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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und mit zumindest zwei elektrischen Startereinheiten zum Starten des Verbrennungsmotors. Die Startereinheiten sind unabhängig voneinander betreibbar ausgestaltet. Zu der Erfindung gehört auch eine Steuervorrichtung zum Steuern von zumindest zwei elektrischen Startereinheiten. Schließlich gehört zu der Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit dem Verbrennungsmotor, den Startereinheiten und der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung.
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Aus der
DE 10 2006 054 313 A1 ist bekannt, in einem Kraftfahrzeug dessen Verbrennungsmotor mit einem Startermotor, zum Beispiel einen Ritzelstarter, zu starten oder alternativ dazu in einem Tandemstart den Startermotor durch einen elektrischen Antriebsmotor zu unterstützen, der zusammen mit dem Verbrennungsmotor einen Hybrid-Antrieb bildet.
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Aus der
DE 10 304 764 B3 , der
EP 1 369 285 B1 , der
DE 10 2010 004 620 A1 und der
WO 2007/135497 A2 ist bekannt, in eine Kraftfahrzeug die Batterie zum Betreiben des Starters für den Verbrennungsmotor dadurch zu unterstützen, dass elektrische Leistung aus einem zweiten Bordnetz des Kraftfahrzeugs mittels eines Gleichspannungswandlers zu der Batterie hin übertragen wird. Dies kann auch in Abhängigkeit von einer Betriebstemperatur der Batterie erfolgen.
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Aus der
DE 10 2007 004 279 A1 ist bekannt, mittels eines Gleichspannungswandlers die Starterbatterie und den Startermotor von einem restlichen Teil eines elektrischen Bordnetzes zu trennen, um Spannungsschwankungen in dem Bordnetz zu vermeiden, während der Verbrennungsmotor gestartet wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Kraftfahrzeug, das zumindest zwei Startereinheiten zum Starten eines Verbrennungsmotors aufweist, den Betrieb dieser Startereinheiten zu koordinieren.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.
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Durch die Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und mit zumindest zwei elektrischen Startereinheiten zum jeweiligen Starten des Verbrennungsmotors bereitgestellt. Das Starten umfasst insbesondere das Andrehen des Verbrennungsmotors bis zum selbstlaufenden Zustand. Das Verfahren sieht vor, dass mehrere Startvarianten vorgegeben werden. Durch jede Startvariante ist jeweils zumindest eine Randbedingung für das Starten erfüllt. So kann es zum Beispiel eine Startvariante für einen komfortablen Start geben, bei welchem eine Rüttelbewegung des Kraftfahrzeugs besonders gering ist. Eine weitere Startvariante kann (ungeachtet der Rüttelbewegungen) einen besonders schnellen Start vorsehen, der innerhalb einer vorbestimmten Höchstdauer durchgeführt wird. Während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs wird in Abhängigkeit von zumindest einem Fahrsituationssignal des Kraftfahrzeugs eine der Startvarianten ausgewählt. Durch das Fahrsituationssignal wird also festgelegt, welche Startvariante zum Starten des Verbrennungsmotors durchgeführt werden soll. Zum Starten des Verbrennungsmotors stehen nun die zumindest zwei elektrischen Startereinheiten zur Verfügung. Eine Startereinheit kann zum Beispiel ein Ritzelstarter sein. Eine weitere Startereinheit kann zum Beispiel ein Riemenstarter sein. Bei der Startereinheit kann es sich auch um eine integrierte elektrische Maschine eines Hybridantriebs handeln.
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Zu jeder Startereinheit wird für die ausgewählte Startvariante ein Erfüllungsindikatorwert ermittelt. Durch den Erfüllungsindikatorwert wird jeweils bewertet oder quantifiziert, welche Eignung die jeweilige Startereinheiten momentan zum Durchführen der Startvariante aufweist. Soll zum Beispiel ein komfortabler, rüttelfreier Start durchgeführt werden, so kann hierzu ein kontinuierliches Drehmoment für einen längeren Zeitraum benötigt sein. Entsprechend lange muss dann die Startereinheit betrieben werden können. Ist eine der Startereinheiten momentan überhitzt oder deren Starterbatterie entladen, so lässt sich mit dieser Startereinheiten diese Startvariante nicht durchführen, sodass die momentane Eignung gering bewertet wird.
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Diejenige Startereinheit, deren Erfüllungsindikatorwert die größte Eignung für die ausgewählte Startvariante angibt, wird ausgewählt. Der Verbrennungsmotor wird dann mittels der ausgewählten Startereinheit gemäß der ausgewählten Startvariante gestartet. Die Startereinheiten sind hierzu alle unabhängig voneinander betreibbar ausgestaltet, sodass die übrigen Startereinheiten nicht von der Auswahl betroffen sind. Der gesamte Start wird bevorzugt mit der ausgewählten Startereinheit durchgeführt.
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Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass der Start des Verbrennungsmotors unter Erfüllung unterschiedlicher Randbedingungen durchgeführt werden kann, indem unterschiedliche Startvarianten vorgegeben werden. Zum Durchführen jeder Startvariante wird dann sichergestellt, dass eine momentan geeignete Startereinheit ausgewählt und benutzt wird.
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Zu der Erfindung gehören auch vorteilhafte Weiterbildungen, durch deren Merkmale sich zusätzliche Vorteile ergeben.
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Als Startvariante wird bevorzugt zumindest eine der folgenden vorgegeben. Es kann als Startvariante ein Starten des Verbrennungsmotors unabhängig von einem Fahrerwunsch vorgesehen sein, zum Beispiel in Abhängigkeit von einem Anforderungssignal einer Klimatisierungseinrichtung, damit der Verbrennungsmotor zum Beispiel einen Klimakompressor der Klimatisierungseinrichtung antreibt. Es kann als Startvariante ein Starten des Verbrennungsmotors zum Anfahren des Kraftfahrzeugs vorgesehen sein, zum Beispiel in Abhängigkeit von einem Zustandssignal einer Bremse während eines Start-Stopp-Betriebs des Kraftfahrzeugs. Es kann als Startvariante ein Starten des Verbrennungsmotors aufgrund einer akuten Beschleunigungsanforderung vorgesehen sein, zum Beispiel in Abhängigkeit von einer Betätigung eines Gaspedals mit einer Betätigungsgeschwindigkeit größer als ein vorbestimmter Schwellenwert. Dadurch kann zum Beispiel zusätzliche Fahrleistung bei einem Hybrid-Antrieb bereitgestellt werden. Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass der Verbrennungsmotor bei rollendem Kraftfahrzeug gestartet wird.
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Entsprechend wird bevorzugt als Fahrsituationssignal zum Auswählen der Startvariante zumindest eines der folgenden erfasst. Es kann ein Anforderungssignal einer Klimatisierungseinrichtung empfangen werden. Es kann ein Zustandssignals eines Bremspedals erfasst werden, durch welches zum Beispiel das Lösen des Bremspedals signalisiert wird. Es kann ein Betätigungssignal eines Gaspedals erfasst werden, um einen Beschleunigungswunsch des Fahrers zu erfassen. Es kann auch ein Geschwindigkeitssignal, welches eine Betätigungsgeschwindigkeit des Gaspedals signalisiert, erfasst werden, um zu unterscheiden, ob der Fahrer das Gaspedal mit einem Fahrpedalgradienten kleiner oder größer als ein Schwellenwert auslöst. Bei einem Fahrpedalgradienten größer als der Schwellenwert kann dann die beschriebene Startvariante zur akuten Beschleunigungsanforderung gewählt werden.
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Wie bereits beschrieben, wird durch jede Startvariante zumindest eine Randbedingung erfüllt. Hierbei ergeben sich unterschiedliche Startvarianten. Durch zumindest zwei der Startvarianten werden hierbei bevorzugt für zumindest einen der folgenden Betriebsparameter unterschiedliche Werte bewirkt. Die Startvarianten können sich in einem Mindestdrehmoment für den Antrieb des Verbrennungsmotors unterscheiden. Hierdurch kann ein Rütteln in dem Kraftfahrzeug kontrolliert werden. Es kann eine unterschiedliche Höchststartdauer durch eine Startvariante gewährleistet werden, wodurch zum Beispiel ein Schnellstart gewährleistet werden kann. Es kann eine maximal durch das Starten verursachte Vibration vorgegeben sein, wodurch ein Komfort beim Starten unterschiedlich ist. Es kann eine maximale durch das Starten verursachte Lautstärke unterschiedlich sein, wodurch zum Beispiel eine Hörbarkeit des Starts des Verbrennungsmotors unterschiedlich ist.
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Um nun die Eignung jeder Startereinheit in Bezug auf die ausgewählte Startvariante zu überprüfen, ist bevorzugt vorgesehen, dass der jeweilige Erfüllungsindikatorwert jeder Startereinheit in Abhängigkeit von zumindest einem der folgenden Betriebsparameter ermittelt wird. Es kann für jede Startereinheit ein vorbestimmter Grundeignungswert für die ausgewählte Startvariante vorgegeben werden. Ist zum Beispiel eine Startereinheit für einen Schnellstart besonders geeignet, so kann dies durch einen höheren Grundeignungswert ausgedrückt werden. Es kann eine Leistungskennlinie einer Startereinheit berücksichtigt werden, durch welche zum Beispiel der elektrische Verbrauch der Startereinheiten über der Zeit während des Starts des Verbrennungsmotors angegeben ist. Hierdurch ist ein Abgleich mit der zum Betreiben der Startereinheit vorgesehenen Energiespeichereinrichtung möglich, um zu erkennen, ob die Startereinheiten für den ganzen Startvorgang ausreichend versorgt werden kann. Es kann eine Momentenkennlinie der Startereinheit zugrunde gelegt werden, durch welche beschrieben ist, welches Drehmoment die Startereinheit z. B. in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors und/oder eines Rotors der Startereinheit erzeugt. Hierdurch ist erkennbar, ob die Startereinheiten für den voraussichtlichen Drehzahlbereich, welcher sich während des Starts ergibt, ein geeignetes Drehmoment erzeugen kann. Es kann eine aktuelle Drehzahl des Verbrennungsmotors berücksichtigt werden, um hierdurch die unterschiedliche Eignung der Startereinheiten bei stillstehendem Verbrennungsmotor bzw. bereits rotierenden Verbrennungsmotor zu erkennen. Es kann eine Bauteiltemperatur der Startereinheit berücksichtigt werden, um zum Beispiel zu erkennen, ob sich während des geplanten Startvorgangs eine Überhitzung der Startereinheit ergeben könnte. Es kann eine Akustikkennlinie und/oder eine Vibrationskennlinie der Startereinheiten zugrunde gelegt werden, welche in Abhängigkeit von zum Beispiel der Drehzahl und/oder dem erzeugten Drehmoment angibt, welches Geräusch und/oder welchen Körperschall bzw. welche Vibration die Startereinheit erzeugt.
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Zum Überprüfen der Eignung einer Startereinheiten wird bevorzugt nicht nur die Startereinheiten selbst, sondern zusätzlich oder alternativ dazu das zum Betreiben der jeweiligen Startereinheit bereitgestellte elektrische Bordnetz überprüft. Hierbei wird insbesondere von dem besonderen Fall ausgegangen, dass die Startereinheiten an unterschiedliche elektrische Bordnetze angeschlossen sind. Der jeweilige Erfüllungsindikatorwert jeder Startereinheit wird bevorzugt in Abhängigkeit von zumindest einem der folgenden Betriebsparameter des jeweiligen Bordnetzes ermittelt. Es kann eine elektrische Leistung des Bordnetzes berücksichtigt werden, die durch das Bordnetz der Startereinheiten bereitgestellt werden kann. Dies kann beispielsweise aus einem Batteriemanagementsystem einer Batterie des Bordnetzes ermittelt werden. Es kann eine maximale elektrische Spitzenleistung des Bordnetzes ermittelt werden, um zum Beispiel die Eignung einer Startereinheiten zum Überwinden eines Losbrechmoments zu ermitteln. Es kann eine für eine vorbestimmte Mindestmindestdauer bereitstellbare elektrische Dauerleistung ermittelt werden. Hierdurch kann überprüft werden, ob ein Start, der zumindest für die Mindestdauer durchgeführt werden muss, um zum Beispiel Vibrationen gering zu halten, durchführbar ist. Es kann ein Ladezustand eines Energiespeichers (20) des Bordnetzes berücksichtigt werden, zum Beispiel einer Batterie des Bordnetzes. Hierdurch kann erkannt werden, ob der Betrieb der Startereinheit zu einem unerwünschten Ladezustand führen kann. Es kann eine Temperatur des Energiespeichers (20) berücksichtigt werden, um zum Beispiel eine Überhitzung zu erkennen und/oder eine Leistungsabgabefähigkeit zu bewerten. Es kann eine aktuelle und/oder zukünftige, geplante Bordnetzbelastung ermittelt werden, wie sie durch andere elektrische Verbraucher in dem Bordnetz verursacht werden kann. Durch kann eine Beeinträchtigung des Betriebs der Verbraucher durch zusätzliches Betreiben der Startereinheit prognostiziert und/oder vermieden werden.
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Besonders bevorzugt ist es, dass die Bordnetze paarweise über einen Gleichspannungswandler gekoppelt sind und der jeweilige Erfüllungsindikatorwert jeder Startereinheit in Abhängigkeit von einer elektrischen Übertragungsleistung ermittelt wird. Mit Übertragungsleistung ist diejenige elektrische Leistung gemeint, die mittels des Gleichspannungswandlers in das wenige Bordnetz übertragen wird, durch welches die Startereinheit betrieben wird bzw. an welches die Startereinheit angeschlossen ist. Hierdurch kann ein Betrieb der Startereinheiten selbst dann ermöglicht werden, wenn das Bordnetz der Startereinheit selbst nicht ausreichend elektrische Leistung zur Verfügung stellen kann. Er wird bewertet, wieviel Übertragungsleistung in die jeweilige Übertragungsrichtung übertragen werden kann.
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Der Erfüllungsindikatorwert jeder Startereinheit kann auch in Abhängigkeit von einer Kurbelwellenposition einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors ermittelt werden. Hierdurch kann ein Wert eines initialen Drehmoments berücksichtigt werden, welches die Startereinheiten aufbringen muss. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Motortemperatur des Verbrennungsmotors berücksichtigt werden. Hierdurch kann zum Beispiel ein Drehwiderstand berücksichtigt werden, der sich aufgrund einer temperaturabhängigen Viskosität zum Beispiel eines Motoröl des Verbrennungsmotors ergibt. Es kann zusätzlich oder alternativ dazu ein Losbrechmoment des Verbrennungsmotors berücksichtigt werden, welches von der Startereinheiten zu überwinden ist, um den Start durchzuführen.
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Die beschriebenen Betriebsparameter der Startereinheiten, der Bordnetze, des Gleichspannungswandlers und des Verbrennungsmotors können jeweils berücksichtigt werden, indem zu jedem berücksichtigten Betriebsparameter für jede Startereinheit ein Zahlenwert ermittelt wird. Hierzu kann zum Beispiel jeweils eine Kennlinie zugrunde oder ein Kennfeld oder eine Formel zugrunde gelegt werden. Eine Kennlinie, ein Kennfeld bzw. eine Formel kann jeweils z. B. auf der Grundlage einfacher Versuche festgelegt werden. Der zu jedem Betriebsparameter ermittelte Zahlenwert kann zum Beispiel eine Prozentzahl oder ein Wert von 1 bis 10 sein. Um dann die Zahlenwerte aller berücksichtigten Betriebsparameter zu kombinieren, kann zum Beispiel eine gewichtete Summe oder ein Mittelwert berechnet werden. Für eine gewichtete Summe können jeweilige multiplikative Skalierungsfaktoren für die Zahlenwerte der einzelnen Betriebsparameter zum Beispiel in Abhängigkeit davon festgelegt sein, welche Auswirkung der jeweilige Betriebsparameter auf die Eignung der Startereinheit hat. Es kann auch ein Fuzzy-Logik-Ansatz verwendet werden. Eine weitere Möglichkeit zum Ermitteln eines Erfüllungsindikatorwerts auf der Grundlage von Zahlenwerten oder Signalen für einzelne Betriebsparameter ist ein künstliches neuronales Netz. Trainingsdaten für ein neuronales Netz können auf einem Versuchsstand mit einem Kraftfahrzeug erzeugt werden.
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Zum Durchführen des Verfahrens ist durch die Erfindung eine Steuervorrichtung zum Steuern von zumindest zwei elektrischen Startereinheiten eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt, damit mittels der Steuervorrichtung ein jeweiliger Start eines Verbrennungsmotors durchgeführt werden kann. Die Steuervorrichtung ist dazu eingerichtet, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Hierzu kann die Steuervorrichtung eine Prozessoreinrichtung aufweisen, die zum Beispiel zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller aufweisen kann. Des Weiteren umfasst die Prozessoreinrichtung Programmcode, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann zum Beispiel in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein.
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Zu der Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug, welches den beschriebenen Verbrennungsmotor und die zumindest zwei Startereinheiten zum Starten des Verbrennungsmotors aufweist. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung auf, die mit den Startereinheiten gekoppelt ist.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, ausgestaltet.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und
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2 ein Signalflussdiagramm zur Veranschaulichung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 10, bei dem es sich z. B. um einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, handeln kann. Dargestellt sind ein Verbrennungsmotor 12, ein erstes Bordnetz 13, ein zweites Bordnetz 14, ein die Bordnetze 13, 14 koppelnder Gleichspannungswandler 15, eine Klimatisierungseinrichtung 16, eine Pedalerie 17 und eine Steuervorrichtung 18. Der Verbrennungsmotor 12 kann zum Beispiel ein Ottomotor oder ein Dieselmotor sein.
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Von dem Bordnetz 13 sind eine elektrische Leitungseinrichtung 19 und eine Energiespeichereinrichtung 20 dargestellt. Die Leitungseinrichtung 19 kann zum Beispiel ein elektrisches Kabel aufweisen. Die Energiespeichereinrichtung 20 kann zum Beispiel eine Batterie aufweisen, zum Beispiel eine Lithium-Ionen-Batterie oder eine Blei-Säure-Batterie. Weitere Komponenten 21 des Bordnetzes 13 sind durch Auslassungspunkte in 1 repräsentiert. An das Bordnetz 13 kann eine erste Startereinheit 22 angeschlossen sein, mittels welcher der Verbrennungsmotor 12 allein gestartet werden kann. Bei der ersten Startereinheit 2 20 kann es sich zum Beispiel um einen Riemen-Starter-Generator handeln. Das von dem Bordnetz 14 sind ebenfalls eine elektrische Leitungseinrichtung 23 und eine Energiespeichereinrichtung 24 dargestellt. Die Leitungseinrichtung 23 kann zum Beispiel ein elektrisches Kabel aufweisen. Der Energiespeicher nicht auf ihren 20 kann es sich um eine Batterie handeln, zum Beispiel eine Lithium-Ionen-Batterie oder eine Blei-Säure-Batterie. Weitere Komponenten 25 des Bordnetzes 14 sind durch Auslassungspunkte repräsentiert. An das zweite Bordnetz 14 kann eine Startereinheit 26 angeschlossen sein, bei der sich zum Beispiel um einen Ritzelstarter handeln kann. Mittels der Startereinheit 26 allein kann ebenfalls der Verbrennungsmotor 12 gestartet werden.
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In dem ersten Bordnetz 13 kann eine erste Nennspannung U1 und in dem zweiten Bordnetz 14 eine zweite Nennspannung U2 bereitgestellt sein. Der Gleichspannungswandler 15 kann dazu ausgelegt sein, elektrische Leistung zwischen den Bordnetzen 13, 14 zu übertragen.
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Die Klimatisierungseinrichtung 16 kann zum Beispiel einen Kompressor umfassen, welcher durch eine Kurbelwelle 27 des Verbrennungsmotors 12 angetrieben werden kann. Hierzu muss der Verbrennungsmotor 12 laufen. Entsprechend kann durch die Klimatisierungseinrichtung 16 ein Anforderungssignal 28 für einen Start des Verbrennungsmotors 12 bzw. ein Sperrsignal zum Sperren eines Abschaltens des Verbrennungsmotors 12 erzeugt werden, falls der Kompressor angetrieben werden muss.
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Das Anforderungssignal 28 kann die Steuervorrichtung 18 empfangen werden. Die Steuervorrichtung 18 kann zum Beispiel durch ein Steuergerät oder mehrere Steuergeräte realisiert sein. Der Verbrennungsmotor 12 kann abgeschaltet sein, weil in dem Kraftfahrzeug 10 zum Beispiel eine Start-Stopp-Funktionalität bereitgestellt ist. Um bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor 12 diesen wieder zu starten, gibt es unterschiedliche Startvarianten, die sich in Abhängigkeit davon ergeben, wie die verwendete Startereinheit 22, 26, z. B. die Kurbelwelle 27 des Verbrennungsmotors 12 mit einem Drehmoment beaufschlagt und/oder welche Einspritzung in dem Verbrennungsmotor 12 eingestellt ist und/oder wie eine drosselt Klappe des Verbrennungsmotors 12 gestellt ist.
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In der Steuervorrichtung 18 können zum Beispiel drei Startvarianten 29 vorgesehen sein. Eine erste Startvariante 29 kann einen Komfortstart vorsehen, bei welchem der Start des Verbrennungsmotors nicht von einem Fahrer, sondern der Start zum Beispiel von der Klimatisierungseinrichtung 16 mittels des Anforderungssignals 28 ausgelöst wird. Ein solcher Start soll möglichst komfortabel sein, d. h. er sollte vom Fahrer unbemerkt bleiben. Es spielt hierbei keine Rolle, ob der Start langsam erfolgt, also länger als eine vorbestimmte Höchstdauer benötigt.
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Eine zweite Startvariante 29 kann einen Dynamik-Start vorsehen, bei welchem der Start vom Fahrer ausgelöst wird. Steht der Fahrer zum Beispiel an einer Ampel und betätigt ein Bremspedal 30 der Pedalerie 17, so kann ein Startsignal 31 ausgelöst werden, falls das Bremspedal 30 vom Fahrer freigegeben oder gelöst wird.
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Eine dritte Startvariante 29 kann einen Sport-Start vorsehen, bei dem beispielsweise ein entsprechendes Anforderungssignal 32 erzeugt wird, falls ein Fahrpedal oder Gaspedal 33 bedient wird und hierbei ein Fahrpedalgradient größer als ein Schwellenwert ist. Der Fahrer rollt beispielsweise mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor 12 zum Beispiel mit 10 km/h durch eine Kreuzung und möchte plötzlich schnell losfahren können. Hierbei ist ein weniger komfortabler Start akzeptabel, d. h. es darf in dem Kraftfahrzeug ruckeln oder schütteln. Der Start muss vor allem möglichst schnell durchgeführt werden.
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Die Anforderungssignals 28, 31, 32 stellen somit jeweils ein Fahrsituationssignal dar, welches repräsentativ für eine spezielle Fahrsituation ist, in welcher eine der Startvariante 29 benötigt wird. Anhand des Fahrsituationssignals wählt die Steuervorrichtung 18 eine der Startvarianten aus.
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Das Kraftfahrzeug 10 verfügen nun über zwei Startereinheiten 22, 26. Beispielsweise kann in der beschriebenen Weise ein Riemen-Starter-Generator als ersten Startereinheit 22 und ein Ritzelstarter als zweite Startereinheit 26 bereitgestellt sein. Dabei hängt zum Beispiel der Riemen-Starter-Generator an dem ersten Bordnetz 13, dass zum Beispiel eine 48-Volt-Batterie als Energiespeichereinrichtung 20 aufweisen kann. Der Ritzelstarter kann an dem zweiten Bordnetz 14 angeschlossen sein, welches eine 12-Volt-Batterie als Energiespeichereinrichtung 24 aufweisen kann. Beispielsweise kann also U1 = 48 Volt und U2 = 12 Volt betragen. U1 kann auch eine Hochspannung größer als 60 Volt sein. Die beiden Batterien sind bei dem Kraftfahrzeug 10 über den Gleichspannungswandler oder DC-DC-Wandler 15 verbunden, sodass jedes Bordnetz 13, 14 durch das jeweils andere Bordnetz je nach Ansteuerung des Gleichspannungswandlers 15 unterstützt werden kann.
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Die Steuervorrichtung 18 bewertet daraufhin in dem in 2 veranschaulichten Verfahren, welche Startereinheit 22, 26 für die aktuelle Fahrsituation die geeignete ist. Hierbei wird entschieden, ob zum Beispiel ein Ritzelstarter schneller oder komfortabler als ein Riemenstarter mehr auf Riemen-Starter-Generator) ist. Diese Frage lässt sich nicht pauschal beantworten, sondern es müssen mehrere Betriebsparameter beachtet werden.
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Nach der Auswahl der Startvariante in einem Schritt S1 kann für jede Startereinheit 22, 26 in einem Schritt S2 die Eigenschaft der Startereinheit 22, 26 überprüft werden. Zum Beispiel kann eine Momentenerzeugung oder Momentausfaltung (drehzahlabhängig) bewertet werden, die selber von Randbedingungen, wie zum Beispiel der Leistungsfähigkeit des Bordnetzes und einer Bauteiltemperatur der Startereinheit 22, 26 abhängt. Die mit dem Betrieb der jeweiligen Startereinheit 22, 26 verbundene Akustik und die entstehenden Vibrationen, können ebenfalls berücksichtigt werden, wobei hier wieder eine Abhängigkeit von der Momentausfaltung berücksichtigt werden kann. Hierzu können zum Beispiel Kennlinien oder Kennfelder zugrunde gelegt werden.
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In einem Schritt S3 kann für jedes Bordnetz 13, 14 ermittelt werden, in welchem Zustand zum Beispiel die Energiespeichereinrichtungen 20, 24 sind. Auch eine Leistungsfähigkeit der jeweiligen Energiespeichereinrichtung 20, 24 kann überprüft werden, die wiederum von Randbedingungen, wie zum Beispiel dem aktuellen Ladezustand und/oder der Temperatur abhängig sein kann. Auch dies kann wieder über Kennlinien oder Kennfelder berücksichtigt werden. Es kann auch eine aktuelle Bordnetzbelastung des jeweiligen Bordnetzes 13, 14 zugrunde gelegt werden.
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In einem Schritt S4 kann für jede Startereinheit 2 20, 26 überprüft werden, welche Unterstützung der jeweiligen Startereinheit 22, 26 durch eine Übertragung von elektrische Leistung mittels des Gleichspannungswandlers 15 in das jeweilige Bordnetz der Startereinheit 2 20, 26 bereitgestellt werden kann.
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In einem Schritt S5 kann berücksichtigt werden, welche Kurbelwellenposition 34 und/oder welche Motortemperatur 35 der Verbrennungsmotor 12 aktuell aufweist.
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In einem Schritt S6 kann aus den Zahlenwerten, die in den vorangegangenen Schritten S2 bis S5 berechnet wurden, ein jeweiliger Erfüllungsindikatorwert 37 (E1, E2) für jede Startereinheit 22, 26 berechnet werden. Zusätzlich kann ein Grundeignungswert 38 berücksichtigt werden, welcher für die ausgewählte Startvariante angibt, inwieweit die jeweilige Startereinheiten 22, 26 dafür geeignet ist. Die beschriebenen Zahlenwerte aus den Schritten S2 bis S5 und optional der Grundeignungswert 38 können zum Beispiel mittels einer gewichteten Summe zu dem Eignungswert 37 kombiniert werden. Es kann auch zum Beispiel ein künstliches neuronales Netzwerk zum Verknüpfen der Zahlenwerte zu dem jeweiligen Erfüllungsindikatorwert 37 vorgesehen sein.
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In einem Schritt S7 kann ein Vergleich der Erfüllungsindikatorwerte 37 erfolgen. Falls der Erfüllungsindikatorwert 37 der Startereinheit 22 größer ist als der Erfüllungsindikatorwert der Startereinheit 26 (E1 > E2, in 2 symbolisiert durch +), so kann in einem Schritt S8 die Startereinheit 22 durch einen Startbefehl 39 gestartet oder in Betrieb genommen werden, sodass die Startereinheit 22 den Verbrennungsmotor 12 startet. Falls der Erfüllungsindikatorwert 37 der Startereinheit 22 kleiner als der Erfüllungsindikatorwert 37 der Startereinheit 26 ist (E1 < E2, in 2 symbolisiert durch –), so kann in einem Schritt S9 ein Startbefehl an die Startereinheit 26 ausgesendet werden. Die Startereinheit 26 wird hierdurch im Betrieb gesetzt oder gestartet. Die Startereinheit 26 startet dann den Verbrennungsmotor 12.
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Optional kann vorgesehen sein, dass hierbei mittels des Gleichspannungswandlers 15 elektrische Leistung in dasjenige Bordnetz 13, 14 übertragen wird, an welches die in Betrieb genommene Startereinheiten 22, 26 angeschlossen ist.
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Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung ein Verfahren zur optimalen Startauführung bei einem Fahrzeug mit zweit Bordnetzen bereitgestellt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006054313 A1 [0002]
- DE 10304764 B3 [0003]
- EP 1369285 B1 [0003]
- DE 102010004620 A1 [0003]
- WO 2007/135497 A2 [0003]
- DE 102007004279 A1 [0004]
