DE102017127351A1

DE102017127351A1 - Koordinierte betätigung zum starten eines motors

Info

Publication number: DE102017127351A1
Application number: DE102017127351.4A
Authority: DE
Inventors: Francis Thomas Connolly; Scott James Thompson
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-11-22
Filing date: 2017-11-20
Publication date: 2018-05-24
Also published as: CN108082180B; US9828924B1; CN108082180A

Abstract

Ein Fahrzeug beinhaltet einen Motor und eine elektrische Maschine, die an ein Getriebeelement gekoppelt ist. Die elektrische Maschine ist außerdem selektiv mittels einer Kupplung mit dem Motor gekoppelt. Das Fahrzeug beinhaltet einen riemengetriebenen integrierten Startergenerator (BISG), der operativ an den Motor gekoppelt ist. Eine elektronische Steuerung beinhaltet einen oder mehrere Eingänge, die ausgelegt sind, eine Temperaturmessung und eine Anforderung zum Starten des Motors zu empfangen. Die elektronische Steuerung ist programmiert, um als Reaktion darauf, dass der eine oder die mehreren Eingänge die Anforderung zum Starten des Motors und die Temperaturmessung unter einer Schwellenwerttemperaturmessung empfangen, eine Betätigung der elektrischen Maschine zu bewirken und die Kupplung zu schließen, um ein erstes Drehmoment auf den Motor aufzubringen. Die elektronische Steuerung ist ferner programmiert, um als Reaktion darauf, dass eine Motordrehzahl einen Motordrehzahlschwellenwert erreicht, eine Betätigung des BISG zu bewirken, um ein zweites Drehmoment auf den Motor aufzubringen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft die Betätigung von Antriebsstrangkomponenten, um einen Motor zu starten. Insbesondere betrifft diese Offenbarung eine koordinierte Betätigung eines integrierten Starters sowie eines Elektromotors, um einen Motor zustarten.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Ein Antriebsstrang eines Hybrid-Elektrofahrzeugs (hybrid electric vehicle - HEV) beinhaltet einen Motor und einen Elektromotor, wobei das von dem Motor und/oder Elektromotor erzeugte Drehmoment (oder die Leistung) über ein Getriebe an die Antriebsräder des Fahrzeugs übertragen werden können, um das Fahrzeug anzutreiben. Eine Traktionsbatterie führt dem Motor Energie zu, damit der Motor das Motordrehmoment erzeugen kann, um das Fahrzeug anzutreiben.
In gewissen Konfigurationen kann der Motor mit dem Elektromotor mittels einer Ausrückkupplung verbunden sein und der Elektromotor ist mit dem Getriebe verbunden. Der Motor, die Ausrückkupplung, der Elektromotor und das Getriebe sind aufeinanderfolgend in Reihe verbunden.
Der Elektromotor kann den Motor starten, indem Drehmoment bereitgestellt wird, um den Motor anzukurbeln. Bei sehr kalten Temperaturen jedoch (z. B. unter 20 Grad Celsius) ist die Ausgabe einer zugehörigen Hochspannungsbatterie deutlich reduziert. Somit ist das vom Elektromotor alleine erzeugte Drehmoment möglicherweise nicht ausreichend, um den Motor anzukurbeln.
Einige HEV können mit einem Niederspannungsstarter (z. B. 12 V) versehen sein, um die elektrische Maschine beim Starten des Motors zu unterstützen. Bei einigen Ansätzen beinhaltet der Niederspannungsstarter einen riemengetriebenen integrierten Starter (BIS (belt integrated Starter) oder BISG (belt integrated starter-generator)), der einen Riemenantrieb beinhaltet, der eine Kurbelwelle des Motors mit dem BIS(G) verbindet. Bei sehr kalten Temperaturen kann der BIS(G) einen Riemenschlupf erfahren.
KURZDARSTELLUNG
Ein Fahrzeug beinhaltet einen Motor und eine elektrische Maschine, die an ein Getriebeelement gekoppelt ist. Die elektrische Maschine ist selektiv mittels einer Kupplung mit dem Motor gekoppelt. Das Fahrzeug beinhaltet einen riemengetriebenen integrierten Startergenerator (BISG), der operativ an den Motor gekoppelt ist. Eine elektronische Steuerung beinhaltet einen oder mehrere Eingänge, die ausgelegt sind, eine Temperaturmessung und eine Anforderung zum Starten des Motors zu empfangen. Die elektronische Steuerung ist programmiert, um als Reaktion darauf, dass der eine oder die mehreren Eingänge die Anforderung zum Starten des Motors und die Temperaturmessung unter einer Schwellenwerttemperaturmessung empfangen, eine Betätigung der elektrischen Maschine zu bewirken und die Kupplung zu schließen, um ein erstes Drehmoment auf den Motor aufzubringen. Die elektronische Steuerung ist ferner programmiert, um als Reaktion darauf, dass eine Motordrehzahl einen Motordrehzahlschwellenwert erreicht, eine Betätigung des BISG zu bewirken, um ein zweites Drehmoment auf den Motor aufzubringen.
Ein Verfahren zum Starten eines Motors eines Fahrzeugs beinhaltet Empfangen einer Anforderung zum Starten des Motors und einer Temperaturmessung an einer Steuerung. Wenn die Temperaturmessung geringer als eine Schwellenwerttemperaturmessung ist, beinhaltet das Verfahren Verwenden einer elektrischen Maschine, um ein erstes Drehmoment auf den Motor aufzubringen. Bei einigen Ansätzen bringt die elektrische Maschine das erste Drehmoment über eine Ausrückkupplung auf den Motor auf. Als Reaktion darauf, dass die Motordrehzahl einen Motordrehzahlschwellenwert erreicht, beinhaltet das Verfahren Verwenden eines Starters, um ein zweites Drehmoment auf den Motor aufzubringen.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Anordnung von Komponenten bezüglich des Antriebsstrangs für ein HEV zeigt.
2 ist ein Verlauf, der eine beispielhafte Wirkung von Umgebungstemperatur auf die Leistung darstellt, die von einer Hochspannungsbatterie bereitgestellt werden kann.
3 ist ein Ablaufdiagramm eines Algorithmus zum Starten eines Motors eines Fahrzeugs.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind hier wie gefordert offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen rein exemplarisch für die Erfindung stehen, welche in verschiedenen und alternativen Formen verkörpert werden kann. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder minimiert sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Dementsprechend sind hierin offenbarte konkrete bauliche und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Basis, um einen Fachmann eine vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren.
Bezugnehmend auf 1 ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs 10 eines Hybrid-Elektrofahrzeugs (HEV) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. 1 veranschaulicht repräsentative Beziehungen zwischen den Komponenten. Die physische Anordnung und Ausrichtung der Komponenten im Fahrzeug kann abweichend sein. Andere Konfigurationen werden hierin ausdrücklich in Betracht gezogen.
Die Komponenten des Antriebsstrangs 10 beinhalten einen Motor 12, eine Motorausrückkupplung 14, eine Hochspannungsbatterie 16, einen Hochspannung-zu-Niederspannung-DC/DC-Wandler 18, eine Niederspannungsbatterie 20, einen Niederspannungsstarter 22, einen Torsionsdämpfer 24, eine elektrische Maschine oder einen Elektromotor 26, einen Drehmomentwandler 28, eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 30, ein Getriebe 32, eine Antriebswelle 34, ein Hinterradantriebsgetriebe 36, Halbwellen 38, 40 und angetriebene Räder 42, 44. Der Motor 12 stellt allgemein eine Leistungsquelle dar, die einen Verbrennungsmotor (internal combustion engine - ICE), wie etwa einen mit Benzin, Diesel oder Erdgas betriebenen Motor, oder eine Brennstoffzelle beinhalten kann.
Der Niederspannungsstarter 22 ist mit dem Motor 12 wirkverbunden. In einem Beispiel kann der Starter 22 batteriebetrieben sein, wobei der Starter 22 durch Energie von der Batterie 20 angetrieben wird. Auch wenn er hierin als ein Niederspannungsstarter beschrieben ist, kann der Starter ein Hochspannungsstarter sein, der mit einer Hochspannungsbatterie verbunden ist. Bei beiden Ansätzen ist der Starter 22 konfiguriert, um den Motor beim Starten oder Neustarten zu unterstützen. Das heißt, durch Betreiben des Starters 22 kann der Motor 12 gedreht und angekurbelt werden. Bei einem bevorzugten Ansatz ist der Starter 22 ein riemengetriebener integrierter Startergenerator (BISG). Auch wenn ein Ansatz mit dem Riemenantrieb hierin beschrieben ist, könnten andere Arten von Antrieben verwendet werden, um eine Antriebsverbindung zwischen den Motor 12 und dem Starter 22 bereitzustellen. Zum Beispiel könnte ein flexibler Kettenantrieb oder ein Zahnradantrieb verwendet werden. Bei anderen Ansätzen kann der Starter 22 ein kurbelwellenintegrierter Startergenerator (crank integrated starter generator (CISG)) sein. Bei noch anderen Ansätzen kann der Starter ein Antriebsstrang-Antriebsmotor sein, wie ein Hybrid-Antriebsaggregat, das mittels einer Kopplungsvorrichtung mit dem Motor verbunden ist.
Der Torsionsdämpfer 24 ist ebenfalls mit dem Motor 12 wirkverbunden. Der Torsionsdämpfer 24 umfasst eine Schraubfeder oder einen Mechanismus, der mehrere Schraubfedern beinhaltet, wobei die auf den Dämpfer aufgebrachte Torsion eine Verlagerung des Federmechanismus verursacht. Der Torsionsdämpfer 24 kann somit dazu dienen, eine Hochfrequenz-Torsionsvibration vom Antriebsstrang 10 zu modulieren oder zu eliminieren.
Der Motor 12 ist über die Ausrückkupplung 14 mit dem Elektromotor 26 und dem Getriebe 32 wirkverbunden. Die Ausrückkupplung 14, die elektrisch oder hydraulisch betätigt sein kann, kann den Motor 12 mit dem Antriebsstrang verbinden und von diesem trennen, um Betriebsanforderungen des Hybridfahrzeugs auf verschiedene Weise zu erfüllen. Abhängig davon, ob die Ausrückkupplung 14 eingerückt oder ausgerückt ist, wird bestimmt, welche Eingangsdrehmomente zum Getriebe 32 übertragen werden. Wenn die Ausrückkupplung 14 ausgerückt ist, wird zum Beispiel nur Drehmoment vom Elektromotor 26 zum Getriebe 32 zugeführt. Wenn die Ausrückkupplung 14 eingerückt ist, wird Drehmoment sowohl vom Motor 12 als auch vom Elektromotor 26 zum Getriebe 32 zugeführt. Natürlich ist die Ausrückkupplung 14 eingerückt, wenn nur Drehmoment vom Motor 12 für das Getriebe 32 gewünscht ist, aber der Elektromotor 26 ist nicht unter Strom gesetzt, so dass nur Drehmoment vom Motor 12 zum Getriebe 32 zugeführt wird.
Eine von dem Elektromotor 26 angetriebene Hauptgetriebepumpe 46 liefert druckbeaufschlagtes Hydraulikfluid an das Hydrauliksystem des Getriebes 32 und den Drehmomentwandler 28. Eine von einem Elektromotor (nicht gezeigt) angetriebene zusätzliche Ölpumpe 48 liefert druckbeaufschlagtes Hydraulikfluid an das Hydrauliksystem des Getriebes 32 und den Drehmomentwandler 28, wenn der Motor ausgeschaltet ist.
Der Elektromotor 26 wird von der Hochspannungsbatterie 16 mit Leistung versorgt und ist an einer Pumpenradwelle 50 des Drehmomentwandlers 28 gesichert. Wenn die Überbrückungskupplung 30 offen ist, ist eine unterschiedliche Drehzahl zwischen der Getriebeeingangswelle 52 und der Pumpenradwelle 50 möglich. Wenn die Überbrückungskupplung 30 geschlossen ist, sind das Pumpenrad und das Turbinenrad des Drehmomentwandlers mechanisch verbunden, wodurch die Drehzahl des Elektromotors 26 und der Getriebeeingangswelle 52 im Wesentlichen identisch ist.
Das Getriebe 32 kann Zahnradsätze (nicht gezeigt) beinhalten, die durch selektives Einrücken von Reibungselementen, wie etwa Kupplungen und Bremsen (nicht gezeigt), selektiv in unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen angeordnet werden, um die gewünschten mehreren einzelnen oder gestuften Antriebsverhältnisse herzustellen. Die Reibungselemente sind über einen Schaltplan steuerbar, der bestimmte Elemente der Zahnradsätze verbindet und trennt, um das Verhältnis zwischen der Antriebswelle 34 und der Getriebeeingangswelle 52 zu steuern. Das Getriebe 32 wird auf Grundlage verschiedener Fahrzeug- und Umgebungsbetriebsbedingungen durch eine zugehörige Steuerung 54, etwa eine Antriebsstrangsteuerung (powertrain control unit - PCU), automatisch von einem Verhältnis zu einem anderen umgeschaltet. Das Getriebe 32 stellt der Antriebswelle 34 dann ein Antriebsstrangausgangsdrehmoment bereit.
Es versteht sich, dass das hydraulisch gesteuerte Getriebe 32, das mit einem Drehmomentwandler 28 verwendet wird, nur ein Beispiel einer Getriebeanordnung ist; beliebige Schaltgetriebe mit mehrfachem Übersetzungsverhältnis, die Eingangsdrehmoment(e) von einem Motor und/oder einem Elektromotor aufnehmen und dann in unterschiedlichen Verhältnissen Drehmoment an eine Ausgangswelle bereitstellen, sind zur Verwendung mit Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung geeignet. Zum Beispiel können andere Arten von Automatikgetrieben in dem Antriebsstrang 10 verwendet werden, z. B. ein stufenloses Getriebe (continuously variable transmission - CVT) mit einem Antriebsriemen, der mit zwei Riemenscheiben in Eingriff tritt, oder ein manuelles Automatikgetriebe. In einem weiteren Beispiel kann das Getriebe ein automatisiertes mechanisches (oder manuelles) Getriebe (automated mechanical/manual transmission - AMT) sein, das einen oder mehrere Servomotoren beinhaltet, um Schaltgabeln entlang einer Schaltschiene zu verlagern/zu drehen, um ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis auszuwählen. Wie der Durchschnittsfachmann allgemein verstehen werden, kann ein AMT beispielsweise in Anwendungen mit höheren Drehmomentanforderungen verwendet werden.
Obwohl als eine Steuerung veranschaulicht, kann die Steuerung 54 Teil eines größeren Steuersystems sein und kann durch verschiedene andere Steuerungen im gesamten Fahrzeug gesteuert werden, wie etwa eine Fahrzeugsystemsteuerung (vehicle system controller - VSC). Daher versteht es sich, dass die Steuerung 54 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 wie Starten/Anhalten des Motors 12, Betreiben des Elektromotors 26 zum Bereitstellen von Raddrehmoment oder zum Laden der Batterie 16, Auswählen oder Planen von Getriebeschaltvorgängen usw. zu steuern. Die Steuerung 54 kann einen Mikroprozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit (central processing unit - CPU) in Kommunikation mit verschiedenen Arten von computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien beinhalten. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können flüchtige und nichtflüchtige Speicher beispielsweise im Festspeicher (ROM), im Direktzugriffsspeicher (RAM) und im Keep-Alive-Speicher (KAM) beinhalten. Beim KAM handelt es sich um einen persistierenden oder nichtflüchtigen Speicher, welcher zum Speichern verschiedener Betriebsvariablen verwendet werden kann, während die CPU heruntergefahren ist. Computerlesbare Speichergeräte oder - medien können unter Verwendung einer Reihe von bekannten Speichergeräten umgesetzt sein, wie beispielsweise PROM (programmierbare Festspeicher), EPROM (elektronische PROM), EEPROM (elektronische löschbare PROM), Flash-Speicher oder irgendwelche anderen elektronischen, magnetischen, optischen oder Kombi-Speichergeräte, welche in der Lage sind, Daten zu speichern, von welchen einige ausführbare Befehle darstellen, welche durch das Steuergerät zum Steuern des Motors oder Fahrzeuges verwendet werden.
Die Steuerung 54 kann mit verschiedenen Komponenten des Antriebsstrangs 10 in Verbindung stehen, wie etwa beispielsweise dem Motor 12, der Ausrückkupplung 44, der Hochspannungsbatterie 16, der Niederspannungsbatterie 20, dem Niederspannungsstarter 22 und dem Elektromotor 26. Die Steuerung 54 kann außerdem mit einer Bedienereingabe 56 in Verbindung stehen. Die Bedienereingabe 56 kann ein Zündschalter, ein Druckknopf oder dergleichen sein, die konfiguriert ist, eine Motorstartanforderung an die Steuerung 54 bereitzustellen. Die Steuerung 54 kann außerdem mit einem oder mehreren Sensoren, z. B. Sensoren 58a, 58b, 58c, 58d, die sich überall im Fahrzeug befinden, in Verbindung stehen. Der eine oder die mehreren Sensoren 58 können Informationen überwachen und der Steuerung 54 bereitstellen, zum Beispiel bezüglich einer Motordrehzahl, einer Elektromotordrehzahl, einer Starterdrehzahl, einer Umgebungslufttemperatur, einer Ansauglufttemperatur, einer Motoröl- oder Kühlmitteltemperatur, einer Zylinderkopftemperatur, einer Motorzylinderblocktemperatur und anderer Eigenschaften. Die Steuerung 54 steht mit den verschiedenen Komponenten über eine oder mehrere Schnittstellen 60a, 60b, 60c in Verbindung. Die Schnittstellen 60a, 60b, 60c können Eingänge (z. B. ausgelegt zum Empfangen von Informationen oder Befehlen), Ausgänge (z. B. ausgelegt zum Senden von Informationen oder Befehlen) oder kombinierte Eingänge/Ausgänge beinhalten. Zum Beispiel kann die Schnittstelle 60a ein Eingang sein, der ausgelegt ist, eine Motorstartanforderung 56 zu empfangen. Die Schnittstelle 60b kann ein Eingang sein, der ausgelegt ist, um eine Temperaturmessung (z. B. eine Umgebungslufttemperaturmessung) und/oder Eigenimpulsdrehzahlen des Motors 12 und des Elektromotors 26 zu empfangen. Die Schnittstelle 60c kann ein Ausgang sein, der ausgelegt ist, um Befehle an die verschiedenen Komponenten des Antriebsstrangs 10 zu senden. Obwohl 1 drei Schnittstellen 60a, 60b, 60c zeigt, kann die Steuerung 54 mit einer Schnittstelle, zwei Schnittstellen oder vier oder mehr Schnittstellen ausgestattet sein.
Unter normalen Betriebsbedingungen befiehlt die Steuerung 54 verschiedenen Komponenten des Antriebsstrangs 10, den Motor 12 zu starten, wenn eine Motorstartanforderung 56 an der Steuerung 54 empfangen wird. In einem Ansatz wird der Starter 22 verwendet, um den Motor 12 direkt anzukurbeln. In einem weiteren Ansatz wird der Motor 12 von dem Elektromotor 26 angekurbelt, um zu starten. Genauer setzt die Hochspannungsbatterie 16 den Elektromotor 26 unter Strom, um den Elektromotor 26 zu veranlassen, sich zu drehen. Wenn ein Motorstart unmittelbar bevorsteht und bevor der Motor 12 angekurbelt wird, wird die Ausrückkupplung 14 geschlossen, vorzugsweise unter Verwendung von Hydraulikdruck, um eine Drehmomentübertragungskapazität der Kupplung 14 zu erzeugen, so dass der Elektromotor 26 als ein Startermotor funktioniert. Wenn die Größe des auf die Kurbelwelle des Motors 12 aufgebrachten Drehmoments das Minimaldrehmoment für einen Motorstart übersteigt, beginnt der Motor 12 anzudrehen. Danach wird Kraftstoff zum Motor 12 zugeführt und die Motordrehzahl wird auf die Motorleerlaufdrehzahl gesteuert, wodurch der Motorstartvorgang beendet ist.
Motorstarts bei sehr niedrigen Temperaturen können eine Herausforderung für den Startvorgang darstellen. Zum Beispiel ist das zum Starten des Motors 12 erforderliche Drehmoment bei sehr niedrigen Temperaturen deutlich erhöht, insbesondere wenn sich Eiskristalle innerhalb des Motors 12 bilden. Weiterhin kann der Starter 22, in dem beschriebenen Ansatz, bei dem der Starter 22 verwendet wird, um den Motor 12 anzukurbeln, bei sehr niedrigen Temperaturen einen Riemenschlupf erfahren. In dem beschriebenen Ansatz, bei dem der Elektromotor 26 verwendet wird, um den Motor 12 über die Ausrückkupplung 14 anzukurbeln, kann die Hochspannungsbatterie 16 aufgrund einer sehr niedrigen Umgebungstemperatur dem Elektromotor 26 möglicherweise nicht ausreichend Strom bereitstellen. Wie in 2 gezeigt, kann die Batterieleistung, die zum Drehen des Elektromotors 26 verfügbar ist, um den Motor 12 zu starten, verringert sein, wenn die Umgebungstemperatur sinkt. Zum Beispiel ist die Hochspannungsbatterie 16 bei Umgebungstemperaturen unter -10 Grad Celsius möglicherweise nicht in der Lage, die minimale Menge an Leistung bereitzustellen, um den Motor 12 nur unter Verwendung des Elektromotors 26 zu starten.
Um den Motorstart bei sehr niedrigen Temperaturbedingungen zu verbessern, ist die Steuerung 54 ausgelegt, die Betätigung von sowohl dem Niederspannungsstarter 22 als auch dem Elektromotor 26 zu koordinieren, um den Motor 12 zu starten. Es hat sich herausgestellt, dass die koordinierte Betätigung von zwei Starterkomponenten eine verbesserte Motorstartleistung bei solchen Bedingungen bereitstellt.
Wie zuvor beschrieben, ist die Steuerung 54 ausgelegt, um eine Motorstartanforderung 56 an einem Eingang (z. B. an der Schnittstelle 60a) zu empfangen. Die Steuerung 54 ist auch ausgelegt, um eine Temperaturmessung an einem Eingang (z. B. an der Schnittstelle 60b) zu empfangen. Die Steuerung 54 bestimmt dann, ob die Temperaturmessung geringer als eine Schwellenwerttemperaturmessung ist. Die Temperaturmessung kann beispielsweise eine Umgebungslufttemperaturmessung sein und kann von einem Sensor (z. B. dem Sensor 58a) in, an oder nahe dem Motor 12 gemessen werden. In anderen Ansätzen ist die Temperaturmessung eine an der Steuerung 54 empfangene Messung von Sensoren, die sich überall im Fahrzeug befinden (z. B. Sensoren 58b, 58c, 58d).
Wenn die Temperaturmessung eine Umgebungslufttemperaturmessung ist, kann die Schwellenwerttemperaturmessung zum Beispiel in dem Bereich von -30 bis +5 Grad Celsius liegen. Genauer kann die Schwellenwerttemperaturmessung in dem Bereich von -20 bis -5 Grad Celsius liegen. Zum Beispiel kann die Schwellenwerttemperaturmessung -10 Grad Celsius betragen.
Wie hierin verwendet, ist eine Temperaturmessung „geringer“ als eine Schwellenwerttemperaturmessung, wenn die Temperaturmessung kälter als die Schwellentemperaturmessung ist. Zum Beispiel ist eine Umgebungslufttemperaturmessung von -20 Grad Celsius geringer als eine Schwellenwerttemperaturmessung von -10 Grad Celsius, während eine Umgebungslufttemperaturmessung von +10 Grad Celsius größer als eine Schwellenwerttemperaturmessung von -10 Grad Celsius ist.
Um mit dem Motorstart zu beginnen, wenn die Temperaturmessung geringer als die Schwellenwerttemperaturmessung ist, ist die Steuerung 54 konfiguriert, eine Betätigung der elektrischen Maschine 26 zu bewirken. Zum Beispiel kann die Steuerung 54 einen Befehl über einen Ausgang (z. B. an der Schnittstelle 60c) ausgeben, um die elektrische Maschine oder den Elektromotor 26 zu starten. Der Befehl kann an die Hochspannungsbatterie 16 ausgegeben werden, um die Hochspannungsbatterie 16 anzuweisen, den Elektromotor 26 unter Strom zu setzen, oder kann an den Elektromotor 26 ausgegeben werden, um den Elektromotor 26 anzuweisen, Leistung von der Hochspannungsbatterie 16 aufzunehmen. Bei jedem Ansatz wird der Elektromotor 26 unter Strom gesetzt und beginnt zu drehen. Zum Beispiel kann der Elektromotor 26 mit einer Leeerlaufdrehzahl (z. B. 500 oder 600 Umdrehungen pro Minute) gedreht werden.
Die Steuerung 54 ist ferner konfiguriert, die Ausrückkupplung 14 zu schließen, so dass der Motor 12 zumindest teilweise mit dem Antriebsstrang verbunden ist. Auf diese Weise wird das vom Elektromotor 26 erzeugte Drehmoment auf den Motor 12 aufgebracht.
Bei einem bevorzugten Ansatz wird der Elektromotor 26 vor dem Schließen der Ausrückkupplung 14 auf eine Elektromotorschwellenwertdrehzahl gedreht. Auf diese Weise kann die Steuerung 54 ausgelegt sein, um eine Drehzahl des Elektromotors 26 beispielsweise über den Sensor 58c, der mit dem Elektromotor 26 verknüpft ist, zu überwachen. Die Elektromotorschwellenwertdrehzahl kann zum Beispiel 100 Umdrehungen pro Minute, 300 Umdrehungen pro Minute oder eine Leerlaufdrehzahl von 500 oder 600 Umdrehungen pro Minute betragen. In anderen Ansätzen wird die Ausrückkupplung 14 gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig mit der Betätigung des Elektromotors 26 geschlossen.
Das Schließen der Ausrückkupplung 14 nutzt die Drehungsträgheit des Elektrmotors 26 aus, um dem Motor 12 Drehmoment bereitzustellen, wodurch der Motor 12 veranlasst wird, sich zu drehen. An diesem Punkt kann die Elektromotordrehzahl fallen, wenn sich das Ausrückkupplungsdrehmoment bildet, oder die Motordrehzahl kann sogar gesperrt werden.
Wie erläutert, ist die von der Hochspannungsbatterie 16 bereitgestellte Energie möglicherweise nicht genug, um den Elektromotor 26 ausreichend mit Leistung zu versorgen, um den Motor 12 vollständig anzukurbeln. Die Steuerung 54 ist deshalb konfiguriert, um eine Betätigung des Niederspannungsstarters 22 zu bewirken, um ein zweites Drehmoment auf den Motor 12 aufzubringen. Der Niederspannungsstarter 22 ist vorzugsweise ein riemengetriebener integrierter Startergenerator, der einen Riemen (nicht gezeigt) beinhaltet, der eine Welle (nicht gezeigt) des Motors 12 antreibt.
Bei einem bevorzugten Ansatz wird der Motor 12 vor der Betätigung des Niederspannungsstarters 22 auf einen Motordrehzahlschwellenwert gedreht. Auf diese Weise kann die Steuerung 54 ausgelegt sein, um eine Drehzahl des Motors 12 beispielsweise über den Sensor 58a, der mit dem Motor 12 verknüpft ist, zu überwachen. Der Motordrehzahlschwellenwert kann beispielsweise mindestens 50 Umdrehungen pro Minute betragen. Auf diese Weise verzögert die Steuerung 54 die Betätigung des Niederspannungsstarters 22, so dass der Niederspannungsstarter 22 dem Motor 12 ein Drehmoment bereitstellt, während sich der Motor 12 mit einer geringen Drehzahl bewegt, wodurch das Risiko eines Riemenschlupfs verringert wird.
Bei anderen Ansätzen wird der Niederspannungsstarter 22 gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig mit der Betätigung des Elektromotors 26 betätigt. Bei noch weiteren Ansätzen wird der Niederspannungsstarter 22 gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig mit der Betätigung des Elektromotors 26 unter Strom gesetzt und wird nur betätigt, sobald die Motordrehzahl den Motordrehzahlschwellenwert erreicht.
Man hat herausgefunden, dass die hierin beschriebene koordinierte Betätigung des Elektromotors 26 und des Niederspannungsstarters 22 dem Motor 12 das Drehmoment bereitstellt, das notwendig ist, um den Motor 12 bei sehr kalten Temperaturen zu starten.
Bezugnehmend auf 3 beinhaltet ein Verfahren 100 zum Starten eines Motors eines Fahrzeugs Empfangen (110) einer Anforderung zum Starten des Motors an einer Steuerung. Das Verfahren beinhaltet ferner Empfangen (120) einer Temperaturmessung an einer Steuerung. Die Temperaturmessung kann beispielsweise eine Umgebungslufttemperaturmessung sein.
Wenn die Temperaturmessung bei 130 größer als eine Schwellenwerttemperaturmessung ist, kann das Verfahren bei 140 enden. Auf diese Weise kann der Motor unter Verwendung jedes geeigneten Verfahrens gestartet werden.
Wenn die Temperaturmessung bei 130 geringer als eine Schwellenwerttemperaturmessung ist, beinhaltet das Verfahren Verwenden (150) einer elektrischen Maschine, um ein erstes Drehmoment auf den Motor aufzubringen. Die Schwellenwerttemperaturmessung kann beispielsweise in einem Bereich von -30 bis +5 Grad Celsius liegen.
Bei einigen Ansätzen bringt die elektrische Maschine das erste Drehmoment über eine Ausrückkupplung auf den Motor auf. Das Sperren der Ausrückkupplung koppelt die Drehungsträgheit der elektrischen Maschine mit dem Motor, um eine Drehzahl des Motors zu erhöhen. Die Ausrückkupplung kann als Reaktion darauf, dass eine Drehzahl der elektrischen Maschine einen Schwellenwert der Drehzahl der elektrischen Maschine erreicht, geschlossen werden. Der Schwellenwert der Drehzahl der elektrischen Maschine kann beispielsweise mindestens 300 Umdrehungen pro Minute betragen.
Als Reaktion darauf, dass eine Motordrehzahl einen Motordrehzahlschwellenwert erreicht, beinhaltet das Verfahren Verwenden (160) eines Starters, um ein zweites Drehmoment auf den Motor aufzubringen. Der Motordrehzahlschwellenwert kann beispielsweise mindestens 50 Umdrehungen pro Minute betragen. In einem bevorzugten Ansatz ist der Starter ein riemengetriebener integrierter Startergenerator (BISG). Andere Starter werden hierin ausdrücklich in Betracht gezogen. In einigen Ansätzen wird der Starter vor dem Aufbringen des zweiten Drehmoments vom Starter zum Motor in einem erregten Modus betrieben.
Die hierin beschriebenen Ansätze für einen Motorstart können bei sehr kalten Temperaturbedingungen während eines anfänglichen Motorstarts sowie während eines erneuten Motorstarts (z. B. bei einem Motor, der für automatisches Stoppen und Starten konfiguriert ist) genutzt werden.
Obwohl vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Vielmehr sind die in der Beschreibung verwendeten Worte Worte der Beschreibung anstatt Begrenzung, wobei sich versteht, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Gedanken und Umfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung auszubilden.

Claims

Fahrzeug, umfassend: einen Motor; eine elektrische Maschine, die an ein Getriebeelement gekoppelt ist, wobei die elektrische Maschine durch eine Kupplung selektiv mit dem Motor gekoppelt ist; einen riemengetriebenen integrierten Startergenerator (BISG), der operativ an den Motor gekoppelt ist; und eine elektronische Steuerung, die einen oder mehrere Eingänge, die ausgelegt sind, um eine Temperaturmessung und eine Anforderung zum Starten des Motors zu empfangen, umfasst, wobei die elektronische Steuerung dazu programmiert ist, als Reaktion darauf, dass der eine oder die mehreren Eingänge die Anforderung zum Starten des Motors und die Temperaturmessung unter einer Schwellenwerttemperaturmessung empfangen, eine Betätigung der elektrischen Maschine zu bewirken und die Kupplung zu schließen, um ein erstes Drehmoment auf den Motor aufzubringen, und als Reaktion darauf, dass eine Motordrehzahl einen Motordrehzahlschwellenwert erreicht, eine Betätigung des BISG zu bewirken, um ein zweites Drehmoment auf den Motor aufzubringen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die elektronische Steuerung dazu programmiert ist, als Reaktion darauf, dass eine Drehzahl der elektrischen Maschine einen Schwellenwert der Drehzahl der elektrischen Maschine erreicht, die Kupplung zu schließen.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei der Schwellenwert der Drehzahl der elektrischen Maschine mindestens 300 Umdrehungen pro Minute beträgt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Motordrehzahlschwellenwert mindestens 50 Umdrehungen pro Minute beträgt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Temperaturmessung eine Umgebungslufttemperaturmessung ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Schwellenwerttemperaturmessung in einem Bereich von -30 bis +5 Grad Celsius liegt.
Verfahren zum Starten eines Motors eines Fahrzeugs, umfassend: Empfangen einer Motorstartanforderung und einer Temperaturmessung an einer Steuerung; als Reaktion darauf, dass die Temperaturmessung geringer als eine Schwellenwerttemperaturmessung ist, Verwenden einer elektrischen Maschine, um ein erstes Drehmoment auf den Motor aufzubringen; und als Reaktion darauf, dass eine Motordrehzahl einen Motordrehzahlschwellenwert erreicht, Verwenden eines Starters, um ein zweites Drehmoment auf den Motor aufzubringen.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die elektrische Maschine das erste Drehmoment über eine Ausrückkupplung auf den Motor aufbringt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Ausrückkupplung als Reaktion darauf, dass eine Drehzahl der elektrischen Maschine einen Schwellenwert der Drehzahl der elektrischen Maschine erreicht, geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schwellenwert der Drehzahl der elektrischen Maschine mindestens 300 Umdrehungen pro Minute beträgt.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Motordrehzahlschwellenwert mindestens 50 Umdrehungen pro Minute beträgt.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Starter ein riemengetriebener integrierter Startergenerator (BISG) ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Temperaturmessung eine Umgebungslufttemperaturmessung ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Schwellenwerttemperaturmessung in einem Bereich von -30 bis +5 Grad Celsius liegt.
Verfahren zum Starten eines Motors, umfassend: als Reaktion auf Empfangen einer Motorstartanforderung und eine Temperatur, die unter einer Schwellenwerttemperatur liegt, Bereitstellen von Leistung an einen Elektromotor, um den Elektromotor zu drehen; Sperren einer Kupplung, um die Drehungsträgheit des Elektromotors mit dem Motor zu koppeln, um eine Motordrehzahl zu erhöhen; und als Reaktion darauf, dass die Motordrehzahl einen Motordrehzahlschwellenwert erreicht, Aufbringen eines Drehmoments von einem Starter auf den Motor.