DE112010005751T5

DE112010005751T5 - Steuervorrichtung für einen Starter und Steuerverfahren für einen Starter

Info

Publication number: DE112010005751T5
Application number: DE112010005751T
Authority: DE
Inventors: Kouki Moriya; Jumpei KAKEHI; Hasrul Sany BIN HASHIM
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-07-22
Filing date: 2010-07-22
Publication date: 2013-07-18
Also published as: WO2012011175A1; US20130175810A1; JPWO2012011175A1; JP5321746B2

Abstract

Eine ECU führt ein Programm aus, das die Schritte aufweist: Auswählen eines Rotationsmodus (S140), wenn eine Anforderung zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine ausgegeben wurde (JA in S100) und eine Verbrennungskraftmaschinendrehzahl gleich oder geringer ist als α2 (JA in S110) und größer ist als α1 (NEIN in S120); Auswählen eines Vollantriebsmodus (S200); Stoppen eines Motors und eines Aktuators (S240), wenn der Eingriff zwischen einem Planetenrad eines Starters und einem Hohlrad der Verbrennungskraftmaschine fehlerhaft ist (JA in S210, S230); und Auswählen eines Eingriffsmodus (S145), wenn eine Motordrehzahl Nm gleich oder geringer ist als A, und eine Verbrennungskraftmaschinendrehzahl Ne gleich oder geringer ist als B (JA in S250).

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen Anlasser bzw. Starter und ein Steuerverfahren für einen Starter, und insbesondere eine Technologie zum Steuern eines Anlassers bzw. Starters, bei welcher ein Aktuator zum Bewegen eines Planetenrades, zum Eingreifen in ein Hohlrad, das um einen Außenumfang einer Schwungscheibe eine Verbrennungskraftmaschine ausgebildet ist, und ein Motor zum Drehen des Planetenrades individuell gesteuert werden.
STAND DER TECHNIK
In den letzten Jahren wurden, um den Kraftstoffverbrauch zu verbessern und den Ausstoß von Schadstoffen zu verringern, Fahrzeuge mit Verbrennungskraftmaschinen entwickelt, bei welchen die Verbrennungskraftmaschine eine so genannte Leerlaufstopfunktion hat, bei der die Verbrennungskraftmaschine automatisch gestoppt wird, während das Fahrzeug stoppt und der Fahrer das Bremspedal betätigt, und das Fahrzeug automatisch neu gestartet wird, beispielsweise durch eine Betätigung des Fahrers zum Neustart wie das Lösen des Betätigungsbetrages des Bremspedals gegen 0.
Bei diesem Leerlaufstop kann die Verbrennungskraftmaschine neu gestartet werden, während die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine relativ hoch ist. In einem solchen Fall wird, bei einem herkömmlichen Starter, bei welchem das Herausdrücken des Planetenrades zum Drehen bzw. Anlassen der Verbrennungskraftmaschine und das Drehen des Planetenrades durch einen einzelnen Antriebsbefehl verursacht werden, der Anlasser angetrieben, nachdem gewartet wurde, bis die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine ausreichend abgenommen hat, um das Einrücken des Planetenrades und eines Hohlrades der Verbrennungskraftmaschine zu erleichtern. Hierbei kommt es zu einer Zeitverzögerung zwischen der Ausgabe der Anforderung zum Neustart der Verbrennungskraftmaschine und dem tatsächlichen Anlassen der Verbrennungskraftmaschine, so dass sich der Fahrer unbehaglich fühlen kann.
Um dieses Problem zu lösen offenbart die japanische Offenlegungsschrift JP 2005-330813 A eine Technik, bei welcher ein Planetenrad eine Rotationsbetätigung ausführt, unter Verwendung eines Anlassers, der derart ausgebildet ist, dass eine Planetenrad-Eingriffbetätigung und eine Planetenrad-Rotationsbetätigung unabhängig voneinander vor der Planetenrad-Eingriffbetätigung ausgeführt werden können, wenn eine Anforderung zum Neustart ausgegeben wird, während die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine, unmittelbar nachdem eine Stoppanforderung erzeugt wird, gesenkt wird, und zum Neustart der Verbrennungskraftmaschine die Planetenrad-Eingriffbetätigung ausgeführt wird, wenn die Drehzahl des Planetenrades synchron mit der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine ist.
DRUCKSCHRIFTEN
Patentliteratur

PTL1: Japanische Offenlegungsschrift JP 2005-330813 A

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Mit der Erfindung zu lösende Aufgabe
Wenn die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine plötzlich vor einer Planetenrad-Eingriffbetätigung schwankt, in einem Beispiel, wo die Planetenrad-Eingriffbetätigung ausgeführt wird, wenn die Drehzahl des Planetenrades und die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine synchron zueinander sind, wie bei der in der JP 2005-330813 A beschriebenen Technologie, wird es jedoch schwierig, die Drehzahl des Planetenrades und die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine miteinander zu synchronisieren. Die Startfähigkeit der Verbrennungskraftmaschine kann daher kläglich werden.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Steuervorrichtung für einen Starter sowie ein Steuerverfahren für einen Starter zum schaffen, um die Verschlechterung der Startfähigkeit der Verbrennungskraftmaschine zu unterdrücken.
Lösung der Aufgabe
Eine Steuervorrichtung für einen Starter nach einem Aspekt dieser Erfindung ist eine Steuervorrichtung für einen Starter zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine. Der Starter hat ein zweites Zahnrad, das mit einem ersten Zahnrad in Eingriff gebracht werden kann, das mit einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine verbunden ist, einen Aktuator zum Bewegen des zweiten Zahnrades zu einer Eingriffsposition mit dem ersten Zahnrad in einem Antriebszustand, und einen Motor zum Drehen des zweiten Zahnrades. Die Steuervorrichtung ist dazu geeignet, den Aktuator und den Motor individuell anzutreiben. Die Steuervorrichtung hat einen Rotationsmodus, bei welchem der Motor angetrieben wird, bevor der Aktuator angetrieben wird; und einen Eingriffsmodus, bei welchem das zweite Zahnrad mit dem ersten Zahnrad durch das Antreiben des Aktuators vor dem Antreiben des Motors in Eingriff gebracht wird. Die Steuervorrichtung senkt eine Drehzahl des Motors und wählt den Eingriffsmodus aus, wenn der Start der Verbrennungskraftmaschine im Rotationsmodus fehlgeschlagen ist.
Vorzugsweise wählt die Steuervorrichtung den Eingriffsmodus aus und steuert den Aktuator und den Motor derart, dass die Verbrennungskraftmaschine startet, nachdem der Motor gestoppt ist, wenn der Rotationsmodus ausgewählt war und der Start der Verbrennungskraftmaschine fehlgeschlagen ist.
Ferner steuert die Steuervorrichtung den Aktuator und den Motor vorzugsweise derart, dass die Verbrennungskraftmaschine im Eingriffsmodus startet, wenn eine Bedingung, die den Eingriff des ersten Zahnrades und des zweiten Zahnrades erlaubt, wonach eine Drehzahl des Motors gleich oder geringer ist als ein erster Grenzwert, und eine Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine gleich oder geringer ist als ein zweiter Grenzwert, erfüllt ist.
Die Steuervorrichtung bestimmt vorzugsweise ferner, dass der Start der Verbrennungskraftmaschine fehlgeschlagen ist, wenn ein Zustand, bei dem eine Differenz zwischen einer Drehzahl des Motors und einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, für eine vorgegebene Zeitspanne angedauert hat, während der Motor und der Aktuator betätigt wurden.
Vorzugsweise wählt die Steuervorrichtung den Rotationsmodus aus, wenn die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine höher als ein Referenzwert ist, wenn eine Anforderung zum Starten der Verbrennungskraftmaschine ausgegeben wird, und wählt den Eingriffsmodus aus, wenn die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine niedriger als der Referenzwert ist, wenn die Anforderung zum Starten der Verbrennungskraftmaschine ausgegeben wird.
Ein Starter bei einem Steuerverfahren gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung hat ein zweites Zahnrad, das mit einem ersten Zahnrad in Eingriff gebracht werden kann, das mit einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine verbunden ist, einen Aktuator zum Bewegen des zweiten Zahnrades zu einer Eingriffsposition mit dem ersten Zahnrad in einem Antriebszustand, und einen Motor zum Drehen des zweiten Zahnrades. Der Aktuator und der Motor können individuell angetrieben werden. Das Verfahren weist folgende Schritte auf: Antreiben des Aktuators und des Motors in einem Rotationsmodus, bei welchem der Motor angetrieben wird, bevor der Aktuator angetrieben wird; Antreiben des Aktuators und des Motors in einem Eingriffsmodus, bei welchem das zweite Zahnrad mit dem ersten Zahnrad durch das Antreiben des Aktuators vor dem Antreiben des Motors in Eingriff gelangt, und Senken der Drehzahl des Motors und Auswählen des Eingriffsmodus, wenn der Start der Verbrennungskraftmaschine im Rotationsmodus fehlgeschlagen ist.
VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, wenn der Start bzw. das Anlassen der Verbrennungskraftmaschine im Rotationsmodus abgeschlossen wird, die Verbrennungskraftmaschine umgehend gestartet werden, selbst wenn die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine hoch ist. Wenn darüber hinaus der Start der Verbrennungskraftmaschine im Rotationsmodus fehlschlägt, kann die Verbrennungskraftmaschine zuverlässig im Eingriffsmodus gestartet werden, so dass eine Abnahme der Startfähigkeit der Verbrennungskraftmaschine verhindert werden kann. Somit kann eine Steuervorrichtung für einen Starter sowie ein Verfahren zum Steuern eines Starters zum Unterdrücken der Verschlechterung der Startfähigkeit der Verbrennungskraftmaschine geschaffen werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 zeigt ein Blockschaubild eines Fahrzeugs;
2 zeigt ein Schaubild von Funktionsblöcken einer ECU;
3 zeigt ein Schaubild zum Darstellen des Übergangs eines Betriebsmodus eines Starters;
4 zeigt ein Schaubild zum Darstellen eines Antriebsmodus bei einem Startbetrieb für eine Verbrennungskraftmaschine; und
5 zeigt ein Flußschaubild, das den Steuerablauf der durch die ECU ausgeführten Verarbeitung zeigt.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Ihre Bezeichnung und Funktion ist identisch. Dementsprechend wird die Beschreibung derartiger Elemente nicht wiederholt.
[Aufbau einer Startvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine]
1 zeigt ein Blockschaubild des Gesamtaufbaus eines Fahrzeugs 10. Bezug nehmend auf 1 umfasst das Fahrzeug 10 eine Verbrennungskraftmaschine 100, eine Batterie 120, einen Anlasser bzw. Starter 200, eine Steuervorrichtung (nachfolgend als ECU bezeichnet) 300 sowie Relais RY1, RY2. Der Starter 200 umfasst ferner einen Motor 220, einen Aktuator 232, einen Kupplungsabschnitt 240, ein Ausgangselement 250 sowie ein Planetenrad 260. Der Aktuator 232 umfasst einen Kolben 210 und einen Magnet 230.
Die Verbrennungskraftmaschine 100 erzeugt eine Antriebskraft zum Fahren bzw. Antreiben des Fahrzeugs 10. Eine Kurbelwelle 111, die als Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine 100 dient, ist mit einem Antriebsrad verbunden, wobei ein Antriebsstrang, der eine Kupplung, ein Untersetzungsgetriebe oder dergleichen umfasst, dazwischen angeordnet ist.
Die Verbrennungskraftmaschine 100 ist mit einem Drehzahlsensor 115 ausgestattet. Der Drehzahlsensor 115 erfasst eine Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 und gibt ein Erfassungsergebnis an die ECU 300 aus.
Die Batterie 120 ist ein Speicherelement für elektrische Leistung und derart ausgebildet, dass sie geladen und entladen werden kann. Die Batterie 120 ist so ausgebildet, dass sie eine Sekundärbatterie bzw. einen Akku wie beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie, eine Nickel-Metall-Hydrid-Batterie, eine Bleisäurebatterie oder dergleichen umfasst. Alternativ kann die Batterie 120 durch ein Leistungsspeicherelement in Form eines elektrischen Doppelschichtkondensators ausgebildet sein.
Die Batterie 120 ist mit dem Starter 200 über die Relais RY1, RY2 verbunden, die durch die zwischengeschaltete ECU 300 gesteuert werden. Die Batterie 120 liefert dem Starter 200 eine Antriebsspannung, wenn die Relais RY1, RY2 geschlossen sind. Es sei angemerkt, dass eine negative Elektrode der Batterie 120 mit einer Masse des Fahrzeugs 10 verbunden ist.
Die Batterie 120 hat einen Spannungssensor 125. Der Spannungssensor 125 erfasst eine Ausgangsspannung VB der Batterie 120 und gibt ein Erfassungsergebnis an die ECU 300 aus.
Die Spannung der Batterie 120 wird der ECU 300 sowie Hilfsaggregaten, wie beispielsweise einem Inverter einer Klimaanlage, durch einen DC/DC-Wandler bzw. Gleichstromwandler 127 zugeführt. Der Gleichstromwandler 127 wird durch die ECU 300 gesteuert, um eine an die ECU 300 und dergleichen angelegte Spannung beizubehalten. Beispielsweise wird, angesichts der Tatsache, dass die Spannung der Batterie 120 zeitweilig abnimmt, da der Motor 220 betrieben wird, um die Verbrennungskraftmaschine 100 anzulassen, der Gleichstromwandler 127 gesteuert, um die Spannung zu erhöhen, wenn der Motor 220 angetrieben wird.
Wie im weiteren Verlauf beschrieben werden wird, wird, da der Motor 220 gesteuert wird, um angetrieben zu werden, während ein Signal, das den Start der Verbrennungskraftmaschine 100 fordert, ausgegeben wird, der Gleichstromwandler 127 gesteuert, um die Spannung zu erhöhen, während das Signal, das den Start der Verbrennungskraftmaschine 100 fordert, ausgegeben wird. Ein Verfahren zum Steuern des Gleichstromwandlers 127 ist hierauf nicht beschränkt.
Das Relais RY1 ist an einem Ende mit einer positiven Elektrode der Batterie 120 verbunden, und am anderen Ende mit einem Ende des Magneten 230 im Starter 200. Das Relais RY1 wird durch ein Steuersignal SE1 von der ECU 300 gesteuert, um zwischen einem Zustand des Zuführens und Trennens der Versorgungsspannung von der Batterie 120 zum Magnet 230 zu schalten.
Das Relais RY2 ist an einem Ende mit der positiven Elektrode der Batterie 120 verbunden, und am anderen Ende mit dem Motor 220 im Starter 200. Das Relais RY2 wird durch ein Steuersignal SE2 von der ECU 300 gesteuert, um zwischen einem Zustand des Zuführens und Trennens der Versorgungsspannung von der Batterie 120 zum Motor 220 zu schalten. Überdies ist ein Spannungssensor 130 in einer Stromleitung vorgesehen, die das Relais RY2 und den Motor 220 miteinander verbindet. Der Spannungssensor 130 erfasst eine Motorspannung VM und gibt ein Erfassungsergebnis an die ECU 300 aus.
Bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Starter bzw. Anlasser 200 ein zweites Zahnrad, das mit einem ersten Zahnrad in Eingriff gebracht werden kann, das mit der Kurbelwelle 111 der Verbrennungskraftmaschine 100 verbunden ist, den Aktuator 232 zum Bewegen des zweiten Zahnrades in eine Eingriffsposition mit dem ersten Zahnrad in einem Antriebszustand, und den Motor 220 zum Drehen des zweiten Zahnrades. Das „erste Zahnrad” der vorliegenden Ausführungsform ist ein Hohlrad 110, das mit der Kurbelwelle 111 der Verbrennungskraftmaschine 100 verbunden ist, und das „zweite Zahnrad” ist ein Planetenrad 260.
Wie vorstehend beschrieben ist, können die Zufuhr einer Versorgungs- bzw. Speisespannung zum Motor 220 und Magnet 230 im Starter bzw. Anlasser 200 unabhängig durch die Relais RY1, RY2 gesteuert werden.
Das Ausgangs- bzw. Abtriebelement 250 ist mit einer Rotationswelle eines (nicht dargestellten) Rotors im Motor verbunden, beispielsweise über einen geraden Keil oder dergleichen. Darüber hinaus ist das Planetenrad 260 an einem Endabschnitt des Ausgangselements 250, entgegengesetzt zum Motor 220, angeordnet. Wenn das Relais RY2 geschlossen ist, wird die Speisespannung von der Batterie 120 zugeführt, um den Motor 220 zu drehen. Dann überträgt das Ausgangselement 250 die Drehbewegung des Rotors auf das Planetenrad 260, um dadurch das Planetenrad 260 zu drehen.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist ein Ende des Magneten 230 mit dem Relais RY1 verbunden, und das andere Ende ist geerdet. Wenn das Relais RY1 geschlossen ist, und der Magnet 230 erregt ist, zieht der Magnet 230 den Kolben 210 in Richtung eines Pfeiles.
Der Kolben 210 ist mit dem Ausgangselement 250 über einen Verbindungsabschnitt 240, der zwischen diesen Elementen liegt, verbunden. Wenn der Magnet 230 erregt ist, wird der Kolben 210 in Richtung des Pfeiles gezogen. Der Verbindungsabschnitt 240, dessen Drehpunkt 245 fest ist, bewegt daher das Ausgangselement 250 aus einer Standby-Position in 1 in eine Richtung, die entgegengesetzt zur Betätigungsrichtung des Kolbens 210 ist, das heißt eine Richtung, in welche sich das Planetenrad 260 weg vom Hauptkörper des Motors 220 bewegt. Darüber hinaus wird eine Vorspannkraft in umgekehrter Richtung zum Pfeil aus 1 auf den Kolben 210 durch einen nicht dargestellten Federmechanismus aufgebracht, und der Kolben kehrt, wenn der Magnet 230 nicht länger erregt ist, in die Standby-Position zurück.
Da das Ausgangselement 250 somit in eine Axialrichtung als Ergebnis der Erregung des Magneten 230 arbeitet, wird das Planetenrad 260 mit dem Hohlrad 110 in Eingriff gebracht, das an einem Außenumfang einer Schwungscheibe bzw. eines Schwungrades ausgebildet ist, die/das an der Kurbelwelle 111 der Verbrennungskraftmaschine 100 angebracht ist. Wenn das Planetenrad 260 dann eine Drehbewegung ausführt, während das Planetenrad 260 und das Hohlrad 110 miteinander in Eingriff stehen, wird die Verbrennungskraftmaschine 100 angelassen und gestartet.
Somit werden, bei der vorliegenden Ausführungsform, der Aktuator 232 zum Bewegen des Planetenrades 260, so dass dieses mit dem Hohlrad 110, das an den Außenumfang der Schwungscheibe der Verbrennungskraftmaschine 100 ausgebildet ist, in Eingriff gelangt, und der Motor 220 zum Drehen des Planetenrades 260 individuell gesteuert.
Obgleich in 1 nicht dargestellt, kann eine Einweg- bzw. Freilaufkupplung zwischen dem Ausgangselement 250 und der Drehwelle des Motors 220 ausgebildet sein, so dass sich der Rotor des Motors 220 nicht aufgrund der Drehbewegung des Hohlrades 110 dreht.
Überdies ist der Aktuator 232 aus 1 nicht auf den vorstehend beschriebenen Mechanismus begrenzt, solange es sich dabei um einen Mechanismus handelt, der geeignet ist, die Rotation des Planetenrades 260 auf das Hohlrad 110 zu übertragen, und zwischen einem Zustand zu schalten, bei dem das Planetenrad 260 und das Hohlrad 110 miteinander in Eingriff stehen, und einem Zustand, in welchem diese nicht miteinander in Eingriff stehen. Beispielsweise ist auch ein Mechanismus verwendbar, bei dem das Planetenrad 260 und das Hohlrad 110 miteinander als Ergebnis der Bewegung der Welle des Ausgangselements 250 in radiale Richtung des Planetenrades 260 in Eingriff gebracht werden.
Die ECU 300 umfasst eine CPU (Rechenkern), eine Speichervorrichtung und einen Input/Output-Puffer, jeweils nicht dargestellt, und empfängt Eingaben von jedem Sensor und gibt ferner einen Steuerbefehl an jedes Bauteil aus. Es sei angemerkt, dass die Steuerung dieser Bauteile nicht auf das Abarbeiten durch Software beschränkt ist, und ein Teil derselben auch durch dedizierte Hardware (elektronische Schaltungen) realisiert und verarbeitet werden kann.
Die ECU 300 empfängt ein Signal ACC, das einen Betätigungsbetrag eines Gaspedals 140 anzeigt, von einem (nicht dargestellten) Sensor, der am Gaspedal 140 ausgebildet ist. Die ECU 300 empfängt ein Signal BRK, das einen Betätigungsbetrag eines Bremspedals 150 anzeigt, von einem (nicht dargestellten) Sensor, der am Bremspedal 150 ausgebildet ist. Überdies empfängt die ECU 300 ein Start-Betätigungs-Signal IG-ON, dass in Reaktion auf die Betätigung der Zündung oder dergleichen durch einen Fahrer ausgegeben wird. Basierend auf diesen Informationen erzeugt die ECU 300 ein Signal, das den Start der Verbrennungskraftmaschine 100 fordert, sowie ein Signal, das den Stopp derselben fordert, und gibt die Steuersignale SE1, SE2 dementsprechend aus, um den Betrieb des Anlassers bzw. Starters 200 zu steuern.
Die ECU 300 kann individuell den Aktuator 232 und den Motor 220 antreiben. Darüber hinaus hat die ECU 300 einen Rotationsmodus, in welchem der Motor 220 angetrieben wird, bevor der Aktuator 232 angetrieben wird, sowie einen Eingriffsmodus, in welchem das Planetenrad 260 mit dem Hohlrad 110 durch Antreiben des Aktuators 232 vor dem Antreiben des Motors 220 in Eingriff gebracht wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform senkt, wenn der Start der Verbrennungskraftmaschine 100 im Rotationsmodus fehlgeschlagen ist, die ECU 300 die Drehzahl des Motors 220 und wählt den Eingriffsmodus.
Bezugnehmend auf 2 wird nun eine Funktion der ECU 300 beschrieben. Es sei angemerkt, dass die nachfolgend beschriebene Funktion der ECU 300 durch Soft- oder Hardware oder durch Kooperation von Soft- und Hardware realisiert werden kann.
Die ECU 300 umfasst eine Bestimmungseinheit 302 und eine Steuereinheit 304. Die Bestimmungseinheit 302 bestimmt, ob der Start der Verbrennungskraftmaschine gefordert wurde oder nicht. Wenn beispielsweise der Grad der Betätigung des Bremspedals 150 durch den Fahrer gegen Null geht, bestimmt die Bestimmungseinheit 302, dass der Start der Verbrennungskraftmaschine 100 gefordert wird. Genauer gesagt bestimmt, wenn der Grad der Betätigung des Bremspedals 150 durch den Fahrer auf Null abnimmt, während die Verbrennungskraftmaschine 100 und das Fahrzeug 10 gestoppt bleiben, die Bestimmungseinheit 302, dass der Start der Verbrennungskraftmaschine 100 gefordert wurde. Ein Verfahren zur Bestimmung, ob der Start der Verbrennungskraftmaschine 100 geforderten wurde, das durch die Bestimmungseinheit 302 ausgeführt wird, ist hierauf nicht begrenzt. Wenn die Steuereinheit 304 bestimmt, dass der Start der Verbrennungskraftmaschine 100 gefordert wurde, steuert die Steuereinheit 304 den Aktuator 212 und den Motor 220 durch Erzeugen eines Signals, welches den Start der Verbrennungskraftmaschine 100 fordert, und gibt ein entsprechendes Steuersignal SE1, SE2 aus.
Bei der vorliegenden Ausführungsform steuert, wenn ein Signal, das den Start der Verbrennungskraftmaschine 100 fordert, erzeugt wird, das bedeutet, wenn bestimmt wird, dass der Start der Verbrennungskraftmaschine 100 gefordert wurde, die Steuereinheit 304 den Aktuator 232 und den Motor 220, um die Verbrennungskraftmaschine 100 zu starten, durch Auswählen eines aus einer Mehrzahl von Steuermodi basierend auf der Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100. Die Mehrzahl der Steuermodi umfasst einen ersten Modus, bei welchem der Aktuator 232 und der Motor 220 derart gesteuert werden, dass das Planetenrad 260 zu drehen beginnt, nachdem sich das Planetenrad 260 zum Hohlrad 110 bewegt hat, und einen zweiten Modus, bei welchem der Aktuator 232 und der Motor 220 derart gesteuert werden, dass sich das Planetenrad 260 zum Hohlrad 110 bewegt, nachdem sich das Planetenrad 260 zu drehen begonnen hat.
Wenn die Steuereinheit 304 den ersten Modus auswählt, steuert die Steuereinheit 304 den Aktuator 232 derart, dass sich das Planetenrad 260 zum Hohlrad 110 bewegt, wenn die Bestimmungseinheit 302 bestimmt hat, dass der Start der Verbrennungskraftmaschine 100 gefordert wurde, und die Steuereinheit 304 steuert den Motor 220 derart, dass das Planetenrad 260 sich dreht, nachdem sich das Planetenrad 260 zum Hohlrad 110 bewegt hat.
Wenn die Steuereinheit 304 den zweiten Modus auswählt, steuert die Steuereinheit 304 den Motor 220 derart, dass sich das Planetenrad 260 zu drehen beginnt, wenn die Bestimmungseinheit 302 bestimmt hat, dass der Start der Verbrennungskraftmaschine 100 gefordert wurde, und die Steuereinheit 304 steuert den Aktuator 232 derart, dass sich das Planetenrad 260 zum Hohlrad 110 bewegt, nachdem sich das Planetenrad 260 zu drehen begonnen hat.
Wenn der Start der Verbrennungskraftmaschine 100 gefordert wurde, und die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 gleich oder geringer als ein erster vorgegebener Referenzwert α1 ist, wählt die Steuereinheit 304 den ersten Modus. Wenn der Start der Verbrennungskraftmaschine 100 gefordert wurde, und die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 größer als der erste Referenzwert α1 ist, wählt die Steuereinheit 304 den zweiten Modus.
Wenn der Start der Verbrennungskraftmaschine 100 fehlgeschlagen ist, wählt die Steuereinheit 304 den ersten Modus und steuert den Aktuator 232 und den Motor 220 derart, dass die Verbrennungskraftmaschine 100 startet, nachdem sie den Antrieb des Motors 220 stoppt.
Insbesondere ist die vorliegende Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Steuereinheit 304 den zweiten Modus gewählt hat, und der Start der Verbrennungskraftmaschine 100 fehlgeschlagen ist, die Steuereinheit 304 anstelle des zweiten Modus den ersten Modus wählt, und den Aktuator 232 und den Motor 220 derart steuert, dass die Verbrennungskraftmaschine 100 startet, nachdem sie den Antrieb des Motors 220 gestoppt hat.
Die Steuereinheit 304 bestimmt, dass der Start der Verbrennungskraftmaschine 100 fehlgeschlagen ist, wenn ein Zustand, bei welchem eine Differenz (Nm – Ne) zwischen einer Drehzahl Nm des Motors 220 und der Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 außerhalb eines vorgegebenen Bereichs (größer als ein vorgegebener Wert Nerr) ist, für eine vorgegebene Zeitspanne angedauert hat, während der Motor 220 und der Aktuator 232 parallel gearbeitet haben. Es sei angemerkt, dass die Steuereinheit 304 die Drehzahl Nm des Motors 220 mit einem nicht dargestellten Drehzahlsensor erfassen kann, oder die Drehzahl Nm des Motors unter Verwendung einer Zeitspanne, während welcher der Motor 220 betrieben wurde, und eines Kennfeldes, einer Gleichung, einer Tabelle oder dergleichen bestimmen kann. Ein Kennfeld, eine Gleichung, eine Tabelle oder dergleichen, die die Beziehung zwischen der Zeitspanne, während welcher der Motor betrieben wurde, und der Drehzahl Nm des Motors 220 zeigt wird vorab beispielsweise abhängig vom Design oder anhand von Experimenten bestimmt. Darüber hinaus bezieht sich die Drehzahl Nm des Motors 220 auf eine Drehzahl, die aus der Drehzahl der Kurbelwelle 111 der Verbrennungskraftmaschine 100 basierend auf einem Übersetzungsverhältnis zwischen dem Planetenrad 260 und dem Hohlrad 110 abgeleitet werden kann.
Wenn die Steuereinheit 304 bestimmt, dass der Start der Verbrennungskraftmaschine 100 fehlgeschlagen ist, steuert sie den Antrieb des Motors 220, bis die Drehzahl Nm des Motors 220 gleich oder niedriger ist als ein erster Grenzwert und die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 gleich oder niedriger ist als ein zweiter Grenzwert.
Wenn die Drehzahl Nm des Motors 220 gleich oder niedriger ist als der erste Grenzwert, und die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 gleich oder niedriger ist als der zweite Grenzwert, wählt die Steuereinheit 304 den ersten Modus und steuert den Motor 220 und den Aktuator 232. Es sei angemerkt, dass, wenn die Steuereinheit 304 den ersten Modus gewählt hat und das Starten der Verbrennungskraftmaschine 100 fehlgeschlagen ist, die Steuereinheit 304 den zweiten Modus wählen kann, und den Aktuator 232 und den Motor 220 derart steuern kann, dass die Verbrennungskraftmaschine 100 startet, nachdem der Antrieb des Motors 220 gestoppt ist.
[Beschreibung des Betriebsmodus des Starters]
3 zeigt ein Schaubild zum Darstellen des Übergangs eines Betriebsmodus des Anlassers bzw. Starters 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Der Betriebsmodus des Starters 200 der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Standby-Modus 410, einen Eingriffsmodus 420, einen Rotationsmodus 430, einen Vollantriebsmodus 440 und einem Neustart-Standby-Modus 450.
Der vorstehend beschriebene erste Modus ist ein Modus, in welchem ein Übergang zum Vollantriebsmodus 440 mittels des Eingriffsmodus 420 geschieht. Der vorstehend beschriebenen zweite Modus ist ein Modus, in welchem der Übergang zum Vollantriebsmodus 440 über den Rotationsmodus 430 geschieht.
Der Standby-Modus 410 ist ein Modus, in welchem der Antrieb des Aktuators 232 und des Motors 220 im Starter 200 gestoppt ist, und ist ferner ein Modus, der ausgewählt wird, wenn der Start der Verbrennungskraftmaschine 100 nicht angefordert wurde. Der Standby-Modus 410 entspricht einem Ausgangszustand des Starters 200 und wird ausgewählt, wenn das Antreiben bzw. Ansteuern oder Umlassen des Starters 200 nicht notwendig ist, beispielsweise vor dem Anlasserbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 100, nach Abschluss des Starts der Verbrennungskraftmaschine 100, bei einem Fehlschlag des Starts der Verbrennungskraftmaschine 100 und dergleichen.
Der Vollantriebsmodus 440 ist ein Modus, in welchem sowohl der Aktuator 232 als auch der Motor 220 im Starter 200 angetrieben werden. Wenn dieser Vollantriebsmodus 440 gewählt ist, werden der Motor 220 und der Aktuator 232 derart gesteuert, dass sich das Planetenrad 260 dreht, während das Planetenrad 260 und das Hohlrad 110 miteinander kämmen. Die Verbrennungskraftmaschine 100 wird dann angelassen und der Anlasserbetrieb ist gestartet.
Der Neustart-Standby-Modus 450 ist ein Modus, in welchem der Betrieb des Aktuators 232 und des Motors 220 im Starter 200 gestoppt ist, und ist ein Modus, der ausgewählt wird, wenn der zweite Modus gewählt wurde und der Motor 220 und der Aktuator 232 derart gesteuert wurden, dass die Verbrennungskraftmaschine startet, und wenn der Start der Verbrennungskraftmaschine 100 fehlgeschlagen ist.
Wie vorstehend beschrieben ist, kann bei der vorliegenden Ausführungsform, der Starter 200 unabhängig den Aktuator 232 und den Motor 220 antreiben. In einem Prozess des Übergangs vom Standby-Modus 410 zum Vollantriebsmodus 440 gibt es einen Fall, in welchem der Aktuator 232 vor dem Antrieb des Motors 220 angetrieben wird (also entsprechend dem Eingriffsmodus 420), und einen Fall, in welchem der Motor 220 vor dem Antrieb des Aktuators 232 angetrieben wird (also entsprechend dem Rotationsmodus 430).
Die Auswahl zwischen dem Eingriffsmodus 420 und dem Rotationsmodus 430 geschieht grundsätzlich basierend auf der Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100, wenn ein Neustart der Verbrennungskraftmaschine 100 gefordert ist.
Der Eingriffsmodus 420 bezeichnet einen Zustand, bei dem, vom Aktuator 232 und Motor 220, nur der Aktuator 232 angetrieben wird, und der Motor 220 nicht angetrieben wird. Dieser Modus wird ausgewählt, wenn das Planetenrad 260 und das Hohlrad 110 miteinander in Eingriff gebracht werden können, selbst wenn das Planetenrad 260 gestoppt bleibt. Insbesondere wird dieser Eingriffsmodus 420 gewählt, während die Verbrennungskraftmaschine 100 gestoppt bleibt, oder während die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 ausreichend niedrig ist (Ne ≤ erster Referenzwert α1).
Nachdem ein Signal zur Anforderung des Starts der Verbrennungskraftmaschine 100 erzeugt wurde, wird der Eingriffsmodus 420 für den Aktuator 232 und den Motor 220 ausgewählt.
Nachdem der Eingriffsmodus 420 als Betriebsmodus gewählt wurde, geht der Betriebsmodus dann vom Eingriffsmodus 420 in den Vollantriebsmodus 440 über. So wird nämlich der Vollantriebsmodus 440 gewählt, und der Aktuator 232 und der Motor 220 werden gesteuert. Insbesondere wird, bei der vorliegenden Ausführungsform, basierend auf der verstrichenen Zeitspanne seit dem Start des Antriebs des Aktuators 232 bestimmt, dass das in Eingriff bringen des Planetenrades 260 und des Hohlrades 110 beendet wurde.
Daneben bezeichnet der Rotationsmodus 430 einen Zustand, in welchem, vom Aktuator 232 und Motor 220, lediglich der Motor 220 betrieben wird, der Aktuator 232 jedoch nicht betrieben wird. Dieser Modus wird beispielsweise gewählt, wenn eine Anforderung zum Neustart der Verbrennungskraftmaschine 100 unmittelbar ausgegeben wird, nachdem ein Stopp der Verbrennungskraftmaschine 100 gefordert wurde, und wenn die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine relativ hoch ist (α1 < Ne ≤ zweiter Referenzwert α2).
Wenn ein Signal zur Anforderung des Starts der Verbrennungskraftmaschine 100 erzeugt wurde, werden der Aktuator 232 und der Motor 220 im Rotationsmodus 430 gesteuert.
Wenn die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 hoch ist, ist die Differenz der Geschwindigkeit bzw. Drehzahl zwischen dem Planetenrad 260 und dem Hohlrad 110, während das Planetenrad 260 gestoppt bleibt, hoch, und das in Eingriff bringen des Planetenrades 260 mit dem Hohlrad 110 kann daher schwierig werden. Daher wird, im Rotationsmodus 430, nur der Motor 220 vor dem Antrieb des Aktuators 232 angetrieben, so dass die Drehzahl Ne des Hohlrades 110 und eine Drehzahl des Planetenrades 260 miteinander synchronisiert werden. Wenn dann bestimmt wird, dass die Synchronisation abgeschlossen ist, da eine Differenz zwischen der Drehzahl des Hohlrades 110 und der Drehzahl des Planetenrades 260 ausreichend gering ist, wird der Aktuator 232 angetrieben, und das Hohlrad 110 und das Planetenrad 260 werden miteinander in Eingriff gebracht. Dann geht der Betriebsmodus vom Rotationsmodus 430 in den Vollantriebsmodus 440 über.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Bestimmung, ob die Synchronisierung abgeschlossen ist, insbesondere basierend darauf durchgeführt, ob eine relative Drehzahl Ndiff zwischen der Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 und einer Drehzahl des Planetenrades 260 (Drehzahl Nm des Motors 220 umgewandelt in eine Kurbelwellendrehzahl) (= Ne – Nm) zwischen vorgegebenen Grenzwerten liegt (0 ≤ β1 ≤ Ndiff < β2). Obgleich die Bestimmung, ob die Synchronisation abgeschlossen ist, auch basierend darauf durchgeführt werden kann, ob ein Absolutwert der Relativdrehzahl Ndiff kleiner als ein Grenzwert β ist (|Ndiff| < β), geschieht das in Eingriff bringen vorzugsweise während die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 größer ist als die Drehzahl des Planetenrades 260.
Beim Vollantriebsmodus 440 kehrt der Betriebsmodus vom Vollantriebsmodus 440 zum Standby-Modus 410 in Reaktion auf den Abschluss des Starts der Verbrennungskraftmaschine 100 und des Starts eines selbsterhaltenden Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 100 zurück. Wenn der Übergang zum Vollantriebsmodus 440 über den Rotationsmodus 430 geschieht, kommt es in Reaktion auf einen fehlgeschlagenen Start der Verbrennungskraftmaschine 100 zu einem Übergang zum Neustart-Standby-Modus 450. Es sei angemerkt, dass, selbst wenn der Übergang zum Vollantriebsmodus 440 über den Eingriffsmodus 420 geschieht, es in Reaktion auf einen fehlgeschlagenen Start der Verbrennungskraftmaschine 100 zu einem Übergang zum Neustart-Standby-Modus 450 kommen kann.
Wenn der Neustart-Standby-Modus 450 ausgewählt ist, wird die Auswahl des Neustart-Standby-Modus 450 beibehalten, bis die Drehzahl Nm des Motors 220 gleich oder geringer als ein Grenzwert A ist, und die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 gleich oder geringer als ein Grenzwert B ist, und es kommt zu einem Übergang zum Eingriffsmodus 420 (dem ersten Modus), wenn die Drehzahl Nm des Motors 220 gleich oder geringer ist als der Grenzwert A und die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 gleich oder geringer ist als der Grenzwert B.
Wenn somit ein Signal, das den Start der Verbrennungskraftmaschine 100 fordert, ausgegeben wird, als wenn bestimmt wird, dass die Verbrennungskraftmaschine 100 gestartet werden soll, werden der Aktuator 232 und der Motor 220 in einen Modus vom ersten Modus, in welchem der Übergang zum Vollantriebsmodus 440 über den Eingriffsmodus 420 geschieht, und vom zweiten Modus, in welchem der Übergang zum Vollantriebsmodus über den Rotationsmodus 430 geschieht, gesteuert.
Wenn zudem der Übergang zum Vollantriebsmodus 440 über den Rotationsmodus 430 geschieht, und das Starten der Verbrennungskraftmaschine 100 fehlgeschlagen ist, werden der Aktuator 232 und der Motor 22 derart gesteuert, dass es über den Neustart-Standby-Modus 450 erneut zu einem Übergang zum Eingriffsmodus 420 kommt, und die Verbrennungskraftmaschine 100 wird gestartet.
4 zeigt eine Darstellung zum Erläutern einer Motorstartsteuerung bei zwei Antriebsmodi (dem ersten Modus und dem zweiten Modus), die bei einem Motorstartbetrieb gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausgewählt werden.
In 4 bezeichnet die Abszisse die Zeit und die Ordinate die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 sowie einen Zustand des Aktuators 232 und des Motors 220 im ersten Modus und im zweiten Modus.
Es wird ein Fall angenommen, bei welchem, zu einem Zeitpunkt t0 beispielsweise eine Bedingung erfüllt ist, wonach das Fahrzeug 10 stoppt und der Fahrer das Bremspedal 150 betätigt, und folglich eine Anforderung zum Stopp der Verbrennungskraftmaschine 100 erzeugt wird, und der Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 100 gestoppt wird. Hierbei nimmt, solange die Verbrennungskraftmaschine 100 nicht neu gestartet wird, die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 allmählich ab, wie durch die durchgezogene Kurve W0 dargestellt, bis die Rotation der Verbrennungskraftmaschine 100 schließlich stoppt.
Dann wird ein Fall, in welchem beispielsweise der Grad der Betätigung des Bremspedals 150 durch den Fahrer gegen Null geht, während die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine abnimmt, und somit eine Anforderung zum Neustart der Verbrennungskraftmaschine 100 erzeugt wird, betrachtet. Hierbei kommt es zu einer Unterteilung in drei Bereiche basierend auf der Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100.
Ein erster Bereich (Bereich 1) bezeichnet einen Fall, wo die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 größer ist, als der zweite Referenzwert α2, und beispielsweise einen Zustand, wonach an einem Punkt P0 in 4 eine Anforderung zum Neustart erzeugt wird.
Dieser Bereich 1 ist ein Bereich, wo die Verbrennungskraftmaschine 100 mittels einer Kraftstoffeinspritzung und einem Zündvorgang gestartet werden kann, ohne dass der Starter 200 betätigt wird, da die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 ausreichend hoch ist. Insbesondere ist der Bereich 1 ein Bereich, in welchem die Verbrennungskraftmaschine 100 aus eigener Kraft zurückkehren kann. Aus diesem Grund wird im Bereich 1 der Antrieb des Starters 200 untersagt. Es sei angemerkt, dass der vorstehend beschriebene zweite Referenzwert α2 abhängig von der Drehzahl des Motors 220 beschränkt werden kann.
Ein zweiter Bereich (Bereich 2) bezeichnet einen Fall, wo die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 zwischen dem ersten Referenzwert α1 und dem zweiten Referenzwert α2 liegt, und einen Zustand, wonach an einem Punkt P1 in 4 eine Anforderung zum Neustart erzeugt wird.
Dieser Bereich 2 ist ein Bereich, wo die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 relativ hoch ist, die Verbrennungskraftmaschine 100 gleichwohl nicht aus eigener Kraft zurückkehren kann. In diesem Bereich wird, wie unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, der Rotationsmodus (der zweite Modus) ausgewählt.
Wenn zu einem Zeitpunkt t2 eine Anforderung zum Neustart der Verbrennungskraftmaschine 100 erzeugt wird, treibt bzw. steuert die ECU 300 zunächst den Motor 220 an. Daher beginnt das Planetenrad 260 zu drehen.
Zu einem Zeitpunkt t3 wird der Aktuator 232 angetrieben. Dann wird, wenn das Hohlrad 110 und das Planetenrad 260 miteinander in Eingriff gelangen, die Verbrennungskraftmaschine 100 angelassen, und die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 steigt, wie durch die gestrichelte Kurve W1 dargestellt. Danach wird, wenn die Verbrennungskraftmaschine 100 den selbsterhaltenden Betrieb wieder aufnimmt, der Antrieb bzw. Betrieb des Aktuators 232 und des Motors 220 gestoppt.
Ein dritter Bereich (Bereich 3) bezeichnet einen Fall, wo die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 niedriger ist als der erste Referenzwert α1, und beispielsweise einen Zustand, bei welchem eine Anforderung zum Neustart an einem Punkt P2 in 4 erzeugt wird.
Dieser Bereich 3 ist ein Bereich, wo die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 niedrig ist und das Planetenrad 260 und das Hohlrad 110 miteinander in Eingriff gebracht werden können, ohne dass das Planetenrad 260 synchronisiert werden muss. In diesem Bereich wird, wie unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, der Eingriffsmodus ausgewählt.
Wenn eine Anforderung zum Neustart der Verbrennungskraftmaschine 100 zu einem Zeitpunkt t5 erzeugt wird, treibt die ECU 300 zunächst den Aktuator 232 an. Daher wird das Planetenrad 260 zum Hohlrad 110 bewegt. Zu einem Zeitpunkt t6, wenn das Hohlrad 110 vollständig mit dem Planetenrad 260 in Eingriff steht, nachdem der Aktuator 232 betätigt wurde, wird der Motor 220 angetrieben. Dadurch wird die Verbrennungskraftmaschine 100 angelassen, und die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 steigt, wie durch die gestrichelte Kurve W2 dargestellt. Danach wird, wenn die Verbrennungskraftmaschine 100 den selbsterhaltenden Betrieb wieder aufnimmt, der Antrieb des Aktuators 232 und des Motors 220 gestoppt.
Durch die derartige Steuerung des Neustarts der Verbrennungskraftmaschine 100 unter Verwendung des Anlassers bzw. Starters 200, in welchem der Aktuator 232 und der Motor 220 unabhängig voneinander angesteuert bzw. angetrieben werden können, kann die Verbrennungskraftmaschine 100 in einer kürzeren Zeitspanne neu gestartet werden, als bei einem herkömmlichen Starter, in welchem ein Betrieb zum Neustart der Verbrennungskraftmaschine 100 während einer Spanne (Tinh) einer Drehzahl untersagt wurde, bei welcher die Rückkehr der Verbrennungskraftmaschine aus eigener Kraft unmöglich ist (Zeitpunkt t1 in 4), bis die Verbrennungskraftmaschine 100 stoppt (ein Zeitpunkt t7 in 4). Das unbehagliche Gefühl des Fahrers aufgrund des verzögerten Neustarts der Verbrennungskraftmaschine kann daher gemindert werden.
Wenn überdies ein Zustand, bei welchem ein Wert, der durch Subtraktion der Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 von der Drehzahl Nm des Motors 220 (Nm – Ne) erhalten wird, größer als ein vorgegebener Wert Nerr ist, für eine vorgegebene Zeitspanne angedauert hat, wenn der zweite Modus ausgewählt war, und der Motor 220 und der Aktuator 232 seit einem Zeitpunkt t3 parallel betrieben wurden, wird bestimmt, dass der Start der Verbrennungskraftmaschine 100 fehlgeschlagen ist. Daher wird der Neustart-Standby-Modus ausgewählt, und der Antrieb des Aktuators 232 und des Motors 220 wird gestoppt.
Der Neustart-Standby-Modus wird ausgewählt, bis die Drehzahl Nm des Motors 220 gleich oder geringer als ein Grenzwert A ist, und die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 gleich oder geringer als ein Grenzwert B ist, und der erste Modus wird gewählt, wenn, zu einem Zeitpunkt t8, die Drehzahl Nm des Motors 220 gleich oder geringer als der Grenzwert A ist, und die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 gleich oder geringer als der Grenzwert B ist.
Wenn nämlich der Eingriffsmodus gewählt ist, treibt den ECU 300 zunächst den Aktuator 232 an, um dadurch das Planetenrad 260 zum Hohlrad 110 zu bewegen. Wenn das Planetenrad 260 und das Hohlrad 110 vollständig zu einem Zeitpunkt t9 in Eingriff stehen, nachdem der Aktuator 232 angetrieben wurde, wird der Vollantriebsmodus ausgewählt, so dass der Motor 220 angetrieben wird.
Die Verbrennungskraftmaschine 100 wird somit angelassen, und die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine steigt, wie durch die gestrichelte Kurve W3 dargestellt. Wenn danach die Verbrennungskraftmaschine in einem selbst erhaltenen Betrieb arbeitet, wird, zu einem Zeitpunkt t10, der Antrieb des Aktuators 232 und des Motors 220 gestoppt.
[Beschreibung der Betriebsmodus-Einstellsteuerung]
5 zeigt ein Flussschaubild zum Darstellen der Details der Betriebsmodus-Einstellsteuerung, die durch die ECU 300 in der vorliegenden Ausführungsform ausgeführt wird. Das in 5 gezeigt Flussschaubild wird durch Ausführen eines Programms in vorgegebenen Zyklen realisiert, das vorab in einem Speicher der ECU 300 gespeichert wurde. Alternativ können einige Schritte der Verarbeitung auch durch das Ausbilden dedizierter Hardware (elektronische Schaltungen) realisiert werden.
Bezug nehmend auf die 1 und 5 bestimmt die ECU 300 in Schritt (nachfolgend wird Schritt durch S abgekürzt) 100, ob ein Start der Verbrennungskraftmaschine 100 gefordert wurde.
Wenn kein Start der Verbrennungskraftmaschine 100 gefordert wurde (NEIN in S100), fährt die ECU 300 mit S190 fort und wählt den Standby-Modus, da ein Startbetrieb bzw. Anlasserbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 100 nicht nötig ist.
Wenn der Start der Verbrennungskraftmaschine 100 gefordert wurde (JA in S100) fährt das Verfahren mit S110 fort, und die ECU 300 bestimmt dann, ob die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 gleich oder geringer ist, als der zweite Referenzwert α2.
Wenn die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 größer als der zweite Referenzwert α2 ist (NEIN in S110), entspricht dies dem Bereich 1 aus 4, in welchem die Verbrennungskraftmaschine 100 aus eigener Kraft zurückkehren kann. Die ECU 300 fährt dann mit S190 fort und wählt den Standby-Modus.
Wenn die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 gleich oder geringer als der zweite Referenzwert α2 ist (JA in S110), bestimmt die ECU 300 weiter, ob die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 gleich oder geringer als der erste Referenzwert α1 ist.
Wenn die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 gleich oder geringer als der erste Referenzwert α1 ist (JA in S120), entspricht dies dem Bereich 3 von 4. Das Verfahren fährt dann mit S145 fort, und die ECU 300 wählt den Eingriffsmodus. Dann gibt die ECU 300 das Steuersignal SE1 aus, um das Relais RY1 zu schließen, und der Aktuator 232 wird angetrieben. Hierbei wird der Motor 220 nicht angetrieben.
Danach fährt das Verfahren mit S170 fort, und die ECU 300 wählt den Vollantriebsmodus. Dann beginnt der Starter 200, die Verbrennungskraftmaschine 100 anzulassen.
In S180 bestimmt die ECU 300 dann, ob das Anlassen der Verbrennungskraftmaschine 100 abgeschlossen wurde. Die Bestimmung des Abschlusses des Anlassens der Verbrennungskraftmaschine 100 kann beispielsweise basierend darauf erfolgen, ob die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 100 nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne seit dem Start des Antriebs des Motors 220 größer als ein Grenzwert γ ist, der einen selbsterhaltenen Betrieb anzeigt.
Wenn das Anlassen der Verbrennungskraftmaschine 100 nicht abgeschlossen ist (NEIN in S180) kehrt das Verfahren zu S170 zurück, und das Anlassen der Verbrennungskraftmaschine 100 wird fortgesetzt.
Wenn dagegen das Anlassen der Verbrennungskraftmaschine 100 abgeschlossen wurde (JA in S180) fährt das Verfahren mit S190 fort, und die ECU 300 wählt den Standby-Modus.
Wenn dagegen die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine größer als der erste Referenzwert α1 ist (NEIN in S120) fährt das Verfahren mit S140 fort, und die ECU 300 wählt den Rotationsmodus. Dann gibt die ECU 300 das Steuersignal SE2 aus, um das Relais RY2 zu schließen, und der Motor 220 wird angetrieben. Hierbei wird der Aktuator 232 nicht angetrieben.
Dann wählt die ECU 300 den Vollantriebsmodus in S200. Somit wird der Aktuator 232 angetrieben, das Planetenrad 260 und das Hohlrad 110 miteinander in Eingriff gebracht, und die Verbrennungskraftmaschine 100 angelassen.
In S210 bestimmt die ECU 300 dann, ob ein Zustand, in welchem eine Differenz (Nm – Ne) zwischen der Drehzahl Nm des Motors 220 und der Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 außerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt (also ein Zustand, in welchem die Differenz größer als der vorgegebene Wert Nerr ist), für eine vorgegebene Zeitspanne seit dem Start des Antriebs des Motors 220 angedauert hat. Wenn der Zustand, in welchem die Differenz zwischen der Drehzahl Nm des Motors 220 und der Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 größer als der vorgegebene Wert Nerr ist, für eine vorgegebene Zeitspanne seit dem Start des Antriebs des Motors 220 angedauert hat (JA in S210), bestimmt die ECU 300 in S230, das das in Eingriff bringen des Planetenrades 260 mit dem Hohlrad 110 fehlgeschlagen ist, und das Anlassen der Verbrennungskraftmaschine 100 fehlgeschlagen ist.
Dann stoppt die ECU 300 in S240 den Antrieb des Motors 220 und des Aktuators 232. Danach fährt das Verfahren mit S250 fort, wo die ECU 300 bestimmt, ob die Drehzahl Nm des Motors 220 gleich oder geringer als ein vorgegebener Wert A ist, und die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 gleich oder geringer als ein vorgegebener Wert B ist. Wenn die ECU 300 bestimmt, dass die Drehzahl Nm des Motors 220 gleich dem vorgegebenen Wert A ist, und die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 gleich dem vorgegebenen Wert B ist (JA in S250), kehrt das Verfahren zu S145 zurück, in welchem die ECU 300 den Eingriffsmodus wählt. Wenn die Drehzahl Nm des Motors 220 größer als der vorgegebene Wert A ist, oder die Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 größer als der vorgegebene Wert B ist (NEIN in S250), kehrt die ECU 300 zu S250 zurück und geht in Stand-by.
Wenn die Differenz zwischen der Drehzahl Nm des Motors 220 und der Drehzahl Ne der Verbrennungskraftmaschine 100 durch das Verstreichen der vorgegebenen Zeitspanne seit dem Start des Antriebs gleich oder geringer wird, als der vorgegebene Wert Nerr (NEIN in S210), bestimmt die ECU 300 in S220, dass das Planetenrad 260 und das Hohlrad 110 normal miteinander in Eingriff gelangt sind und fährt mit S180 fort, wo die ECU 300 bestimmt, ob das Anlassen der Verbrennungskraftmaschine 100 abgeschlossen wurde.
Wie vorstehend beschrieben ist, wird, bei der vorliegenden Ausführungsform, wenn der zweite Modus in Reaktion auf eine Anforderung zum Starten Verbrennungskraftmaschine ausgewählt ist, und das Anlassen der Verbrennungskraftmaschine fehlschlägt, der erste Modus ausgewählt, und der Aktuator und der Motor werden so gesteuert, dass die Verbrennungskraftmaschine startet, nachdem der Antrieb des Motors und des Aktuators gestoppt wurde. Hierdurch kann, wenn der Start der Verbrennungskraftmaschine im zweiten Modus abgeschlossen ist, die Verbrennungskraftmaschine prompt gestartet werden, selbst wenn die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine hoch ist. Wenn überdies der Start der Verbrennungskraftmaschine im zweiten Modus fehlgeschlagen ist, kann die Verbrennungskraftmaschine zuverlässig im ersten Modus gestartet werden, so dass eine Verschlechterung der Startfähigkeit der Verbrennungskraftmaschine unterdrückt werden kann. Somit kann eine Steuervorrichtung für einen Starter und ein Steuerverfahren für einen Starter zum Unterdrücken der Verschlechterung der Startfähigkeit der Verbrennungskraftmaschine geschaffen werden.
Obgleich vorstehend eine Ausführungsform basierend auf der Annahme beschrieben wurde, dass der Antrieb des Motors und des Aktuators gestoppt ist, wenn der zweite Modus gewählt wurde, und der Start der Verbrennungskraftmaschine fehlschlägt, kann auch nur der Antrieb des Motors, vom Motor und Aktuator, gestoppt werden.
Es ist ersichtlich, dass die hierin offenbarten Ausführungsformen lediglich erläuternd und nicht beschränkend sind. Der Umfang der Erfindung wird durch die Ansprüche, nicht jedoch durch die vorstehende Beschreibung definiert und soll jede Modifikation im Umfang und im Bereich äquivalenter Bedeutung der Begriffe der Ansprüche umfassen.
BEZUGSZEICHENLISTE

10 Fahrzeug; 100 Verbrennungskraftmaschine; 110 Hohlrad; 111 Kurbelwelle; 115 Drehzahlsensor; 120 Batterie; 125 Spannungssensor; 127 Gleichstromwandler; 130 Spannungssensor; 140 Gaspedal; 150 Bremspedal; 200 Starter; 210 Kolben; 220 Motor; 230 Magnet; 232 Aktuator; 240 Kupplungsabschnitt; 245 Drehpunkt; 250 Ausgangselement; 260 Planetenrad; 300 ECU; 302 Bestimmungseinheit; und 304 Steuereinheit.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2005-330813 A [0004, 0006]

Claims

Steuervorrichtung für einen Starter zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine (100), wobei der Starter (200) aufweist: ein zweites Zahnrad (260), das mit einem ersten Zahnrad (110) in Eingriff gebracht werden kann, das mit einer Kurbelwelle (111) der Verbrennungskraftmaschine (100) verbunden ist, einen Aktuator (232) zum Bewegen des zweiten Zahnrades (260) zu einer Eingriffsposition mit dem ersten Zahnrad (110) in einem Antriebszustand, und einen Motor (220) zum Drehen des zweiten Zahnrades (260); wobei die Steuervorrichtung dazu geeignet ist, den Aktuator (232) und den Motor (230) individuell anzutreiben, und wobei sie aufweist: einen Rotationsmodus, bei welchem der Motor (220) angetrieben wird, bevor der Aktuator (232) angetrieben wird; und einen Eingriffsmodus, bei welchem das zweite Zahnrad (260) mit dem ersten Zahnrad (110) durch das Antreiben des Aktuators (232) vor dem Antreiben des Motors (220) in Eingriff gebracht wird, wobei wenn der Start der Verbrennungskraftmaschine (100) im Rotationsmodus fehlgeschlagen ist, die Steuervorrichtung den Aktuator (232) und den Motor (220) steuert, so dass die Verbrennungskraftmaschine startet, indem sie eine Drehzahl des Motors (220) durch Stoppen des Antriebs des Motors (220) senkt und den Eingriffsmodus auswählt, wenn die Drehzahl des Motors (220) gleich oder niedriger als ein vorgegebener Wert wird.
Steuervorrichtung für einen Starter zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine (100), wobei der Starter (200) aufweist: ein zweites Zahnrad (260), das mit einem ersten Zahnrad (110) in Eingriff gebracht werden kann, das mit einer Kurbelwelle (111) der Verbrennungskraftmaschine (100) verbunden ist, einen Aktuator (232) zum Bewegen des zweiten Zahnrades (260) zu einer Eingriffsposition mit dem ersten Zahnrad (110) in einem Antriebszustand, und einen Motor (220) zum Drehen des zweiten Zahnrades (260); wobei die Steuervorrichtung dazu geeignet ist, den Aktuator (232) und den Motor (230) individuell anzutreiben, und wobei sie aufweist: einen Rotationsmodus, bei welchem der Motor (220) angetrieben wird, bevor der Aktuator (232) angetrieben wird; und einen Eingriffsmodus, bei welchem das zweite Zahnrad (260) mit dem ersten Zahnrad (110) durch das Antreiben des Aktuators (232) vor dem Antreiben des Motors (220) in Eingriff gebracht wird, wobei, wenn ein Zustand, dass eine Differenz zwischen einer Drehzahl des Motors (220) und einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine (100) außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, für eine vorgegebene Zeitspanne angehalten hat, während der Motor (220) und der Aktuator (232) im Rotationsmodus betrieben wurden, die Steuervorrichtung den Aktuator (232) und den Motor (220) derart steuert, dass die Verbrennungskraftmaschine (100) startet, indem sie die Drehzahl des Motors (220) durch Stoppen des Antriebs des Motors (220) senkt und den Eingriffsmodus auswählt, wenn die Drehzahl des Motors (220) gleich oder niedriger als ein vorgegebener Wert wird.
Steuervorrichtung für einen Starter nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuervorrichtung den Aktuator (232) und den Motor (220) derart steuert, dass die Verbrennungskraftmaschine (100) im Eingriffsmodus startet, wenn eine Bedingung, die den Eingriff des ersten Zahnrades (110) und des zweiten Zahnrades (260) erlaubt, wonach eine Drehzahl des Motors (220) gleich oder geringer ist als ein erster Grenzwert, und eine Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine (100) gleich oder geringer ist als ein zweiter Grenzwert, erfüllt ist.
Steuervorrichtung für einen Starter nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung bestimmt, dass der Start der Verbrennungskraftmaschine (100) fehlgeschlagen ist, wenn ein Zustand, bei dem eine Differenz zwischen einer Drehzahl des Motors (220) und einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine (100) außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, für eine vorgegebene Zeitspanne angedauert hat, während der Motor (220) und der Aktuator (232) betätigt wurden.
Steuervorrichtung für einen Starter nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die Steuervorrichtung den Rotationsmodus auswählt, wenn die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine (100) höher als ein Referenzwert ist, wenn eine Anforderung zum Starten der Verbrennungskraftmaschine (100) ausgegeben wird, und den Eingriffsmodus auswählt, wenn die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine (100) niedriger als der Referenzwert ist, wenn die Anforderung zum Starten der Verbrennungskraftmaschine (100) ausgegeben wird.
Steuerverfahren für einen Starter, wobei der Starter (200) aufweist: ein zweites Zahnrad (260), das mit einem ersten Zahnrad (110) in Eingriff gebracht werden kann, das mit einer Kurbelwelle (111) der Verbrennungskraftmaschine (100) verbunden ist, einen Aktuator (232) zum Bewegen des zweiten Zahnrades (260) zu einer Eingriffsposition mit dem ersten Zahnrad (110) in einem Antriebszustand, und einen Motor (220) zum Drehen des zweiten Zahnrades (260); wobei der Aktuator (232) und der Motor (230) individuell angetrieben werden können, und wobei das Verfahren aufweist: Antreiben des Aktuators (232) und des Motors (220) in einem Rotationsmodus, bei welchem der Motor (220) angetrieben wird, bevor der Aktuator (232) angetrieben wird; Antreiben des Aktuators (232) und des Motors (220) in einem Eingriffsmodus, bei welchem das zweite Zahnrad (260) mit dem ersten Zahnrad (110) durch das Antreiben des Aktuators (232) vor dem Antreiben des Motors (220) in Eingriff gebracht wird, und Steuern des Aktuators (232) und des Motors (220) derart, dass die Verbrennungskraftmaschine (100) startet, durch Senken der Drehzahl des Motors (220) durch Stoppen des Antriebs des Motors (220) und Auswählen des Eingriffsmodus, wenn die Drehzahl des Motors (20) gleich oder niedriger als ein vorgegebener Wert wird, wenn der Start der Verbrennungskraftmaschine im Rotationsmodus fehlgeschlagen ist.