DE10326218B4

DE10326218B4 - Verfahren und System zur Abschaltung eines sekundären Verbrauchers in Fahrzeugen

Info

Publication number: DE10326218B4
Application number: DE10326218A
Authority: DE
Inventors: Michael Hoefler
Original assignee: Hofler Michael Winter Park
Current assignee: Hofler Michael Winter Park
Priority date: 2003-05-22
Filing date: 2003-06-11
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2023-06-12
Also published as: DE10326218A1

Abstract

Verfahren zur automatischen Abschaltung eines sekundären Verbrauchers (8) in Fahrzeugen, bei dem der sekundäre Verbraucher (8) in Abhängigkeit von der durch mindestens einen Sensor (2, 3, 4, 5, 10) erfassten Fahrsituation des Fahrzeugs ab- und angeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der Fahrsituation der Druck auf mindestens eine Fahrzeugachse berücksichtigt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur automatischen Abschaltung eines sekundären Verbrauchers in Fahrzeugen.

Bei modernen Fahrzeugen sorgt der Fahrzeugmotor nicht nur für den Antrieb des Fahrzeugs, sondern stellt zusätzlich die Energie für eine Vielzahl von sekundären Verbrauchern zur Verfügung, deren Betrieb daher unmittelbar von dem Fahrzeugmotor abhängig ist. Bspw. wird der Kompressor der Klimaanlage über eine mechanische Kopplung zwischen Fahrzeugmotor und Kompressor mittels eines Antriebsriemens angetrieben und elektrisch zugeschaltet. Gerade die Last von sekundären Verbrauchern mit einem vergleichsweise hohem Energiebedarf bindet daher einen nicht unerheblichen Teil der Motorleistung, die somit für den Antrieb des Fahrzeugs nicht mehr zur Verfügung steht. Häufig benötigen sekundäre Verbraucher, bspw. elektrisch betriebene Kompressoren, auch elektrische Energie, die durch einen von dem Fahrzeugmotor angetriebenen Generator (Lichtmaschine) erzeugt oder im Falle eines elektrischen Antriebs direkt einer elektrischen Primärenergiequelle (bspw. einer Batterie oder einer Brennstoffzelle) entnommen wird. Bei Verbrennungsmotoren vermindert eine hohe Anzahl elektrischer Verbraucher die Zündspannung für die Entzündung des Kraftstoffgemischs. Dies führt zu einer unsauberen Verbrennung und einer geringeren Leistungsausbeute.

Als Sekundärverbraucher ist bei den heutigen Fahrzeugen primär der Kompressor der Klimaanlage zu nennen Gerade bei Fahrzeugen mit kleiner oder mittlerer Motorleistung stellt die Klimaanlage einen relativ großen Verbraucher dar. Zusätzlich gibt es in vielen Fahrzeugen weitere, den Komfort beeinflussende elektrische Verbraucher, wie bspw. eine beheizbare Heckscheibe oder eine Sitzheizung. Bei Lastkraftwagen kommen häufig noch andere elektrische Verbraucher hinzu, wie bspw. in dem Führerhaus installierte Kommunikationsgeräte und Computer, Kühlschränke oder die Kühlanlage bei Kühltransporten. Aufgrund dieser sekundären Verbraucher, die teilweise einen großen Anteil der Motorleistung für sich beanspruchen, steht nicht die volle Motorleistung für den Fahrbetrieb zur Verfügung. Besonders niedrig motorisierte Fahrzeuge mit Klimaanlage oder anderen elektrischen Großverbrauchern büßen daher einen erheblichen Teil ihrer Agilität ein, die in Verbindung mit einer großen zu transportierenden Nutzlast noch mehr leidet.

Die DE 42 14 701 C2 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern des Kompressors einer Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug. Dabei wird die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs gemessen und anhand einer sich zeitlich verändernden Geschwindigkeit die momentane Beschleunigung des Kraftfahrzeugs bestimmt. Wenn und solange die momentane Beschleunigung größer ist als ein vorgegebener Mindestbeschleunigungswert, wird der Kompressor in einen nicht-betriebsbereiten Zustand geschaltet. Zur Ermittlung der geforderten Antriebsleistung wird das vorhandene Geschwindigkeitsmesssignal differenziert und die momentane Beschleunigung als Maß für die dem Motor abverlangte Antriebsleistung verwendet. Zudem kann ein Volllastfall mit einem Schaltkontakt an der Vergaser-Drosselklappe angefragt werden. Eine alternative Möglichkeit zur Bestimmung des Leistungsbedarf eines Kraftfahrzeugs ist die Ermittlung des Drucks in dem zu den Zylindern führenden Ansaugkanal.

In der DE 196 17 548 A1 wird ein elektromotorisch antreibbares Kraftfahrzeug mit Energiequellen und elektrischen Verbrauchern und mit einem als Energiemanager arbeitenden, elektronischen Steuergerät beschrieben, welches die Energie der Energiequellen nach vorgegebenen Kriterien und vorgebbaren Prio ritäten an die elektrischen Verbraucher dosiert verteilt, wenn von diesen Energieanforderungen ausgehen.

In ähnlicher Weise wird in der DE 197 10 363 A1 eine Schaltungsanordnung zum Versorgen eines Verbrauchers mit elektrischer Energie vorgeschlagen, die von einer Batterie bereitgestellt ist. Das Absinken der Batteriespannung unter eine vorgegebene Mindestbatteriespannung wird dadurch verhindert, dass ein Regler vorgesehen ist, der die Batteriespannung auf die vorgebebene Mindestbatteriespannung durch Beeinflussung der mittleren dem Verbraucher zur Verfügung gestellten Energie regelt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Agilität der Fahrzeuge unter Berücksichtigung der Beladung der Fahrzeuge zu erhöhen und mehr Motorleistung für den Fahrbetrieb zur Verfügung zu stellen, ohne auf die zusätzlichen elektrischen Verbraucher zu verzichten.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Ein solches bspw. durch eine elektronische Steuerung zur Abschaltung sekundärer Verbraucher von Fahrzeugmotoren realisierbares Verfahren bietet die Möglichkeit, durch Sensoren in oder an dem Fahrzeug bestimmte Fahrsituationen, bspw. Beschleunigungsphasen auf einer Autobahn oder das Anfahren bzw. Beschleunigen beim Transport großer Nutzlasten, zu erkennen und während dieser Phasen die sekundären Verbraucher kurzzeitig abzuschalten. Dadurch wird die von der Sekundärlast gebundene Motorleistung temporär für den Fahrbetrieb frei und verbessert insbesondere das Anfahr- und Beschleunigungsverhalten der Fahrzeuge. Die Abschattung von Sekundärlasten mit mechanischer Kopplung hat einen unmittelbaren Einfluss auf die für den Antrieb zur Verfügung stehende Motorleistung (freiwerdendes Drehmoment). Die Abschaltung von elektrisch betriebenen Sekundärlasten erhöht die Zündspannung. Dies führt bei Verbrennungsmotoren zu einer besseren Entzündung des Kraftstoffgemischs, einer saubereren Verbrennung und damit einer besseren Leistungsausbeute. Bei einem Elektromotor kann die zur Verfügung stehende elektrische Primärenergie dann uneingeschränkt für den Antrieb genutzt werden. Sobald die durch die Sensoren angezeigten Fahrcharakteristika wieder auf ein normales Fahrverhalten schließen lassen, bei dem nicht die volle Motorleistung benötigt wird, werden die sekundären Verbraucher wieder angeschaltet. Durch die erfindungsgemäße Lösung werden die Agilität des Fahrzeugs bei Beschleunigungsvorgängen und das Anfahrverhalten des Fahrzeugs erheblich verbessert. Ein besonders großer Effekt ergibt sich beim Transport größerer Nutzlasten, die erfindungsgemäß bei der Ermittlung der Fahrsituation durch Messen des Drucks auf eine Fahrzeugachse berücksichtigt werden. Bei Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb kann auch eine sich erschöpfende elektrische Primärenergiequelle als besondere Fahrsituation erfasst werden, in der sekundäre Verbraucher dann permanent abgeschaltet werden. Dadurch kann die mit der vorhandenen Energie noch verbleibende Fahrtstrecke vergrößert werden.

Da die Abschaltung dieser sekundären Verbraucher, wie insbesondere des Kompressors der Klimaanlage, vorzugsweise nur jeweils kurzzeitig erfolgt, wird der Komfort für die Fahrzeugpassagiere nur unerheblich, wenn überhaupt spürbar beeinträchtigt. Bei Stadtfahrten mit häufigen Beschleunigungsvorgängen trägt die Schaltung darüber hinaus zu einer Senkung des Benzin- bzw. Stromverbrauchs bei, da die erforderliche Motorleistung ausschließlich für die Fahrzeugbeschleunigung zur Verfügung steht. Im Gegensatz zu bekannten sekundären Verbrauchern, die entweder ständig eingeschaltet, manuell schaltbar oder unabhängig von der Fahrcharakteristik, bspw. durch eine Temperaturregelung bei Klimaanlagen, gesteuert werden, ist es durch die erfindungsgemäße Lösung möglich, in bestimmten Fahrsituationen die volle Motorleistung für den Antrieb zur Verfügung zu stellen, ohne auf den durch die sekundären Verbraucher erreichten Komfort zu verzichten. Eine solche (temporäre) Abschaltung für Sekun därverbraucher ist besonders bei Fahrzeugen mit kleiner bis mittlerer Motorisierung sinnvoll, um zusätzliche Motorleistung für den Fahrbetrieb zu erhalten.

Bei dem sekundären Verbraucher handelt es sich vorzugsweise um ein das Leistungsverhalten des Fahrzeugmotors beeinflussendes, den Fahrbetrieb nicht unterstützendes Aggregat. Dies ist insbesondere der Kompressor einer Klimaanlage oder weitere, den Komfort beeinflussende Geräte. Als Sekundärlast wird also ein Aggregat zu bezeichnen, dessen Betrieb unmittelbar von dem Fahrzeugmotor abhängig ist und das Leistungsverhalten des Fahrzeugmotors beeinflusst, für den Fahrbetrieb jedoch nicht notwendig ist und auch keine fahrbetriebsunterstützende Funktion besitzt. Dazu zählen bspw. auch die Kühlanlagen von Kühltransporten.

Ein besonders spürbarer Effekt lässt sich mit der vorliegenden Erfindung dann erreichen, wenn der sekundäre Verbraucher während einer Beschleunigungsphase des Fahrzeugs abgeschaltet wird. Dazu werden die von dem oder den Sensoren gelieferten Messwerte überwacht und mit Schwellwerten verglichen, die eine normale Fahrsituation von einer Beschleunigungssituation unterscheiden. Für die Zeit, während der die Schwellwerte durch die Sensormessdaten überschritten werden, wird der sekundäre Verbraucher abgeschaltet. Sobald die Sensordaten wieder eine normale Fahrsituation anzeigen, werden die Verbraucher wieder eingeschaltet. Solche Beschleunigungsphasen ergeben sich neben den reinen Anfahrsituationen auch regelmäßig bei Überholvorgängen. Da durch das erfindungsgemäße Verfahren während des Überholvorgangs eine höhere Motorleistung für den Fahrbetrieb vorliegt, führt dies insgesamt zu kürzeren Überholvorgängen. Dies trägt zur Sicherheit im Straßenverkehr bei und ist gerade bei Überholvorgängen von Lastkraftwagen auf Autobahnen für den Verkehrsfluss hilfreich.

Erfindungsgemäß kann bei der Ermittlung der Fahrsituation die Stellung des Gaspedals und/oder die Dauer einer bestimmten Stellung des Gaspedals berücksichtigt werden. Die Stellung des Gaspedals und im Besonderen die relative Veränderung der Stellung des Gaspedals innerhalb kurzer Zeitintervalle ist ein deutlicher Indikator für die jeweilige Fahrsituation. Wenn innerhalb kurzer Zeit das Gaspedal von einem zuvor konstanten Betrieb um einen vergleichsweise großen Hub stärker betätigt wird, deutet dies auf eine Beschleunigung hin. Das Zurücknehmen oder konstante Halten des Gaspedals in einer mittleren Stellung spricht dagegen für eine Fahrsituation, in der nicht die volle Motorleistung benötigt wird.

Weiter können bei der Ermittlung der Fahrsituation die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder die Motordrehzahl berücksichtigt werden. Auch diese Größen sind Indikatoren für die Fahrsituation. Eine Veränderung spricht für ein geändertes Fahrverhalten, bspw. Beschleunigung oder Abbremsen. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird das Verhältnis von der Stellung des Gaspedals zu der Geschwindigkeit oder der Motordrehzahl berücksichtigt. Wenn das Verhältnis von Gaspedalstellung zu Geschwindigkeit und/oder Motordrehzahl einen bestimmten Grenzwert überschreitet, deutet dies auf eine starke Beschleunigungsphase hin, wie sie bspw. beim Anfahren, bei Überholvorgängen oder beim Einordnen in den Straßenverkehr von einer Beschleunigungsspur vorkommen. Außerdem ist dieses Verhältnis ein guter Indikator für eine besonders hohe Fahrleistung, die beim Befahren einer Straße mit starker Steigung benötigt wird.

Ferner wird der Wert der Beladung des Fahrzeugs bei der Ermittlung der Fahrsituation durch Messen des Drucks auf mindestens eine Fahrzeugachse berücksichtigt. Wenn dieser Sensorwert nur bei Fahrzeugstillstand gemessen wird, ist er ein Indikator für die trans portierte Nutzlast des Fahrzeugs, der für die Abschaltung der sekundären Verbraucher berücksichtigt werden kann.

Als weitere Messgröße kann bei einem Fahrzeug mit elektrischem Antrieb die Spannung einer elektrischen Primärenergiequelle für den elektrischen Antrieb bei der Ermittlung der Fahrsituation berücksichtigt werden. Wenn plötzlich, bspw. in einer Beschleunigungssituation, der Primärenergiequelle ein größerer Energiebetrag entnommen wird, fällt die Spannung ab und zeigt eine Fahrsituation an, in der besonders viel Leistung benötigt wird.

Wenn die Überwachung der Spannung ständig erfolgt und nicht erst bei der Nutzung eines sekundären Verbrauchers einsetzt, kann der sekundäre Verbraucher erfindungsgemäß auch permanent ausgeschaltet werden, wenn eine Mindestspannung an der Primärenergiequelle unterschritten wird, die auf einen schlechten Versorgungszustand der elektrischen Primärenergiequelle schließen lässt. Dies garantiert die Aufrechterhaltung des Fahrbetriebs in einer Notsituation über einen möglichst langen Zeitraum, wenn eine Störung in der Primärenergiequelle auftritt, bspw. ein Teilausfall in den spannungserzeugenden Zellen durch Störungen oder altersbedingt.

In einer besonders einfachen Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Ab- und Anschaltung des sekundären Verbrauchers in Abhängigkeit von Schwellwerten von Messgrößen, insbesondere der Stellung des Gaspedals, der Geschwindigkeit, der Motordrehzahl, des Drucks auf eine oder mehrere Fahrzeugachsen und/oder der Spannung der elektrischen Primärenergiequelle für einen elektrischen Antrieb, erfolgt. Ein solches Vorgehen lässt sich besonders einfach mit einer Schaltungslogik realisieren, die das Überschreiten eines Schwell- oder Grenzwertes abfragt, abhängig davon einen sekundären Verbraucher ab- oder anschaltet und nach dem An- oder Abschaltvorgang den Schwellwert weiter kontinuierlich überwacht.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens können mehrere Schwellwerte von Messgrößen mehrerer Sensoren zu einem Grenzwert für die An- bzw. Abschaltung des sekundären Verbrauchers kombiniert werden. Dies kann bspw. mittels eines bestimmten Algorithmus geschehen, mit dem einzelne Sensoren gewichtet werden, um eine möglichst feine Differenzierung der Fahrsituationen zu erreichen.

Insbesondere kann der Schwellwert einer Messgröße erfindungsgemäß dynamisch von Werten und/oder Schwellwerten anderer Messgrößen abhängen. Bspw. kann die Stellung des Gaspedals in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und/oder der Geschwindigkeit unterschiedlich bewertet werden. Dies kann durch dynamisch angepasste Schwellwerte für einzelne Messgrößen erreicht werden, die in einer funktionalen Abhängigkeit zu den Werfen anderer Messgrößen vorgegeben sind. Damit kann auch eine Gewichtung der einzelnen Schwellwerte der jeweiligen Sensoren bei der Ermittlung des einen gemeinsamen Grenzwertes zum An- und Abschalten des sekundären Verbrauchers erfolgen.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch durch ein System zur automatischen Abschaltung eines sekundären Verbrauchers in Fahrzeugen mit einem Schalter zum An- und Ausschalten des sekundären Verbrauchers, mindestens einem Sensor zur Erfassung der Fahrsituation des Fahrzeugs und einem Steuergerät mit einer elektronischen Schaltung gelöst, welche zum An- und Abschalten des sekundären Verbrauchers in Abhängigkeit von Messwerten des Sensors eingerichtet ist. Dieses System ist insbesondere zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens geeignet. In der einfachsten Realisierung des Verfahrens wird durch die elektronische Schaltung der Messwert eines Sensors abgefragt und durch Vergleich mit einem vorgegebenen Schwellwert entschieden, ob der sekundäre Verbraucher abgeschaltet werden muss oder nicht. Ein Sensor ist dabei ein Drucksensor zum Messen des Drucks auf mindestens eine Fahrzeugachse.

Weitere geeignete Sensoren können ein Sensor zur Erfassung der Stellung des Gaspedals, ein Geschwindigkeitssensor, ein Motordrehzahlsensor, ein Verzögerungssensor und/oder ein Spannungssensor sein. Alle Sensordaten können in Relation zur Zeit erfasst werden, um die relative Änderung der Größen über die Zeit zu ermitteln, die ein besonders guter Indikator für eine Veränderung der Fahrsituation ist.

Um die Fahrsituation genauer zu bestimmen, können erfindungsgemäß mehrere Sensoren vorgesehen sein.

Vorzugsweise werden dann die Messwerte dieser mehreren Sensoren von der elektronischen Schaltung zu einem einzigen Grenzwert für die An- und Abschaltung des sekundären Verbrauchers kombiniert, der in einer Einzelabfrage abgefragt werden kann. Diese Kombination kann nach einer vorgegebenen Rechenvorschrift erfolgen, in die die Messwerte der einzelnen Sensoren gewichtet eingehen. Außerdem können Schwellwerte einzelner Sensoren durch die Messwerte anderer Sensoren in dynamischer Weise beeinflusst werden, so dass die Bewertung eines Sensors von dem Wert eines anderen Sensors abhängen kann. Besonders einfach lässt sich die erfindungsgemäße elektronische Schaltung in dem Steuergerät durch einen Mikroprozessor realisieren.

Das vorgeschlagene Verfahren und die vorgeschlagene Schaltung lassen sich damit hervorragend für die Abschaltung hoher, die Motorleistung beeinträchtigender Sekundärlasten verwenden, wenn die Fahrsituation des Fahrzeugs die volle Motorleistung erfordert. Die Schaltung kann insbesondere nur dann aktiv sein, wenn der sekundäre Verbraucher eingeschaltet ist. Im Falle einer Spannungsüberwachung der elektrischen Primärenergiequelle für einen elektrischen Fahrzeugantrieb bietet sich dagegen eine kontinuierliche Spannungsüberwachung unabhängig von dem Schaltzustand des sekundären Verbrauchers an.

Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination Teil der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild für das erfindungsgemäße System und
2 ein Flussdiagramm mit der Schaltungslogik des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die vorliegende Erfindung dient dazu, sekundäre Verbraucher in Abhängigkeit von der durch Sensoren erfassten Fahrsituation des Fahrzeugs ab- und anzuschalten, um in bestimmten Situationen die volle Motorleistung, die sich im Normalfall auf den Antrieb und sekundäre Verbraucher verteilt, nur für den Antrieb des Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen. Das Einsatzgebiet für die vorliegende Erfindung bilden primär Klein- und Kompaktfahrzeuge sowie kleine Nutzfahrzeuge mit einer geschlossenen Passagierkabine und Klimaanlage oder sonstigen sekundären elektrischen Großverbrauchern. Sie ist jedoch auch für Fahrzeuge mit größerer Motorleistung und Klimaanlage einsetzbar, wobei die Vorteile der erfindungsgemäßen An- und Abschaltung der Sekundärverbraucher bei kleiner Leistungsstärke des Motors am größten sind. Dem Hersteller wird mit dieser Option die Möglichkeit gegeben, niedrig motorisierte Fahrzeuge mit Klimaanlage auszurüsten, ohne deren dynamischen Fahrleistungen entscheidend zu beschneiden. Die Fahreigenschaften eines Fahrzeugs mit laufender Klimaanlage und einem erfindungsgemäßen System mit einer Schaltung zur Durchführung der An- und Abschaltung unterscheiden sich im Wesentlichen nicht von denen eines gleichmotorisierten Fahrzeugs ohne Klimaanlage, da in den besonderen Fahrsituationen, in denen volle Fahrzeugleistung gefordert wird, die Motorleistung nahezu ausschließlich für den Antrieb zur Verfügung steht. Wenn durch die erfindungsgemäße Lösung nur Beschleunigungsphasen des Fahrzeugs als besondere Fahrsituation erfasst werden, ist lediglich die Höchstgeschwindigkeit eingeschränkt. Es ist jedoch möglich, auch das Fahren mit Höchstgeschwindigkeit als besondere Fahrsituation zu erkennen, und in diesem Fall die sekundären Verbraucher abzuschalten.
Unter sekundären Verbrauchern sind für die vorliegende Erfindung insbesondere Verbraucher zu verstehen, die den Komfort und/oder den Nutzwert des Fahrzeugs betreffen, nicht aber sicherheitsrelevante Einrichtungen, wie bspw. Fahrzeugcomputer zur Steuerung von ABS, ESP oder dgl.
Um den oder die sekundären Verbraucher 8 im Falle einer bestimmten Fahrzeugssituation abschalten zu können, muss die Fahrsituation des Fahrzeugs erfasst werden. Dazu weist das erfindungsgemäße System 1 zur automatischen Abschaltung eines sekundären Verbrauchers 8, wie es in 1 dargestellt ist, einen Gaspedalsensor 2, einen Geschwindigkeitssensor 3, einen Drehzahlsensor 4 und je einen Drucksensor 5 an jeder Achse des Fahrzeugs auf. Die Signale der Sensoren 2, 3, 4, 5 werden einem Steuergerät 6 zugeführt, in dem eine nicht dargestellte Schaltung zur Auswertung dieser Signale und zur Ansteuerung eines Schalters 7 vorgesehen ist, der einen sekundären Verbraucher 8 ab- bzw. anschaltet. Dazu unterbricht der Schalter 7 die elektrische Verbindung zu dem sekundären Verbraucher 8, bspw. einem von dem Fahrzeugmotor 9 angetriebenen Kompressor. Der Schalter 7 befindet sich im Strompfad und unterbricht die Stromzufuhr zu einer elektromagnetisch arbeitenden Kupplung des Kompressors.
Bei Fahrzeugen, deren Antrieb auf elektrischer Energie basiert, unabhängig davon, ob diese von Batterien oder durch Brennstoffzellen erzeugt wird, ist als spannungsüberwachender Sensor für eine elektrische Primärenergiequelle ferner ein Spannungssensor 10 vorgesehen, der permanent die Spannung der Primärenergiequelle überwacht und an das Steuergerät 6 weiterleitet.
Je nach dem, wie viel Leistung der sekundäre Verbraucher 8 verlangt, greift dieser die benötigte Leistung entweder direkt (mechanisch) oder indirekt (vom Generator erzeugte elektrische Energie) von dem Fahrzeugmotor 9 oder von einer elektrischen Primärenergiequelle ab, die dadurch dem Fahrbetrieb nicht mehr zur Verfügung steht bzw. ihn negativ beeinflusst. Es sei auch erwähnt, dass oben erklärter Zusammenhang nicht nur bei Verbrennungsmotoren als Primärenergiequelle, sondern auch für andere Primärenergiequellen (z.B. Elektro- und Brennstoffzellenantriebe) gilt. Sobald der Schalter 7 die Stromverbindung zu dem sekundären Verbraucher 8 unterbricht und ihn dadurch abschaltet, steht die gesamte Leistung des Motors 9 dem Fahrzeugantrieb zur Verfügung. Natürlich können anstelle des einen sekundären Verbrauchers 8 auch mehrere sekundäre Verbraucher 8 vorgesehen sein.
Bei dem Gaspedalsensor 2 kann es sich bspw. um ein Potentiometer handeln, dessen Wert abhängig von der Stellung des Gaspedals ist. Für die Geschwindigkeits- und Drehzahlsensoren 3, 4 können bspw. im Fahrzeug bereits vorhandene Sensoren verwendet werden, deren Signal zusätzlich dem Steuergerät 6 zugeführt wird. Alternativ können auch separate handelsübliche Sensoren im Auto installiert werden. Die Drucksensoren 5 sind vorzugsweise derart an jeder Achse des Fahrzeugs befestigt, dass sie insbesondere bei Fahrzeugstillstand den durch das Fahrzeug auf der Achse lastenden Druck messen. Für den Spannungssensor 10 können handelsübliche Sensoren verwendet werden.
Alle diese Sensoren 2, 3, 4, 5, 10 sind mit einer kleinen Schaltungslogik oder einem Mikroprozessor in dem Steuergerät 6 verbunden, der aus den jeweiligen Sensordaten einen Grenzwert zur Abschaltung der sekundären Last dynamisch bestimmt. Dazu sind der Schaltungslogik oder dem Mikroprozessor bestimmte funktionale Abhängigkeiten für die Sensorsignale und den Sensoren 2, 3, 4, 5, 10 zugeordnete Schwellwerte vorgegeben, die insbesondere auch dynamisch voneinander abhängen können, so dass der von einem Sensor 2, 3, 4, 5, 10 gelieferte Wert den Schwellwert für einen anderen Sensors 2, 3, 4, 5, 10 beeinflusst. Die Schaltungselektronik oder der Prozessor kann den Grenzwert zur Abschaltung der sekundären Last auch in Abhängigkeit zu der Leistungskennlinie des Fahrzeugmotors 9 setzen und damit die aktuelle Fahrcharakteristik bei der Abschaltung der Sekundärlast mit einbeziehen.
Wenn die Sensordaten auf eine Beschleunigungsphase oder eine sonstige besondere Fahrsituation hindeuten, wird der sekundäre Verbraucher abgeschaltet. Sowie die Sensordaten dann eine beendete Beschleunigungsphase anzeigen, wird der sekundäre Verbraucher wieder zugeschaltet, der sofort seinen normalen Betrieb aufnimmt. Aufgrund moderner elektronischer Schaltzeiten kann die Reaktionszeit für das An- und Abschalten der sekundären Verbraucher bei einer Änderung der Fahrsituation auf weniger als 1 Sekunde begrenzt werden.
Wenn der ständig überwachte Wert des Spannungssensors 10 unter eine Mindestspannung fällt, kann der sekundäre Verbraucher auch permanent abgeschaltet werden. Der Abfall unter eine Mindestspannung deutet auf eine nachhaltige Störung der Primärenergiequelle hin, so dass durch permanente Abschaltung der sekundären Verbraucher der Fahrbetrieb noch möglichst lange aufrecht erhalten werden kann.
2 zeigt schematisch die Schaltungslogik für die Durchführung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung. In einem ersten Überprüfungsschritt wird abgefragt, ob der Schwellwert eines einzelnen Sensors 2, 3, 4, 5, 10 bzw. der aus den Schwellwerten mehrerer Sensoren zusammengefügte Grenzwert überschritten ist. Ist dies nicht der Fall, wird diese Abfrage kontinuierlich wiederholt. Falls der Grenzwert überschritten ist, wird der sekundäre Verbraucher 8, bspw. der Klimaanlagenkompressor, abgeschaltet und anschließend überprüft, ob der Schwell- bzw. Grenzwert immer noch weiter überschritten wird. Diese Abfrage wird wiederholt, solange der Schwell- bzw. Grenzwert überschritten ist. Sobald der Schwellwert wieder unterschritten ist, was als Änderung der aktuellen Fahrsituation interpretiert werden kann, wird der sekundäre Verbraucher wieder zugeschaltet und der Abfragezyklus beginnt von vorne.
Mit dem Verfahren und der elektronischen Schaltung zur Abschaltung sekundärer Verbraucher 8 von Fahrzeugmotoren 9 in bestimmten, durch Sensoren 2, 3, 4, 5, 10 in oder an dem Fahrzeug erfassten Fahrsituationen, bspw. während Beschleunigungs- und Anfahrphasen, ist es möglich, in diesen extremen Fahrsituationen die volle Motorleistung für den Antrieb des Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen, ohne durch die zeitlich kurz beschränkte Abschaltung des sekundären Verbrauchers 8 Komforteinbußen für die Fahrzeuginsassen zu spüren.

1: System
2: Gaspedalsensor
3: Geschwindigkeitssensor
4: Drehzahlsensor
5: Drucksensor
6: Steuergerät
7: Schalter
8: sekundärer Verbraucher, Kompressor
9: Fahrzeugmotor
10: Spannungssensor

Claims

Verfahren zur automatischen Abschaltung eines sekundären Verbrauchers (8) in Fahrzeugen, bei dem der sekundäre Verbraucher (8) in Abhängigkeit von der durch mindestens einen Sensor (2, 3, 4, 5, 10) erfassten Fahrsituation des Fahrzeugs ab- und angeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der Fahrsituation der Druck auf mindestens eine Fahrzeugachse berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Verbraucher (8) ein das Leistungsverhalten des Fahrzeugmotors (9) beeinflussendes, den Fahrbetrieb nicht unterstützendes Aggregat oder Verbraucher ist, insbesondere der Kompressor einer Klimaanlage.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Verbraucher (8) während einer Beschleunigungsphase des Fahrzeugs abgeschaltet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der Fahrsituation die Stellung des Gaspedals und/oder die Dauer einer bestimmten Stellung des Gaspedals berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der Fahrsituation die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder die Motordrehzahl berücksichtigt werden, insbesondere das Verhältnis von der Stellung des Gaspedals zu Geschwindigkeit und/oder Motordrehzahl.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck auf die mindestens eine Fahrzeugachse nur bei Fahrzeugstillstand gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der Fahrsituation für ein Fahrzeug mit elektrischem Antrieb die Spannung einer elektrischen Primärenergiequelle für den elektrischen Antrieb berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Verbraucher permanent abgeschaltet wird, wenn eine Mindestspannung an der Primärenergiequelle unterschritten wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ab- und Anschaltung des sekundären Verbrauchers (8) in Abhängigkeit von Schwellwerten von Messgrößen, insbesondere der Stellung des Gaspedals, der Geschwindigkeit, der Motordrehzahl, des Drucks auf eine Fahrzeugachse und/oder der Spannung der elektrischen Primärenergiequelle für einen elektrischen Antrieb, erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schwellwerte von Messgrößen zu einem Grenzwert für die An- bzw. Abschaltung des sekundären Verbrauchers (8) kombiniert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert einer Messgröße dynamisch von Werten und/oder Schwellwerten anderer Messgrößen abhängt.
System zur automatischen Abschaltung eines sekundären Verbrauchers (8) in Fahrzeugen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit einem Schalter (7) zum Ab- und Anschalten des sekundären Verbrauchers (8), mindestens einem Sensor (2, 3, 4, 5, 10) zur Erfassung der Fahrsituation des Fahrzeugs, und einem Steuergerät (6) mit einer elektronischen Schaltung, welche zum Ab- und Anschalten des sekundären Verbrauchers (8) in Abhängigkeit von Messwerten des Sensors (2, 3, 4, 5, 10) eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor ein Drucksensor (5) zum Messen des Drucks auf mindestens eine Fahrzeugachse ist.
System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (2, 3, 4, 10) ein Sensor zur Erfassung der Stellung des Gaspedals, ein Geschwindigkeitssensor, ein Motordrehzahlsensor, ein Verzögerungssensor und/oder ein Spannungssensor ist.
System nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sensoren (2, 3, 4, 5, 10) vorgesehen sind.
System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung zur Kombination der Schwellwerte von Messgrößen mehrerer Sensoren (2, 3, 4, 5, 10) zu einem Grenzwert für die Ab- bzw. Anschaltung des sekundären Verbrauchers (8) eingerichtet ist.