DE102005046340A1

DE102005046340A1 - Verfahren zum bedarfsgerechten Einstellen eines Betriebszustands von Verbrauchern eines Energiesystems bei einem Fahrzeug mit einem Start-/Stopp-System

Info

Publication number: DE102005046340A1
Application number: DE102005046340A
Authority: DE
Inventors: Guido Ehlers
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2005-09-28
Filing date: 2005-09-28
Publication date: 2007-04-05
Anticipated expiration: 2025-09-29
Also published as: DE102005046340B4

Abstract

Verfahren zum bedarfsgerechten Einstellen eines Betriebszustands von zumindest einem Verbraucher eines Energiesystems in einem Fahrzeug mit einem Start/Stopp-System für einen Motor des Fahrzeugs, bei dem die Schritte Ausschalten des im laufenden Zustand befindlichen Motors durch das Start/Stopp-System, Erzeugen eines den durch das Start/Stopp-System herbeigeführten ausgeschalteten Zustand des Motors charakterisierenden Zustandssignals, Einstellen eines zumindest in der Zeitdauer des ausgeschalteten Zustands des Motors vorliegenden Betriebszustands von zumindest einem Verbraucher im Fahrzeug in Abhängigkeit von dem Zustandssignal durchgeführt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum bedarfsgerechten Einstellen eines Betriebszustands von Verbrauchern eines Energiesystems, insbesondere eines Bordnetzes, bei einem Fahrzeug mit einem Start-/Stopp-System für einen Motor des Fahrzeugs.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 198 38 248 A1 ist ein Verfahren zur Ansteuerung elektrischer Verbraucher in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs bekannt. Die Verbraucher sollen dabei derart angesteuert werden, dass unter allen Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs der bestmögliche Fahrkomfort gewährleistet wird. Dazu werden Verbraucher in Strategiegruppen klassifiziert, wobei die gleichzeitige oder zeitversetzte Ansteuerung der elektrischen Verbraucher durch eine Steuereinheit nach Bewertung der Schaltanforderungen übergeordneter elektrischer Verbraucher und die Freigabe der Ansteuerungen entsprechend der festgesetzten Algorithmen durchgeführt wird. Ob ein Verbraucher zugeschaltet wird und mit welcher Leistung er betrieben werden kann, wird auf Basis von Eingangs- und Bewertungskriterien entschieden. Darüberhinaus sind aus der DE 32 15 642 A1 und der DE 32 28 561 C2 jeweils automatische Start-/Stopp-Systeme für Motoren eines Kraftfahrzeugs bekannt. Bei den automatischen Start-/Stopp-Systemen erfolgt eine Beurteilung, ob die Bedingungen für eine automatische Motorabschaltung vorliegen oder nicht, auf der Basis von Ausgangssignalen einer Vielzahl von Sensoren und Schaltern, die die Betriebsbedingungen unterschiedlicher Fahrzeugteile überwachen und übermitteln. Auch wenn das Ergebnis dieser Überwachung die Bedingungen für eine automatische Motorabschaltung erfüllt, wird diese nicht vorgenommen, wenn die Temperatur des Motorkühlwassers vorgegebene Temperaturgrenzwerte überschreitet.

Des weiteren ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 101 00 889 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Realisierung eines Start-/Stopp-Betriebs bei Fahrzeugen beschrieben. Um eine bestmögliche Ausgestaltung einer Energieversorgung für Fahrzeuge mit Start-/Stopp-Systemen gewährleisten zu können, wird vorgeschlagen, zwei Batterien im Fahrzeug anzuordnen. Im Start-/Stopp-Betrieb während einer Motorstillstandszeit eine der beiden Batterien über einen Gleichspannungswandler so lange uneingeschränkt mit versorgt, bis das Spannungsniveau der im ersten Teilversorgungsnetz angeordneten weiteren Batterie einen vorgegebenen ersten Schwellenwert erreicht. Unterschreitet das Spannungsniveau der weiteren Batterie diesen vorgegebenen ersten Schwellenwert, wird eine Ladestromübertragung von dieser weiteren Batterie über den Gleichspannungswandler der zuerst genannten Batterie begrenzt und damit in Kauf genommen, dass sich die erstgenannte Batterie weiter entlädt. Sinkt das Spannungsniveau der weiteren Batterie weiter ab und unterschreitet es einen zweiten vorgegebenen Schwellenwert, dann wird der Leistungsverbrauch einiger oder aller Bordnetzverbraucher reduziert. Dies kann dadurch geschehen, dass im Sinne einer Prioritätsliste Verbraucher niedriger Priorität vollständig abgeschaltet werden oder dass einige oder alle Verbraucher bezüglich des Leistungsverbrauchs reduziert werden. Das Abschalten der Verbraucher erfolgt somit in Abhängigkeit vom Ladezustand der Batterien. Verbraucher werden somit erst dann abgeschaltet oder deaktiviert, wenn die Batterien in einer Motorstillstandszeit relativ stark entladen sind und ein Wiederstart des Motors gefährdet ist. Der starke Entladezustand der Batterien muss dann bei einem erneuten Motor5start, wenn dieser überhaupt noch möglich ist, wieder aufgeladen werden, wodurch ein erhöhter Kraftstoffverbrauch auftritt.

Bei den bekannten Vorrichtungen und Verfahren kann keine bedarfsgerechte Einstellung von Verbrauchern, welche in einem Energiesystem eines Fahrzeugs angeordnet sind, insbesondere im Hinblick auf einen optimierten Energieverbrauch des Fahrzeugs mit einem Start-/Stopp-System gewährleistet werden. Da eine Fahrzeugbatterie durch elektrische Verbraucher, beispielsweise aktive Steuergeräte, entladen wird, wenn das Fahrzeug steht, die Zündung eingeschaltet ist und der Generator keine elektrische Energie liefert, da er durch den Motor des Fahrzeugs nicht angetrieben wird, ist es gerade in den Zeitdauern, in denen der Motor des Fahrzeugs ausgeschaltet ist, besonders wichtig, ein effizientes und effektives Energiemanagement im Energiesystem durchzuführen. Erfolgt dies in den Zeitdauern, in denen der Motor ausgeschaltet ist, nicht, so ist es im nächsten Fahrzyklus, in dem der Motor wieder gestartet wird, wieder erforderlich, dass die in der Zeitdauer, in der der Motor abgeschaltet bzw. ausgeschaltet war, entnommene Energie wieder erzeugt und eingespeichert werden muss. Aus dem genannten Stand der Technik ist kein effizientes Energiemanagement, insbesondere in Zeitdauern, in denen der Motor des Fahrzeugs ausgeschaltet ist, bekannt. Es wird dort lediglich beschrieben, dass eine Vorrichtung angegeben ist, in der zumindest zwei Batterien erforderlich sind und zunächst die Ladezustände dieser beiden Batterien in Zeitdauern, in denen der Motor des Fahrzeuges ausgeschaltet ist, betrachtet werden und erst dann, wenn diese Ladezustände bestimmte Schwellwerte unterschreiten, ein Abschalten oder ein Ändern der Betriebszustände von Verbrauchern des Bordnetzes durchgeführt wird.

Durch ein effektives und effizientes Energiemanagement der Verbraucher in Motorstillstandszeiten kann die Absenkung des Kraftstoffverbrauchs des Fahrzeugs erreicht werden, da eine geringere Energieentnahme zu diesen Motorstillstandszeiten erfolgt und somit bei gestartetem Motor keine oder eine deutlich geringere Energiemenge wieder erzeugt und eingespeichert werden muss.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum bedarfsgerechten Einstellen eines Betriebszustands zumindest eines Verbrauchers eines Energiesystems in einem Fahrzeug zu schaffen, bei dem in Motorstillstandszeiten ein effektives und effizientes Energiemanagement im Energiesystem durchgeführt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum bedarfsgerechten Einstellen eines Betriebszustands von zumindest einem Verbraucher eines Energiesystems in einem Fahrzeug, welches ein Start-/Stopp-System für einen Motor des Fahrzeugs aufweist, wird ein zunächst eingeschalteter Motor bzw. ein sich im laufenden Zustand befindlicher Motor durch das Start-/Stopp-System ausgeschaltet bzw. abgeschaltet. In einem weiteren Verfahrensschritt wird ein den durch das Start-/Stopp-System herbeigeführten ausgeschalteten Zustand des Motors charakterisierendes Zustandssignal erzeugt. Abhängig von diesem Zustandssignal wird ein bedarfsgerechtes Einstellen eines zumindest in der Zeitdauer des ausgeschalteten Zustands des Motors vorliegender Betriebszustand von zumindest dem einen Verbraucher im Fahrzeug eingestellt. Bei der Erfindung wird somit ein Zustandssignal definiert, das anzeigt, ob der Motor durch einen Eingriff der Start-/Stopp-Steuerung aktiv ausgeschaltet wurde. In Abhängigkeit dieses Zustandssignals werden dann zumindest ein Verbraucher des Energiesystems in einen bedarfsgerechten Betriebszustand im Hinblick auf ein effizientes und optimiertes Energiemanagement des gesamten Energiesystems während der Motorstillstandszeitdauer übergeführt.

In bevorzugter Weise wird der eingestellte Betriebszustand des zumindest einen Verbrauchers im Hinblick auf einen zumindest reduzierten Energieverbrauch ausgewählt. Bevorzugterweise wird der zumindest eine Verbraucher bedarfsgerecht in einen Stand-by-Modus übergeführt oder bedarfsabhängig deaktiviert. Dadurch kann erreicht werden, dass in Abhängigkeit des Zustandssignals während den Motorstillstandszeiten die benötigte elektrische Energie soweit wie möglich reduziert wird. Dadurch kann auch die während dieser Motorstillstandszeitdauer und somit auch die während der Standphase des Start-/Stopp-Systems bei eingeschalteter Zündung aus dem Energiespeicher des Fahrzeugs, insbesondere der Batterie des Fahrzeugs, entnommene Energie, wesentlich reduziert werden. In Abhängigkeit des Zustandssignals kann somit das Energiemanagement des zumindest einen Verbrauchers des Energiesystems des Fahrzeugs während der Motorstillstandszeitdauer in effizienter Weise durchgeführt werden und optimiert werden. Dadurch kann auch erreicht werden, dass nur ein relativ geringer Energieanteil einer auf die Motorstillstandszeitdauer folgenden aktiven Betriebszeitdauer (gestarteter Motor) wieder erzeugt und in den Energiespeicher des Fahrzeugs eingespeichert werden muss. Dadurch kann folglich eine deutliche Absenkung des Kraftstoffverbrauchs erzielt werden. Die Energieentnahme in der Motorstillstandszeitdauer bei eingeschalteter Zündung kann durch die vorliegende Erfindung in gezielter Weise minimiert und dadurch der Kraftstoffverbrauch weiter abgesenkt werden.

In vorteilhafter Weise weist das Fahrzeug zumindest zwei Verbraucher und somit eine Mehrzahl an Verbrauchern auf, wobei diese in Prioritätsgruppen im Hinblick auf ihren Energieverbrauch bei ausgeschaltetem Motor und somit während einer Motorstillstandszeitdauer kategorisiert werden. Die Kategorisierung in die Prioritätsgruppen kann dabei derart erfolgen, dass in beispielsweise eine erste Prioritätsgruppe diejenigen Verbraucher eingruppiert werden, welche während einer Motorstillstandszeitdauer nicht benötigt werden und somit vollständig deaktiviert werden können. In einer weiteren Prioritätsgruppe können diejenigen Verbraucher kategorisiert werden, welche während einer Motorstillstandszeitdauer zumindest in einem Stand-by-Modus vorhanden sein müssen, um beispielsweise Überwachungs- und/oder Speichervorgänge durchführen zu können.

In vorteilhafter Weise ist der zumindest eine Verbraucher mit einem Kommunikationsbus, insbesondere einem CAN oder einen Flex-Ray-Bus, des Fahrzeugs verbunden und das Zustandssignal wird in bevorzugter Weise über den Kommunikationsbus an den zumindest einen Verbraucher übertragen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der zumindest eine Verbraucher oder zumindest einer von mehreren Verbrauchern über eine diskrete elektrische Verbindung verfügt und das Zustandssignal über diese diskrete elektrische Verbindung übertragen wird. Der oder die Verbraucher, welche als Steuergeräte ausgebildet sein können, können somit abhängig von dem Zustandssignal bedarfsgerecht in einen vorgebbaren Betriebszustand während eines ausgeschalteten Zustands des Motors übergeführt werden und somit deren Stromaufnahme reduziert werden. Das Fahrzeug kann über ein konventionelles Antriebssystem, insbesondere eine Brennkraftmaschine, oder aber auch über einen Hybrid-Antrieb verfügen. Die Steuergeräte können zum Steuern von Sicherheits- und/oder Komfortsystemen des Fahrzeugs ausgebildet sein. Das Fahrzeug weist bevorzugt lediglich eine Batterie als Energiespeichereinheit auf. Bei der Erfindung erfolgt die Einstellung des Betriebszustands des zumindest einen Verbrauchers während einer Motorstillstandszeitdauer lediglich abhängig von dem Zustandssignal und quasi unabhängig von einem während dieser Motorstillstandszeitdauer vorliegenden Ladezustand einer oder mehrerer Batterien des Fahrzeugs. Das Überführen der entsprechenden Verbraucher in die für das Energiemangagement optimalen Betriebszustände während einer Motorstillstandszeitdauer kann somit sehr schnell und aufwandsarm durchgeführt werden und insbesondere unmittelbar nach Vorliegen des Zustandssignals eingeleitet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Im Ausführungsbeispiel weist ein Fahrzeug ein konventionelles Antriebssystems in Form einer Brennkraftmaschine auf, wobei in dem Fahrzeug ein erstes Steuergerät angeordnet ist, welches zur Steuerung eines ESP-System (elektronisches Stabilitätsprogramms) ausgebildet ist. Dieses erste Steuergerät wird nachfolgend als ESP-Steuergerät bezeichnet. Des weiteren weist das Fahrzeug im Ausführungsbeispiel ein zweites Steuergerät auf, welches zur Steuerung eines Motorlüfter-Systems ausgebildet ist. Dieses zweite Steuergerät wird nachfolgend als Motorlüfter-Steuergerät bezeichnet. Die oben genannten Steuergeräte sind lediglich beispielhaft und können im Hinblick auf die dem Fachmann in einem Fahrzeug bekannten Steuergeräte in beliebiger Weise ergänzt werden.
Das ESP-Steuergerät wird im Ausführungsbeispiel gemäß einem Schritt S1 in eine erste Prioritätsgruppe eingeordnet. Diese erste Prioritätsgruppe umfasst all diejenigen Steuergeräte, welche während einer Motorstillstandszeitdauer im Hinblick auf ein sicheres und komfortables Betreiben des Fahrzeuges nicht benötigt werden und in dieser Motorstillstandszeitdauer vollständig deaktiviert werden können, um keine Energie zu verbrauchen. Das Motorlüfter-Steuergerät wird in eine zweite Prioritätsgruppe eingeordnet, wobei diese zweite Prioritätsgruppe all diejenigen Verbraucher bzw. Steuergeräte umfasst, welche während einer Motorstillstandszeitdauer nicht vollständig deaktiviert werden können und zumindest in einem Stand-by-Modus oder einem Betriebsmodus mit reduziertem Energieverbrauch bereitgestellt werden müssen. Das ESP-Steuergerät kann bei ausgeschaltetem Motor und eingeschalteter Zündung vollständig deaktiviert werden und muss während dieser Zeitdauer nicht betriebsbereit sein. Es reicht aus, wenn die Betriebsbereitschaft und somit die vollständige Aktivierung dieses ESP-Steuergeräts auf ein entsprechendes Signal hin nach einem Starten des Motors gegeben ist.
Gemäß einem Schritt S2 wird ein Zustandssignal erzeugt, welches den durch das Start-/Stopp-System des Fahrzeugs herbeigeführten ausgeschalteten Zustand des Motors charakterisiert.
Dieses erzeugte Zustandssignal wird gemäß dem Schritt S3 im Ausführungsbeispiel über einen CAN-Bus des Fahrzeugs, mit dem sowohl das ESP-Steuergerät als auch das Motorlüfter-Steuergerät elektrisch verbunden ist, übertragen. Wird dieses Zustandssignal vollständig und fehlerfrei von dem ESP-Steuergerät und/oder dem Motorlüfter-Steuergerät empfangen, so muss in jedem der betroffenen Steuergeräte, in denen das Zustandssignal vollständig und fehlerfrei empfangen wurde, eine intelligente Auswertung des Zustandssignals durchgeführt werden (Schritt S4). Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Sicherheit und der Komfort des Fahrzeugs sowie des Fahrzeugnutzers nicht negativ beeinträchtigt werden darf.
Gemäß einem Schritt S5 wird dann abhängig vom ausgewerteten Zustandssignal das ESP-Steuergerät vollständig deaktiviert, wobei das Motorlüfter-Steuergerät in einen Zustand mit reduziertem Energieverbrauch übergeführt wird. Dies kann dadurch erfolgen, dass bei ausgeschaltetem Motor die Belüftung des Motors nicht oder nur in reduzierter Weise erfolgen muss.

Claims

Verfahren zum bedarfsgerechten Einstellen eines Betriebszustands von zumindest einem Verbraucher eines Energiesystems in einem Fahrzeug mit einem Start/Stopp-System für einen Motor des Fahrzeugs, bei dem folgende Schritte durchgeführt werden: a) Ausschalten des im laufenden Zustand befindlichen Motors durch das Start/Stopp-System; b) Erzeugen eines den durch das Start/Stopp-System herbeigeführten ausgeschalteten Zustand des Motors charakterisierenden Zustandssignals; c) Einstellen eines zumindest in der Zeitdauer des ausgeschalteten Zustands des Motors vorliegenden Betriebszustands von zumindest einem Verbraucher im Fahrzeug in Abhängigkeit von dem Zustandssignal.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der in Schritt c) eingestellte Betriebszustand des Verbrauchers einen Betriebszustand mit zumindest reduziertem Energieverbrauch darstellt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass der zumindest eine Verbraucher gemäß Schritt c) bedarfsgerecht in einen Stand-by-Modus übergeführt wird oder deaktiviert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug zumindest zwei Verbraucher aufweist, wobei die Verbraucher in Prioritätsgruppen im Hinblick auf ihren Energieverbrauch bei ausgeschaltetem Motor kategorisiert werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Verbraucher abhängig von ihrer Zugehörigkeit zu einer entsprechenden Prioritätsgruppe in einen Stand-by-Modus übergeführt oder deaktiviert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Verbraucher mit einem Kommunikationsbus, insbesondere einem CAN- oder eine Flex-Ray-Bus, des Fahrzeugs verbunden ist und das Zustandssignal über den Kommunikationsbus an den Verbraucher übertragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zustandssignal über eine diskrete elektrische Verbindung an zumindest einen der Verbraucher übertragen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein konventionelles Antriebssystem oder einen Hybrid-Antrieb aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Verbraucher ein Steuergerät zum Steuern von Sicherheits- und/oder Komfortsystemen des Fahrzeugs ist.