-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugsystems, welches eine Stopp/Start-Automatik zur automatisierten Ausführung von Motorstopps und -starts aufweist, wobei die Häufigkeit der automatisierten Ausführung von Motorstopps und -starts variiert.
-
Antriebssteuerungen von Kraftfahrzeugen sind mit dem Ziel, den Kraftstoffverbrauch zu verringern, in heutiger Zeit oft so konzipiert, dass ein Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs beim Anhalten des Fahrzeuges automatisch abgeschaltet wird, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind. Solche Bedingungen sind zum Beispiel
- – ein Fahrzeugstillsand bei gleichzeitiger Betätigung einer Bremse durch den Fahrer und/oder
- – ein Fahrzeugstillstand bei gleichzeitiger Änderung der Fahrbetriebsstellung des Automatikgetriebes von einer Stellung für Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt in eine Neutral- oder Parkstellung.
-
In entsprechender Weise erfolgt nach einem automatischen Abschalten ein automatisches Starten des Verbrennungsmotors, wenn Bedingungen erfüllt sind, welche von der Antriebssteuerung des Kraftfahrzeugs als Absicht des Fahrers zur Weiterfahrt interpretiert werden. Solche Bedingungen sind zum Beispiel
- – das Lösen der Bremse und/oder
- – die Änderung der Fahrbetriebsstellung von einer Neutral- oder Parkstellung in eine Stellung für Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt.
-
Derartige automatisierte Startvorgänge, die nicht durch den Fahrer, z. B. durch Drehen eines Zündschlüssels, ausgelöst werden, unterliegen hohen Anforderungen hinsichtlich Schnelligkeit und Komfort und Energiemanagement. Nur wenn Schnelligkeit und Komfort solcher automatisierten Stopps/Starts hoch sind und ein mit ihnen verbundener Energieverbrauch niedrig ist, können automatisierte Stopps/Starts sehr häufig, d. h. auch bei vielen direkt hintereinander auftretenden Stillstandsphasen oder sehr langen Stillstandsphasen, durchgeführt werden.
-
-
Andererseits besteht aber bei sehr häufig auftretenden automatischen Stopp- und Startvorgängen das Problem, dass Start-Komponenten, insbesondere der elektrische Starter, einem übermäßigen Verschleiß unterliegen. Daher schlägt die gattungsgemäße
DE 10 2007 024 352 A1 ein Verfahren vor, bei dem die Häufigkeit von automatischen Stopps überwacht wird. Wenn die Zahl von erfolgten automatischen Stopps bezogen auf die Betriebszeit sowie die Laufstrecke des Fahrzeugs so groß wird, dass hochgerechnet mit einem vorzeitigen Ausfall der Starterkomponente zu rechnen ist, so erfolgt bei einem theoretisch möglichen automatischen Stopp erst nach einer Wartezeit ein tatsächlicher Stopp. Wenn andererseits in der Betriebshistorie des Fahrzeugs die Zahl von erfolgten automatischen Stopps so niedrig ist, dass mit keinem vorzeitigen Ausfall der Starterkomponente zu erwarten ist, so erfolgt ein automatischer Stopp immer dann, wenn die technische Möglichkeit dafür besteht. Komfort-Aspekte werden bei dieser Schrift nicht berücksichtigt.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, bei einem Kraftfahrzeug mit Stopp/Start-Automatik den Komfort des Stopp/Start-Automatik-Systems wirkungsvoll zu erhöhen.
-
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugsystems mit einem Verbrennungsmotor mit Stopp/Start-Automatik mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
-
Das Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugsystems zeichnet sich dadurch aus, dass eine Häufigkeit einer automatisierten Ausführung der Stopp/Start-Funktion, d. h. eine Häufigkeit einer automatisierten Ausführung von Motorstopps und -starts des Verbrennungsmotors variiert.
-
Erfindungsgemäß wird dabei in Abhängigkeit von geeigneten Betriebsparametern des Kraftfahrzeugsystems ein Stopp-and-Go-Zustand festgelegt. Geeignete Betriebsparameter sind solche, welche nach Verarbeitung in einem Algorithmus bzw. Software-Programm eine Entscheidung erlauben, ob sich das Kraftfahrzeug mit einer hohen Wahrscheinlichkeit in einer Stopp-and-Go-Situation befindet. Der Algorithmus bzw. das Softwareprogramm laufen dabei im Betrieb des Kraftfahrzeuges in einer Vorrichtung für eine Steuerung eines Antriebs des Kraftfahrzeuges ab.
-
Eine Stopp-and-Go-Situation ist dadurch charakterisiert, dass sehr viele Anhalte- und Anfahrvorgänge innerhalb kurzer Zeit erfolgen. Demzufolge ist eine Stopp-and-Go-Situation auch dadurch charakterisiert, dass die Stillstandsphasen des Kraftfahrzeugs verhältnismäßig kurz sind. Weitere Charakteristika einer Stopp-and-Go-Situation sind z. B. eine häufige Bremsbetätigung, eine häufige Anfahrbeschleunigung, eine niedrige Durchschnittsgeschwindigkeit, eine niedrige Maximalgeschwindigkeit.
-
Nach der Festlegung des Stopp-and-Go-Zustands als Folge des Algorithmus bzw. Software-Programms wird erfindungsgemäß ein Stopp-and-Go-Zustandsparameter gesetzt. Dies erfolgt ebenfalls in der Vorrichtung für die Steuerung des Antriebs des Kraftfahrzeuges.
-
Die Variation der Häufigkeit der automatisierten Ausführung von Motorstopps und -starts erfolgt nun in der Form einer Reduzierung der Häufigkeit bei einem gesetzten Stopp-and-Go-Zustandsparameter. Dabei kann die Reduzierung der Häufigkeit auf verschiedene Weise erfolgen, wie zum Beispiel:
- – die automatisierte Ausführung von Motorstopps und -starts kann bei gesetztem Stopp-and-Go-Zustandsparameter durch das erfindungsgemäße Verfahren gänzlich unterbunden werden; diese Variante ist besonders einfach und daher kostengünstig;
- – ein bestimmter Anteil der durch die Stopp/Start-Automatik geforderten Motorstopps (z. B. jeder zweite angeforderte Motorstopp) kann durch das erfindungsgemäße Verfahren unterbunden werden;
- – die durch die Stopp/Start-Automatik geforderten Motorstopps werden durch das erfindungsgemäße Verfahren erst nach einer zusätzlichen Verzögerungszeit gestattet, nämlich nach einer Zeit, welche darauf schließen lässt, dass mit hoher Wahrscheinlichkeit ein noch länger dauernder Fahrzeugstillstand vorliegt.
-
Motorstopp- und Motorstartvorgänge sind für einen Fahrer bzw. für Fahrzeuginsassen spürbar. Insbesondere der Motorstartvorgang ist in der Phase bis zur Erreichung der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors mit spürbaren Vibrationen verbunden. Erfolgen die Motorstartvorgänge zu häufig, d. h. in zu großer Zahl, bezogen auf einen Zeitraum, so wird dies von den Fahrzeuginsassen als unkomfortabel empfunden. Zudem ist der Effekt der Kraftstoffeinsparung bei sehr kurzen Motorstopp/Start-Intervallen gering bzw. kann in das Gegenteil gekehrt werden, da ein Kraftstoffverbrauch (d. h. ein Kraftstoffbedarf pro Zeit) in der Regel in einem Motorstart-Vorgang höher ist, als in einer Motor-Leerlauf-Phase von gleicher Zeitdauer.
-
In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Festlegung des Stopp-and-Go-Zustands in einer Abhängigkeit von einer Reihe von Parametern, die zu diesem Zweck in der Vorrichtung zur Steuerung des Antriebs des Kraftfahrzeugs einzeln oder in Kombination verwendet werden können.
-
Die Festlegung des Stopp-and-Go-Zustands in Abhängigkeit von diesen Parametern bedeutet, dass unter Einberechnung dieser Parameter Einzel-Bedingungen festgelegt werden, bei deren Erfüllung ein Einzelindiz für eine Stopp-and-Go-Situation vorliegt bzw. bei deren Nichterfüllung ein Einzelindiz für eine nicht vorliegende Stopp-and-Go-Situation vorliegt. Die Einzel-Bedingungen können dabei beliebig zu einer Festlegungs-Funktion logisch kombiniert werden. Eine einfache und zugleich zweckmäßige logische Kombination ist eine UND-Verknüpfung aller Einzel-Bedingungen.
-
Vorteilhafte Beispiele für Parameter und Einzelbedingungen sind die folgenden:
- – Parameter in Form einer Häufigkeit einer Anforderung von Motorstopps durch die Stopp/Start-Automatik.
Einzelbedingung in Form eines Schwellwertvergleichs. Beispiel:
- – Einzelbedingung in der Form, dass ein Stopp-and-Go-Zustandsparameter gesetzt wird, WENN über eine vorbestimmte Zeitdauer (z. B. 90 Sekunden) die Anzahl an Anforderungen von Motorstopps durch die Stopp/Start-Automatik höher war als ein vorbestimmter maximaler Wert (z. B. maximaler Wert = 5).
- – Parameter in Form einer Fahrzeuggeschwindigkeit.
Einzelbedingung in Form eines zeitlichen Verlaufs der Fahrzeuggeschwindigkeit im Vergleich zu einem Verlaufskriterium. Beispiele:
- – Einzelbedingung in der Form, dass ein Stopp-and-Go-Zustandsparameter gesetzt wird, WENN über eine vorbestimmte Zeitdauer (z. B. 90 Sekunden) die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht höher war als ein vorbestimmter maximaler Geschwindigkeitswert (z. B. 30 km/h).
- – Berechnung von Beschleunigungs- oder Verzögerungswerten aus der Fahrzeuggeschwindigkeit. Einzelbedingung in der Form, dass ein Stopp-and-Go-Zustandsparameter gesetzt wird, WENN über eine vorbestimmte Zeitdauer (z. B. 90 Sekunden) mindestens eine bestimmte Anzahl (z. B. 15) Beschleunigungs- und eine bestimmte Anzahl (z. B. 15) an Verzögerungsvorgängen stattgefunden hat.
- – Einzelbedingung in der Form, dass ein Stopp-and-Go-Zustandsparameter gesetzt wird, WENN über eine vorbestimmte Zeitdauer (z. B. 90 Sekunden) die Häufigkeit eines Wechsels von einem stehenden Fahrzeug (Fahrzeuggeschwindigkeit gleich null) zu einem sich bewegenden Fahrzeug (Fahrzeuggeschwindigkeit größer als 0) höher war als ein vorbestimmter Wert (z. B. 15 pro 90 Sekunden).
- – Parameter in Form eines Bremssignals, d. h., eines Signals, welches die Betätigung einer Bremse durch einen Fahrer oder die Aktivierung einer Bremse durch ein Assistenzsystem wie zum Beispiel ein Abstandsregelsystem anzeigt. Einzelbedingung in Form eines zeitlichen Verlaufs des Bremssignals im Vergleich zu einem Verlaufskriterium. Beispiel:
- – Einzelbedingung in der Form, dass ein Stopp-and-Go-Zustandsparameter gesetzt wird, WENN die Häufigkeit (bzw. Anzahl pro Zeit) eines Wechsels von aktivem Bremssignal zu nichtaktivem Bremssignal größer ist als ein bestimmter Wert (z. B. 15 pro 90 Sekunden).
- – Parameter in Form eines Getriebekupplungssignals, d. h. eines Signals, welches die Betätigung eines Kupplungspedals anzeigt oder welches die Aktivierung einer Getriebekupplung durch eine automatische Getriebesteuerung anzeigt. Einzelbedingung in Form eines zeitlichen Verlaufs des Kupplungssignals. Beispiel:
- – Einzelbedingung in der Form, dass ein Stopp-and-Go-Zustandsparameter gesetzt wird, WENN die Häufigkeit (bzw. Anzahl pro Zeit) eines Wechsels von aktivem Kupplungssignal zu nichtaktivem Kupplungssignal größer ist als ein bestimmter Wert (z. B. 15 pro 90 Sekunden).
- – Parameter in Form eines Signals eines durch einen Fahrer betätigbaren Schalters und Einzelbedingung in Form der Schalterstellung. Beispiel:
- – Einzelbedingung in der Form, dass ein Stopp-and-Go-Zustandsparameter gesetzt wird, WENN die Stellung des Schalters auf „1” steht.
-
Alle o. g. Beispiele können auch miteinander beliebig zu einer Festlegungsfunktion logisch kombiniert werden, und es können weitere Möglichkeiten von Einzelbedingungen, auch unter Berücksichtigung weiterer Parameter, formuliert und beliebig zu einer Festlegungsfunktion logisch kombiniert werden.
-
Ziel des beschriebenen Verfahrens ist es, aufgrund von Parametern und zeitlichen Parameterverläufen möglichst zutreffend vorauszusagen, ob sich ein Fahrzeug in einer wahrscheinlich länger anhaltenden Stopp-and-Go-Situation befindet oder nicht. Dabei werden vorteilhafter Weise mehrere Parameter gleichzeitig betrachtet und zur Beurteilung der Situation verwendet. Wenn zum Beispiel die Zahl von Motorstopps in einem bestimmten Zeitraum zwar hoch ist, gleichzeitig aber im selben Zeitraum die maximale Fahrzeuggeschwindigkeit bei 60 km/h lag, dann ist es trotz der hohen Zahl an Motorstopps unwahrscheinlich, dass sich das Fahrzeug in einer dauerhaften Stopp-and-Go-Situation befindet.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der zugehörigen Zeichnung.
-
Dabei zeigt die einzige Figur ein Flussdiagramm zur Erläuterung einer Software-Funktion zur Festlegung eines Stopp-and-Go-Zustandsparameters und dessen Einfluss auf eine Software-Funktion für eine Stopp/Start-Automatik.
-
Gemäß der Figur besteht das Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugsystems aus 2 Software-Funktionsblöcken:
- – einem Software-Funktionsblock für eine Stopp/Start-Automatik F200, welcher gegenüber einem konventionellen Software-Funktionsblock für Stopp/Start-Automatik nur leicht modifiziert ist
- – und einem Software-Funktionsblock F100 mit einer Festlegung F107 eines Stopp-and-Go-Zustands.
-
Beide Software-Funktionsblöcke laufen in einem Antriebssteuergerät eines Kraftfahrzeuges ab. Idealerweise laufen beide Software-Funktionsblöcke in ein und dem selben Antriebssteuergerät ab, z. B. in einem Motorsteuergerät.
-
Der Software-Funktionsblock F100 für die Festlegung F107 des Stopp-and-Go-Betriebs beginnt mit einer Initialisierung F101 eines Stopp-and-Go-Zustandsparameters (B_StaGo) mit dem Wert 0, was bedeutet, dass zunächst kein Stopp-and-Go-Betrieb festgelegt wird. Die Initialisierung F101 hat als einzige Eintrittsbedingung einen abgeschlossenen Schlüsselstart (FZG-Start) eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs. Schlüsselstart (FZG-Start) bedeutet, dass der Start durch den Fahrer und nicht durch die Stopp/Start-Automatik erfolgt. Im Wesentlichen zeitgleich mit der Initialisierung F101 erfolgt eine Initialisierung F102 einer Zeitnehmerfunktion. Dabei wird ein Zeitzähler (Timer) auf den Wert 0 gesetzt. Die Zeitnehmerfunktion verläuft im Hintergrund weiter, bis der Zeitzähler (Timer) seinen Maximalwert (T) erreicht.
-
Im Wesentlichen zeitgleich mit der Initialisierung F102 der Zeitnehmerfunktion erfolgt eine Initialisierung F103.
-
Bei der Initialisierung F103 wird zum einen ein Haltezähler (ZHLT) mit dem Wert 0 initialisiert – d. h. es wurden keine Haltephasen des Fahrzeugs gezählt. Haltephasen sind Phasen, in denen das Fahrzeug die Geschwindigkeit 0 hat.
-
Zum anderen wird eine Initialisierung eines Maximalwertes (VFZ(max)) einer Fahrzeuggeschwindigkeit (VFZ) durchgeführt. Der Maximalwert (VFZ(max)) der Fahrzeuggeschwindigkeit (VFZ) wird auf eine Weise initialisiert, die einem Nichtvorliegen eines Stopp-and-Go-Zustands entspricht. D. h. ein Initialisierungswert (VFZ(max,init)) wird größer als ein Schwellwert (S2) gewählt.
-
Anschließend erfolgt eine Beobachtungsfunktion F104.
-
Bei der Beobachtungsfunktion F104 wird zum einen die Zahl der Haltephasen ermittelt und im Haltezähler (ZHLT) festgehalten. Der Haltezähler (ZHLT) wird immer dann um die Zahl 1 vergrößert, wenn ein Übergang (ÜB[VFZ > 0 → VFZ = 0]) aus einem Fahrzeugbetrieb mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit (VFZ) von größer als null hin zu einer Fahrzeuggeschwindigkeit (VFZ) von gleich null stattgefunden hat.
-
Zum andern wird bei der Beobachtungsfunktion F104 der Maximalwert (VFZ(max)) der Fahrzeuggeschwindigkeit (VFZ) bestimmt. Dazu wird die aktuell vorliegende Fahrzeuggeschwindigkeit (VFZ) mit dem Maximalwert (VFZ(max)) verglichen. Ist die Fahrzeuggeschwindigkeit (VFZ) zum Zeitpunkt des Vergleichs größer als der Maximalwert (VFZ(max)), so wird der Wert für den Maximalwert (VFZ(max)) durch den Wert der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit (VFZ) ersetzt. Andernfalls bleibt der bisherige Maximalwert (VFZ(max)) erhalten.
-
Die Beobachtungsfunktion F104 läuft kontinuierlich ab bis die Beendigungsbedingung F105 der Zeitnehmerfunktion erfüllt ist, nämlich wenn der Zeitzähler (Timer) seinen Maximalwert (T) erreicht. Der Maximalwert (T) ist eine applizierbare Größe und wird zum Beispiel auf den Wert von 90 Sekunden eingestellt.
-
Wenn die Beendigungsbedingung 105 der Zeitnehmerfunktion erfüllt ist, erfolgt in einer Vergleichsfunktion F106 ein Vergleich der zum Beendigungszeitpunkt vorliegenden Werte des Haltezählers (ZHLT) und des Maximalwertes (VFZ(max)) der Fahrzeuggeschwindigkeit (VFZ) mit jeweils zugehörigen Schwellenwerten.
-
Die Vergleichsfunktion 106 enthält zwei Einzelbedingungen welche durch UND-Verknüpfung eine Gesamtbedingung ergeben. Wenn die Gesamtbedingung erfüllt (d. h. „true”) ist, so liegen ausreichende Indizien dafür vor, dass sich das Fahrzeug mit hoher Wahrscheinlichkeit in einer Stopp-and-Go-Situation befindet. Das Ergebnis der Gesamtbedingung der Vergleichsfunktion 106 geht in einen Funktionsblock zur Festlegung (107) eines Betriebszustandes ein.
-
Die beiden Einzelbedingungen der Vergleichsfunktion 106 sind:
- 1) Einzelbedingung 1 ist erfüllt, wenn der Haltezähler (ZHLT) größer als ein Schwellwert (S1) ist. Der Schwellwert (S1) ist applizierbar, er wird zum Beispiel auf den Wert 10 gesetzt.
- 2) Einzelbedingung 2 ist erfüllt, wenn der Maximalwert (VFZ(max)) der Fahrzeuggeschwindigkeit (VFZ) kleiner als ein Schwellwert (S2) ist. Der Schwellwert (S2) ist applizierbar, er wird zum Beispiel auf den Wert 40 km/h gesetzt.
-
Im Funktionsblock zur Festlegung 107 des Betriebszustandes wird durch Bewertung des Stopp-and-Go-Zustandsparameters (B_StaGo) der Betriebszustand festgelegt. Im Falle eines „true”-Ergebnisses der Vergleichsfunktion 106 erhält der Stopp-and-Go-Zustandsparameter (B_StaGo) den Wert 1, im Falle eines „false”- Ergebnisses der Vergleichsfunktion 106 erhält der Stopp-and-Go-Zustandsparameter (B_StaGo) den Wert 0. Im Funktionsblock zur Festlegung 107 des Betriebszustandes kann auch eine zusätzliche Entprellung erfolgen, d. h. dass z. B. der Stopp-and-Go-Zustandsparameter (B_StaGo) erst dann den Wert 1 erhält, wenn nach zweimaligem Durchlauf der Funktionsblöcke F102 bis F105 hintereinander jeweils ein „true”-Ergebnis erzielt wurde.
-
Bis zu dem Funktionsschritt F107 ist noch keinerlei Auswirkung auf die Betriebsweise des Kraftfahrzeugsystems erfolgt. Es wurde lediglich ein Zustand charakterisiert, nämlich ob eine Stopp-and-Go-Situation vorliegt oder nicht. Eine Auswirkung auf die Betriebsweise des Kraftfahrzeugsystems erfolgt erst dann, wenn eine abhängige Steuerungsfunktion in Abhängigkeit von dem festgelegten Stopp-and-Go-Zustandsparameter (B_StaGo) eine Betriebsweise ändert.
-
Dies erfolgt im Software-Funktionsblock F200 für die Stopp/Start-Automatik. Dort erfolgt die Blockierung von automatischen Motorstopps (AutoStopp) im Falle, dass der Stopp-and-Go-Zustandsparameter (B_StaGo) den Wert 1 hat. D. h. Motorstopps (AutoStopp), welche von der Stopp/Start-Automatik angefordert würden, weil alle sonstigen Bedingungen für die Durchführung eines automatischen Motorstopps (AutoStopp) erfüllt sind, werden nicht zur Ausführung gebracht, solange der Stopp-and-Go-Zustandsparameter (B_StaGo) den Wert 1 hat. Der Stopp-and-Go-Zustandsparameter (B_StaGo) wirkt somit als ein Verriegelungsmittel für die Stopp/Start-Automatik.
-
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
-
- DE 10143065 A1 [0005]
- DE 10218348 A1 [0005]
- DE 102005046340 A1 [0005]
- DE 102007001499 A1 [0005]
- DE 102007003923 A1 [0005]
- DE 102007062605 A1 [0005]
- DE 102007024352 A1 [0006]
