DE102019115187A1 - Verfahren und system zum starten eines motors - Google Patents

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Hafiz Khafagy
Siraj SIDDIQUI
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Ford Global Technologies LLC
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Abstract

Es werden Systeme und Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebsstrangs oder einer Hybridkraftübertragung beschrieben, der bzw. die einen Motor und einen Startergenerator beinhaltet. In einem Beispiel kann der Startergenerator den Motor während eines ersten Motorstarts über ein Ritzel anlassen. Der Startergenerator kann den Motor während eines zweiten Motorstarts über einen Riemen anlassen.

Description

  • GEBIET
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft Verfahren und ein System zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs. Die Verfahren und Systeme können insbesondere für Hybridfahrzeuge nützlich sein, die einen riemengetriebenen Startergenerator beinhalten.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Ein Hybridantriebsstrang oder eine Hybridkraftübertragung kann einen riemengetriebenen Startergenerator (belt integrated starter/generator - BISG) beinhalten, um eine Batterie eines Fahrzeugs zu laden, dem Fahrzeug Antriebsleistung bereitzustellen und einen Motor des Fahrzeugs zu starten. Der BISG kann über einen Riemen mechanisch an eine Motorkurbelwelle oder Nockenwelle gekoppelt sein. Eine Spannvorrichtung kann auf den Riemen angewendet sein, um den Riemen eng an einer Kurbelwellenriemenscheibe und einer Riemenscheibe, die an eine BISG-Welle oder eine an den BISG gekoppelte Welle gekoppelt ist, anliegend zu halten. Die Riemenscheibe kann jedoch während einiger Bedingungen nicht zum Übertragen von Drehmoment zwischen dem BISG und dem Motor wirkungsvoll sein und der Riemen kann abrutschen. Der Riemen kann beeinträchtigt werden, wenn Riemenschlupf vorliegt, und die Energieübertragung zwischen dem BISG und dem Motor kann reduziert werden. Deshalb kann es wünschenswert sein, eine Möglichkeit dafür bereitzustellen, die Wahrscheinlichkeit von Riemenbeeinträchtigung zu reduzieren und die Energieübertragung zwischen dem BISG und dem Motor während Bedingungen, bei denen die Wahrscheinlichkeit von Riemenschlupf zunehmen kann, beizubehalten.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben die vorstehend genannten Probleme erkannt und ein Antriebsstrangbetriebsverfahren entwickelt, das Folgendes umfasst: Anlassen eines Motors über einen Startergenerator, ein Ritzel und ein Schwungrad während eines ersten Motorstarts; und Anlassen des Motors über den Startergenerator, einen Riemen und eine Kurbelwellenriemenscheibe während eines zweiten Motorstarts.
  • Indem ein Ritzel, das an einen BISG gekoppelt ist, während des Motorstarts mit einem Motorschwungrad in Eingriff gebracht wird, kann es möglich sein, das technische Ergebnis bereitzustellen, dass Riemenbeeinträchtigung reduziert wird und die Energieübertragung zwischen einem BISG und einem Motor sichergestellt wird. Insbesondere kann ein Ritzel, das an eine Welle des BISG gekoppelt ist, ein Schwungrad in Eingriff nehmen, das an den Motor gekoppelt ist, sodass während Bedingungen, unter denen große Energiemengen zwischen dem BISG und dem Motor ausgetauscht werden können, eine Zahnradverbindung zwischen dem BISG und dem Motor bereitgestellt wird. Die Zahnradverbindung kann die Wahrscheinlichkeit von Riemenschlupf reduzieren, indem sie die Starrheit zwischen dem BISG und dem Motor erhöht. Während Bedingungen, bei denen die Energieübertragung zwischen dem BISG und dem Motor auf niedrigeren Niveaus liegt, kann das Ritzel außer Eingriff mit dem Schwungrad genommen werden, um die Geräusche und Schwingungen des Motors zu reduzieren. Eine Riemenverbindung zwischen dem BISG und dem Motor kann während Bedingungen, bei denen die Energieübertragung zwischen dem BISG und dem Motor niedriger ist, eine effiziente Drehmomentübertragung bei reduzierten Geräusch- und Schwingungsniveaus ermöglichen.
  • Die vorliegende Beschreibung kann mehrere Vorteile bereitstellen. Insbesondere kann der Ansatz ermöglichen, dass ein BISG große Energiemengen ohne Riemenbeeinträchtigung an einen Motor überträgt. Ferner kann der Ansatz während Bedingungen, bei denen die Übertragung von großen Energiemengen zwischen dem BISG und dem Motor nicht gewünscht ist, die Geräuschniveaus des Motors niedrig halten. Noch ferner kann der Ansatz die Motorstartzeit reduzieren, wenn ein Motor kalt gestartet wird.
  • Die vorstehenden Vorteile sowie weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung erschließen sich ohne Weiteres aus der folgenden detaillierten Beschreibung, wenn diese allein für sich oder in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen herangezogen wird.
  • Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl an Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben sind. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Patentansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführte Nachteile beseitigen.
  • Figurenliste
  • Die hier beschriebenen Vorteile werden durch die Lektüre eines Beispiels für eine Ausführungsform, das hier als die detaillierte Beschreibung bezeichnet wird, umfassender ersichtlich, wenn dieses allein für sich oder unter Bezugnahme auf die Zeichnungen herangezogen wird, in denen Folgendes gilt:
    • 1 ist eine schematische Darstellung eines Motors;
    • 2 ist eine schematische Darstellung der Kraftübertragung eines Hybridfahrzeugs;
    • 3A-3I zeigen beispielhafte BISG-Konfigurationen;
    • 4 zeigt eine beispielhafte BISG-Betriebsabfolge; und
    • 5 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines Motors, der einen BISG beinhaltet.
    • 3A-31 sind ungefähr maßstabsgetreu gezeichnet.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft das Betreiben eines Motors und eines BISG, der dazu verwendet werden kann, den Motor zu starten, wenn der Motor kalt oder warm ist. Der Motor kann von der in 1 gezeigten Art sein. Der Motor und der BISG können in einer Kraftübertragung eines Hybridfahrzeugs enthalten sein, wie in 2 gezeigt. Der BISG kann dazu betrieben werden, den Motor anzulassen, elektrische Energie zu erzeugen oder Drehmoment zum Antreiben eines Fahrzeugs zuzuführen. 3A-3I zeigen mehrere unterschiedliche Konfigurationen, durch die ein BISG einen Motor während eines Motorstarts drehen und anlassen kann. In einem Beispiel ist der BISG währen des Motorstarts über einen Riemen an den Motor gekoppelt. In einem anderen Beispiel ist der BISG über ein Ritzel an den Motor gekoppelt. Eine beispielhafte Betriebsabfolge zum Starten eines Motors über eine BISG-Kupplung ist in 4 gezeigt. Ein Verfahren zum Betreiben eines BISG zum Verbessern des Motorstarts ist in 5 gezeigt.
  • Es wird auf 1 Bezug genommen, in der eine Brennkraftmaschine 10, die eine Vielzahl von Zylindern umfasst, von denen ein Zylinder in 1 gezeigt ist, durch die elektronische Motorsteuerung 12 gesteuert wird. Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen in 1-3I gezeigten Sensoren und setzt die in 1-3I gezeigten Aktoren ein, um den Motorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung 12 gespeichert sind, einzustellen.
  • Der Motor 10 besteht aus dem Zylinderkopf 35 und -block 33, die die Brennkammer 30 und Zylinderwände 32 beinhalten. Der Kolben 36 ist darin positioniert und bewegt sich über eine Verbindung mit der Kurbelwelle 40 hin und her. Das Schwungrad 97 und das Hohlrad 99 sind an die Kurbelwelle 40 gekoppelt. Der optionale Anlasser 96 (z. B. elektrische Niederspannungsmaschine (mit weniger als 30 Volt betrieben)) beinhaltet die Ritzelwelle 98 und das Ritzel 95. Die Ritzelwelle 98 kann das Ritzel 95 selektiv vorantreiben, damit es das Hohlrad 99 in Eingriff nimmt. Der Anlasser 96 kann direkt an der Vorderseite des Motors oder an der Hinterseite des Motors montiert sein. In einigen Beispielen kann der Anlasser 96 der Kurbelwelle 40 über einen Riemen oder eine Kette selektiv Drehmoment zuführen. In einem Beispiel befindet sich der Anlasser 96 in einem Grundzustand, wenn er nicht mit der Motorkurbelwelle in Eingriff steht. Es ist gezeigt, dass die Brennkammer 30 über das Einlassventil 52 bzw. Auslassventil 54 mit dem Ansaugkrümmer 44 und Abgaskrümmer 48 kommuniziert. Jedes Einlass- und Auslassventil kann durch einen Einlassnocken 51 und einen Auslassnocken 53 betrieben werden. Die Position des Einlassnockens 51 kann durch den Einlassnockensensor 55 bestimmt werden. Die Position des Auslassnockens 53 kann durch den Auslassnockensensor 57 bestimmt werden. Das Einlassventil 52 kann durch die Ventilanschaltvorrichtung 59 selektiv angeschaltet und abgeschaltet werden. Das Auslassventil 54 kann durch die Ventilanschaltvorrichtung 58 selektiv angeschaltet und abgeschaltet werden. Bei den Ventilanschaltvorrichtungen 58 und 59 kann es sich um elektromechanische Vorrichtungen handeln.
  • Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 derart positioniert ist, dass sie Kraftstoff direkt in den Zylinder 30 einspritzt, was dem Fachmann als Direkteinspritzung bekannt ist. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 führt proportional zu der Impulsbreite von der Steuerung 12 flüssigen Kraftstoff zu. Der Kraftstoff wird der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 durch ein Kraftstoffsystem (nicht gezeigt) zugeführt, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler (nicht gezeigt) beinhaltet. In einem Beispiel kann ein zweistufiges Hochdruckkraftstoffsystem verwendet werden, um höhere Kraftstoffdrücke zu erzeugen.
  • Zusätzlich ist gezeigt, dass der Ansaugkrümmer 44 mit dem Turboladerverdichter 162 und dem Motorlufteinlass 42 kommuniziert. In anderen Beispielen kann der Verdichter 162 ein Kompressorverdichter sein. Die Welle 161 koppelt die Turboladerturbine 164 mechanisch an den Turboladerverdichter 162. Die optionale elektronische Drossel 62 stellt eine Position der Drosselklappe 64 ein, um den Luftstrom von dem Verdichter 162 zu dem Ansaugkrümmer 44 zu steuern. Der Druck in der Ladedruckkammer 45 kann als Drosseleinlassdruck bezeichnet werden, da sich der Einlass der Drossel 62 innerhalb der Ladedruckkammer 45 befindet. Der Drosselauslass befindet sich in dem Ansaugkrümmer 44. In einigen Beispielen können die Drossel 62 und die Drosselklappe 64 derart zwischen dem Einlassventil 52 und dem Ansaugkrümmer 44 positioniert sein, dass es sich bei der Drossel 62 um eine Einlasskanaldrossel handelt. Das Verdichterrückführungsventil 47 kann selektiv auf eine Vielzahl von Positionen zwischen vollständig geöffnet und vollständig geschlossen eingestellt werden. Das Wastegate 163 kann über die Steuerung 12 eingestellt werden, um zu ermöglichen, dass Abgase die Turbine 164 selektiv umgehen, um die Drehzahl des Verdichters 162 zu steuern. Das Luftfilter 43 reinigt Luft, die in den Motorlufteinlass 42 eintritt.
  • Das verteilerlose Zündsystem 88 stellt der Brennkammer 30 als Reaktion auf die Steuerung 12 über die Zündkerze 92 einen Zündfunken bereit. Die Breitbandlambdasonde (Universal Exhaust Gas Oxygen sensor - UEGO-Sonde) 126 ist stromaufwärts von dem Katalysator 70 an den Abgaskrümmer 48 gekoppelt gezeigt. Alternativ kann die UEGO-Sonde 126 durch eine binäre Lambdasonde ersetzt werden.
  • Der Katalysator 70 kann in einem Beispiel mehrere Katalysatorbricks beinhalten. In einem anderen Beispiel können mehrere Emissionssteuervorrichtungen mit jeweils mehreren Bricks verwendet werden. Bei dem Katalysator 70 kann es sich in einem Beispiel um einen Dreiwegekatalysator handeln.
  • Die Steuerung 12 ist in 1 als herkömmlicher Mikrocomputer gezeigt, der Folgendes beinhaltet: Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 104, Festwertspeicher 106 (z. B. nichtflüchtigen Speicher), Direktzugriffsspeicher 108, Keep-Alive-Speicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus. Es ist gezeigt, dass die Steuerung 12 zusätzlich zu den zuvor erörterten Signalen verschiedene Signale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren empfängt, wozu Folgende gehören: Motorkühlmitteltemperatur (engine coolant temperature - ECT) von dem Temperatursensor 112, der an die Kühlhülse 114 gekoppelt ist; ein an ein Fahrpedal 130 gekoppelter Positionssensor 134 zum Erfassen einer durch den menschlichen Fahrer 132 ausgeübten Kraft; ein an das Bremspedal 150 gekoppelter Positionssensor 154 zum Erfassen einer durch den menschlichen Fahrer 132 ausgeübten Kraft, eine Messung des Motorkrümmerdrucks (manifold pressure - MAP) von dem Drucksensor 122, der an den Ansaugkrümmer 44 gekoppelt ist; ein Motorpositionssensor von einem Hall-Effekt-Sensor 118, der die Position der Kurbelwelle 40 erfasst; eine Messung der in den Motor eintretenden Luftmasse von dem Sensor 120; und eine Messung der Drosselposition von dem Sensor 68. Der Barometerdruck kann zudem zur Verarbeitung durch die Steuerung 12 erfasst werden (Sensor nicht gezeigt). In einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Beschreibung erzeugt der Motorpositionssensor 118 bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle eine vorbestimmte Anzahl gleichmäßig beabstandeter Impulse, anhand derer die Motordrehzahl (RPM) bestimmt werden kann.
  • Die Steuerung 12 kann zudem eine Eingabe von der Mensch-Maschine-Schnittstelle 11 empfangen. Eine Anforderung zum Starten des Motors oder Fahrzeugs kann über einen Menschen erzeugt und in die Mensch-Maschine-Schnittstelle 11 eingegeben werden. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle kann eine Touchscreen-Anzeige, eine Drucktaste, ein Schlüsselschalter oder eine andere bekannte Vorrichtung sein.
  • Während des Betriebs durchläuft jeder Zylinder innerhalb des Motors 10 typischerweise einen Viertaktzyklus: Der Zyklus beinhaltet den Ansaugtakt, Verdichtungstakt, Arbeitstakt und Ausstoßtakt. Während des Ansaugtakts schließt sich im Allgemeinen das Auslassventil 54 und das Einlassventil 52 öffnet sich. Luft wird über den Ansaugkrümmer 44 in die Brennkammer 30 eingebracht und der Kolben 36 bewegt sich zum Boden des Zylinders, um das Volumen innerhalb der Brennkammer 30 zu erhöhen. Die Position, an der sich der Kolben 36 nahe dem Boden des Zylinders und am Ende seines Takts befindet (z. B. wenn die Brennkammer 30 ihr größtes Volumen aufweist), wird vom Fachmann typischerweise als unterer Totpunkt (UT) bezeichnet.
  • Während des Verdichtungstakts sind das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich in Richtung des Zylinderkopfs, um die Luft innerhalb der Brennkammer 30 zu verdichten. Der Punkt, an dem sich der Kolben 36 am Ende seines Takts und dem Zylinderkopf am nächsten befindet (z.B. wenn die Brennkammer 30 ihr geringstes Volumen aufweist), wird vom Fachmann typischerweise als oberer Totpunkt (OT) bezeichnet. In einem im Folgenden als Einspritzung bezeichneten Vorgang wird Kraftstoff in die Brennkammer eingebracht. In einem im Folgenden als Zündung bezeichneten Vorgang wird der eingespritzte Kraftstoff durch bekannte Zündmittel, wie etwa die Zündkerze 92, gezündet, was zur Verbrennung führt.
  • Während des Arbeitstakts drücken die sich ausdehnenden Gase den Kolben 36 zurück zum UT. Die Kurbelwelle 40 wandelt Kolbenbewegungen in ein Drehmoment der Drehwelle um. Schließlich öffnet sich das Auslassventil 54 während des Ausstoßtakts, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch an den Abgaskrümmer 48 abzugeben, und der Kolben kehrt zum OT zurück. Es ist zu beachten, dass Vorstehendes lediglich als Beispiel dient und dass die Zeitpunkte für das Öffnen und/oder Schließen des Einlass- und Auslassventils variieren können, wie etwa, um eine positive oder negative Ventilüberschneidung, ein spätes Schließen des Einlassventils oder verschiedene andere Beispiele bereitzustellen.
  • 2 ist ein Blockdiagramm eines Fahrzeugs 225, das einen Antriebsstrang oder eine Kraftübertragung 200 beinhaltet. Der Antriebsstrang aus 2 beinhaltet den in 1 gezeigten Motor 10. Es ist gezeigt, dass der Antriebsstrang 200 die Fahrzeugsystemsteuerung 255, die Motorsteuerung 12, die Steuerung 252 der elektrischen Maschine, die Getriebesteuerung 254, die Steuerung 253 der Energiespeichervorrichtung und die Bremssteuerung 250 beinhaltet. Die Steuerungen können über das Controller Area Network (CAN) 299 kommunizieren. Jede der Steuerungen kann anderen Steuerungen Informationen bereitstellen, wie etwa Drehmomentabgabegrenzen (z. B. nicht zu überschreitende Drehmomentabgabe der gesteuerten Vorrichtung oder Komponente), Drehmomenteingabegrenzen (z. B. nicht zu überschreitende Drehmomenteingabe der gesteuerten Vorrichtung oder Komponente), Drehmomentabgabe der gesteuerten Vorrichtung, Sensor- und Aktordaten, Diagnoseinformationen (z. B. Informationen bezüglich eines beeinträchtigten Getriebes, Informationen bezüglich eines beeinträchtigten Motors, Informationen bezüglich einer beeinträchtigten elektrischen Maschine, Informationen bezüglich beeinträchtigter Bremsen). Ferner kann die Fahrzeugsystemsteuerung 255 der Motorsteuerung 12, der Steuerung 252 der elektrischen Maschine, der Getriebesteuerung 254 und der Bremssteuerung 250 Befehle bereitstellen, um Fahrereingabeanforderungen und andere Anforderungen zu erfüllen, die auf Fahrzeugbetriebsbedingungen beruhen.
  • Zum Beispiel kann die Fahrzeugsystemsteuerung 255 als Reaktion darauf, dass ein Fahrer ein Fahrpedal loslässt, und auf die Fahrzeuggeschwindigkeit ein gewünschtes Raddrehmoment oder ein Radleistungsniveau anfordern, um eine gewünschte Rate der Fahrzeugverzögerung bereitzustellen. Das gewünschte Raddrehmoment kann dadurch bereitgestellt werden, dass die Fahrzeugsystemsteuerung 255 ein erstes Bremsmoment von der Steuerung 252 der elektrischen Maschine und ein zweites Bremsmoment von der Bremssteuerung 250 anfordert, wobei das erste und zweite Drehmoment das gewünschte Bremsmoment an den Fahrzeugrädern 216 bereitstellen.
  • In anderen Beispielen kann die Aufteilung der Antriebsstrangsteuervorrichtungen anders sein, als es in 2 gezeigt ist. Zum Beispiel kann eine einzelne Steuerung an die Stelle der Fahrzeugsystemsteuerung 255, der Motorsteuerung 12, der Steuerung 252 der elektrischen Maschine, der Getriebesteuerung 254 und der Bremssteuerung 250 treten. Alternativ können die Fahrzeugsystemsteuerung 255 und die Motorsteuerung 12 eine einzelne Einheit sein, während die Steuerung 252 der elektrischen Maschine, die Getriebesteuerung 254 und die Bremssteuerung 250 eigenständige Steuerungen sind.
  • In diesem Beispiel kann der Antriebsstrang 200 durch den Motor 10 und die elektrische Maschine 240 mit Leistung versorgt werden. In anderen Beispielen kann der Motor 10 weggelassen werden. Der Motor 10 kann mit einem Motorstartsystem, das in 1 gezeigt ist, über den BISG 219 oder über den Kraftübertragungs-Startergenerator (integrated starter/generator - ISG) 240, der auch als Startergenerator bekannt ist, gestartet werden. Eine Drehzahl des BISG 219 kann über einen optionalen BISG-Drehzahlsensor 203 bestimmt werden. In einigen Beispielen kann der BISG 219 einfach als ISG bezeichnet werden. Der Kraftübertragungs-ISG 240 (z. B. elektrische Hochspannungsmaschine (mit mehr als 30 Volt betrieben)) kann auch als elektrische Maschine, Elektromotor und/oder Generator bezeichnet werden. Ferner kann das Drehmoment des Motors 10 über den Drehmomentaktor 204, wie etwa eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, eine Drossel usw., eingestellt werden.
  • Der BISG 219 kann über den Riemen 231 oder andere in 3A-3I gezeigte Mittel mechanisch an den Motor 10 gekoppelt sein. Der BISG 219 kann an eine Kurbelwelle 40 oder eine Nockenwelle (z.B. 51 oder 53 aus 1) gekoppelt sein. Der BISG 219 kann als Elektromotor betrieben werden, wenn er über die Speichervorrichtung 275 für elektrische Energie oder die Niederspannungsbatterie 280 mit elektrischer Leistung versorgt wird. Der BISG 219 kann als Generator betrieben werden, der die Speichervorrichtung 275 für elektrische Energie oder die Niederspannungsbatterie 280 mit elektrischer Leistung versorgt. Der bidirektionale DC/DC-Wandler 281 kann elektrische Energie von einem Hochspannungsbus 274 an einen Niederspannungsbus 273 oder umgekehrt übertragen. Die Niederspannungsbatterie 280 ist elektrisch an den Niederspannungsbus 273 gekoppelt. Die Speichervorrichtung 275 für elektrische Energie ist elektrisch an den Hochspannungsbus 274 gekoppelt. Die Niederspannungsbatterie 280 versorgt den Anlassermotor 96 selektiv mit elektrischer Energie.
  • Ein Motorausgangsdrehmoment kann durch das Zweimassenschwungrad 215 an eine Eingangsseite oder erste Seite der Ausrückkupplung 235 des Antriebsstrangs übertragen werden. Die Ausrückkupplung 236 kann elektrisch oder hydraulisch betätigt werden. Es ist gezeigt, dass die stromabwärtige oder zweite Seite 234 der Ausrückkupplung 236 mechanisch an die ISG-Eingangswelle 237 gekoppelt ist.
  • Der ISG 240 kann betrieben werden, um dem Antriebsstrang 200 Drehmoment bereitzustellen oder Drehmoment des Antriebsstrangs in elektrische Energie umzuwandeln, die in einem Regenerationsmodus in der Speichervorrichtung 275 für elektrische Energie gespeichert wird. Der ISG 240 steht in elektrischer Kommunikation mit der Energiespeichervorrichtung 275. Der ISG 240 weist eine höhere Ausgangsdrehmomentkapazität auf als der Anlasser 96, der in 1 gezeigt ist, oder der BISG 219. Ferner treibt der ISG 240 den Antriebsstrang 200 direkt an oder wird durch den Antriebsstrang 200 direkt angetrieben. Es existieren keine Riemen, Zahnräder oder Ketten, um den ISG 240 an den Antriebsstrang 200 zu koppeln. Vielmehr dreht sich der ISG 240 mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Antriebsstrang 200. Bei der Speichervorrichtung 275 für elektrische Energie (z.B. Hochspannungsbatterie oder -leistungsquelle) kann es sich um eine Batterie, einen Kondensator oder einen Induktor handeln. Die stromabwärtige Seite des ISG 240 ist über die Welle 241 mechanisch an das Pumpenrad 285 des Drehmomentwandlers 206 gekoppelt. Die stromaufwärtige Seite des ISG 240 ist mechanisch an die Ausrückkupplung 236 gekoppelt. Der ISG 240 kann dem Antriebsstrang 200 über den Betrieb als Elektromotor oder Generator, wie durch die Steuerung 252 der elektrischen Maschine angewiesen, ein positives Drehmoment oder ein negatives Drehmoment bereitstellen.
  • Der Drehmomentwandler 206 beinhaltet ein Turbinenrad 286, um Drehmoment an die Eingangswelle 270 auszugeben. Die Eingangswelle 270 koppelt den Drehmomentwandler 206 mechanisch an das Automatikgetriebe 208. Der Drehmomentwandler 206 beinhaltet zudem eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 212 (torque converter bypass lock-up clutch - TCC). Das Drehmoment wird von dem Pumpenrad 285 direkt an das Turbinenrad 286 übertragen, wenn die TCC gesperrt ist. Die TCC wird durch die Steuerung 12 elektrisch betrieben. Alternativ kann die TCC hydraulisch gesperrt werden. In einem Beispiel kann der Drehmomentwandler als eine Komponente des Getriebes bezeichnet werden.
  • Wenn die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 212 vollständig ausgekuppelt ist, überträgt der Drehmomentwandler 206 über Fluidtransfer zwischen dem Turbinenrad 286 des Drehmomentwandlers und dem Pumpenrad 285 des Drehmomentwandlers Motordrehmoment an das Automatikgetriebe 208, wodurch eine Drehmomentsteigerung ermöglicht wird. Wenn die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 212 im Gegensatz dazu vollständig eingekuppelt ist, wird das Motorausgangsdrehmoment über die Drehmomentwandlerkupplung direkt an eine Eingangswelle 270 des Getriebes 208 übertragen. Alternativ dazu kann die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 212 teilweise eingekuppelt werden, wodurch ermöglicht wird, den direkt an das Getriebe weitergegebenen Drehmomentbetrag einzustellen. Die Getriebesteuerung 254 kann dazu konfiguriert sein, die durch den Drehmomentwandler 212 übertragene Drehmomentmenge einzustellen, indem die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung als Reaktion auf verschiedene Motorbetriebsbedingungen oder auf Grundlage einer fahrerbasierten Motorbetriebsanforderung eingestellt wird.
  • Der Drehmomentwandler 206 beinhaltet zudem die Pumpe 283, die Fluid mit Druck beaufschlagt, um die Ausrückkupplung 236, die Vorwärtskupplung 210 und die Gangkupplungen 211 zu betreiben. Die Pumpe 283 wird über das Pumpenrad 285 angetrieben, das sich mit der gleichen Drehzahl dreht wie der ISG 240.
  • Das Automatikgetriebe 208 beinhaltet die Gangkupplungen (z. B. Gänge 1-10) 211 und die Vorwärtskupplung 210. Das Automatikgetriebe 208 ist ein Getriebe mit fester Übersetzung. Die Gangkupplungen 211 und die Vorwärtskupplung 210 können selektiv eingekuppelt werden, um ein Verhältnis einer tatsächlichen Gesamtzahl von Umdrehungen der Eingangswelle 270 zu einer tatsächlichen Gesamtzahl von Umdrehungen der Räder 216 zu ändern. Die Gangkupplungen 211 können über das Einstellen von Fluid, das den Kupplungen über die Schaltsteuermagnetventile 209 zugeführt wird, eingekuppelt oder ausgekuppelt werden. Die Drehmomentabgabe aus dem Automatikgetriebe 208 kann zudem an die Räder 216 weitergegeben werden, um das Fahrzeug über die Ausgangswelle 260 anzutreiben. Konkret kann das Automatikgetriebe 208 ein Eingangsantriebsmoment an der Eingangswelle 270 als Reaktion auf eine Fahrbedingung des Fahrzeugs übertragen, bevor ein Ausgangsantriebsmoment an die Räder 216 übertragen wird. Die Getriebesteuerung 254 schaltet die TCC 212, die Gangkupplungen 211 und die Vorwärtskupplung 210 selektiv an oder kuppelt diese ein. Die Getriebesteuerung schaltet zudem die TCC 212, die Gangkupplungen 211 und die Vorwärtskupplung 210 selektiv ab oder kuppelt diese aus.
  • Ferner kann durch das Einrücken der Reibungsradbremsen 218 eine Reibungskraft auf die Räder 216 ausgeübt werden. In einem Beispiel können die Reibungsradbremsen 218 als Reaktion darauf, dass der Fahrer mit seinem Fuß auf ein Bremspedal (nicht gezeigt) drückt, und/oder als Reaktion auf Anweisungen innerhalb der Bremssteuerung 250 eingerückt werden.
  • Ferner kann die Bremssteuerung 250 die Bremsen 218 als Reaktion auf Informationen und/oder durch die Fahrzeugsystemsteuerung 255 vorgenommene Anforderungen betätigen. Gleichermaßen kann eine Reibungskraft auf die Räder 216 reduziert werden, indem die Radbremsen 218 als Reaktion darauf, dass der Fahrer den Fuß von einem Bremspedal nimmt, sowie als Reaktion auf Anweisungen von der Bremssteuerung und/oder Anweisungen und/oder Informationen von der Fahrzeugsystemsteuerung ausgerückt werden. Zum Beispiel können die Fahrzeugbremsen als Teil eines automatisierten Motorstoppvorgangs über die Steuerung 250 eine Reibungskraft auf die Räder 216 ausüben.
  • Als Reaktion auf eine Anforderung zum Beschleunigen des Fahrzeugs 225 kann die Fahrzeugsystemsteuerung ein Fahrerbedarfsdrehmoment oder eine Leistungsanforderung von einem Fahrpedal oder einer anderen Vorrichtung erlangen. Die Fahrzeugsystemsteuerung 255 weist dann einen Teil des angeforderten Fahrerbedarfsdrehmoments dem Motor und den restlichen Teil dem ISG oder BISG zu. Die Fahrzeugsystemsteuerung 255 fordert das Motordrehmoment von der Motorsteuerung 12 und das ISG-Drehmoment von der Steuerung 252 der elektrischen Maschine an. Falls das ISG-Drehmoment plus das Motordrehmoment kleiner ist als eine Getriebeeingangsdrehmomentgrenze (z. B. ein nicht zu überschreitender Schwellenwert), wird das Drehmoment dem Drehmomentwandler 206 zugeführt, der dann mindestens einen Teil des angeforderten Drehmoments an die Getriebeeingangswelle 270 weitergibt. Die Getriebesteuerung 254 sperrt selektiv die Drehmomentwandlerkupplung 212 und rückt als Reaktion auf Schaltpläne und TCC-Überbrückungspläne, die auf dem Eingangswellendrehmoment und der Fahrzeuggeschwindigkeit beruhen können, Zahnräder über die Gangkupplungen 211 ein. Unter einigen Bedingungen kann, wenn es gewünscht sein kann, die Speichervorrichtung 275 für elektrische Energie aufzuladen, ein Ladedrehmoment (z. B. ein negatives ISG-Drehmoment) angefordert werden, während ein Fahrerbedarfsdrehmoment ungleich null vorliegt. Die Fahrzeugsystemsteuerung 255 kann ein erhöhtes Motordrehmoment anfordern, um das Ladedrehmoment zu überwinden, um dem Fahrerbedarfsdrehmoment zu entsprechen.
  • Als Reaktion auf eine Anforderung zum Verzögern des Fahrzeugs 225 und Bereitstellen von Nutzbremsen kann die Fahrzeugsystemsteuerung auf Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit und Bremspedalposition ein negatives gewünschtes Raddrehmoment bereitstellen. Die Fahrzeugsystemsteuerung 255 weist dann einen Teil des negativen gewünschten Raddrehmoments dem ISG 240 (z. B. gewünschtes Raddrehmoment des Antriebsstrangs) und den restlichen Teil den Reibungsbremsen 218 (z.B. gewünschtes Raddrehmoment der Reibungsbremsen) zu. Ferner kann die Fahrzeugsystemsteuerung die Getriebesteuerung 254 benachrichtigen, dass sich das Fahrzeug in einem Nutzbremsmodus befindet, sodass die Getriebesteuerung 254 die Gänge 211 auf Grundlage eines einzigartigen Schaltplans wechselt, um den Regenerationswirkungsgrad zu erhöhen. Der ISG 240 führt der Getriebeeingangswelle 270 ein negatives Drehmoment zu, aber das durch den ISG 240 bereitgestellte negative Drehmoment kann durch die Getriebesteuerung 254 begrenzt werden, die eine Grenze für das negative Drehmoment der Getriebeeingangswelle ausgibt (z. B. einen nicht zu überschreitenden Schwellenwert). Ferner kann das negative Drehmoment des ISG 240 auf Grundlage von Betriebsbedingungen der Speichervorrichtung 275 für elektrische Energie, durch die Fahrzeugsystemsteuerung 255 oder die Steuerung 252 der elektrischen Maschine begrenzt werden (z. B. auf weniger als einen Schwellenwert für ein negatives Schwellendrehmoment beschränkt). Ein beliebiger Teil eines gewünschten negativen Raddrehmoments, der aufgrund von Grenzen des Getriebes oder des ISG nicht durch das ISG 240 bereitgestellt werden kann, kann den Reibungsbremsen 218 zugewiesen werden, sodass das gewünschte Raddrehmoment durch eine Kombination aus dem negativen Raddrehmoment von den Reibungsbremsen 218 und dem ISG 240 bereitgestellt wird.
  • Dementsprechend kann die Drehmomentsteuerung der verschiedenen Antriebsstrangkomponenten durch die Fahrzeugsystemsteuerung 255 überwacht werden, wobei eine lokale Drehmomentsteuerung für den Motor 10, das Getriebe 208, die elektrische Maschine 240 und die Bremsen 218 über die Motorsteuerung 12, die Steuerung 252 der elektrischen Maschine, die Getriebesteuerung 254 und die Bremssteuerung 250 bereitgestellt wird.
  • Als ein Beispiel kann eine Motordrehmomentabgabe durch Einstellen einer Kombination aus Zündzeitpunkt, Kraftstoffimpulsbreite, Kraftstoffimpulstaktung und/oder Luftladung gesteuert werden, indem Drosselöffnung und/oder Ventilsteuerzeiten, Ventilhub und Aufladung für per Turbolader oder Kompressor geladene Motoren gesteuert werden. Im Falle eines Dieselmotors kann die Steuerung 12 die Motordrehmomentabgabe durch Steuern einer Kombination aus Kraftstoffimpulsbreite, Kraftstoffimpulstaktung und Luftladung steuern. In allen Fällen kann die Motorsteuerung auf Zylinder-für-Zylinder-Basis erfolgen, um die Motordrehmomentabgabe zu steuern.
  • Die Steuerung 252 der elektrischen Maschine kann die Drehmomentabgabe und die Erzeugung elektrischer Energie von dem ISG 240 steuern, indem sie den Strom einstellt, der zu und von Feld- und/oder Ankerwicklungen des ISG fließt, wie es auf dem Fachgebiet bekannt ist.
  • Die Getriebesteuerung 254 empfängt die Getriebeeingangswellenposition über den Positionssensor 271. Die Getriebesteuerung 254 kann die Getriebeeingangswellenposition über die Differenzierung eines Signals von dem Positionssensor 271 oder das Zählen einer Anzahl bekannter Winkeldistanzimpulse über ein vorbestimmtes Zeitintervall in eine Eingangswellendrehzahl umwandeln. Die Getriebesteuerung 254 kann das Getriebeausgangswellendrehmoment von dem Drehmomentsensor 272 empfangen. Alternativ kann es sich bei dem Sensor 272 um einen Positionssensor oder Drehmoment- und Positionssensoren handeln. Falls der Sensor 272 ein Positionssensor ist, kann die Steuerung 254 Wellenpositionsimpulse über ein vorbestimmtes Zeitintervall zählen, um die Getriebeausgangswellengeschwindigkeit zu bestimmen. Die Getriebesteuerung 254 kann zudem die Getriebeausgangswellengeschwindigkeit differenzieren, um die Getriebeausgangswellenbeschleunigung zu bestimmen. Die Getriebesteuerung 254, die Motorsteuerung 12 und die Fahrzeugsystemsteuerung 255 können zudem zusätzliche Getriebeinformationen von den Sensoren 277 empfangen, die unter anderem Drucksensoren der Pumpenausgangsleitung, Hydraulikdrucksensoren des Getriebes (z. B. Fluiddrucksensoren der Gangkupplung), ISG-Temperatursensoren und BISG-Temperaturen und Umgebungstemperatursensoren beinhalten können.
  • Die Bremssteuerung 250 empfängt Raddrehzahlinformationen über den Raddrehzahlsensor 221 und Bremsanforderungen von der Fahrzeugsystemsteuerung 255. Die Bremssteuerung 250 kann zudem Bremspedalpositionsinformationen direkt oder über das CAN 299 von dem in 1 gezeigten Bremspedalsensor 154 empfangen. Die Bremssteuerung 250 kann Bremsen als Reaktion auf einen Raddrehmomentbefehl von der Fahrzeugsystemsteuerung 255 bereitstellen. Die Bremssteuerung 250 kann zudem Antiblockier- und Fahrzeugstabilitätsbremsung bereitstellen, um das Bremsen und die Stabilität des Fahrzeugs zu verbessern. Demnach kann die Bremssteuerung 250 der Fahrzeugsystemsteuerung 255 eine Raddrehmomentgrenze (z.B. einen nicht zu überschreitenden Schwellenwert für das negative Raddrehmoment) bereitstellen, sodass das negative ISG-Drehmoment nicht dazu führt, dass die Raddrehmomentgrenze überschritten wird. Falls zum Beispiel die Steuerung 250 eine Grenze für das negative Raddrehmoment von 50 Nm ausgibt, wird das ISG-Drehmoment so eingestellt, dass es unter Berücksichtigung der Getriebeübersetzung weniger als 50 Nm (z. B. 49 Nm) negatives Drehmoment an den Rädern b erei tstell t.
  • Es wird nun auf 3A Bezug genommen, in der eine Skizze einer ersten beispielhaften Motor- und BISG-Konfiguration gezeigt ist. In diesem Beispiel ist der Motor 10 mit vier Zylindern 30 gezeigt, die Drehmoment zum Drehen der Kurbelwelle 40 bereitstellen. Ein Schwungrad 304 und eine Kurbelwellenriemenscheibe 302 sind direkt an die Kurbelwelle 40 gekoppelt und sie drehen sich, wenn sich die Kurbelwelle 40 dreht. Die Kurbelwellenriemenscheibe 302 ist zwischen dem Schwungrad 304 und dem Motor 10 entlang der Kurbelwelle 40 positioniert. Der BISG 219 und Nebenaggregate (z. B. Servolenkpumpe, Klimakompressor, Wärmepumpe, Luftpumpe usw.) 332 sind über die Kurbelwellenriemenscheibe 302 und den Riemen 231 an die Kurbelwelle 40 gekoppelt. Die Nebenaggregatriemenscheibe 330 ist direkt an die Welle 332a des Nebenaggregats 332 gekoppelt und sie überträgt Energie (z.B. Drehmoment) von dem Riemen 231 an die Nebenaggregate 332. Die BISG-Welle 320 ist direkt an die BISG-Riemenscheibe 310 und die BISG-Kupplung 308 gekoppelt. Das Ritzel 306 ist direkt an die BISG-Kupplung 308 gekoppelt, wie in 3B ausführlicher gezeigt. Alternativ ist das Ritzel 306 direkt an die BISG-Welle 320 gekoppelt, wie in 3C gezeigt. Das Solenoid 325 kann selektiv betätigt werden, um zu bewirken, dass das Ritzel 306 das Schwungrad 304 über den Betätigungshebel 312 in Eingriff nimmt. Die Steuerung 12 oder eine alternative Steuerung stellt dem Solenoid 325 und dem BISG 219 Befehle bereit. Numerische Beschriftungen, die 3A-3I gemeinsam sind und in diesen verwendet werden, beziehen sich auf die gleichen Vorrichtungen und die Vorrichtungen werden gleich betrieben, sofern nichts anderes angegeben ist.
  • Es wird nun auf 3B Bezug genommen, in der eine detaillierte Ansicht eines ersten Beispiels für die BISG-Konfiguration aus 3A gezeigt ist. In dieser beispielhaften Konfiguration beinhaltet der BISG 219 eine Welle 320, an der die BISG-Riemenscheibe 310 befestigt ist, sodass sich die BISG-Riemenscheibe 310 mit der Welle 320 dreht. Die Welle 320 ist zudem direkt an eine erste Seite 308a der BISG-Kupplung 308 gekoppelt. Eine zweite Seite 308b der BISG-Kupplung 308 ist an der Keilwelle 321 (z. B. einer Welle, die eine Reihe von schmalen Passfedern (Keilprofilen 321a) beinhaltet, die längs um einen Umfang der Welle 321 herum ausgebildet sind und in entsprechende Nuten der Innenkeilprofile 371 (in 3I gezeigt) in dem Ritzel 306 passen, die eine axiale Bewegung zwischen dem Ritzel und der Welle 321 verhindern) befestigt. Die Keilwelle 321 kann über Halterungen und Lager (nicht gezeigt) abgestützt sein. Das Ritzel 306 ist an die Keilwelle 321 gekoppelt und das Ritzel 306 kann sich in einer Längsrichtung an der Keilwelle 321 entlang bewegen, wie durch den Pfeil 332 angegeben. Das Solenoid 325 kann den Betätigungshebel 312 längs in der Richtung des Pfeils 330 ausfahren, wenn es angeschaltet ist, um das Ritzel 306 mit dem Schwungrad 304 (in 3A gezeigt) in Eingriff zu bringen. Das Solenoid 325 kann den Betätigungshebel 312 einfahren, wenn es abgeschaltet ist (z. B. Federkraftrückstellung oder elektrische Rückstellung (nicht gezeigt)), um das Ritzel 306 außer Eingriff mit dem Schwungrad 304 (in 3A gezeigt) zu nehmen. Die BISG-Kupplung 308 kann elektrisch oder hydraulisch betätigt werden. Der BISG 219 kann über das Schwungrad 304 Drehmoment an den Motor 10 übertragen und diesen drehen, wenn die BISG-Kupplung vollständig geschlossen ist und wenn das Ritzel 306 mit dem Schwungrad 304 in Eingriff steht. Das Öffnen der BISG-Kupplung 308 ermöglicht, dass das Ritzel 306 zu drehen aufhört, wenn das Ritzel 306 außer Eingriff mit dem Schwungrad 304 genommen wird, sodass Geräusche und Schwingungen des Motors reduziert werden. Die Steuerung 12 oder eine andere Steuerung kann eine Position des Solenoids 325 und einen Betriebszustand des BISG 219 einstellen.
  • Es wird nun auf 3C Bezug genommen, in der eine detaillierte Ansicht eines zweiten Beispiels für die BISG-Konfiguration aus 3A gezeigt ist. In dieser beispielhaften Konfiguration beinhaltet der BISG 219 eine Welle 320, an die die BISG-Riemenscheibe 310 und das Ritzel 306 gekoppelt sind, sodass sich die BISG-Riemenscheibe 310 mit der Welle 320 dreht. In diesem Beispiel ist die Kupplung 308 entfernt, was in Systemen, bei denen die Geräusche und Schwingungen durch das Drehen des Ritzels 306 mit der Drehzahl des BISG 219 nicht von Bedeutung sind, die Kosten reduzieren kann. Die Welle 320 beinhaltet einen glatten, nicht kerbverzahnten Abschnitt 320b und einen kerbverzahnten Abschnitt 320a. Das Ritzel 306 ist an den kerbverzahnten Abschnitt 320a gekoppelt und das Ritzel 306 kann sich in einer Längsrichtung an dem kerbverzahnten Abschnitt 320a entlang bewegen, wie durch den Pfeil 332 angegeben. Das Solenoid 325 kann den Betätigungshebel 312 längs in der Richtung des Pfeils 330 ausfahren, wenn es angeschaltet ist, um das Ritzel 306 mit dem Schwungrad 304 (in 3A gezeigt) in Eingriff zu bringen. Das Solenoid 325 kann den Betätigungshebel 312 einfahren, wenn es abgeschaltet ist (z. B. Federkraftrückstellung oder elektrische Rückstellung (nicht gezeigt)), um das Ritzel 306 außer Eingriff mit dem Schwungrad 304 (in 3A gezeigt) zu nehmen. Der BISG 219 kann über das Schwungrad 304 Drehmoment an den Motor 10 übertragen und diesen drehen, wenn das Ritzel 306 mit dem Schwungrad 304 in Eingriff steht. Die Steuerung 12 oder eine andere Steuerung kann eine Position des Solenoids 12 und einen Betriebszustand des BISG 219 einstellen.
  • Es wird nun auf 3D Bezug genommen, in der eine Skizze einer zweiten beispielhaften Motor- und BISG-Konfiguration gezeigt ist. In diesem Beispiel ist der Motor 10 mit vier Zylindern 30 gezeigt, die Drehmoment zum Drehen der Kurbelwelle 40 bereitstellen. Ein Schwungrad 304 und eine Kurbelwellenriemenscheibe 302 sind direkt an die Kurbelwelle 40 gekoppelt und sie drehen sich, wenn sich die Kurbelwelle 40 dreht. Das Schwungrad 304 ist zwischen der Kurbelwellenriemenscheibe 302 und dem Motor 10 entlang der Kurbelwelle 40 positioniert. Der BISG 219 und Nebenaggregate (z. B. Servolenkpumpe, Klimakompressor, Wärmepumpe, Luftpumpe usw.) 332 sind über die Kurbelwellenriemenscheibe 302 und den Riemen 231 an die Kurbelwelle 40 gekoppelt. Die Nebenaggregatriemenscheibe 330 ist direkt an die Welle 332a des Nebenaggregats 332 gekoppelt und sie überträgt Energie (z. B. Drehmoment) von dem Riemen 231 an die Nebenaggregate 332. Die BISG-Welle 340 ist direkt an die BISG-Riemenscheibe 310 gekoppelt. Das Ritzel 306 ist direkt an die Keilwelle 341 gekoppelt, wie in 3E ausführlicher gezeigt. Das Solenoid 325 kann selektiv betätigt werden, um zu bewirken, dass das Ritzel 306 das Schwungrad 304 über den Betätigungshebel 312 in Eingriff nimmt. Die Steuerung 12 oder eine alternative Steuerung stellt dem Solenoid 325 und dem BISG 219 Befehle bereit.
  • Es wird nun auf 3E Bezug genommen, in der eine detaillierte Ansicht der BISG-Konfiguration aus 3D gezeigt ist. In dieser beispielhaften Konfiguration beinhaltet der BISG 219 eine Welle 340, an der die BISG-Riemenscheibe 310 befestigt ist, sodass sich die BISG-Riemenscheibe 310 mit der Welle 340 dreht. Die Welle 340 und die BISG-Riemenscheibe 310 sind in einem Querschnitt gezeigt. Die Keilwelle 341 ist in den Hohlraum 340a der Welle 340 eingesetzt gezeigt. Der Hohlraum 340a beinhaltet Innenkeilprofile 340b, die dazu konfiguriert sind, Keilprofile 341a der Welle 341 aufzunehmen, sodass eine axiale Bewegung zwischen der Keilwelle 341 und der Welle 340 verhindert wird. Das Ritzel 306 ist an die Keilwelle 341 gekoppelt und das Ritzel 306 kann sich in einer Längsrichtung an der Keilwelle 341 entlang bewegen, wie durch den Pfeil 366 angegeben. Das Solenoid 325 kann den Betätigungshebel 312 längs in der Richtung des Pfeils 330 ausfahren, wenn es angeschaltet ist, um das Ritzel 306 mit dem Schwungrad 304 (in 3D gezeigt) in Eingriff zu bringen. Das Solenoid 325 kann den Betätigungshebel 312 einfahren, wenn es abgeschaltet ist (z. B. Federkraftrückstellung oder elektrische Rückstellung (nicht gezeigt)), um das Ritzel 306 außer Eingriff mit dem Schwungrad 304 (in 3D gezeigt) zu nehmen. Der BISG 219 kann über das Schwungrad 304 Drehmoment an den Motor 10 übertragen und diesen drehen, wenn das Ritzel 306 mit dem Schwungrad 304 in Eingriff steht. Die Steuerung 12 oder eine andere Steuerung kann eine Position des Solenoids 12 und einen Betriebszustand des BISG 219 einstellen.
  • Es wird nun auf 3F Bezug genommen, in der eine Skizze einer dritten beispielhaften Motor- und BISG-Konfiguration gezeigt ist. In diesem Beispiel ist der Motor 10 mit vier Zylindern 30 gezeigt, die Drehmoment zum Drehen der Kurbelwelle 40 bereitstellen. Ein Schwungrad 304 und eine Kurbelwellenriemenscheibe 302 sind direkt an die Kurbelwelle 40 gekoppelt und sie drehen sich, wenn sich die Kurbelwelle 40 dreht. Die Kurbelwellenriemenscheibe 302 ist zwischen dem Schwungrad 304 und dem Motor 10 entlang der Kurbelwelle 40 positioniert. Der BISG 219 und Nebenaggregate (z. B. Servolenkpumpe, Klimakompressor, Wärmepumpe, Luftpumpe usw.) 332 sind über die Kurbelwellenriemenscheibe 302 und den Riemen 231 an die Kurbelwelle 40 gekoppelt. Die Nebenaggregatriemenscheibe 330 ist direkt an die Welle 332a des Nebenaggregats 332 gekoppelt und sie überträgt Energie (z.B. Drehmoment) von dem Riemen 231 an die Nebenaggregate 332. Die BISG-Welle 360 ist direkt an die BISG-Riemenscheibe 356 und die BISG-Kupplung 308 gekoppelt. Das Ritzel 306 ist direkt an die BISG-Kupplung 308 gekoppelt, wie in 3G ausführlicher gezeigt. Das Solenoid 325 kann selektiv betätigt werden, um zu bewirken, dass das Ritzel 306 das Schwungrad 304 über den Betätigungshebel 351 in Eingriff nimmt. Der Betätigungshebel 351 beinhaltet zwei Hebelarme, um das Ritzel 306 und den Keilbund 350 gleichzeitig zu bewegen. Die Steuerung 12 oder eine alternative Steuerung stellt dem Solenoid 325 und dem BISG 219 Befehle bereit.
  • Es wird nun auf 3G Bezug genommen, in der eine detaillierte Ansicht der BISG-Konfiguration aus 3F gezeigt ist. In dieser beispielhaften Konfiguration beinhaltet der BISG 219 eine Welle 360, an der die BISG-Riemenscheibe 356 befestigt ist. Die BISG-Riemenscheibe 356 beinhaltet ein Lager 355 mit einem Innenring 355a und einem Außenring 355b. Der Innenring 355a dreht sich mit der Welle 360 und es wird zugelassen, dass sich der Außenring 355b unabhängig von der Drehung der Welle 360 dreht oder stationär bleibt. Der Innenring 355a kann eine Presspassung mit dem glatten Abschnitt 360a der Welle 360 aufweisen. Die Welle 360 beinhaltet zudem einen Abschnitt mit Außenkeilprofilen 360b, um den Keilbund 350 in Eingriff zu nehmen. Der Keilbund 350 beinhaltet die Innenkeilprofile 350c (in 3H gezeigt), die ermöglichen, dass sich der Keilbund 350 längs entlang der Welle 360 verschiebt, wie durch den Pfeil 357 angegeben. Die Innenkeilprofile 350c verhindern eine axiale Bewegung zwischen dem Keilbund 350 und der Welle 360, sodass sich der Keilbund 350 mit der Welle 360 dreht. Der ringförmige Vorsprung 350a des Keilbunds 350 kann den ringförmigen Spalt 356a in Eingriff nehmen, sodass sich der Außenring 355b der BISG-Riemenscheibe 356 mit der Welle 360 dreht, wenn das Solenoid 219 eingefahren oder nicht angeschaltet ist. Die Innenabschrägung 356b und Außenabschrägung 356c berühren den ringförmigen Vorsprung 350a, wenn der Keilbund 350 mit der BISG-Riemenscheibe 356 in Eingriff steht. Die BISG-Riemenscheibe 356 kann stationär bleiben oder sich mit einer anderen Drehzahl drehen als die Welle 360, wenn der Keilbund 350 nicht mit der BISG-Riemenscheibe in Eingriff steht. Indem der Keilbund 350 nicht mit der BISG-Riemenscheibe 356 in Eingriff gebracht wird, kann die Drehmomentübertragung von dem Riemen 231 an den BISG oder umgekehrt null betragen, sodass der Riemen 231 nicht gedehnt oder gespannt wird, wenn der Motor während kalter Bedingungen gestartet wird. Dies kann dabei helfen, die Wahrscheinlichkeit von Riemenbeeinträchtigung zu reduzieren.
  • Die Welle 360 ist zudem direkt an eine erste Seite 308a der BISG-Kupplung 308 gekoppelt. Eine zweite Seite 308b der BISG-Kupplung 308 ist an der Keilwelle 321 (z. B. einer Welle, die eine Reihe von schmalen Passfedern (Keilprofilen 321a) beinhaltet, die längs um einen Umfang der Welle 321 herum ausgebildet sind und in entsprechende Nuten der Innenkeilprofile 371 (in 31 gezeigt) in dem Ritzel 306 passen, die eine axiale Bewegung zwischen dem Ritzel 306 und der Welle 321 verhindern) befestigt. Die Keilwelle 321 kann über Halterungen und Lager (nicht gezeigt) abgestützt sein. Das Ritzel 306 ist an die Keilwelle 321 gekoppelt gezeigt und das Ritzel 306 kann sich in einer Längsrichtung an der Keilwelle 321 entlang bewegen, wie durch den Pfeil 332 angegeben. Das Solenoid 325 kann den Betätigungshebel 351 längs in der Richtung des Pfeils 330 ausfahren, wenn es angeschaltet ist, um das Ritzel 306 mit dem Schwungrad 304 (in 3F gezeigt) in Eingriff zu bringen und den Keilbund 350 außer Eingriff mit der BISG-Riemenscheibe 356 zu nehmen. Das Solenoid 325 kann den Betätigungshebel 312 einfahren, wenn es abgeschaltet ist (z.B. Federkraftrückstellung oder elektrische Rückstellung (nicht gezeigt)), um das Ritzel 306 außer Eingriff mit dem Schwungrad 304 (in 3F gezeigt) zu nehmen und den Keilbund 350 mit der BISG-Riemenscheibe 356 in Eingriff zu bringen. Die BISG-Kupplung 308 kann elektrisch oder hydraulisch betätigt werden. Der BISG 219 kann über das Schwungrad 304 Drehmoment an den Motor 10 übertragen und diesen drehen, wenn die BISG-Kupplung 308 vollständig geschlossen ist und wenn das Ritzel 306 mit dem Schwungrad 304 in Eingriff steht. Das Öffnen der BISG-Kupplung 308 ermöglicht, dass das Ritzel 306 zu drehen aufhört, wenn das Ritzel 306 außer Eingriff mit dem Schwungrad 304 genommen wird, sodass Geräusche und Schwingungen des Motors reduziert werden. Die Steuerung 12 oder eine andere Steuerung kann eine Position des Solenoids 325 und den Betriebszustand des BISG 219 einstellen. Eine Ansicht des Keilbunds ist als Ansicht AA angegeben. Die Ansicht AA ist in 3H gezeigt. Eine Ansicht des Ritzels 306 ist als Ansicht BB angegeben. Die Ansicht BB ist in 31 gezeigt.
  • Es wird nun auf 3H Bezug genommen, in der eine Ansicht AA des Keilbunds 350 gezeigt ist. Der ringförmige Vorsprung 350a umgibt den Hohlraum 350b, was ermöglicht, dass der Keilbund 350 die in 3G gezeigte BISG-Riemenscheibe 356 in Eingriff nimmt. Der ringförmige Vorsprung 350a ermöglicht, dass der Keilbund 350 die BISG-Riemenscheibe 356 in Eingriff nimmt, wenn sich der Keilbund dreht. In einem alternativen Beispiel können Kegelstifte den ringförmigen Vorsprung 350a ersetzen, doch es kann eine langsamere Eingriffnahme des Keilbunds 350 mit der BISG-Riemenscheibe 356 gewünscht sein. Der Keilbund 350 beinhaltet zudem die Innenkeilprofile 350c, um die Keilprofile 360b in Eingriff zu nehmen und eine axiale Bewegung zu verhindern. Die Achsen- und Längsrichtung sind durch die Pfeile angegeben. In dieser Ansicht verläuft die Längsrichtung in die Zeichenebene hinein oder aus dieser heraus.
  • Es wird nun auf 3I Bezug genommen, in der eine Ansicht BB des Ritzels 306 gezeigt ist. Das Ritzel 306 beinhaltet eine Vielzahl von Zähnen 306a, die dazu konfiguriert ist, Zähne des Schwungrads 304 in Eingriff zu nehmen. Das Ritzel 306 beinhaltet zudem die Innenkeilprofile 306b, die dazu konfiguriert sind, die Keilprofile 321a in Eingriff zu nehmen, um eine axiale Bewegung zwischen dem Ritzel 306 und der Welle 321 zu verhindern. Die Achsen- und Längsrichtung sind durch die Pfeile angegeben. In dieser Ansicht verläuft die Längsrichtung in die Zeichenebene hinein oder aus dieser heraus.
  • Das System aus 1-3I stellt ein System bereit, das Folgendes umfasst: einen Motor, der ein Schwungrad beinhaltet; einen Startergenerator (integrated starter/generator - ISG), der über einen Riemen an den Motor gekoppelt ist; ein Ritzel, das über eine Kupplung selektiv an den ISG gekoppelt ist; und eine Steuerung, die in nichtflüchtigem Speicher gespeicherte ausführbare Anweisungen zum in Eingriff Bringen des Ritzels mit dem Schwungrad während eines ersten Motorstarts beinhaltet. Das System umfasst ferner zusätzliche Anweisungen zum Starten des Motors über den Riemen, während das Ritzel während eines zweiten Motorstarts außer Eingriff mit dem Schwungrad genommen ist. Das System beinhaltet, wobei die Motortemperatur während des zweiten Motorstarts größer ist als die Motortemperatur während des ersten Motorstarts. Das System umfasst ferner eine Riemenscheibe und einen Keilbund, die an eine Welle des ISG gekoppelt sind, und zusätzliche Anweisungen zum in Eingriff Bringen der Riemenscheibe mit dem Keilbund während des zweiten Motorstarts. Das System umfasst ferner zusätzliche Anweisungen zum außer Eingriff Nehmen des Keilbunds aus der Riemenscheibe während des ersten Motorstarts. Das System umfasst ferner zusätzliche Anweisungen zum Einkuppeln der Kupplung während des ersten Motorstarts.
  • 3A-3I zeigen beispielhafte Konfigurationen mit einer relativen Positionierung der verschiedenen Komponenten. Falls derartige Elemente so gezeigt sind, dass sie einander direkt berühren oder direkt miteinander gekoppelt sind, können sie in mindestens einem Beispiel als sich direkt berührend bzw. direkt gekoppelt bezeichnet werden. Gleichermaßen können Elemente, die aneinander angrenzend oder zueinander benachbart gezeigt sind, in mindestens einem Beispiel aneinander angrenzend bzw. zueinander benachbart sein. Als ein Beispiel können Komponenten, die in sich Flächen teilender Berührung liegen, als in sich Flächen teilender Berührung bezeichnet werden. Als ein anderes Beispiel können Elemente, die voneinander getrennt positioniert sind, wobei sich nur ein Abstand dazwischen befindet und keine anderen Komponenten, in mindestens einem Beispiel derart bezeichnet werden. Als noch ein anderes Beispiel können Elemente, die über-/untereinander, an entgegengesetzten Seiten voneinander oder links/rechts voneinander gezeigt sind, in Bezug aufeinander derart bezeichnet werden. Ferner kann, wie in den Figuren gezeigt, ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elements in mindestens einem Beispiel als eine „Oberseite“ der Komponente bezeichnet werden und ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elements als eine „Unterseite“ der Komponente bezeichnet werden. Im hier verwendeten Sinne können sich Oberseite/Unterseite, obere(r/s)/untere(r/s), über/unter auf eine vertikale Achse der Figuren beziehen und dazu verwendet werden, die Positionierung von Elementen der Figuren in Bezug aufeinander zu beschreiben. Demnach sind Elemente, die über anderen Elementen gezeigt sind, in einem Beispiel vertikal über den anderen Elementen positioniert. Als noch ein anderes Beispiel können Formen der Elemente, die innerhalb der Figuren dargestellt sind, als diese Formen aufweisend bezeichnet werden (wie z. B. als rund, gerade, planar, gekrümmt, abgerundet, abgeschrägt, abgewinkelt oder dergleichen). Ferner können Elemente, die so gezeigt sind, dass sie einander schneiden, in mindestens einem Beispiel als sich schneidende Elemente oder einander schneidend bezeichnet werden. Noch ferner kann ein Element, das innerhalb eines anderen Elements oder außerhalb eines anderen Elements gezeigt ist, in einem Beispiel derart bezeichnet werden.
  • Unter Bezugnahme auf 4 sind nun beispielhafte Verläufe einer Fahrzeugbetriebsabfolge gezeigt. Die Betriebsabfolge kann über das System aus 1-3I im Zusammenspiel mit dem Verfahren aus 5 durchgeführt werden. Die vertikalen Linien zu den Zeitpunkten t0-t4 stellen relevante Zeitpunkte während der Abfolge dar. Die Verläufe in 4 sind zeitlich ausgerichtet und treten gleichzeitig auf.
  • Der erste Verlauf von oben in 4 ist ein Verlauf der Motoranlassanforderung über der Zeit. Die vertikale Achse stellt die Motoranlassanforderung dar und die Motoranlassanforderung ist eine Anlassanforderung zum Starten eines kalten Motors (z. B. ist die Motortemperatur niedriger als ein Schwellenwert), wenn sich die Kurve 402 auf einem Niveau nahe dem Pfeil der vertikalen Achse befindet, das durch die Beschriftung „Kalt“ neben der vertikalen Achse angegeben ist. Eine Anlassanforderung zum Starten eines warmen Motors liegt vor, wenn sich die Kurve 402 auf einem mittleren Niveau der vertikalen Achse befindet, das durch die Beschriftung „Warm“ angegeben ist. Es liegt keine Anlassanforderung zum Starten des Motors vor, wenn sich die Kurve 402 auf einem niedrigeren Niveau der vertikalen Achse befindet, das durch die Beschriftung „Kein Anlassen“ angegeben ist. Der Motor kann Kraftstoff verbrennen oder gestoppt sein (sich nicht drehen) und keinen Kraftstoff verbrennen, wenn sich die Kurve 402 auf dem niedrigeren Niveau befindet. Die durchgezogene Linie 402 stellt den Motoranlasszustand dar. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar und die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zu.
  • Der zweite Verlauf von oben in 4 ist ein Verlauf des Ritzelzustands über der Zeit. Das Ritzel steht mit dem Schwungrad in Eingriff, wenn sich die Kurve 404 auf einem höheren Niveau nahe dem Pfeil der vertikalen Achse befindet. Das Ritzel steht nicht mit dem Schwungrad in Eingriff, wenn sich die Kurve 404 auf einem niedrigeren Niveau nahe der horizontalen Achse befindet. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar und die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zu.
  • Der dritte Verlauf von oben in 4 ist ein Verlauf des Betriebszustands der BISG-Kupplung über der Zeit. Die Kurve 406 stellt den Betriebszustand der BISG-Kupplung dar und die BISG-Kupplung ist vollständig geschlossen, um Drehmoment über die BISG-Kupplung zu übertragen, wenn sich die Linie 406 auf einem höheren Niveau nahe dem Pfeil der vertikalen Achse befindet. Die BISG-Kupplung ist vollständig geöffnet und überträgt kein Drehmoment, wenn sich die Linie 406 auf einem niedrigeren Niveau nahe der horizontalen Achse befindet. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar und die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zu.
  • Der vierte Verlauf von oben in 4 ist ein Verlauf des BISG-Betriebsmodus über der Zeit. Die Kurve 408 stellt den BISG-Betriebsmodus dar und der BISG ist aus (erzeugt oder verbraucht keine Energie), wenn sich die Kurve 408 auf einem niedrigeren Niveau nahe der horizontalen Achse befindet. Der BISG wird als Elektromotor betrieben, wenn sich die Kurve 408 auf einem mittleren Niveau befindet, wie entlang der vertikalen Achse angegeben. Der BISG wird als Generator betrieben, wenn sich die Kurve 408 auf einem höheren Niveau befindet, wie entlang der vertikalen Achse angegeben. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar und die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zu.
  • Der fünfte Verlauf von oben in 4 ist ein Verlauf des Keilbundzustands über der Zeit. Die Kurve 410 stellt den Keilbundzustand dar und der Keilbund wird mit der BISG-Riemenscheibe in Eingriff gebracht, um zu ermöglichen, dass sich die BISG-Riemenscheibe mit der BISG-Welle dreht. Der Keilbund wird außer Eingriff mit der BISG-Riemenscheibe genommen, was ermöglicht, dass die BISG-Riemenscheibe stationär bleibt oder sich unabhängig von der BISG-Welle dreht, wenn sich die Kurve 410 auf einem niedrigeren Niveau nahe der horizontalen Achse befindet. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar und die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zu.
  • Zu Zeitpunkt t0 ist der Motor gestoppt (dreht sich z. B. nicht) und das BISG-Ritzel steht nicht in Eingriff. Die BISG-Steuerkupplung ist vollständig offen, sodass sich das Ritzel nicht mit der BISG-Welle dreht. Der BISG ist aus und der Keilbund steht mit der BISG-Riemenscheibe in Eingriff. Derartige Betriebszustände können vorliegen, wenn das Fahrzeug nicht betrieben wird.
  • Zu Zeitpunkt t1 wird eine Motorkaltanlassanforderung vorgenommen und das Ritzel wird darüber mit dem Motorschwungrad in Eingriff gebracht, dass ein Solenoid angeschaltet wird. Die BISG-Kupplung wird zudem geschlossen, um zu ermöglichen, dass der BISG Drehmoment auf den Motor anwendet. Der BISG wird im Elektromotormodus angeschaltet und der Keilbund wird außer Eingriff mit der BISG-Riemenscheibe genommen. Zwischen Zeitpunkt t1 und Zeitpunkt t2 wird der Motor über das Schwungrad und das Ritzel durch den BISG gedreht. Der BISG-Riemen wird durch den Motor gedreht und die BISG-Riemenspannung ist niedrig.
  • Zu Zeitpunkt t2 wird der Motor gestartet und die Motoranlassanforderung wird zurückgezogen. Das Ritzel wird außer Eingriff mit dem Motorschwungrad genommen und die BISG-Kupplung wird vollständig geöffnet, um die Ritzeldrehung zu beenden. Der BISG-Modus ändert sich, sodass er als Generator betrieben wird, um eine Fahrzeugbatterie zu laden, und der Keilbund wird mit der BISG-Riemenscheibe in Eingriff gebracht, sodass der Motor den BISG drehen kann, um eine elektrische Ladung zu erzeugen. Zwischen Zeitpunkt t2 und Zeitpunkt t3 wird der BISG als Generator betrieben und dann ausgeschaltet. Der Motor wird ebenfalls vor Zeitpunkt t3 ausgeschaltet (er hört auf, sich zu drehen, und dem Motor wird kein Kraftstoff zugeführt (nicht gezeigt)).
  • Zu Zeitpunkt t3 wird eine Motorwarmanlassanforderung vorgenommen und das Ritzel bleibt darüber außer Eingriff mit dem Motorschwungrad, dass ein Solenoid abgeschaltet ist. Die BISG-Kupplung bleibt vollständig offen und der Keilbund bleibt mit der BISG-Riemenscheibe in Eingriff, sodass der BISG den Motor über die BISG-Riemenscheibe drehen kann. Zwischen Zeitpunkt t3 und Zeitpunkt t4 wird der Motor über die BISG-Riemenscheibe, den BISG-Riemen und die Kurbelwellenriemenscheibe durch den BISG gedreht.
  • Auf diese Art und Weise kann der BISG den Motor während eines Kaltstarts über ein Ritzel drehen, um BISG-Riemenverschleiß zu reduzieren. Während eines Warmstarts, wenn die Motorreibung geringer ist, kann der BISG den Motor jedoch über eine BISG-Riemenscheibe und den BISG-Riemen drehen, um die Geräusche und Schwingungen des Motors zu reduzieren.
  • Unter Bezugnahme auf 5 ist nun ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Kraftübertragung eines Hybridfahrzeugs gezeigt. Das Verfahren aus 5 kann in das System aus 1-3I eingebunden sein und mit diesem zusammenwirken. Ferner können mindestens Abschnitte des Verfahrens aus 5 als ausführbare Anweisungen eingebunden sein, die in nichtflüchtigem Speicher gespeichert sind, während andere Abschnitte des Verfahrens über eine Steuerung durchgeführt werden können, die Betriebszustände von Vorrichtungen und Aktoren in der physischen Welt umwandelt.
  • Bei 502 bestimmt das Verfahren 500 Betriebsbedingungen. Die Betriebsbedingungen können unter anderem Motordrehzahl, Motortemperatur, BISG-Drehmoment, ISG-Drehmoment, Fahrerbedarfsdrehmoment, Motorlast, Umgebungstemperatur, Umgebungsdruck, Fahrzeuggeschwindigkeit und BISG-Drehzahl beinhalten. Das Verfahren 500 geht zu 504 über.
  • Bei 504 beurteilt das Verfahren 500, ob ein Motorkaltstart angefordert wird. Ein Motorkaltstart kann über einen menschlichen Fahrer, der eine Eingabe in eine Mensch-Maschine-Schnittstelle bereitstellt, oder einen automatisierten Fahrer angefordert werden, während die Motortemperatur niedriger als eine Schwellentemperatur ist. Falls das Verfahren 500 beurteilt, dass ein Motorkaltstart angefordert wird, lautet die Antwort Ja und das Verfahren 500 geht zu 520 über. Andernfalls lautet die Antwort Nein und das Verfahren 500 geht zu 506 über.
  • Bei 506 beurteilt das Verfahren 500, ob ein Motorwarmstart angefordert wird. Ein Motorwarmstart kann über einen menschlichen Fahrer, der eine Eingabe in eine Mensch-Maschine-Schnittstelle bereitstellt, oder einen automatisierten Fahrer angefordert werden, während die Motortemperatur größer als die Schwellentemperatur ist. Falls das Verfahren 500 beurteilt, dass ein Motorwarmstart angefordert wird, lautet die Antwort Ja und das Verfahren 500 geht zu 508 über. Andernfalls lautet die Antwort Nein und das Verfahren 500 geht zu 540 über.
  • Bei 540 beurteilt das Verfahren 500, ob der Motor läuft (z. B. sich dreht und Kraftstoff verbrennt). Das Verfahren 500 kann beurteilen, dass der Motor läuft, falls sich der Motor mit seiner eigenen Leistung dreht und ihm Kraftstoff zugeführt wird. Falls das Verfahren 500 beurteilt, dass der Motor läuft, lautet die Antwort Ja und das Verfahren 500 geht zu 516 über. Andernfalls lautet die Antwort Nein und das Verfahren 500 geht zu 542 über.
  • Bei 542 betreibt das Verfahren 500 den DISG und den BISG gemäß dem Fahrerbedarfsdrehmoment und der Fahrzeuggeschwindigkeit. Der DISG kann das Fahrzeug antreiben, wenn der Motor nicht läuft. Das Verfahren 500 geht zum Ende über.
  • Bei 516 betreibt das Verfahren 500 den Motor, den DISG und den BISG gemäß dem Fahrerbedarfsdrehmoment und der Fahrzeuggeschwindigkeit. Der Motor, der BISG und der DISG können Drehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs als Reaktion auf das Fahrerbedarfsdrehmoment und die Fahrzeuggeschwindigkeit bereitstellen. Falls das Fahrerbedarfsdrehmoment zum Beispiel zunimmt, kann das Motordrehmoment erhöht werden, um das Fahrerbedarfsdrehmoment zu erfüllen. Ferner kann das DISG-Drehmoment erhöht werden, um das Fahrerbedarfsdrehmoment zu erfüllen. Falls das Fahrerbedarfsdrehmoment niedrig ist und der Ladezustand (state of charge - SOC) der Batterie niedrig ist, kann der Motor dem DISG und BISG Drehmoment bereitstellen, um Speichervorrichtungen für elektrische Energie zu laden. Das Motordrehmoment kann als Reaktion auf das Fahrerbedarfsdrehmoment über einen Motordrehmomentaktor erhöht oder verringert werden. Der Betriebsmodus des DISG und des BISG kann ebenfalls als Reaktion auf das Fahrerbedarfsdrehmoment und die Fahrzeuggeschwindigkeit geändert werden. Falls der Motor nach einer Motorstartanforderung nicht startet, kann der Motorstart erneut versucht werden. Das Verfahren 500 geht zum Ende über.
  • Bei 508 nimmt das Verfahren 500 das Ritzel außer Eingriff mit dem Motorschwungrad. Falls eine BISG-Kupplung in dem System vorhanden ist, wird zusätzlich die BISG-Kupplung vollständig geöffnet. Indem das Ritzel außer Eingriff mit dem Schwungrad genommen wird, kann der Verschleiß des Ritzels reduziert werden. Ferner können durch Auskuppeln der Kupplung die Geräusche und Schwingungen des Systems reduziert werden. Das Verfahren 500 geht zu 510 über.
  • Bei 510 bringt das Verfahren 500 den Keilbund mit der BISG-Riemenscheibe in Eingriff, falls das System einen Keilbund beinhaltet, sodass sich die BISG-Riemenscheibe mit der BISG-Welle dreht. Indem der Keilbund mit der BISG-Riemenscheibe in Eingriff gebracht wird, kann der BISG in Abhängigkeit von dem Modus, in dem sich der BISG befindet, den Motor drehen, wenn der Motor warm ist, das Kraftübertragungsdrehmoment erhöhen und Drehmoment aus dem Motordrehmoment erzeugen. Somit ermöglicht das in Eingriff Bringen des Keilbunds mit dem BISG, dass Drehmoment über den BISG-Riemen zwischen dem BISG und dem Motor übertragen wird. Das Verfahren 500 geht zu 512 über.
  • Bei 512 dreht das Verfahren 500 den Motor über den BISG und den BISG-Riemen, um den Motor zu starten. Somit wird der BISG in einem Elektromotormodus betrieben, um den Motor zu drehen. Zusätzlich werden dem Motor Zündfunken und Kraftstoff zugeführt, sodass der Motor starten kann. Das Verfahren 500 geht zu 514 über.
  • Bei 514 beurteilt das Verfahren 500, ob der Motor gestartet ist oder ob die Motoranlasszeit einen Schwellenzeitraum (z. B. 2,5 Sekunden) übersteigt. In einem Beispiel kann das Verfahren 500 beurteilen, dass der Motor gestartet ist, falls die Motordrehzahl größer als eine Schwellendrehzahl (z. B. die befohlene BISG-Drehzahl multipliziert mit der Übersetzung zwischen dem BISG und dem Motor) ist. Falls das Verfahren 500 beurteilt, dass der Motor gestartet ist oder die Motoranlasszeit größer als ein Schwellenwert ist, lautet die Antwort Ja und das Verfahren 500 geht zu 516 über. Andernfalls lautet die Antwort Nein und das Verfahren 500 kehrt zu 512 zurück.
  • Bei 520 bringt das Verfahren 500 das Ritzel über ein Solenoid mit dem Motorschwungrad in Eingriff. Indem das Ritzel mit dem Schwungrad in Eingriff gebracht wird, kann der Motor mit einer reduzierten Last an dem BISG-Riemen angelassen (mit Leistung des BISG gedreht) werden, sodass BISG-Beeinträchtigung reduziert werden kann. Das Verfahren 500 geht zu 522 über.
  • Bei 522 schließt das Verfahren 500 die BISG-Kupplung vollständig, falls eine BISG-Kupplung in dem System vorhanden ist. Das Schließen der BISG-Kupplung ermöglicht, dass der BISG Drehmoment an das Motorschwungrad überträgt. Das Verfahren 500 geht zu 524 über.
  • Bei 524 nimmt das Verfahren 500 den Keilbund außer Eingriff mit der BISG-Riemenscheibe, falls das System einen Keilbund beinhaltet, sodass sich die BISG-Riemenscheibe unabhängig von der BISG-Welle drehen kann. Indem der Keilbund außer Eingriff mit der BISG-Riemenscheibe genommen wird, kann durch den BISG erzeugtes Drehmoment nicht über den BISG-Riemen an den Motor übertragen werden. Somit ermöglicht das außer Eingriff Nehmen des Keilbunds mit der BISG-Riemenscheibe nicht, dass Drehmoment über den BISG-Riemen von dem BISG an den Motor übertragen wird. Das Verfahren 500 geht zu 526 über.
  • Bei 526 dreht das Verfahren 500 den Motor über den BISG, das Ritzel und das Motorschwungrad, um den Motor zu starten. Somit wird der BISG in einem Elektromotormodus betrieben, um den Motor zu drehen. Zusätzlich werden dem Motor Zündfunken und Kraftstoff zugeführt, sodass der Motor starten kann. Das Verfahren 500 geht zu 528 über.
  • Bei 528 beurteilt das Verfahren 500, ob der Motor gestartet ist oder ob die Motoranlasszeit einen Schwellenzeitraum (z. B. 2,5 Sekunden) übersteigt. In einem Beispiel kann das Verfahren 500 beurteilen, dass der Motor gestartet ist, falls die Motordrehzahl größer als eine Schwellendrehzahl (z. B. die befohlene BISG-Drehzahl multipliziert mit der Übersetzung zwischen dem BISG und dem Motor) ist. Falls das Verfahren 500 beurteilt, dass der Motor gestartet ist oder die Motoranlasszeit größer als ein Schwellenwert ist, lautet die Antwort Ja und das Verfahren 500 geht zu 530 über. Andernfalls lautet die Antwort Nein und das Verfahren 500 kehrt zu 526 zurück.
  • Bei 530 nimmt das Verfahren 500 das Ritzel außer Eingriff mit dem Motorschwungrad. Falls eine BISG-Kupplung in dem System vorhanden ist, wird zusätzlich die BISG-Kupplung vollständig geöffnet. Indem das Ritzel außer Eingriff mit dem Schwungrad genommen wird, kann der Verschleiß des Ritzels reduziert werden. Ferner können durch Auskuppeln der Kupplung die Geräusche und Schwingungen des Systems reduziert werden. Das Verfahren 500 geht zu 532 über.
  • Bei 532 bringt das Verfahren 500 den Keilbund mit der BISG-Riemenscheibe in Eingriff, falls das System einen Keilbund beinhaltet, sodass sich die BISG-Riemenscheibe mit der BISG-Welle dreht. Indem der Keilbund mit der BISG-Riemenscheibe in Eingriff gebracht wird, kann der BISG in Abhängigkeit von dem Modus, in dem sich der BISG befindet, den Motor drehen, wenn der Motor warm ist, das Kraftübertragungsdrehmoment erhöhen und Drehmoment aus dem Motordrehmoment erzeugen. Somit ermöglicht das in Eingriff Bringen des Keilbunds mit dem BISG, dass Drehmoment über den BISG-Riemen zwischen dem BISG und dem Motor übertragen wird. Das Verfahren 500 geht zu 516 über.
  • Auf diese Art und Weise kann der Weg (z. B. BISG-Riemen oder Schwungrad), über den Drehmoment zwischen dem BISG und dem Motor zugeführt wird, als Reaktion auf Betriebsbedingungen geändert werden. Dementsprechend kann das Verfahren die Geräusche und Schwingungen des Motors reduzieren, während es die Wahrscheinlichkeit einer Beeinträchtigung des BISG-Riemens reduziert.
  • Das Verfahren aus 5 stellt ein Antriebsstrangbetriebsverfahren bereit, das Folgendes umfasst: Anlassen eines Motors über einen Startergenerator, ein Ritzel und ein Schwungrad während eines ersten Motorstarts; und Anlassen des Motors über den Startergenerator, einen Riemen und eine Kurbelwellenriemenscheibe während eines zweiten Motorstarts. Das Verfahren beinhaltet, wobei das Ritzel das Schwungrad während des ersten Motorstarts in Eingriff nimmt und wobei das Ritzel in mechanischer Kommunikation mit dem Startergenerator steht. Das Verfahren beinhaltet, wobei das Ritzel während des zweiten Motorstarts nicht mit dem Schwungrad in Eingriff steht. Das Verfahren beinhaltet, wobei Anlassen des Motors Drehen des Motors mit Leistung, die über den Startergenerator zugeführt wird, beinhaltet. Das Verfahren umfasst ferner Schließen einer BISG-Steuerkupplung während des Anlassens des Motors über das Ritzel. Das Verfahren umfasst ferner Laden einer Speichervorrichtung für elektrische Energie über den Startergenerator, während der Motor Kraftstoff verbrennt. Das Verfahren beinhaltet, wobei das Schwungrad an den Motor gekoppelt ist. Das Verfahren umfasst ferner Drehen des Schwungrads über das Ritzel während des ersten Motorstarts und Beenden des Drehens des Ritzels nach dem ersten Motorstart, während der Motor sich dreht und Kraftstoff verbrennt.
  • Das Verfahren aus 5 stellt zudem ein Antriebsstrangbetriebsverfahren bereit, das Folgendes umfasst: außer Eingriff Nehmen eines Keilbunds aus einer Riemenscheibe während eines ersten Motorstarts, wobei die Riemenscheibe mechanisch an eine Welle eines Startergenerators gekoppelt ist, wobei die Riemenscheibe an eine Motorkurbelwellenriemenscheibe gekoppelt ist; in Eingriff Bringen des Keilbunds mit der Riemenscheibe während eines zweiten Motorstarts; und Anlassen eines Motors über die Riemenscheibe und den Startergenerator während des zweiten Motorstarts. Das Verfahren beinhaltet, wobei der Motor während des ersten Motorstarts über den Startergenerator angelassen wird. Das Verfahren umfasst ferner Öffnen einer BISG-Steuerkupplung während des zweiten Motorstarts. Das Verfahren umfasst ferner Schließen der BISG-Steuerkupplung während des ersten Motorstarts. Das Verfahren umfasst ferner Anlassen des Motors über ein Ritzel und ein Schwungrad während des ersten Motorstarts. Das Verfahren beinhaltet, wobei der Keilbund über ein Solenoid in Eingriff gebracht und außer Eingriff genommen wird.
  • Es ist anzumerken, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nichtflüchtigem Speicher gespeichert und durch das Steuersystem einschließlich der Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und sonstiger Motorhardware ausgeführt werden. Die hier beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere aus einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern wird vielmehr zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner kann mindestens ein Teil der beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen Code graphisch darstellen, der in einen nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Steuersystem programmiert werden soll. Die Steuerhandlungen können zudem den Betriebszustand von einem oder mehreren Sensoren oder Aktoren in der physischen Welt umwandeln, wenn die beschriebenen Handlungen ausgeführt werden, indem die Anweisungen in einem System ausgeführt werden, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit einer oder mehreren Steuerungen beinhaltet.
  • Damit ist die Beschreibung abgeschlossen. Bei ihrer Lektüre durch den Fachmann würden viele Änderungen und Modifikationen in den Sinn kommen, ohne vom Geist und Umfang der Beschreibung abzuweichen. Zum Beispiel könnte die vorliegende Beschreibung bei I3-, I4-, I5-, V6-, V8-, V10- und V12-Motoren, die mit Erdgas, Benzin, Diesel oder alternativen Kraftstoffkonfigurationen betrieben werden, vorteilhaft genutzt werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Antriebsstrangbetriebsverfahren Anlassen eines Motors über einen Startergenerator, ein Ritzel und ein Schwungrad während eines ersten Motorstarts; und Anlassen des Motors über den Startergenerator, einen Riemen und eine Kurbelwellenriemenscheibe während eines zweiten Motorstarts.
  • Gemäß einer Ausführungsform nimmt das Ritzel das Schwungrad während des ersten Motorstarts in Eingriff, und wobei das Ritzel in mechanischer Kommunikation mit dem Startergenerator steht.
  • Gemäß einer Ausführungsform steht das Ritzel während des zweiten Motorstarts nicht mit dem Schwungrad in Eingriff.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet Anlassen des Motors Drehen des Motors mit Leistung, die über den Startergenerator zugeführt wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner durch Schließen einer BISG-Steuerkupplung während des Anlassens des Motors über das Ritzel gekennzeichnet.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner durch Laden einer Speichervorrichtung für elektrische Energie über den Startergenerator, während der Motor Kraftstoff verbrennt, gekennzeichnet.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist das Schwungrad an den Motor gekoppelt.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner durch Drehen des Schwungrads über das Ritzel während des ersten Motorstarts und Beenden des Drehens des Ritzels nach dem ersten Motorstart, während der Motor sich dreht und Kraftstoff verbrennt, gekennzeichnet.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Antriebsstrangbetriebsverfahren außer Eingriff Nehmen eines Keilbunds aus einer Riemenscheibe während eines ersten Motorstarts, wobei die Riemenscheibe mechanisch an eine Welle eines Startergenerators gekoppelt ist, wobei die Riemenscheibe an eine Motorkurbelwellenriemenscheibe gekoppelt ist; in Eingriff Bringen des Keilbunds mit der Riemenscheibe während eines zweiten Motorstarts; und Anlassen eines Motors über die Riemenscheibe und den Startergenerator während des zweiten Motorstarts.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird der Motor während des ersten Motorstarts über den Startergenerator angelassen.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner durch Öffnen einer BISG-Steuerkupplung während des zweiten Motorstarts gekennzeichnet.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner durch Schließen der BISG-Steuerkupplung während des ersten Motorstarts gekennzeichnet.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner durch Anlassen des Motors über ein Ritzel und ein Schwungrad während des ersten Motorstarts gekennzeichnet.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird der Keilbund über ein Solenoid in Eingriff gebracht und außer Eingriff genommen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Motor, der ein Schwungrad beinhaltet; einen Startergenerator (integrated starter/generator - ISG), der über einen Riemen an den Motor gekoppelt ist; ein Ritzel, das über eine Kupplung selektiv an den ISG gekoppelt ist; und eine Steuerung, die in nichtflüchtigem Speicher gespeicherte ausführbare Anweisungen zum in Eingriff Bringen des Ritzels mit dem Schwungrad während eines ersten Motorstarts beinhaltet.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner durch zusätzliche Anweisungen zum Starten des Motors über den Riemen, während das Ritzel während eines zweiten Motorstarts außer Eingriff mit dem Schwungrad genommen ist, gekennzeichnet.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Motortemperatur während des zweiten Motorstarts größer als die Motortemperatur während des ersten Motorstarts.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner durch eine Riemenscheibe und einen Keilbund, die an eine Welle des ISG gekoppelt sind, und zusätzliche Anweisungen zum in Eingriff Bringen der Riemenscheibe mit dem Keilbund während des zweiten Motorstarts gekennzeichnet.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner durch zusätzliche Anweisungen zum außer Eingriff Nehmen des Keilbunds aus der Riemenscheibe während des ersten Motorstarts gekennzeichnet.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner durch zusätzliche Anweisungen zum Einkuppeln der Kupplung während des ersten Motorstarts gekennzeichnet.

Claims (14)

  1. Antriebsstrangbetriebsverfahren, umfassend: Anlassen eines Motors über einen Startergenerator, ein Ritzel und ein Schwungrad während eines ersten Motorstarts; und Anlassen des Motors über den Startergenerator, einen Riemen und eine Kurbelwellenriemenscheibe während eines zweiten Motorstarts.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ritzel das Schwungrad während des ersten Motorstarts in Eingriff nimmt und wobei das Ritzel in mechanischer Kommunikation mit dem Startergenerator steht.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ritzel während des zweiten Motorstarts nicht mit dem Schwungrad in Eingriff steht.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Anlassen des Motors Drehen des Motors mit Leistung, die über den Startergenerator zugeführt wird, beinhaltet.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Schließen einer Steuerkupplung eines riemengetriebenen Startergenerators (belt integrated starter/generator - BISG) während des Anlassens des Motors über das Ritzel.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Laden einer Speichervorrichtung für elektrische Energie über den Startergenerator, während der Motor Kraftstoff verbrennt.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Schwungrad an den Motor gekoppelt ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Drehen des Schwungrads über das Ritzel während des ersten Motorstarts und Beenden des Drehens des Ritzels nach dem ersten Motorstart, während der Motor sich dreht und Kraftstoff verbrennt.
  9. System, umfassend: einen Motor, der ein Schwungrad beinhaltet; einen Startergenerator (integrated starter/generator - ISG), der über einen Riemen an den Motor gekoppelt ist; ein Ritzel, das über eine Kupplung selektiv an den ISG gekoppelt ist; und eine Steuerung, die in nichtflüchtigem Speicher gespeicherte ausführbare Anweisungen zum in Eingriff Bringen des Ritzels mit dem Schwungrad während eines ersten Motorstarts beinhaltet.
  10. System nach Anspruch 9, ferner umfassend zusätzliche Anweisungen zum Starten des Motors über den Riemen, während das Ritzel während eines zweiten Motorstarts außer Eingriff mit dem Schwungrad genommen ist.
  11. System nach Anspruch 10, wobei die Motortemperatur während des zweiten Motorstarts größer ist als die Motortemperatur während des ersten Motorstarts.
  12. System nach Anspruch 11, ferner umfassend eine Riemenscheibe und einen Keilbund, die an eine Welle des ISG gekoppelt sind, und zusätzliche Anweisungen zum in Eingriff Bringen der Riemenscheibe mit dem Keilbund während des zweiten Motorstarts.
  13. System nach Anspruch 12, ferner umfassend zusätzliche Anweisungen zum außer Eingriff Nehmen des Keilbunds aus der Riemenscheibe während des ersten Motorstarts.
  14. System nach Anspruch 9, ferner umfassend zusätzliche Anweisungen zum Einkuppeln der Kupplung während des ersten Motorstarts.
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