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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Offenbarung bezieht sich auf ein rollendes Start-Stopp-System für ein Fahrzeug, das einen variablen Batteriespannungsschwellenwert aufweist.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Kraftstoffeffizienz eines Automobils ist eine wichtige Eigenschaft. Eine höhere Kraftstoffeffizienzbewertung kann ein Fahrzeug ansprechender für mögliche Käufer machen und kann einem Automobilhersteller helfen, Kraftstoffeffizienznormen einzuhalten, die von den Regierungen auferlegt werden. Für herkömmliche Benzin- oder Dieselfahrzeuge ist ein Verfahren zum Verringern des Kraftstoffverbrauchs die Verwendung eines Mikrohybrid- oder Start-Stopp-Antriebsstrangsystems, das seinen Motor selektiv während Abschnitten eines Fahrzyklus abschaltet, um Kraftstoff zu sparen. Als ein Beispiel kann eine Steuerung eines Start-Stopp-Fahrzeugs den Motor abschalten, während das Fahrzeug angehalten ist, anstatt zu ermöglichen, dass der Motor im Leerlauf läuft. Außerdem kann die Steuerung den Motor wieder anlassen, wenn ein Fahrer auf das Gaspedal tritt.
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KURZDARSTELLUNG
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Ein Verfahren zum Steuern eines Motors eines Fahrzeugs beinhaltet das Anhalten des Motors durch eine Steuerung als Reaktion auf eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die innerhalb eines bestimmten Bereiches in Abwesenheit von Vortriebsbedarf fällt, und eine Anlasserbatteriespannung, die größer ist als ein Schwellenwert, der entsprechend der Geschwindigkeit variiert.
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Ein Fahrzeug beinhaltet elektrische Bremsen, einen Motor mit einem Anlasser, eine Batterie und eine Steuerung. Die Batterie weist eine Spannung auf und ist dazu ausgelegt, dass sie den Anlasser, die elektrischen Bremsen und die Steuerung antreibt. Die Steuerung ist dazu ausgelegt, als Reaktion auf das Fallen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs innerhalb eines bestimmten Bereiches ohne Vortriebsbedarf und während die Spannung größer ist als eine obere Spannung, die auf Grundlage von einer Ladung variiert, die benötigt wird, um mit den Bremsen in Eingriff zu treten, um das Fahrzeug anzuhalten, den Motor anzuhalten.
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Ein Fahrzeug schließt einen Motor, eine Batterie und ein Steuerung ein. Die Batterie hat eine Spannung und ist dazu ausgelegt, einen Anlasser des Motors mit Strom zu versorgen. Die eine Steuerung ist dazu ausgelegt, als Reaktion auf das Fallen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs innerhalb eines bestimmten Bereiches ohne Vortriebsbedarf und während die Spannung größer ist als ein oberes Spannungsprofil, das auf einer Ladung basiert, die benötigt wird, um das Fahrzeug zu kontrollieren, den Motor anzuhalten.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, dass ein Start-Stopp-Steuerungssystem aufweist.
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2 ist eine Ablaufdarstellung, die ein Verfahren zum Steuern eines Start-Stopp-Fahrzeugs veranschaulicht.
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3 ist eine graphische Darstellung, die Fahrzeugeigenschaften in Bezug auf Zeit veranschaulicht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Hierin sind Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht zwingend maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Einzelheiten von bestimmten Komponenten zu zeigen. Demnach sind hierin offenbarte spezifische strukturelle und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um einen Fachmann eine vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren. Für einen Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass verschiedene Merkmale, die in Bezug auf beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert sein können, welche in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, welche nicht explizit veranschaulicht oder beschrieben sind. Die veranschaulichten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, welche mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, können jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
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Ein Ziel der Steuerung eines Start-Stopp-Fahrzeugantriebs kann das Anhalten eines Motors beinhalten, wie zum Beispiel eines Verbrennungsmotors (z. B. ein Benzinmotor oder ein Dieselmotor). Eine Steuerung kann verwendet werden, um den Motor anzuhalten, indem eine Zündspule des Motors gehindert wird oder indem das Einspritzen von Kraftstoff in Zylinder des Motors verhindert wird. Die Steuerung kann den Motor auf Grundlage von Eingaben von Fahrzeugsensoren anhalten. Die Signale von den Sensoren können auf eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs, eine auf das Bremspedal angewendete Kraft (oder deren Abwesenheit) eine auf das Gaspedal angewendete Kraft (oder deren Abwesenheit), einen Neigungswinkel des Fahrzeugs, ein Gewicht des Fahrzeugs oder andere Fahrzeugeigenschaften hinweisen. Eine andere wichtige Eigenschaft des Fahrzeugs ist ein Spannungsniveau einer Batterie des Fahrzeugs, die verwendet wird, um den Motor zu starten und elektrische Automobilsysteme anzutreiben, wie zum Beispiel elektrische Servolenkung (EPS), elektrische Servobremsen, elektrische Stabilitätskontrolle (ESC) und andere Fahrzeugsteuersysteme. Zusammen mit Fahrzeugsteuersystemen sind Fahrzeugkomfortsysteme wie zum Beispiel Sitzheizungen, eine Klimaanlage und eine Scheibenheizung. Eine Erweiterung eines herkömmlichen Start-Stopp-System ist ein rollendes Start-Stopp-System (RSS).
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Ein herkömmliches Start-Stopp-System kann dazu ausgelegt sein, den Motor automatisch anzuhalten, wenn sich das Fahrzeug nicht bewegt (z.B. 0 mph), eine Kraft auf das Bremspedal angewendet wird und sich das Spannungsniveau der Fahrzeugbatterie über einem Schwellenwert befindet. Der Schwellenwert wird ausgewählt auf der Grundlage der Energie, die benötigt wird, um den Motor mit einem elektrischen Anlasser anzulassen. Sobald der Motor angehalten ist, kann die Steuerung automatisch den Motor anlassen, wenn der Wählhebel auf Fahren gestellt ist und ein Abwesenheit von Kraft vorhanden ist, die auf das Bremspedal angewendet wird. In anderen Ausführungsformen eines Start-Stopp-Fahrzeugs kann die Steuerung dazu ausgelegt sein, den Motor automatisch anzuhalten, wenn sich das Fahrzeug in einer Geschwindigkeit unter einem Schwellenwert für niedrige Geschwindigkeit bewegt (z. B. 2 mph oder 4 mph), eine Kraft auf das Bremspedal angewendet wird und sich das Spannungsniveau der Fahrzeugbatterie über einem Schwellenwert befindet. Wenn sich das Fahrzeug bewegt, ist der Schwellenwert ein höherer Schwellenwert, da das Fahrzeug noch ein wenig Strom benötigt, um elektrische Servobremsen und EPS einzuschalten. Zusammen mit dem herkömmlichen Start-Stopp-Steuerungssystem kann ein Fahrzeug dazu ausgelegt sein, den Motor per Start-Stopp zu steuern, wenn sich das Fahrzeug in einer Bewegung über einem niedrigeren Schwellenwert befindet. Dieses System wird auch als rollendes Start-Stopp-System (RSS) bezeichnet.
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Ein RSS kann zusätzliche Vorteile aufweisen, wie zum Beispiel eine verbesserte Kraftstoffeffizienzbewertung, verbesserte Fahrzeugemissionen und verringerte Motorengeräusche. Diese Vorteile können zu den Verbesserungen eines konventionellen Start-Stopp-Systems hinzukommen. Ein RSS ermöglicht es dem Motor, bei einer höheren Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch anzuhalten, sobald der Fahrer die Bremsen anwendet und die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Schwellenwert für eine obere Fahrzeuggeschwindigkeit liegt. Zum Beispiel kann die Verwendung eines RSS die Kraftstoffeffizienz um ≈ 2,4 % erhöhen und die Kohlenstoffemissionen um ≈ 9 g/mi CO2 verringern. Damit RSS die vorstehenden Vorteile der erhöhten Kraftstoffeffizienz und verringerten Kohlenstoffemissionen kombinieren kann, ohne die Fahrbarkeit und das dieser zugeordnete Geräusch zu beeinflussen, wird eine verlässliche und stabile Stromzufuhr benötigt, um kritische und Sicherheitskomponenten zu betreiben, während der Motor automatisch angehalten wird.
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Vom Motor nur dann Energie erzeugen zu lassen, wenn diese benötigt/erforderlich ist, ist einer der Hauptansätze zur Maximierung der Kraftstoffeffizienz bei gleichzeitiger Minimierung von Emissionen in Fahrzeugen, die mit Verbrennungsmotoren ausgestattet sind. Dementsprechend werden RSS-Systeme für die Implementierung über eine Reihe von modernen Fahrzeugen für alle Schlüsselmärkte der Welt berücksichtigt. Ein RSS-System kann ein Batteriesystem einschließen, dass eine einzelne Batterie, zwei Batterien oder eine Anzahl von Batterien implementiert haben kann. Das Batteriesystem kann eine Betriebsspannung aufweisen, die ungefähr gleich ist zu einer Standardfahrzeugbatterie (d. h. 12 Volt) ist, oder bei anderen Spannungen (z. B. 24 V, 48 V) betrieben ist. RSS-Systeme können jede Kombination von gleichen oder verschiedenen Technologien von Batterien oder Stromquellen, wie zum Beispiel Bleisäure, verstärkte geflutete (EFB), absorbierende Glasmatte (AGM), Li-Ion oder jede andere Batterietechnologie verwenden.
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Eine der Herausforderungen bei der Implementierung von RSS-Technologie in Fahrzeuge ist die Steuerung der elektrischen Systeme. Hier überwacht eine Steuerung das Stromsystem und passt dieses an, um sicherzustellen, dass ausreichend Strom zur Verfügung steht, wenn dieser benötigt wird. Die durch eine Steuerung bereitgestellte Stromverwaltung ist kritisch, um sicherzustellen, dass Lenkunterstützung zu jeder Zeit zur Verfügung steht, und um jedes mögliche Verriegeln der Lenkung während der Fahrzeugbewegung zu verhindern. Die Steuerung erhält auch die volle Bremsfunktionalität, um Verzögerungen beim Einschalten zu verringern.
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Unter Bezugnahme auf 1 beinhaltet ein Mikrohybridfahrzeug 100 (auch als Start-Stopp-Fahrzeug bekannt) einen Motor 102 und ein Getriebe 104. Eine Kurbelwelle des Motors 102 steht in Antriebsverbindung mit der Getriebeeingangswelle 106, um Kraft vom Motor auf das Getriebe zu übertragen. Das Getriebe 104 beinhaltet eine Ausgangswelle 108, die in Antriebsverbindung mit einem Differential 110 steht. Das Differential 110 stellt den angetriebenen Rädern 114A und 114B über eine oder mehrere Achsen – wie zum Beispiel Halbwellen 112A und 112B – selektiv Kraft bereit. In einigen Ausführungsformen ist das Differential 110 innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet. Das Fahrzeug 100 beinhaltet auch einen Motoranlassermotor 116, der dazu ausgelegt ist, die Kurbelwelle zu drehen, um den Motor 102 als Reaktion auf ein Motoranlasssignal von der Steuerung 120 zu drehen. Der Motorstartermotor 116 kann ein erweiterter Anlassermotor sein, der speziell für den erhöhten Arbeitszyklus konzipiert wurde, der dem Mikrohybridfahrzeug zugeordnet ist. Der Anlasser 116 wird von einer Batterie 118 angetrieben, die eine 12 Volt-Batterie, eine 24 Volt-Batterie, eine 48 Volt-Batterie oder eine andere Niederspannungsbatterie oder Hochspannungsbatterie sein kann. Eine Niederspannungsbatterie ist eine Batterie mit einer Gleichspannung unter 100 Volt, eine Hochspannungsbatterie ist eine Batterie mit einer Gleichspannung gleich oder größer als 100 Volt. In einigen Ausführungsformen kann der Motor mehrere Anlassermotoren beinhalten. Ein erster Anlassermotor kann mit einem Hohlrad des Schwungrads in Eingriff treten, um den Motor zu drehen. Ein zweiter Motor kann mit der Kurbelwellenrolle per Riemen, Kette oder anderen fachbekannten Hilfsmitteln verbunden sein.
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Ein Gaspedal 122 stellt Bedieneingaben bereit, um eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100 zu steuern. Das Pedal 122 kann einen Pedalpositionssensor beinhalten, welcher der Steuerung 120 ein Pedalpositionssignal bereitstellt, das dem Motor 102 Steuersignale bereitstellt.
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Ein Bremspedal 124 stellt Bedieneingaben bereit, um die Bremsen des Fahrzeugs zu steuern. Die Bremssteuerung 126 nimmt Bedieneingaben durch ein Bremspedal 124 auf und steuert eine Reibungsbremsanlage, die die Radbremsen 130A und 130B beinhaltet, die bedient werden kann, um eine Bremskraft auf die Fahrzeugräder wie zum Beispiel Fahrzeugrad 114A und Fahrzeugrad 114B anzuwenden. Das Pedal 124 kann einen Pedalpositionssensor beinhalten, welcher der Steuerung 120 ein Pedalpositionssignal bereitstellt. Das Fahrzeug kann eine elektrische Parkbremse beinhalten, die in Verbindung zur Steuerung 120 steht. Die Steuerung 120 ist so programmiert, dass sie automatisch mit der Parkbremse in Eingriff tritt, wenn es gewünscht wird.
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Die Steuerung 120 kann eine Vielzahl von Steuerungen sein, die über einen seriellen Bus (z. B. Controller Area Network (CAN), FlexRay, Ethernet etc.) oder über dedizierte elektrische Leitungen kommunizieren können. Die Steuerung umfasst im Allgemeinen eine beliebige Anzahl von Mikroprozessoren, Mikrocontrollern, ASICs, ICs, flüchtigem (z. B. RAM, DRAM, SRAM etc.) und nichtflüchtigem Speicher (z. B. FLASH, ROM, EPROM, EEPROM, MRAM etc.) und Softwarecode, um miteinander zusammenzuwirken, um eine Reihe von Vorgängen auszuführen. Die Steuerung kann außerdem vorbestimmte Daten oder „Lookup-Tabellen“ beinhalten, die auf Berechnungen und Testdaten basieren und in dem Speicher gespeichert sind. Die Steuerung kann über eine oder mehrere drahtgebundene oder drahtlose Fahrzeugverbindungen unter Verwendung üblicher Busprotokolle (z. B. CAN, LIN, Ethernet etc.) mit anderen Fahrzeugsystemen und Steuerungen kommunizieren. Wie hierin verwendet, bezieht sich eine Bezugnahme auf „eine Steuerung“ auf eine oder mehrere Steuerungen.
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Wie im Vorstehenden angemerkt, beinhalten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Steuersystem zum Steuern eines Start-Stopp-Systems für einen Motor in einem Fahrzeug, wie zum Beispiel der Motor 102 und das Fahrzeug 100. Ein solches Steuersystem kann durch eine oder mehrere Steuerungen verkörpert sein, wie zum Beispiel die Steuerung 120. Ein Ziel eines Fahrzeug-Start-Stopp-Systems ist es, den Motor unter bestimmten Bedingungen automatisch anzuhalten, während er automatisch neu angelassen wird, wenn sich Bedingungen ändern. Dies stellt eine größere Kraftstoffeffizienz und verringerte Emissionen bereit.
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In einigen Start-Stopp-Systemen kann der Motor automatisch angehalten werden, wenn alle Bedingungen eines bestimmten Satzes erfüllt werden. Wenn zum Beispiel der Wählhebel auf DRIVE steht, das Bremspedal betätigt, das Gaspedal frei und die Fahrzeuggeschwindigkeit Null ist, kann der Motor 102 automatisch angehalten werden. Eine andere Bedingung, die in diesem Bedingungssatz beinhaltet sein kann, ist, dass keines der Fahrzeuguntersysteme (z. B. Klimaanlage oder Servolenkung) den Motor benötigen, um zu laufen. In einem Start-Stopp-System, in dem alle Bedingungen erfüllt sein müssen, bevor der Motor automatisch angehalten wird, hindert das Start-Stopp-System den Motor nicht nur daran, automatisch gestoppt zu werden, wenn eine der Bedingungen aus dem Satz nicht erfüllt ist, sondern sobald der Motor automatisch angehalten wurde, kann der Motor automatisch neu angelassen werden, wenn sich eine der Bedingungen ändert.
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Das vorstehende Beispiel fortführend, ist eine der üblichen Bedingungen, um einen Motor anzuhalten, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit Null ist. Häufig wird ein Motor nicht angehalten, während sich das Fahrzeug bewegt. In einigen Systemen kann die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als Null aber kleiner als ein unterer Geschwindigkeitsschwellenwert sein, wie zum Beispiel 3 kph oder 5 kph. Hier ermöglicht eine rollendes Start-Stopp-System dem Motor 102 automatisch angehalten zu werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb eines Geschwindigkeitsbereiches liegt. Der Geschwindigkeitsbereich beinhaltet eine obere Schwellenwertgeschwindigkeit und eine untere Schwellenwertgeschwindigkeit. Die untere Schwellenwertgeschwindigkeit kann eine Geschwindigkeit sein, bei der das Fahrzeug unter Verwendung einer Notbremsung angehalten werden kann, wie zum Beispiel bei 0 mph, 2 mph oder 5 mph. Bei der unteren Schwellenwertgeschwindigkeit wird der Spannungsniveauschwellenwert der Anlasserbatterie 118 ausgewählt, um eine Menge von Ladung bereitzustellen, die erforderlich ist, um elektrische Fahrzeugkomponenten zu betreiben, die von der Batterie 118 angetrieben sind. Die obere Schwellenwertgeschwindigkeit kann eine Geschwindigkeit sein, die einer Spannung der Anlasserbatterie 118 zugeordnet ist, die auf einen Ladungszustand hinweist, bei dem die elektrischen Fahrzeugkomponenten, einschließlich elektrischer Servolenkung (EPS), elektrischen Bremsen, elektrischer Stabilitätskontrolle (ESC) und anderen Fahrdynamiksystemen, betrieben werden können, während das Fahrzeug in Bewegung ist. Zusammen mit Fahrzeugsteuersystemen sind Fahrzeugkomfortsysteme wie zum Beispiel Sitzheizungen, eine Klimaanlage und eine Scheibenheizung, wobei diese Systeme beträchtlichen Strom verwenden und es nötig sein kann, dass diese in der Batteriespannungsberechnung berücksichtigt werden.
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Eine andere Fahrzeugeigenschaft, die beim Berechnen eines Motorabschaltpunktes berücksichtigt werden muss, ist eine Kapazität und ein Druck eines Unterdruckbehälters, der verwendet wird, um Bremskraftverstärkterunterdruckunterstützung bereitzustellen. Die obere Schwellenwertgeschwindigkeit kann aus einem Geschwindigkeitsbereich wie zum Beispiel 15 mph bis 60 mph ausgewählt sein. Die Fähigkeit des Fahrzeugs zu lenken und anzuhalten hängt von vielen Bedingungen des Fahrzeugs ab, einschließlich Geschwindigkeit, Gewicht, Neigungswinkel, Bremsbedingungen, Straßenbedingungen und Reifenbedingungen. Wenn sich diese Bedingungen ändern, ändert sich auch die Fähigkeit des Fahrzeugs zu lenken und anzuhalten. Zum Beispiel ist es schwieriger ein Fahrzeug anzuhalten, das bergab fährt, als ein Fahrzeug, das bergauf fahren würde. Daher kann eine Steuerung 120 ausgelegt sein, um einen festen unteren Schwellenwert auf Grundlage einer unteren Geschwindigkeit festzulegen, um vor einer Reihe von Bedingungen zu schützen, die das Anhalten des Fahrzeugs beeinflussen. Die Steuerung 120 kann auch ausgelegt sein, um einen festen oberen Schwellenwert auf Grundlage einer oberen Geschwindigkeit festzulegen, um vor einer Reihe von Bedingungen zu schützen, die das Anhalten des Fahrzeugs beeinflussen. Alternativ kann die Steuerung 120 so ausgelegt sein, dass sie dynamisch den unteren Schwellenwert und oberen Schwellenwert auf Grundlage von den Fahrzeugbedingungen zu einem Zeitpunkt verändert.
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Die Steuerung 120 kann auch so ausgelegt sein, dass sie dynamisch den unteren Schwellenwert und oberen Schwellenwert auf Grundlage von den Fahrzeugbedingungen zu einem Zeitpunkt in der Zukunft verändert. Zum Beispiel kann ein Navigationssystem 132 mit der Steuerung 120 gekoppelt sein, so dass der Steuerung eine Strecke bereitgestellt ist. Die Strecke kann eine Höhenänderung entlang der Strecke beinhalten und den oberen und unteren Geschwindigkeitsschwellenwert entsprechend der Änderungen beim möglichen Bremsen entlang der Strecke anpassen. Die Strecke kann außerdem Änderungen in entsandten Geschwindigkeiten beinhalten, die auf Orte hinweisen, an denen die Bremsen angewendet werden können, um die Geschwindigkeit zu verringern oder ein Gaspedal verwendet werden kann, um die Geschwindigkeit zu erhöhen. Die Strecke kann Orte beinhalten, die mögliche Anhaltepunkte sind, wie zum Beispiel feststehende Orte und dynamische Orte. Ein feststehender Ort, an dem sich ein möglicher Anhaltepunkt befindet, beinhaltet eine Ampel, ein Stoppschild, einen Kreisverkehr oder ein Vorfahrtsschild. Ein dynamischer Ort, an dem sich ein möglicher Anhaltepunkt entlang der Strecke befindet, beinhaltet Orte, die Verkehrsstaus, Wetterbedingungen, Straßenbau oder Unfällen zugeordnet sind. Die vom Navigationssystem 132 angezeigte Strecke kann auf Grundlage von Kartendaten erstellt werden, die in Speicher auf dem System 132 vorinstalliert ist, oder das System 132 kann Daten empfangen, die von einem Remote-Server gestreamt werden. Die Daten können drahtlos unter Verwendung von Mobilfunk-, Wi-Fi- oder anderer Standardtechnologie gestreamt sein. Auf Grundlage der Strecke, Höhenänderungen und möglichen Anhaltepunkten entlang der Strecke kann die Steuerung 120 das Spannungsniveau der Anlasserbatterie 118 anpassen, um einen Ladungszustand der Anlasserbatterie 118 zu erhalten, um Strom für elektrisches Zubehör zurückzuhalten, die von der Batterie 118 angetrieben wird, einschließlich elektrischer Servolenkung (EPS), elektrische Servobremsen, elektrische Stabilitätskontrolle (ESC) und andere Fahrdynamiksysteme.
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Es gibt Bedingungen, unter denen neu anlassen nicht gewünscht sein kann, zum Beispiel, wenn der Fahrzeugführer ein Fahrzeug auf PARK stellen und den Motor ausschalten möchte oder wenn der Fahrzeugführer das Fahrzeug auf NEUTRAL stellen und angehalten belassen möchte. Daher ist die Steuerung 120 in mindestens einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zum Berücksichtigen dieser verschiedenen Anforderungen ausgelegt. Wenn zum Beispiel der Motor 102 automatisch angehalten wurde, während das Fahrzeug auf DRIVE steht und der Wählhebel des Getriebes 104 wird aus DRIVE hinausbewegt, kann die Steuerung 120 zum automatischen Neustarten des Motors 102 unter mindestens einer Bedingung und zum Verhindern des automatischen Neustartens des Motors 102 unter mindestens einer anderen Bedingung ausgelegt sein.
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Die Steuerlogik oder die von dem Steuergerät 120 ausgeführten Funktionen können durch Ablaufdiagramme oder ähnliche Diagramme dargestellt sein, wie zum Beispiel das Ablaufdiagramm 200 in 2. 2 stellt eine repräsentative Steuerstrategie und/oder eine repräsentative Steuerlogik bereit, die unter Verwendung von einer oder mehreren Verarbeitungsstrategien implementiert werden können bzw. kann, wie etwa Abfragen, ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und Ähnliches. Demnach können verschiedene veranschaulichte Schritte oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in manchen Fällen weggelassen werden. Wenngleich nicht immer ausdrücklich veranschaulicht, wird ein Durchschnittsfachmann erkennen, dass eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Schritte oder Funktionen wiederholt durchgeführt werden können, je nach konkret eingesetzter Verarbeitungsstrategie. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht notwendigerweise erforderlich, um die hierin beschriebenen Merkmale und Vorteile zu erreichen, sondern soll die Veranschaulichung und Beschreibung erleichtern. Die Steuerlogik kann hauptsächlich in Software implementiert sein, welche durch ein mikroprozessorgesteuertes Fahrzeug, einen Motor und/oder eine Antriebsstrangsteuerung, wie etwa die Steuerung 120, ausgeführt wird. Selbstverständlich kann die Steuerlogik in Abhängigkeit von der konkreten Anwendung in Software, Hardware oder einer Kombination aus Software und Hardware in einer oder mehreren Steuerungen implementiert sein. Bei einer Implementierung in Software kann die Steuerlogik in einer bzw. einem oder mehreren computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien bereitgestellt sein, auf denen Daten gespeichert sind, welche Code oder Anweisungen darstellen, der bzw. die durch einen Computer zum Steuern des Fahrzeugs oder seiner Teilsysteme ausgeführt wird bzw. werden. Die computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien können eine oder mehrere einer Reihe von bekannten physikalischen Vorrichtungen umfassen, welche ausführbare Anweisungen und zugehörige Kalibrierungsinformationen, Betriebsvariablen und dergleichen elektronisch, magnetisch und/oder optisch speichern.
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2 ist eine Ablaufdarstellung, die einen beispielhaften Algorithmus 200 zum Steuern eines Start-Stopp-Fahrzeugs veranschaulicht. In Operation 202 empfängt die Steuerung Daten von Fahrzeugmodulen, welche die Fahrzeugbedingung angeben. Eine der Bedingungen ist, dass der Motor läuft, während die Zündung des Fahrzeugs eingeschaltet ist und das Fahrzeug entweder angehalten oder in Bewegung ist.
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In Operation 202 zweigt die Steuerung auf Grundlage eines Vortriebsbedarfs ab. Wenn es einen Vortriebsbedarf gibt, zweigt die Steuerung zurück zu Operation 202. Ein Vortriebsbedarf ist ein Bedarf, dem Fahrzeug Vortriebskraft bereitzustellen. Der Vortriebsbedarf beinhaltet Betätigen des Gaspedals des Fahrzeugs oder einen Vortriebsbedarf von einem Geschwindigkeitsregelungsmodul. Häufig resultiert der Vortriebsbedarf darin, dass eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs entweder erhöht oder konstant gehalten wird. Ein Vortriebsbedarf kann jedoch auftreten und die resultierende Fahrzeuggeschwindigkeit kann sich verringern, wie zum Beispiel unter der Bedingung, dass ein Fahrzeug einen steilen Berg hinauffährt. Unter Abwesenheit eines Vortriebsbedarfs, wenn zum Beispiel keine externe Kraft auf das Gaspedal angewendet wird (z. B. wenn ein Fahrer seinen Fuß vom Gaspedal genommen hat), wird die Steuerung zu Operation 206 abzweigen.
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In Operation 206 empfängt die Steuerung Signale von Fahrzeugsensoren, wie zum Beispiel 128 oder Fahrzeugmodulen, wie zum Beispiel der Bremssteuerung 126, einem Antriebsstrangsteuermodul (PCM), einem Getriebesteuermodul (TCM) oder einem elektrischen Stabilitätssteuermodul (ESC). Die Steuerung vergleicht die derzeitige Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer oberen Fahrzeuggeschwindigkeit. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher ist als die obere Fahrzeuggeschwindigkeit, zweigt die Steuerung zu Operation 208 ab. In Operation 208 verhindert die Steuerung das Start-Stopp-Merkmal, indem verhindert wird, dass die Steuerung den Motor automatisch anhält. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer ist als die untere Fahrzeuggeschwindigkeit, zweigt die Steuerung zu Operation 210 ab.
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In Operation 210 wird die Batteriespannung mit einem oberen Batteriespannungsprofil verglichen. Das obere Batteriespannungsprofil kann eine konstante Spannung sein oder das Profil kann auf der Grundlage von Fahrzeugbedingungen variieren. Zum Beispiel kann das obere Batteriespannungsprofil eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit sein, oder kann eine Funktion anderer Fahrzeugeigenschaften sein, einschließlich Neigungswinkel und Gewicht. Die Funktion des oberen Batteriespannungsprofils mit Fahrzeuggeschwindigkeit oder anderen Fahrzeugeigenschaften kann eine lineare Beziehung oder eine gekrümmte Beziehung sein oder einem anderen mathematischen Ausdruck folgen. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer oder gleich des oberen Spannungsprofils ist, zweigt die Steuerung zu Operation 208 ab. In Operation 208 verhindert die Steuerung das Start-Stopp-Merkmal, indem verhindert wird, dass die Steuerung den Motor automatisch anhält. Wenn die Batteriespannung höher als das obere Spannungsprofil ist, zweigt die Steuerung zu Operation 212 ab.
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In Operation 212 wird die Steuerung zu Operation 208 abzweigen, wenn Verhinderer des automatischen Anhaltens anwesend sind. In Operation 208 verhindert die Steuerung das Start-Stopp-Merkmal, indem verhindert wird, dass die Steuerung den Motor automatisch anhält. Ein Verhinderer des automatischen Anhaltens ist eine Bedingung, in welcher der Motor nicht automatisch angehalten werden sollte, zum Beispiel ein Diagnosemodus kann erfordern, dass der Motor weiterläuft, was ein Verhinderer des automatischen Anhaltens ist. Andere Verhinderer des automatischen Anhaltens können eine Motortemperatur, eine Anfrage für Fahrerkabinenwärme und eine Anfrage für Vakuum im Motoransaugtrakt sein. Wenn es keine Verhinderer des automatischen Anhaltens gibt, zweigt die Steuerung zu Operation 214 ab.
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In Operation 214 ermöglicht die Steuerung automatisches Anhalten auf Grundlage von anderen Kriterien, wie der Eingabe von Fahrzeugsensoren. Die Signale von den Sensoren können auf eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs, eine auf ein Bremspedal angewendete Kraft (oder deren Abwesenheit), eine auf ein Gaspedal angewendete Kraft (oder deren Abwesenheit), einen Neigungswinkel des Fahrzeugs, ein Gewicht des Fahrzeugs, ein Betriebsmodus, wie zum Beispiel ein Diagnosemodus, die Verwendung von Fahrzeugzubehör, wie zum Beispiel Sitzheizungen oder Klimaanlage, oder andere Fahrzeugeigenschaften hinweisen. Danach geht die Steuerung zu Operation 216 über.
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In Operation 216 zweigt die Steuerung auf Grundlage von Eingaben ab, die auf einen Vortriebsbedarf hinweisen. Wenn ein Vortriebsbedarf festgestellt wird, zweigt die Steuerung zu Operation 220 ab. In Operation 220 lässt die Steuerung den Motor neu an. In Abwesenheit eines Vortriebsbedarfs zweigt die Steuerung zu Operation 218 ab.
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In Operation 218 erhält die Steuerung die Auto-Stopp-Bedingung und geht zu Operation 222 über. In Operation 222 wird die Steuerung die Fahrzeuggeschwindigkeit mit einem unteren Geschwindigkeitsschwellenwert vergleichen. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher ist als der untere Geschwindigkeitsschwellenwert, zweigt die Steuerung zurück zu Operation 218. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer oder gleich des unteren Geschwindigkeitsschwellenwertes ist, zweigt die Steuerung zu Operation 224 ab.
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In Operation 224 vergleicht die Steuerung die Batteriespannung mit einem unteren Spannungsschwellenwertprofil. Wenn die Batteriespannung geringer als das untere Spannungsprofil ist, zweigt die Steuerung zu Operation 220 ab. In Operation 220 lässt die Steuerung den Motor neu an. Wenn die Batteriespannung höher als oder gleich des unteren Spannungsprofils ist, zweigt die Steuerung zu Operation 226 ab. In Operation 226 hält die Steuerung den Motor automatisch angehalten.
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3 ist eine graphische Darstellung 300, die Fahrzeugeigenschaften in Bezug auf Zeit 302 veranschaulicht. Die Fahrzeugeigenschaften beinhalten ein Fahrzeuggeschwindigkeitsprofil 304, ein Motordrehzahlprofil 306, ein Bremspedalsensorsignal 308 und ein Batteriespannungsschwellenwertprofil 310. Das Batteriespannungsschwellenwertprofil 310 kann einen Batteriespannungsschwellenwertverlauf 312 beinhalten, der sich über einen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich ändert, der einen oberen Schwellenwert und einen unteren Schwellenwert aufweist. Der obere Schwellenwert kann ein feststehender Wert sein, wie zum Beispiel ein festgelegter oberer Geschwindigkeitsschwellenwert, der auf kalibrierten Parametern, wie zum Beispiel einer Bruttofahrzeuggewichtsbewertung (GVWR), basieren kann, oder der obere Schwellenwert kann eine Variable sein, die auf einem berechneten Fahrzeuggewicht basieren kann, das zusätzliches Gewicht beinhalten kann, wie zum Beispiel ein Anhänger, oder einem Neigungswinkel des Fahrzeugs. Der untere Schwellenwert kann auch ein feststehender Wert sein, wie zum Beispiel ein festgelegter unterer Geschwindigkeitsschwellenwert, der auf einer Fähigkeit des Fahrzeugs basieren kann, anzuhalten auf Grundlage von einer Anwendung einer Notbremsung oder einer Anwendung einer Schaltsperre eines Getriebes, mit der in Eingriff getreten wird, indem das Getriebe auf PARK geschaltet wird. Der untere Schwellenwert kann auch variabel sein.
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Ein anderer hier gezeigter Aspekt ist, dass das automatische Start-Stopp nicht eingeschaltet ist, bis die Bremse angewendet wird, wie hier als ein Zeitpunkt 314 gezeigt wird. Somit beginnt der Batterieladungsschwellenwertverlauf 312 zum Punkt 314 und endet an Punkt 316, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter den unteren Fahrzeuggeschwindigkeitsschwellenwert sinkt. Die Änderung des Batteriespannungsschwellenwertverlaufs 312 kann eine Funktion von Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeugneigung oder anderer vorstehend beschriebener Eigenschaften sein. Hier veranschaulicht das Fahrzeuggeschwindigkeitsprofil 304 Schwankungen in der Fahrzeuggeschwindigkeit, wie zum Beispiel wenn ein Fahrzeug bis zu einem Anhaltepunkt, wie zum Beispiel einer Ampel oder einem Stoppschild, langsamer wird. Das entsprechende Motordrehzahlprofil 306 schwankt, wenn sich der Vortriebsbedarf ändert, und an einem Zeitpunkt 314, in Abwesenheit von Vortriebsbedarf und einem Signal, das auf eine Anwendung eines Bremspedals hinweist, wie aus dem Bremssensorsignalprofil 308 gezeigt ist, schaltet sich der Motor aus. Das Abschalten des Motors kann auftreten, wenn die Batteriespannung über dem Batteriespannungsschwellenwertprofil 310 oder dem Batteriespannungsschwellenwertverlauf 312 liegt.
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Grundsätzlich kann der Motor 102 automatisch neu angelassen werden, wenn sich das Fahrzeug 100 bewegt und der Motor 102 angehalten ist und der Fahrzeugführer seinen Fuß vom Bremspedal 124 nimmt (z. B. wird keine externe Kraft auf das Bremspedal 124 festgestellt) oder wenn die Batteriespannung unter ein Batteriespannungsschwellenwertprofil 310 oder Batteriespannungsschwellenwertverlauf 312 sinkt. Und wenn der Motor 102 angehalten ist, kann der Motor 102 automatisch wieder angelassen werden, wenn der Fahrzeugführer mit seinem Fuß das Gaspedal 122 betätigt (z. B. eine externe Kraft auf das Gaspedal 122 wird festgestellt) oder wenn die Batteriespannung unter ein Batteriespannungsschwellenwertprofil 310 oder einen Batteriespannungsschwellenwertverlauf 312 sinkt. Gleichermaßen kann der Motor 102 automatisch angehalten werden, wenn sich das Fahrzeug 100 bewegt und der Motor 102 läuft und der Fahrzeugführer mit seinem Fuß Kraft auf das Bremspedal 124 anwendet (z. B. wird eine externe Kraft auf das Bremspedal 124 festgestellt) und oder wenn die Batteriespannung ein Batteriespannungsschwellenwertprofil 310 oder einen Batteriespannungsschwellenwertverlauf 312 übersteigt. Und wenn der Motor 102 läuft, kann der Motor 102 automatisch angehalten werden, wenn der Fahrzeugführer seinen Fuß vom Gaspedal 122 nimmt (z. B. keine externe Kraft auf das Gaspedal 122 festgestellt wird) oder wenn die Batteriespannung ein Batteriespannungsschwellenwertprofil 310 oder einen Batteriespannungsschwellenwertverlauf 312 übersteigt.
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Die hierin offenbarten Verfahren, Methoden oder Algorithmen können einer Verarbeitungsvorrichtung, einer Steuerung oder einem Computer zuführbar sein/davon angewendet werden, die/der eine existierende programmierbare elektronische Steuerungseinheit oder eine spezielle elektronische Steuereinheit enthalten kann. Ebenso können die Verfahren, Methoden oder Algorithmen als Daten und Anweisungen gespeichert werden, die von einer Steuerung oder einem Computer in vielen Formen einschließlich, aber nicht ausschließlich, Information, die permanent auf nicht beschreibbaren Speichermedien wie Nur-Lese-Speicher-Vorrichtungen (ROM) gespeichert sind, und Informationen, die veränderbar auf beschreibbaren Speichermedien wie Disketten, Magnetbändern, Compact Discs (CDs), Direktzugriffsspeichern (RAM) und weiteren magnetischen und optischen Medien gespeichert sind, durchführbar sind. Die Verfahren, Methoden und Algorithmen können auch in einem Softwareablaufobjekt angewendet werden. Alternativ können die Verfahren, Methoden oder Algorithmen in ganz oder teilweise unter Verwendung geeigneter Hardwarekomponenten ausgebildet werden, wie anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), feldprogrammierbare Gate-Anordnungen (FPGAs), Zustandsmaschinen, Steuerungen oder weitere Hardwarekomponenten oder Vorrichtungen oder eine Kombination von Hardware-, Software- und Firmware-Komponenten.
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Obwohl vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, welche die Patentansprüche umschließen. Die in der Patentschrift verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Obwohl verschiedene Ausführungsformen so beschrieben sein können, dass sie gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen auf dem Stand der Technik in Bezug auf eine oder mehrere erwünschte Eigenschaften Vorteile bereitstellen oder bevorzugt sind, wird ein Durchschnittsfachmann erkennen, dass ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften in Frage gestellt werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erreichen, welche von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängig sind. Diese Attribute können unter anderem Folgendes einschließen: Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, bequeme Montage usw. Daher liegen Ausführungsformen, welche in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen auf dem Stand der Technik beschrieben werden, nicht außerhalb des Geltungsbereichs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
