DE102013223881A1

DE102013223881A1 - System und Verfahren zur Steuerung eines Stopp-Start-Systems für eine Kraftmaschine eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102013223881A1
Application number: DE102013223881.9A
Authority: DE
Inventors: Sangeetha Sangameswaran; Mathew Alan Boesch; Scott R. Caudill; Mark Douglas Malone
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2013-11-22
Publication date: 2014-06-05
Anticipated expiration: 2033-11-23
Also published as: DE102013223881B4; CN103847728B; CN103847728A; US8702563B1

Abstract

Ein System und ein Verfahren zur Steuerung eines Start-Stopp-Systems für eine Kraftmaschine in einem Fahrzeug umfasst automatisches Anhalten der Kraftmaschine mit einem Getriebeschalthebel des Fahrzeugs in DRIVE. Die Kraftmaschine wird automatisch neu gestartet, wenn das Fahrzeug aus DRIVE herausgeschaltet wird und mindestens eine Bedingung erfüllt wird. Die mindestens eine Bedingung beinhaltet eine Endstellung des Schalthebels. Ein automatisches Neustarten der Kraftmaschine wird unterdrückt, wenn das Fahrzeug aus DRIVE herausgeschaltet wird und mindestens eine andere Bedingung erfüllt wird; wobei die mindestens eine andere Bedingung auch eine Endstellung des Schalthebels beinhaltet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Steuerung eines Stopp-Start-Systems für eine Kraftmaschine in einem Fahrzeug.
In Fahrzeugen mit verbesserter Startermotortechnologie, zum Beispiel Mikrohybridfahrzeugen, wird die Kraftmaschine unter bestimmten Bedingungen – zum Beispiel wenn das Fahrzeug angehalten wird – von einem Steuersystem automatisch angehalten und neu gestartet. Eine Art von Start-Stopp-System für ein Fahrzeug mit einem Automatikgetriebe ist ein "Stop-in-Drive"-System (SID). Bei solch einem System wird die Kraftmaschine nur dann automatisch gestoppt, wenn sich der Getriebeschalthebel in der "DRIVE"-Stellung befindet. Die Kraftmaschine wird neu gestartet, wenn der Schalthebel aus DRIVE herausbewegt wird.
In einem SID-System gibt es Situationen, in denen der Fahrer das Ende seiner Reise erreicht, das Fahrzeug zum Halt bringt und – angenommen, alle anderen Autostopp-Kriterien sind erfüllt, – die Kraftmaschine automatisch stoppt, während sie sich noch in DRIVE befindet. Wenn der Fahrer den Schalthebel aus DRIVE herausbewegt, startet die Kraftmaschine automatisch neu. Dies ist jedoch möglicherweise nicht wünschenswert, da der Fahrer die Absicht haben könnte, den Schalthebel in "PARKEN" zu bewegen und das Fahrzeug abzuschalten (key-off). Obgleich es wünschenswert sein kann, einen automatisch gestoppten Zustand beizubehalten, wenn der Schalthebel aus DRIVE in PARKEN bewegt wird, ist dies möglicherweise nicht der Fall, wenn der Schalthebel aus DRIVE in "RÜCKWÄRTSGANG" bewegt wird.
Deshalb besteht Bedarf für ein System und Verfahren zur derartigen Steuerung einer Kraftmaschine in einem Fahrzeug, dass die Fahrzeugkraftmaschine nach automatischem Anhalten, wenn sich das Fahrzeug in DRIVE befindet und der Getriebeschalthebel aus DRIVE herausgeschaltet wird, unter bestimmten Umständen, aber nicht unter anderen, automatisch neu gestartet wird.
Mindestens einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen ein Verfahren zur Steuerung eines Start-Stopp-Systems für eine Kraftmaschine in einem Fahrzeug, das automatisches Neustarten der Kraftmaschine unter mindestens einer Bedingung, die eine Endstellung eines Getriebeschalthebels beinhaltet, und Unterdrücken eines automatischen Neustartens der Kraftmaschine unter mindestens einer anderen Bedingung, die die Endstellung des Schalthebels beinhaltet, wenn die Kraftmaschine mit dem Fahrzeug in DRIVE automatisch angehalten worden ist und der Schalthebel aus DRIVE herausgeschaltet wird, umfasst.
Mindestens einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen ein Verfahren zur Steuerung eines Start-Stopp-Systems für eine Kraftmaschine in einem Fahrzeug, das automatisches Anhalten der Kraftmaschine mit einem Getriebeschalthebel des Fahrzeugs in DRIVE umfasst. Des Weiteren umfasst das Verfahren automatisches Starten der Kraftmaschine basierend auf mindestens einer Bedingung, die eine Endstellung des Schalthebels beinhaltet, und Unterdrücken eines automatischen Startens der Kraftmaschine basierend auf mindestens einer anderen Bedingung, die eine Endstellung des Schalthebels beinhaltet, wenn das Fahrzeug aus DRIVE herausgeschaltet wird.
Mindestens einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen ein Steuersystem zur Steuerung eines Start-Stopp-Systems für eine Kraftmaschine in einem Fahrzeug, das eine Steuerung enthält, die dazu konfiguriert ist, die Kraftmaschine unter mindestens einer Bedingung automatisch zu starten, die eine Endstellung eines Getriebeschalthebels beinhaltet, und das automatische Starten der Kraftmaschine unter mindestens einer anderen Bedingung zu unterdrücken, die die Endstellung des Schalthebels beinhaltet, wenn die Kraftmaschine mit dem Fahrzeug in DRIVE automatisch angehalten worden war und der Schalthebel aus DRIVE herausgeschaltet wird.
1 zeigt ein vereinfachtes Schemadiagramm eines Fahrzeugs mit einem Steuersystem gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt.
Wie erforderlich, werden hier detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart, es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen rein beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgestaltet werden kann. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstäblich; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details der besonderen Komponenten zu zeigen. Die speziellen strukturellen und funktionalen Details, die in dieser Anmeldung offenbart werden, sollen daher nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einem Fachmann zu lehren, wie die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weise auszuüben ist.
1 zeigt ein Fahrzeug 10, das eine Kraftmaschine 12 mit einem Ausgang enthält, das zu einem Automatikgetriebe 14 gerichtet ist, das wiederum Leistung zu den Fahrzeugrädern 16 überträgt. Ein Schalthebel 18 führt dem Getriebe 14 eine Bedienereingabe zu. Ebenso liefert ein Fahrpedal 20 eine Bedienereingabe zu einem Kraftmaschinensteuermodul (ECM – engine control module) 22, das der Kraftmaschine 12 Steuersignale zuführt. Das ECM 22 kommuniziert mit einer Fahrzeugsystemsteuerung (VSC – vehicle system controller) 24, die wiederum mit einer Bremssteuerung 26 kommuniziert. Die Bremssteuerung 26 empfängt eine Bedienereingabe durch ein Bremspedal 28 und steuert ein Reibbremssystem 30, das dahingehend betreibbar ist, eine Bremskraft an die Fahrzeugräder 16 anzulegen.
Wie oben erwähnt, enthalten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Steuersystem zur Steuerung eines Start-Stopp-Systems für eine Kraftmaschine in einem Fahrzeug, wie zum Beispiel die Kraftmaschine 12 und das Fahrzeug 10. Solch ein Steuersystem kann durch eine oder mehrere Steuerungen, wie zum Beispiel das ECM 22 oder die VSC 24, ausgestaltet werden, kann aber allgemeiner eine beliebige Anzahl von Hardware- und/oder Software-Steuerungen enthalten, die in verschiedenen Teilen des Fahrzeugs untergebracht sind und miteinander kommunizieren, zum Beispiel durch ein CAN (Controller Area Network). Ein Ziel eines Fahrzeug-Start-Stopp-Systems besteht darin, die Kraftmaschine unter bestimmten Bedingungen automatisch anzuhalten, während sie bei Änderung der Bedingungen automatisch neu gestartet wird. Dies gewährleistet eine größere Kraftstoffökonomie und reduziert Emissionen.
Bei einigen Start-Stopp-Systemen kann die Kraftmaschine automatisch angehalten werden, wenn alle eines bestimmten Satzes von Bedingungen erfüllt sind. Wenn zum Beispiel sich der Schalthebel in DRIVE befindet, das Bremspedal gedrückt ist, das Fahrpedal freigegeben ist und sich die Fahrzeuggeschwindigkeit nahe null befindet, kann die Kraftmaschine automatisch angehalten werden. Eine andere Bedingung, die in diesem Satz von Bedingungen enthalten sein kann, ist, dass kein Fahrzeuguntersystem erfordert, dass die Kraftmaschine läuft – zum Beispiel Untersysteme mit hohem Stromverbrauch, wie zum Beispiel die Klimaanlage oder Servolenkung. Bei einem Start-Stopp-System, bei dem erforderlich ist, dass alle Bedingungen erfüllt werden, bevor die Kraftmaschine automatisch angehalten wird, verhindert das Start-Stopp-System nicht nur, dass die Kraftmaschine automatisch angehalten wird, wenn irgendeine der Bedingungen in dem Satz nicht erfüllt wird, sondern die Kraftmaschine kann auch, nachdem sie automatisch angehalten worden ist, automatisch neu gestartet werden, wenn sich irgendeine der Bedingungen ändert.
Das obige Beispiel fortführend, kann die Kraftmaschine, wenn sie automatisch angehalten worden ist, während sich das Fahrzeug in DRIVE befindet, automatisch neu gestartet werden, wenn der Bediener aus DRIVE herausschaltet. Wie oben besprochen, ist dies möglicherweise nicht erwünscht, insbesondere, wenn der Bediener beabsichtigt, ein Fahrzeug in PARKEN zu platzieren und die Kraftmaschine abzuschalten. Deshalb ist bei mindestens einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Steuerung, bei der es sich zum Beispiel um die Kraftmaschinensteuerung 22 handeln kann, dazu konfiguriert, diesen verschiedenen Anforderungen Rechnung zu tragen. Wenn die Kraftmaschine zum Beispiel mit dem Fahrzeug in DRIVE automatisch angehalten worden ist und der Schalthebel 18 des Getriebes 14 aus DRIVE herausgeschaltet wird, ist die Kraftmaschinensteuerung 22 dazu konfiguriert, die Kraftmaschine 12 unter mindestens einer Bedingung automatisch neu zu starten und unter mindestens einer anderen Bedingung ein automatisches Neustarten der Kraftmaschine 12 zu unterdrücken.
Bei mindestens einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die mindestens eine Bedingung beinhalten, dass der Schalthebel 18 aus DRIVE in eine "NEUTRAL"-Endstellung bewegt wird, und kann ferner beinhalten, dass der Schalthebel 18 länger als eine vorbestimmte Zeit in NEUTRAL bleibt. Ist dies der Fall, kann die Steuerung 22 bewirken, dass die Kraftmaschine 12 automatisch neu gestartet wird. Umgekehrt kann die mindestens eine andere Bedingung beinhalten, dass der Schalthebel 18 aus DRIVE in eine PARKEN-Endstellung bewegt wird; in solch einem Fall wird ein automatisches Neustarten der Kraftmaschine 12 unterdrückt. Weiterhin kann die mindestens eine Bedingung beinhalten, dass der Schalthebel 18 aus DRIVE in eine RÜCKWÄRTSGANG-Endstellung bewegt wird, und kann ferner beinhalten, dass das Bremspedal 20 des Fahrzeugs 10 gedrückt wird; in diesem Fall wird die Kraftmaschine 12 automatisch neu gestartet.
Wenn der Schalthebel 18 aus DRIVE in RÜCKWÄRTSGANG bewegt wird und das Bremspedal 20 nicht gedrückt wird, kann eine Steuerung, wie zum Beispiel die VSC 24, eine Warnmeldung für den Fahrer bereitstellen, um anzuzeigen, dass das Bremspedal 20 gedrückt werden muss, damit die Kraftmaschine 12 automatisch neu startet. In solch einem Fall kann die oben beschriebene mindestens eine Bedingung ferner beinhalten, dass das Bremspedal 20 innerhalb einer vorbestimmten Zeit nach der Warnmeldung gedrückt wird, woraufhin die Kraftmaschine 12 automatisch neu gestartet wird. Wenn das Bremspedal 12 jedoch nicht innerhalb der vorbestimmten Zeit nach der Warnmeldung gedrückt wird, kann eine Steuerung, wie zum Beispiel die VSC 24 oder das ECM 22, das Start-Stopp-System deaktivieren. Anders ausgedrückt, die mindestens eine andere Bedingung beinhaltet, dass die Endstellung des Schalthebels 18 RÜCKWÄRTSGANG ist und beinhaltet auch, dass das Bremspedal 12 innerhalb der vorbestimmten Zeit nach der Warnmeldung nicht gedrückt wird. In diesem Fall würde der Fahrzeugführer das Fahrzeug manuell einschalten müssen (key-on), um die Kraftmaschine 12 zu starten.
2 zeigt ein Flussdiagramm 32, das ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Das Verfahren beginnt bei Schritt 34, in dem die Kraftmaschine gestoppt wurde, während sich das Fahrzeug in DRIVE befindet. Dies erfordert im Allgemeinen, dass mindestens eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, wie zum Beispiel, dass sich die Fahrzeuggeschwindigkeit nahe null befindet und das Bremspedal gedrückt ist. Das Verfahren kann zum Beispiel durch eine Steuerung oder durch Steuerungen, wie zum Beispiel die oben beschriebenen Steuerungen 22, 24, 26, implementiert werden. Im Allgemeinen wird die Kraftmaschine 12, nachdem sie automatisch gestoppt wurde, während sich das Fahrzeug in DRIVE befindet, unter mindestens einer Bedingung automatisch neu gestartet, während der automatische Start der Kraftmaschine 12 unter mindestens einer anderen Bedingung unterdrückt wird.
Bei Entscheidungsblock 36 wird bestimmt, ob der Schalthebel 18 aus der DRIVE-Stellung herausbewegt worden ist. Ist dies nicht der Fall, springt das Verfahren zurück, um die Anfrage erneut zu tätigen und wiederholt den Schritt, bis bestimmt wird, dass der Schalthebel 18 aus DRIVE herausbewegt worden ist. Bei Schritt 38 wird die neue Stellung des Schalthebels 18 bestimmt; es kann jedoch wünschenswert sein, diese Bestimmung nur nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit zu tätigen. Die vorbestimmte Zeit kann als "Entprellperiode" bezeichnet werden und kann zum Beispiel zwischen 0,1 und 1 Sekunde liegen – das heißt in einem Zeitbereich, der die Schaltgewohnheiten der meisten Fahrer abdeckt. Die Aufnahme dieser Zeitanforderung als Teil der mindestens einen Bedingung hilft dabei, zu gewährleisten, dass auf flüchtige Bewegungen des Schalthebels, wie zum Beispiel des Schalthebels 18, nicht unerwünschterweise durch das Steuersystem reagiert wird, und es die "End"-Stellung des Schalthebels 18 ist, die bestimmt wird.
Die nächsten drei Entscheidungsblöcke 40, 42 bzw. 44 bestimmen, ob der Schalthebel 18 in NEUTRAL, RÜCKWÄRTSGANG oder PARKEN bewegt worden ist. Wenn bei Entscheidungsblock 44 bestimmt wird, dass der Schalthebel 18 aus DRIVE in die PARKEN-Endstellung bewegt worden ist, ist die oben erwähnte "mindestens eine andere Bedingung" erfüllt, und ein automatisches Neustarten der Kraftmaschine wird unterdrückt, wie in Schritt 45 gezeigt. Wenn bei Entscheidungsblock 46 bestimmt wird, dass der Schalthebel 18 aus PARKEN herausbewegt wird, dann wird bei Schritt 47 der Kraftmaschinenneustart angefordert. Wenn bei Entscheidungsblock 46 jedoch bestimmt wird, dass der Schalthebel 18 nicht aus PARKEN herausbewegt worden ist, springt das Verfahren zurück, um die Anfrage neu zu tätigen. Wenn bei Entscheidungsblock 40 bestimmt wird, dass der Schalthebel 18 aus DRIVE in die NEUTRAL-Endstellung bewegt worden ist, dann ist eine andere der "mindestens einen Bedingung" erfüllt worden (zusammen mit der bei Schritt 38 bestimmten Zeitanforderung), und die Kraftmaschine 12 wird automatisch neu gestartet, wie in Schritt 48 gezeigt.
Nunmehr auf Entscheidungsblock 42 Bezug nehmend, in dem bestimmt wird, ob der Schalthebel 18 in RÜCKWÄRTSGANG bewegt worden ist, zeigt eine positive Antwort auf die Anfrage an, dass eine andere der "mindestens einen Bedingung" erfüllt worden ist (zusammen mit der bei Schritt 38 bestimmten Zeitanforderung), und die Kraftmaschine 12 wird, wie in Schritt 48 gezeigt, automatisch neu gestartet. Wenn die Antwort bei Entscheidungsblock 50 jedoch negativ ist, wird bei Schritt 52 eine Warnmeldung für den Fahrer bereitgestellt, die anzeigt, dass das Bremspedal 20 eingerückt werden muss, um die Kraftmaschine 12 automatisch neu zu starten. Wenn bei Entscheidungsblock 54 bestimmt wird, dass das Bremspedal 20 innerhalb einer vorbestimmten Zeit nach der Bereitstellung der Warnmeldung in Schritt 52 gedrückt wird, bewegt sich das Verfahren zu Schritt 48, in dem die Kraftmaschine 12 automatisch neu gestartet wird. Wenn das Bremspedal 20 innerhalb der vorbestimmten Zeit nach der Warnmeldung jedoch nicht gedrückt wird, ist die mindestens eine andere Bedingung erfüllt, das Start-Stopp-System wird bei Schritt 56 deaktiviert und ein manueller Schlüsselstart ist erforderlich. In der Darstellung endet das Verfahren bei Schritt 58.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen auch ein Steuersystem und ein Verfahren zum automatischen Neustarten einer Kraftmaschine, wie zum Beispiel der Kraftmaschine 12, wenn sie mit dem Fahrzeug in PARKEN automatisch angehalten worden ist, bereit. Bei mindestens einer Ausführungsform wird die Kraftmaschine 12 automatisch gestoppt, während sich das Fahrzeug in PARKEN befindet, und wenn der Schalthebel 18 aus PARKEN herausbewegt wird, wird die Kraftmaschine 12 automatisch neu gestartet. Die Kraftmaschine 12 kann auch automatisch neu gestartet werden, nachdem sie automatisch gestoppt worden war, während sich das Fahrzeug in PARKEN befindet, wenn mindestens ein Fahrzeuguntersystem erfordert, dass die Kraftmaschine 12 läuft, um die Funktionalität des Untersystems aufrechtzuerhalten. Elektrische Untersysteme, die hohe Leistungsanforderungen haben, wie zum Beispiel eine Klimaanlage, können zum Beispiel einen automatischen Neustart der Kraftmaschine 12 verursachen, selbst wenn das Fahrzeug in PARKEN bleibt. Eine andere Bedingung, die ein automatisches Neustarten der Kraftmaschine 12, nachdem sie mit dem Fahrzeug in PARKEN automatisch angehalten worden war, verursachen kann, ist das gedrückte Fahrpedal. Neben der Bereitstellung von Flexibilität in einem Start-Stopp-System, dass die Kraftmaschine automatisch anhält, wenn sich das Fahrzeug in DRIVE befindet, stellt das oben erwähnte Verfahren somit ein "Stopp-in-Parken"-System bereit, das eine noch größere Kraftstoffökonomie und Emissionsreduzierung gewährleisten kann.
Obgleich oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke dienen eher der Darstellung und nicht der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus können die Merkmale verschiedener Implementierungsausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.

Claims

Steuersystem zur Steuerung eines Start-Stopp-Systems für eine Kraftmaschine in einem Fahrzeug, umfassend: eine Steuerung, die konfiguriert ist, die Kraftmaschine unter mindestens einer Bedingung automatisch zu starten, die eine Endstellung eines Getriebeschalthebels beinhaltet, und das automatische Starten der Kraftmaschine unter mindestens einer anderen Bedingung zu unterdrücken, die die Endstellung des Schalthebels beinhaltet, wenn die Kraftmaschine mit dem Fahrzeug in DRIVE automatisch angehalten worden war und der Schalthebel aus DRIVE herausgeschaltet wird.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Bedingung beinhaltet, dass die Endstellung des Schalthebels NEUTRAL ist, und ferner beinhaltet, dass der Schalthebel länger als eine vorbestimmte Zeit in NEUTRAL bleibt, woraufhin die Kraftmaschine automatisch neu gestartet wird.
Steuersystem nach Anspruch 1 wobei die mindestens eine andere Bedingung beinhaltet, dass die Endstellung des Schalthebels PARKEN ist, woraufhin ein automatisches Neustarten der Kraftmaschine unterdrückt wird.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Bedingung beinhaltet, dass die Endstellung des Schalthebels RÜCKWÄRTSGANG ist, und ferner beinhaltet, dass ein Bremspedal des Fahrzeugs gedrückt wird, woraufhin die Kraftmaschine automatisch neu gestartet wird.
Steuersystem nach Anspruch 1, ferner umfassend Bereitstellen einer Warnmeldung für einen Fahrer des Fahrzeugs zum Drücken des Bremspedals, wenn die Endstellung des Schalthebels RÜCKWÄRTSGANG ist und das Bremspedal nicht gedrückt wird, und wobei die mindestens eine Bedingung beinhaltet, dass die Endstellung des Schalthebels RÜCKWÄRTSGANG ist und ferner beinhaltet, dass das Bremspedal innerhalb einer vorbestimmten Zeit nach der Warnmeldung gedrückt wird, woraufhin die Kraftmaschine automatisch neu gestartet wird.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine andere Bedingung beinhaltet, dass das Bremspedal innerhalb der vorbestimmten Zeit nach der Warnmeldung nicht gedrückt wird.