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Die Anmeldung betrifft Mikrohybrid- oder Stopp-Start-Fahrzeuge und die Steuerung von Stopp-Start-Aktivitäten während eines Gangwechsels.
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Mikrohybridfahrzeuge können mit einer Maschinen-Autostopp-Funktion ausgerüstet sein. Diese Funktion schaltet die Maschine während bestimmter Betriebszeitspannen aus, um Kraftstoff zu sparen. Die Autostopp-Funktion kann zum Beispiel aktiviert werden, wenn das Fahrzeug gestoppt ist, statt es dem Fahrzeug zu erlauben, im Leerlauf zu laufen. Die Maschine kann neu gestartet werden, wenn der Fahrer das Bremspedal freigibt oder das Gaspedal betätigt.
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Bekannt sind solche Maschinen-Autostopp-Funktionen bspw. aus
DE 10 2013 223 881 A1 sowie
DE 10 2010 003 753 A1 . Darin wird vorgeschlagen, den Motor dann neu zu starten, sobald eine definierte Schaltstufe eingelegt wird.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine bekannte Maschinen-Autostopp-Funktion zu verbessern, um unerwünschte Verzögerungen beim Starten der Maschine in gewissen Situationen zu vermeiden.
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Ein Verfahren zum Steuern eines Stopp-Start-Fahrzeugs weist als Reaktion auf das Schalten eines Getriebes aus einer VORWÄRTS-Fahrstufe, nachdem eine Maschine automatisch gestoppt wurde, auf, indem selektiv ein Autostart der Maschine eingeleitet wird, bevor das Getriebe auf einen anderen Gang als die VORWÄRTS-Fahrstufe basierend auf einem Standort des Fahrzeugs geschaltet wird. Ein Autostart der Maschine kann eingeleitet werden, bevor das Getriebe auf die RÜCKWÄRTS-Fahrstufe als Reaktion darauf umgeschaltet wird, dass das Getriebe aus der VORWÄRTS-Fahrstufe geschaltet wird, nachdem die Maschine automatisch gestoppt wurde, wenn sich das Fahrzeug innerhalb einer Kreuzung befindet. Ein Autostart der Maschine kann eingeleitet werden, bevor das Getriebe auf die RÜCKWÄRTS-Fahrstufe als Reaktion darauf umgeschaltet wird, dass das Getriebe aus der VORWÄRTS-Fahrstufe geschaltet wird, nachdem die Maschine automatisch gestoppt wurde, wenn sich das Fahrzeug auf einem Bahnübergang befindet.
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Ein Stopp-Start-Fahrzeug kann eine Maschine, ein Getriebe und ein Stopp-Start-System aufweisen. Das Stopp-Start-System leitet als Reaktion auf das Umschalten des Getriebes aus der VORWÄRTS-Fahrstufe, nachdem die Maschine automatisch gestoppt wurde, selektiv einen Autostart der Maschine ein, bevor das Getriebe auf einen anderen Gang als der VORWÄRTS-Fahrstufe basierend auf einem Standort des Fahrzeugs geschaltet wird. Ein Autostart der Maschine kann eingeleitet werden, bevor das Getriebe auf die RÜCKWÄRTS-Fahrstufe als Reaktion darauf umgeschaltet wird, dass das Getriebe aus der VORWÄRTS-Fahrstufe geschaltet wird, nachdem die Maschine automatisch gestoppt wurde, wenn sich das Fahrzeug innerhalb einer Kreuzung befindet. Ein Autostart der Maschine kann eingeleitet werden, bevor das Getriebe auf die RÜCKWÄRTS-Fahrstufe als Reaktion darauf umgeschaltet wird, dass das Getriebe aus der VORWÄRTS-Fahrstufe geschaltet wird, nachdem die Maschine automatisch gestoppt wurde, wenn sich das Fahrzeug auf einem Bahnübergang befindet.
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Ein Stopp-Start-Fahrzeug weist eine Maschine, einen PRNDL-Schalthebel und ein Stopp-Start-System auf. Das Stopp-Start-System leitet als Reaktion auf das Bewegen des PRNDL-Schalthebels aus der VORWÄRTS-Farhstufe heraus, nachdem die Maschine automatisch gestoppt wurde und sich das Fahrzeug innerhalb einer Kreuzung oder eines Bahnübergangs befindet, einen Autostart der Maschine ein, bevor der PRNDL- Schalthebel auf die RÜCKWÄRTS-Fahrstufe gestellt wird.
- 1 ist eine Plotterdarstellung, die den Zustand der Maschine während eines Autostopps veranschaulicht.
- 2 ist ein Blockschaltbild eines Stopp-Start-Fahrzeugs.
- 3 ist ein Flussdiagramm, das einen Algorithmus zum Steuern eines Stopp-Start- Fahrzeugs veranschaulicht.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind unten beschrieben. Stopp-Start- oder Mikrohybridfahrzeuge werden von herkömmlichen Verbrennungsmotoren mit Leistung versorgt und sind mit einem Stopp-Start-System ausgerüstet, das Autostopp- und Autostart-Funktionen steuert. Das Stopp-Start-System kann die Maschine automatisch stoppen, wenn das Fahrzeug gestoppt wird und die Maschine für den Antrieb oder andere Zwecke nicht erforderlich ist. An einem späteren Zeitpunkt kann das Stopp-Start-System die Maschine automatisch starten, wenn sie für den Antrieb oder andere Zwecke erforderlich ist. Indem die Maschine wann immer möglich deaktiviert wird, wird der Gesamtkraftstoffverbrauch verringert. Anders als echte Hybridfahrzeuge, können Stopp-Start-Fahrzeuge nicht allein mit elektrischem Antrieb fahren. Außerdem sind die Stopp-Start-Fahrzeuge anders als echte Hybridfahrzeuge nicht mit einer Zugbatterie ausgestattet, sondern mit einer herkömmlichen Anlass-, Beleuchtungs-und Zündungsbatterie (SLI).
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Steuervorrichtungen können ein automatisches Stoppen oder automatisches Starten der Maschine einleiten. Wenn das Fahrzeug zum Stillstand kommt, können die Steuervorrichtungen zum Beispiel einen Befehl ausgeben, um den Prozess des Stoppens der Maschine zu beginnen, wodurch sie verhindern, dass die Lichtmaschine oder der eingebaute Anlassergenerator elektrischen Strom zu den elektrischen Lasten liefert. Die Batterie kann elektrischen Strom zu den elektrischen Lasten liefern, während die Maschine gestoppt ist. Wenn das Bremspedal nach einem Autostopp der Maschine ausgerückt (und/oder das Gaspedal eingerückt) wird, können die Steuervorrichtungen einen Befehl ausgeben, um den Prozess des Startens der Maschine zu beginnen, wodurch sie es der Lichtmaschine oder dem eingebauten Anlassergenerator erlauben, elektrischen Strom zu den elektrischen Lasten zu liefern.
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Unter Bezugnahme auf 1 kann eine Maschinen-Stopp-/Start-Abfolge mehrere Stufen aufweisen: „Autostopp Beginn“, die den Anfang des Autostopp der Maschine kennzeichnet, „Vorbereiten auf Autostopp der Maschine“, die die Zeitspanne ist, während der die Fahrzeugsysteme sowie die Maschine auf das bevorstehende Stoppen der Maschine vorbereitet werden (wenn eine Unterbindungsbedingung eines Autostopp während dieser Stufe erfasst wird, wird die Vorbereitung auf das bevorstehende Stoppen der Maschine unterbrochen und die Fahrzeugsysteme sowie die Maschine werden auf ihre normalen Betriebsmodi zurückgestellt), „Kraftstoff abschalten“, die den Punkt kennzeichnet, an dem der Kraftstoffstrom zu der Maschine gestoppt wird, „Stoppen Maschine“, die die Zeitspanne ist, während der die Maschinendrehzahl auf 0 verringert wird, „unter Kraftstoffneustarten“, die den Punkt kennzeichnet, nach dem, wenn ein Neustart gefordert wird, um den Autostopp während der Stufe „Stoppen Maschine“ zu unterbinden, der Anlasser eventuell betätigt werden muss, um die Maschine anzulassen (wenn ein Neustarten gefordert wird vor „unter Kraftstoffneustarten“ und während der Stufe „Stoppen Maschine“ kann die Maschine neu gestartet werden, um den Autostopp zu unterbinden, indem der Kraftstoffstrom wieder aktiviert wird), „Maschinendrehzahl = 0“, die den Punkt bestimmt, an dem die Maschinendrehzahl nahe oder gleich 0 ist, „Maschine automatisch gestoppt“, die die Zeitspanne ist, während der die Maschine ausgeschaltet ist, „Anlasser aktivieren“, die den Punkt kennzeichnet, an dem der Anlasser beginnt, die Maschine in der Bemühung anzulassen, die Maschine zu starten (als Reaktion auf das Erfassen einer Autostart- Bedingung der Maschine), „Anlasser lässt Maschine an“, die die Zeitspanne ist, während der die Maschine nicht fähig ist, mit eigener Leistung anzulassen, „Anlasser Deaktivieren“ die den Punkt kennzeichnet, an dem die Maschine fähig ist, mit eigener Leistung anzulassen, „Maschinendrehzahl zunehmend“, die die Zeitspanne ist, während der die Drehzahl der Maschine bis zu ihrer Betriebsdrehzahl ansteigt, und „Autostart Ende“, die den Punkt kennzeichnet, an dem die Drehzahl der Maschine ihre Betriebsdrehzahl erreicht (eine Drehzahl an oder oberhalb einer Ziel-Leerlaufdrehzahl).
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Bei bestimmten Stopp-Start-Fahrzeugen ist die Autostopp-Funktion nur verfügbar, wenn der PRNDL-Schalthebel/das Schaltgetriebe auf VORWÄRTS ist. Bei einem solchen Fahrzeug wird die Maschine automatisch neu gestartet, wenn der Schalthebel/das Getriebe aus VORWÄRTS herausbewegt wird. Diese Verhaltensweise ist jedoch in bestimmten Situationen unerwünscht. Wenn ein Fahrzeug sein Ziel erreicht hat und die Maschine gestoppt wird, kann das Neustarten der Maschine, wenn der Schalthebel/das Getriebe aus VORWÄRTS heraus und auf PARK bewegt wird, ein unnötiges Neustarten der Maschine verursachen. Unnötige Maschineneustarts können Kraftstoff vergeuden und auch zu unnützer Abnutzung an der Maschine führen.
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Bei einer alternativen Stopp-Start-Konfiguration, die als Stopp in PARK oder „SIP“ bekannt ist, wird die Maschine nicht neu gestartet, wenn der Schalthebel aus VORWÄRTS herausbewegt wird. Stattdessen führt das Stopp-Start-System keine Bestimmung aus, ob die Maschine neu zu starten ist, bis der Schalthebel seine Endposition erreicht hat. Eine SIP-Konfiguration verhindert ein unnötiges Neustarten der Maschine, wenn der Schalthebel von VORWÄRTS zu PARK bewegt wird. In bestimmten Situationen ist es jedoch wünschenswert, die Maschine sofort zu starten, wenn der Schalthebel aus VORWÄRTS heraus bewegt wird, bevor der Schalthebel seine Endposition erreicht. Wenn eine Maschine zum Beispiel gestoppt und der Schalthebel von VORWÄRTS zu RÜCKWÄRTS bewegt wird, wenn die Maschine nicht sofort neu gestartet wird, wird eine merkliche Verzögerung eingeführt, wenn die Maschine vor dem Starten von RÜCKWÄRTS neu startet. Diese Verzögerungen sind in Situationen nicht wünschenswert, in welchen ein Fahrer die Fahrtrichtung des Fahrzeugs schnell umkehren muss, wie zum Beispiel, wenn das Fahrzeug innerhalb einer Kreuzung oder an einem Bahnübergang gestoppt hat.
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Bestimmte Systeme und Verfahren, die hier offenbart sind, können eine verbesserte SIP-Konfiguration für eine Maschine bereitstellen, die Autostopp-Funktionalität und eine grundlegende Autostart/Stopp-Logik hat. Wenn die Maschine gestoppt wird und der Schalthebel aus VORWÄRTS heraus bewegt wird, kann eine Steuervorrichtung Eingaben von einer Vielzahl von Sensoren verwenden, um zu bestimmen, ob das Fahrzeug sein Ziel erreicht hat. Wenn bestimmt wird, dass das Fahrzeug sein Ziel erreicht hat, kann die Steuervorrichtung die Maschine am Neustarten hindern. Die Steuervorrichtung kann auch bestimmen, ob das Fahrzeug an einem Standort ist, an dem die Wahrscheinlichkeit, dass der Schalthebel auf PARK bewegt wird, niedrig ist. Wenn sich das Fahrzeug an einem Ort befindet, an dem die Wahrscheinlichkeit, dass der Schalthebel auf PARK bewegt wird, gering ist, kann die Steuervorrichtung ein automatisches Neustarten der Maschine fordern, bevor der Schalthebel seine Endposition erreicht. Wenn sich das Fahrzeug nicht an einem solchen Ort befindet, kann die Steuervorrichtung die grundlegende Autostart/Stopp-Logik verwenden.
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Unter Bezugnahme auf 2 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100, das eine Autostoppfunktion hat, gezeigt. Das Fahrzeug 100 weist eine Maschine 102, einen Schalthebel 104, ein Navigationssystem 106, einen Geschwindigkeitssensor 108, ein Gaspedal 110, ein Bremspedal 112, mindestens eine Steuervorrichtung 116 und ein Schaltgetriebe 118 auf. Die Maschine 102, der Schalthebel 104, das Navigationssystem 106, der Geschwindigkeitssensor 108, das Gaspedal 110, das Bremspedal 112 und das Schaltgetriebe 118 sind alle mit oder unter der Steuerung des Start-Stopp-Systems 114, wie durch die dünne durchgehende Linie angezeigt, in Verbindung. Die Maschine 102 und der Schalthebel 104 sind betätigbar mit dem Schaltgetriebe 118, wie durch eine dicke durchgehende Linie angezeigt, verbunden. Bei einer Konfiguration kann das Navigationssystem 106 ein GPS-System innerhalb des Fahrzeugs sein. Bei einer anderen Konfiguration kann das Navigationssystem 106 ein standortabhängiges Mobilgerät, wie zum Beispiel ein Mobiltelefon oder eine autonome GPS-Einheit aufweisen. Andere Konfigurationen sind natürlich ebenfalls möglich.
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Das Stopp-Start-System 114 weist mindestens eine Steuervorrichtung 116 auf, die Autostopp-Befehle und Autostart-Befehle zu der Maschine 102 während des Betriebs des Fahrzeugs ausgeben kann. Das Stopp-Start-System 114 kann eine grundlegende Autostart/Stopp-Logik aufweisen, die Autostopp-Befehle und Autostart-Befehle ausgibt, um unter anderem die Stufen zu verwirklichen, die unter Bezugnahme auf 1 beschrieben sind, die auf Signalen von mindestens dem Schalthebel 104, dem Geschwindigkeitssensor 108, dem Gaspedal 110 und dem Bremspedal 112 basieren. Die grundlegende Autostart/Stopp-Logik kann eine SIP-Konfiguration verwenden. Kurz gesagt wird die Maschine 102 als Reaktion auf einen Autostopp-Befehl abgeschaltet und wird als Reaktion auf einen Autostart-Befehl neu gestartet.
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Bei einer Ausführungsform, die unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben ist, wird bestimmt, ob die Maschine an Vorgang 200 automatisch gestoppt ist. Wenn nein, kehrt der Algorithmus zu Vorgang 200 zurück. Wenn ja, wird bestimmt, ob der PRNDL-Schalthebel bewegt wird, um das Schaltgetriebe aus VORWÄRTS an Vorgang 202 heraus zu bewegen. Wenn nein, kehrt der Algorithmus zu Vorgang 200 zurück. Wenn ja, wird an Vorgang 204 bestimmt, ob sich das Fahrzeug in einer Kreuzung oder einem Bahnübergang befindet. Diese Bestimmung kann bei bestimmten Ausführungsformen von den Steuervorrichtungen 116 als Reaktion auf Signale von dem Navigationssystem 106 ausgeführt werden. Wenn ja, wird die SIP-Stopp-Start-Steuerstrategie geändert, um einen Autostart einzuleiten, bevor der PRNDL-Schalthebel an Vorgang 206 seine Endposition erreicht. Diese Neustartanfrage kann durch das Stopp-Start-System 114 ausgeführt werden. Dann kehrt der Algorithmus zu Vorgang 200 zurück. Bei der Rückkehr zu Vorgang 204, wenn nein, wird die SIP-Stopp-Start-Steuerstrategie an Vorgang 208 nicht geändert. Die Steuerstrategie wartet also darauf, dass der PRNDL-Schalthebel seine Endposition erreicht, bevor sie bestimmt, ob ein Autostart der Maschine eingeleitet wird oder nicht. Dann kehrt der Algorithmus zu Vorgang 200 zurück.
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Bei bestimmten Konfigurationen bestimmen die Steuervorrichtungen 116, nachdem der Schalthebel 104 aus VORWÄRTS heraus bewegt wurde, während die Maschine 102 automatisch gestoppt ist, das Ziel des Fahrzeugs. Dieses Bestimmen kann auf einem Standort basieren, der in das Navigationssystem 106 eingegeben wird. Bei einer alternativen Konfiguration kann das Bestimmen auf einem vom Benutzer gespeicherten Standort basieren, der vom Navigationssystem 106 gespeichert werden kann. Bei noch einer anderen Konfiguration kann das Bestimmen auf historischen Fahrtstatistiken, darunter der Tag der Woche oder die Uhrzeit basieren. Sobald das Ziel des Fahrzeugs bestimmt wurde, bestimmen die Steuervorrichtungen 116, ob das Fahrzeug sein Ziel erreicht hat. Dieses Bestimmen kann auf einem Vergleich des Ziels mit dem aktuellen Fahrzeugstandort basieren.
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Wenn bestimmt wird, dass das Fahrzeug sein Ziel erreicht hat, verhindert das Stopp-Start-System 144 ein automatisches Neustarten. Auf diese Art werden unnötige Fahrzeug-Neustarts verhindert. Wenn bestimmt wird, dass das Fahrzeug sein Ziel nicht erreicht hat, bestimmen die Steuervorrichtungen 116, ob sich das Fahrzeug an einem Standort befindet, wo die Wahrscheinlichkeit, dass der Schalthebel von VORWÄRTS auf PARK bewegt wird, niedrig ist. Beispielhaft ist die Wahrscheinlichkeit, dass das Schaltgetriebe von VORWÄRTS auf PARK bewegt wird, niedrig, wenn das Navigationssystem 106 erfasst, dass sich das Fahrzeug in einer Kreuzung, auf einem Bahnübergang oder an anderen Stellen befindet, wo es nicht wahrscheinlich ist, dass ein Fahrzeug parkt. Das Bestimmen, ob sich das Fahrzeug an einem Standort befindet, an dem die Wahrscheinlichkeit, dass der Schalthebel von VORWÄRTS zu PARK bewegt wird, niedrig ist, kann auch auf historischen Fahrstatistiken beruhen.
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Wenn bestimmt wird, dass sich das Fahrzeug an einem Standort befindet, wo die Wahrscheinlichkeit, dass der Schalthebel von VORWÄRTS zu PARK bewegt wird, niedrig ist, sendet das Stopp-Start-System 114 der Maschine ein Signal zum Neustarten.Das Stopp-Start-System 114 sendet das Signal, bevor der Schalthebel seine endgültige Position erreicht. Wenn das Schaltgetriebe beispielhaft aus VORWÄRTS heraus bewegt wird, kann das Stopp-Start-System 114 der Maschine melden, neu zu starten, bevor das Schaltgetriebe auf RÜCKWÄRTS geschaltet wird.
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Wenn bestimmt wird, dass sich das Fahrzeug nicht an einem Standort befindet, an dem die Wahrscheinlichkeit, dass der Schalthebel von VORWÄRTS zu PARK bewegt wird, niedrig ist, arbeiten die Steuervorrichtungen 116 in Übereinstimmung mit der grundlegenden Autostart/Stopp-Logik. Wenn die grundlegende Autostart/Stopp-Logik eine SIP-Konfiguration ist, führen die Steuervorrichtungen 116 eine Bestimmung aus, ob die Maschine automatisch gestartet werden soll, nachdem der Schalthebel seine Endposition erreicht hat, wie folgt: wenn der Schalthebel auf PARK gestellt wird, wird die Maschine nicht neu gestartet; wenn der Schalthebel auf einen Gang gestellt wird, der nicht PARK ist, wird die Maschine automatisch gestartet.
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Die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen, die hier offenbart sind, können zu einer Verarbeitungsvorrichtung, einer Steuervorrichtung oder einem Computer geliefert/von diesen umgesetzt werden, die/der jede beliebige existierende programmierbare elektronische Steuereinheit oder dedizierte elektronische Steuereinheit enthalten kann/können. Ähnlich können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen gespeichert sein, die von einer Steuervorrichtung oder einem Computer in vielen Formen ausführbar sind, darunter, aber nicht beschränkt auf, Daten, die dauerhaft auf nicht beschreibbaren Speichermedien, wie zum Beispiel ROM-Vorrichtungen, gespeichert sind, und Daten, die veränderlich auf beschreibbaren Datenträgern gespeichert sind, wie zum Beispiel Disketten, Magnetbandspeicherung, optische Datenbandspeicherung, CDs, RAM-Vorrichtungen und auf anderen magnetischen und optischen Trägern. Die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können auch in einem von Software ausführbaren Objektcode umgesetzt werden. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen teilweise oder insgesamt unter Einsatz geeigneter Hardwarekomponenten ausgeführt werden, wie zum Beispiel Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs), Zustandsautomaten, Steuervorrichtungen oder andere Hardwarekomponenten oder Vorrichtungen oder eine Kombination von Hardware-, Software-und Firmware-Komponenten.
