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Die folgende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Steuerungssystem zum Erkennen einer fehlerhaften Ansteuerung eines Startsystems eines Kraftfahrzeugs und zur Vermeidung eines unerwünschten Motorstarts eines Motors des Kraftfahrzeugs.
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Stand der Technik
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Im Rahmen einer öffentlich geführten CO2-Diskussion sowie stetig steigenden Kraftstoffpreisen steigt die Bedeutung von Systemen zur Reduzierung eines Kraftstoffverbrauchs und damit einer CO2-Emission. Eine Start/Stopp-Automatik kann einen wesentlichen Teil dazu beitragen und wird somit zunehmend eine weite Verbreitung finden. Ein weiterer Beitrag kann durch eine Hybridisierung eines entsprechenden Antriebsstranges erreicht werden. Ein Ziel von Hybridfahrzeugen ist eine Rückgewinnung, d. h. Rekuperation einer beim Bremsen freiwerdenden kinetischen Energie bzw. bei Bergfahrt einer freiwerdenden potentiellen Energie. Diese jeweilige Energie kann bspw. genutzt werden, um ein jeweiliges Bordnetz des Kraftfahrzeugs zu versorgen, welches einen deutlichen Einfluss auf einen entsprechenden Kraftstoffverbrauch hat. Beispielsweise führt eine elektrische Zusatzleistung von 100 W zu einem Mehrverbrauch von rund 0,1 l/100 km im NEFZ (Neuer Europäischer Fahrzyklus). Eine Bordnetzlast von 500 W bedeutet also einen Mehrverbrauch von 0,5 l/100 km.
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Ermöglicht eine elektrische Maschine durch einen Wechselrichter auch einen motorischen Betrieb, so kann ein Antriebsmoment eines entsprechenden Verbrennungsmotors durch ein elektrisches Moment erhöht werden, was auch als Boost bezeichnet wird, um bspw. eine Fahrbarkeit zu erhöhen. Außerdem kann der Verbrennungsmotor mit diesem elektrischen Antrieb gestartet werden.
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Eine weitere Forderung bei heutigen Kraftfahrzeugen ist es, auch beim Auftreten von Fehlern, möglichst lange einen Betrieb zu ermöglichen, um sogenannte "Liegenbleiber" zu vermeiden und eine Weiterfahrt zu ermöglichen.
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Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter dem Begriff elektrischer Antrieb oder "E-Antrieb" eine Einheit aus Elektromotor (E-Maschine) und Wechselrichter verstanden, welche sowohl motorisch als auch generatorisch betrieben werden kann.
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Bei vielen, insbesondere älteren Fahrzeugen wird ein Starter eines Motors noch direkt durch einen Schlüsselschalter, d. h. ein Zündschloss durch einen jeweiligen Fahrer aktiviert, d. h. der Fahrer dreht einen Schlüssel in Motorstartposition, wodurch der Starter aktiviert wird. Eine vorgesehene Motorsteuerung erkennt den Start daran, dass eine entsprechende Drehzahl am Motor erkannt wird, und gibt daraufhin Einspritzung und bei Otto-Motoren Zündung frei, wodurch der Motor gestartet wird.
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Bei neueren Fahrzeugen wird der Starter zunehmend durch die Motorsteuerung aktiviert, was auch als Komfortstart bezeichnet wird. Dabei muss der Fahrer den Schlüssel nur kurz in die Startposition drehen, und der komplette Startablauf, d. h. Starteransteuerung, Einspritzung und Zündung freigeben und Starter abwerfen, wird von der Motorsteuerung koordiniert. Bei Start/Stopp-Fahrzeugen bzw. Hybridfahrzeugen ist eine Ansteuerung des Startsystems durch die Motorsteuerung Voraussetzung.
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Bei dieser Ansteuerung sind die Funktionen Starteransteuerung und Motorstart, obwohl auf dem gleichen Steuergerät, immer noch getrennt. Das bedeutet, dass eine Aktivierung des Startsystems bei erkanntem Start und die Deaktivierung bei erkanntem Motorlauf bzw. Motorhochlauf erfolgt. Eine Freigabe einer Einspritzung und ggf. Zündung erfolgt nach wie vor bei Erkennen einer entsprechenden Motordrehzahl. Dadurch ist auch sichergestellt, dass bspw. ein Anschieben des Fahrzeugs möglich ist, d. h. die Motordrehzahl wird nicht durch den Starter erzeugt, sondern durch Einkuppeln bei rollendem Fahrzeug.
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Wird nun jedoch das Startsystem fälschlicherweise aktiviert, so kann dies zu folgenden Szenarien führen:
Bei offenem Antriebstrang, d. h. Kupplung offen oder Gang in neutraler Stellung, können ein Starten eines Verbrennungsmotors und damit verbundene Emissionen erfolgen, was insbesondere in geschlossenen Räumen eine Gefährdung darstellen kann.
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Bei geschlossenem Antriebstrang kann es zunächst zu einer Fahrzeugbewegung durch das Startsystem kommen. Durch Freigabe einer Einspritzung bzw. Zündung wird diese Fahrzeugbewegung durch den Verbrennungsmotor unterstützt bzw. zusätzlich beschleunigt, was eine Fehlerschwere eines möglichen Unfalls deutlich erhöht.
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Eine solche fehlerhafte Aktivierung des Startsystems kann bspw. durch ein Durchlegieren der Endstufe zur Ansteuerung eines Starterrelais, einen CAN-Übertragungsfehler oder einen Programmfehler in der Steuerung eines entsprechenden Inverters auftreten.
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Vor dem Hintergrund des Standes der Technik ist es nunmehr eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit vorzusehen, eine fehlerhafte Aktivierung eines Startsystems zu erkennen und einen Motorstart in diesem Fall zu unterbinden. Dadurch können Emissionen, insbesondere in geschlossenen Räumen, vermieden werden und bei geschlossenem Antriebstrang zumindest eine Fehlerschwere eines möglichen Unfalls deutlich reduziert werden und dadurch die Beherrschbarkeit deutlich verbessert werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 und ein Steuerungssystem mit den Merkmalen von Patentanspruch 9 vorgestellt. Beispielhafte Ausführungsformen werden in den entsprechenden Unteransprüchen beschrieben.
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Erkennen einer fehlerhaften Ansteuerung eines Startsystems eines Kraftfahrzeugs zur Vermeidung eines unerwünschten Motorstarts eines Motors eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bei Stillstand und/oder geringer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs eine Drehzahl des Motors bestimmt und, wenn die Drehzahl des Motors deutlich, d. h. erkennbar, größer Null ist, ohne dass eine Startanforderung an das Startsystem gestellt wurde, ein Fehler detektiert und eine Aktivierung des Motors unterdrückt.
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Deutlich größer Null bedeutet hier außerhalb eines durch die Drehzahlbestimmung definierten den Wert Null umgebenden Toleranzbereichs.
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Als Motor wird gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Verbrennungsmotor vorgesehen, wobei eine Aktivierung des Motors dann einer Einspritzung und im Falle eines Otto-Motors einer Zündung des Motors entspricht.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei geringer Geschwindigkeit des Fahrzeugs die Drehzahl des Motors bestimmt und, wenn die Drehzahl des Motors nahezu Null ist, ein offener Antriebsstrang und somit ein Anschiebevorgang erkannt.
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Nach Erkennen des Anschiebevorgangs und nachdem die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs eine vorgegebene Schwelle überschritten hat, wird gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens Einspritzung und ggf. Zündung des Motors freigegeben.
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In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in dem Kraftfahrzeug ein Motorsteuergerät implementiert, das dazu konfiguriert ist, eine Startanforderung an das Startsystem zu senden und ferner eine Drehzahl des Motors zu bestimmen.
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Vorteilhafterweise wird das Motorsteuergerät mit einem Kontrollmodul gekoppelt, das dazu konfiguriert ist, einen Fehler zu detektieren und eine Aktivierung, insbesondere eine Einspritzung und/oder Zündung des Motors zu unterdrücken, wenn die von dem Motorsteuergerät bei Stillstand und/oder geringer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bestimmte Drehzahl des Motors deutlich größer Null ist, ohne dass eine Startanforderung von dem Motorsteuergerät an das Startsystem gestellt wurde.
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Dabei kann das Kontrollmodul als integraler Bestandteil des Motorsteuergeräts, bspw. als Softwarefunktionalität, vorgesehen werden.
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Alternativ zu dem voranstehend beschriebenen Szenario ist es auch möglich, dass in dem Kraftfahrzeug eine weitere, nicht in das Motorsteuergerät integrierte Steuereinheit vorgesehen wird, welche dazu ausgestaltet ist, eine Startanforderung an das Startsystem zu stellen, wovon dann das Motorsteuergerät sowie das Kontrollmodul unterrichtet werden. Diese externe Steuereinheit kann Teil eines anderen Steuergeräts sein, wie bspw. eines Hybridsteuergeräts.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird bspw. in einem Start/Stopp-Fahrzeug und/oder einem Hybrid-Fahrzeug ausgeführt.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf ein Steuerungssystem zum Erkennen einer fehlerhaften Ansteuerung eines Startsystems eines Kraftfahrzeugs und zur Vermeidung eines unerwünschten Motorstarts eines Motors des Kraftfahrzeugs. Das Steuerungssystem umfasst mindestens ein Motorsteuergerät, ein Kontrollmodul und eine Steuereinheit. Dabei ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, eine Startanforderung an das Startsystem zu stellen und das Motorsteuergerät ist dazu konfiguriert, eine Drehzahl des Motors zu bestimmen. Die Steuereinheit kann Teil des Motorsteuergeräts sein oder aber in einem anderen Steuergerät, bspw. einem Hybridsteuergerät, integriert sein. In diesem Fall wird das Vorliegen der Startanforderung im Motorsteuergerät bzw. Kontrollmodul lediglich erfasst.
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Das Kontrollmodul ist dazu ausgelegt, einen Fehler zu detektieren und eine Aktivierung des Motors zu unterdrücken, wenn eine bei Stillstand und/oder geringer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs von dem Motorsteuergerät bestimmte Drehzahl des Motors deutlich größer Null ist, ohne dass eine Startanforderung an das Startsystem gestellt wurde.
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Vorzugsweise ist das Kontrollmodul integraler Bestandteil des Motorsteuergeräts.
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Das erfindungsgemäße Steuerungssystem dient insbesondere zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Start/Stopp-Fahrzeugen und Hybrid-Fahrzeugen.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
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1 zeigt ein Flussdiagramm zur Durchführung von Schritten eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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2 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform eine zweite erfindungsgemäßen Steuerungssystems.
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3 zeigt in schematischer Darstellung eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuerungssystems.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleiche Bezugszahlen bezeichnen gleiche Komponenten.
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1 zeigt ein Flussdiagramm zur Durchführung von Schritten einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. In Schritt 102 wird zunächst bei Stillstand und/oder geringer Geschwindigkeit eines entsprechenden Kraftfahrzeugs eine Drehzahl eines Motors des Kraftfahrzeugs bestimmt. Ist die Drehzahl des Motors gleich oder nahezu gleich Null, so wird in Schritt 103 ein offener Antriebsstrang und somit ein Anschiebevorgang erkannt, falls sich das Kraftfahrzeug nicht im Stillstand befindet, sondern sich mit geringer Geschwindigkeit bewegt. Ist die Drehzahl bei Stillstand und/oder geringer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs deutlich größer Null, so wird in Schritt 104 überprüft, ob eine Startanforderung an ein Startsystem des Kraftfahrzeugs gestellt wurde oder nicht. Wurde in Schritt 106 eine Startanforderung gestellt, so wird in Schritt 114 eine Aktivierung des Motors freigegeben. Wird demgegenüber in Schritt 108 festgestellt, dass keine Startanforderung an das Startsystem gestellt wurde, so wird in Schritt 110 ein Fehler detektiert, was in Schritt 112 zu einer Unterdrückung einer Aktivierung des Verbrennungsmotors führt. Eine Unterdrückung der Aktivierung des Motors entspricht in der Regel im Falle eines Verbrennungsmotors einer Unterdrückung einer Einspritzung und ggf. Zündung des entsprechenden Motors. Dadurch können Emissionen infolge einer fehlerhaften Aktivierung des Startsystems, bspw. in einer Garage, vermieden werden.
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Wird in Schritt 103 ein offener Antriebsstrang erkannt, da die Drehzahl trotz geringer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs gleich Null ist, so geht dies einher mit dem Erkennen eines Anroll- bzw. Anschiebevorgangs des Kraftfahrzeugs. Generell erfolgt ein Anschieben des Kraftfahrzeugs mit geöffnetem Antriebstrang, wobei bei Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit sodann die Kupplung geschlossen und der Motor damit gestartet wird. Eine Freigabe der Einspritzung bzw. Zündung soll nur erfolgen, wenn zuvor ein Anschieben wie in Schritt 103 erkannt wird. Dies kann erreicht werden, wenn die Einspritzung bzw. Zündung nur freigegeben wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit eine bestimmte Schwelle überschritten hat, wie bspw. 5km/h und vor Erreichen dieser Geschwindigkeitsschwelle ein offener Antriebstrang wie in Schritt 103 erkannt wurde. Die Erkennung eines offenen Antriebstrangs kann dadurch erfolgen, indem bei Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit die Motordrehzahl gleich Null bzw. nahezu Null min–1 ist. Ferner kann ein offener Antriebstrang auch durch Nutzung von Getriebeinformationen festgestellt werden, wie bspw. eines Kupplungsstatus, einer Gangwahlhebelposition, d. h. Neutralgasse und/oder wenn eine Wandlerüberbrückungskupplung offen ist. Durch Erkennen des offenen Antriebstrangs in Schritt 103 kann sicher erkannt werden, dass eine fehlerhafte Aktivierung des Startsystems als Ursache für die Fahrzeugbewegung ausscheidet.
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Durch die in dem Beispiel gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auf einfache Weise verhindert werden, dass der entsprechende Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs fälschlicherweise gestartet, d. h. befeuert wird, was zu potentiellen gefährlichen Emissionen bzw. einer zusätzlichen Fahrzeugbeschleunigung führen kann. Ein Anschieben des Fahrzeugs bleibt jedoch weiterhin möglich, was bei Ausfall des Startsystems oder leerer bzw. defekter Starterbatterie eine Weiterfahrt ermöglicht, wodurch ein Liegenbleiber vermieden werden kann.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steuerungssystems. Das hier gezeigte Steuerungssystem 200 umfasst ein Motorsteuergerät 202 und ein Kontrollmodul 204. Das Motorsteuergerät 202 steht in kommunikativer Verbindung 203 mit einem Startsystem 206 des Kraftfahrzeugs. Ferner steht das Steuerungssystem 200 in Verbindung 205 mit einem ggf. zu aktivierenden Motor 208. Das Motorsteuergerät 202 ist dazu ausgebildet, eine Startanforderung an das Startsystem 206 zu stellen und eine Drehzahl des Motors 208 zu bestimmen. Das Kontrollmodul 204 ist dazu ausgelegt, einen Fehler zu detektieren und eine Aktivierung des Motors 208 zu unterdrücken, wenn eine bei Stillstand und/oder geringer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs von dem Motorsteuergerät 202 bestimmte Drehzahl des Motors 208 deutlich größer Null ist, ohne dass eine Startanforderung von dem Motorsteuergerät 202 an das Startsystem 206 gestellt wurde.
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In der hier dargestellten Ausführungsform des Steuerungssystems ist das Kontrollmodul 204 integraler Bestandteil des Motorsteuergeräts 202. Das Steuerungssystem 200 kann insbesondere dazu ausgelegt sein, in einem Kraftfahrzeug gewählt aus der Gruppe bestehend aus Start/Stopp-Fahrzeugen und Hybridfahrzeugen zum Einsatz zu kommen.
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3 zeigt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steuerungssystems. Das hier gezeigte Steuerungssystem 300 umfasst ein Motorsteuergerät 302 und ein Kontrollmodul 304. Ferner umfasst das Steuerungssystem 300 eine Steuereinheit 307. Die Steuereinheit 307 steht in kommunikativer Verbindung 303 mit einem Startsystem 306 des Kraftfahrzeugs. Das Motorsteuergerät 302 steht in Verbindung 305 mit einem ggf. zu aktivierenden Motor 308. Die Steuereinheit 307, die bspw. im Falle eines Hybrid-Fahrzeugs als Hybrid-Steuergerät ausgebildet sein kann, ist dazu ausgebildet, eine Startanforderung an das Startsystem 306 zu stellen. Das Motorsteuergerät 302, welches hier das Kontrollmodul 304 umfasst, wird lediglich von der Steuereinheit 307 via Verbindung 301 über die an das Startsystem 306 gestellte Startanforderung informiert. Das Motorsteuergerät 302 ist ferner dazu ausgebildet, eine Drehzahl des Motors 308 zu bestimmen. Das in der hier dargestellten Ausführungsform mit dem Motorsteuergerät 302 gekoppelte bzw. in das Motorsteuergerät 302 integrierte Kontrollmodul 304 ist dazu ausgelegt, einen Fehler zu detektieren und eine Aktivierung des Motors 308 zu unterdrücken, wenn eine bei Stillstand und/oder geringer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs von dem Motorsteuergerät 302 bestimmte Drehzahl des Motors 308 deutlich größer Null ist, ohne dass eine Startanforderung von der Steuereinheit 307 an das Startsystem 306 gestellt wurde.
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In der hier dargestellten Ausführungsform des Steuerungssystems ist das Kontrollmodul 304 integraler Bestandteil des Motorsteuergeräts 302 und die Steuereinheit 307 ist gegenüber dem Motorsteuergerät 302 als externe Einheit 307 realisiert, bspw. als Hybrid-Steuergerät oder in ein solches integriert. Das Steuerungssystem 300 kann insbesondere dazu ausgelegt sein, in einem Hybrid-Fahrzeug zum Einsatz zu kommen.
