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Die vorliegende Offenbarung betrifft Stopp-Start-Fahrzeuge und eine Stopp/Start-Steuerlogik für Abbiegespursituationen. Stopp-Start-Fahrzeuge können mit einem Autostopp-Merkmal versehen sein. Dieses Merkmal schaltet den Motor während bestimmter Zeiträume des Fahrzeugbetriebs ab, um Kraftstoff einzusparen. Zum Beispiel kann das Autostopp-Merkmal eingesetzt werden, wenn das Fahrzeug gestoppt ist, anstatt einen Leerlauf des Motors zu gestatten. Der Motor kann neu gestartet werden, wenn der Fahrer die Bremse freigibt oder das Fahrpedal betätigt.
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Ein Verfahren zur Steuerung eines Motors eines Stopp-Start-Fahrzeugs, das ein Bremspedal und ein Lenkrad enthält, umfasst nach automatischem Anhalten des Motors Ansteuern eines automatischen Neustarts des Motors als Reaktion auf das Detektieren, dass sich das Fahrzeug in einer Abbiegespur befindet, basierend auf Verkehrsdaten in einer Nähe des Fahrzeugs, so dass der Motor automatisch neu gestartet wird, bevor das Bremspedal freigegeben und das Lenkrad gedreht ist. Die Verkehrsdaten können einen Lichtzeichenanlagenstatus oder Fahrtrichtungsanzeigerstatus umfassen.
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Ein Stopp-Start-Fahrzeug enthält einen Motor, ein Fahrpedal, ein Lenkrad und ein Stopp-Start-System. Das Stopp-Start-System steuert als Reaktion auf das Detektieren, dass sich das Fahrzeug in einer Abbiegespur befindet, einen automatischen Start des Motors vor einer Betätigung des Fahrpedals und einer Drehung des Lenkrads an. Ferner kann das Stopp-Start-System den automatischen Start basierend auf einem Lichtzeichenanlagenstatus, Fahrtrichtungsanzeigerstatus, Daten über ein anderes Fahrzeug oder Verkehrsbedingungen in einer Nähe des Fahrzeugs ansteuern. Ein Verfahren zur Steuerung eines Motors eines Stopp-Start-Fahrzeugs, das einen Motor, ein Bremspedal und ein Lenkrad enthält, umfasst als Reaktion auf das Detektieren, dass sich das Fahrzeug in einer Abbiegespur befindet, Einleiten eines automatischen Neustarts des Motors, so dass der Motor neu gestartet wird, bevor das Bremspedal freigegeben und das Lenkrad gedreht wird. Der Schritt des Einleitens wird ferner basierend auf dem Lichtzeichenanlagenstatus, Fahrtrichtungsanzeigerstatus, Daten über ein anderes Fahrzeug oder Verkehrsbedingungen in einer Nähe des Fahrzeugs durchgeführt.
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1 ist ein Diagramm, das den Motorstatus während eines Autostopps darstellt.
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2 ist ein Blockdiagramm eines Stopp-Start-Fahrzeugs. Die 3 und 4 zeigen Flussdiagramme, die Algorithmen zur Steuerung eines Start-Stopp-Fahrzeugs darstellen.
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Es werden hierin Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgestaltet werden kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details von bestimmten Komponenten zu zeigen. Deshalb sind hierin offenbarte spezifische strukturelle und funktionale Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einem Fachmann zu lehren, wie er die vorliegende Erfindung unterschiedlich einsetzen kann. Wie für den Durchschnittsfachmann auf der Hand liegt, können verschiedene Merkmale, die unter Bezug auf irgendeine der Figuren dargestellt und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt werden, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben werden. Die Kombinationen der dargestellten Merkmale stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Es könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die den Lehren der vorliegenden Offenbarung entsprechen, erwünscht sein.
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Stopp-Start-Fahrzeuge werden von herkömmlichen Verbrennungsmotoren angetrieben und sind mit einem Stopp-Start-System ausgestattet, das Autostopp- und Autostart-Funktionen steuert. Das Stopp-Start-System kann den Motor automatisch stoppen, wenn das Fahrzeug gestoppt wird und der Motor nicht für Antrieb oder andere Zwecke erforderlich ist. Zu einem späteren Zeitpunkt kann das Stopp-Start-System den Motor automatisch starten, wenn er für Antrieb oder andere Zwecke erforderlich ist. Indem der Motor 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 im Gegensatz zu echten Hybridfahrzeugen nicht mit einer Traktionsbatterie ausgestattet, sondern mit einer herkömmlichen Anlasser-, Licht- und Zündungsbatterie (SLI-Batterie, SLI – starting, lighting and ignition).
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Steuerungen können ein automatisches Stoppen oder automatisches Starten des Motors einleiten. Wenn das Fahrzeug zum Stillstand kommt, können die Steuerungen zum Beispiel einen Befehl ausgeben, den Prozess des Stoppens des Motors zu beginnen, wodurch sie verhindern, dass die Lichtmaschine oder der eingebaute Startergenerator elektrischen Strom zu den elektrischen Verbrauchern liefert. Die Batterie kann elektrischen Strom zu den elektrischen Verbrauchern liefern, während der Motor gestoppt ist. Wenn das Bremspedal nach einem Autostopp des Motors freigegeben (und/oder das Fahrpedal betätigt) wird, können die Steuerungen einen Befehl dazu ausgeben, den Prozess des Startens des Motors zu beginnen, wodurch der Lichtmaschine oder dem integrierten Startergenerator gestattet wird, elektrischen Strom zu den elektrischen Verbrauchern zu liefern.
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Unter Bezugnahme auf 1 kann eine Motor-Stopp-/Start-Sequenz mehrere Stufen aufweisen: „Autostopp Beginn“, die den Beginn des Autostopps des Motors kennzeichnet, „Vorbereiten auf Motorautostopp“, die der Zeitraum ist, während dessen die Fahrzeugsysteme sowie der Motor auf das bevorstehende Stoppen des Motors vorbereitet werden (wenn eine Autostopp-Sperrbedingung während dieser Stufe detektiert wird, wird die Vorbereitung auf das bevorstehende Stoppen des Motors unterbrochen und die Fahrzeugsysteme sowie der Motor werden auf ihre normalen Betriebsmodi zurückgestellt), „Kraftstoffabschaltung“, die den Punkt kennzeichnet, zu dem der Kraftstofffluss zu dem Motor gestoppt wird, „Motor stoppt“, die der Zeitraum ist, während dessen die Motordrehzahl auf 0 reduziert ist, „unterhalb Kraftstoffneustart“, die den Punkt kennzeichnet, nach dem, wenn ein Neustart angefordert wird, um den Autostopp während der Stufe „Motor stoppt“ zu sperren, der Anlasser eventuell betätigt werden muss, um den Motor anzulassen (wenn vor „unterhalb Kraftstoffneustart“ und während der Stufe „Motor stoppt“ ein Neustart angefordert wird, kann der Motor neu gestartet werden, um den Autostopp zu sperren, indem der Kraftstofffluss wieder aktiviert wird), „Motordrehzahl = 0“, die den Punkt kennzeichnet, zu dem die Motordrehzahl nahe oder gleich 0 ist, „Motor automatisch gestoppt“, die der Zeitraum ist, während dessen der Motor ausgeschaltet ist, „Anlasser aktivieren“, die den Punkt kennzeichnet, zu dem der Anlasser beginnt, den Motor in der Bemühung anzulassen, den Motor zu starten (als Reaktion auf das Detektieren einer Autostart-Bedingung des Motors), „Anlasser lässt Motor an“, die der Zeitraum ist, während dessen der Motor nicht in der Lage ist, unter eigener Leistung zu starten, „Anlasser deaktivieren“ die den Punkt kennzeichnet, zu dem der Motor in der Lage ist, mit eigener Leistung zu starten, „Motordrehzahl nimmt zu“, die der Zeitraum ist, während dessen die Drehzahl des Motors bis zu ihrer Betriebsdrehzahl ansteigt, und „Autostart-Ende“, die den Punkt kennzeichnet, zu dem die Drehzahl des Motors ihre Betriebsdrehzahl erreicht (eine Drehzahl auf oder über einer Sollleerlaufdrehzahl).
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Wenn ein Stopp-Start-Fahrzeug die Autostopp-Funktionalität einleitet, steht aufgrund begrenzter Kapazitäten des Batteriesystems elektrische Servolenkung nicht zur Verfügung. Servolenkung wird nur dann wieder hergestellt, wenn der Motor neu gestartet ist und die Lichtmaschine in der Lage ist, die Last zu tragen. In einigen Situationen benötigt der Fahrer jedoch möglicherweise früher Servolenkunterstützung als durch einen automatischen Motorneustart bereitgestellt werden kann. Als Beispiel drehen bestimmte Fahrer möglicherweise das Lenkrad in Erwartung eines schnellen Beschleunigens und Abbiegens, während das Fahrzeug immer noch angehalten ist: das Lenkrad wird schwer zu drehen sein, weil die Servolenkunterstützung nicht zur Verfügung steht. Bestimmte hierin offenbarte Systeme und Verfahren können die Servolenkunterstützung vor einem Abbiegen des Fahrzeugs ermöglichen, indem ein Fahrzeugabbiegeereignis antizipiert wird, während sich das Fahrzeug in einer Abbiegespur befindet.
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Eine oder mehrere Steuerungen verwenden Eingaben von den verschiedensten Sensoren, um eine Bestimmung, dass sich das Fahrzeug in einer Abbiegespur befindet, zu treffen. Wenn die Steuerungen die Bestimmung getroffen haben, dass sich das Fahrzeug in einer Abbiegespur befindet, können die Steuerungen bestimmen, ob ein Schnellabbiegen des Fahrzeugs antizipiert wird. Ein Schnellabbiegen ist eines, bei dem das Fahrzeug unmittelbar nach Beginn einer Beschleunigung aus einem Stillstand heraus abbiegt. Wenn die Steuerungen eine Bestimmung treffen, dass ein Schnellabbiegen antizipiert wird, dann können die Steuerungen das Stopp-Start-System dahingehend ansteuern, den Motor vor dem Abbiegen automatisch zu starten, wenn der Motor bereits automatisch abgeschaltet worden ist, oder die Autostopp-Funktionalität zu sperren, wenn der Motor nicht automatisch abgeschaltet worden ist. Auf 2 Bezug nehmend, wird eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einer Autostopp-Funktionalität gezeigt. Das Fahrzeug 100 enthält einen Motor 102, eine SLI-Batterie 104, ein Navigationssystem 106, einen Drehzahlsensor 108, ein Fahrpedal 110, ein Bremspedal 112 und ein Stopp-Start-System 114, das mindestens eine Steuerung 116 enthält. Ferner enthält das Fahrzeug ein Kommunikationssystem 118, einen Sensor 120 und einen Fahrtrichtungsanzeiger 122. Der Motor 102, die Batterie 104, das Navigationssystem 106, der Geschwindigkeitssensor 108, das Fahrpedal 110, das Bremspedal 112, das Kommunikationssystem 118, der Sensor 120 und der Fahrtrichtungsanzeiger 122 stehen alle in Kommunikation mit dem Stopp-Start-System 114 oder unter Steuerung desselben, wie durch die durchgezogene Linie gezeigt. Bei einer Konfiguration kann das Navigationssystem 106 vom Hersteller installiert oder ein bordeigenes Nachrüst-GPS-System sein. Bei einer anderen Konfiguration kann das Navigationssystem 106 ein lokalisierungsbefähigtes Mobilgerät, wie zum Beispiel ein Mobiltelefon oder eine andere autonome GPS-Einheit, umfassen. Andere Konfigurationen sind natürlich auch möglich. Das Kommunikationssystem 118 kann dazu konfiguriert sein, mit anderen ähnliche Systeme aufweisenden Fahrzeugen, mit kommunikationsbefähigten Lichtzeichenanlagen oder mit anderen Vorrichtungen zu kommunizieren. Der Sensor 120 kann eine optische Kamera, ein Radar, ein LIDAR oder andere in der Technik bekannte Sensoren umfassen.
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Die mindestens eine Steuerung 116 kann Autostoppbefehle und Autostartbefehle während des Fahrzeugbetriebs an dem Motor 102 ausgeben. Das Stopp-Start-System 114 umfasst zum Beispiel eine Autostopp/-start-Basislogik, die Autostoppbefehle und Autostartbefehle ausgibt, um basierend auf Signalen von mindestens dem Drehzahlsensor 108, dem Fahrpedal 110 und dem Bremspedal 112 unter anderem ähnliche Stufen wie die unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen zu erreichen. Kurz gefasst, der Motor 102 wird als Reaktion auf einen Autostoppbefehl abgeschaltet und wird als Reaktion auf einen Autostartbefehl neu gestartet.
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Unter Bezugnahme auf die 2 und 3 wird ein Steueralgorithmus durchgeführt, wenn der Motor 102 automatisch gestoppt worden ist, wie in Block 201 dargestellt. Bei Block 202 wird bestimmt, ob sich das Fahrzeug 100 auf einer Abbiegespur, wie zum Beispiel einer Rechtsabbiegespur, befindet. Diese Bestimmung kann von den Steuerungen 116 beispielsweise basierend auf einem durch das Navigationssystem 106 detektierten Fahrzeugstandort durchgeführt werden. Bei Ausführungsformen, bei denen der Sensor 120 eine optische Kamera umfasst, kann die Bestimmung auch durch optische Erkennung durchgeführt werden. Die Bestimmung kann auch, wie angemessen, basierend auf anderen Eingaben durchgeführt werden. Wenn die Bestimmung getroffen ist, dass sich das Fahrzeug 100 nicht in einer Abbiegespur befindet, dann wird die Stopp/Start-Basislogik unmodifiziert gelassen, wie in Block 203 dargestellt. Das heißt, das Stopp-Start-System 114 steuert Motor-Autostopps und -autostarts basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit und anderen relevanten Parametern im Anschluss an die unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Prozesse an.
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Wenn die Bestimmung getroffen wird, dass sich das Fahrzeug 100 in einer Abbiegespur befindet, dann werden bei Block 204 Verkehrsinformationen detektiert. Die detektierten Verkehrsinformationen können durch die Steuerungen 116 dazu verwendet werden, zu antizipieren, wann es zu einem Fahrzeugabbiegen kommen wird. Das Detektieren von Verkehrsinformationen kann zum Beispiel Detektieren eines Lichtzeichenanlagenstatus umfassen, wie bei Block 205 dargestellt. Wenn die Kreuzung durch eine kommunikationsbefähigte Ampel gesteuert wird, dann kann das Kommunikationssystem 118 Signale von der Ampel empfangen, die die Zeit, bis das Lichtsignal von rot auf grün wechselt, anzeigen. Die Steuerungen 116 können kurz nach Wechsel des Lichtsignals von rot auf grün antizipieren, dass ein Fahrzeug in Kürze abbiegen wird. Das Detektieren von Verkehrsinformationen kann auch Detektierten einer Fahrtrichtungsanzeigeraktivierung umfassen, wie durch Block 206 dargestellt. Wenn ein Fahrtrichtungsanzeiger aktiviert ist, dann können die Steuerungen 116 antizipieren, dass ein Fahrzeugabbiegen bevorsteht. Das Detektieren von Verkehrsinformationen kann auch Detektierten eines Status eines zweiten Fahrzeugs umfassen, wie durch Block 207 dargestellt. Bei Ausführungsformen, bei denen der Sensor 120 eine optische Kamera, ein Radar oder ein Lidar umfasst, kann das Detektierten eines Status eines zweiten Fahrzeugs Detektierten eines vor dem Fahrzeug 100 positionierten zweiten Fahrzeugs umfassen. Wenn ein zweites Fahrzeug in einer Position direkt vor dem Fahrzeug in 100 detektiert wird, dann ist ein Schnellabbiegeereignis unwahrscheinlich, da das Fahrzeug 100 wahrscheinlich weiter nach vorne fahren wird, bevor der Fahrer abzubiegen beginnt. Das Kommunikationssystem 118 kann auch das Detektierten eines Status eines zweiten Fahrzeugs ermöglichen, wenn das zweite Fahrzeug auf ähnliche Weise mit einem Kommunikationssystem ausgestattet ist. Bei solch einer Konfiguration können detaillierte Informationen über den Status des zweiten Fahrzeugs detektiert werden, und die Steuerungen 116 können ein Abbiegen bei Detektieren, dass das zweite Fahrzeug seinen Motor automatisch gestartet hat, oder dass der Fahrer des zweiten Fahrzeugs die Bremse freigegeben oder das Fahrpedal betätigt hat, antizipieren. Das Detektieren von Verkehrsinformationen kann auch Detektierten der Anwesenheit eines Fahrzeugs in einer Kreuzung umfassen, wie durch Block 208 dargestellt. Wenn das Navigationssystem 106 anzeigt, dass das Fahrzeug 100 in einer Kreuzung positioniert ist, wie dies der Fall sein kann, wenn der Fahrer nach vorne fährt, während er auf eine Lücke im Verkehrsfluss wartet, dann können die Steuerungen 116 antizipieren, dass ein Abbiegen unmittelbar bevorsteht. Das Detektieren von Verkehrsinformationen kann auch Detektierten der Anwesenheit oder des Fehlens von Querverkehr umfassen, wie durch Block 209 dargestellt. Dieses Detektieren kann durch den Sensor 120 durchgeführt werden. Wenn sich das Fahrzeug 100 in einer Rechtsabbiegespur befindet, und der Sensor 120 ein Fehlen von Querverkehr detektiert, dann kann ein Schnellabbiegeereignis antizipiert werden, da der Fahrer an einer roten Ampel rechts abbiegen kann. Dieser Schritt kann weiter verfeinert werden, wenn gespeicherte Kartendaten anzeigen, dass es sich bei der Kreuzung um eine Kreuzung "Ohne Abbiegen bei rot" handelt, wobei dann unabhängig von Querverkehr kein Schnellabbiegeereignis antizipiert wird. Es können auch andere Verkehrsinformationen wie angemessen detektiert werden.
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Der Motor 102 wird dann vor dem Abbiegen des Fahrzeugs automatisch neu gestartet, wie in Block 210 dargestellt. Die Steuerungen 116 können das Stopp-Start-System 114 dahingehend ansteuern, den Motor 102 neu zu starten, wie oben beschrieben. Auf diese Weise wird Servolenkung ermöglicht und steht dem Fahrer vor Drehen des Lenkrads und Freigeben des Bremspedals (oder Betätigen des Fahrpedals) zur Verfügung. Auf die 2–4 Bezug nehmend wird ein Steueralgorithmus durchgeführt, wenn der Motor 102 nicht automatisch gestoppt worden ist, wie in Block 301 dargestellt. Bei Block 302 wird bestimmt, ob sich das Fahrzeug 100 in einer Abbiegespur befindet. Diese Bestimmung kann basierend auf ähnlichen Eingaben wie unter Bezugnahme auf 3 beschrieben getroffen werden. Wenn die Bestimmung getroffen wird, dass sich das Fahrzeug 100 nicht in einer Abbiegespur befindet, dann wird die Stopp Start-Basislogik unmodifiziert gelassen, wie durch Block 303 dargestellt. Wenn die Bestimmung getroffen wird, dass sich das Fahrzeug 100 in einer Abbiegespur befindet, dann werden Verkehrsdaten detektiert, wie durch Block 304 dargestellt. Dann wird die Motor-Autostopp-Funktion gesperrt, wie durch Block 305 dargestellt. Die Steuerungen 116 können das Stopp-Start-System 114 dahingehend ansteuern, die Autostoppfunktion zu sperren. Auf diese Weise wird Servolenkung ermöglicht (da der Motor weiter läuft) und steht dem Fahrer vor dem Einleiten des Schnellabbiegens zur Verfügung.
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Die hier offenbarten Prozesse, Methoden oder Algorithmen können zu einer Verarbeitungseinrichtung, einer Steuerung oder einem Computer, wozu eine beliebige existierende programmierbare elektronische Steuereinheit oder dedizierte elektronische Steuereinheit gehören kann, lieferbar sein oder durch sie implementiert werden. Ebenso können die Prozesse, Methoden oder Algorithmen als Daten und Anweisungen, die durch eine Steuerung oder einen Computer ausführbar sind, in vielen Formen gespeichert werden, darunter, aber nicht darauf beschränkt, Informationen, die auf nicht beschreibbaren Speichermedien, wie etwa ROM-Einrichtungen, permanent gespeichert sind, und Informationen, die auf beschreibbaren Speichermedien, wie etwa Disketten, Magnetdatenspeicherbändern, optischen Datenspeicherbändern, CDs, RAM-Einrichtungen und anderen magnetischen und optischen Medien, veränderbar gespeichert sind. Die Prozesse, Methoden oder Algorithmen können auch in einem ausführbaren Softwareobjekt implementiert werden. Als Alternative können die Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung von geeigneten Hardwarekomponenten, wie etwa ASICs (anwendungsspezifische integrierte Schaltungen), FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays), Zustandsautomaten, Steuerungen oder anderen Hardwarekomponenten oder -einrichtungen oder einer Kombination von Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten, realisiert werden. Obgleich oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die von den Ansprüchen umfasst werden. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke dienen der Beschreibung und nicht der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder dargestellt sind. Verschiedene Ausführungsformen könnten zwar als Vorteile bietend oder bevorzugt gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen des Stands der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften beschrieben worden sein, jedoch können, wie für den Durchschnittsfachmann offensichtlich ist, zwischen einem oder mehreren Merkmalen oder einer oder mehreren Eigenschaften Kompromisse geschlossen werden, um die gewünschten Gesamtsystemmerkmale zu erreichen, was von der besonderen Anwendung und Implementierung abhängig ist. Diese Merkmale können Kosten, Festigkeit, Langlebigkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Packaging, Größe, Wartungsfreundlichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Leichtigkeit der Montage usw. umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Ausführungsformen, die bezüglich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen des Stands der Technik beschrieben werden, liegen somit nicht außerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
