DE102010029210B4

DE102010029210B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Starten und Stoppen einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102010029210B4
Application number: DE102010029210.9A
Authority: DE
Inventors: Jörg Fuchs
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-05-21
Filing date: 2010-05-21
Publication date: 2015-06-11
Anticipated expiration: 2030-05-22
Also published as: WO2011144450A3; BR112012029219A2; DE102010029210A1; WO2011144450A2; CN102893020A; CN102893020B

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Starten und Stoppen einer Brennkraftmaschine (60) eines Kraftfahrzeugs vorgestellt, wobei der Brennkraftmaschine (60) eine elektrische Maschine (70) zum Starten der Brennkraftmaschine (60) und ein elektrischer Energiespeicher (290) zugeordnet ist, umfassend ein erstes Schaltmittel (10), insbesondere einen Tastschalter, und ein zweites Schaltmittel (20), insbesondere ein unbestromt geschlossenes Relais, wobei das erste Schaltmittel (10) einen ersten Zustand und einen zweiten Zustand einnehmen kann, und wobei das zweite Schaltmittel (20) einen ersten Zustand und einen zweiten Zustand einnehmen kann, wobei die elektrische Maschine (70) mit dem elektrischen Energiespeicher (290) elektrisch leitend verbunden ist, wenn das zweite Schaltmittel (20) den ersten Zustand einnimmt und das erste Schaltmittel (10) den ersten Zustand einnimmt. Dabei ist die elektrische Maschine (70) mit dem elektrischen Energiespeicher (290) nicht elektrisch leitend verbunden ist, wenn das zweite Schaltmittel (20) den zweiten Zustand einnimmt, oder wenn das erste Schaltmittel (10) den zweiten Zustand einnimmt. Eine Zuleitung (180) eines Steuergeräts (50) nimmt ein erstes elektrisches Potenzial an, wenn das erste Schaltmittel (10) den zweiten Zustand einnimmt und das zweite Schaltmittel (20) den zweiten Zustand einnimmt. Die Zuleitung (180) des Steuergeräts (50) nimmt ein zweites elektrisches Potenzial an, wenn das erste Schaltmittel (10) den ersten Zustand einnimmt und das zweite Schaltmittel (20) den zweiten Zustand einnimmt, wobei das erste elektrische Potenzial und das zweite elektrische Potenzial unterschiedlich sind. Das Steuergerät (50) umfasst Erfassungsmittel zur Erfassung des Potenzials und das Steuergerät (50) umfasst Erkennungsmittel zur Erkennung eines Stoppwunsches anhand des Potenzials und zusätzlich in Abhängigkeit vom Schaltzustand des zweiten Schaltmittels (20).

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Starten und Stoppen einer Brennkraftmaschine gemäß Anspruchs 1. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Starten und Stoppen einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6. Gegenstand der Erfindung sind ferner ein Computerprogramm, ein elektrisches Speichermedium sowie eine Steuer- und Regeleinrichtung.
Zur Reduktion des Kraftstoffverbrauchs und zur Minderung von Abgasemissionen ist es auf dem Gebiet der Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen allgemein bekannt, insbesondere bei stehendem Fahrzeug die Brennkraftmaschine auszuschalten und bei erkanntem Fahrerwunsch wieder einzuschalten. Ein solches Vorgehen ist allgemein unter dem Namen Start-Stopp bekannt.
Beim Übertragen der Start-Stopp-Funktionalität auf zweirädrige Kraftfahrzeuge muss sichergestellt sein, dass das Kraftfahrzeug nicht ungewollt startet. Hierzu ist es notwendig, durch geeignete Verfahren und/oder Vorrichtungen sicherzustellen, dass die durch Betätigen des Bedienelements zum erneuten Starten der Brennkraftmaschine ausgelösten Funktionen fehlerfrei arbeiten.
Derartige Verfahren und/oder -vorrichtungen zur Überwachung der Funktionsfähigkeit von Startvorrichtungen können nicht kostenneutral durchgeführt werden.
Es ist bei zweirädrigen Kraftfahrzeugen, beispielsweise bei Motorrädern und Motorrollern, allgemein bekannt, zum erstmaligen Starten der Brennkraftmaschine einen Tastschalter, d. h. einen Schalter, der nur für die Dauer der Betätigung geschlossen ist, vorzusehen, mit dem die Brennkraftmaschine gestartet wird. Auch für einen solchen Tastschalter ist es notwendig, Diagnosefunktionen und/oder -vorrichtungen vorzusehen, mit denen seine Funktionsfähigkeit überwacht werden kann.
Aus der DE 39 22 492 A1 ist eine Starterschutzschaltung bekannt, wobei zum Schutz eines Starters vorgesehen ist, dass dem Starter ein Thermoschalter zugeordnet ist, der bei Ansprechen ein den Starterbetrieb unterbrechende Relais betätigt. Nach Wiederannahme des Kalt-Schaltzustands des Thermoschalters kann mittels eines Relaisbetätigungstasters ein erneuter Startbetrieb erfolgen.
Aus der DE 32 27 285 C2 ist eine automatische Steuereinrichtung zum Steuern eines Start-Stopp-Betriebs einer Antriebsmaschine für ein Kraftfahrzeug bekannt.
Aus der DE 101 55 111 A1 ist eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine bekannt. Die Startvorrichtung umfasst eine Reihenschaltung zweier Schalter, die einen Starter mit einer Spannungsquelle verbindet. Ein Bereich zwischen den beiden Schaltern ist über eine Diagnoseleitung mit einer Steuereinheit verbunden, die das an der Diagnoseleitung anliegende Potential erkennt und auswertet.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat insbesondere für zweirädrige Kraftfahrzeuge mit Tastschalter zum Starten der Brennkraftmaschine den Vorteil, dass eine Realisierung der Start-Stopp-Funktionalität unter Verwendung des ohnehin vorhandenen Tastschalters zum Erststart der Brennkraftmaschine realisiert werden kann. Die Notwendigkeit weiterer Diagnoseverfahren und/oder -vorrichtungen entfällt somit. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist daher besonders preisgünstig.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass neben einem ersten Schaltmittel, insbesondere einem Tastschalter, ein zweites Schaltmittel, insbesondere ein unbestromt geschlossenes Relais, vorgesehen ist. Das erste Schaltmittel kann einen ersten Zustand und einen zweiten Zustand einnehmen. Ebenso kann das zweite Schaltmittel einen ersten Zustand und einen zweiten Zustand einnehmen. Eine elektrische Maschine, die der Brennkraftmaschine zum Starten der Brennkraftmaschine zugeordnet ist, und ein elektrischer Energiespeicher, insbesondere eine Batterie, sind elektrisch leitend verbunden, wenn das zweite Schaltmittel den ersten Zustand einnimmt und das erste Schaltmittel den ersten Zustand einnimmt. Die elektrische Maschine ist mit dem elektrischen Energiespeicher nicht elektrisch leitend verbunden ist, wenn das zweite Schaltmittel den zweiten Zustand einnimmt, und die elektrische Maschine ist mit dem elektrischen Energiespeicher nicht elektrisch leitend verbunden, wenn das erste Schaltmittel den zweiten Zustand einnimmt. Eine Zuleitung eines Steuergerätes nimmt ein erstes elektrisches Potential dann an, wenn das erste Schaltmittel den zweiten Zustand einnimmt und das zweite Schaltmittel den zweiten Zustand einnimmt, und außerdem nimmt die Zuleitung des Steuergerätes ein zweites elektrisches Potential an, wenn das erste Schaltmittel den ersten Zustand einnimmt und das zweite Schaltmittel den zweiten Zustand einnimmt, wobei ferner das erste elektrische Potential und das zweite elektrische Potential unterschiedlich sind. Erfindungsgemäß umfasst das Steuergerät Erfassungsmittel zur Erfassung des Potentials und Erkennungsmittel zur Erkennung eines Stoppwunsches anhand des Potentials und zusätzlich in Abhängigkeit vom Schaltzustand des zweiten Schaltmittels.
Die Vorrichtung ist besonders einfach ansteuerbar, wenn das zweite Schaltmittel durch ein drittes Schaltmittel geschaltet wird, wobei das dritte Schaltmittel insbesondere als Transistor ausgestaltet ist.
Die Ansteuerung der Schaltmittel mittels des Steuergerätes ist dann besonders einfach zu realisieren, wenn das Steuergerät so mit dem zweiten Schaltmittel verbunden ist, dass es das zweite Schaltmittel vom ersten Zustand in den zweiten Zustand und/oder vom zweiten Zustand in den ersten Zustand überführen kann.
Ein Verfahren zum Betreiben eines Systems zum Starten und Stoppen einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei das System eine mit der Brennkraftmaschine koppelbare elektrische Maschine zum Starten der Brennkraftmaschine, ein erstes Schaltmittel und ein zweites Schaltmittels umfasst, wobei das erste Schaltmittel einen ersten Zustand und einen zweiten Zustand einnehmen kann, und wobei das zweite Schaltmittel einen ersten Zustand einen zweiten Zustand einnehmen kann, kann dann in besonders einfacher Art und Weise ausgeführt sein, wenn unter der Bedingung, dass das zweite Schaltmittel den ersten Zustand einnimmt und das erste Schaltmittel den ersten Zustand einnimmt, in einem ersten Schritt die elektrische Maschine in Rotation versetzt wird, und in einem zweiten Schritt das zweite Schaltmittel in den zweiten Zustand überführt wird, und dass, wenn das zweite Schaltmittel den zweiten Zustand einnimmt, und vorgebbare erste Betriebsbedingungen erfüllt sind, in einem dritten Schritt die Einspritzung der Brennkraftmaschine abgeschaltet wird, und in einem vierten Schritt das zweite Schaltmittel in den ersten Zustand überführt wird.
Die Zuverlässigkeit des Verfahrens kann dadurch erhöht werden, dass vor einer Durchführung des dritten Schritts in einem Prüfschritt überprüft wird, ob vorgebbare zweite Betriebsbedingungen erfüllt sind, und der dritte und der vierte Schritt durchgeführt werden, wenn diese vorgebbaren zweiten Betriebsbedingungen erfüllt sind.
Der Start der Brennkraftmaschine ist dann mit besonders einfachen Mitteln, insbesondere mit besonders wenigen Sensoren, zu realisieren, wenn im ersten Zustand des zweiten Schaltmittels bei erkannter Drehung der Brennkraftmaschine die Einspritzung der Brennkraftmaschine eingeschaltet wird.
Die Zuverlässigkeit des Verfahrens, insbesondere die Wahrscheinlichkeit, dass ein Neustart der Brennkraftmaschine gelingt, ist dann besonders hoch, wenn die vorgebbaren zweiten Betriebsbedingungen wenigstens eine der folgenden Bedingungen umfassen: Eine Temperatur der Brennkraftmaschine hat eine vorgebbare Schwelltemperatur überschritten oder eine Länge eines Aufladens eines elektrischen Energiespeichers hat eine erste vorgebbare Zeitdauer überschritten.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dann besonders wirksam, wenn die vorgebbaren ersten Betriebsbedingungen wenigstens eine der folgenden Bedingungen umfassen: Einnahme des ersten Zustands des ersten Schaltmittels oder erkannter Stillstand des Kraftfahrzeugs oder erkannter Stillstand des Kraftfahrzeugs während einer Zeitdauer länger als eine zweite vorgebbare Zeitdauer.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dann besonders sicher, wenn vorgebbare dritte Betriebsbedingungen umfassen, dass eine Diagnosefunktion des zweiten Schaltmittels das zweite Schaltmittel als „fehlerfrei” oder „fehlerhaft” diagnostiziert.
Ein solches Diagnoseverfahren lässt sich besonders einfach realisieren, wenn die Diagnosefunktion abhängig ist von dem elektrischen Potential einer ersten Signalleitung und/oder von dem Signal eines ersten Drehzahlgebers.
Das Verfahren ist besonders kostengünstig zu implementieren, wenn es in einem Computerprogramm umgesetzt wird. Dieses Computerprogramm ist vorteilhafter Weise auf einem Speichermedium abgespeichert, welches in dem Steuergerät zur Anwendung kommt.
Zeichnung
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Darstellung der Komponenten eines Start-Stopp-Systems für eine Brennkraftmaschine;
2 den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Starten und Stoppen einer Brennkraftmaschine.
Ausführungsbeispiele der Erfindung
1 zeigt eine Brennkraftmaschine 60, mit der ein Starter 70 über eine erste mechanische Kopplung 160 verbunden ist. Ein Steuergerät 50 kann die mechanische Kopplung 160 öffnen und schließen.
Die Brennkraftmaschine 60 ist über eine zweite mechanische Kopplung 80 mit einem Rad 140 des Kraftfahrzeugs verbunden. Die zweite mechanische Kopplung 80 ist üblicherweise gegeben durch eine hier nicht dargestellte Kupplung und ein hier nicht dargestelltes Getriebe. Die Kupplung wird geschaltet durch ein Bedienelement 200, beispielsweise durch einen Hebel. Ist das Bedienelement 200 nicht betätigt, so ist die Kupplung geschlossen. Das Getriebe wird angesteuert durch eine Gangschaltung. Diese Gangschaltung 210 (beispielsweise ein Drehknauf) umfasst im Ausführungsbeispiel insbesondere die Stellung „neutral”.
Ist die Kupplung im Zustand „offen” und/oder das Getriebe in der Stellung „neutral”, so ist die zweite mechanische Kopplung 80 zwischen Brennkraftmaschine 60 und Rad 140 geöffnet. Das Steuergerät 50 empfängt vom Bedienelement 200 und von der Gangschaltung 210 Signale, die den Status der zweiten mechanischen Kopplung 80 übermitteln.
Gezeigt sind in 1 ferner ein erstes Schaltmittel 10, ein zweites Schaltmittel 20, ein drittes Schaltmittel 30, und ein viertes Schaltmittel 40. Das erste Schaltmittel 10 kann insbesondere durch einen Tastschalter gegeben sein. Das zweite Schaltmittel 20 kann insbesondere in ein Relais 100 integriert ausgeführt sein. In diesem in 1 dargestellten Fall ist das zweite Schaltmittel 20 über eine Spule 90 mit einem ersten elektrischen Widerstand ansteuerbar, und wird durch den Strom geschaltet, der durch die Spule 90 fließt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das zweite Schaltmittel 20 bei unbestromter Spule 90 geschlossen.
Ein elektrischer Energiespeicher 290 ist über ein fünftes Schaltmittel 500 mit einem ersten elektrischen Pol 470 elektrisch leitend verbunden. Der elektrische Energiespeicher 290 kann beispielsweise durch eine Batterie gegeben sein. Er ist auch elektrisch leitend mit einem einen Gegenpol zum ersten elektrischen Pol 470 bildenden zweiten elektrischen Pol 475 verbunden. Das fünfte Schaltmittel 500 wird durch einen Zündschalter 170 gesteuert. Bei geschlossenem fünften Schaltmittel 500 befindet sich der erste elektrische Pol 470 beispielsweise auf einem ersten elektrischen Potential U_HIGH und der zweite elektrische Pol 475 auf einem zweiten elektrischen Potential U_LOW. Der Starter 70 ist mit dem zweiten elektrischen Pol 475 elektrisch leitend verbunden. Ferner bilden das erste Schaltmittel 10, das zweite Schaltmittel 20 und der Starter 70 eine Reihenschaltung, die den ersten elektrischen Pol 470 und den zweiten elektrischen Pol 475 elektrisch leitend verbinden, wenn das erste Schaltmittel 10 und das zweite Schaltmittel 20 geschlossen sind.
Das Steuergerät 50 umfasst insbesondere eine erste Steuereinheit 120 und eine zweite Steuereinheit 130. Weiterhin dargestellt ist ein elektrischer Spannungsteiler 310, welcher einen dritten elektrischen Pol 340, einen zweiten elektrischen Widerstand 320 und einen dritten elektrischen Widerstand 330 umfasst. Der dritte elektrische Pol befindet sich beispielsweise auf einem elektrischen Potential U_ST, und ist über eine Reihenschaltung aus dem zweiten elektrischen Widerstand 320 und dem dritten elektrischen Widerstand 330 elektrisch leitend mit einem Punkt niedrigen elektrischen Potentials, im Ausführungsbeispiel eine elektrische Masse 300, verbunden. Die Zuleitung zwischen erstem Schaltmittel 10 und zweitem Schaltmittel 20 ist durch eine elektrische Leitung 180 mit der elektrischen Verbindung zwischen zweitem elektrischen Widerstand 320 und drittem elektrischen Widerstand 330 und weiter mit der ersten Steuereinheit 120 verbunden.
Die zweite Steuereinheit 130 ist mit dem dritten Schaltmittel 30 verbunden, und schaltet dieses. Das dritte Schaltmittel 30 kann beispielsweise durch einen Feldeffekttransistor gegeben sein. Das dritte Schaltmittel 30 verbindet einen Punkt niedrigen elektrischen Potentials, im Ausführungsbeispiel die elektrische Masse 300, über die Spule 90 des Relais 100 mit dem ersten elektrischen Pol 470. Bei geschlossenem drittem Schaltmittel 30 fließt somit über die Spule 90 ein elektrischer Strom entsprechend des Quotienten der Spannungsdifferenz zwischen erstem elektrischem Pol 470 und elektrischer Masse 300 über der Größe des elektrischen Widerstands der Spule 90. Die zweite Steuereinheit 130 kann somit über die Steuerung des dritten Schaltmittels 30 das zweite Schaltmittel 20 steuern.
Ein Raddrehzahlgeber 540 übermittelt dem Steuergerät 50 eine Information und liest somit den Schaltzustand des fünften Schaltmittels 500 aus. Ein Raddrehzahlgeber 540 sensiert eine Drehzahl des Rades 140 und übermittelt sie an das Steuergerät 50. Ein Temperatursensor 480 übermittelt Informationen über eine Temperatur der Brennkraftmaschine 60 an das Steuergerät 50. Ein Drehzahlgeber 150 sensiert Informationen über eine Drehzahl der Brennkraftmaschine 60 und übermittelt diese an das Steuergerät 50. Im Ausführungsbeispiel dargestellt ist ferner ein Mittel 240 zur Sensierung einer Position eines Ständers des Kraftfahrzeugs. Dieses Mittel 240 übermittelt eine Information über die Position des Ständers an das Steuergerät 50.
Das Steuergerät 50 steuert das vierte Schaltmittel 40, welches im Ausführungsbeispiel durch einen Feldeffekttransistor gegeben ist. Das vierte Schaltmittel 40 verbindet einen Punkt niedrigen elektrischen Potentials, im Ausführungsbeispiel, der die elektrische Masse 300, über ein Anzeigemittel 110, beispielsweise eine Lampe, mit dem ersten elektrischen Pol 470. Durch Schalten des vierten Schaltmittels 40 kann das Steuergerät 50 somit die elektrische Anzeige 110 schalten, um hiermit beispielsweise dem Fahrer Informationen zu übermitteln.
2 zeigt den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei abgestelltem Kraftfahrzeug, ausgeschalteter Zündung und stehender Brennkraftmaschine 60 startet das Verfahren am Beginn 1000. Das fünfte Schaltmittel 500 und das erste Schaltmittel 10 sind geöffnet.
Im folgenden Schritt 1010 wird geprüft, ob der Zündschalter 170 eingeschaltet ist. Ist dies der Fall, folgt Schritt 1020. Ist dies nicht der Fall, wird Schritt 1010 so lange wiederholt, bis der Zündschalter 170 eingeschaltet ist. Im Ausführungsbeispiel ist dies in Hardware realisiert durch die Ansteuerung des fünften Schaltmittels 500 durch den Zündschalter 170.
In einem nächsten Schritt 1020 wird sichergestellt, dass das zweite Schaltmittel 20 geschlossen ist. Im Ausführungsbeispiel stellt das Steuergerät über die zweite Steuereinheit 130 das dritte Schaltmittel 30 auf „offen”, so dass kein Strom über die Spule 90 fließt. Da das Relais 100 als unbestromt geschlossen ausgelegt ist, ist das zweite Schaltmittel 20 geschlossen.
In einem nächsten Schritt 1030 wird geprüft, ob ein Starten der Brennkraftmaschine erlaubt ist. Diese Abfrage kann beispielsweise umfassen, ob die zweite mechanische Kopplung 80 geöffnet ist. Im Ausführungsbeispiel ist beispielsweise durch eine Überprüfung gegeben, ob der Kupplungsschalter 200 betätigt und somit die Kupplung geöffnet ist, oder ob die Stellung der Gangschaltung 210 auf „neutral” steht. Ebenso kann die Abfrage beinhalten, ob das Mittel 240 zur Sensierung der Position des Ständers signalisiert, dass der Ständer eingeklappt ist. Sind diese Bedingungen erfüllt, folgt Schritt 1040. Sind die Bedingungen nicht erfüllt, wird Schritt 1030 wiederholt.
In Schritt 1040 wird geprüft, ob das erste Schaltmittel 10 geschlossen wurde. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die erste Steuereinheit 120 eine Änderung des elektrischen Potenzials der Steuerleitung 180 sensiert. Ist dies der Fall, folgt Schritt 1050. Andernfalls wird Schritt 1040 wiederholt.
In Schritt 1050 wird die erste mechanische Kopplung 160 durch das Steuergerät 50 geschlossen. Durch den geschlossenen Stromkreis zwischen Batterie und Starter 70 über das geschlossene fünfte Schaltmittel 500, das geschlossene erste Schaltmittel 10, und das geschlossene zweite Schaltmittel 20 wird der Starter nun bestromt und in Drehbewegung versetzt.
In einem nächsten Schritt 1060 überprüft das Steuergerät 50, ob der Drehzahlgeber 150 sensiert, dass die Brennkraftmaschine 60 in eine Drehbewegung versetzt ist. Ist dies der Fall, wird weiterverzweigt zu Schritt 1070. Ist dies nicht der Fall, wird Schritt 1060 wiederholt.
In Schritt 1070 startet das Steuergerät 50 Einspritzung und Zündung der Brennkraftmaschine 60. Die erste mechanische Kopplung 160 wird geöffnet. Die Brennkraftmaschine 60 läuft nun aus eigener Kraft.
In einem folgenden Schritt 1080 schaltet das Steuergerät 50 über die zweite Steuereinheit 130 das dritte Schaltmittel 30 so, dass es geschlossen ist. Über die Spule 90 fließt nun ein elektrischer Strom, der bewirkt, dass das zweite Schaltmittel 20 öffnet. Der Starter 70 ist unbestromt und kommt zum Stillstand.
In einem sich anschließenden Schritt 1090 wird nun geprüft, ob der Zündschalter 170 ausgeschaltet ist. Wird der Zündschalter 170 ausgeschaltet, bricht die Spannung, die zwischen zweiter Spannungsquelle 340 und elektrischer Masse 300 anliegt, ein. Damit bricht auch das elektrische Potential der Steuerleitung 180 ein, was das Steuergerät 50 über die erste Steuereinheit 120 sensiert. Ist der Zündschalter 170 ausgestellt, wird weiterverzweigt zu Schritt 1150. Ist sie nicht ausgestellt, folgt Schritt 1100.
In Schritt 1150 werden Einspritzung und Zündung der Brennkraftmaschine 60 vom Steuergerät 50 abgestellt, und die Brennkraftmaschine 60 kommt zum Stillstand. Es folgt Schritt 1160, mit dem das Verfahren endet.
In Schritt 1100 wird ein Diagnoseverfahren des Relais 100 durchgeführt. Hierzu wird eine erwartete Stellung des zweiten Schaltmittels 20 mit einer ermittelten Stellung des Schaltmittels 20 verglichen. Stimmen erwartete und ermittelte Stellung des zweiten Schaltmittels 20 überein, so wird das Relais 100 als fehlerfrei diagnostiziert. Stimmen sie nicht überein, wird das Relais 100 als „fehlerhaft” diagnostiziert.
Die erwartete Stellung des zweiten Schaltmittels 20 ergibt sich aus dem Ansteuersignal, das die zweite Steuereinheit 130 an das dritte Schaltmittel 30 übermittelt. Sendet die zweite Steuereinheit 130 das Signal „geschlossen”, so schließt das dritte Schaltmittel 30 und es fließt ein elektrischer Strom über den ersten elektrischen Widerstand 90, so dass das zweite Schaltmittel 20 öffnet. Die erwartete Stellung des zweiten Schaltmittels 20 ist „geöffnet”. Sendet die zweite Steuereinheit 130 an das dritte Schaltmittel 30 das Signal „öffnen”, so fließt kein Strom über die Spule 90, und das zweite Schaltmittel 20 ist geschlossen. Die erwartete Stellung des zweiten Schaltmittels 20 ist „geschlossen”.
Die ermittelte Stellung des zweiten Schaltmittels 20 ergibt sich aus dem elektrischen Potential der Steuerleitung 180, das an der ersten Steuereinheit 120 anliegt. Liegt das Potential U_HIGH an, so kann darauf geschlossen werden, dass das erste Schaltmittel 10 geschlossen ist. Die ermittelte Stellung des zweiten Schaltmittels 20 ist „geschlossen”. Ist die erste mechanische Kopplung 160 geschlossen und übermittelt der Drehzahlgeber 150 die Information, dass sich die Brennkraftmaschine 60 nicht dreht, so kann davon ausgegangen werden, dass der Starter 70 sich ebenfalls nicht dreht. Das zweite Schaltmittel 20 muss daher geöffnet sein. Die ermittelte Stellung des zweiten Schaltmittels 20 ist somit „geöffnet”. Ist die erste mechanische Kopplung 160 geschlossen, und liefert der Drehzahlgeber 150 das Signal, dass sich die Brennkraftmaschine 60 dreht, und wird kein Kraftstoff in die Brennkraftmaschine 60 eingespritzt, und ist die zweite mechanische Kopplung 80 geöffnet, so kann davon ausgegangen werden, dass der Starter 70 die Brennkraftmaschine 60 antreibt. Das zweite Schaltmittel 20 muss daher geschlossen sein. Die ermittelte Stellung des zweiten Schaltmittels 20 ist daher „geschlossen”. Liegt an der ersten Steuereinheit 120 das elektrische Potential U_LOW an, so ist die ermittelte Stellung des zweiten Schaltmittels 20 „geschlossen”. Bezeichnet R₁ die Größe des zweiten elektrischen Widerstands 320 und R₂ die Größe des dritten elektrischen Widerstands 330, und liegt an der ersten Steuereinheit 120 das elektrische Potential U_ST·R₁(R₁ + R₂) an, so ist die ermittelte Stellung des zweiten Schaltmittels 20 „geöffnet”. Liegt eine andere Spannung an der ersten Steuereinheit 120 vor, so kann darauf geschlossen werden, dass ein Fehler in der Spannungsversorgung vorliegt.
Das Relais 100 wird als „Defekt” diagnostiziert, wenn die erwartete Stellung des zweiten Schaltmittels 20 und die ermittelte Stellung des zweiten Schaltmittels 20 nicht gleich sind. In diesem Fall wird zurückverzweigt zu Schritt 1090. Stimmen ermittelte Stellung des zweiten Schaltmittels 20 und erwartete Stellung des zweiten Schaltmittels 20 überein, wird das Relais als „funktionsfähig” diagnostiziert, und es folgt Schritt 1110.
In Schritt 1110 wird geprüft, ob Bedingungen für den Start-Stopp-Betrieb erfüllt sind, da Start-Stopp-Betrieb nur bei bestimmten Bedingungen zulässig ist. Insbesondere muss sichergestellt sein, dass ein Neustart der Brennkraftmaschine zuverlässig möglich ist, und/oder dass beim Neustart keine unzulässigen Abgasemissionen entstehen. Solche Bedingungen können beispielsweise umfassen, dass die vom Temperatursensor 480 sensierte Temperatur der Brennkraftmaschine 60 eine vorgegebene Schwelltemperatur überschritten hat, oder dass der elektrische Energiespeicher 290 einen bestimmten Ladezustand (z. B. charakterisiert durch eine Kennzahl SOC) überschritten hat, oder dass die Länge des Aufladens des elektrischen Energiespeichers 290 eine vorgebbare Aufladezeitdauer überschritten hat. Sind diese Bedingungen erfüllt, wird mit Schritt 1120 fortgefahren. Sind die Bedingungen nicht erfüllt, wird Schritt 1110 wiederholt.
In Schritt 1120 wird überprüft, ob das erste Schaltmittel 10 geschlossen wurde. Im Ausführungsbeispiel kann dies beispielsweise dadurch geschehen, dass der Fahrer des Kraftfahrzeugs den Taster gedrückt hat. Wird ein Schließen des ersten Schaltmittels 10 erkannt, folgt Schritt 1130. Andernfalls wird Schritt 1120 wiederholt.
In Schritt 1130 wird nun geprüft, ob Bedingungen vorliegen, um die Brennkraftmaschine auszuschalten. Eine solche Bedingung kann beispielsweise umfassen, dass der Raddrehzahlgeber 540 sensiert, dass das Kraftfahrzeug steht. Eine solche Bedingung kann auch umfassen, dass der Raddrehzahlgeber 540 während einer Zeitdauer länger als eine vorgebbare Mindestzeitdauer den Stillstand des Kraftfahrzeugs erkennt. Es ist aber beispielsweise auch möglich, dass überprüft wird, ob das erste Schaltmittel 10 erneut geschlossen wurde. Sind diese Bedingungen erfüllt, folgt Schritt 1140. Sind sie nicht erfüllt, wird Schritt 1130 wiederholt.
In Schritt 1140 ist erkannt, dass ein Ausschalten der Brennkraftmaschine möglich und vom Fahrer gewünscht ist. Die Brennkraftmaschine wird ausgeschaltet. Es folgt Schritt 1170.
In Schritt 1170 steuert das Steuergerät 50 über die zweite Steuereinheit 130 das dritte Schaltmittel 30 an, dass das zweite Schaltmittel 20 geschlossen wird. Es folgt Schritt 1030.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Starten und Stoppen der Brennkraftmaschine 60 wird also durch die Stellung des zweiten Schaltmittels 20 unterschieden, ob durch Betätigung des ersten Schaltmittels 10 ein Startvorgang oder ein Stoppvorgang bzw. eine Stoppwunscherkennung ausgelöst wird.
In der ersten Stellung des zweiten Schaltmittels 20, im Ausführungsbeispiel „geschlossen”, wird durch Schließen des ersten Schaltmittels 10 der Starter 70 bestromt, sodass bei geschlossener erster mechanischer Kopplung 160 die Brennkraftmaschine 60 angeschoben wird.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es daher bei stehender Brennkraftmaschine erforderlich, sicherzustellen, dass das zweite Schaltmittel 20 geschlossen ist, und dass spätestens bei beginnender Rotation des Starters 70 die erste mechanische Kopplung 160 geschlossen ist. Alternativ zum Ausführungsbeispiel ist es beispielsweise auch möglich, dass die erste mechanische Kopplung 160 durch das Steuergerät 50 geschlossen wird, wenn in Schritt 1030 erkannt wurde, dass ein Starten der Brennkraftmaschine erlaubt ist, und dass nach geschlossener erster mechanischer Kopplung 160 Schritt 1040 folgt. Ebenso ist es möglich, dass das zweite Schaltmittel 20 erst geschlossen wird, wenn in Schritt 1030 erkannt wurde, dass ein Starten der Brennkraftmaschine erlaubt ist, und dass Schritt 1040 sich an das Schließen des zweiten Schaltmittels 20 anschließt.
Bei laufender Brennkraftmaschine 60 kann erfindungsgemäß durch Überführen des zweiten Schaltmittels 20 in die zweite Position, im Ausführungsbeispiel „öffnen”, die Funktion des ersten Schaltmittels 10 derart umgeschaltet werden, dass ein Schließen des ersten Schaltmittels 10 nun nicht mehr eine Bestromung des Starters 70, sondern eine Änderung des an der ersten Steuereinheit 120 anliegenden elektrischen Potenzials bewirkt. Die Information, dass das erste Schaltmittel 10 eine geänderte Schaltposition eingenommen hat, beaufschlagt somit nicht mehr den Starter 70, sondern das Steuergerät 50. Das Steuergerät 50 kann dieses sensierte Schließen des ersten Schaltmittels 10 nun beliebig interpretieren. Erfindungsgemäß wird dieses Schließen insbesondere als Stoppwunsch des Fahrers interpretiert, und die Brennkraftmaschine 60 entweder unmittelbar oder bei Vorliegen geeigneter Bedingungen gestoppt. Durch Schalten des zweiten Schaltmittels 20 in die erste Position kann nun das erste Schaltmittel 10 erneut benutzt werden, um die Brennkraftmaschine 10 zu starten.
Erfindungsgemäß kann eine Überwachung von Fehlfunktionen des zum Starten der Brennkraftmaschine 60 verwendeten zweiten Schaltmittels 20 besonders einfach durch Überwachung des über die Steuerleitung 180 an der ersten Steuereinheit 120 anliegenden elektrischen Potenzials erfolgen.

Claims

Vorrichtung zum Starten und Stoppen einer Brennkraftmaschine (60) eines Kraftfahrzeugs, wobei der Brennkraftmaschine (60) eine elektrische Maschine (70) zum Starten der Brennkraftmaschine (60) und ein elektrischer Energiespeicher (290) zugeordnet ist, umfassend ein erstes Schaltmittel (10), insbesondere einen Tastschalter, und ein zweites Schaltmittel (20), insbesondere ein unbestromt geschlossenes Relais, wobei das erste Schaltmittel (10) einen ersten Zustand und einen zweiten Zustand einnehmen kann, und wobei das zweite Schaltmittel (20) einen ersten Zustand und einen zweiten Zustand einnehmen kann, wobei die elektrische Maschine (70) mit dem elektrischen Energiespeicher (290) elektrisch leitend verbunden ist, wenn das zweite Schaltmittel (20) den ersten Zustand einnimmt und das erste Schaltmittel (10) den ersten Zustand einnimmt und dass die elektrische Maschine (70) mit dem elektrischen Energiespeicher (290) nicht elektrisch leitend verbunden ist, wenn das zweite Schaltmittel (20) den zweiten Zustand einnimmt, oder wenn das erste Schaltmittel (10) den zweiten Zustand einnimmt, wobei eine Zuleitung (180) eines Steuergeräts (50) ein erstes elektrisches Potenzial annimmt, wenn das erste Schaltmittel (10) den zweiten Zustand einnimmt und das zweite Schaltmittel (20) den zweiten Zustand einnimmt, und dass die Zuleitung (180) des Steuergeräts (50) ein zweites elektrisches Potenzial annimmt, wenn das erste Schaltmittel (10) den ersten Zustand einnimmt und das zweite Schaltmittel (20) den zweiten Zustand einnimmt, und das erste elektrische Potenzial und das zweite elektrische Potenzial unterschiedlich sind, wobei das Steuergerät (50) Erfassungsmittel zur Erfassung des Potenzials umfasst und das Steuergerät (50) Erkennungsmittel zur Erkennung eines Stoppwunsches anhand des Potenzials und zusätzlich in Abhängigkeit vom Schaltzustand des zweiten Schaltmittels (20) umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das zweite Schaltmittel (20) durch ein drittes Schaltmittel (20) geschaltet wird, wobei das dritte Schaltmittel (30) insbesondere als Transistor ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Steuergerät (50) so mit dem zweiten Schaltmittel (20) verbunden ist, dass es das zweite Schaltmittel (20) vom ersten Zustand in den zweiten Zustand und/oder vom zweiten Zustand in den ersten Zustand überführen kann.
Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum Starten und Stoppen einer Brennkraftmaschine (60) nach Anspruch 1, wobei wenn das zweite Schaltmittel (20) den ersten Zustand einnimmt und das erste (10) Schaltmittel den ersten Zustand einnimmt, – in einem ersten Schritt (1050) die elektrische Maschine (70) in Rotation versetzt wird, und – nachdem die Brennkraftmaschine (60) aus eigener Kraft läuft, in einem zweiten Schritt (1080) das zweite Schaltmittel (20) vom Steuergerät (50) in den zweiten Zustand überführt wird, und dass, wenn das zweite Schaltmittel (20) den zweiten Zustand einnimmt, und vorgebbare erste Betriebsbedingungen erfüllt sind – in einem dritten Schritt (1140) die Einspritzung der Brennkraftmaschine (60) abgeschaltet wird, und – in einem vierten Schritt (1170) das zweite Schaltmittel (20) in den ersten Zustand überführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei vor Durchführung des dritten Schritts (1140) in einem Prüfschritt (1110) überprüft wird, ob vorgebbare zweite Betriebsbedingungen erfüllt sind, und der dritte Schritt (1140) und der vierte Schritt (1170) durchgeführt werden, wenn diese vorgebbaren zweiten Betriebsbedingungen erfüllt sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 5, wobei im ersten Zustand des zweiten Schaltmittels (20) bei erkannter Drehung der Brennkraftmaschine (60) in einem Einschaltschritt (1070) die Einspritzung der Brennkraftmaschine (60) eingeschaltet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die vorgebbaren zweiten Betriebsbedingungen wenigstens eine der folgenden Bedingungen umfassen: – eine Temperatur der Brennkraftmaschine (60) hat eine vorgebbare Schwelltemperatur überschritten, – eine Länge eines Aufladens eines elektrischen Energiespeichers (500) hat eine erste vorgebbare Zeitdauer überschritten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die vorgebbaren ersten Betriebsbedingungen wenigstens eine der folgenden Bedingungen umfassen: – Einnahme des ersten Zustands des ersten Schaltmittels (10), – erkannter Stillstand des Kraftfahrzeugs, – erkannter Stillstand des Kraftfahrzeugs während einer Zeitdauer länger als eine zweite vorgebbare Zeitdauer.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei vorgebbare dritte Betriebsbedingungen umfassen, dass eine Diagnosefunktion des zweiten Schaltmittels (20) das zweite Schaltmittel als „fehlerfrei” oder „fehlerhaft” diagnostiziert.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Diagnosefunktion abhängig ist von dem elektrischen Potenzial der Zuleitung (180) und/oder von dem Signal eines ersten Drehzahlgebers (150).
Computerprogramm, das zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10 programmiert ist.
Elektrisches Speichermedium für ein Steuergerät (50) einer Brennkraftmaschine (60) und einer der Brennkraftmaschine (60) zugeordneten elektrischen Maschine (70), wobei auf ihm das Computerprogramm nach Anspruch 11 abgespeichert ist.
Steuergerät (50) einer Brennkraftmaschine (60) und einer der Brennkraftmaschine (60) zugeordneten elektrischen Maschine (70), das zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10 programmiert ist.