DE102009029227A1

DE102009029227A1 - Start-Stopp-Steuerung und Verfahren zum Betreiben derselben

Info

Publication number: DE102009029227A1
Application number: DE102009029227A
Authority: DE
Inventors: Cannaiah Umesha; Alex Dcruz John; M P Mahendra; Balasubramaniam Balasubramaniam
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2009-09-04
Filing date: 2009-09-04
Publication date: 2011-03-10
Also published as: WO2011026821A1; IN2012DN00432A; CN102483026A

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Start-Stopp-Steuerung (1) für einen Start-Stopp-Betriebsmodus einer Brennkraftmaschine (3) in einem Kraftfahrzeug (5) beschrieben, wobei die Brennkraftmaschine (3) mit einer von einer elektrischen Energiequelle (4) gespeisten Startvorrichtung (2) gestartet wird. Um die Zuverlässigkeit eines Start-Stopp-Betriebsmodus der Brennkraftmaschine (3) in einem Kraftfahrzeug (5) zu erhöhen, wird ein Betriebszustand der elektrischen Energiequelle (4) erfasst und eine Stopp-Freigabe aktiviert, falls der Betriebszustand der elektrischen Energiequelle (4) für einen Start der Brennkraftmaschine (3) mit der Startvorrichtung (2) ausreichend ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Start-Stopp-Steuerung für einen Start-Stopp-Betriebsmodus einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug, wobei die Brennkraftmaschine mit einer von einer elektrischen Energiequelle gespeisten Startvorrichtung gestartet wird. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Start-Stopp-Steuerung mit einer Schaltlogik für einen Start-Stopp-Betriebsmodus einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug, wobei die Brennkraftmaschine mit einer von einer elektrischen Energiequelle gespeisten Startvorrichtung startbar ist. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Computerprogrammprodukt.
Es sind Fahrzeuge mit einem Start-Stopp-Betriebsmodus einer Brennkraftmaschine bekannt, der von einer Start-Stopp-Steuerung ausgeführt wird, um einen Kraftstoffverbrauch und CO₂-Emissionen zu reduzieren. Mit Hilfe Start-Stopp-Betriebsmodus wird insbesondere auch bei einer kurzzeitigen Unterbrechung eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs die Brennkraftmaschine gestoppt und für eine Weiterfahrt des Fahrzeugs mit einer elektrisch angetriebenen Startvorrichtung, insbesondere mit einem Startermotor, wieder gestartet. Die Startvorrichtung wird aus einer elektrischen Energiequelle, beispielsweise einer Batterie, gespeist wird. Eine solche Unterbrechung kann beispielsweise durch eine Rotphase einer Ampel, bei der das Fahrzeug halten muss, bedingt sein.
Die DE 10 2005 021 227 A1 beschreibt eine Start-Stopp-Steuerung, bei der die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs zum Starten mit einem elektrisch betriebenen Startermotor angedreht wird.
Die DE 10 2004 004 173 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung einer abgetrennten oder defekten Batterie in einem Kraftfahrzeug mittels einer Auswerteeinheit zur Auswertung einer Frequenz einer Welligkeit einer Bordnetzspannung.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Start-Stopp-Steuerung, ein Verfahren zum Betreiben der derselben und ein Computerprogrammprodukt der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Zuverlässigkeit eines Start-Stopp-Betriebsmodus der Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug erhöht wird.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Gegenstand der Patentansprüche 1, 11 und 12 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Ein Erfindungsgedanke ist, dass ein Betriebszustand einer elektrischen Energiequelle ermittelt wird und eine Stopp-Freigabe aktiviert bleibt oder wird, falls der Betriebszustand der elektrischen Energiequelle für einen Start der Brennkraftmaschine mit der Startvorrichtung ausreichend ist. Mit der Stopp-Freigabe lässt sich bei einem Start-Stopp-Betriebsmodus des Kraftfahrzeugs ein Stopp der Brennkraftmaschine, beispielsweise bei einer kurzen Unterbrechung des Fahrbetriebs, steuern, und zwar indem bei aktivierter Stopp-Freigabe ein Stopp der Brennkraftmaschine zugelassen beziehungsweise bei deaktivierter Stopp-Freigabe nicht zugelassen wird. So lässt sich für einen Stopp der Brennkraftmaschine der Betriebszustand der Energiequelle berücksichtigen. Es wird also festgestellt, ob die Brennkraftmaschine für eine Weiterfahrt des Fahrzeugs wieder gestartet werden kann, also die elektrische Energiequelle genügend elektrische Energie für einen Wiederstart mit einer elektrischen Startvorrichtung liefern kann. Also wird die Zuverlässigkeit des Start-Stopp-Betriebsmodus erhöht und ein unbeabsichtigtes Ende des Fahrbetriebs verhindert.
Die Aufgabe wird auch durch eine Start-Stopp-Steuerung dadurch gelöst, dass die Start-Stopp-Steuerung, insbesondere für ein zuvor oder nachfolgend genanntes Verfahren, in Wirkverbindung mit einer Messvorrichtung und einer Auswertevorrichtung zum Erfassen des Betriebszustands der elektrischen Energiequelle und in Wirkverbindung mit der Stopp-Freigabe ausgebildet ist, die aktiviert bleibt, falls der Betriebszustand der elektrischen Energiequelle für einen Start der Brennkraftmaschine mit der Startvorrichtung ausreichend ist. Mit der Messvorrichtung lässt sich der jeweils aktuelle Betriebszustand der Energiequelle erfassen und es lässt sich mit der Auswertevorrichtung überprüfen, ob der jeweils ermittelte Betriebszustand der Energiequelle einen Start der Brennkraftmaschine zulässt. Dadurch wird die Zuverlässigkeit des Start-Stopp-Betriebsmodus erhöht, indem durch die Messung und Auswertung sich eine genaue Information über den jeweiligen tatsächlichen Betriebszustand der Energiequelle gewinnen lässt, und zwar aktuell, also in zeitlicher Nähe zu einem Startvorgang, für den die Energiequelle benötigt wird.
Der Betriebszustand der elektrischen Energiequelle umfasst also insbesondere eine Information über die Fähigkeit der Energiequelle, eine gewisse Leistung über eine bestimmte Zeit abgeben zu können, und zwar zumindest die Leistung beziehungsweise Energie, die zum Starten der Brennkraftmaschine mit der elektrischen Startvorrichtung benötigt wird.
Die elektrische Energiequelle kann eine Vorrichtung sein, die elektrische Energie durch Umwandlung aus einer anderen Energieform liefert, beispielsweise eine Brennstoffzelle. Vorzugsweise ist die elektrische Energiequelle in Form eines elektrischen Energiespeichers, insbesondere als Batterie oder als ein Leistungskondensator, beispielsweise in Form eines Doppelschichtkondensators, ausgebildet. In einem Energiespeicher lässt sich während eines Betriebs der Brennkraftmaschine Energie, und zwar vorzugsweise elektrische Energie, beispielsweise aus einem Generator, speichern, die dann bei dem Start-Stopp-Betriebsmodus für den Start der Brennkraftmaschine genutzt werden kann. Mit einem solchen Energiespeicher kann eine im Wesentlichen unabhängige Energiequelle realisiert werden, der insbesondere nicht unmittelbar von außerhalb des Fahrzeuges Energie zugeführt werden muss, beispielsweise durch Betanken mit einem Energieträger. Somit lässt sich die Zuverlässigkeit des Start-Stopp-Betriebsmodus durch den, insbesondere fahrzeuginternen und autarken, Energiespeicher erhöhen und ein Wartungsaufwand reduzieren.
Vorzugsweise wird als Betriebszustand ein Ladezustand der elektrischen Energiequelle gemessen, wobei der Ladezustand ein Maß für die elektrische Energie darstellt, die von der Energiequelle noch bis zu ihrer Erschöpfung abgegeben werden kann. Der Ladezustand kann also beispielsweise für eine Brennstoffzelle als Energiequelle die Menge eines Brennstoffs oder, vorzugsweise, die in einer Batterie oder einem Leistungskondensator gespeicherte elektrische Ladung beschreiben.
Es ist bevorzugt, dass die Messvorrichtung als eine Spannungsmessvorrichtung ausgebildet ist, sodass mit der Spannungsmessvorrichtung der Betriebszustand, also insbesondere der Ladezustand, der elektrischen Energiequelle gemessen werden kann. Bei einer Batterie oder einem Leistungskondensator als Energiequelle lässt sich aus einer Spannungsmessung eine verbleibende elektrische Ladung der Energiequelle messen. Dabei ist eine Spannungsmessvorrichtung einfach und kostengünstig, auch mit hoher Präzision, realisierbar, sodass sich der Betriebszustand der Energiequelle genau bestimmen lässt und somit die Zuverlässigkeit des Start-Stopp-Betriebsmodus erhöht wird.
Vorzugsweise wird der Betriebszustand der elektrischen Energiequelle während einem Entladevorgang gemessen, also während der Energiequelle elektrische Energie entnommen wird und die Energiequelle also elektrisch belastet wird. Insbesondere auch bei einer Batterie als Energiequelle lässt sich durch den Stromfluss bei dem Entladevorgang ein Innenwiderstand der Energiequelle berücksichtigen und der Betriebszustand, insbesondere der Ladezustand, genauer bestimmen. So wird die Zuverlässigkeit bei der Ermittlung des Betriebszustandes erhöht.
Um bei der Ermittlung des Betriebszustands die elektrische Energiequelle mit einem hohen Entladestrom zu belasten oder auch um Energie der Energiequelle nicht ungenutzt zu verbrauchen, kann der Betriebszustand, insbesondere durch eine Spannungsmessung, während eines Startvorgangs der Brennkraftmaschine gemessen werden, und zwar insbesondere bei einem Starten der Brennkraftmaschine mit einem Startermotor der Startvorrichtung. Da bei einem Startvorgang. aus der Energiequelle Energie entnommen wird, kann so umgehend festgestellt werden, ob der Betriebszustand der Energiequelle für einen weiteren Start der Brennkraftmaschine ausreichend ist. Gegebenenfalls kann eine Regeneration der Energiequelle, beispielsweise ein Ladevorgang einer Batterie, gestartet werden und die Stopp-Freigabe erst dann aktiviert werden, also ein Stopp der Brennkraftmaschine erst dann zugelassen werden, falls der Betriebszustand der elektrischen Energiequelle für einen Start der Brennkraftmaschine mit der Startvorrichtung ausreichend ist. Im Übrigen kann auf einen kritischen Betriebszustand der Energiequelle, insbesondere bei wiederholtem oder längerem Auftreten, beispielsweise mittels einer Anzeige in einer Instrumententafel des Kraftfahrzeugs, hingewiesen werden, um die Energiequelle auszutauschen oder in einer Wartung zu überholen.
Zusätzlich oder auch alternativ kann der Betriebszustand der elektrischen Energiequelle während eines Betriebs der Brennkraftmaschine erfasst werden. Während dem Betrieb der Brennkraftmaschine kann der elektrische Energiebedarf des Kraftfahrzeugs mit einem Generator gedeckt werden, sodass der Betriebszustand unabhängig von einer weiteren Nutzung der Energiequelle ungestört, also insbesondere genauer, ermittelt werden kann. Außerdem kann während des Betriebs der Brennkraftmaschine die Energiequelle regeneriert werden, beispielsweise eine Batterie aufgeladen werden, sodass sich auch ein Fortschritt der Regeneration, beispielsweise ein zunehmender Ladezustand, berücksichtigen oder sogar überwachen lässt. Ferner kann der Start-Stopp-Betriebsmodus während des Betriebs der Brennkraftmaschine an einen sich ändernden Betriebszustand der Energiequelle angepasst werden, indem beispielsweise ab einer hinreichenden Regeneration der Energiequelle eine zuvor deaktivierte Stopp-Freigabe wieder aktiviert wird.
Um eine möglichst zeitnahe Information über den Betriebszustand der Energiequelle zu erhalten, wird vorzugsweise der Betriebszustand der elektrischen Energiequelle bei einer Stopp-Anforderung für einen Stopp der Brennkraftmaschine erfasst, wobei eine Stopp-Anforderung insbesondere ein Signal zum Stoppen der Brennkraftmaschine ist, das beispielsweise bei einem Start-Stopp-Betriebsmodus durch ein Halten des Kraftfahrzeugs, ein Betätigen eines Kupplungspedals oder auch eine Leerlaufstellung des Getriebes ausgelöst wird. So lässt sich unmittelbar vor einem Stopp der Brennkraftmaschine prüfen, ob der Betriebszustand der Energiequelle einen nachfolgenden Start der Brennkraftmaschine ermöglicht, sodass die Zuverlässigkeit des Start-Stopp-Betriebsmodus der Brennkraftmaschine erhöht wird.
Es ist bevorzugt, dass die Stopp-Freigabe, insbesondere nur dann, aktiviert bleibt, falls der Betriebszustand der elektrischen Energiequelle über einem charakteristischen Grenzwert liegt. Der charakteristische Grenzwert kann mindestens dem Energiebedarf der Startvorrichtung zum Starten der Brennkraftmaschine entsprechen. So lässt sich mit der Auswertevorrichtung durch einfaches Vergleichen des erfassten Betriebszustands mit dem Grenzwert bestimmten, ob ein Start der Brennkraftmaschine möglich ist. Der charakteristische Grenzwert kann durch einen Spannungswert definiert werden, beispielsweise etwa 11,6 V bei einer Batterie mit einer Nennspannung von etwa 12,1 V.
Im Übrigen wird beim Starten der Brennkraftmaschine mit der Startvorrichtung eine hohe elektrische Leistung benötigt, sodass ein hoher Entladestrom fließt. Insbesondere bei einer Batterie als Energiequelle wird dann ein deutlicher Spannungseinbruch messbar, sodass der charakteristische Grenzwert auch als ein Spannungseinbruch, beispielsweise unter eine Spannung von 7,5 V bei einer Batterie mit einer Nennspannung von etwa 12,1 V, definiert sein kann. Ferner lässt sich als und/oder aus dem, vorzugsweise maximalen, Spannungseinbruch beim Starten der Brennkraftmaschine der Betriebszustand der Batterie bestimmen.
Bei einem bevorzugten Verfahren wird, während die Brennkraftmaschine mit der Startvorrichtung gestartet, insbesondere mit dem Startermotor angedreht, wird, der Betriebszustand der elektrischen Energiequelle erfasst, beispielsweise indem mit der Spannungsmessvorrichtung eine Batteriespannung als Betriebszustand der Batterie als Energiequelle gemessen wird, und mit dem charakteristischen Grenzwert, beispielsweise 7,5 V, verglichen wird. Dann kann die Stopp-Freigabe zumindest für eine gewisse vorbestimmte Betriebszeit deaktiviert werden, falls der Betriebszustand den charakteristischen Grenzwert zumindest einmal unterschreitet. Es wird dabei das Erfassen und Vergleichen solange durchgeführt, bis die Brennkraftmaschine selbsttätig läuft.
Gemäß einem besonderen Verfahren wird von der Spannungsmessvorrichtung der Start der Brennkraftmaschine durch Detektieren eines definierten Spannungswerts, der beispielsweise 12,7 Volt oder ein anderer vorher festgelegter Wert sein kann, nach dem Spannungseinbruch festgestellt und aufgrund dieses Signals beziehungsweise dieser Information wird die Startvorrichtung ausgespurt und der Startermotor nicht mehr bestromt. Diese Information stellt eine alternative oder zusätzliche Möglichkeit als Ausschaltkriterium der Startvorrichtung dar.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann zusätzlich oder auch alternativ zu der zuvor genannten Ausführungsform der Betriebszustand erfasst werden, nachdem die elektrische Energiequelle für eine gewisse Zeitdauer entladen wurde. Im Übrigen sinkt besonders bei typischen Energiespeichern, insbesondere einer Batterie oder einem Leistungskondensator, eine von dem Energiespeicher abgegebene Spannung charakteristisch mit der Entladung. So lässt sich aus der Spannung und/oder aus einer entnommenen elektrischen Leistung eine verbleibende Energiemenge der Energiequelle erfassen. Ferner lässt sich der Ladezustand einer Batterie während einem Entladevorgang genauer bestimmen, da der Einfluss einer sogenannten Leerlaufspannung reduziert wird.
Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform wird bereits zeitlich vor der genannten Prüfung, also vor der ersten Zeitdauer, der Betriebszustand der Energiequelle bestimmt und mit einem zweiten Grenzwert verglichen und die zuvor beschriebene Prüfung nur durchgeführt, falls der Betriebszustand über dem zweiten Grenzwert liegt. Dabei ist bevorzugt, dass bei einer Batterie als Energiequelle mit der Spannungsmessvorrichtung eine Batteriespannung gemessen und der Betriebszustand der Batterie als „in Ordnung”, also für einen Start der Brennkraftmaschine als ausreichend, bestimmt wird, falls die Batteriespannung den zweiten charakteristischen Grenzwert, beispielsweise 12,7 V, übertrifft. Somit wird die Energiequelle nicht unnötig zum Erfassen des Betriebszustands belastet beziehungsweise entladen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird bei einer Stopp-Anforderung für einen Stopp der Brennkraftmaschine eine Prüfung der Energiequelle durchgeführt, und zwar über eine gewisse Zeitdauer, die vorzugsweise von einem ersten Zeitgeber vorgegeben wird. Diese Zeitdauer beträgt beispielsweise mindestens zehn Sekunden. Dabei kann die Energiequelle mehrmals, beispielsweise fünfmal oder in bestimmten zeitlichen Abständen, wie zum Beispiel von etwa zwei Sekunden, überprüft werden. Vorzugsweise wird dabei der Betriebszustand der Energiequelle erfasst und mit einem dritten charakteristischen Grenzwert verglichen. Falls der dritte charakteristische Grenzwert unterschritten wird, wird die Stopp-Freigabe deaktiviert sowie die Prüfung, insbesondere gegebenenfalls vor Ablauf der ersten Zeitdauer, beendet und vorzugsweise der Zeitgeber zurückgesetzt. Andernfalls bleibt die Stopp-Freigabe aktiviert. Im Übrigen lässt sich dabei der Betriebszustand als eine Batteriespannung mit der Spannungsmessvorrichtung erfassen und der dritte charakteristische Grenzwert als eine Spannung von beispielsweise 12,4 V definieren. Durch diese Ausführungsform wird sichergestellt, dass unmittelbar vor einem möglichen Stoppen der Brennkraftmaschine der Betriebszustand, insbesondere bei einer aktuellen Belastung der elektrischen Energiequelle durch Bordnetzverbraucher, geprüft wird und somit die Zuverlässigkeit des Start-Stopp-Betriebsmodus erhöht wird.
Die Aufgabe wird außerdem durch ein Computerprogrammprodukt gelöst, das in einen Programmspeicher mit Programmbefehlen für einen Mikrocomputer ladbar ist, um alle Schritte der zuvor genannten Verfahren auszuführen, wenn das Programm in der Start-Stopp-Steuerung ausgeführt wird. Das Computerprogrammprodukt erfordert nur wenige oder keine zusätzlichen Bauteile im Fahrzeug und lässt sich als Modul in der bereits vorhandenen Start-Stopp-Steuerung implementieren, wobei das Computerprogrammprodukt insbesondere auch die Stopp-Freigabe und/oder auch die Schaltlogik realisieren kann. Das Computerprogrammprodukt hat den weiteren Vorteil, das es leicht an individuelle und bestimmte Kundenwünsche anpassbar ist, sowie eine Verbesserung oder Optimierung einzelner Verfahrensschritte, insbesondere auch der Schaltlogik, mit geringem Aufwand möglich ist.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 einen schematischen Schaltplan eines Kraftfahrzeugs mit einer Start-Stopp-Steuerung,
2 als Flussdiagramm Schritte eines Verfahrens zum Betreiben der Start-Stopp-Steuerung,
3 einen Verlauf einer Batteriespannung bei einem Verfahren gemäß der 2,
4 als Flussdiagramm ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens und
5 einen weiteren Verlauf einer Batteriespannung entlang einer Zeitachse.
Ausführungsformen der Erfindung
Die 1 zeigt einen schematischen Schaltplan eines Kraftfahrzeugs 5 mit einer Start-Stopp-Steuerung 1, Bordnetzverbrauchern 8 und einer Spannungsmessvorrichtung 7 zum Messen einer Batteriespannung einer Batterie 4. Die Start-Stopp-Steuerung 1 ist mit einem Mikrocomputer 9 als Auswertevorrichtung und in Wirkverbindung mit der Spannungsmessvorrichtung 7 ausgebildet, und zwar zum Erfassung eines Betriebszustandes der Batterie 4.
Außerdem umfasst das Kraftfahrzeug 5 eine Brennkraftmaschine 3 mit einer Startvorrichtung 2, wobei eine Motorsteuerung 6 das Starten und Stoppen der Brennkraftmaschine 3 steuert. Dabei umfasst die Startvorrichtung 2 einen Startermotor 12, der zum Starten der Brennkraftmaschine 3 mittels eines in einen Zahnkranz 3a der Brennkraftmaschine 3 einpurbaren Starterritzels 2a ausgebildet ist.
Dabei können die Start-Stopp-Steuerung 1, die Spannungsmessvorrichtung 7 und die Motorsteuerung 6 jeweils einzeln, in unterschiedlichen Kombinationen oder auch, wie dargestellt, alle gemeinsam in einem elektronischen Modul, insbesondere als eine Steuerung 10, des Kraftfahrzeugs zusammengefasst sein, und zwar gegebenenfalls auch mit weiteren, nicht dargestellten, Komponenten einer Bordelektronik.
In der Start-Stopp-Steuerung 1 ist mittels des Mikrocomputers 9 eine Schaltlogik für einen Start-Stopp-Betriebsmodus der Brennkraftmaschine 3 realisiert, wobei eine Stopp-Freigabe ebenfalls durch den Mikrocomputer 9 realisiert ist. Aufgrund des Start-Stopp-Betriebsmodus wird die Brennkraftmaschine 3 in einer kurzen Haltephase des Kraftfahrzeugs 5, beispielsweise bei einer Rotphase einer Ampel, ausgeschaltet, um den Kraftstoffverbrauch oder CO₂-Emissionen zu reduzieren. Die Brennkraftmaschine wird für eine Weiterfahrt wieder eingeschaltet, sobald beispielsweise das Bremspedal gelöst wird. Erfindungsgemäß umfasst die Steuerung 10 ein Verfahren und mindestens eine Vorrichtung zur Stopp-Freigabe im Start-Stopp-Betriebsmodus. Bei einer aktivierten Stopp-Freigabe wird ein Stopp der Brennkraftmaschine 3 zugelassen und bei einer deaktivierten Stopp-Freigabe nicht zugelassen, wobei die Start-Stopp-Steuerung 1 über Signal- oder Informationsleitungen in Wirkverbindung mit der Motorsteuerung 3 ausgebildet ist, um gegebenenfalls über ein entsprechendes Signal die Brennkraftmaschine mittels der Motorsteuerung 6 zu stoppen. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Stopp-Freigabe in der Schaltlogik für den Start-Stopp-Betriebsmodus integriert und mittels des Mikrocomputers 9 in der Start-Stopp-Steuerung 1 realisiert. Alternativ könnte die Stopp-Freigabe beispielsweise auch in der Motorsteuerung 6 ausgebildet sein. Die Stopp-Freigabe wird nach im folgenden beschriebenen Kriterien deaktiviert und ist grundsätzlich aktiviert.
Die 2 zeigt ein Flussdiagramm mit Schritten eines Verfahrens zum Betreiben der Start-Stopp-Steuerung 1. In einem Schritt 20 steht die Brennkraftmaschine 3 still, und eine Zündung des Kraftfahrzeugs 5 ist eingeschaltet, das heißt das Bordnetz mit der Start-Stopp-Steuerung 1 und der Motorsteuerung 6 ist eingeschaltet. Der Zündschlüssel ist bis zu einer ersten Stufe gedreht. Das Kraftfahrzeug 5 ist entweder in einem Zustand vor einem sogenannten Kaltstart, also nach einer längeren Ruhepause des ausgeschalteten Kraftfahrzeugs 5 oder das Kraftfahrzeug 5 befindet sich bei eingeschaltetem Start-Stopp-Betriebsmodus in einer kurzen Haltephase vor einem sogenannten Warmstart der Brennkraftmaschine 3 während einer kurzen Unterbrechung eines Fahrtbetriebs.
In einem Schritt 21 erfolgt eine Start-Anforderung, beispielsweise durch Betätigen eines Startschalters oder Drehen des Zündschlüssels bis zu einer zweiten Stufe bei einem Kaltstart oder durch ein Lösen des Bremspedals oder Betätigen eines Gaspedals für einen Warmstart bei einem Start-Stopp-Betriebsmodus.
Daraufhin wird in einem Schritt 22 die Brennkraftmaschine 3 mit der Startvorrichtung 2 gestartet, indem sie mit dem Startermotor 12 angedreht wird.
Während des Startvorgangs, also beim Andrehen der Brennkraftmaschine 3, wird in einem Schritt 23 der Betriebszustand von der Batterie 4 mittels des Ladezustands mit der Spannungsmessvorrichtung 7 ermittelt und mit dem Mikrocomputer 9 der Start-Stopp-Steuerung 1 ausgewertet. Es wird also eine Batteriespannung U von der Batterie 4, die während des Startvorgangs, zumindest über die Startvorrichtung 2 entladen wird, gemessen. Falls die Batteriespannung U unter einen ersten charakteristischen Grenzwert G1, beispielsweise unter 7,5 V, abfällt, wird der Ladezustand als „zu gering” definiert, sodass in einem Schritt 26 die Stopp-Freigabe deaktiviert wird. Das Blockieren der Stopp-Freigabe führt dazu, dass bei dem Start-Stopp-Betrieb, also beispielsweise bei einer nachfolgenden kurzen Haltephase, durch die Schaltlogik kein entsprechendes Signal zum Stoppen der Brennkraftmaschine 3 an die Motorsteuerung 6 übertragen wird, sodass die Brennkraftmaschine 3 eingeschaltet bleibt.
Andernfalls wird in einem weiteren Schritt 24 geprüft, ob die Brennkraftmaschine 3 erfolgreich gestartet ist. Trifft dies zu, so bleibt in einem Schritt 25 die Stopp-Freigabe aktiviert. Sonst wird das Andrehen der Brennkraftmaschine 3 mit dem Schritt 22 fortgesetzt.
Insgesamt wird bei diesem Ausführungsbeispiel mit der Spannungsmessvorrichtung 7 ein Ladezustand der Batterie 4 als elektrische Energiequelle ermittelt, und die Stopp-Freigabe bleibt nur dann aktiviert, falls der Betriebszustand der Batterie 4 über dem ersten charakteristischen Grenzwert G1 liegt, also der Betriebszustand für einen Start der Brennkraftmaschine 3 mit der Startvorrichtung 2 ausreichend ist. Dabei wird der Betriebszustand der Batterie 4 während des Startvorgangs der Brennkraftmaschine 3, also während eines Entladevorgangs der Batterie 4, ermittelt.
Im Übrigen werden mit dem Computerprogrammprodukt, das in einem Programmspeicher mit Programmbefehlen des Mikrocomputers 9 geladen ist, die zuvor genannten Schritte ausgeführt und die Schaltlogik der Start-Stopp-Steuerung 1 sowie die Stopp-Freigabe und deren Deaktivierung realisiert. Der erste Grenzwert G1 sowie die nachfolgend genannten Grenzwerte werden in dem Speicher gespeichert.
Die 3 zeigt einen Verlauf einer Batteriespannung U der Batterie 4 entlang einer Zeitachse t bei einem Verfahren gemäß der 2, und zwar insbesondere von einem Beginn t₁ des Andrehens 22 bis zu einem Zeitpunkt t₃, zu dem die Brennkraftmaschine 3 selbsttätig läuft und der Startermotor t₂ der Startvorrichtung 2 nicht mehr aus der Batterie 4 gespeist wird.
Zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₃, dem Startvorgang der Brennkraftmaschine 3 wird die Batteriespannung U₁ gemessen. Zum Zeitpunkt t₁ bricht die Batteriespannung U₁ ein. Zu einem Zeitpunkt t₂ wird ein maximaler Spannungseinbruch, also ein Minimum der Batteriespannung U₂, mit der Spannungsmessvorrichtung 7 deaktiviert.
Diese minimale Batteriespannung U₂ wird zum Zeitpunkt t₂ von der Auswertevorrichtung, nämlich dem Mikrocomputer 9, mit dem ersten charakteristischen Grenzwert G1, beispielsweise 7,5 V, verglichen, sodass in dem Schritt 25 die Stopp-Freigabe nur dann aktiviert bleibt, falls die Batteriespannung U über dem ersten Grenzwert G1 liegt. Dies trifft in diesem Ausführungsbeispiel zu, wobei andernfalls in dem Schritt 26 die Stopp-Freigabe deaktiviert werden würde. Dabei wird die Batteriespannung U als Ladezustand der Batterie 4 ausgewertet, der hier den Betriebszustand der Batterie 4 darstellt.
Ein weiterer Vorteil vom Einsatz der Spannungsmessvorrichtung 7 ist, dass der Zeitpunkt t₃ durch Detektieren von U₂ der Batteriespannung U₃ ein Signal bietet, das anzeigt, dass die Brennkraftmaschine 3 selbstständig läuft und die Startvorrichtung nicht mehr bestromt werden muss. Dieses neue Messsignal stellt ein alternatives oder kumulatives Ausschaltkriterium der Startvorrichtung 2 dar.
Die 4 zeigt mittels eines Flussdiagramms ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Betreiben der Start-Stopp-Steuerung 1. In einem Schritt 40 ist die Brennkraftmaschine 3 in Betrieb, also gestartet und die Stopp-Freigabe aktiviert. Ferner kann in dem Schritt 40 beispielsweise die Batterie 4 von einem nicht dargestellten Generator geladen werden.
In einem Schritt 41 wird der Ladezustand der Batterie 4 als Betriebszustand mit der Spannungsmesseinrichtung 7 geprüft, wobei gegebenenfalls der Ladevorgang der Batterie 4 beendet werden kann oder auch fortgesetzt werden kann. Falls eine Batteriespannung U größer als ein zweiter charakteristischer Grenzwert G2, beispielsweise 12,7 V, ist, wird der Ladezustand von der Start-Stopp-Steuerung 1 mittels der Auswertevorrichtung, nämlich dem Mikrocomputer 9, als für einen Start der Brennkraftmaschine 3 ausreichend bestimmt und mit einem Schritt 42 fortgefahren. Andernfalls wird die Stopp-Freigabe in einem Schritt 47 deaktiviert.
In dem Schritt 42 wird ein erster Zeitgeber von Null gestartet und läuft bis zu einer vorgegebenen ersten Zeitdauer, beispielsweise etwa zehn Sekunden, nach deren Ablauf die Stopp-Freigabe aktiviert wird.
In einem Schritt 43 wird geprüft, ob der Zeitgeber bereits die Zeitdauer überschritten hat.
Trifft dies nicht zu, so wird in einem Schritt 44 mit der Spannungsmessvorrichtung 7 die Batteriespannung U gemessen. Die gemessene Batteriespannung U wird mit dem Mirkocomputer 9 mit einem weiteren dritten charakteristischen Grenzwert G3, von beispielsweise 12,4 V, verglichen, der beispielsweise einem Ladezustand von etwa 60% einer maximalen Ladung der Batterie 4 entspricht.
Unterschreitet die gemessene Batteriespannung U den dritten charakteristischen Grenzwert G3, so wird in einem Schritt 45 der Zeitgeber zurückgesetzt und der Betriebszustand der Batterie 4, also der Ladezustand, als zu niedrig für einen Wiederstart mit der Startvorrichtung ausgewertet, sodass die Stopp-Freigabe deaktiviert wird und die Brennkraftmaschine 3 gestartet bleibt. Das Verfahren wird, insbesondere mit dem Laden der Batterie 4, mit dem Schritt 40 fortgesetzt. Die Stopp-Freigabe ist ein Verfahren, das als elektronische Logik ausgebildet ist, die nach bestimmten fahrzeuginternen und möglicherweise -externen Kriterien ein Ausschalten der Brennkraftmaschine 3 auslösen lassen könnte.
Andernfalls, nämlich falls der dritte charakteristische Grenzwert G3 nicht unterschritten wird, folgt erneut der Schritt 43 und gegebenenfalls der Schritt 44, sodass weitere Messungen der Batteriespannung U in kurzen Zeitabständen, beispielsweise von etwa zwei Sekunden, erfolgen.
Überschreitet in dem Schritt 43 der Zeitgeber die Zeitdauer, wurde also zuvor in dem Schritt 44 keine zu geringe Batteriespannung U gemessen, so wird in einem Schritt 46 die Stopp-Freigabe aktiviert, woraufhin die Brennkraftmaschine 3 von der Motorsteuerung 6 bei Bedarf gestoppt werden kann, sofern weitere Systembedingungen des Kraftfahrzeugs 5, beispielsweise eine Betätigung eines Bremspedals, erfüllt sind.
Die 5 zeigt einen Verlauf der Batteriespannung U der Batterie 4 entlang einer Zeitachse t zur Erläuterung des Schritts 44 gemäß der 4. Das Kraftfahrzeug 5 wird vor dem Zeitpunkt t₅ mit einer höheren Drehzahl in einem Fahrbetrieb betrieben, sodass ein nicht dargestellter Generator mehr Leistung liefert, um die Batterie 4 bei laufender Brennkraftmaschine 3 zu laden und gleichzeitig den Bedarf der elektrischen Leistung für elektrische Verbraucher 8 bereitzustellen, und zwar bei einer Ladespannung von etwa 13 V. In dem Zeitraum vor dem Zeitpunkt t₅ ist der Betriebszustand der Batterie 4 für einen Start der Brennkraftmaschine 3 ausreichend, sodass die Stopp-Freigabe aktiviert bleibt.
Ab dem Zeitpunkt t₅ wird das Kraftfahrzeug in einem Leerlaufbetrieb, also mit einer geringeren Drehzahl, betrieben, sodass die benötigte Bordnetzleistung von Verbrauchern 8 größer ist als die vom Generator erzeugte und die Batterie 4 über die Bordnetzverbraucher 8 entladen wird. Folglich sinkt ab dem Zeitpunkt t₅ der Ladezustand, nämlich die Batteriespannung U, der Batterie 4 fortwährend, und zwar, beispielsweise von 12,7 V beginnend, bis zu einem Zeitpunkt t₆, bei dem die Batteriespannung U den dritten charakteristischen Grenzwert G3, beispielsweise 12,4 V, erreicht.
Dabei entspricht eine Batteriespannung U über dem dritten Grenzwert G3 einem Ladezustand der Batterie 4, der für einen Start der Brennkraftmaschine 3 ausreichend ist, sodass in dem Zeitraum zwischen den Zeitpunkten t₅ und t₆ die Stopp-Freigabe aktiviert bleibt, sofern ein Ende der zuvor genannten ersten Zeitdauer in diesen Zeitraum fällt.
Erst bei Erreichen des dritten charakteristischen Grenzwertes G3, also ab dem Zeitpunkt t₆, an dem die Generatorleistung niedriger als der Leistungsverbrauch der Verbraucher ist und die Batterieleistungsressourcen kontinuierlich aufgebraucht werden, ist ein zuverlässiger Start der Brennkraftmaschine 6 bei dem jeweiligen Ladezustand nicht mehr sichergestellt. Bei dem dritten Grenzwert G3 ist eine gewisse Reserve des Ladezustandes berücksichtigt, da eine weitere Entladung, insbesondere durch Bordnetzverbraucher 8, stattfinden kann und ein Kaltstart immer noch funktionieren muss. Ab dem Zeitpunkt t₆ wird also die Stopp-Freigabe deaktiviert und die Brennkraftmaschine 3 kann nicht aufgrund des Start-Stopp-Betriebs gestoppt werden.
Im Unterschied zu den in der 2 und der 3 gezeigten Verfahrensschritten wird bei den in der 4 und der 5 gezeigten der Betriebszustand der elektrischen Energiequelle 4 während eines Betriebs der Brennkraftmaschine 3 erfasst, und zwar während eines eingeschalteten Start-Stopp-Betriebsmodus. Alle Figuren zeigen lediglich schematische nicht maßstabsgerechte Darstellungen. Im Übrigen wird insbesondere auf die zeichnerische Darstellungen für die Erfindung als Wesentlich verwiesen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005021227 A1 [0003]
DE 102004004173 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Start-Stopp-Steuerung (1) für einen Start-Stopp-Betriebsmodus einer Brennkraftmaschine (3) in einem Kraftfahrzeug (5), wobei die Brennkraftmaschine (3) mit einer von einer elektrischen Energiequelle (4) gespeisten Startvorrichtung (2) gestartet wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betriebszustand der elektrischen Energiequelle (4). erfasst wird und eine Stopp-Freigabe aktiviert wird, falls der Betriebszustand der elektrischen Energiequelle (4) für einen Start der Brennkraftmaschine (3) mit der Startvorrichtung (2) ausreichend ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Spannungsmessvorrichtung (7) ein Ladezustand als Betriebszustand der elektrischen Energiequelle (4) gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebszustand der elektrischen Energiequelle während eines Entladevorgangs gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebszustand der elektrischen Energiequelle (4) während eines Startvorgangs der Brennkraftmaschine (3) gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebszustand der elektrischen Energiequelle (4) während eines Betriebs der Brennkraftmaschine (3) gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebszustand der elektrischen Energiequelle (4) bei einer Stopp-Anforderung für einen Stopp der Brennkraftmaschine (3) gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stopp-Freigabe aktiviert bleibt, falls der Betriebszustand der elektrischen Energiequelle (4) über einem charakteristischen Grenzwert (G1, G2, G3) liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betriebszustand der Energiequelle (4) erfasst wird, während die Brennkraftmaschine (3) mit der Startvorrichtung (2) gestartet wird, und mit einem charakteristischen Grenzwert (G1) verglichen wird und die Stopp-Freigabe zumindest für eine gewisse vorbestimmte Betriebszeit deaktiviert wird, falls der Betriebszustand den charakteristischen Grenzwert (G1) unterschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebszustand erfasst wird, nachdem die elektrische Energiequelle (4) für eine gewisse Zeitdauer entladen wurde.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Stopp-Anforderung für einen Stopp der Brennkraftmaschine (3) eine Prüfung der Energiequelle (4) durchgeführt wird, wobei während einer gewissen ersten Zeitdauer, die von einem ersten Zeitgeber vorgegeben wird, die Energiequelle (4), jeweils während einer gewissen zweiten Zeitdauer, die von einem zweiten Zeitgeber vorgegeben wird und die insbesondere etwa zwei Sekunden beträgt, entladen wird, dabei der Betriebszustand der Energiequelle (4) erfasst und mit einem charakteristischen Grenzwert (G3) verglichen wird, und, falls dieser charakteristische Grenzwert (G3) unterschritten wird, die Stopp-Freigabe deaktiviert sowie die Prüfung, insbesondere gegebenenfalls vor Ablauf der ersten Zeitdauer, beendet wird, andernfalls die Stopp-Freigabe aktiviert wird.
Start-Stopp-Steuerung (1) mit einer Schaltlogik für einen Start-Stopp-Betriebsmodus einer Brennkraftmaschine (3) in einem Kraftfahrzeug (5), wobei die Brennkraftmaschine (3) mit einer von einer elektrischen Energiequelle (4) gespeisten Startvorrichtung (2) startbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Start-Stopp-Steuerung (1), insbesondere für ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, in Wirkverbindung mit einer Messvorrichtung (7) und einer Auswertevorrichtung (9) zum Erfassen eines Betriebszustands der elektrischen Energiequelle (4) und in Wirkverbindung mit einer Stopp-Freigabe ausgebildet ist, die aktiviert wird, falls der Betriebszustand der elektrischen Energiequelle (4) für einen Start der Brennkraftmaschine (3) mit der Startvorrichtung (2) ausreichend ist.
Computerprogrammprodukt, das in einen Programmspeicher mit Programmbefehlen für einen Mikrocomputer (9) ladbar ist, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen, wenn das Programm in einer Start-Stopp-Steuerung (1) nach Anspruch 11 ausgeführt wird.