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Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung und Betätigungseinrichtung zum Einleiten eines automatischen Abschaltvorgangs einer Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs.
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Derzeit werden konventionelle Fahrzeuge in der Regel mittels eines Schlüssels oder eine in der Nähe des Lenkrads angeordneten Start-/Stopp-Buttons gestartet und analog zum Starten durch Drehen des Schlüssels oder erneuter Betätigung des Start-/Stopp-Buttons abgestellt. Dabei wird zunächst die Zündung eingeschaltet und dann der Motor gestartet.
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Aus der
DE 100 59 678 A1 ist ein Start-System für Fahrzeug bekannt, wobei mittels eines Gang-Selektors in eine Startzustand geschaltet werden kann, bei dem das Fahrzeug, bzw. der Motor inkl. Zündung gestartet wird. Entsprechend wird das Fahrzeug durch eine erneute Auswahl der „Start-Position” abgeschaltet.
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Aus der
DE 10 2009 001 376 A1 ist ein ebenso eine Betätigungseinrichtung mit Anlassschalter bekannt, welche grundsätzlich als Gang-Selektor ausgebildet ist. Durch eine entsprechende Auswahl einer definierten „Nicht-Gebrauchsstellung” durch den Gang-Selektor kann das Fahrzeug gestartet und abgeschaltet werden.
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Um Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemissionen zu reduzieren, werden derzeit Verfahren und Systeme entwickelt und zum Teil auch eingesetzt, welche eine Start-Stopp-Funktion enthalten, die die als Brennkraftmaschine ausgestaltete Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs unter bestimmten Voraussetzungen bzw. bei Vorliegen vorgegebener Abschaltbedingungen automatisch abschaltet und bei Vorliegen vorgegebener Einschaltbedingungen automatisch wieder einschaltet. Während der Motorstopp-Phase bleibt das Bordnetz weiterhin aktiv und versorgt wichtige Verbraucher mit Energie. Derartige Verfahren und Systeme sind vor allem für den Stadtverkehr zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs geeignet, da im Stadtverkehr das Fahrzeug oft an Ampeln oder aufgrund des Verkehrs zum Stehen kommt und der Betrieb der Brennkraftmaschine nicht erforderlich ist.
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Grundsätzlich besteht bei Fahrzeugen mit Automatikgetriebe das Problem der Möglichkeit des aktiven Unterdrückens des Einleitens eines automatischen Abschaltvorgangs der Antriebsmaschine bei Stillstand.
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Die
DE 100 23 331 A1 beschreibt bereits ein Verfahren zum automatischen Abschalten und Starten der Antriebseinheit eines Fahrzeugs. Dabei wird der automatische Abschaltvorgang bei Fahrzeugstillstand erst eingeleitet, wenn der Fahrer das Bremspedal kurzzeitig verstärkt durchtritt. Ein automatischer Start erfolgt, wenn der Bremsdruckgradient bei Lösen der Bremse eine vorgegebene Schwelle überschreitet, oder wenn eine Bremsdruckschwelle unterschritten wird.
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Weiter sind Fahrzeuge mit Automatikgetriebe bekannt, bei denen ein automatischer Abschaltvorgang nach einem definierten Zeitfenster nach Erreichen des Fahrzeugstillstands eingeleitet wird. Innerhalb dieses Zeitfensters kann der Fahrer z. B. durch eine verstärkte Betätigung des Bremspedals ein automatisches Abschalten verhindern. Ein erneutes Starten der automatisch abgeschalteten Brennkraftmaschine erfolgt beim Lösen der Bremse.
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Im Gegensatz dazu ist die Abschaltlogik bei Fahrzeugen mit Handschaltgetriebe grundsätzlich derart aufgebaut, dass ein Abschalten der Antriebsmaschine eingeleitet wird, wenn der Fahrer im Stillstand in die Neutralstellung schaltet, d. h. das automatische Abschalten der Antriebsmaschine wird durch eine bewusste Handlung des Fahrers ausgelöst. Ein erneuter Start erfolgt entweder bei Betätigung der Kupplung oder beim Einlegen eines Fahrgangs. Somit kann der Fahre durch eine entsprechende Bedienung des Fahrzeugs aktiv das Einleiten des Abschaltvorgangs beeinflussen.
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Aufgabe der Erfindung ist nun, eine Vorrichtung zum Einleiten eines automatischen Abschaltvorgangs für ein Kraftfahrzeug mit Automatikgetriebe vorzusehen, welche eine verbesserte aktive Steuerung des Einleitens eines automatischen Abschaltvorgangs ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Steuervorrichtung nach Patentanspruch 1 und ein Betätigungseinrichtung nach Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die Erfindung geht von einer grundsätzlich bekannten Steuervorrichtung für eine Start-Stopp-Automatik einer Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs mit Automatikgetriebe aus, welche eingerichtet ist, im Betrieb des Kraftfahrzeugs, also bei eingeschalteter Zündung ein automatisches temporäres Abschalten der Antriebsmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine einzuleiten, wenn zumindest in etwa Fahrzeugstillstand erkannt wird und das Bremspedal betätigt ist.
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Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, eine Abschalt-Logik für eine temporäres automatisches Abschalten einer Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs mit Automatikgetriebe oder automatisiertem Getriebe bereitzustellen, welches – soweit möglich – analog der Abschalt-Logik bei Handschaltgetrieben ausgebildet ist.
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Nach einem ersten Aspekt ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Steuervorrichtung eingerichtet ist, die Schaltstellung einer für die Auswahl von verschiedenen Schaltstufen (des Getriebes) vorgesehene Betätigungseinrichtung zu erfassen und basierend auf der gewählten Schaltstufe der Betätigungseinrichtung einen automatischen temporären Abschalt- oder Anschaltvorgang der Antriebsmaschine einzuleiten. Während die Antriebsmaschine temporär abgeschaltet ist, bleibt die Zündung an und somit die Betriebsbereitschaft des Fahrzeugs aufrechterhalten.
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Vorteilhafterweise ist die Steuervorrichtung eingerichtet, einen automatischen Abschaltvorgang einzuleiten, wenn zumindest in etwa Fahrzeugstillstand erkannt wird, das Bremspedal betätigt ist, ein Wechsel der Betätigungseichtung aus einer Getriebe-Schaltstufe, insbesondere eine Fahr-Schaltstufe, insbesondere einer Vorwärts-Fahrschaltstufe in eine Abschalt-Schaltstufe erfasst wird, und keine Abschaltverhinderungsbedingung erfüllt ist.
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Im Sinne einer Abschaltverhinderungsbedingung kann bzw. der Ladezustand einer Energiespeichereinheit oder das Innenraumklima des Fahrzeugs beeinflussende Parameter überwacht werden und eine Abschaltverhinderungsbedingung als erfüllt gelten, wenn z. B. der Ladezustand des Energiespeichers unterhalb einer vorgegebenen Schwelle liegt, oder eine ausreichende (gewünschte) Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums während des temporären Abschaltens der Antriebsmaschine nicht mehr gewährleistet werden kann. Ebenso kann die Aktivität von (weiteren) sog. Schwerlastverbrauchern ausgewertet und berücksichtigt werden.
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In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung kann spätestens mit Einleiten des automatischen Abschaltvorgangs der Antriebsmaschine eine Fahrzeug-Haltefunktion (z. B. Auto-Hold, oder Parkbremse) aktiviert werden, so dass der Fahrer die Möglichkeit hat, während der Motor-Stopp-Phase seinen Fuß vom Bremspedal zu nehmen, ohne dass die Gefahr eines unbeabsichtigten Wegrollens des Fahrzeugs besteht.
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Um dem Fahrer nachvollziehbar signalisieren zu können, ob beim Wechsel der Betätigungseinrichtung in die Abschalt-Schalstufe die Antriebsmaschine abgeschaltet wurde oder nicht, kann die Steuervorrichtung vorteilhafterweise auch eingerichtet sein, beim Einleiten eines automatischen Abschaltvorgangs der Antriebsmaschine eine auf der Betätigungseinrichtung angeordnete ersten, den Abschalt-Zustand der Antriebsmaschine anzeigende Anzeige zu aktivieren. Unter Berücksichtigung obiger Abschalt-Logik wird demnach diese erste Anzeige aktiviert, wenn zumindest in etwa Fahrzeugstillstand erkannt wird, das Bremspedal betätigt ist, ein Wechsel der Betätigungseinrichtung aus einer Getriebe-Schaltstufe, insbesondere eine Fahr-Schaltstufe, insbesondere einer Vorwärts-Fahrschaltstufe in eine Abschalt-Schaltstufe erfasst wird, und keine Abschaltverhinderungsbedingung erfüllt ist. Die erste Anzeige kann bspw. auf der Betätigungseinrichtung in unmittelbarer Nähe der auswählbaren Abschalt-Schaltstufe angeordnet sein.
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Wird trotz eines Wechsels der Betätigungseinrichtung in die Abschalt-Schaltstufe kein automatischer Abschaltvorgang eingeleitet, weil nicht alle übrigen Abschaltbedingungen erfüllt sind oder eine (systemseitige) Abschalt-Verhinderungsbedingung aktiv ist, kann die Steuervorrichtung eine auf der Betätigungseinrichtung angeordnete zweite Anzeige aktivieren, durch die der Fahrer informiert wird, dass ein automatisches Abschalten nicht möglich ist. Insbesondere kann demnach die Steuervorrichtung eingerichtet sein, eine auf der Betätigungseinrichtung angeordnete zweite Anzeige zu aktivieren, wenn zumindest in etwa Fahrzeugstillstand erkannt wird, das Bremspedal betätigt ist, ein Wechsel der Betätigungseinrichtung in eine Abschalt-Schaltstufe erfasst wird und zumindest eine Abschaltverhinderung-Bedingung erfüllt ist.
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In Abhängigkeit davon, ob während der Motor-Stoppphase eine Haltefunktion zum Halten des Fahrzeugs im Stillstand vorgesehen und aktiv ist, oder nicht, kann der automatische Startvorgang durch unterschiedliche Bedienhandlungen des Fahrers ausgelöst werden.
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So kann die Steuereinrichtung eingerichtet sein, die automatisch abgeschaltete Antriebsmaschine zu starten, wenn das Bremspedal gelöst wird. Ist eine Haltefunktion aktiv, so kann die Steuervorrichtung den automatischen Startvorgang dann auslösen, wenn die Haltfunktion vom Fahrer deaktiviert wird, oder wenn bei betätigter Bremse die Betätigungseinrichtung aus der Abschalt-Schaltstufe herausbewegt wird. Die Haltefunktion kann automatisch spätestens dann gelöst werden, wenn die Antriebsmaschine ein ausreichend hohes Antriebsmoment bereitstellt, so dass die Gefahr eines unbeabsichtigten Wegrollens des Fahrzeugs nicht mehr besteht.
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Mit dem Einleiten des automatischen Anschaltens der Antriebsmaschine kann gleichzeitig die aktive erste Anzeige deaktiviert werden. Ebenso kann die Betätigungseinrichtung mit dem Anschalten der Antriebsmaschine automatische aus der Abschalt-Schaltstufe herausbewegt, insbesondere aus der Abschalt-Schaltstufe in die Park-Schaltstufe oder in die zuvor aktive Fahrschaltstufe oder in eine definierte Schaltstufe (z. B. D) bewegt werden. Eine Deaktivierung der zuvor beschriebenen zweiten Anzeige kann bspw. dann erfolgen, wenn die Betätigungseinrichtung aus der Abschalt-Schaltstufe herausbewegt wird oder der Fahrzeugstillstand verlassen wird oder die Fahrzeuggeschwindigkeit eine vorgegebene Geschwindigkeitsschwelle überschreitet. Ebenso kann die zweite Anzeige nach Ablauf eines definierten Zeitintervalls deaktiviert werden und/oder in die zuvor aktivierte Schaltstufe oder in eine definierte Schaltstufe zurückgekehrt werden.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist auf eine Betätigungseinrichtung zur Auswahl einer Schaltstufe eines Automatikgetriebes in einem Kraftfahrzeug gerichtet, wobei die Betätigungseinrichtung ausgebildet ist, im Betrieb des Kraftfahrzeugs bei Fahrzeugstillstand und betätigtem Bremspedal eine Abschalt-Schaltstufe anzuwählen, bei dessen Anwahl ein automatischer Abschaltvorgang eingeleitet wird, wenn keine Abschaltverhinderungsbedingung erfüllt ist.
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Vorteilhafterweise umfasst diese Betätigungseinrichtung eine Anzeigeeinheit, auf der eine erste, den Abschalt-Zustand der Antriebsmaschine anzeigende Anzeige aktiviert wird, wenn ein automatischer Abschaltvorgang eingeleitet wird, und/oder auf der eine zweite Anzeige aktiviert wird, wenn ein Wechsel der Betätigungseinrichtung aus einer Fahr-Schaltstufe, insbesondere einer Vorwärtsfahr-Schaltstufe in eine Abschalt-Schaltstufe erfasst wird und zumindest eine Abschaltverhinderungsbedingung erfüllt ist, also ein Abschalten aufgrund vorliegender Fahrzeugparameter (z. B. Ladezustand der Batterie zu gering) nicht möglich ist.
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Die vorstehenden Ausführungen zur erfindungsgemäßen Steuervorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung gelten in entsprechender Weise auch für die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung nach dem zweiten Aspekt der Erfindung.
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Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt
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1 eine Steuervorrichtung zum Einleiten eines automatischen Abschalt- und Anschaltvorgangs einer Brennkraftmaschine,
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2 eine erste Darstellung eines Betriebszustands des erfindungsgemäßen Betätigungselements,
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3 eine zweite Darstellung eines Betriebszustands des erfindungsgemäßen Betätigungselements, und
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4 eine dritte Darstellung eines Betriebszustands des erfindungsgemäßen Betätigungselements.
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Im Detail zeigt die 1 eine Steuervorrichtung SE, welche eingerichtet ist, eines von einem Bremspedal BP erzeugten Bremsdrucks pB, die Fahrzeuggeschwindigkeit v, den Ladezustand SOC der Fahrzeugbatterie Bat, das Signal der Klemme 15 Kl15, und die Stellung des als Getriebewählhebel GWH ausgebildeten Betätigungselements zu erfassen, und Steuersignale s1 und s2 an eine auf dem Getriebewählhebel angeordneten Anzeigeeinheit An und ein Steuersignal msa an die Antriebsmaschine BKM auszusenden.
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Grundsätzlich ist die Steuervorrichtung SE eingerichtet, die Überprüfung der Signale hinsichtlich dem Einleiten eines automatischen temporären Abschaltvorgangs und/oder Anschaltvorgangs der Antriebsmaschine BKM erst dann zu starten, wenn das Fahrzeug grundsätzlich betriebsbereit ist, also die Klemme 15 ein Signal „1” an die Steuervorrichtung sendet.
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Um einen automatischen Abschaltvorgang der Antriebsmaschine BKM einleiten zu können, überprüft die Steuervorrichtung SE ab Betriebsbereitschaft des Fahrzeugs, ob die Fahrzeuggeschwinndigkeit v Null ist, also sich das Fahrzeug im Stillstand befindet, und durch eine entsprechende Betätigung des Bremspedals BP ein ausreichend hoher Bremsdruck pB aufgebaut ist. Weiter wird überprüft, ob durch eine entsprechende Betätigung des Gangwahlhebels GWH ein Wechsel der Schaltstufe in eine Abschalt-Schaltstufe A detektiert wird.
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Liegen diese „Grundvoraussetzungen” vor, welche der Steuervorrichtung SE signalisieren, dass der Fahrer eine temporäres automatisch Abschalten der Antriebsmaschine wünscht, werden, weitere Systemvoraussetzungen dahingehend geprüft, ob ein automatischer Abschaltvorgang auch eingeleitet werden darf. So wird ein Abschalten der Antriebsmaschine BKM bspw. dann nicht zugelassen, wenn im Sinne einer Abschaltverhinderungsbedingung der aktuelle Ladezustand SOC der Fahrzeugbatterie Bat unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt.
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In Abhängigkeit davon, ob ein automatischer Abschaltvorgang zugelassen wird oder nicht, sendet die Steuervorrichtung SE ein Signal msa an die Brennkraftmaschine BKM zum Einleiten eines automatischen Abschaltvorgangs oder nicht. Kann ein Abschaltvorgang eingeleitet werden, wird zusätzlich zum Signal msa an die Brennkraftmaschine ein erster Steuersignal s1 an die auf dem Gangwahlhebel angeordnete Anzeigeeinheit An zum Aktivieren einer ersten, den Motor-Stopp-Zustand der Brennkraftmaschine anzeigende Anzeige. Kann ein Motorstopp nicht zugelassen werden, sendet die Steuervorrichtung SE ein zweites Steuersignal s2 an die Anzeige An zum Aktiveren einer zweiten Anzeige, durch die dem Fahrer vermittelt wird, dass ein automatischer Motorstopp trotz entsprechender Handlungen des Fahrers nicht möglich ist.
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Befindet sich die Brennkraftmaschine BKM vorübergehend im ausgeschalteten Zustand, überwacht die Steuervorrichtung weiterhin die Bremspedalstellung BP bzw. den erzeugten Bremsdruck pB und weitere Systemsignale, wie z. B. den Ladezustand SOC der Batterie Bat. Löst der Fahrer das Bremspedal BP oder fällt der Ladezustand der Batterie unter eine vorgegebene zweite Schwelle, welche niedriger ist, als die oben genannte erste Schwelle, veranlasst die Steuervorrichtung SE ein automatisches Starten der Brennkraftmaschine BKM, bspw. durch Zurücknehmen des Signals msa. Gleichzeitig veranlasst die Steuervorrichtung SE, dass die erste Anzeige wieder deaktiviert wird (Zurücknehmen des ersten Steuersignals s1) und ggf. einen Wechsel der Getriebeschaltung aus der aktuellen Getriebeschaltung nach D oder P.
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Die 2, 3 und 4 zeigen nun verschiedene Darstellungen des als Gangwahlhebel GWH ausgebildeten Betätigungselements, welche grundsätzlich zum Auswählen einer Schaltstufe des Getriebes (z. B. Rückwärtsgang R, Neutralstellung N, Drive D, manuelle Schaltung M/S und zum Aktiveren der Parkbremse P dient. Zusätzlich ist das Betätigungselement weiter derart ausgebildet, dass der Fahrer durch eine entsprechende Betätigung in der ersten Schaltgasse (R-N-D) über den Fahrgang D hinaus einen Abschalt-Schaltstufe A auswählen kann, durch dessen Auswahl der Fahrer signalisiert, dass er ein temporäres Abschalten der Antriebsmaschine wünscht.
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Solange sich das Getriebe in der „D”-Stellung befindet, also im Automatikmodus des Getriebes gefahren wird, leuchtet eine als LED ausgelbildete Anzeige AnD neben dem Buchstaben „D”, so dass der Fahrer weiß, dass er sich im Automatikmodus befindet. Das neben dem, den Abschalt-Schaltstufe A angeordnete Anzeigeelement ist unbeleuchtet, d. h. es ist keine Anzeige aktiv. Dieser Betriebszustand ist in 2 dargestellt.
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Bewegt der Fahrer den Getriebewählhebel GWH in die Abschalt-Schaltstellung A, und wird ein automatischer Abschaltvorgang eingeleitet, weil keine sog. (systemseitige) Abschaltverhinderer-Bedingung erfüllt ist, so wird die Anzeige AnD deaktiviert und gleichzeitig eine erste Anzeige A1 neben der Abschalt-Schaltstufe A aktiviert. Hierbei kann es sich bspw. um ein Aktivieren einer grünen Beleuchtung handeln. Diesen Betriebszustand zeigt 3. Kann trotz einer Anwahl der Abschalt-Schaltstellung A kein automatischer Abschaltvorgang eingeleitet werden, weil zumindest eine (systemseitige) Abschaltverhinderer-Bedingung erfüllt ist, so wird – trotzdem – die Anzeige AnD zumindest kurzzeitig deaktiviert, und gleichzeitig eine zweite Anzeige A2 neben der Abschalt-Schaltstufe A aktiviert. Hierbei kann es sich bspw. um ein Aktivieren einer gelben, orangen oder roten Beleuchtung handeln, welche dem Fahrer signalisiert, dass ein gewünschter Abschaltvorgang nicht eingeleitet werden kann. Diese Anzeige A2 kann nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitfensters wieder deaktiviert und die ursprünglich aktive Anzeige, hier AnD, wieder aktiviert werden. Dieser Zustand ist in der 4 dargestellt.
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Durch die hier vorgeschlagene Erfindung erhält der Fahrer die Freiheit, selbst zu entscheiden, in welcher Verkehrssituation er ein automatisches Abschalten der Antriebsmaschine veranlassen will. Desweiteren wird dem Fahrer die Irritation genommen, welche durch ein unerwartetes und dadurch stärker wahrgenommenes Rütteln des Fahrzeugs beim Abschalten des Motors entsteht. Vielmehr wird das „Rütteln” bei bewusster Deaktivierung des Motors eher als Bestätigung der Motorabschaltung empfunden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10059678 A1 [0003]
- DE 102009001376 A1 [0004]
- DE 10023331 A1 [0007]
