DE102014216571A1

DE102014216571A1 - Fahrzeugkohlenmonoxiddetektionssystem und -verfahren

Info

Publication number: DE102014216571A1
Application number: DE201410216571
Authority: DE
Inventors: Walt Joseph Ortmann; Robert Wright
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-08-26
Filing date: 2014-08-21
Publication date: 2015-02-26
Also published as: CN104417366A; CN104417366B; US20150057912A1

Abstract

Ein Fahrzeugkohlenmonoxiddetektionssytem für ein Fahrzeug enthält einen Fahrzeugverbrennungsmotor; einen Controller, der mit dem Fahrzeugverbrennungsmotor gekoppelt ist; einen Kohlenmonoxidsensor, der mit dem Controller gekoppelt ist, wobei der Kohlenmonoxidsensor ausgelegt ist zum Detektieren einer Kohlenmonoxidkonzentration. Der Controller ist ausgelegt zum Verhindern und Beenden des Betriebs des Fahrzeugverbrennungsmotors, falls die von dem Kohlenmonoxidsensor detektierte Kohlenmonoxidkonzentration eine Kohlenmonoxidschwellwertkonzentration übersteigt. Es werden auch ein Fahrzeug und ein Fahrzeugkohlenmonoxiddetektionsverfahren offenbart.

Description

Veranschaulichende Ausführungsformen der Offenbarung betreffen Hybridfahrzeuge (HEVs – Hybrid Electric Vehicles). Veranschaulichende Ausführungsformen der Offenbarung betreffen insbesondere ein Kohlenmonoxiddetektionssystem und -verfahren für Hybridfahrzeuge.
Stromgeneratoren werden üblicherweise als mobile Quelle für Strom für elektrisches Zubehör verwendet. Häufig werden Stromgeneratoren auf Lastkraftwagen und anderen Fahrzeugen mitgeführt, um Strom für Zubehör zu liefern, das von Bauunternehmern, Campern und Ausrüstern und dergleichen verwendet wird. Stromgeneratoren sowie der Verbrennungsmotor von HEVs können jedoch während des Einsatzes Kohlenmonoxid erzeugen. In geschlossenen und unbelüfteten Bereichen kann es wünschenswert oder erforderlich sein, die Kohlenmonoxidkonzentrationen während des Betriebs eines HEV oder eines Stromgenerators, der von dem HEV geführt wird, zu überwachen.
Dementsprechend können ein Kohlenmonoxiddetektionssystem und -verfahren für Hybridfahrzeuge wünschenswert sein.
Veranschaulichende Ausführungsformen der Offenbarung betreffen allgemein ein Fahrzeugkohlenmonoxiddetektionssystem für ein Fahrzeug. Eine veranschaulichende Ausführungsform des Systems enthält: einen Fahrzeugverbrennungsmotor; einen Controller, der mit dem Fahrzeugverbrennungsmotor gekoppelt ist; einen Kohlenmonoxidsensor, der mit dem Controller gekoppelt ist, wobei der Kohlenmonoxidsensor ausgelegt ist zum Detektieren einer Kohlenmonoxidkonzentration. Der Controller ist ausgelegt zum Verhindern und Beenden des Betriebs des Fahrzeugverbrennungsmotors, falls die von dem Kohlenmonoxidsensor detektierte Kohlenmonoxidkonzentration eine Kohlenmonoxidschwellwertkonzentration übersteigt.
Veranschaulichende Ausführungsformen der Offenbarung betreffen weiterhin allgemein ein Fahrzeug. Eine veranschaulichende Ausführungsform des Fahrzeugs enthält ein Fahrzeugchassis; einen von dem Fahrzeugchassis getragenen Fahrzeugverbrennungsmotor; einen Elektromotor, der antreibend von dem Fahrzeugverbrennungsmotor in Eingriff genommen wird und mindestens eine mit Rädern versehene Antriebsachse, die antreibend von dem Fahrzeugverbrennungsmotor in Eingriff genommen wird. Ein Fahrzeugkohlenmonoxiddetektionssystem enthält einen Fahrzeugverbrennungsmotor; einen Controller, der mit dem Fahrzeugverbrennungsmotor gekoppelt ist; und einen Kohlenmonoxidsensor, der mit dem Controller gekoppelt ist. Der Kohlenmonoxidsensor ist ausgelegt zum Detektieren einer Kohlenmonoxidkonzentration. Der Controller ist ausgelegt zum Verhindern und Beenden des Betriebs des Fahrzeugverbrennungsmotors, falls die von dem Kohlenmonoxidsensor detektierte Kohlenmonoxidkonzentration eine Kohlenmonoxidschwellwertkonzentration übersteigt.
Veranschaulichende Ausführungsformen der Offenbarung betreffen weiterhin allgemein ein Fahrzeugkohlenmonoxiddetektionsverfahren. Eine veranschaulichende Ausführungsform des Verfahrens beinhaltet das Generieren von Strom von einem Elektromotor durch Betreiben eines Fahrzeugverbrennungsmotors, der den Elektromotor antriebsmäßig in Eingriff nimmt; Überwachen von Umgebungskonzentrationen von Kohlenmonoxid um ein Fahrzeug herum; Vergleichen einer detektierten Kohlenmonoxidkonzentration mit einer Kohlenmonoxidschwellwertkonzentration und Neutralisieren des Betriebs des Fahrzeugverbrennungsmotors, falls die detektierte Kohlenmonoxidkonzentration die Kohlenmonoxidschwellwertkonzentration übersteigt.
Veranschaulichende Ausführungsformen der Offenbarung werden nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm eines HEV, das eine veranschaulichende Ausführungsform des Fahrzeugkohlenmonoxiddetektionssystems enthält; und
2 ein Flussdiagramm einer veranschaulichenden Ausführungsform eines Fahrzeugkohlenmonoxiddetektionsverfahrens.
Die folgende ausführliche Beschreibung ist von lediglich beispielhafter Natur und soll die beschriebenen Ausführungsformen oder die Anwendung und Verwendungen der beschriebenen Ausführungsformen nicht beschränken. Wie hierin verwendet, bedeutet das Wort "beispielhaft" oder "veranschaulichend" "als ein Beispiel, Fall oder Darstellung dienend". Jede hierin als "beispielhaft" oder "veranschaulichend" beschriebene Implementierung ist keine Beschränkung und ist nicht notwendigerweise als gegenüber anderen Implementierungen bevorzugt oder vorteilhaft auszulegen. Alle der unten beschriebenen Implementierungen sind beispielhafte Implementierungen, die vorgelegt werden, damit der Fachmann die Offenbarung praktizieren kann, und sollen nicht den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche beschränken. Zudem sind die hierin beschriebenen veranschaulichenden Ausführungsformen nicht erschöpfend, und andere Ausführungsformen oder Implementierungen als jene, die hier beschrieben werden und die in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fallen, sind möglich. Weiterhin besteht keine Absicht, durch irgendeine ausgedrückte oder implizierte Theorie gebunden zu sein, die in dem vorausgegangenen Erfindungsgebiet, dem allgemeinen Stand der Technik, der kurzen Darstellung oder der folgenden ausführlichen Beschreibung präsentiert wird.
Unter anfänglicher Bezugnahme auf 1 ist durch die Bezugszahl 116 allgemein eine veranschaulichende Ausführungsform des Fahrzeugkohlenmonoxiddetektionssystems, im Folgenden System genannt, angegeben. Das System 116 kann, als Beispiel und ohne Beschränkung, für die Implementierung in Verbindung mit einem Elektrofahrzeug 100 wie etwa einem Hybridfahrzeug (HEV) geeignet sein. Allgemein kann das Elektrofahrzeug 100 ein Fahrzeugchassis 101 mit einer vorderen Antriebsachse 104 und einer hinteren Antriebsachse 110 enthalten. Die vordere Antriebsachse 104 kann mit einem Paar Vorderrädern 103 ausgestattet sein. Die hintere Antriebsachse 110 kann mit einem Paar Hinterrädern 109 ausgestattet sein.
Ein Verbrennungsmotor 102 kann mindestens eine der vorderen Antriebsachse 104 und der hinteren Antriebsachse 110 antreibend in Eingriff nehmen. Ein Elektromotor (E-Maschine) 108 kann antriebsmäßig von dem Verbrennungsmotor 102 in Eingriff genommen werden. Eine wiederaufladbare Fahrzeugbatterie 132 kann über einen Wechselrichter 134 mit dem Elektromotor 108 verbunden sein. Die Fahrzeugbatterie 132 kann in der Lage sein, mit Strom an einem nicht gezeigten ladenden Ziel über geeignetes elektrisches Plug-In-Gerät aufgeladen zu werden, wie dem Fachmann bekannt ist. Das Elektrofahrzeug 100 kann ausgelegt sein zum Antrieb durch die Vorderräder 103 über die vordere Antriebsachse 104 und/oder durch die Hinterräder 109 über die hintere Antriebsachse 110 durch Eingriffnahme des Verbrennungsmotors 102. Das Elektrofahrzeug 100 kann zusätzlich oder alternativ zum Antrieb durch die vorderen Antriebsräder 103 über die vordere Antriebsachse 104 und/oder durch die Hinterräder 106 über die hintere Antriebsachse 110 durch Eingriffnahme des Elektromotors 108 ausgelegt sein. Eine Antriebswelle 114 kann den Verbrennungsmotor 102 und die E-Maschine 108 antriebsmäßig mit der hinteren Antriebsachse 110 verbinden.
Ein Generatoranschluss 128 kann elektrisch mit der Fahrzeugbatterie 132 gekoppelt sein. Der Generatoranschluss 128 kann zusätzlich mit dem Elektromotor 108 gekoppelt sein. Der Generatoranschluss 128 kann auf der Außenseite des Fahrzeugchassis 101 oder an irgendeinem anderen geeigneten Ort innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs 100 vorgesehen sein. Ein Netzkabel 129 kann elektrisch mit dem Generatoranschluss 128 koppeln. Bei einigen Ausführungsformen kann das Netzkabel 129 bezüglich des Generatoranschlusses 128 selektiv ausfahrbar und einziehbar sein. Bei anderen Ausführungsformen kann der Generatoranschluss 128 mit einer nicht gezeigten Stromsteckdose ausgestattet sein, in die das Netzkabel 129 gesteckt werden kann. Dementsprechend kann das Netzkabel 129 Teil eines elektrischen Zubehörs 130 sein, das sich außerhalb des Fahrzeugs 100 befindet und kann durch elektrischen Strombetrieb von der Fahrzeugbatterie 132 bestromt werden.
Das elektrische Zubehör 130 kann ein elektrisch bestromtes Werkzeug, eine elektrisch bestromte Vorrichtung oder irgendein elektrisch betriebenes System beinhalten, das eine externe Stromquelle erfordert. Bei einigen Anwendungen kann das elektrische Zubehör 130 ein Gebäude oder eine andere Struktur beinhalten, die elektrischen Strom benötigt. Ein Fahrzeugsystemcontroller (VSC – Vehicle System Controller) 118 kann das Fahrzeug 100 in einem Stromgeneratormodus betreiben, in dem das Fahrzeuggetriebe sich in der Parkposition befindet. Der Verbrennungsmotor 102 treibt den Elektromotor 108 an, der Strom generiert, der zu dem Generatoranschluss 128 und zur Fahrzeugbatterie 132 geführt wird. Der generierte elektrische Strom, der zum Generatoranschluss 128 geführt wird, wird durch das Netzkabel 129 zum elektrischen Zubehör 130 verteilt. Der generierte elektrische Strom, der verbleibt, wird zur Fahrzeugbatterie 132 geführt und hält den Ladezustand (SOC – State of Charge) der Fahrzeugbatterie 132. Nachdem der SOC der Fahrzeugbatterie 132 voll ist, kann der VSC 118 den Betrieb des Verbrennungsmotors 102 automatisch beenden. Die Fahrzeugbatterie 132 kann dann elektrischen Strom durch den Generatoranschluss 128 und das Netzkabel 129 an das elektrische Zubehör 130 liefern. Nachdem der SOC der Fahrzeugbatterie 132 auf ein niedriges Niveau erschöpft ist, betätigt der VSC 118 wieder den Verbrennungsmotor 102, um den SOC der Fahrzeugbatterie 132 wieder aufzufüllen.
Ein Fahrzeugkohlenmonoxiddetektionssystem (CO-Detektionssystem) 116 befindet sich an Bord des Fahrzeugchassis 101 des Fahrzeugs 100. Das Fahrzeug-CO-Detektionssystem 116 kann einen Controller wie etwa den VSC (Vehicle System Controller) 118 für das Fahrzeug 100 enthalten. Der VSC 118 kann mit dem Verbrennungsmotor 102 gekoppelt sein, um ihn zu steuern. Ein CO-Sensor 120 ist mit dem VSC 118 gekoppelt. Bei einigen Ausführungsformen kann mindestens ein hörbarer und/oder sichtbarer Alarm 122 mit dem VSC 118 gekoppelt sein. Der Alarm 122 kann an der Außenseite des Fahrzeugchassis 101 oder an irgendeinem anderen geeigneten Ort innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs 100 vorgesehen sein.
Der CO-Sensor 120 des Fahrzeugs-CO-Detektionssystems 116 kann ausgelegt sein zum Detektieren der Kohlenmonoxidkonzentration in der Luft um das Fahrzeug 100 herum. Der CO-Sensor 120 kann weiterhin ausgelegt sein zum Übertragen der gemessenen Kohlenmonoxidkonzentration an den VSC 118. Der VSC 118 kann programmiert sein zum Speichern einer CO-Schwellwertkonzentration und Vergleichen der gemessenen Kohlenmonoxidkonzentration, die von dem CO-Sensor 120 empfangen wurde, mit der CO-Schwellwertkonzentration. Der VSC 118 kann programmiert sein zum Verhindern des Betriebs oder Beenden des weiteren Betriebs des Verbrennungsmotors 102 im Stromgeneratormodus für den Fall, dass der VSC 118 bestimmt, dass die gemessene Kohlenmonoxidkonzentration die CO-Schwellwertkonzentration übersteigt. Bei einigen Ausführungsformen kann der VSC 118 weiterhin programmiert sein zum Aktivieren des Alarms 122 für den Fall, dass der VSC 118 bestimmt, dass die gemessene Kohlenmonoxidkonzentration die CO-Schwellwertkonzentration übersteigt.
Bei einer beispielhaften Anwendung des Systems 116 kann das elektrische Zubehör 130 ein Heim, ein Geschäft oder ein anderes Gebäude oder eine andere Struktur sein, die elektrischen Strom benötigt. Das Fahrzeug 100 kann in einer Garage oder in einem anderen nicht gezeigten umschlossenen oder halb-umschlossenen Raum bei dem Gebäude oder der Struktur geparkt sein. Das elektrische Zubehör 130 kann durch das Netzkabel 129 elektrisch mit dem Generatoranschluss 128 verbunden sein. Der Verbrennungsmotor 102 wird betrieben, um den Elektromotor 108 anzutreiben, der den elektrischen Strom erzeugt, der durch den Generatoranschluss 128 und das Netzkabel 129 zum elektrischen Zubehör 130 fließt, um das elektrische Zubehör 130 zu betreiben. Verbleibender elektrischer Strom fließt durch den Wechselrichter 134 zu der Fahrzeugbatterie 132, um den SOC der Fahrzeugbatterie 132 beizubehalten. Wenn der SOC der Fahrzeugbatterie 132 wieder aufgefüllt ist, kann der VSC 118 den weiteren Betrieb des Verbrennungsmotors 102 beenden. Die Fahrzeugbatterie 132 liefert möglicherweise weiterhin elektrischen Strom durch den Generatoranschluss 128 und das Netzkabel 129 an das elektrische Zubehör. Während das Fahrzeug 100 für längere Zeitperioden geparkt bleibt, kann der VSC 118 periodisch den Verbrennungsmotor 102 betreiben, um elektrischen Strom zu erzeugen, der den Ladezustand (SOC) der Fahrzeugbatterie 132 beibehält.
Der Verbrennungsmotor 102 kann während seines Betriebs Kohlenmonoxid erzeugen, das sich in der Garage oder einem anderen umschlossenen Bereich, in dem das Fahrzeug 100 geparkt ist, anhäufen kann. Dementsprechend überwacht der CO-Sensor 120 die Konzentration oder Menge von Kohlenmonoxid in dem Bereich, der das Fahrzeug 100 umgibt. Für den Fall, dass er bestimmt, dass die gemessene Kohlenmonoxidkonzentration die CO-Schwellwertkonzentration übersteigt, verhindert der VSC 118 den Betrieb oder beendet den weiteren Betrieb des Verbrennungsmotors 102. Deshalb können die Umgebungskonzentrationen von Kohlendioxid im Bereich des Fahrzeugs 100 auf Konzentrationen fallen, die für Personen im Bereich des Fahrzeugs 100 sicher sind. Bei einigen Ausführungsformen kann der VSC 118 zusätzlich den Alarm 122 aktivieren, um Personen in der Nähe des Fahrzeugs 100 vor der Anwesenheit von Kohlenmonoxidkonzentrationen um das Fahrzeug 100 herum zu warnen. Dies kann Personen davor warnen, vom Fahrzeug 100 wegzubleiben oder einen Besitzer oder Betreiber des Fahrzeugs 100 oder eine andere Person zu benachrichtigen, Korrekturmaßnahmen für die Reduktion der Kohlendioxidkonzentrationen zu ergreifen.
Als nächstes unter Bezugnahme auf 2 wird ein Flussdiagramm 200 eines veranschaulichenden Verfahrens eines Fahrzeugkohlenmonoxiddetektionsverfahrens gezeigt. Das Verfahren beginnt bei Block 202. In Block 204 kann ein Verbrennungsmotor eines Hybridfahrzeugs (HEV) betrieben werden. Der Fahrzeugverbrennungsmotor treibt einen Elektromotor an, der an den Verbrennungsmotor gekoppelt ist. Der Elektromotor generiert Strom, der für ein elektrisches Zubehör bestimmt ist und den SOC einer Fahrzeugbatterie hält. Im Block 206 können Kohlenmonoxidkonzentrationen im Bereich um das HEV herum überwacht werden.
In Block 208 kann die detektierte CO-Konzentration mit einer CO-Schwellwertkonzentration verglichen werden. Für den Fall, dass im Block 210 die detektierte CO-Konzentration die CO-Schwellwertkonzentration übersteigt, kann im Block 212 der Betrieb des Fahrzeugverbrennungsmotors neutralisiert (verhindert oder beendet) werden. Ein Alarm kann zusätzlich in Block 213 aktiviert werden. Für den Fall, dass die detektierte CO-Konzentration im Block 210 die Schwellwertkonzentration nicht übersteigt, wird der Fahrzeugverbrennungsmotor in Block 214 periodisch betrieben, um den Ladezustand (SOC) der Fahrzeugbatterie im HEV aufrechtzuerhalten.
Wenngleich die Ausführungsformen dieser Offenbarung bezüglich gewisser Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, versteht sich, dass die spezifischen Ausführungsformen zu Zwecken der Veranschaulichung und nicht der Beschränkung bestimmt sind, da sich dem Fachmann andere Varianten ergeben.

Claims

Fahrzeugkohlenmonoxiddetektionssystem für ein Fahrzeug, das Folgendes umfasst: einen Fahrzeugverbrennungsmotor; einen Controller, der mit dem Fahrzeugverbrennungsmotor gekoppelt ist; einen Kohlenmonoxidsensor, der mit dem Controller gekoppelt ist, wobei der Kohlenmonoxidsensor ausgelegt ist zum Detektieren einer Kohlenmonoxidkonzentration; und der Controller ist ausgelegt zum Verhindern und Beenden des Betriebs des Fahrzeugverbrennungsmotors, falls die von dem Kohlenmonoxidsensor detektierte Kohlenmonoxidkonzentration eine Kohlenmonoxidschwellwertkonzentration übersteigt.
System nach Anspruch 1, weiterhin umfassend mindestens einen Alarm, der mit dem Controller gekoppelt ist.
System nach Anspruch 2, wobei der mindestens eine Alarm mindestens einen hörbaren Alarm umfasst.
System nach Anspruch 2, wobei der mindestens eine Alarm mindestens einen sichtbaren Alarm umfasst.
System nach Anspruch 2, wobei der Controller einen Fahrzeugsystemcontroller umfasst.
System nach Anspruch 1, wobei der Fahrzeugverbrennungsmotor einen Hybridfahrzeug-Verbrennungsmotor umfasst.
Fahrzeug, das Folgendes umfasst: ein Fahrzeugchassis; einen von dem Fahrzeugchassis getragenen Fahrzeugverbrennungsmotor; einen Elektromotor, der antreibend von dem Fahrzeugverbrennungsmotor in Eingriff genommen wird; mindestens eine mit Rädern versehene Antriebsachse, die antreibend von dem Fahrzeugverbrennungsmotor in Eingriff genommen wird; ein Fahrzeugkohlenmonoxiddetektionssystem, das Folgendes enthält: einen Fahrzeugverbrennungsmotor; einen Controller, der mit dem Fahrzeugverbrennungsmotor gekoppelt ist; einen Kohlenmonoxidsensor, der mit dem Controller gekoppelt ist, wobei der Kohlenmonoxidsensor ausgelegt ist zum Detektieren einer Kohlenmonoxidkonzentration; und der Controller ist ausgelegt zum Verhindern und Beenden des Betriebs des Fahrzeugverbrennungsmotors, falls die von dem Kohlenmonoxidsensor detektierte Kohlenmonoxidkonzentration eine Kohlenmonoxidschwellwertkonzentration übersteigt.
Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei die mindestens eine mit Rädern versehene Antriebsachse eine erste mit Rädern versehene Antriebsachse, die antreibend von dem Fahrzeugverbrennungsmotor in Eingriff genommen wird, umfasst, und weiterhin eine zweite mit Rädern versehene Antriebsachse umfasst und wobei der Elektromotor die zweite mit Rädern versehene Antriebsachse antriebsmäßig in Eingriff nimmt.
Fahrzeugkohlenmonoxiddetektionsverfahren, das Folgendes umfasst: Generieren von Strom von einem Elektromotor durch Betreiben eines Fahrzeugverbrennungsmotors, der den Elektromotor antriebsmäßig in Eingriff nimmt; Überwachen von Umgebungskonzentrationen von Kohlenmonoxid um ein Fahrzeug herum; Vergleichen einer detektierten Kohlenmonoxidkonzentration mit einer Kohlenmonoxidschwellwertkonzentration und Neutralisieren des Betriebs des Fahrzeugverbrennungsmotors, falls die detektierte Kohlenmonoxidkonzentration die Kohlenmonoxidschwellwertkonzentration übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Neutralisieren des Betriebs eines Fahrzeugverbrennungsmotors das Verhindern des Betriebs des Fahrzeugverbrennungsmotors umfasst.