DE102021123564A1

DE102021123564A1 - Motorabschaltung mit unterstützung eines riemenintegrierten startergenerators

Info

Publication number: DE102021123564A1
Application number: DE102021123564.2A
Authority: DE
Inventors: Tom Leroy; Nicholas Dashwood Crisp; Wassim KOUBAA; Jonathan James Hall
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2020-09-11
Filing date: 2021-09-10
Publication date: 2022-03-17
Also published as: US11242834B1; CN114165340A

Abstract

Die vorliegende Offenbarung stellt eine Motorabschaltung mit Unterstützung eines riemenintegrierten Startergenerators bereit. Ein Fahrzeug beinhaltet einen Motor, der eine Kurbelwelle beinhaltet; eine Batterie; einen riemenintegrierten Startergenerator (BISG), der mechanisch an die Kurbelwelle gekoppelt und dazu konfiguriert ist, elektrische Leistung aus einer Bewegung des Motors zu erzeugen, um die Batterie zu laden; und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, den BISG zu betreiben, um eine Last auf die Kurbelwelle aufzubringen, um den Motor zu verlangsamen und elektrische Leistung zur Speicherung in der Batterie zu gewinnen, wobei eine anfängliche Größe der Last proportional zu einer Temperatur des Motors ist, als Reaktion darauf, dass eine Drehzahl des BISG oder des Motors einen vorbestimmten Schwellenwert ungleich null erreicht, die Last von der Kurbelwelle zu entfernen und den Motor zu stoppen.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen ein Fahrzeugsystem zum Abschalten eines Fahrzeugmotors.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Moderne Brennkraftmaschinen weisen eine geringe innere Reibung auf, um eine verbesserte Kraftstoffeffizienz und einen reduzierten Komponentenverschleil bereitzustellen. Zusätzlich sind viele Motoren mit einem Schwungrad ausgestattet, wie etwa einem Zweimassenschwungrad, das für die Stabilität der Leerlaufdrehzahl und die Robustheit des Fahrzeugstarts verwendet wird. Die niedrige innere Reibung und das Schwungrad können die Motorabschaltdrehzahl reduzieren. Einige Fahrzeuge sind mit einer Stopp-/Startfunktion des Motors ausgestattet, die dazu konfiguriert ist, den Motor häufig abzuschalten. Während des Abschaltprozesses reduziert sich die Motordrehzahl von der Leerlaufdrehzahl oder einer höheren Drehzahl auf null Umdrehungen pro Minute (U/min), wodurch eine mechanische Motorresonanz (üblicherweise eine niedrige Frequenz) weitergegeben wird.
KURZDARSTELLUNG
In einer oder mehreren veranschaulichenden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Fahrzeug einen Motor, der eine Kurbelwelle beinhaltet; eine Batterie; einen riemenintegrierten Startergenerator (belt-integrated starter generator - BISG), der mechanisch an die Kurbelwelle gekoppelt und dazu konfiguriert ist, elektrische Leistung aus einer Bewegung des Motors zu erzeugen, um die Batterie zu laden; und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, den BISG zu betreiben, um eine Last auf die Kurbelwelle aufzubringen, um den Motor zu verlangsamen und elektrische Leistung zur Speicherung in der Batterie zu gewinnen, wobei eine anfängliche Größe der Last proportional zu einer Temperatur des Motors ist, als Reaktion darauf, dass eine Drehzahl des BISG oder des Motors einen vorbestimmten Schwellenwert ungleich null erreicht, die Last von der Kurbelwelle zu entfernen und den Motor zu stoppen.
In einer oder mehreren veranschaulichenden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Verfahren für ein Fahrzeug durch eine Steuerung Betreiben eines BISG, um eine Last mit einer anfänglichen Grölße auf eine Kurbelwelle eines Motors aufzubringen, um den Motor zu verlangsamen und elektrische Leistung zur Speicherung in einer Batterie zu gewinnen, wobei die anfängliche Größe von einem Zustand einer Kupplung eines Getriebes abhängt, sodass die anfängliche Größe als Reaktion auf einen Kupplungsschlupf oder eine geschlossene Kupplung geringer ist und die anfängliche Größe als Reaktion darauf, dass die Kupplung offen ist, gröl er ist, als Reaktion darauf, dass eine Drehzahl des BISG oder des Motors einen vorbestimmten Schwellenwert ungleich null erreicht, Entfernen der Last von der Kurbelwelle und Stoppen des Motors.
In einer oder mehreren veranschaulichenden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Fahrzeug einen Motor, der eine Kurbelwelle beinhaltet; eine Batterie; einen riemenintegrierten Startergenerator (BISG), der mechanisch an die Kurbelwelle gekoppelt und dazu konfiguriert ist, elektrische Leistung aus einer Bewegung des Motors zu erzeugen, um die Batterie zu laden; und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, den BISG zu betreiben, um eine Last auf die Kurbelwelle aufzubringen, um den Motor zu verlangsamen und elektrische Leistung zur Speicherung in der Batterie zu gewinnen, wobei eine anfängliche Größe der Last proportional zu einer Drehzahl des BISG oder des Motors ist, und als Reaktion darauf, dass die Drehzahl einen vorbestimmten Schwellenwert ungleich null erreicht, die Last von der Kurbelwelle zu entfernen.
Figurenliste

1 veranschaulicht eine schematische Darstellung eines Mildhybridelektrofahrzeugs.
2 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm des Motorstoppprozesses.
3 veranschaulicht ein Wellenformdiagramm des Motorstoppprozesses.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden in dieser Schrift beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt mal stabsgetreu; einige Merkmale könnten vergröl ert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind in der vorliegenden Schrift offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann den vielfältigen Einsatz der vorliegenden Erfindung zu lehren. Für den Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben sind. Die veranschaulichten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine schematische Darstellung eines Mildhybridelektrofahrzeugs (mild-hybrid electric vehicle - MHEV) 10 gemäl einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Das Fahrzeug 10 beinhaltet einen Antriebsstrang 12. Der Antriebsstrang 12 beinhaltet einen Motor 14, der ein Getriebe 16, z. B. ein Mehrstufen-Automatikgetriebe, antreibt. Der Motor 14 kann eine Brennkraftmaschine sein, die mit Benzin, Diesel oder Erdgas usw. betrieben wird. Der Ausgang des Getriebes 16 ist an eine Antriebswelle 18 gekoppelt, die Drehmoment auf ein Differential 20 überträgt. Das Differential 20 verteilt Drehmoment über Wellen 24 an Räder 22. Das beispielhafte Fahrzeug 10 verfügt der Darstellung nach über Hinterradantrieb, kann aber in anderen Ausführungsformen über Vorderradantrieb, Allradantrieb oder Vierradantrieb verfügen.
Der Antriebsstrang 12 beinhaltet ferner eine zugeordnete Steuerung 50, wie etwa ein Antriebsstrangsteuermodul (powertrain control module - PCM). Auch wenn sie als eine Steuerung veranschaulicht ist, kann die Steuerung 50 Teil eines gröl eren Steuersystems sein und durch verschiedene andere Steuerungen gesteuert werden, die über das gesamte Fahrzeug 10 verteilt sind, etwa eine Fahrzeugsystemsteuerung (vehicle system controller - VSC). Dementsprechend versteht es sich, dass das PCM 50 und eine oder mehrere andere Steuerungen gemeinsam als eine „Steuerung“ bezeichnet werden können, die verschiedene Aktoren als Reaktion auf Signale von verschiedenen Sensoren steuert, um Funktionen zu steuern, wie etwa Betreiben des Verbrennungsmotors 14, Betreiben des Getriebes 16, Betreiben einer elektrischen Maschine usw. Die Steuerung 50 kann einen Mikroprozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit (central processing unit - CPU) beinhalten, der/die mit verschiedenen Arten computerlesbarer Speichervorrichtungen oder -medien in Kommunikation steht. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder medien können zum Beispiel ein flüchtiges und nichtflüchtiges Speichern in einem Festwertspeicher (read-only memory - ROM), Direktzugriffsspeicher (random-access memory - RAM) und Keep-Alive-Speicher (keep-alive memory - KAM) beinhalten. Der KAM ist ein persistenter oder nichtflüchtiger Speicher, der verwendet werden kann, um verschiedene Betriebsvariablen zu speichern, während die CPU heruntergefahren ist. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder - medien können unter Verwendung von beliebigen einer Reihe bekannter Speichervorrichtungen umgesetzt sein, wie etwa PROMs (programmierbaren Festwertspeichern), EPROMs (elektrischen PROMs), EEPROMs (elektrisch löschbaren PROMs), Flash-Speicher oder beliebigen anderen elektrischen, magnetischen, optischen Speichervorrichtungen oder Kombinationsspeichervorrichtungen, die zum Speichern von Daten in der Lage sind, von denen einige ausführbare Anweisungen darstellen, die durch die Steuerung beim Steuern des Motors oder Fahrzeugs verwendet werden.
Die Steuerung 50 kommuniziert mit verschiedenen Motor-/Fahrzeugsensoren und -aktoren über eine Eingabe/Ausgabe(E/A)-Schnittstelle (einschließlich eines Eingabe- und eines Ausgabekanals), die als eine einzelne integrierte Schnittstelle umgesetzt sein kann, welche verschiedene Rohdaten oder Signalkonditionierung, -verarbeitung und/oder -umwandlung, Kurzschlussschutz und dergleichen bereitstellt. Alternativ können ein oder mehrere dedizierte Hardware- oder Firmware-Chips verwendet werden, um bestimmte Signale zu konditionieren und zu verarbeiten, bevor sie der CPU zugeführt werden. Die Steuerung 50 kann an den Motor 14, das Getriebe 16 usw. und/oder von diesen kommunizieren. Wenngleich nicht im Einzelnen veranschaulicht, wird der Durchschnittsfachmann verschiedene Funktionen oder Komponenten erkennen, die jeweils innerhalb der vorstehend identifizierten Teilsysteme durch die Steuerung 50 gesteuert werden können. Repräsentative Beispiele für Parameter, Systeme und/oder Komponenten, die unter Verwendung von Steuerlogik und/oder -algorithmen, die durch die Steuerung 50 ausgeführt wird/werden, direkt oder indirekt betätigt werden können, beinhalten den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, die -einspritzmenge und die -einspritzdauer, die Position der Drosselklappe, den Zündzeitpunkt der Zündkerzen (bei fremdgezündeten Verbrennungsmotoren), die zeitliche Abstimmung und Dauer für Einlass -/Auslassventile, Frontend-Nebenaggregatsantriebskomponenten (FEAD-Komponenten), wie etwa eine Lichtmaschine, einen Klimakompressor, das Laden oder Entladen der Batterie (einschließlich Bestimmen der maximalen Lade- und Entladeleistungsgrenzen), das Nutzbremsen, den Betrieb der elektrischen Maschine, Kupplungen und dergleichen. Sensoren, die Eingaben über die E/A-Schnittstelle kommunizieren, können verwendet werden, um zum Beispiel Folgendes anzugeben: den Turbolader-Ladedruck, die Kurbelwellenposition, die Motordrehzahl (U/min), Rad, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Kühlmitteltemperatur, den Ansaugkrümmerdruck, die Fahrpedalposition, die Zündschalterposition, die Drosselklappenposition, die Lufttemperatur, den Sauerstoffgehalt im Abgas oder die Konzentration oder das Vorhandensein anderer Abgaskomponenten, den Ansaugluftstrom, den Gang, das Übersetzungsverhältnis oder den Modus des Getriebes, die Getriebeöltemperatur, die Drehzahl des Getriebeturbinenrads, den Status der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung, die Temperatur, die Spannung, den Strom oder den Ladezustand (state of charge - SOC) der Batterie.
Das Fahrzeug 10 beinhaltet einen BISG 26 (mitunter als Motor/Generator bezeichnet), der mit dem FEAD 28 verbunden ist. Der BISG 26 ersetzt im Allgemeinen die Lichtmaschine. Der BISG 26 ist eine elektrische Maschine, die dazu konfiguriert ist, als ein Elektromotor und/oder ein Generator zu wirken. Der BISG 26 kann ein dreiphasiger Elektromotor sein. Der FEAD 28 beinhaltet ein Zugelement, z. B. einen Riemen 30, der den BISG 26 betriebsfähig an die Kurbelwelle 32 des Motors 14 koppelt. Zum Beispiel beinhaltet der Motor 14 eine zugehörige Riemenscheibe 34, die auf der Kurbelwelle 32 gelagert ist, und beinhaltet der BISG 26 eine zugehörige Riemenscheibe 36, die auf einer Welle 38 des BISG 26 gelagert ist. Die Welle 38 kann an dem Rotor des BISG 26 befestigt sein und kann als Rotorwelle bezeichnet werden. Der Riemen 30 ist über diese Riemenscheiben geführt, sodass Drehmoment zwischen dem Motor 14 und der elektrischen Maschine 26 übertragen werden kann. Ein oder mehrere Nebenaggregate können Riemenscheiben beinhalten, die im Allgemeinen als Riemenscheibe 40 veranschaulicht sind, die ebenfalls mit dem Riemen 30 oder mit einem zweiten Riemen, der mit der Kurbelwelle 32 verbunden ist, in Eingriff stehen. Das heil t, der FEAD 28 kann einen einzelnen Riemen oder mehrere Riemen beinhalten. Der FEAD 28 ermöglicht, dass die Nebenaggregate durch den Motor 14, den BISG 26 oder eine Kombination davon mit Leistung versorgt werden.
Der BISG 26 ist elektrisch mit einer Batterie 42 verbunden. Die Batterie 42 kann eine Hochspannungs- oder eine Niederspannungsbatterie sein. Zum Beispiel können die Batterie 42 und der BISG 26 Teil eines elektrischen Systems mit 12 V und/oder 48 V sein. Der BISG 26 kann durch Leistungselektronik (nicht gezeigt) mit der Batterie 42 und anderen elektrischen Systemen des Fahrzeugs verbunden sein. Der BISG 26 kann dazu konfiguriert sein, als Elektromotor zu fungieren, um den Motor 14 während eines Motorstartereignisses zu starten, oder während des Fahrzeugbetriebs zusätzliches Drehmoment für den Antriebsstrang 12 bereitzustellen. Der BISG 26 kann zudem dazu konfiguriert sein, Drehmoment von dem Verbrennungsmotor 14 zu empfangen und als Generator zum Aufladen der Batterie 42 und Versorgen elektrischer Verbraucher des Fahrzeugs 10 mit Leistung betrieben zu werden. Der BISG 26 kann ferner dazu konfiguriert sein, Nutzbremsen durchzuführen. Im regenerativen Modus kann der BISG 26 Drehmoment von dem Motor 14 empfangen, um die Motordrehzahl und Fahrzeuggeschwindigkeit zu reduzieren. Die Steuerung 50 kann dazu konfiguriert sein, Signale an den BISG 26 zu übertragen, um den BISG 26 entweder als Elektromotor oder als Generator zu betreiben. Der BISG 26 kann dazu konfiguriert sein, elektrische Energie zum Laden der Batterie 42 bereitzustellen oder elektrische Energie zum Versorgen der Fahrzeugnebenaggregate mit Leistung bereitzustellen, wenn er als Generator betrieben wird.
Ein Gaspedal 44 kann durch den Fahrer des Fahrzeugs 10 verwendet werden, um ein angefordertes Drehmoment, eine angeforderte Leistung oder einen angeforderten Antriebsbefehl (hierin „Fahrerbedarfsdrehmoment“) bereitzustellen, um das Fahrzeug 10 anzutreiben. Im Allgemeinen wird durch ein Herunterdrücken und Freigeben des Gaspedals 44 ein Gaspedalpositionssignal erzeugt, das durch die Steuerung 50 interpretiert werden kann, um das Fahrerbedarfsdrehmoment zu bestimmen. Ein Bremspedal 46 wird durch den Fahrer des Fahrzeugs 10 ebenfalls verwendet, um ein angefordertes Bremsmoment zum Verlangsamen des Fahrzeugs 10 bereitzustellen. Im Allgemeinen wird durch das Herunterdrücken und Freigeben des Bremspedals 46 ein Bremspedalpositionssignal erzeugt, das durch die Steuerung 50 als Bedarf an einer Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit interpretiert werden kann. Auf Grundlage der Eingaben von dem Gaspedal 44 und dem Bremspedal 46 befiehlt die Steuerung 50 Drehmoment zu dem Motor 14, dem BISG 26 und den Reibungsbremsen 48. Die Steuerung 50 ist dazu programmiert, das Fahrerbedarfsdrehmoment zwischen dem Motor 14 und dem BISG 26 zu vermitteln und das Bremsmoment zwischen dem Nutzbremsen über den BISG 26 und den Reibungsbremsen 48 zu vermitteln.
In Abhängigkeit von der Größe des Fahrzeugs 10 und der Nennleistung des BISG 26 kann das Fahrzeug 10 zumindest bei niedrigen Geschwindigkeiten entweder durch den Motor 14 oder den BISG 26 angetrieben werden. Zum Beispiel kann das Fahrzeug 10 einen elektrischen Kriechmodus beinhalten, in dem der BISG 26 das Fahrzeug 10 antreibt, wenn der Motor 14 AUS ist. Kriechen bezieht sich in einem Beispiel auf Bewegung des Fahrzeugs 10, wenn sowohl das Bremspedal 46 als auch das Gaspedal 44 freigegeben sind. Typische Kriechgeschwindigkeiten betragen weniger als 10 Meilen pro Stunde. In anderen Situationen wirken sowohl der Motor 14 als auch der BISG 26 als Antriebsquellen, um das Fahrzeug 10 anzutreiben. Der Motor 14 erzeugt Motorleistung an der Kurbelwelle 32, die mit einer Leistungsausgabe von dem BISG 26 durch den FEAD 28 addiert wird. Diese kombinierte Leistung wird dann durch das Getriebe 16 und die Kraftübertragung an die angetriebenen Räder 22 abgegeben.
Der BISG 26 kann ferner dazu konfiguriert sein, das Verlangsamen und/oder Stoppen des Motors 14 zu unterstützen, indem ein Drehmoment über den FEAD 28 auf die Kurbelwelle 32 des Motors 14 aufgebracht wird. Der Motorstopp kann manuell durch eine Benutzereingabe in das PCM 50 über eine Schnittstelle (z. B. Zündschlüssel/-taste) ausgelöst werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Motorstopp automatisch durch das PCM 50 als Reaktion darauf ausgelöst werden, dass eine oder mehrere vordefinierte Bedingungen erfüllt sind. Zum Beispiel kann das Fahrzeug 10 mit einer Stopp-/Startfunktion für den Motor versehen sein, die durch das PCM 50 aktiviert wird. Nach dem Erkennen einer oder mehrerer vordefinierter Motorstoppbedingungen (z. B. hält das Fahrzeug 10 im Verkehr an) kann das PCM 50 ein Stoppsignal an den Motor 14 senden, das dem Motor 14 befiehlt, zu stoppen, um Kraftstoff zu sparen und Emissionen zu reduzieren. Während des Stoppereignisses reduziert der Motor 14 die Drehzahl von einer Leerlaufdrehzahl (oder höheren Drehzahl) auf null. Der BISG 26 kann dazu konfiguriert sein, das Motorstoppereignis zu unterstützen, indem ein negatives Drehmoment (eine Last) auf den Motor 14 aufgebracht wird, um die Motorstoppzeit zu verkürzen. Der Nutzen einer verkürzten Motorstoppzeit kann reduzierten Kraftstoffverbrauch und reduzierte Emissionen und Vibration beinhalten, um eine verbesserte Benutzererfahrung bereitzustellen. Der BISG 26 kann dazu konfiguriert sein, das negative Drehmoment kontinuierlich aufzubringen, bis die Drehzahl des Motors 14 null erreicht. Alternativ kann der BISG 26 dazu konfiguriert sein, das negative Drehmoment nur während eines Teilzeitraums des Motorstoppprozesses aufzubringen und das negative Drehmoment von dem Motor 14 zu entfernen, bevor die Motordrehzahl null erreicht (nachstehend ausführlich erörtert).
2 veranschaulicht einen beispielhaften BISG-Motorstoppprozess 200 einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Auch wenn der Prozess 200 unter Bezugnahme auf das in 1 veranschaulichte PCM 50 als Beispiel beschrieben wird, ist anzumerken, dass er nicht darauf beschränkt ist. Der Prozess 200 kann zusätzlich oder alternativ über andere Steuerungen, Vorrichtungen oder dergleichen umgesetzt werden. Bei Vorgang 202 erkennt das PCM 50 eine oder mehrere vordefinierte Motorabschaltbedingungen. Zum Beispiel kann das PCM 50 mit einer Stopp-/Startfunktion für den Motor versehen und dazu konfiguriert sein, den Fahrzeugmotor 14 als Reaktion darauf, dass eine oder mehrere vordefinierte Bedingungen erfüllt sind, automatisch abzuschalten. Als Reaktion darauf berechnet das PCM 50 bei Vorgang 204 einen Abschaltdrehmomentbedarf mit einer anfänglichen Größe auf Grundlage verschiedener Faktoren, um die Motorabschaltung zu erleichtern. Als ein Beispiel kann das PCM 50 mit einem anfänglichen Standarddrehmomentwert beginnen, der dann in Abhängigkeit von spezifischen Fahrzeugbetriebsbedingungen für die bei Vorgang 202 erkannte erwartete Abschaltung eingestellt werden kann. Als einige nicht einschränkende Beispiele kann der anfängliche Abschaltdrehmomentbedarf von Faktoren abhängig sein, die Fahrzeuggeschwindigkeit, Motor- oder BISG-Drehzahl bei Beginn der Abschaltung, eine Temperatur des Fahrzeugmotors 14, einen Zustand (z. B. geschlossen, Schlupf, offen) einer Kupplung des Getriebes 16 und/oder eine Neigung des Fahrzeugs 10 usw. beinhalten. Das Ausmaß, in dem diese Faktoren die anfängliche Größe des Abschaltdrehmomentbedarfs erhöhen oder verringern können, kann durch Testen, Simulation usw. für konkrete Anwendungen bestimmt werden. Die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Motor- oder BISG-Drehzahl kann auch verwendet werden, um ein anfängliches Standarddrehmoment auszuwählen, das dann auf Grundlage der anderen erwähnten Faktoren eingestellt wird. Andere Szenarios werden ebenfalls in Betracht gezogen.
In einem Beispiel kann das PCM 50 dazu konfiguriert sein, die Abschaltung zu starten, wenn das Fahrzeug 10 noch in Bewegung ist, bevor der Motor 14 die Leerlaufdrehzahl (z. B. 600-800 U/min) erreicht. Im Allgemeinen kann der anfängliche Abschaltdrehmomentbedarf mit der Fahrzeuggeschwindigkeit, bei der die Abschaltung beginnt, zunehmen. Zusätzlich kann der anfängliche Abschaltdrehmomentbedarf von einer Hilfslast an dem FEAD 28 abhängig sein, wenn der Motor 14 mit dem Abschalten beginnt. Eine Hilfslast kann unter anderem einen durch den FEAD 28 angetriebenen angeschalteten Klimaanlagen(AC)-Verdichter beinhalten. Im Allgemeinen kann der anfängliche Abschaltdrehmomentbedarf mit dem Vorhandensein der Hilfslast abnehmen, da die Last möglicherweise bereits einen Luftwiderstand/eine Verzögerung an dem Motor 14 verursacht. Andere Faktoren, wie vorstehend erwähnt, können sich ebenfalls auf den anfänglichen Abschaltdrehmomentbedarf auswirken. Je höher die Temperatur des Fahrzeugmotors 14 ist, desto gröl er ist der anfängliche Abschaltdrehmomentbedarf. Eine positive Neigung (bergauf) kann bewirken, dass das anfängliche Abschaltdrehmoment im Vergleich zu einer negativen Neigung (bergab) verringert ist. Darüber hinaus kann das anfängliche Abschaltdrehmoment gröl er sein, wenn eine Kupplung des Getriebes 16 offen ist, im Vergleich zu einem Kupplungsschlupf oder einer geschlossenen Kupplung, wobei alles andere gleich ist.
Bei Vorgang 206 berechnet das PCM 50 ein verfügbares Drehmoment, das der BISG 26 ausgeben kann, um die Motorabschaltung zu unterstützen. Der BISG 26 kann dazu konfiguriert sein, ein regeneratives Ereignis durchzuführen, indem eine Last (d. h. ein negatives Drehmoment) auf den Motor 14 aufgebracht wird, um die Verlangsamung und/oder Abschaltung zu unterstützen. Der BISG 26 kann mit einem Standardausgangsdrehmoment bereitgestellt sein, das durch verschiedene Faktoren (vorstehend beschrieben) für die verfügbare Drehmomentausgabe eingestellt werden kann. Zum Beispiel kann das verfügbare Drehmoment auf Grundlage des SOC der Batterie 42 berechnet werden, wenn das regenerative Ereignis durchgeführt wird. In dem Fall, dass die Batterie 42 vollständig geladen ist und nicht mehr Ladung aufnehmen kann, die durch das regenerative Ereignis erzeugt wird, kann das verfügbare Drehmoment von dem BISG 26 auf ein akzeptables Niveau reduziert werden, um ein Überladen der Batterie 42 zu vermeiden. Das verfügbare Drehmoment kann ferner von anderen Faktoren abhängig sein, wie etwa Betriebstemperatur, Drehzahl, Leistung, Strom und/oder Spannung des BISG 26, um sicherzustellen, dass die verfügbare Drehmomentausgabe keine Hardwarebeschränkungen für den BISG 26, den FEAD 28 sowie beliebige andere verwandte Komponenten des Fahrzeugs 10 missachtet.
Wenn sowohl der Abschaltdrehmomentbedarf durch den Motor 14 als auch das verfügbare Drehmoment von dem BISG 26 berechnet sind, bestimmt das PCM 50 bei Vorgang 208, ob das verfügbare Drehmoment ausreichend ist, um den Abschaltdrehmomentbedarf zu erfüllen. Wenn die Antwort Ja lautet, geht der Prozess 200 direkt zu Vorgang 212 über und bringt das PCM 50 das Drehmoment auf, wie es durch den Motor 14 angefordert wird, um die Motorabschaltung zu unterstützen. In dem Fall, dass das verfügbare Drehmoment den Drehmomentbedarf überschreitet, kann das PCM 50 dazu konfiguriert sein, nur das angeforderte Drehmoment auf den Motor 14 aufzubringen, um das Abschalten auf vorkonfigurierte Weise zu unterstützen. Wenn die Antwort für Vorgang 208 Nein lautet, geht der Prozess 200 zu Vorgang 210 über und stellt das PCM 50 den Drehmomentbedarf gemäl dem verfügbaren Drehmoment ein, um die Motorabschaltung vorzubereiten. Da der Drehmomentbedarf reduziert ist, wird eine längere Motorabschaltzeit erwartet. Das PCM 50 kann ein eingestelltes Abschaltmuster auf Grundlage des eingestellten Drehmomentbedarfs berechnen und das verfügbare Drehmoment bei Vorgang 212 auf den Motor 14 aufbringen.
Das System kann dazu konfiguriert sein, das Drehmoment auf den Motor 14 aufzubringen, um das Verlangsamen des Motors 14 zu unterstützen, bis eine vordefinierte Motordrehzahl ungleich null erreicht ist. Durch Entfernen des Drehmoments, bevor der Motor 14 vollständig stoppt, kann die Motorvibration weiter reduziert werden und kann die Motorabschaltung aus der Perspektive des Benutzers reibungsloser durchgeführt werden. Aufgrund der verbesserten Benutzererfahrung kann es weniger wahrscheinlich sein, dass der Benutzer die Stopp-/Start-Funktion des Fahrzeugs deaktiviert, was zu einer verbesserten Kraftstoffeffizienz und verbesserten Emissionen führen sollte.
Bei Vorgang 214 verifiziert das PCM 50, ob der Motor 14 die vorbestimmten U/min erreicht hat, bei denen das negative Drehmoment von dem Motor 14 entfernt werden soll. Wenn die Antwort Nein lautet, kehrt der Prozess 200 zu Vorgang 212 zurück und bringt das PCM 50 weiterhin das Drehmoment auf den Motor 14 auf. In einer Ausführungsform kann das Drehmoment, das der BISG 26 auf den Motor 14 aufbringt, auf Grundlage von einer oder mehreren Rückmeldung(en) von dem BISG 26 und/oder dem Motor 14 dynamisch eingestellt werden. Wenn zum Beispiel die tatsächlich erkannten U/min zu einem gegebenen Zeitpunkt höher als die erwarteten U/min sind, kann das PCM 50 die negative Drehmomentausgabe durch den BISG 26 erhöhen. Der erhöhte Betrag kann ein vorbestimmter Wert sein (z. B. jedes Mal um 1 Nm). Alternativ kann der erhöhte Betrag dynamisch proportional von der Differenz zwischen den tatsächlichen und den erwarteten U/min abhängen. Gleichermal en kann das PCM 50 die negative Drehmomentausgabe auf eine feste oder dynamische Weise reduzieren, wenn die tatsächlichen U/min unter den erwarteten U/min liegt. Wenn die Antwort für Vorgang 214 Ja lautet, geht der Prozess 200 zu Vorgang 216 über und befiehlt das PCM 50 dem BISG 26, die Ausgabe des Drehmoments an den Motor 14 zu stoppen.
Unter Bezugnahme auf 3 sind Wellenformdiagramme 302 und 304 für den Motorstoppprozess veranschaulicht. Während das obere Diagramm 302 eine BISG-Drehzahlwellenform 306 und eine Motordrehzahlwellenform 308 veranschaulicht, veranschaulicht das untere Diagramm 304 die entsprechende BISG-Drehmomentausgangswellenform 310 während des unterstützten Motorstopps. In dem vorliegenden Beispiel schaltet sich der Motor 14 aus der Leerlaufdrehzahl (z. B. 800 U/min) ab und wird ein BISG-Motordrehzahl-Verhältnis von 2,8 verwendet (100 U/min entsprechen 280 BISG-U/min). Während der Motor 14 bei etwa 800 U/min im Leerlauf läuft, dreht sich der BISG 26 entsprechend bei etwa 2240 U/min. Während des Leerlaufereignisses wird kein negatives Drehmoment von dem BISG 26 ausgegeben. Der Motorabschaltprozess beginnt bei etwa 0,5 Sekunden in der durch die gestrichelte Linie 312 angegebenen Zeit. Ein negatives Abschaltdrehmoment wird im vorliegenden Beispiel allmählich auf -10 Nm erhöht. Wenn das Drehmoment auf die Kurbelwelle 32 aufgebracht wird, nehmen sowohl die Motordrehzahl als auch die BISG-Drehzahl schnell ab. Während des Verlangsamungsprozesses entspricht das BISG-Motordrehzahl-Verhältnis weiterhin allgemein dem Auslegungsverhältnis von 2,8. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf 2 erörtert, kann der BISG 26 dazu konfiguriert sein, das Ausgeben des Abschaltdrehmoments an den Motor 14 bei einer vorbestimmten Motordrehzahl zu stoppen. In dem vorliegenden Beispiel kann der Motordrehzahlschwellenwert bei etwa 130 U/min vordefiniert sein, was ungefähr 366 U/min für den BISG 26 unter Verwendung des 2,8-fachen Drehzahlverhältnisses ist. Das PCM 50 kann entweder die BISG-Drehzahl oder die Motordrehzahl verwenden, um zu bestimmen, ob der Schwellenwert erreicht wurde. Wenn das PCM 50 in dem vorliegenden Beispiel erkennt, dass sich die BISG-Drehzahl dem vordefinierten Schwellenwert nähert, der bei etwa 0,9 Sekunden auftritt, was durch die gestrichelte Linie 314 angegeben ist, hört der BISG allmählich auf, das Abschaltdrehmoment auszugeben, bis die BISG-Drehzahl den Schwellenwert von 366 U/min erreicht (d. h. die Motordrehzahl von 130 U/min), was bei etwa einer Sekunde auftritt, wie durch die gestrichelte Linie 316 angegeben ist, wenn sich das Abschaltdrehmoment im Wesentlichen auf 0 Nm reduziert. Bei einer derart niedrigen Drehzahl kann die Motordrehzahl mit einer sanfteren Steigung weiter abnehmen, bis der Motor 14 vollständig stoppt. Es ist in der Wellenform 306 angegeben, dass, wenn der BISG 26 aufhört, das Abschaltdrehmoment bei etwa einer Sekunde auszugeben, die U/min des BISG zunehmen, bevor sie schließlich mit der Motordrehzahl 0 erreichen.
Die negative Drehmomentausgabe des BISG, die während der Motorabschaltung aufgebracht wird, kann von der BISG-Drehzahl und/oder der Motordrehzahl abhängen. Die nachstehende Tabelle 1 veranschaulicht ein Beispiel für die BISG-Drehmomentausgabe in Abhängigkeit von der BISG-Drehzahl. Tabelle 1

BISG-Drehzahl [U/min] 2440 1952 1220 732 488 366 0

BISG-Drehmoment [Nm] 0 -8 -15 -6 -2 0 0
Wie in Tabelle 1 veranschaulicht, beginnt der Motorabschaltprozess bei etwa 2440 U/min für den BISG 26. Dies entspricht unter fortgesetzter Bezugnahme auf 3 allgemein dem Zeitpunkt 312. Das negative Drehmoment steigt bei etwa 1220 U/min allmählich auf etwa - 15 Nm an, was allgemein dem Zeitpunkt 314 entspricht, wenn der BISG 26 beginnt, das negative Drehmoment bis zu dem Zeitpunkt 316 bei ungefähr 366 U/min für den BISG 26 zu reduzieren.
In einem weiteren Beispiel kann die negative Drehmomentausgabe von dem BISG 26 nicht nur auf der BISG-Drehzahl basieren, sondern auch auf anderen Faktoren, wie etwa der Motorkühlmitteltemperatur (z. B. weniger negative BISG-Drehmomentausgabe bei niedrigerer Temperatur, da bei niedrigerer Temperatur mehr Reibung des Motors 14 vorhanden). Die negative Drehmomentausgabe von dem BISG 26 kann ferner von einem Status des Fahrzeuggetriebes 16 abhängig sein. Dies kann insbesondere in einem Fall anwendbar sein, wenn das Getriebe 16 ein automatisiertes Getriebe (z. B. Automatikgetriebe, Doppelkupplungsgetriebe oder dergleichen) ist. Als ein Beispiel kann der BISG 26 dazu konfiguriert sein, das negative Drehmoment unter Verwendung des Zustands der Kupplung (z. B. Schlupf, vollständig geöffnet oder geschlossen), der Getriebeeingangsdrehzahl, des Übersetzungsverhältnisses oder dergleichen zu variieren. Der BISG 26 kann das negative Drehmoment bei geschlossener Kupplung oder Kupplungsschlupf reduzieren und das negative Drehmoment erhöhen, wenn die Kupplung offen ist. Der BISG 26 kann ferner dazu konfiguriert sein, das negative Drehmoment auf Grundlage eines Gefälles der Stral e einzustellen. Zum Beispiel kann der BISG 26 die negative Drehmomentausgabe reduzieren, wenn sich das Fahrzeug 10 in der Richtung eines positiven Gradienten (d. h. bergauf) befindet, damit die Schwerkraft und das Gewicht des Fahrzeugs den Motor 14 stoppen können (z. B. bei Getriebekupplungsschlupf oder geschlossener Kupplung).
Die Steuerlogik oder die durch eine oder mehrere Steuerungen durchgeführten Funktionen können in einer der verschiedenen Figuren durch Ablaufdiagramme oder ähnliche Diagramme wiedergegeben sein. Diese Figuren stellen repräsentative Steuerstrategien und/oder eine repräsentative Steuerlogik bereit, die unter Verwendung einer oder mehrerer Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multi-Tasking, Multi-Threading und dergleichen, umgesetzt sein können/kann. Demnach können verschiedene veranschaulichte Schritte oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Wenngleich dies nicht immer ausdrücklich veranschaulicht ist, wird der Durchschnittsfachmann erkennen, dass eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Schritte oder Funktionen wiederholt durchgeführt werden können, je nach konkret eingesetzter Verarbeitungsstrategie. Gleichermal en ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwingend erforderlich, um die hierin beschriebenen Merkmale und Vorteile zu erzielen, sondern soll der einfacheren Veranschaulichung und Beschreibung dienen.
Die in dieser Schrift offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können einer Verarbeitungsvorrichtung, einer Steuerung oder einem Computer zuführbar sein/davon umgesetzt werden, die/der eine beliebige bestehende programmierbare elektronische Steuereinheit oder eine dedizierte elektronische Steuereinheit beinhalten kann. Gleichermal en können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen gespeichert sein, die durch eine Steuerung oder einen Computer in vielen Formen, einschließlich unter anderem Informationen, die dauerhaft auf nicht beschreibbaren Speichermedien, wie etwa Festwertspeichervorrichtungen (read only memory - ROM), gespeichert sind, und Informationen, die veränderbar auf beschreibbaren Speichermedien, wie etwa Disketten, Magnetbändern, Compact Discs (CDs), Direktzugriffsspeichervorrichtungen (random access memory - RAM) und sonstigen magnetischen und optischen Medien, gespeichert sind, ausgeführt werden können. Die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können zudem in einem mit Software ausführbaren Objekt umgesetzt sein. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung geeigneter Hardwarekomponenten ausgeführt sein, wie etwa anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (application specific integrated circuits - ASICs), feldprogrammierbarer Gate-Arrays (field-programmable gate arrays - FPGAs), Zustandsmaschinen, Steuerungen oder anderer Hardwarekomponenten oder Vorrichtungen oder einer Kombination aus Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten.
Wenngleich vorangehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen beschreiben, die durch die Patentansprüche eingeschlossen sind. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie vorangehend beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen des Stands der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben worden sein könnten, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass bei einem/einer oder mehreren Merkmalen oder Eigenschaften Kompromisse eingegangen werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erzielen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängig sind. Diese Attribute können unter anderem Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verbauung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, einfache Montage usw. einschliel en. Demnach liegen Ausführungsformen, die in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen des Stands der Technik beschrieben sind, nicht aul erhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Gemäl einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die anfängliche Größe ferner umgekehrt proportional zu einer Neigung des Fahrzeugs.

Claims

Fahrzeug, das Folgendes umfasst: einen Motor, der eine Kurbelwelle beinhaltet; eine Batterie; einen riemenintegrierten Startergenerator (BISG), der mechanisch an die Kurbelwelle gekoppelt und dazu konfiguriert ist, elektrische Leistung aus einer Bewegung des Motors zu erzeugen, um die Batterie zu laden; und eine Steuerung, die zu Folgendem konfiguriert ist: Betreiben des BISG, um eine Last auf die Kurbelwelle aufzubringen, um den Motor zu verlangsamen und elektrische Leistung zur Speicherung in der Batterie zu gewinnen, wobei eine anfängliche Größe der Last proportional zu einer Temperatur des Motors ist, als Reaktion darauf, dass eine Drehzahl des BISG oder des Motors einen vorbestimmten Schwellenwert ungleich null erreicht, Entfernen der Last von der Kurbelwelle, und Stoppen des Motors.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug ferner ein Getriebe beinhaltet, das eine Kupplung aufweist, und wobei die anfängliche Größe ferner von einem Zustand der Kupplung abhängig ist, sodass die anfängliche Größe als Reaktion auf einen Kupplungsschlupf geringer ist und die anfängliche Größe als Reaktion darauf, dass die Kupplung offen ist, gröl er ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug ferner ein Getriebe beinhaltet, das eine Kupplung aufweist, und wobei die anfängliche Größe ferner von einem Zustand der Kupplung abhängig ist, sodass die anfängliche Größe als Reaktion darauf, dass die Kupplung geschlossen ist, geringer ist und die anfängliche Größe als Reaktion darauf, dass die Kupplung offen ist, gröl er ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die anfängliche Größe ferner umgekehrt proportional zu einer Neigung des Fahrzeugs ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die anfängliche Größe ferner proportional zu der Drehzahl des BISG oder des Motors ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die anfängliche Größe ferner von einem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Hilfslast abhängig ist, die mechanisch an die Kurbelwelle gekoppelt ist, sodass die anfängliche Größe als Reaktion auf das Vorhandensein der Hilfslast geringer ist und die anfängliche Größe als Reaktion auf das Nichtvorhandensein der Hilfslast gröl er ist.
Verfahren für ein Fahrzeug, das Folgendes umfasst: durch eine Steuerung, Betreiben eines BISG, um eine Last mit einer anfänglichen Größe auf eine Kurbelwelle eines Motors aufzubringen, um den Motor zu verlangsamen und elektrische Leistung zur Speicherung in einer Batterie zu gewinnen, wobei die anfängliche Größe von einem Zustand einer Kupplung eines Getriebes abhängt, sodass die anfängliche Größe als Reaktion auf einen Kupplungsschlupf oder eine geschlossene Kupplung geringer ist und die anfängliche Größe als Reaktion darauf, dass die Kupplung offen ist, gröl er ist, als Reaktion darauf, dass eine Drehzahl des BISG oder des Motors einen vorbestimmten Schwellenwert ungleich null erreicht, Entfernen der Last von der Kurbelwelle, und Stoppen des Motors.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die anfängliche Größe auch proportional zu einer Temperatur des Motors ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die anfängliche Größe auch umgekehrt proportional zu einer Neigung des Fahrzeugs ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die anfängliche Größe auch proportional zu der Drehzahl des BISG oder des Motors ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die anfängliche Größe ferner von einem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Hilfslast abhängig ist, die mechanisch an die Kurbelwelle gekoppelt ist, sodass die anfängliche Größe als Reaktion auf das Vorhandensein der Hilfslast geringer ist und die anfängliche Größe als Reaktion auf das Nichtvorhandensein der Hilfslast gröl er ist.
Fahrzeug, das Folgendes umfasst: einen Motor, der eine Kurbelwelle beinhaltet; eine Batterie; einen riemenintegrierten Startergenerator (BISG), der mechanisch an die Kurbelwelle gekoppelt und dazu konfiguriert ist, elektrische Leistung aus einer Bewegung des Motors zu erzeugen, um die Batterie zu laden; und eine Steuerung, die zu Folgendem konfiguriert ist: Betreiben des BISG, um eine Last auf die Kurbelwelle aufzubringen, um den Motor zu verlangsamen und elektrische Leistung zur Speicherung in der Batterie zu gewinnen, wobei eine anfängliche Größe der Last proportional zu einer Drehzahl des BISG oder des Motors ist, und als Reaktion darauf, dass die Drehzahl einen vorbestimmten Schwellenwert ungleich null erreicht, Entfernen der Last von der Kurbelwelle.
Fahrzeug nach Anspruch 12, wobei das Fahrzeug ferner ein Getriebe beinhaltet, das eine Kupplung aufweist, und wobei die anfängliche Größe ferner von einem Zustand der Kupplung abhängig ist, sodass die anfängliche Größe als Reaktion auf einen Kupplungsschlupf oder eine geschlossene Kupplung geringer ist und die anfängliche Größe als Reaktion darauf, dass die Kupplung offen ist, gröl er ist.
Fahrzeug nach Anspruch 12, wobei die anfängliche Größe ferner umgekehrt proportional zu einer Neigung des Fahrzeugs ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die anfängliche Größe ferner proportional zu einer Temperatur des Motors ist.