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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Offenbarung betrifft ein Fahrzeugsystem zum Lenken eines Fahrzeugs während eines Start-Stopp-Ereignisses und ein Verfahren zum Betreiben desselben.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Beim Kraftstoffeffizienz- und Emissionsverhalten eines Automobils handelt es sich um eine Eigenschaft mit großer Bedeutung. Eine höhere Kraftstoffeffizienz- und niedrigere Emissionseinstufung können ein Fahrzeug für mögliche Käufer ansprechender machen und einem Automobilhersteller helfen, Kraftstoffeffizienz- und Emissionsnormen einzuhalten, die von den Landesregierungen auferlegt werden. Für herkömmliche Benzin- oder Dieselfahrzeuge handelt es sich bei einem Verfahren zum Verringern des Kraftstoffverbrauchs um die Verwendung eines Mikrohybrid- oder Start-Stopp-Antriebsstrangsystems, das seinen Motor selektiv während Abschnitten eines Fahrzyklus abschaltet (Autostopp-Ereignis).
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Einige Fahrzeuge beinhalten ein System zur aktiven Vorderradlenkung (Active Front Steering - AFS), um die Lenkleistung zu verbessern. Das AFS-System kann elektro-mechanisch sein und einen elektronisch gesteuerten Motor und ein Getriebe beinhalten, das hauptsächlich auf Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Lenkradwinkels einen zusätzlichen Lenkwinkel überlagert. Unter bestimmten Bedingungen wie etwa einem Autostopp-Ereignis, wird der AFS-Motor angehalten oder gestoppt, damit eine Bewegung des Lenkrads die Stellung der Räder nicht verändert. Wenn der AFS-Motor gestoppt ist, hält der AFS-Motor die gegenwärtige Stellung unabhängig von einer zusätzlichen Bewegung des Lenkrads. Da der AFS-Motor den Winkel der Fahrzeugräder hält, kann eine Bewegung des Lenkrads einen Versatz oder Fehler zwischen dem Lenkrad und den Fahrzeugrädern verursachen.
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KURZDARSTELLUNG
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Gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung wird ein Verfahren zum Steuern eines aktiven Lenksystems bereitgestellt. Das Verfahren kann das Antreiben eines elektrischen Aktors, der mit einem Lenkmechanismus gekoppelt ist, um einen Antriebswinkel des Fahrzeugs und einen Lenkradwinkel des Fahrzeugs zu synchronisieren, durch eine Steuerung als Reaktion auf einen Parameter beinhalten, der darauf hinweist, dass ein Radschlupf-Ereignis einen Schwellenwert überschreitet und dass der Lenkradwinkel größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform dieser Offenbarung wird ein Fahrzeugsystem bereitgestellt. Das System kann einen Motor beinhalten, der dazu konfiguriert ist, automatisch zu stoppen und automatisch zu starten. Das System kann zudem eine Steuerung beinhalten, die dazu konfiguriert ist, einen Autostart des Motors als Reaktion darauf zu initiieren, dass eine Differenz zwischen einem Lenkradwinkel und einem Antriebswinkel größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.
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Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform dieser Offenbarung wird ein Fahrzeug bereitgestellt. Das Fahrzeug kann einen Motor beinhalten, der dazu konfiguriert ist, automatisch zu stoppen und automatisch zu starten. Das System kann zudem eine Steuerung beinhalten, die dazu programmiert ist, einen elektrischen Aktor, der mit einem Lenkmechanismus gekoppelt ist, um einen Antriebswinkel des Fahrzeugs und einen Lenkradwinkel des Fahrzeugs zu synchronisieren, als Reaktion auf einen Parameter anzutreiben, der darauf hinweist, dass ein Radschlupf-Ereignis einen Schwellenwert überschreitet und dass der Lenkradwinkel größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Schema eines beispielhaften Lenksystems, das eine aktive Vorderradlenkung beinhaltet.
- 2 ist ein Schema eines beispielhaften Stopp/Start-Fahrzeugs, das typische Komponenten veranschaulicht.
- 3 ist ein Betriebsablaufdiagramm des Stopp/Start-Fahrzeugs und des zugeordneten Lenksystems gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Offenbarung.
- 4 ist ein Betriebsablaufdiagramm des Stopp/Start-Fahrzeugs und des zugeordneten Lenksystems gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Offenbarung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden hier nach Bedarf offenbart; dabei versteht es sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen für die Erfindung, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt sein kann, lediglich beispielhaft sind. Die Figuren sind nicht zwingend maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Demnach sind hier offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren.
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Unter gewissen Umständen können ein Winkel eines Lenkrads und ein Winkel der Fahrzeugräder (z. B. ein Antriebswinkel) nicht zusammenpassen. Ein Synchronisieren des Antriebswinkels und des Lenkradwinkels kann unter Bedingungen mit niedriger Traktion schwierig sein. Um diesen Fehlzustand zu korrigieren, kann eine Steuerung einen elektrischen Aktor antreiben, der mit einem Lenkmechanismus gekoppelt ist, um einen Antriebswinkel des Fahrzeugs und einen Lenkradwinkel des Fahrzeugs zu synchronisieren.
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Eine Aufgabe der Steuerung eines Start-Stopp-Fahrzeugantriebsstrangs kann das Stoppen eines Motors, wie etwa eines Verbrennungsmotors (z. B. ein Benzinmotor oder ein Dieselmotor), beinhalten. Die Steuerung kann verwendet werden, um den Motor zu stoppen, 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 stoppen. 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, das Gewicht des Fahrzeugs oder andere Fahrzeugeigenschaften hinweisen. Bei einem rollenden Start-Stopp-System (RSS) handelt es sich um eine Erweiterung eines herkömmlichen Start-Stopp-Systems.
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Ein herkömmliches Start-Stopp-System kann dazu konfiguriert sein, den Motor automatisch zu stoppen, wenn sich das Fahrzeug nicht bewegt (z. B. 0 mph), eine Kraft auf das Bremspedal angewendet wird und sich der Spannungspegel der Fahrzeugbatterie über einem Schwellenwert befindet. Der Schwellenwert wird auf Grundlage der Energie ausgewählt, die benötigt wird, um den Motor mit einem elektrischen Anlasser zu starten. Sobald der Motor gestoppt ist, kann die Steuerung automatisch den Motor starten, falls der Wählhebel auf Fahren gestellt ist und eine Abwesenheit von Kraft, die auf das Bremspedal angewendet wird, vorliegt. In anderen Ausführungsformen eines Start-Stopp-Fahrzeugs kann die Steuerung dazu konfiguriert sein, den Motor automatisch zu stoppen, wenn sich das Fahrzeug in einer Geschwindigkeit unter einem unteren Geschwindigkeitsschwellenwert bewegt (z. B. 2 mph oder 4 mph), eine Kraft auf das Bremspedal angewendet wird und sich der Spannungspegel der Fahrzeugbatterie über einem Schwellenwert befindet. Zusammen mit dem herkömmlichen Start-Stopp-Steuersystem kann ein Fahrzeug dazu konfiguriert sein, den Motor per Start-Stopp zu steuern, wenn sich das Fahrzeug in einer Bewegung über einem unteren Schwellenwert befindet. Dieses System wird auch als rollendes Start-Stopp-System (Rolling Start-Stop System - RSS) bezeichnet.
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Ein RSS kann zusätzliche Vorteile aufweisen, wie etwa 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 zu stoppen, sobald der Fahrer die Bremsen anwendet, die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Schwellenwert für eine obere Fahrzeuggeschwindigkeit liegt, eine Drehmomentwandlerkupplung des Getriebes geöffnet ist und sich das Getriebe in dem geeigneten Gang befindet.
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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 zur Umsetzung über eine Reihe von modernen Fahrzeugen für alle Schlüsselmärkte der Welt berücksichtigt. Ein RSS-System kann ein Batteriesystem beinhalten, das eine einzelne Batterie, zwei Batterien oder eine beliebige Anzahl von Batterien implementiert haben kann. Das Batteriesystem kann eine Betriebsspannung aufweisen, die ungefähr gleich zu einer Standardfahrzeugbatterie (d. h. 12 Volt) ist, oder bei anderen Spannungen (z. B. 24 V, 48 V) betrieben werden. RSS-Systeme können eine beliebige Kombination von gleichen oder unterschiedlichen Technologien von Batterien oder Stromquellen, wie zum Beispiel Bleisäure, verstärkte geflutete (Enhanced Flodded - EFB), absorbierende Glasmatte (AGM), Li-Ion oder jede andere Batterietechnik verwenden.
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Eine der Herausforderungen bei der Umsetzung der RSS-Technik in Fahrzeugen ist die Steuerung des Lenksystems des Fahrzeugs während Situationen mit niedriger Leistung (Autostopp-Ereignis). Wenn das Fahrzeug gestoppt wird, kann nicht ausreichend Energie vorhanden sein, um den AFS-Motor anzutreiben, um den Antriebswinkel der Fahrzeugräder einzustellen, um dem Winkel des Lenkrads zu entsprechen. Die Herausforderung kann sich noch komplizierter gestalten, wenn das Fahrzeug auf einer Fläche mit niedriger Reibung, z. B. Schnee, Regen oder Eis, betrieben wird. Sensoren, die dazu konfiguriert sind, derartige Bedingungen zu erfassen, können mit einer Steuerung kommunizieren, um die AFS- und RSS-Systeme zu verändern.
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Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Darstellung eines beispielhaften Lenksystems 28 für ein Fahrzeug 10 veranschaulicht. Das Lenksystem 28 kann ein Modul 20 zur aktiven Vorderradlenkung (Active Front Steering - AFS) beinhalten. Das AFS-Modul 20 kann das Antreiben des Lenkmechanismus 24 unterstützen, um ein Übersetzungsverhältnis, mit dem sich die Räder als Reaktion auf eine Drehung eines Lenkrads drehen, zu variieren. Beispielsweise kann bei niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeiten ein niedriges Übersetzungsverhältnis derart umgesetzt werden, dass das Lenkrad für einen bestimmten Lenkwinkel weniger eingeschlagen werden muss. Dies ermöglicht, dass mit weniger Lenkradeingabe scharfe Kurven gefahren werden können. Bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten kann das Übersetzungsverhältnis derart erhöht werden, dass das Lenkrad für einen bestimmten Lenkwinkel mehr eingeschlagen wird. Dies reduziert die Anfälligkeit des Lenksystems 28 für Änderungen an dem Lenkrad bei höheren Geschwindigkeiten. Das Endergebnis ist, dass die Räder als Reaktion auf eine Drehung des Lenkrads bei höheren Geschwindigkeiten weniger einschlagen.
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Das Lenksystem 28 kann ein elektrisches Servolenkungs(Electric Power Assisted Steering - EPAS)-Modul 22 beinhalten, das mit dem Lenkmechanismus 24 zusammenarbeiten kann. Das EPAS-Modul 22 kann das Antreiben des Lenkmechanismus 24 unterstützen, um die Höhe des Bedieneraufwands zu reduzieren, der zum Lenken des Fahrzeugs 10 benötigt wird. Das EPAS-Modul 22 kann einen Elektromotor beinhalten, der beim Antreiben des Lenkmechanismus 24 hilft. Das EPAS-Modul 22 kann zusätzlich zu dem durch den Betreiber bereitgestellten Drehmoment ein Drehmoment ergänzen, um die Richtung der Vorderräder zu ändern.
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Das Lenksystem 28 kann ein Lenkrad 50 beinhalten, das durch den Betreiber betrieben wird. Das Lenksystem 28 kann die Bewegung des Lenkrads 50 in eine Verschiebung der Vorderräder 52 umwandeln, um eine Richtungsänderung des Fahrzeugs 10 zu veranlassen. Bei dem Lenkmechanismus 24 kann es sich um eine Konfiguration aus Zahnstange 60 und Zahnrad 62 handeln, wobei die Vorderräder 52 mit der Zahnstange 60 gekoppelt sind und das Lenkrad 50 mit dem Zahnrad 62 gekoppelt ist.
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Das AFS-Modul 20 kann einen elektrischen Aktor oder eine elektrische Maschine 56 beinhalten, der bzw. die mit einem Stirnrad- oder einem Planetenradsatz 58 gekoppelt ist. Die elektrische Maschine 56 kann das Zahnrad 62 dazu veranlassen, sich zu drehen, was die Zahnstange 60 dazu veranlassen kann, sich zu bewegen, und die Vorderräder 52 dazu veranlassen kann, die Richtung zu ändern. Das Lenkrad 50 kann auch durch den AFS-Radsatz 58 gekoppelt sein. Ein variables Übersetzungsverhältnis zwischen dem Lenkrad 50 und den Rädern 52 kann durch das Betreiben des AFS-Moduls 20 zum Antreiben des Zahnrads 62 veranlasst werden, wenn das Lenkrad 50 eingeschlagen wird. Bei dem Übersetzungsverhältnis kann es sich um ein Verhältnis zwischen dem Lenkradwinkel und einem Winkel handeln, in dem die Räder eingeschlagen sind (z. B. ein Antriebswinkel). Eine Steuerung 54 kann ein Lenkradwinkeleingabesignal 64 empfangen, das auf eine Stellung des Lenkrads 50 hinweist und kann eines oder mehrere Ausgangssignale 66 erzeugen, um die elektrische Maschine 56 zu betreiben. Zusätzliche Eingaben und Ausgaben können durch die Steuerung 54 genutzt werden. Die Steuerung 54 kann mit anderen Steuerungen, wie etwa einer Motorsteuerung oder einer Fahrzeugsystemsteuerung, kommunizieren.
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Die Steuerung 54 kann dazu programmiert sein, das Lenkradwinkeleingabesignal 64 von dem Lenkrad 50 zu überwachen. Die Steuerung 54 kann zudem dazu programmiert sein, den Antriebswinkel zu überwachen. Für die Zwecke dieser Offenbarung bedeutet „Antriebswinkel“ die gegenwärtige Stellung der Räder 52. Die Steuerung 54 kann eine Stellungsdifferenz zwischen dem Lenkradwinkel und dem Antriebswinkel (z. B. AFS-Fehler) bestimmen. Auf Grundlage des AFS-Fehlers kann die Steuerung 54 einen Bedarfsstrom für die elektrische Maschine 56 bestimmen. Die Steuerung 54 kann den Strom durch die elektrische Maschine 56 über die Ausgabesignale 66 steuern.
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Das AFS-Modul 20 kann einen Sperrmechanismus 68 beinhalten. Bei dem Sperrmechanismus 68 kann es sich um eine magnetbetriebene Vorrichtung handeln, die, wenn sie betätigt wird, die elektrische Maschine 56 daran hindert, das Zahnrad 62 zu drehen. Wenn der Sperrmechanismus 68 in Eingriff genommen ist, kann das AFS-Modul 20 das Lenken des Fahrzeugs nicht unterstützen und das Lenken wird unter Verwendung einer Ausgabe des Lenkrads 50 erreicht. Der Sperrmechanismus 68 kann durch ein Ausgabesignal 70 von der Steuerung 54 gesteuert werden.
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Die Module für EPAS 22 und AFS 20 sind mit einem Leistungsnetz 18 gekoppelt und leiten elektrische Leistung aus der elektrischen Maschine 14 oder der Batterie 119 ab. Im Betrieb können die Module für EPAS 22 und AFS 20 eine bedeutende Menge Strom aus dem Leistungsnetz 18 beziehen. Unter Bedingungen, in denen der Motor 102 läuft und die elektrische Maschine 14 elektrische Leistung an das Leistungsnetz 18 liefert, kann die in der Batterie 119 gespeicherte Energie nicht aufgebraucht werden. Wenn der Motor 102 jedoch nicht läuft, wird die elektrische Leistung durch die Batterie 119 bereitgestellt. Das Ergebnis kann ein Spannungsabfall des Leistungsnetzes 18 sein, was sich negativ auf die Module für EPAS 22 oder AFS 20 auswirken kann. Beispielsweise kann die Spannung weit genug abfallen, dass die Module für EPAS 22 oder AFS 20 nicht mehr angemessen arbeiten können.
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Unter Bezugnahme auf 2 beinhaltet ein Mikrohybridfahrzeug 10 (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 Abtriebswelle 108, die in Antriebsverbindung mit einem Differential 110 steht. Das Differential 110 stellt für die angetriebenen Räder 114A und 114B über eine oder mehrere Achsen - wie zum Beispiel Halbwellen 112A und 112B - selektiv Leistung bereit. In einigen Ausführungsformen ist das Differential 110 innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet. Das Fahrzeug 10 beinhaltet zudem einen Motoranlasser 116, der dazu konfiguriert ist, die Kurbelwelle zu drehen, um den Motor 102 als Reaktion auf ein Motorstartsignal von der Steuerung 54 zu drehen. Bei dem Motoranlasser 116 kann es sich um einen erweiterten Anlasser handeln, der speziell für den Zyklus mit erhöhter Last ausgestaltet ist, der einem Mikrohybridfahrzeug zugeordnet ist. Der Anlasser 116 wird von einer Batterie 119 angetrieben, bei der es sich um eine 12-Volt-Batterie, eine 24-Volt-Batterie, eine 48-Volt-Batterie oder eine andere Niederspannungsbatterie oder Hochspannungsbatterie handeln kann.
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Bei einer Niederspannungsbatterie handelt es sich um eine Batterie mit einer Gleichspannung unter 100 Volt, bei einer Hochspannungsbatterie handelt es sich eine Batterie mit einer Gleichspannung gleich oder größer 100 Volt. In einigen Ausführungsformen kann der Motor mehrere Anlasser beinhalten. Ein erster Anlasser 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. Insbesondere im Fall von RSS kann das Fahrzeug ein Doppelbatteriesystem aufweisen, d. h. eine 12-Volt-Batterie zum Anlassen und eine 12-Volt-Batterie zum Unterstützten der elektrischen Verbraucher, wenn der Motor ausgeschaltet ist und sich das Fahrzeug bewegt. Die zwei Batterien sind typischerweise durch einen Trennschalter isoliert.
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Ein Gaspedal 122 stellt Bedieneingaben zum Steuern einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 bereit. Das Pedal 122 kann einen Pedalstellungssensor beinhalten, der ein Pedalstellungssignal für die Steuerung 54 bereitstellt, die Steuersignale für den Motor 102 bereitstellt.
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Ein Bremspedal 124 stellt Bedieneingaben zum Steuern der Bremsen des Fahrzeugs bereit. Die Bremssteuerung 126 empfängt Bedieneingaben durch ein Bremspedal 124 und steuert ein Reibungsbremssystem, das die Radbremsen 130A und 130B beinhaltet und das betrieben werden kann, um eine Bremskraft auf die Fahrzeugräder, wie etwa Fahrzeugrad 114A und Fahrzeugrad 114B, anzuwenden. Das Pedal 124 kann einen Pedalstellungssensor beinhalten, der ein Pedalstellungssignal für die Steuerung 54 bereitstellt. Das Fahrzeug kann eine elektrische Parkbremse beinhalten, die in Kommunikation mit der Steuerung 54 steht. Die Steuerung 54 ist dazu programmiert, automatisch mit der Parkbremse in Eingriff zu treten, wenn dies gewünscht wird.
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In einer weiteren Ausführungsform kann das Fahrzeug mit einem manuellen Getriebe und einem zugeordneten Kupplungspedal (nicht veranschaulicht) ausgestattet sein. Wie das vorstehend erwähnte Pedal 124 kann das Kupplungspedal mit einem Pedal sensor ausgestattet sein, der ein Pedalstellungssignal für die Steuerung 54 bereitstellt.
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Bei der Steuerung 54 kann es sich um eine Vielzahl von Steuerungen handeln, die über einen seriellen Bus (z. B. Controller Area Network (CAN), FlexRay, Ethernet usw.) oder über dedizierte elektrische Leitungen kommunizieren können. Die Steuerung beinhaltet im Allgemeinen eine beliebige Anzahl von Mikroprozessoren, Mikrocontrollern, ASICs, ICs, einen flüchtigen (z. B. RAM, DRAM, SRAM etc.) und nichtflüchtigen Speicher (z. B. FLASH, ROM, EPROM, EEPROM, MRAM etc.) und Softwarecode, um zum Ausführen einer Reihe von Operationen zusammenzuwirken. Die Steuerung kann zudem vorbestimmte Daten oder „Lookup-Tabellen“ beinhalten, die auf Berechnungen und Prüfdaten beruhen 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. Im hier verwendeten Sinne bezieht sich ein Verweis auf „eine Steuerung“ auf eine oder mehrere Steuerungen.
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Wie vorstehend angemerkt, beinhalten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Steuersystem zum Steuern eines Start-Stopp-Systems für einen Motor in einem Fahrzeug, wie etwa der Motor 102 und das Fahrzeug 10. Ein derartiges Steuersystem kann durch eine oder mehrere Steuerungen verkörpert sein, wie etwa die Steuerung 54. Ein Ziel eines Fahrzeug-Start-Stopp-Systems ist es, den Motor unter bestimmten Bedingungen automatisch zu stoppen, 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 gestoppt werden („automatisch gestoppt“), wenn alle oder ein bestimmter Satz von Bedingungen erfüllt werden. Falls beispielsweise der Wählhebel auf DRIVE steht, das Bremspedal betätigt wird, das Gaspedal losgelassen wird und die Fahrzeuggeschwindigkeit null ist, kann der Motor 102 automatisch gestoppt werden. Eine andere Bedingung, die in diesem Bedingungssatz beinhaltet sein kann, ist, dass keines der Fahrzeugteilsysteme (z. B. Klimaanlage oder Servolenkung) erfordert, dass der Motor läuft. In einem Start-Stopp-System, in dem alle Bedingungen erfüllt sein müssen, bevor der Motor automatisch gestoppt 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 gestoppt wurde, kann der Motor automatisch neu angelassen werden, wenn sich eine beliebige der Bedingungen ändert.
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Das vorstehende Beispiel fortführend, ist eine der üblichen Bedingungen, um einen Motor zu stoppen, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit oder ein Fahrzeugtempo null ist. Häufig wird ein Motor nicht gestoppt, während sich das Fahrzeug bewegt. In einigen Systemen kann das Fahrzeugtempo größer als null aber kleiner als ein unterer Geschwindigkeitsschwellenwert sein, wie zum Beispiel 1,5 mph oder 3,5 mph. Hier ermöglicht ein rollendes Start-Stopp-System es dem Motor 102, automatisch gestoppt zu werden, falls die Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb eines Geschwindigkeitsbereiches liegt.
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Eine weitere Fahrzeugeigenschaft, die beim Berechnen eines Motorabschaltpunktes berücksichtigt werden muss, ist eine Kapazität und ein Druck eines Unterdruckbehälters, der verwendet wird, um Bremskraftverstärkerunterdruckunterstützung bereitzustellen. Die obere Schwellenwertgeschwindigkeit kann aus einem Geschwindigkeitsbereich wie etwa 15 mph bis 60 mph ausgewählt sein. Die Fähigkeit des Fahrzeugs zu lenken und zu stoppen 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 zu stoppen. Beispielsweise ist es schwieriger, ein Fahrzeug zu stoppen, das bergab fährt, als wenn das Fahrzeug bergauf fahren würde. Daher kann eine Steuerung 54 dazu konfiguriert sein, einen festen unteren Schwellenwert auf Grundlage einer unteren Geschwindigkeit festzulegen, um sich vor einer Reihe von Bedingungen zu schützen, die das Stoppen des Fahrzeugs beeinflussen. Die Steuerung 54 kann zudem dazu konfiguriert sein, einen festen oberen Schwellenwert auf Grundlage einer oberen Geschwindigkeit festzulegen, um vor einer Reihe von Bedingungen zu schützen, die das Stoppen des Fahrzeugs beeinflussen. Alternativ kann die Steuerung 54 derart konfiguriert sein, den unteren Schwellenwert und oberen Schwellenwert auf Grundlage von den Fahrzeugbedingungen zu einem Zeitpunkt dynamisch zu verändern.
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Das Fahrzeug 10 kann ausgestattet sein, um das Vorhandensein eines Straßenbelags mit niedriger Reibung zu erfassen oder zu bestimmen. Das Vorhandensein eines Straßenbelags mit niedriger Reibung kann dazu führen, dass die Räder 52 rutschen oder leer durchdrehen, und folglich das Fahrzeug davon abhalten, die geforderte Geschwindigkeit zu erreichen. Insbesondere kann das Fahrzeug 10 einen Temperatursensor 138 beinhalten, der mit den Fahrzeugsensoren 128 und der Steuerung 54 kommuniziert. Falls die das Fahrzeug 10 umgebende Umgebungstemperatur unter einem Schwellenwert (z. B. 32 Grad Fahrenheit) liegt, kann die Steuerung 54 die Wahrscheinlichkeit eines Reifenschlupf-Ereignisses bestimmen. Das Fahrzeug kann auch einen Regensensor 140 beinhalten, der mit den Fahrzeugsensoren 128 und der Steuerung 54 kommuniziert. Falls Regen oder anderer Niederschlag (z. B. Schnee, Schneeregen oder Eis) erfasst wird, kann die Steuerung 54 die Wahrscheinlichkeit eines Reifenschlupfereignisses bestimmen. Das Fahrzeug kann zudem ein Traktionssteuermodul 142 beinhalten. Das Traktionssteuermodul 142 kann ein Antiblockiersystem beinhalten, das zum Erfassen eines Rutschens oder Reifenschlupfes fähig ist. Darüber hinaus kann das Traktionssteuermodul 142 Radgeschwindigkeitssensoren beinhalten, die die Drehgeschwindigkeit der Räder 52 und 114 messen. Das Traktionssteuermodul 142 oder die Steuerung 54 oder beide können eine Differenz der Drehgeschwindigkeit zwischen den Reifen 52 und 114 erfassen. Falls eines oder mehrere der Räder, z. B. 52a, sich schneller drehen als die anderen Räder, z. B. 52b, 114a oder 114b, kann eine Schlupfbedingung erfasst werden.
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Die Steuerung 54 kann zudem dazu konfiguriert sein, den Fahrzeuggeschwindigkeitsschwellenwert auf Grundlage der Bedingungen des Fahrzeugs zu einem zukünftigen Zeitpunkt zu ändern. Beispielsweise kann ein Navigationssystem oder eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (Human-Machine Interface - HMI), die ein Navigationssystem 132 beinhaltet, derart mit der Steuerung 54 gekoppelt sein, dass eine Strecke für die Steuerung bereitgestellt werden kann. Die Strecke kann eine Höhenänderung entlang der Strecke beinhalten und den oberen und unteren Geschwindigkeitsschwellenwert entsprechend der Änderungen beim möglichen Bremsen entlang der Strecke einstellen. Die Strecke kann zudem Änderungen von 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 Stopppunkte sind, wie etwa feststehende Orte und dynamische Orte. Ein feststehender Ort, an dem sich ein möglicher Stopppunkt befindet, beinhaltet eine Ampel, ein Stoppschild, einen Kreisverkehr oder ein Vorfahrtsschild. Ein dynamischer Ort, an dem sich ein möglicher Stopppunkt auf der Strecke befindet, beinhaltet Orte, die mit Verkehrsstaus, Wetterbedingungen, Straßenbau oder Unfällen verbunden sind. Die Strecke, die durch das Navigationssystem innerhalb der HMI 132 angezeigt wird, kann auf Kartendaten beruhen, die im Vorfeld in den Speicher der HMI 132 geladen wurden, oder die HMI 132 kann Daten empfangen, die von einem Remoteserver gestreamt werden. Die Daten können drahtlos unter Verwendung von Mobilfunk-, WLAN- oder anderer Standardtechnik gestreamt sein. Auf Grundlage der Strecke, Höhenänderungen und möglichen Stopppunkten entlang der Strecke kann die Steuerung 54 der Spannungspegel der Anlasserbatterie 118 einstellen, um einen Ladezustand der Anlasserbatterie 118 beizubehalten. Die Einstellung hält Strom für elektrisches Zubehör zurück, das durch die Batterie 118 angetrieben wird, einschließlich elektrischer Servolenkung (Electric Power Steering - EPS), elektrischer Servobremsen, elektrischer Stabilitätskontrolle (Electric Stability Control - ESC) und anderer Fahrdynamiksysteme.
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Nun unter Bezugnahme auf 3 ist ein Ablaufdiagramm veranschaulicht, das einen Betrieb eines Systems oder ein Verfahren 300 des aktiven Vorderradlenkungssystems 28 und das Start-Stopp-System des Fahrzeugs 10 veranschaulicht. Wie vorstehend beschrieben, können verschiedene veranschaulichte Funktionen oder Prozesse in einer unterschiedlichen Reihenfolge ausgeführt werden, können ausgelassen werden oder können wiederholt durchgeführt werden, obwohl nicht explizit veranschaulicht oder beschrieben, um die verschiedenen hierin beschriebenen Merkmale und Vorteile zu erreichen, wie ein Durchschnittsfachmann nachvollziehen kann.
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Das Steuern oder Betreiben des aktiven Vorderradlenkungssystems 28 und des Start-Stopp-Systems des Fahrzeugs 10 können bei Vorgang 302 starten. Während die Geschwindigkeit des Fahrzeugs unter einen Schwellenwert V abnimmt, wie durch Vorgang 304 dargestellt, kann die Steuerung 54 das Fahrzeug 10 automatisch stoppen, wie durch Vorgang 306 dargestellt. Die Steuerung 54 kann ein Signal empfangen, das auf eine Wiederaufnahme des Fahrens hinweist, wie durch Vorgang 308 dargestellt. Das Signal kann durch einen Benutzer oder Fahrer ausgelöst werden, der auf das Gaspedal 122 drückt oder den Wählhebel auf Fahren stellt, und falls eine Abwesenheit von Kraft, die auf das Bremspedal angewendet wird, vorliegt.
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Wie zuvor erwähnt, überwacht die Steuerung 54 den AFS-Fehler und die Winkeldifferenz zwischen dem Antriebswinkel (z. B. der gegenwärtigen Radstellung) und dem Lenkradwinkel (wie durch den Fahrer oder Betreiber positioniert). Der AFS-Fehler kann sich unter bestimmten Umständen ändern (erhöhen oder senken). Ein relativ kleiner AFS-Fehler (0,1 Grad bis 5 Grad) kann vorliegen, falls der Lenkmechanismus 24 nicht mit dem Lenkrad 50 ausgerichtet ist. Dies kann aufgrund einer falschen Ausrichtungsvorgehensweise vorliegen, oder nachdem eines der Räder 52 ein Schlagloch oder einen Randstein getroffen hat. Der AFS-Fehler kann sich erhöhen, nachdem das Lenkrad 50 und die Rädern 52 eingeschlagen wurden, bevor das Fahrzeug 10 automatisch gestoppt wurde und nachdem das Lenkrad 50 in die entgegengesetzte Richtung eingeschlagen wurde. Alternativ kann der AFS-Fehler durch das Einstellen des Lenkrads 50 während eines Autostopp-Ereignisses verursacht oder erhöht werden. Oder der AFS-Fehler kann durch das Einsetzen einer Sicherheitssperrung, während das Lenkrad 50 eingeschlagen ist, verursacht werden oder sich erhöhen. Falls die Veränderung des AFS-Fehlers einen Schwellenwert x übersteigt, wie durch Vorgang 310 dargestellt, springt die Steuerung 54 zu Vorgang 312.
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Falls der Fehler den Schwellenwert x übersteigt, sendet das AFS-System 28 ein Signal an die Steuerung 54, um den Motor 102 automatisch zu starten, wie durch Vorgang 312 dargestellt. Der Antriebsstrang oder der Motor 102 startet neu, wie durch Vorgang 314 dargestellt, und das Fahrzeug startet automatisch, wie durch Vorgang 316 dargestellt. Sobald das Fahrzeug 10 automatisch gestartet hat, wird ausreichend Leistung für den elektrischen AFS-Aktor oder AFS-Motor 56 bereitgestellt, wie durch Vorgang 318 dargestellt. Sobald ausreichend Leistung für den Motor 56 bereitgestellt wird, kann der AFS-Fehler durch Synchronisieren des Antriebswinkels mit dem Lenkradwinkel gesenkt werden. Ein Synchronisieren des Antriebswinkels und des Lenkradwinkels kann schrittweise geschehen (z. B. 3-20 Minuten).
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Nun unter Bezugnahme auf 4 ist ein Ablaufdiagramm veranschaulicht, das den Betrieb eines Systems oder ein Verfahren 400 des aktiven Vorderradlenkungssystems 28 und das Start-Stopp-System des Fahrzeugs 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Wie vorstehend beschrieben, können verschiedene veranschaulichte Funktionen oder Prozesse in einer unterschiedlichen Reihenfolge ausgeführt werden, können ausgelassen werden oder können wiederholt durchgeführt werden, obwohl nicht explizit veranschaulicht oder beschrieben, um die verschiedenen hierin beschriebenen Merkmale und Vorteile zu erreichen, wie ein Durchschnittsfachmann nachvollziehen kann.
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Das Steuern oder Betreiben des aktiven Vorderradlenkungssystems 28 und des Start-Stopp-Systems des Fahrzeugs 10 können bei Vorgang 302 starten. Während die Geschwindigkeit des Fahrzeugs unter einen Schwellenwert V abnimmt, wie durch Vorgang 304 dargestellt, kann die Steuerung 54 das Fahrzeug 10 automatisch stoppen, wie durch Vorgang 306 dargestellt. Die Steuerung 54 kann ein Signal empfangen, das auf eine Wiederaufnahme des Fahrens hinweist, wie durch Vorgang 308 dargestellt. Das Signal kann durch einen Benutzer oder Fahrer ausgelöst werden, der auf das Gaspedal 122 drückt oder den Wählhebel auf Fahren stellt, und falls eine Abwesenheit von Kraft, die auf das Bremspedal angewendet wird, vorliegt.
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Die Steuerung 54, das Traktionssteuermodul 142 oder eine Kombination derselben kann die Wahrscheinlichkeit eines Reifenschlupfzustands, wie durch Vorgang 400 dargestellt, bestimmen. Wie zuvor erwähnt, kann es sich bei der Wahrscheinlichkeit eines Reifenschlupfzustands um eine Funktion der Temperatur außerhalb des Fahrzeugs handeln, wie sie durch den Temperatursensor 138 gemessen wird. Die Wahrscheinlichkeit eines Reifenschlupfzustands kann von dem Vorhandensein von Niederschlag abhängen, wie er durch den Regensensor 140 gemessen wird. Darüber hinaus kann das Traktionssteuermodul 142 einen Reifenschlupfzustand erfassen oder voraussagen. Falls die Wahrscheinlichkeit eines Reifenschlupfzustands einen vorbestimmen Schwellenwert Y übersteigt, springt die Steuerung zu Vorgang 402.
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In einer weiteren Ausführungsform kann das Fahrzeug mit Bildgebungsvorrichtungen (z. B. Kameras) ausgestattet sein, um das Vorhandensein von Niederschlag auf einer Fahrbahn zu erfassen.
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Die Steuerung 54 kann zudem den Lenkradwinkel bestimmen, und ob der Lenkradwinkel einen Schwellenwert α überschreitet, wie durch Vorgang 402 dargestellt. Falls der Lenkradwinkel einen Schwellenwert α überschreitet, springt die Steuerung zu Vorgang 318. Die Steuerung 54 kann dann ausreichend Leistung für den AFS-Motor 56 bereitstellen, wie durch Vorgang 318 dargestellt. Sobald der AFS-Motor 56 angetrieben wird, kann der AFS-Motor 56 dann betätigt werden, um den Antriebswinkel mit dem Lenkradwinkel zu synchronisieren, wie durch Vorgang 320 dargestellt. Unter erneuter Bezugnahme auf den Vorgang 402 springt die Steuerung zu Vorgang 404, falls der Lenkradwinkel weniger als der Schwellenwert α beträgt. Bei Vorgang 404 ermöglicht die Steuerung dann ein nachfolgendes Autostopp-Ereignis.
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Obgleich vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Vielmehr sind die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke beschreibende und nicht einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können die Merkmale verschiedener umsetzender Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen bilden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Steuern eines aktiven Lenkungssystem für ein Fahrzeug das Antreiben eines elektrischen Aktors, der mit einem Lenkmechanismus gekoppelt ist, um einen Antriebswinkel des Fahrzeugs und einen Lenkradwinkel des Fahrzeugs zu synchronisieren, durch eine Steuerung als Reaktion auf einen Parameter, der darauf hinweist, dass eine Wahrscheinlichkeit eines Radschlupf-Ereignisses einen Schwellenwert überschreitet und dass der Lenkradwinkel größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.
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Gemäß einer Ausführungsform beruht der Parameter auf einer Erfassung von Niederschlag durch einen Niederschlagssensor.
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Gemäß einer Ausführungsform beruht der Parameter auf einer Drehgeschwindigkeitsdifferenz zwischen einem ersten Rad und einem zweiten Rad.
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Gemäß einer Ausführungsform beruht der Parameter darauf, dass eine Außentemperatur geringer ist als ein vorbestimmter Temperaturschwellenwert.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner durch ein Initiieren eines Autostarts nach dem Antrieb gekennzeichnet.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeugsystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Motor, der dazu konfiguriert ist, automatisch zu stoppen und automatisch zu starten; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, einen Autostart des Motors als Reaktion darauf zu initiieren, dass eine Differenz zwischen einem Lenkradwinkel und einem Antriebswinkel größer als ein erster vorbestimmter Schwellenwert ist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, einen elektrischen Aktor anzutreiben, um die Differenz als Reaktion auf den Autostart des Motors auf einen zweiten vorbestimmten Schwellenwert zu senken, der geringer als der erste vorbestimmte Schwellenwert ist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, einen Autostart des Motors als Reaktion darauf zu initiieren, dass eine Erhöhung des Winkelfehlers - eine Differenz zwischen dem Lenkradwinkel und dem Antriebswinkel vor einem Autostopp und dem Lenkradwinkel und dem Antriebswinkel nach einem Autostopp des Motors - einen Winkelfehlerschwellenwert überschreiten.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, den elektrischen Aktor anzutreiben, um den Winkelfehler zu senken.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, dem elektrischen Aktor zu befehlen, eine Winkelstellung eines oder mehrerer Räder einzustellen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, dem elektrischen Aktor zu befehlen, eine Winkelstellung eines Lenkradmechanismus einzustellen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Motor, der dazu konfiguriert ist, automatisch zu stoppen und automatisch zu starten; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, einen elektrischen Aktor, der mit einem Lenkmechanismus gekoppelt ist, um einen Antriebswinkel des Fahrzeugs und einen Lenkradwinkel des Fahrzeugs zu synchronisieren, als Reaktion auf einen Parameter anzutreiben, der darauf hinweist, dass eine Wahrscheinlichkeit eines Radschlupf-Ereignisses einen Schwellenwert überschreitet und dass der Lenkradwinkel größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, den elektrischen Aktor als Reaktion darauf anzutreiben, dass die außerhalb des Fahrzeugs gemessene Temperatur geringer als ein Temperaturschwellenwert ist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, den elektrischen Aktor als Reaktion darauf anzutreiben, dass ein Niederschlagssensor ein Signal sendet, das auf ein Vorhandensein von Niederschlag hinweist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, den elektrischen Aktor als Reaktion darauf anzutreiben, dass eine Radgeschwindigkeitsdifferenz zwischen mindestens zwei der Räder einen Radgeschwindigkeitsfehlerschwellenwert überschreitet.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der vorbestimmte Schwellenwert fünfundvierzig Grad.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu konfiguriert, den Motor als Reaktion darauf, dass der Lenkradwinkel geringer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, automatisch zu stoppen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der vorbestimmte Schwellenwert fünfundvierzig Grad.