deaktivierten oder aktivierten Zustand zu versetzen. Ein Verfahren zum Steuern des Anlassersystems steuert den Motor, um den Motor bei einem Neustart nach einem Autostopp zu starten.

Description

EINLEITUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Anlassersystem, wie beispielsweise für einen Antriebsstrang, und auf ein Verfahren zum Steuern des Anlassersystems.
Mit dem Ziel, den Kraftstoffverbrauch zu senken, beinhalten viele Fahrzeuge ein Motor-Autostopp-Ereignis, das während eines Fahrzeugfahrmodus unter bestimmten Bedingungen auftritt, wenn kein Antriebsmoment erforderlich ist, z. B. wenn das Fahrzeug an einer Ampel angehalten wird oder wenn es auf einer Autobahn ausrollt. Bei der Konstruktion des Antriebsstrangs sind Gewicht, verfügbarer Bauraum und Effizienz der Komponenten von Bedeutung.
KURZDARSTELLUNG
In der vorliegenden Offenbarung verwendet ein Anlassersystem für einen Antriebsstrang einen bürstenlosen elektrischen Anlasser. Ein Verfahren zur Steuerung eines Anlassersystems zum Bereitstellen von Motorautostarts mit einem bürstenlosen elektrischen Anlasser wird ebenfalls offenbart.
Der bürstenlose elektrische Anlasser kann Vorteile bieten, wie beispielsweise eine lange Lebensdauer, eine relativ geringe Trägheit und ein gleichmäßiges und schnelles Starten und Wiederanlaufen des Motors ohne spürbaren Spannungsabfall. Zeitspanne eine vordefinierte Motorkurbelwellendrehzahl, wie beispielsweise 500 U/min, erreichen als ein bürstenloser Anlasser mit geringerer Trägheit und mit der Möglichkeit, in den gleichen Bauraum hineinzupassen wie ein bürstenartiger Anlasser (d. h. ohne Vergrößerung).
Die Stromaufnahme eines bürstenlosen elektrischen Anlassers kann vorteilhaft sein, da der vom bürstenlosen elektrischen Anlasser beim Anlassen aufgenommene Spitzenstrom deutlich niedriger sein kann als bei Konfigurationen mit einem gebürsteten Anlasser. Die verbesserte Stromaufnahmeleistung reduziert jeden Spannungsabfall über den Energiebus, der zum Antreiben des Motors während des Anlassvorgangs verwendet wird, und erübrigt eine zusätzliche Leistungssteigerung beim Anlassen.
Ein Anlassersystem für einen hierin offenbarten Antriebsstrang beinhaltet einen bürstenlosen elektrischen Anlasser, der selektiv funktionsfähig mit einem im Antriebsstrang enthaltenen Verbrennungsmotor verbunden werden kann. Das Anlassersystem beinhaltet ein Batterie-Netzteil und einen Wechselrichter, der zum Umwandeln von Gleichstrom aus dem Batterie-Netzteil in mehrphasigen Wechselstrom zum Antreiben des bürstenlosen elektrischen Anlassers betrieben werden kann. Der Antriebsstrang beinhaltet ein Hohlrad, das funktionsfähig mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden ist. Das Anlassersystem beinhaltet ein Ritzelzahnrad, das so konfiguriert ist, dass es drehbar vom bürstenlosen elektrischen Anlasser angetrieben wird und zwischen einer ausgerückten Position, in der das Ritzelzahnrad vom Hohlrad ausgerückt ist, und einer eingerückten Position, in der das Ritzelzahnrad mit dem Hohlrad ineinandergreift, um das vom bürstenlosen elektrischen Anlasser bereitgestellte Drehmoment auf die Kurbelwelle zu übertragen. Das Anlassersystem beinhaltet einen Elektromagneten, der funktionsfähig mit dem Ritzelzahnrad verbunden ist, und ferner ein elektronisches Steuersystem, das zum Steuern des bürstenlosen elektrischen Anlassers betrieben werden kann, um den Verbrennungsmotor unter Verwendung der vom Batterie-Netzteil über den Wechselrichter bereitgestellten Energie zu starten und den Elektromagneten separat und abwechselnd in einen deaktivierten Zustand und in einen aktivierten Zustand zu versetzen. Das Ritzelzahnrad bewegt sich in die ausgerückte Position, wenn sich der Elektromagnet im deaktivierten Zustand befindet, und bewegt sich in die eingerückte Position, wenn sich der Elektromagnet im aktivierten Zustand befindet.
In einem Aspekt der Offenbarung beinhaltet das elektronische Steuersystem eine Antriebsstrangsteuerung und eine Motorsteuerung. Die Antriebsstrangsteuerung ist so konfiguriert, dass sie die Motorsteuerung anweist, den bürstenlosen elektrischen Anlasser unter Verwendung von Energie aus dem Batterie-Netzteil durch den Wechselrichter mit Strom zu versorgen und den Elektromagneten separat in den aktivierten Zustand zu versetzen, um das Ritzelzahnrad einzurasten.
In einem Aspekt der Offenbarung kann ein Energiebus das Batterie-Netzteil mit dem Wechselrichter und dem bürstenlosen elektrischen Anlasser verbinden und gleichzeitig das Batterie-Netzteil mit den elektrischen Verbrauchern des Fahrzeugs verbinden. Anders ausgedrückt, befinden sich das Batterie-Netzteil und der bürstenlose elektrische Anlasser am gleichen Energiebus, der ein nominaler 12-Volt-Leistungsbus sein kann. Aus diesem Grund können das Anlassersystem und der Fahrzeugantriebsstrang dadurch gekennzeichnet sein, dass kein DC-DC-Wandler vorhanden ist, der das Batterie-Netzteil funktionsfähig mit dem Wechselrichter verbindet.
In einem Aspekt der Offenbarung kann das Batterie-Netzteil die einzige elektrische Energiequelle sein, um den Antriebsstrang mit elektrischer Energie zu versorgen. Mit anderen Worten, der Antriebsstrang kann ein nicht-hybrider Antriebsstrang sein,
In einem Aspekt der Offenbarung ist das elektronische Steuersystem konfiguriert, um die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors zu bestimmen, worin die Motordrehzahl die Drehzahl der Kurbelwelle ist. Während eines Antriebsmodus nach einem Motor-Autostopp-Ereignis und nur dann, wenn die Motordrehzahl kleiner oder gleich einer vorbestimmten Kurbelabschaltdrehzahl (N2) ist, ermöglicht die elektronische Steuerung dem bürstenlosen elektrischen Anlasser, den Verbrennungsmotor unter Verwendung der vom Batterie-Netzteil bereitgestellten Leistung zu starten. Wenn die Motordrehzahl größer als die vorgegebene Kurbelabschaltdrehzahl (N2) ist, muss der Motor nicht angekurbelt werden, um das Wiederanlaufereignis zu erreichen. Stattdessen werden Kraftstoff und Funken einfach aktiviert. In dieser Situation wird die Freigabe des bürstenlosen elektrischen Anlassers nicht angesteuert.
So kann beispielsweise in einem Aspekt der Offenbarung nur dann, wenn die Motordrehzahl kleiner als ein erster vorgegebener Drehzahlschwellenwert (N1) ist, der kleiner als die Kurbelabschaltdrehzahl (N2) ist, das elektronische Steuersystem konfiguriert werden, zum: (i) Anweisen des Elektromagneten in einen aktivierten Zustand, um das Ritzelzahnrad in Eingriff mit dem Motorzahnkranz zu bringen, und (ii) nach dem Anweisen des Elektromagneten in den aktivierten Zustand, dem bürstenlosen elektrischen Anlasser zu ermöglichen, den Verbrennungsmotor während des Antriebsmodus nach dem Motorautostopp-Ereignis zu starten. Der erste vorgegebene Drehzahlschwellenwert ist kleiner als die Kurbelabschaltdrehzahl (N2). In einem weiteren Aspekt kann das elektronische Steuersystem einen Timer für eine vorbestimmte Zeitspanne einstellen, nachdem es den Elektromagneten in den aktivierten Zustand versetzt hat. Das Aktivieren des bürstenlosen elektrischen Anlassers kann nach Ablauf der vorgegebenen Zeit erfolgen. Nachdem der Elektromagnet in den aktivierten Zustand versetzt wurde, um das Ritzelzahnrad in Eingriff mit dem Motorzahnkranz zu bringen und den bürstenlosen elektrischen Anlasser in die Lage zu versetzen, den Motor zu starten, und nur dann, wenn die Motordrehzahl größer als die vorgegebene Anlassschaltdrehzahl (N2) ist, ist das elektronische Steuersystem konfiguriert, um das Wiederanlaufen des Motors durch Kraftstoff und Zündfunken zu ermöglichen.
In einem Aspekt der Offenbarung, wenn die Motordrehzahl größer ist als der erste vorgegebene Drehzahlschwellenwert (N1) und kleiner oder gleich der vorgegebenen Kurbelabschaltdrehzahl (N2), kann das elektronische Steuersystem für beides konfiguriert sein zum: (i) Aktivieren des bürstenlosen elektrischen Anlassers mit einer voreingestellten Drehmomentgrenze; und (ii) nach dem Aktivieren des bürstenlosen elektrischen Anlassers den Elektromagneten in den aktivierten Zustand zu versetzen, um das Ritzelzahnrad in Eingriff mit dem Motorzahnkranz zu bringen, um den Motor zu starten. Das elektronische Steuersystem kann so konfiguriert werden, dass es einen Timer einstellt und eine vorbestimmte Zeitspanne abwartet, nachdem es den bürstenlosen elektrischen Anlasser aktiviert hat und bevor es den Elektromagneten in den aktivierten Zustand versetzt. Darüber hinaus kann die elektronische Steuerung nach dem Aktivieren des bürstenlosen elektrischen Anlassers und dem Ansteuern des Elektromagneten in den aktivierten Zustand für beides konfiguriert werden zum: (i) Bestimmen, ob die Motordrehzahl größer als die vorgegebene Kurbelabschaltdrehzahl (N2) ist, und (ii) Ermöglichen, dass der Motor nur dann mit Kraftstoff und Zündfunken neu gestartet wird, wenn die Motordrehzahl größer als die vorgegebene Kurbelabschaltdrehzahl (N2) ist.
In einem Aspekt der Offenbarung kann das elektronische Steuersystem konfiguriert werden, um: einen oder mehrere Motorbetriebsparameter zu überwachen; zu bestimmen, wann der eine oder die mehreren Motorbetriebsparameter einen oder mehrere vordefinierte Werte erfüllen, die einen vollständigen Motorstart anzeigen; die Energiezufuhr des bürstenlosen elektrischen Anlassers einzustellen, wenn die einen oder mehreren Motorbetriebsparameter die vordefinierten Werte erfüllen. Wenn das Wiederanlaufereignis das Aktivieren des Elektromagneten beinhaltet, kann das elektronische Steuersystem auch den Elektromagneten in den deaktivierten Zustand versetzen, um das Ritzelzahnrad vom Motorzahnkranz zu lösen, wenn die einen oder mehreren Motorbetriebsparameter den einen oder mehreren vordefinierten Werten entsprechen.
Ein Verfahren zum Steuern eines Anlassersystems für einen Antriebsstrang ist hierin offenbart und beinhaltet während eines Fahrmodus und nach einem Motor-Autostopp-Ereignis das Empfangen von Fahrzeugbetriebsparametern über ein elektronisches Steuersystem, die eine oder mehrere voreingestellte Anfangsbedingungen für ein Wiederanlaufereignis des Motors erfüllen. Der Antriebsstrang beinhaltet einen Verbrennungsmotor und einen Motorzahnkranz, der mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden ist. Das Anlassersystem beinhaltet einen bürstenlosen elektrischen Anlasser, der selektiv mit dem Verbrennungsmotor verbindbar ist, ein Batterie-Netzteil, einen Elektromagneten, ein gleitfähiges Ritzelzahnrad und eine Einwegkupplung, die eine Welle des bürstenlosen elektrischen Anlassers mit dem Ritzelzahnrad verbindet. Das Verfahren beinhaltet ferner das Bestimmen einer Motordrehzahl über das elektronische Steuersystem, worin die Motordrehzahl eine Drehzahl der Kurbelwelle ist, und das Steuern des bürstenlosen elektrischen Anlassers, um den Verbrennungsmotor unter Verwendung von Leistung aus dem Batterie-Netzteil zu starten, nur wenn die Motordrehzahl kleiner als eine vorbestimmte Kurbelabschaltdrehzahl (N2) ist.
Die vorstehend genannten Funktionen und Vorteile sowie andere Funktionen und Vorteile der vorliegenden Offenbarung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bestmöglichen praktischen Umsetzung der dargestellten Offenbarung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen hervor.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Antriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor und einem Anlassersystem mit einem bürstenlosen elektrischen Anlasser und einem Batterie-Netzteil.
2 ist ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Steuern des Anlassersystems von 1, einschließlich einer Wiederanlauffunktion des Motors.
3 ist eine schematische Darstellung einer grafischen Darstellung des Drehmoments (Newtonmeter) auf der linken vertikalen Achse und der Leistung (Watt) auf der rechten vertikalen Achse im Verhältnis zur Drehzahl für exemplarische bürstenartige und bürstenlose Anlassersysteme.
4 ist eine schematische Darstellung einer grafischen Darstellung der Motordrehzahl (Umdrehungen pro Minute) auf der linken vertikalen Achse und eines Ein/Aus-Motorfreigabebefehls auf der rechten vertikalen Achse über die Zeit (Sekunden) auf der horizontalen Achse für exemplarische bürstenartige und bürstenlose Anlasser.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Bezugnehmend auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Referenznummern auf gleiche Komponenten in den Ansichten beziehen, zeigt 1 ein Fahrzeug 10, das einen Antriebsstrang 12 beinhaltet. Der Antriebsstrang 12 weist als einzige Antriebsquelle einen Verbrennungsmotor E auf. Jedoch könnten Merkmale des Antriebsstrangs 12 und ein Verfahren 100 zum Steuern eines Anlassersystems 61 des hierin erläuterten Fahrzeugantriebsstrangs 12 auch bei einem Hybridfahrzeug verwendet werden, das zusätzliche Antriebsquellen aufweist.
Der Verbrennungsmotor E verwendet Kraftstoff, der den Zylindern des Motors E zugeführt und verbrannt wird, wenn ein Zündfunke in die Zylinder eingebracht wird, um eine Kurbelwelle 14 des Motors E zum Vortrieb des Fahrzeugs 10 anzutreiben. Ein Getriebe T weist ein von der Kurbelwelle 14 angetriebenes Eingangselement und eine Vielzahl von ineinandergreifenden Zahnrädern und Drehmomentübertragungsmechanismen (wie selektiv einrückbare oder feste Kupplungen und Bremsen) auf, die mehrere Übersetzungsverhältnisse durch das Getriebe T von der Kurbelwelle 14 zu einem Abtriebselement 16 ermöglichen. Das Ausgangselement 16 ist über ein Differential 18 und eventuell zusätzliche übersetzungsändernde Komponenten, wie beispielsweise einen Achsantrieb, mit den Fahrzeugrädern 20 verbunden. Es ist nur ein Satz von Fahrzeugrädern 20 zur Veranschaulichung der Merkmale der Offenbarung dargestellt, wobei das Fahrzeug 10 jedoch zwei Radsätze aufweist. Der andere Radsatz kann vom Getriebe T angetrieben werden oder auch nicht.
Der Antriebsstrang 12 beinhaltet ein Anlassersystem 61 mit einem bürstenlosen elektrischen Anlasser M, mit welchem der Motor E von einem Kaltstart gestartet und der Motor E nach einem Autostopp während eines Antriebsmodus des Fahrzeugs 10 neu gestartet wird. Der bürstenlose elektrische Anlasser M ist der einzige am Fahrzeug 10 vorgesehene Anlasser. Tatsächlich beinhaltet das Fahrzeug 10 keinen anderen Elektromotor, der zum Starten des Motors E oder zum Antreiben des Fahrzeugs verwendet wird. Der Motor E ist das einzige Triebwerk, das zum Antreiben verwendet wird. In anderen Ausführungsformen könnte jedoch ein weiterer Elektromotor integriert und zum Antreiben in verschiedenen Betriebsarten verwendet werden, wie beispielsweise in einer Ausführungsform, die ein Hybrid-Elektrofahrzeug ist.
Der bürstenlose elektrische Anlasser M ist als 12-Volt-Motor konfiguriert, jedoch mit einer höheren Leistung als ein Standard-12-Volt-Motor, der gelegentlich in Fahrzeugen zum Starten des Motors verwendet wird. So kann beispielsweise in der dargestellten Ausführungsform die Leistung des bürstenlosen elektrischen Anlassers M etwa 1 Kilowatt größer sein als die eines Bürstenmotors mit ähnlicher Größe. Bürstenartige Motoren können hierin auch als Bürstenmotoren oder gebürstete Motoren bezeichnet werden. Bürstenlose elektrische Anlasser sind vorteilhaft, da sie eine längere Lebensdauer aufweisen können und im Vergleich zu anderen Motortypen, einschließlich Bürstenmotoren vergleichbarer Größe, einen gleichmäßigeren und schnelleren Motorstart ermöglichen können. In verschiedenen Konfigurationen kann der bürstenlose elektrische Anlasser M ein geschalteter Reluktanzmotor, ein innerer Permanentmagnetmotor oder ein anderer bürstenloser Motor mit ausreichender Leistung zum Starten und Neustarten des Motors E sein, während er von relativ kleiner Größe (Durchmesser und Länge) ist, der in einen Bauraum eines bürstenartigen Anlassers mit geringer Leistung passt.
Das Anlassersystem 61 beinhaltet ein Batterie-Netzteil 22, das aus einer oder mehreren Batteriezellen besteht und eine Nennspannung von 12 Volt aufweist. Das Batterie-Netzteil 22 besteht aus einer oder mehreren Batteriezellen, die durch eine chemische Reaktion elektrische Energie bereitstellen. Das Batterie-Netzteil 22 ist die einzige elektrische Energiequelle zur Versorgung des Fahrzeugantriebsstrangs 12 mit elektrischer Energie. Das Batterie-Netzteil 22 versorgt die elektrischen Verbraucher L des Fahrzeugs über einen 12-Volt-Powerbus 24, auch als Niederspannungs-Powerbus bezeichnet, mit 12 Volt. Der Powerbus 24 verbindet das Batterie-Netzteil 22 mit dem Wechselrichter 34 und dem bürstenlosen elektrischen Anlasser M sowie das Batterie-Netzteil 22 mit den elektrischen Lasten L des Fahrzeugs. Das heißt, diese Komponenten sind alle funktionsfähig auf dem gleichen, relativ Niederspannungsenergiebus 24 verbunden.
Der Antriebsstrang 12 beinhaltet auch einen Generator G, der von der Motorkurbelwelle 14 über eine Riemen- und Riemenscheibenanordnung 26 drehbar angetrieben wird. Der Generator G wird durch eine Antriebsstrangsteuerung 27 gesteuert, die in das hierin beschriebene elektronische Steuersystem 29 integriert ist, um das Drehmoment der Kurbelwelle 14 in elektrische Energie umzuwandeln, die dem Batterie-Netzteil 22 zugeführt wird, um das Batterie-Netzteil 22 unter bestimmten Fahrzeugbetriebsbedingungen, wie beispielsweise während eines regenerativen Bremsmodus, aufzuladen.
Der Antriebsstrang 12 beinhaltet einen Wechselrichter 34, der den Gleichstrom aus dem Batterie-Netzteil 22 in mehrphasigen Wechselstrom umwandelt, der zum Antreiben des bürstenlosen elektrischen Anlassers M erforderlich ist. Der Wechselrichter 34 kann in ein Modul mit einer Motorsteuerung 36 integriert werden, die in der elektronischen Steuerung 29 des Antriebsstrangs 12 integriert ist. Der Antriebsstrang 12 beinhaltet keinen DC-DC-Wandler, der zwischen dem Batterie-Netzteil 22 und dem Wechselrichter 34 geschaltet ist, da der bürstenlose elektrische Anlasser M die gleiche Spannung wie der Nennspannungspegel des Batterie-Netzteils 22 aufweist, der in der dargestellten Ausführungsform 12 Volt beträgt.
Ein elektrischer Ritzelelektromagnet S ist funktionsfähig mit der Antriebsstrangsteuerung 27 verbunden und weist einen stromführenden Zustand und einen stromlosen Zustand auf. Ein Ritzelzahnrad 42 ist so konfiguriert, dass es durch den bürstenlosen elektrischen Anlasser M drehbar angetrieben wird und zwischen einer in 1 dargestellten Eingriffsposition, in der das Ritzelzahnrad 42 von einem Hohlrad 44 gelöst ist, und eine im Phantom als 42A dargestellte Eingriffsposition, in der die Zähne des Ritzels 42 mit den Zähnen des Hohlrades 44 kämmend eingreifen, das mit der Kurbelwelle 14 drehbar gelagert ist (beispielsweise durch Anbringen des Hohlrades 44 an einem Schwungrad oder einer Flexplatte des Motors E), um das vom bürstenlosen elektrischen Anlasser M bereitgestellte Drehmoment auf die Kurbelwelle 14 zu übertragen. In der dargestellten Ausführungsform befindet sich das Ritzelzahnrad 42 in der in 1 dargestellten Ausrückposition, wenn sich der Elektromagnet S im spannungslosen Zustand befindet, und in der Einrückposition, wenn sich der Elektromagnet S im spannungsführenden Zustand befindet. Der Elektromagnet S kann elektrische Energie aus dem Batterie-Netzteil 22 aufnehmen, wodurch ein Kolben innerhalb des Elektromagneten S einen Hebel L bewegt, der bewirkt, dass sich das Ritzelzahnrad 42 in die Einrastposition 42A in 1 bewegt. Eine Überholfreilaufkupplung 43 kann funktionsfähig zwischen der Abtriebswelle 60 und dem Ritzelzahnrad 42 angeordnet und so konfiguriert werden, dass, wenn das Hohlrad 44 versucht, das Ritzelzahnrad 42 zurückzudrehen, sobald der Motor E in Betrieb genommen wird und sich das Ritzelzahnrad 42 in der Einrastposition 42A befindet, das Ritzelzahnrad 42 freiläuft und den bürstenlosen elektrischen Anlasser M nicht auf höhere Drehzahlen zurückdrängt, sodass der bürstenlose elektrische Anlasser M nicht durch übermäßige induzierte Spannungen beschädigt wird. Die Freilaufkupplung 43 ist am Ritzelzahnrad 42 befestigt und axial entlang der Welle 60 mit dem Ritzelzahnrad 42 beim Eingreifen des Ritzelzahnrads 42 mit dem Hohlrad 44 verschiebbar.
Um die Drehzahl zu reduzieren und das Drehmoment vom bürstenlosen elektrischen Anlasser M auf das Ritzelzahnrad 42 zu erhöhen, kann das Anlassersystem 61 eine Getriebeuntersetzung beinhalten, beispielsweise durch einen Planetenradsatz 50, der ein Sonnenrad 52 beinhaltet, das an einer Motorwelle 54 des bürstenlosen elektrischen Anlassers M montiert ist und sich mit der gleichen Drehzahl dreht wie diese, ein Hohlrad 58 (d. h. ein Innenzahnrad), das geerdet werden kann, und einen Träger 56, der eine Vielzahl von Zahnrädern 57 trägt, die mit dem Sonnenrad 52 und dem Hohlrad 58 ineinandergreifen. Der Träger 56 ist mit einem Wellenende 60 drehbar verbunden, das koaxial zur Motorwelle 54 ist und auf dem das Ritzelzahnrad 42 und die Überholfreilaufkupplung 43 als Reaktion auf das Aktivieren und Deaktivieren des Ritzelelektromagneten S wie hierin beschrieben axial verschiebbar sind. Der bürstenlose elektrische Anlasser M, der Wechselrichter 34, die Motorsteuerung 36, der Ritzelelektromagnet S, das Ritzelzahnrad 42, die Überholfreilaufkupplung 43, die Welle 54, das Wellenende 60 und die Komponenten des Untersetzungsgetriebe-Satzes 50 sind im Anlassersystem 61 integriert.
Das elektronische Steuersystem 29 ist mit zwei separaten Steuerungen dargestellt: der Antriebsstrangsteuerung 27 und der Motorsteuerung 36. Obwohl die Antriebsstrangsteuerung 27 und die Motorsteuerung 36 als separate Steuerungen dargestellt sind, können sie in einigen Ausführungsformen integriert sein. Darüber hinaus kann die Antriebsstrangsteuerung 27 auch eine beliebige integrierte Kombination von zusätzlichen, im Antriebsstrangsteuerungssystem 29 integrierten Steuerungen, wie beispielsweise eine Motorsteuerung und/oder eine Getriebesteuerung, sein oder mit diesen funktionsfähig verbunden sein. Jede der Steuerungen 27, 36 verfügt über einen erforderlichen Speicher und einen Prozessor sowie weitere zugehörige Hard- und Software, z. B. einen Taktgeber oder Timer, Ein-/Ausgabeschaltungen usw. In einer Ausführungsform kann der Speicher ausreichende Kapazitäten an Nur-LeseSpeicher beinhalten, beispielsweise eines magnetischen oder optischen Speichers. So können beispielsweise Anweisungen, die das Verfahren 100 verkörpern, als computerlesbare Anweisungen in den Speicher der Antriebsstrangsteuerung 27 programmiert und vom Prozessor während des Betriebs des Fahrzeugs 10 ausgeführt werden.
Die Motorsteuerung 36 kann funktionsfähig mit der Antriebsstrangsteuerung 27 verbunden sein und auf elektronische Steuersignale reagieren, die zum Ansteuern der Motorsteuerung 36 konfiguriert sind, um den Leistungsfluss aus dem Batterie-Netzteil 22 als Gleichstrom durch den Wechselrichter 34 zu ermöglichen, der den Strom in Wechselstrom umwandelt, der dem bürstenlosen elektrischen Anlasser M zugeführt wird. Die Antriebsstrangsteuerung 27 empfängt Fahrzeug- und Motorbetriebsparameter 40, wie beispielsweise Gas- und Bremspedalpositionsdaten (oder gleichwertige Informationen, die sich auf den Beschleunigungsbedarf beziehen, wenn sie nicht von diesen Pedalen eingegeben werden, wie beispielsweise in einem autonomen Fahrzeug), Fahrzeuggeschwindigkeit, Motordrehzahl, den Ladezustand des Batterie-Netzteils 22 und den Status relativ hoher Fahrzeugverbraucher, wie beispielsweise Klimaanlagen, usw. Die Antriebsstrangsteuerung 27 ist weiterhin mit dem Motor E und dem Ritzelelektromagneten S verbunden. Wie dargestellt, empfängt die Antriebsstrangsteuerung 27 die Motorbetriebsbedingungen von verschiedenen Sensoren am Motor E. Die Antriebsstrangsteuerung 27 ist separat in Signalverbindung mit dem Ritzelektromagneten S und der Motorsteuerung 36, wie durch separate Steuerleitungen L1 und L2 angezeigt wird. Die Antriebsstrangsteuerung 27 ist so konfiguriert, dass sie die Motorsteuerung 36 anweist, den bürstenlosen elektrischen Anlasser M unter Verwendung von Energie aus dem Batterie-Netzteil 22 durch den Wechselrichter 34 mit Strom zu versorgen und den Elektromagneten S separat in den aktivierten Zustand zu versetzen, um das Ritzelzahnrad 42 einzurasten. Dies ermöglicht eine schnelle Reaktionszeit des Antriebsstrangs 12 während eines Autostopp-Ereignisses und/oder eines Wiederanlaufereignisses, wie hierin beschrieben, und ermöglicht ein Umdenken bei einem Motorneustart, ohne dass ein zweiter Elektromagnet erforderlich ist, um den Motor M zu aktivieren.
Das elektronische Steuersystem 29 ist konfiguriert, um den Antriebsstrang 12 gemäß dem Verfahren 100 zu steuern, welches das Durchführen eines Motorneustarts beinhaltet, wobei der Motor E während des Antriebsmodus mit dem bürstenlosen elektrischen Anlasser M nach einem Autostoppereignis neu gestartet werden kann. In den Zeichnungen steht „Y“ für eine positive Reaktion auf eine Abfrage und „N“ steht für eine negative Reaktion.
Unter Bezugnahme auf 2 beginnt das Verfahren 100 bei Start A und geht zu Schritt 102 über, in dem die Antriebsstrangsteuerung 27 bestimmt, ob sich das Fahrzeug 10 im Antriebsmodus befindet. Wenn sich das Fahrzeug 10 nicht im Antriebsmodus befindet, dann fährt das Verfahren 100 nicht fort und endet bei Schritt B. Anders ausgedrückt, müssen und werden die Autostopp-Funktion und die Motorneustartfunktion nicht von der elektronischen Steuerung 29 ausgeführt, wenn sich das Fahrzeug 10 nicht im Antriebsmodus befindet.
Wenn sich das Fahrzeug 10 im Antriebsmodus befindet, fährt das Verfahren 100 mit Schritt 104 fort, in dem die Antriebsstrangsteuerung 27 bestimmt, ob die Fahrzeugbremse eingeschaltet ist und die Fahrzeuggeschwindigkeit Null ist. Wenn die Fahrzeugbremse eingeschaltet ist, beispielsweise wenn ein Bremspedal gedrückt wird oder in einem autonomen Fahrzeug ohne Bremspedal, die entsprechenden Steuerungen das Fahrzeug 10 bremsen, und die Fahrzeuggeschwindigkeit ebenfalls Null ist, wie es durch Raddrehzahlsensoren bestimmt werden kann, dann fährt das Verfahren 100 mit Schritt 106 fort, und die Antriebsstrangsteuerung 27 steuert einen Motor-Autostopp, der Kraftstoff und Zündfunken für den Verbrennungsmotor E deaktiviert, um ein Autostoppereignis durchzuführen.
Während des Antriebsmodus und nach dem in Schritt 106 durchgeführten Motor-Autostoppereignis empfängt die Antriebsstrangsteuerung 27 Fahrzeugbetriebsparameter, die eine oder mehrere vorgegebene Anfangsbedingungen für ein Motorneustartereignis erfüllen. So bestimmt beispielsweise die Antriebsstrangsteuerung 27 in Schritt 108, ob das Bremspedal (oder das entsprechende Pedal in einem autonomen Fahrzeug) gelöst wird. Das Loslassen des Bremspedals ist ein Fahrzeugbetriebsparameter, der auf die Notwendigkeit eines bevorstehenden Motorneustarts hinweisen kann.
Nach Schritt 108 fährt das Verfahren 100 mit Schritt 110 fort, in dem die Antriebsstrangsteuerung 27 die Motordrehzahl (d. h. die Drehzahl der Kurbelwelle 14) bestimmt. Die Kurbelwellendrehzahl kann durch Drehzahlsensoren bestimmt oder anhand anderer Motordaten geschätzt werden. Der Rest des Verfahrens 100 zum Neustart des Motors E ist abhängig von der in Schritt 110 bestimmten Motordrehzahl. Genauer gesagt, wird ein erster Schrittfolgensatz ausgeführt, wenn die Motordrehzahl kleiner als ein erster vorgegebener Drehzahlschwellenwert N1 ist, ein zweiter Schrittfolgensatz, wenn die Motordrehzahl größer als der erste vorgegebene Drehzahlschwellenwert N1, aber kleiner als eine vorgegebene Kurbelabschaltdrehzahl N2 ist, und ein dritter Schrittfolgensatz, wenn die Motordrehzahl größer als die vorgegebene Kurbelabschaltdrehzahl N2 ist. Das Verfahren 100 ist auf diese Weise drehzahlabhängig, da das Anlassen des Motors über den bürstenlosen elektrischen Anlasser M nur bei relativ niedrigen Drehzahlen erforderlich ist, um die innere Reibung im Motor zu überwinden und Luft in die Zylinder so weit einzuziehen, um durch den Verbrennungsprozess die Kurbelwelle 14 nach dem Einbringen von Kraftstoff und Zündfunken zum Drehen zu bringen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann beispielsweise eine vorgegebene Kurbelabschaltdrehzahl N2 eine Drehzahl von 350 U/min bis 400 U/min sein. Wenn zudem ein Anlassen des Motors erforderlich ist, muss bei sehr niedrigen Drehzahlen (d. h. Drehzahlen unter einem ersten vorgegebenen Drehzahlschwellenwert N1, der kleiner als die Kurbelabschaltdrehzahl N2 ist), das Ritzelzahnrad 42 eingerückt werden, bevor der bürstenlose elektrische Anlasser M aktiviert wird, da das volle Drehmoment des Motors erforderlich ist, um den Motor E aus diesen niedrigen Drehzahlen zu starten. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der erste vorgegebene Drehzahlschwellenwert N1 bei 125 bis 150 U/min liegen. Schließlich sind die Motordrehzahlen bei Geschwindigkeiten, die größer oder gleich dem ersten vorgegebenen Drehzahlschwellenwert N1, aber kleiner oder gleich der vorgegebenen Kurbelabschaltdrehzahl N2 sind, niedrig genug, dass ein gewisses Kurbeln erforderlich ist, wobei der bürstenlose elektrische Anlasser M jedoch vor dem Einrücken des Ritzelzahnrads 42 mit einer bestimmten Drehzahl gedreht werden muss, um ein sanftes Einrücken aufgrund der Drehzahl des Motors E zu ermöglichen.
So wird beispielsweise bei relativ niedrigen Motordrehzahlen zuerst das Ritzelzahnrad 42 eingerückt und dann der bürstenlose elektrische Anlasser M verwendet, um den Motor E zu starten, bevor Kraftstoff und Zündfunken im Motor E aktiviert werden. Insbesondere bestimmt die Antriebsstrangsteuerung 27 in Schritt 112, ob die Motordrehzahl kleiner als der erste vorgegebene Drehzahlschwellenwert N1 ist. Wenn die Motordrehzahl kleiner als der erste vorgegebene Drehzahlschwellenwert N1 ist, fährt das Verfahren 100 mit Schritt 114 fort und die Antriebsstrangsteuerung 27 steuert den Elektromagneten S in den aktivierten Zustand, um das Ritzel 42 in Eingriff mit dem Motorzahnkranz 44 zu bringen.
Das Verfahren 100 fährt dann mit Schritt 116 fort, in dem die Antriebsstrangsteuerung 27 einen Timer für eine vorbestimmte Zeit T1 einstellt, nachdem sie den Elektromagneten S in den aktivierten Zustand versetzt hat. Dadurch wird sichergestellt, dass das Ritzelzahnrad 42 vollständig in den Motorzahnkranz 44 eingreift und eine Zeitspanne bis zur Änderung der Einstellung bezüglich des Motorneustarts eingehalten wird. Nach Ablauf der vorgegebenen Zeit T1 fährt das Verfahren 100 mit Schritt 118 fort, in dem die Antriebsstrangsteuerung 27 die Motorsteuerung 36 anweist, dem bürstenlosen elektrischen Anlasser M zu ermöglichen, den Verbrennungsmotor E durch die Bereitstellung von Energie aus dem Batterie-Netzteil 22 an den bürstenlosen elektrischen Anlasser M über den Wechselrichter 34 zu starten.
Das Verfahren 100 fährt dann mit Schritt 120 fort, in dem die Antriebsstrangsteuerung 27 bestimmt, ob die Motordrehzahl größer als die vorgegebene Kurbelabschaltdrehzahl N2 ist. Wenn die Motordrehzahl nicht größer als die vorgegebene Kurbelabschaltdrehzahl N2 in Schritt 120 ist, ermöglicht das Verfahren 100 dem bürstenlosen elektrischen Anlasser M, den Motor E erneut zu starten. Erst sobald die Motordrehzahl größer als die vorgegebene Kurbelabschaltdrehzahl N2 in Schritt 120 ist, fährt das Verfahren 100 mit Schritt 122 fort, wobei die Antriebsstrangsteuerung 27 sowohl Kraftstoff als auch Zündfunken für den Motor E zum Neustart des Motors E ermöglicht.
In Schritt 124 überwacht die Antriebsstrangsteuerung 27 die Motorbetriebsparameter 40, wie beispielsweise die Kurbelwellendrehzahl, die Menge des in den Zylindern abgegebenen Kraftstoffs und die verstrichene Zeit, und bestimmt, wann die Motorbetriebsparameter vordefinierte Schwellenwerte erreichen, die einen vollständigen Motorneustart anzeigen. So kann beispielsweise ein vollständiger Motorneustart definiert werden als eine Drehzahl der Kurbelwelle 14 von mehr als oder gleich 500 U/min, die nach dem Einschalten des bürstenlosen elektrischen Anlassers M und einer vordefinierten Menge an abgegebenem Kraftstoff für eine vordefinierte Zeitspanne gehalten wird.
Nach Erreichen der vorgegebenen Schwellenwerte, die einen vollständigen Motorneustart in Schritt 124 anzeigen, fährt das Verfahren 100 mit Schritt 126 fort, in dem die Antriebsstrangsteuerung 27 die Motorsteuerung 36 anweist, die Energiezufuhr des bürstenlosen elektrischen Anlassers M einzustellen (d. h. einen Motorstopp zu ermöglichen), und dann mit Schritt 128, in dem die Antriebsstrangsteuerung 27 den Ritzelelektromagneten S in den deaktivierten Zustand versetzt, um das Ritzelzahnrad 42 vom Motorzahnkranz 44 auszurücken. Das Verfahren 100 beendet dann die Motorneustartfunktion und kehrt zu Schritt 102 zurück.
Wenn die Antriebsstrangsteuerung 27 jedoch in Schritt 112 bestimmt, dass die Motordrehzahl nicht kleiner als der erste vorgegebene Drehzahlschwellenwert N1 (d. h. größer oder gleich dem ersten vorgegebenen Drehzahlschwellenwert N1) ist, dann fährt das Verfahren 100, anstatt von Schritt 112 zu Schritt 114 fortzufahren, mit Schritt 130 fort, in dem die Antriebsstrangsteuerung 27 bestimmt, ob die Motordrehzahl größer als die vorgegebene Kurbelabschaltdrehzahl (N2) ist. Wenn die Antriebsstrangsteuerung 27 in Schritt 130 bestimmt, dass die Motordrehzahl nicht größer als die vorgegebene Kurbelabschaltdrehzahl N2 ist (d. h. kleiner oder gleich der vorgegebenen Kurbelabschaltdrehzahl N2 ist), dann fährt das Verfahren 100 bei Schritt 130 bis Schritt 132 fort (wie durch Block C in 2 angegeben, der am Anfang von Schritt 132 wiederholt wird).
In Schritt 132 veranlasst die Antriebsstrangsteuerung 27 die Motorsteuerung 36, den bürstenlosen elektrischen Anlasser M mit einer voreingestellten Drehmomentbegrenzung zu aktivieren. Das Verfahren 100 fährt dann mit Schritt 134 fort, in dem die Antriebsstrangsteuerung 27 einen Timer für eine vorbestimmte Zeitspanne T2 einstellt, nachdem sie die Motorsteuerung 36 veranlasst hat, den bürstenlosen elektrischen Anlasser M mit der voreingestellten Drehmomentbegrenzung zum Anlassen des Verbrennungsmotors E zu aktivieren, indem sie den bürstenlosen elektrischen Anlasser M über den Wechselrichter 34 mit Energie aus dem Batterie-Netzteil 22 versorgt. Dadurch wird sichergestellt, dass der bürstenlose elektrische Anlasser M eine Drehzahl erreichen kann, die es dem Ritzelzahnrad 42 ermöglicht, nahtlos in den Motorzahnkranz 44 einzugreifen.
Dementsprechend fährt das Verfahren 100 nach Ablauf der vorgegebenen Zeit T2 mit Schritt 136 fort, in dem die Antriebsstrangsteuerung 27 den Elektromagneten S in den aktivierten Zustand versetzt, das Ritzelzahnrad 42 in Eingriff mit dem Motorzahnkranz 44 zu bringen, um den Motor E zu starten (d. h. den Ritzelelektromagneten S zu aktivieren, um den Motor E mit dem bürstenlosen elektrischen Anlasser M zu starten). Nach Schritt 136 fährt das Verfahren 100 mit Schritt 120 fort und führt die Schritte 120, 122, 124, 126 und 128 wie vorstehend beschrieben aus.
Wenn die Antriebsstrangsteuerung 27 jedoch in Schritt 130 bestimmt, dass die Motordrehzahl größer als die vorgegebene Kurbelabschaltdrehzahl N2 ist, dann geht das Verfahren 100 anstatt zu Schritt 122, von Schritt 130 zu Schritt 138 über, in dem die Antriebsstrangsteuerung 27 sowohl Kraftstoff für den Motor E als auch Zündfunken zum Wiederanlauf des Motors E freigibt. Der Ritzelelektromagnet S und der bürstenlose elektrische Anlasser M sind nicht freigegeben. Der bürstenlose elektrische Anlasser M wird nicht zum Starten des Motors E verwendet, wenn die Motordrehzahl größer als die vorgegebene Kurbelabschaltdrehzahl N2 ist. Bei dieser Motordrehzahl muss der Motor E nicht angekurbelt werden, und Kraftstoff und Zündfunken allein führen zum Neustart des Motors E.
Nach Schritt 138 fährt das Verfahren 100 mit Schritt 140 fort, in dem die Antriebsstrangsteuerung 27 die Motorbetriebsparameter 40, wie beispielsweise die Kurbelwellendrehzahl, die in den Zylindern abgegebene Kraftstoffmenge und die seit der Aktivierung des bürstenlosen elektrischen Anlassers 61 verstrichene Zeit überwacht und bestimmt, wann die Motorbetriebsparameter vorgegebene Schwellenwerte erreichen, die einen vollständigen Motorneustart anzeigen, wie in Schritt 124. Das Verfahren 100 beendet dann die Motorneustartfunktion und kehrt zu Schritt 102 zurück.
In 3 stellt die grafische Darstellung 200 die Leistung eines Paares von exemplarischen Elektromotoren mit einer Nennspannung von 12 Volt dar, einschließlich eines bürstenartigen Elektromotors und des bürstenlosen elektrischen Anlassers M der vorliegenden Offenbarung. Die linke vertikale Achse 202 stellt das Drehmoment an der Abtriebswelle 60 in Newtonmeter des jeweiligen Motors beim Anlassen des Motors E dar. Die rechte vertikale Achse 204 stellt die Leistung in Watt dar, die der jeweilige Motor beim Anlassen des Motors E bereitstellt. Die horizontale Achse 206 repräsentiert die Drehzahl des jeweiligen Motors in Umdrehungen pro Minute (U/min) an der Abtriebswelle 60. Die Kurve 208 stellt das Drehmoment dar, das dem Motor E durch den bürstenlosen elektrischen Anlasser M zugeführt wird. Die Kurve 210 stellt das Drehmoment dar, das dem Motor E durch den exemplarischen Bürstenmotor zugeführt wird. Der bürstenlose elektrische Anlasser M stellt dem Motor E über einen größeren Drehzahlbereich ein relativ konstanteres Drehmoment zur Verfügung als der bürstenartige Motor. So liefert der bürstenlose elektrische Anlasser M beispielsweise im Drehzahlbereich von etwa 0 bis 1000 U/min ein relativ konstantes Abtriebsdrehmoment von etwa 34 N-m an der Abtriebswelle 60.
Die an den Motor E abgegebene Leistung wird auch mit dem bürstenlosen elektrischen Anlasser M im Vergleich zum bürstenartigen Motor verbessert. Die Kurve 212 stellt die vom bürstenlosen elektrischen Anlasser M aufgebrachte Kurbelkraft dar, während die Kurve 214 die vom bürstenartigen Motor aufgebrachte Kurbelkraft darstellt. Der bürstenlose elektrische Anlasser bietet eine um ca. 1000 W höhere Spitzenleistung als der bürstenartige Motor (ca. 3600 Watt gegenüber 2600 Watt). Darüber hinaus fällt die Leistung des bürstenartigen Motors bei etwa 4000 U/min auf Null, während der bürstenlose elektrische Anlasser M die Leistung über einen größeren Drehzahlbereich und bei deutlich höheren Drehzahlen bereitstellt.
In 4 vergleicht die grafische Darstellung 300 die Motordrehzahl während des Motor-Autostarts, wenn ein repräsentativer 2,0-Liter-Motor von demselben Paar von Elektromotoren gestartet wird, das in Bezug auf die grafische Darstellung 200 in 3 beschrieben ist. Die linke vertikale Achse 302 stellt die Motordrehzahl in U/min des Motors E dar. Die rechte vertikale Achse 304 stellt Ein/Aus-Motorfreigabebefehlssignal dar, wobei 1 „ein“ (d. h. aktivieren) und 0 „aus“ (d. h. deaktivieren) repräsentiert. Die horizontale Achse 306 stellt die Zeit in Sekunden dar. Die Kurve 308 stellt die Motordrehzahl des bürstenlosen elektrischen Anlassers M dar. Die Kurve 310 stellt die Motordrehzahl des bürstenartigen Motors dar. Die Kurve 312 stellt den Motorfreigabebefehl für den bürstenlosen elektrischen Anlasser M dar. Die Kurve 314 stellt den Motorfreigabebefehl für den bürstenartigen Motor dar. Die Kurve 312 wird zur besseren Sichtbarkeit in 4 leicht über die Ebene „Ein“ angehoben, fällt aber bei eingeschaltetem Motorfreigabebefehl auf die gleiche Ebene wie die Kurve 314.
Wie in der grafischen Darstellung 300 zu sehen ist, steigt die Motordrehzahl schneller an, wenn der Motor E durch den bürstenlosen elektrischen Anlasser M angekurbelt wird, als wenn er durch den bürstenartigen Motor angekurbelt wird. So erreicht beispielsweise die Motordrehzahl 500 U/min bei etwa 0,28 Sekunden, nachdem der Motorfreigabebefehl auf „ein“ gesetzt wurde (d. h. ein Wert von 1 in der grafischen Darstellung 300), wenn er vom bürstenlosen elektrischen Anlasser M angekurbelt wird, aber erst nach etwa 0,45 Sekunden, wenn er vom Bürstenmotor angekurbelt wird, 500 U/min erreicht. Die Zeitdifferenz wird bei 309 angegeben. Darüber hinaus ist der Motor E zu einem bestimmten Zeitpunkt auf eine höhere Drehzahl eingestellt, nachdem der Motorfreigabebefehl mit dem bürstenlosen elektrischen Anlasser M auf „ein“ eingestellt wurde, als mit dem bürstenartigen Motor über den angegebenen Zeitbereich (bis 0,9 Sekunden).
Dementsprechend können der bürstenlose elektrische Anlasser M und das Verfahren 100 zum Steuern eines Anlassersystems 61 zum Neustart des Motors E mit dem hierin beschriebenen bürstenlosen elektrischen Anlasser M zahlreiche Effizienz- und Leistungsvorteile bieten.
Während die besten Arten der Ausführung der Offenbarung detailliert beschrieben wurden, werden die mit der hier beschriebenen Technik vertrauten Fachleute diverse alternative Ausgestaltungen und Ausführungen erkennen, mit denen die Erfindung im Rahmen der nachfolgend aufgeführten Patentansprüche ausgeführt sein kann.

Claims

Anlassersystem zur Verwendung mit einem Antriebsstrang, der einen Verbrennungsmotor mit einem Hohlrad aufweist, das funktionsfähig mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden ist, wobei das Anlassersystem Folgendes umfasst: einen bürstenlosen elektrischen Anlasser, der selektiv mit dem Verbrennungsmotor verbindbar ist, ein Batterie-Netzteil; einen Wechselrichter, der zum Umwandeln von Gleichstrom aus dem Batterie-Netzteil in mehrphasigen Wechselstrom zum Antreiben des bürstenlosen elektrischen Anlassers betrieben werden kann; ein Ritzelzahnrad, das so konfiguriert ist, dass es drehbar durch den bürstenlosen elektrischen Anlasser angetrieben wird und zwischen einer ausgerückten Position, in der das Ritzelzahnrad vom Hohlrad ausgerückt ist, und einer eingerückten Position, in der das Ritzelzahnrad mit dem Hohlrad in Eingriff steht, um das vom bürstenlosen elektrischen Anlasser auf die Kurbelwelle bereitgestellte Drehmoment zu übertragen; einen Elektromagneten, der funktionsfähig mit dem Ritzelzahnrad verbunden ist; und ein elektronisches Steuersystem, das zum Steuern des bürstenlosen elektrischen Anlassers betreibbar ist, um den Verbrennungsmotor unter Verwendung von Energie zu starten, die von dem Batterie-Netzteil durch den Wechselrichter bereitgestellt wird, und um den Elektromagneten separat in einen deaktivierten Zustand und abwechselnd in einen aktivierten Zustand zu steuern, worin sich das Ritzelzahnrad in die deaktivierte Position bewegt, wenn sich der Elektromagnet in einem deaktivierten Zustand befindet, und in die aktivierte Position bewegt, wenn sich der Elektromagnet in einem aktivierten Zustand befindet.
Anlassersystem nach Anspruch 1, worin: das elektronische Steuersystem eine Antriebsstrangsteuerung und eine Motorsteuerung beinhaltet; und die Antriebsstrangsteuerung so konfiguriert ist, dass sie die Motorsteuerung anweist, den bürstenlosen elektrischen Anlasser unter Verwendung von Energie aus dem Batterie-Netzteil durch den Wechselrichter mit Strom zu versorgen und den Elektromagneten separat in den aktivierten Zustand zu versetzen, um das Ritzelzahnrad einzurasten.
Anlassersystem nach Anspruch 1, worin das Anlassersystem gekennzeichnet ist durch das Nicht-Vorhandensein eines DC-DC-Wandlers, der das Batterie-Netzteil funktionsfähig mit dem Wechselrichter verbindet.
Anlassersystem nach Anspruch 1, worin das elektronische Steuersystem konfiguriert ist, um die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors zu bestimmen; worin die Motordrehzahl gleich einer Drehzahl der Kurbelwelle ist; und während eines Antriebsmodus nach einem Motor-Autostoppereignis und nur dann, wenn die Motordrehzahl kleiner oder gleich einer vorbestimmten Kurbelabschaltdrehzahl (N2) ist, ermöglicht das elektronische Steuersystem dem bürstenlosen elektrischen Anlasser, den Verbrennungsmotor unter Verwendung von Strom aus dem Batterie-Netzteil zu starten.
Anlassersystem nach Anspruch 4, worin: nur wenn die Motordrehzahl kleiner als ein erster vorgegebener Drehzahlschwellenwert (N1) ist, das elektronische Steuersystem für beides konfiguriert ist zum: (i) Anweisen des Elektromagneten in einen aktivierten Zustand, um das Ritzelzahnrad in Eingriff mit dem Hohlrad zu bringen, und (ii) nach dem Anweisen des Elektromagneten in den aktivierten Zustand, dem bürstenlosen elektrischen Anlasser zu ermöglichen, den Verbrennungsmotor während des Fahrzeugantriebsmodus nach dem Motor-Autostoppereignis zu starten; und der erste vorgegebene Drehzahlschwellenwert kleiner als die vorgegebene Kurbelabschaltdrehzahl (N2) ist.
Anlassersystem nach Anspruch 5, worin, nachdem der Elektromagnet in den aktivierten Zustand versetzt wurde, das Ritzelzahnrad in Eingriff mit dem Hohlrad zu versetzen, und nur dann, wenn die Motordrehzahl größer als die vorgegebene Kurbelabschaltdrehzahl (N2) ist, das elektronische Steuersystem so konfiguriert ist, dass Kraftstoff und Zündfunken den Verbrennungsmotor neu starten können.
Anlassersystem nach Anspruch 4, worin nach dem Motor-Autostoppereignis und nur dann, wenn die Motordrehzahl größer als die vorgegebene Kurbelabschaltdrehzahl (N2) ist, das elektronische Steuersystem konfiguriert ist, um den Verbrennungsmotor neu zu starten, indem es Kraftstoff und Zündfunken freigibt, ohne den bürstenlosen elektrischen Anlasser zu aktivieren und ohne den Elektromagneten in den aktivierten Zustand zu versetzen.
Anlassersystem nach Anspruch 4, worin, wenn die Motordrehzahl größer oder gleich dem ersten vorgegebenen Drehzahlschwellenwert (N1) und kleiner oder gleich der vorgegebenen Kurbelabschaltdrehzahl (N2) ist, das elektronische Steuersystem für beides konfiguriert ist zum: (i) Aktivieren des bürstenlosen elektrischen Anlassers mit einer voreingestellten Drehmomentgrenze; und (ii) nach dem Aktivieren des bürstenlosen elektrischen Anlassers den Elektromagneten in den aktivierten Zustand zu versetzen, um das Ritzelzahnrad in Eingriff mit dem Hohlrad zu bringen, um den Verbrennungsmotor zu starten.
Anlassersystem nach Anspruch 8, worin, nachdem der Elektromagnet in den aktivierten Zustand versetzt wurde, das elektronische Steuersystem für beides konfiguriert ist zum: (i) Bestimmen, ob die Motordrehzahl größer als die vorgegebene Kurbelabschaltdrehzahl (N2) ist, und (ii) Ermöglichen, dass der Verbrennungsmotor nur dann mit Kraftstoff und Zündfunken neu gestartet wird, wenn die Motordrehzahl größer als die vorgegebene Kurbelabschaltdrehzahl (N2) ist.
Startsystem nach Anspruch 9, worin, nachdem Kraftstoff und Zündfunken den Verbrennungsmotor wieder starten können, das elektronische Steuersystem konfiguriert ist, zum: Überwachen eines oder mehrerer Motorbetriebsparameter; Bestimmen, wann die einen oder mehreren Motorbetriebsparameter einen oder mehrere vordefinierte Werte erfüllen, die einen vollständigen Motorstart anzeigen; Unterbrechen der Stromversorgung des bürstenlosen elektrischen Anlassers, wenn die einen oder mehreren Motorbetriebsparameter die vorgegebenen Werte erfüllen; und Anweisen des Elektromagneten in den deaktivierten Zustand, das Ritzelzahnrad vom Hohlrad zu lösen, wenn die einen oder mehreren Motorbetriebsparameter den einen oder mehreren vorgegebenen Werten entsprechen.