DE102013203390B3 - Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern eines Fahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, wobei in Standphasen des Fahrzeugs eine automatische zeitweise Abschaltung des Verbrennungsmotors durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der automatisch durchgeführten Abschaltungen des Verbrennungsmotors erfasst und bei Überschreitung einer vorbestimmten zulässigen Anzahl die automatische Abschaltung des Verbrennungsmotors zeitweilig deaktiviert wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ansteuern eines Fahrzeugs gemäß der im Oberbegriff Patentanspruchs 1 bzw. 8 näher definierten Art.
  • In modernen Fahrzeugen wird zur Energie- und Kosteneinsparung sowie zur Verringerung der Umweltbelastung das Antriebsaggregat während Stillstandphasen des Fahrzeugs zeitweilig ausgeschaltet. Dabei kommt die so genannte Start-Stopp-Technologie zum Einsatz. Das vermehrte Ein- und Ausschalten des Antriebsaggregats beeinflusst dieses sowie alle weiteren Bauteile des Antriebsstrangs. Derzeit eingesetzte Start-Stopp-Systeme erfordern eine aufwändige Sensorik. Diese dient zur Vermeidung negativer Auswirkungen (z. B. Verschleiß bei häufigen Kaltstarts) und zur Erkennung und Vermeidung ungünstiger Start-Stopp-Situationen. Die aufwändige Sensorik ist zum einen kostenintensiv und zum anderen kann sie aufgrund ihrer Komplexität nur aufwändig nachgerüstet werden.
  • Aus der Druckschrift DE 10 2009 018 974 A1 ist eine Steuereinheit zur Steuerung eines Einschaltvorgangs einer Antriebseinheit in einem Kraftfahrzeug bekannt. Dabei werden die von der Steuereinheit vorgenommenen Einschaltvorgänge von einer Zähleinheit erfasst, wobei die Steuereinheit bei Erreichen oder Überschreiten eines vorgegebenen Zählergrenzwertes einen Startvorgang und/oder einen Einschaltvorgang der Antriebseinheit nicht mehr zulässt.
  • In JP 2002 021 690 A ist eine automatische Stopp-Start-Einrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gezeigt. Die Stopp-Start-Einrichtung umfasst Zählmittel, um die Anzahl der Start- und Stopp-Zeiten der Verbrennungskraftmaschine zu zählen, und ein Alarmierungsgerät, das einen Alarm auslöst, wenn die Anzahl der gezählten Start- und Stopp-Zeiten die vorgegebene Lebensdauer erreicht.
  • DE 10 2011 051 439 A1 beschreibt ein Antriebssystem und ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebssystems mit einer Start-Stopp-Automatik, wobei die Grenzen für den Start-Stopp-Betrieb des Verbrennungsmotors an das Verhältnis zwischen Soll- und Ist-Ladezustand des Energiespeichers gekoppelt sind.
  • Beispielsweise befasst sich die WO 2012/046122 A1 mit einer Radlagereinheit für ein Fahrzeug zum Aus- und Einschalten der Zündung eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs und einem Verfahren hierzu. Dort wird die Zeitdauer seit dem letzten Stopp des Fahrzeugs erfasst und der Verbrennungsmotor nur dann abgeschaltet, wenn eine ausreichende Zeitdauer seit dem letzten Stopp des Fahrzeugs vergangen ist. Bei dieser Ausgestaltung ist jedoch zum Betrieb des Start-Stopp-Systems weiterhin eine aufwändige Sensorik, insbesondere zur Erfassung des Ladezustands der Fahrzeugbatterie, erforderlich.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der vorgenannten Art hinsichtlich des Aufbaues zu vereinfachen und kostengünstig zu gestalten.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung nach Patentanspruch 8. Weiterbildungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Es wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Anzahl der automatisch durchgeführten Abschaltungen des Verbrennungsmotors erfasst werden und bei Überschreitung einer vorbestimmten zulässigen Anzahl die automatische Abschaltung des Verbrennungsmotors zeitweilig deaktiviert wird. Auf diese Weise kann die Anzahl der zulässigen automatischen Motorstopps begrenzt werden. Kritische Betriebszustände und Störungen der vom Betrieb des Verbrennungsmotors abhängigen Fahrzeugsysteme bzw. Nebenaggregate, wie z. B. ein kritischer Ladezustand der Fahrzeugbatterie können so vermieden werden. Dabei kann die zur Durchführung eines automatischen Start-Stopp-Betriebs des Fahrzeugs erforderliche Sensorik vereinfacht und zumindest teilweise entfallen.
  • Eine einfache Erfassung der automatisch durchgeführten Abschaltungen des Verbrennungsmotors kann dadurch erreicht werden, dass bei jeder solcher Abschaltung ein Zählglied um einen Zähler erhöht wird. Sobald der Zähler größer als die vorbestimmte zulässige Anzahl ist, erfolgt die Deaktivierung der automatischen Abschaltung des Verbrennungsmotors.
  • Vorzugsweise wird bei Deaktivierung der automatischen Abschaltung des Verbrennungsmotors ein Zeitglied gestartet und nach Ablauf eines vorbestimmten Zeitintervalls die automatische Abschaltung des Verbrennungsmotors reaktiviert. Dadurch ist die Zeitdauer der Deaktivierung auf einfache Weise flexibel einstellbar.
  • Hierbei kann das vorgenannte Zeitintervall beispielsweise entsprechend einer zur Aufladung der Fahrzeugbatterie erforderlichen geschätzten Ladezeit vorgewählt werden.
  • Alternativ kann die Anzahl der automatisch durchgeführten Abschaltungen des Verbrennungsmotors sequenziell in vorbestimmten Zeitintervallen erfasst werden. Vorzugsweise wird bei Überschreitung einer vorbestimmten zulässigen Anzahl einer Sequenz die automatische Abschaltung des Verbrennungsmotors bis zum Ablauf des jeweiligen Zeitintervalls deaktiviert. Nach Ablauf eines jeden Zeitintervalls wird der Zähler des Zählglieds auf einen Ausgangswert zurückgesetzt. Das Zeitintervall und die zulässige Anzahl einer jeden Sequenz können derart bestimmt werden, dass ein kritischer Ladezustand der Fahrzeugbatterie im Betrieb sicher vermieden wird.
  • Es ist von Vorteil, wenn beim Einschalten der Zündung des Verbrennungsmotors und/oder bei Reaktivierung der automatischen zeitweiligen Abschaltung des Verbrennungsmotors der Zähler des Zählglieds auf einen Ausgangswert, beispielsweise null, zurückgesetzt wird.
  • Es ist weiterhin Vorteil, wenn zur Durchführung einer automatischen zeitweiligen Abschaltung des Verbrennungsmotors vorbestimmte Fahrzeug-Systembedingungen zeitgesteuert überprüft werden. Liegen diese nicht vor, wird der automatische Start-Stopp-Betrieb blockiert bzw. erst aktiviert, wenn die Fahrzeug-Systembedingungen vorliegen. Erfindungsgemäß werden diese Fahrzeug-Systembedingungen zumindest teilweise durch Auswertung eines zeitgesteuerten Logikbausteins im Verfahrenablauf erfasst. Hierdurch kann die im Stand der Technik erforderliche Sensorik zumindest teilweise entfallen.
  • Beispielsweise kann nach einem Neustart des Verbrennungsmotors vor Aktivierung eines Start-Stopp-Betriebes überprüft werden, ob der Verbrennungsmotor die erforderliche Betriebstemperatur erreicht hat, d. h. sich im Warmlaufzustand befindet. Dabei kann die hierzu erforderliche Temperaturmessung bzw. Temperatur-Sensorik durch eine Zeiterfassung bzw. ein Zeitglied, ersetzt werden. Das Zeitglied wird gestartet, wenn ein Neustart bzw. Kaltstart des Verbrennungsmotors erkannt wird. Dabei wird überprüft, ob die seit dem Starten des Verbrennungsmotors vergangene Zeit größer oder gleich einem vorbestimmten Zeitintervall ist. Die Dauer des Zeitintervalls dient bei laufendem Verbrennungsmotor zum Erreichen seiner Betriebstemperatur. Es kann motortypabhängig, insbesondere abhängig von der Motorgröße, als Schätzwert vorgegeben werden. Das Verfahren wird solange zurückgesetzt, bis das vorbestimmte Zeitintervall erreicht ist, so dass ein automatischer Start-Stopp-Betrieb erst nach Warmlauf des Verbrennungsmotors möglich ist bzw. der automatische Start-Stopp-Betrieb blockiert wird, solange der Verbrennungsmotor nicht seine Betriebstemperatur erreicht hat.
  • Alternativ oder ergänzend hierzu können weitere für einen automatischen Start-Stopp-Betrieb ungünstige Fahrzeug-Systembedingungen basierend auf einer Zeiterfassung im Verfahrensablauf überprüft werden. Beispielsweise ist es möglich, die einem Fahrzeugstillstand vorausgehende Abnahme der Fahrzeuggeschwindigkeit bezogen auf ein vorbestimmtes Zeitintervall bzw. die Verzögerungsrate oder bildlich gesprochen die Steilheit der Bremsrampe des Fahrzeugs zu erfassen und zu prüfen, ob diese innerhalb eines vorgegebenen Limits liegt. Auf diese Weise kann bei Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit gleich Null ein Blockieren der Fahrzeugräder z. B. bei einer Notbremsung oder bei Glatteis, oder ein Kabelbruch in der Sensorik zur Erfassung der der Fahrzeuggeschwindigkeit ausgeschlossen werden. Eine Messung der Verzögerung der Fahrzeuggeschwindigkeit und die hierzu erforderliche Sensorik kann so vermieden werden. Alternativ oder ergänzend kann ebenfalls vorgelagert zu einem Fahrzeugstillstand überprüft werden, ob eine vorbestimmte Fahrzeugschwellengeschwindigkeit unterschritten ist. Eine automatische zeitweise Abschaltung des Verbrennungsmotors wird nur dann durchgeführt, wenn das vorgenannte Limit eingehalten bzw. die Fahrzeugschwellengeschwindigkeit unterschritten ist.
  • Alternativ oder ergänzend ist es weiterhin möglich, zur Durchführung einer automatischen zeitweiligen Abschaltung des Verbrennungsmotors, insbesondere zum Erkennen einer Fahrzeugstandphase die Zeitdauer der Betätigung der Fahrzeugbremse zu erfassen und auszuwerten. Dabei wird eine Fahrzeugstandphase erkannt, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit gleich Null und die Betätigung der Fahrzeugbremse für eine vorbestimmte Zeitdauer erfasst wird. Diese kann so gewählt werden, dass eine Kurzbremsung, bei der kein Fahrzeugstopp beabsichtigt ist, ausgeschlossen werden kann. Bei einer Fahrzeugstandphase wird der Verbrennungsmotor solange abgeschaltet, solange die Fahrzeugbremse aktiv ist. Der Verbrennungsmotor wird wieder gestartet, sobald eine Deaktivierung der Fahrzeugbremse erkannt wird.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Durchführung eines vorangehend beschriebenen Verfahrens zum Ansteuern eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor vorgeschlagen. Hierbei ist ein signaltechnisch mit dem Antriebsstrang des Fahrzeugs verbundenes Steuergerät vorgesehen, mit dem die Anzahl der automatischen Abschaltungen des Verbrennungsmotors erfassbar und bei Erreichen einer vorbestimmten kritischen Anzahl die automatische Abschaltung des Verbrennungsmotors zeitweilig deaktivierbar ist.
  • Zum Erfassen der Anzahl der automatischen durchgeführten Abschaltungen des Verbrennungsmotors weist das Steuergerät bevorzugt zumindest ein Zählglied auf.
  • Vorzugsweise ist das Steuergerät zum Erfassen eines vorbestimmten Zeitintervalls mit zumindest einem Zeitglied ausgebildet.
  • Das Steuergerät kann mit einem zentralen Steuergerät, insbesondere Motorsteuergerät, des Fahrzeugs in Signalverbindung stehen oder in das Motorsteuergerät funktional integriert sein.
  • Die Erfindung kann bevorzugt in einem Motorrad eingesetzt werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus einer Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ansteuern eines Fahrzeugs in einem Ablaufdiagramm vereinfacht schematisch dargestellt ist.
  • Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
  • Mit dem Einschalten der Zündung bzw. eines Zündstartschalters des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs wird ein erfindungsgemäßes Steuergerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Strom versorgt und das Verfahren gestartet. In einem ersten Verfahrensschritt wird überprüft, ob der Verbrennungsmotor angeschaltet ist, beispielsweise durch Erfassen eines Anlassersignals. Ist dies nicht der Fall, wird das Verfahren zurückgesetzt bis ein Starten des Verbrennungsmotors erfasst wird. Wird das Starten des Verbrennungsmotors erkannt, wird ein Zeitglied gestartet und überprüft, ob die seit dem Starten des Verbrennungsmotors vergangene Zeit t größer oder gleich einem vorbestimmten Zeitintervall Δta ist. Die Dauer des Zeitintervalls Δta dient bei laufendem Verbrennungsmotors zum Erreichen von dessen Betriebstemperatur. Das Verfahren wird solange zurückgesetzt bis das vorbestimmte Zeitintervall Δta erreicht ist.
  • Nach Ablauf der Zeitdauer t = Δta wird der automatische Start-Stopp-Betrieb aktiviert und der Zähler i eines Zählglieds auf einen Ausgangswert hier Null gesetzt. Das Zählglied dient zum Erfassen der Anzahl der automatisch durchgeführten Abschaltungen des Verbrennungsmotors. Zur Durchführung einer automatischen zeitweisen Abschaltung des Verbrennungsmotors während einer Standphase des Fahrzeugs wird überprüft, ob eine Fahrzeuggeschwindigkeit V gleich Null, eine Betätigung der Fahrzeugkupplung und eine Betätigung der Fahrzeugbremse für zumindest eine vorbestimmte Zeitdauer t erfasst wird, die größer als ein vorbestimmtes Zeitintervall Δtc ist. Das Zeitintervall Δtc soll sicherstellen, dass die Fahrzeugbremse nicht nur kurz betätigt wird, sondern ein Halten des Fahrzeugs und ein Stoppen des Motors gewünscht wird. Beispielsweise kann ein Zeitintervall von 5 Sekunden vorgesehen sein. Ist eine der vorgenannten Bedingungen nicht erfüllt, wird das Verfahren solange zurückgesetzt bis alle Bedingungen vorliegen. Sind alle Voraussetzungen erfüllt, wird überprüft, ob der Zähler i kleiner oder gleich einer vorbestimmten Zahl d ist. Diese entspricht einer hinsichtlich des Ladezustands der Fahrzeugbatterie zulässigen Anzahl von automatisch durchgeführten Abschaltungen des Verbrennungsmotors. Wird die zulässige Anzahl nicht überschritten, wird das Zählglied um einen Zähler i erhöht und der Verbrennungsmotor abgeschaltet. Ist dagegen der Zähler größer als die Zahl d, ist die zulässige Anzahl von automatisch durchgeführten Abschaltungen des Verbrennungsmotors überschritten. Die automatische Abschaltung des Verbrennungsmotors wird blockiert und der automatische Start-Stopp-Betrieb für die Dauer eines vorbestimmten Zeitintervalls Δtb deaktiviert. Hierzu wird bei Deaktivierung ein Zeitglied gestartet und nach Ablauf des Zeitdauer t = Δtb der automatische Start-Stopp-Betrieb reaktiviert und der Zähler i des Zählglieds auf einen Ausgangswert hier Null zurückgesetzt. Das Zeitintervall Δtb entspricht dabei der Ladezeit der Fahrzeugbatterie, so dass während der Deaktivierung des Start-Stopp-Betriebs die Fahrzeugbatterie bei laufendem Verbrennungsmotor aufgeladen werden kann.
  • Wird eine Fahrzeugstillstandsphase erkannt, wird der Verbrennungsmotor solange abgeschaltet, solange die Fahrzeugbremse aktiv ist. Bei Erkennen einer Deaktivierung der Fahrzeugbremse, insbesondere durch Wegfall des Bremspedaldrucks, und/oder einer Betätigung der Fahrzeugkupplung wird der Verbrennungsmotor wieder gestartet.
  • Bei einem Fahrzeug mit einer automatisierter Kupplung kann bei aktiviertem Start-Stopp-Betrieb die Betätigung der Fahrzeugkupplung als Voraussetzung zum Abschalten bzw. Starten des Verbrennungsmotors entfallen, d. h. zum Abschalten bzw. Starten des Verbrennungsmotors reicht alleine die oben beschriebene entsprechende Betätigung der Fahrzeugbremse bzw. des Bremspedals aus.
  • Das Steuergerät weist eine Signalverbindung zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit V, beispielsweise mit einem Fahrzeugradsensor, eine Signalverbindungen zum Erfassen einer Betätigung der Fahrzeugkupplung, beispielsweise mit einem Kupplungssensor, und eine Signalverbindungen zum Erfassen einer Betätigung des Bremspedals, beispielsweise mit einem Bremspedaldrucksensor, auf. Das Abschalten des Verbrennungsmotors kann durch Aktivieren oder Simulieren eines Motorstopp-Schalters bzw. durch Schalten eines Leistungs-MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) oder eines anderen aktiven Bauteils, erreicht werden. Das Starten des Verbrennungsmotors kann durch Aktivieren oder Simulieren eines Anlasser-Signals bzw. durch Schalten eines Leistungs-MOSFET für ein Anlasser-Relais oder eines anderen aktiven Bauteils erreicht werden.
  • Erfindungsgemäß werden durch Kombination verschiedener logischer Systemzustände des Fahrzeugs Bauteile ersetzt, ohne die Grundfunktion eines Start-Stopp-Systems außer Acht zu lassen. Zum Beispiel wird keine Abfrage von Motortemperaturen und Batteriezustand benötigt. Der Schutz der Batterie und des Motors kann über ein oder mehrere Zeitbausteine in einem beispielsweise durch eine Steuerplatine gebildeten Steuergerät gewährleistet werden. Die Steuerplatine ist durch sogenannte Printtechnik herstellbar. An das Steuergerät sind nur wenige Sensoren angeschlossen (z. B. Kupplungssensor, Bremspedaldrucksensor) bzw. in dieses integriert. Dadurch wird die nachträgliche Aufrüstung konventioneller Fahrzeuge mit der Start-Stopp-Funktion bei minimiertem Aufwand ermöglicht. Zur Nachrüstung müssen bei dieser Ausgestaltung keinerlei Signal- oder stromführende Leitungen durchtrennt werden. Die Signale können, auch bei einer Nachrüstung, parallel abgegriffen bzw. eingespeist werden und beeinflussen daher keine sicherheitsrelevanten Signale. Durch einen Ausfall des Start-Stopp-Systems wird das Fahrzeug im Übrigen nicht funktional eingeschränkt.
  • Bezugszeichenliste
    • t
      Zeitdauer
      Δta
      Zeitintervall
      Δtb
      Zeitintervall
      Δtc
      Zeitintervall
      V
      Fahrzeuggeschwindigkeit
      i
      Zähler
      d
      Zahl

Claims (9)

  1. Verfahren zum Ansteuern eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, wobei in Standphasen des Fahrzeugs eine automatische zeitweilige Abschaltung des Verbrennungsmotors durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der automatisch durchgeführten Abschaltungen des Verbrennungsmotors erfasst und bei Überschreitung einer vorbestimmten zulässigen Anzahl die automatische Abschaltung des Verbrennungsmotors zeitweilig deaktiviert wird, wobei ein Zeitintervall (Δtb) zur Reaktivierung der automatischen zeitweiligen Abschaltung des Verbrennungsmotors der geschätzten Ladezeit einer Fahrzeugbatterie entspricht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der automatisch durchgeführten Abschaltungen des Verbrennungsmotors bei jeder solcher Abschaltung ein Zählglied um einen Zähler (i) erhöht wird und sobald der Zähler (i) größer als die vorbestimmte zulässige Anzahl (d) ist, die Deaktivierung der automatischen Abschaltung des Verbrennungsmotors erfolgt.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Deaktivierung der automatischen Abschaltung des Verbrennungsmotors ein Zeitglied gestartet und nach Ablauf eines vorbestimmten Zeitintervalls (Δtb) die automatische zeitweilige Abschaltung des Verbrennungsmotors reaktiviert wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der automatisch durchgeführten Abschaltungen des Verbrennungsmotors sequenziell in vorbestimmten Zeitintervallen erfasst und bei Überschreitung einer vorbestimmten zulässigen Anzahl einer Sequenz die automatische Abschaltung des Verbrennungsmotors bis zum Ablauf des jeweiligen Zeitintervalls deaktiviert wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einschalten der Zündung des Verbrennungsmotors und/oder bei Reaktivierung der automatischen zeitweiligen Abschaltung des Verbrennungsmotors der Zähler (i) des Zählglieds auf einen Ausgangswert zurückgesetzt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung einer automatischen zeitweiligen Abschaltung des Verbrennungsmotors vorbestimmte erforderliche Fahrzeug-Systembedingungen zeitgesteuert überprüft werden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung einer automatischen zeitweiligen Abschaltung des Verbrennungsmotors die Betätigungsdauer der Fahrzeugbremse ausgewertet wird.
  8. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zum Ansteuern eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ansteuern des automatischen zeitweiligen Abschaltens des Verbrennungsmotors ein signaltechnisch mit dem Antriebsstrang des Fahrzeugs verbundenes Steuergerät vorgesehen ist, mit dem die Anzahl der automatischen Abschaltungen des Verbrennungsmotors erfassbar und bei Überschreiten einer vorbestimmten zulässigen Anzahl die automatische Abschaltung des Verbrennungsmotors zeitweilig deaktivierbar ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät zumindest ein Zählglied zum Erfassen der Anzahl der automatisch durchgeführten zeitweiligen Abschaltungen des Verbrennungsmotors aufweist.
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