DE4409080C1

DE4409080C1 - Verfahren zum Starten eines Kraftfahrzeuges sowie zu dessen Durchführung geeignete fahrzeugelektrische Anlage

Info

Publication number: DE4409080C1
Application number: DE4409080A
Authority: DE
Inventors: Wolf Dr Ing Boll; Guenther Dipl Ing Knoerzer
Original assignee: Daimler Benz AG; Mercedes Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1994-03-17
Filing date: 1994-03-17
Publication date: 1995-05-04
Anticipated expiration: 2014-03-18

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Starten eines Kraftfahrzeuges, das ein Fahrpedal sowie eine fahrzeugelektri sche Anlage mit einem Startanforderungsschalter und einer Steuerungseinrichtung, die zur wahlweisen Freigabe oder Sperrung eines Motorstarts eingerichtet ist, aufweist, sowie auf eine zu dessen Durchführung geeignete fahrzeugelektrische Anlage.

Für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor und Automatgetriebe ist es bekannt, das Anlassen des Motors nach Betätigung des als Start anforderungsschalter fungierenden Zündschlosses an die weitere Bedingung zu koppeln, daß sich der Betriebswahlhebel in der für einen Motorstart geeigneten Grundstellung, d. h. der Parkstel lung, befindet. Diese Sicherungsmaßnahme gegen abruptes Losfah ren bei vorgewählter Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt wird bei ei nem aus der Patentschrift US 3.950.681 bekannten Verfahren auf die Verhältnisse bei einem Elektrofahrzeug dergestalt übertra gen, daß dort ein Motorstart unterbunden wird, solange sich die Betätigungseinrichtung zur Einstellung der Drehrichtung und der Drehzahl des Antriebsmotors nicht in einer inaktiven, neutralen Mittelstellung befindet.

Es ist des weiteren bekannt, in vorgegebenen Zeitabständen eine Funktionskontrolle von Komponenten der fahrzeugelektrischen An lage durchzuführen, um diesbezügliche Fehlfunktionen im an schließenden Fahrbetrieb auszuschließen. So ist beispielsweise bei einer Einrichtung zur Erfassung der Position eines bewegli chen Elements für eine elektronische Motorleistungssteuerung nach der Patentschift DE 42 04 623 C2 eine solche Funktions kontrolle der dortigen Meß- und Steuerschaltung zu vorgegebenen Testzyklen mittels einer Recheneinheit vorgesehen. Häufig ist eine Funktions- und Sicherheitskontrolle von Komponenten der fahrzeugelektrischen Anlage vor einem tatsächlichen Motorstart nach einer Startanforderung wünschenswert, z. B. bei Elektro fahrzeugen. Während eines solchen Diagnosezeitraumes ist die elektrische Anlage nicht betriebsbereit. Wenn der Fahrer nun unterdessen bereits das Fahrpedal betätigt, wie er dies von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor zur Vorlagerung von Kraftstoff gewohnt ist, kann bei Beendigung der Fehlerdiagnose ein für den Fahrer unerwarteter Anfahr-Beschleunigungsruck auftreten.

In der Offenlegungsschrift DE 40 14 929 A1 ist eine elektroni sche Steuerung für automatische Getriebe beschrieben, mit der Fehlbedienungen des Fahrstufenwahlhebels des Automatikgetriebes verhindert werden sollen. Hierzu ist vorgesehen, daß die Steue rung abhängig von der jeweiligen monentanen Stellung des Fahr stufenwahlhebels, von der Betätigung oder Nichtbetätigung der Fußbremse sowie von der Lage der Fahrzeuggeschwindigkeit unter halb oder oberhalb einer vorgegebenen Referenzgeschwindigkeit in die Zündung oder die Kraftstoffzufuhr derart eingegriffen wird, daß die Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs abgestellt wird. Dabei werden die drei steuerungsrelevanten Bedingungen parallel abgefragt, und die Steuerung reagiert dann jeweils nach einem vorgegebenen Zustandsübergang. Eine Funktions- oder Sicherheitskontrolle von Komponenten der fahrzeugelektrischen Anlage ist dort nicht vorgesehen. In ähnlicher Weise werden bei einer aus der Patentschrift DE 40 17 045 C2 bekannten Einrich tung die Stellung zweier vom Fahrer betätigbarer, die Ge schwindigkeit beeinflussender Bedienelemente, z. B. eines Fahr- und eines Bremspedals, durch eine entsprechende Meß- und Aus werteeinrichtung überwacht. Bei Erkennung einer gleichzeitigen Betätigung beider Bedienelemente wird eine Leistungsreduzierung des Kraftfahrzeugmotors eingeleitet. Auch bei dieser Einrich tung ist keine Fehlerdiagnose bezüglich der fahrzeugelektri schen Anlage vorgesehen.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines Verfahrens zum Starten eines Kraftfahrzeuges unter an fänglicher Funktionsüberprüfung seiner elektrischen Anlage der art, daß keine Gefahr eines unerwarteten Anfahr-Beschleuni gungsrucks besteht, sowie einer zur Durchführung dieses Verfah rens geeigneten fahrzeugelektrischen Anlage zugrunde.

Dieses Problem wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie durch eine fahrzeugelektrische Anlage mit den Merkmalen des Patentanspruches 3 gelöst. Das Verfahren sieht insbesondere die anfängliche Durchführung einer Fehler diagnose bezüglich der elektrischen Anlage vor, wobei das Auf treten eines unerwarteten Anfahr-Beschleunigungsrucks nach Startanforderung durch den Fahrer aufgrund des für ihn nicht vorhersehbaren Abschlusses der Diagnosephase dadurch verhindert wird, daß nach Beendigung der Fehlerdiagnose zunächst die Fahr pedalstellung erfaßt und der Motor gegen ein Starten gesperrt wird, wenn sich das Fahrpedal aufgrund einer bereits erfolgten Betätigung durch den Fahrer nicht mehr in seiner Nullstellung befindet. Durch die verfahrensgemäße Rekursionsschleife bleibt der Motorstart gesperrt, bis der Fahrer das Fahrpedal wieder in die Nullstellung zurückgeführt hat, wonach der Motorstart er folgen und der Fahrer ohne Beschleunigungsruck sanft anfahren kann. Ist während der Fehlerdiagnose bereits ein Fehler erkannt worden, wird das Starten des Motors ebenfalls gesperrt und der Startvorgang abgebrochen.

Eine Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 bietet den weiteren Vorteil, daß der Motorstart auch dann unterbleibt, wenn sich der Betriebswahlhebel des Fahrzeuges nicht in der für den Motorstartvorgang vorgesehenen, neutralen Position befindet, wobei die Abfrage dieser weiteren Bedingung zeitlich nicht zwangsweise an die Abfrage über die Fahrpedalstellung gekoppelt ist, so daß z. B. beide Abfragen zeitgleich nach Beendigung der Diagnosephase erfolgen können und danach der Motorstart tat sächlich durchgeführt wird, wenn beide Abfragen einen derartigen Start freigeben.

In einer Ausgestaltung der fahrzeugelektrischen Anlage ist zur Durchführung dieser beiden Zustandsabfragen für das Freigeben eines Motorstarts gemäß Anspruch 4 zusätzlich zum Ausgangssig nal der Fahrpedalsensorik und zum Signal vom Startanforderungs schalter das Stellungssignal einer vom Betriebswahlhebel zuge ordneten Lagesensorik der Steuereinrichtung zugeführt, welche zur Sperrung bzw. Freigabe des Motorstarts eingerichtet ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeich nungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer elektrischen Anlage eines Elektrofahrzeugs und

Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung des von der fahrzeugelektrischen Anlage von Fig. 1 durchgeführten Startvorgangs.

Die in Fig. 1 dargestellte elektrische Anlage eines Elektro fahrzeuges beinhaltet als Steuerungseinrichtung ein zentrales Steuergerät (1), das über eine Ausgangssteuerleitung (11) einen Wechselrichter (2), alternativ eine funktionell analoge Lei stungselektronik, ansteuert, der einerseits über eine bidirek tionale Hochstromleitung (12) mit einem Elektromotor (4), der wahlweise als Antriebsmotor oder Generator dient, sowie ander erseits über eine bidirektionale Hochstromleitung (13) mit der Traktionsbatterie (3) des Elektrofahrzeuges verbunden ist. Ab hängig von der Ansteuerung durch das zentrale Steuergerät (1) arbeitet der Wechselrichter (2) in Fahrzeugsantriebsfunktion, in der der Elektromotor (4) durch die Energie aus der Traktions batterie (3) gespeist wird, oder in Energiespeicherungsfunktion, in welcher elektrische Energie von dem dann als Generator fun gierenden Elektromotor (4) über die Hochstromleitungen (12, 13) in die Traktionsbatterie (3) eingespeichert wird.

Die Traktionsbatterie (3) ist des weiteren zwecks Aufladung netzanschlußfähig, wozu ein Netzladegerät (6) vorgesehen ist, dem über ein Anschlußkabel (14) Netzspannung zuführbar ist und von dem aus eine Speiseleitung (15) zu einer Batteriekontroll einheit (5) geführt ist, von der aus die Traktionsbatterie (3) über eine Speiseleitung (16) mit Ladestrom versorgbar ist. Des weiteren führt eine Sensorleitung (17) von der Traktionsbatte rie (3) zur Batteriekontrolleinheit (5), über welche letztere (5) den Betriebszustand der Batterie (3) erfaßt, um beispiels weise den Aufladevorgang am Netz geeignet zu steuern. Die Bat teriekontrolleinheit (5) gibt die Batteriezustandsinformation zudem über eine Signalleitung (18) an das zentrale Steuergerät (1) weiter, damit dieses wiederum den Wechselrichter (2) jeweils passend steuert.

Die Ansteuerung des Wechselrichters (2) durch das zentrale Steuergerät (1) erfolgt zudem abhängig von den an verschiedenen Sensoreingängen anstehenden Signalen. So erhält das zentrale Steuergerät (1) eine Startanforderungsinformation über eine der genormten Klemme 15 entsprechenden Signalleitung (21) von einem Zündschloß (9) als Startanforderungsschalter, dem über eine Leitung (20) die positive Spannung einer 12V-Lichtbatterie (10) zugeführt ist, dessen negativer Pol wie üblich über eine Masse anschlußleitung (19) mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist. Sobald durch Betätigen des Zündschlosses (9) die positive Span nung der Lichtbatterie (10) auf die Signalleitung (21) durchge lassen wird, erkennt dies zentrale Steuergerät (1) als Startanforderung durch den Fahrer. Ein weiteres Sensorsignal erhält das zentrale Steuergerät (1) über eine Sensorleitung (22) von einer Positionssensorik eines Fahrpedals (8), das vom Fuß des Fahrers zur Einstellung der von ihm gewünschten Motor leistung betätigt wird. Des weiteren ist ein vom Fahrer handbe dienbarer Betriebswahlhebel (7) angeordnet, dessen jeweilige momentane Stellung ebenfalls von einer zugehörigen Sensorik er faßt und über eine Sensorsignalleitung (23) dem zentralen Steu ergerät (1) übermittelt wird. Neben diesen, für die weiter un ten zu beschreibende Durchführung des Startvorgangs für das Elektrofahrzeug wichtigen Eingangsinformationen sind dem zen tralen Steuergerät (1) zur Erfüllung weiterer, hier nicht näher interessierender Steuerungsfunktionen, z. B. für eine ABS-Rege lung, weitere Sensorsignale zugeführt, beispielsweise von einer Antiblockiersystem-Sensorik, was in Fig. 1 der Einfachheit hal ber stellvertretend durch einen weiteren Sensorsignaleingang (24) angedeutet ist. Das zentrale Steuergerät (1) beinhaltet als für den Startvorgang wesentliche und daher in Fig. 1 expli zit kenntlich gemachte Komponenten eine Fehlerdiagnoseeinheit (25), eine Startfreigabeeinheit (26) sowie eine Sicherheitsver riegelungseinheit (27).

Mit dem oben beschriebenen Aufbau der fahrzeugelektrischen An lage wird das Elektrofahrzeug gemäß dem nachfolgend beschrie benen, in Fig. 2 dargestellten Verfahrensablauf gestartet.

Der Startvorgang für das Elektrofahrzeug beginnt mit einer vom Fahrer durch Betätigen des Zündschlosses (9) ausgelösten Start anforderung (Schritt 30), die das zentrale Steuergerät (1) durch Wechsel des Signals auf der Zündschloß-Signalleitung (21) auf die positive Spannung der Lichtbatterie erkennt. Daraufhin führt das zentrale Steuergerät (1), d. h. speziell dessen Fehlerdiag noseeinheit (25), eine selbsttätige Fehlerdiagnose (Schritt 31) durch, die eine Funktions- und Sicherheitskontrolle aller Kom ponenten der fahrzeugelektrischen Anlage beinhaltet. Für die konkrete Realisierung einer solchen Fehlerdiagnose steht dem Fachmann eine beliebige der herkömmlichen Vorgehensweisen zur Verfügung, weshalb hierauf nicht näher eingegangen zu werden braucht. Wenn sich während dieser Fehlerdiagnose bei der Fehler abfrage (Schritt 32) ein Fehler ergibt, so wird durch die Sicherheitsverriegelungseinheit (27) das tatsächliche Starten des Motors gesperrt (Schritt 33), und der Startvorgang wird ab gebrochen (Schritt 34).

Wurde hingegen die Fehlerdiagnose abgeschlossen, ohne daß ein Fehler aufgetreten ist, fragt das zentrale Steuergerät (1) dar aufhin über die entsprechende Fahrpedal-Sensorleitung (22) ab, ob sich das Fahrpedal in seiner in Fig. 1 durchgezogen gezeich neten Nullstellung befindet (Schritt 35). Ist dies der Fall, so erkennt die Startfreigabeeinheit (26) im zentralen Steuergerät (1), daß ein Motorstart jedenfalls hinsichtlich der Fahrpedal stellung freigegeben werden kann. Der in Fig. 2 gezeigt, an schließende Motorstartfreigabeschritt (37) signalisiert dann der Sicherheitsverriegelungseinheit (27), daß keine Sperrung des Motorstarts erforderlich ist und eine anschließende Fahr pedal- und Betriebswahlhebelbetätigung in eine entsprechende Wechselrichteransteuerung zur Strombeaufschlagung des Elektro motors (4) weitergeleitet werden kanan. Diese tatsächliche Mo torstartfreigabe ist dabei des weiteren an die in Fig. 2 nicht explizit dargestellte Bedingung gekoppelt, daß sich der Be triebswahlhebel (7) zum Zeitpunkt des Abschlusses der Fehler diagnose in der in Fig. 1 durchgezogen gezeichneten, inaktiven, neutralen Stellung befindet, was parallel zur Erfassung der Fahrpedalstellung vom zentralen Steuergerät (1) über die ent sprechende Sensorleitung (23) abgetastet wird. Wenn hingegen in dem Abfrageschritt (35) erkannt wird, daß sich das Fahrpedal (8) nicht in Nullstellung befindet, sondern bereits vom Fuß des Fahrers bestätigt ist, wie in Fig. 1 gestrichelt angedeutet, oder daß sich der Betriebswahlhebel (7) nicht in der neutralen, son dern, wie in Fig. 1 ebenfalls gestrichelt angedeutet, bereits in einer Vorwärts- oder Rückwärtsfahrstellung befindet, wird dies der Sicherheitsverriegelungseinheit (27) angezeigt, die daraufhin (Schritt 36) eine Motorstartsperrung vornimmt, um zu verhindern, daß das Fahrzeug in diesem Betriebszustand anfährt. Daraufhin kehrt der Verfahrensablauf rekursiv vor den Schritt zur Erkenntnis der Fahrpedal- und der Betriebswahlhebelstellung zurück, und das zentrale Steuergerät (1) wiederholt die Erfas sung dieser beiden Stellungen, bis es erkennt, daß für das Fahrpedal (8) die Nullstelllung und für den Betriebswahlhebel (7) die neutrale Position vorliegen, wonach ihre Sicherheits verriegelungseinheit (27) den Motorstart freigibt und der Motor durch das zentrale Steuergerät (1) gemäß der anschließenden Fahreranforderungen in Betrieb gesetzt wird.

Aus der obigen Erläuterung des Ablaufs des Startvorgangs ergibt sich, daß ein unerwünschtes Anfahren des Elektrofahrzeuges mit einem Beschleunigungsruck verhindert wird, der ansonsten dadurch auftreten könnte, daß der Fahrer bereits während des Ablaufs der Fehlerdiagnose das Fahrpedal und/oder den Betriebswahllhebel betätigt. Denn der Fahrer ist es meist gewohnt, nach dem Betä tigen des Zündschlosses sogleich eine Gang- bzw. eine Automat getriebestellung einzustellen und das Fahrpedal zu betätigen. Er wird häufig nicht das Ende des nach dem Betätigen des Zünd schlosses zunächst durchgeführten Diagnoseverfahrens abwarten. Das erfindungsgemäße Verfahren verhindert aufgrund der Abfrage der Fahrpedalstellung, daß das Fahrzeug nach Beendigung der Diagnosephase für den Fahrer unerwartet anfährt, wenn er zuvor bereits das Fahrpedal gedrückt hat. Vielmehr wartet die Steue rung in diesem Fall ab, bis der Fahrer das Fahrpedal wieder losgelassen hat, d. h. bis dieses seine Nullstellung erreicht hat, wonach der Fahrer von dieser Stellung aus ohne Beschleuni gungsdruck anfahren kann.

Die Überwachung der Fahrpedalstellung bringt eine zusätzliche Sicherung gegenüber einer alleinigen Überwachung des Betriebs wahlhebels. Die letztere Maßnahme, die eine Sicherung gegen Losfahren bei eingelegtem Gang bzw. eingelegter Fahrstellung bietet, vermag allein nämlich nicht auszuschließen, daß der Betriebswahlhebel das Zündschloß betätigt, dann das Fahrpedal betätigt und etwa gleichzeitig den Betriebswahlhebel von P- auf D-Stellung schiebt, wonach er wegen der noch laufenden Fehler diagnose zunächst keine Anfahrbeschleunigung verspürt, da das Elektrofahrzeug bis zum Hochlaufen der Rechnereinheit im zen tralen Steuergerät und dem Abschluß der anschließenden, vom Steuergerät durchgeführten Fehlerdiagnose nicht betriebsbereit ist. Nimmt nun der Fahrer nicht unverzüglich den Fuß vom Fahr pedal, so würde ohne die Fahrpedalüberwachung kurz darauf durch das Ende der Fehlerdiagnose bei Fehlerfreiheit der fahrzeug elektrischen Anlage ein Beschleunigungsruck zu einem für den Fahrer nicht exakt vorhersehbaren Zeitpunkt einsetzen. Dieser Beschleunigungsruck kann besonders dann sehr merklich sein, wenn der Fahrer wegen der für ihn bislang unerwarteterweise ausgebliebenen Anfahrbeschleunigung das Fahrpedal noch weiter durchdrückt, bevor die Fehlerdiagnose beendet ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den weiteren Vorteil, daß nach erfolgter Startanforderung durch den Fahrer sofort ohne Verzögerung die Fehlerdiagnose angeschlossen wird und nicht etwa bereits die Aktivierung dieser Fehlerdiagnose an die Be dingung geknüpft wird, daß das Fahrpedal sich in Nullstellung befindet. Letztere Maßnahme würde nämlich bedeuten, daß nach der Rückstellung des Fahrpedals durch den Fahrer dieser erst noch das Hochlaufen der Rechnereinheit im zentralen Steuergerät sowie den Zeitraum zur Durchführung der Fehlerdiagnose abwarten müßte.

Es versteht sich, daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur für Elektrofahrzeuge, sondern auch für andere Fahrzeugarten verwendbar ist, bei denen nach Startanforderung eine Funktions- und Sicherheitüberprüfung der fahrzeugelektrischen Anlage durchgeführt werden soll.

Claims

1. Verfahren zum Starten eines Kraftfahrzeuges, das ein Fahr pedal (8) sowie eine fahrzeugelektrische Anlage mit einem Startanforderungsschalter (9) und einer Steuerungseinrichtung (1), die zur wahlweisen Freigabe oder Sperrung eines Motorstarts eingerichtet ist, aufweist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Durchführung einer Fehlerdiagnose bezüglich der fahrzeug elektrischen Anlage nach Betätigung des Startanforderungs schalters,
b) bei Erkennung eines Fehlers Sperrung eines Motorstarts und Abbruch des Startvorgangs, andernfalls im Anschluß an Schritt a)
c) Erfassung der Fahrpedalstellung; und
d) Sperrung eines Motorstarts und Wiederholung des Schrittes c), wenn im vorhergehenden Schritt c) erkannt wurde, daß sich das Fahrpedal nicht in Nullstellung befindet.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Starten eines Kraftfahrzeuges mit einem Betriebswahlhebel (7), weiter gekennzeichnet durch folgende Schritte:

e) Erfassung der Stellung des Betriebswahlhebels (7) nach ab geschlossener Fehlerdiagnose; und
f) Sperrung eines Motorstarts und Wiederholung des Schrittes e), wenn im vorhergehenden Schritt e) erkannt wurde, daß sich der Betriebswahlhebel (7) nicht in der für den Motor start vorgesehenen Stellung befindet.

3. Fahrzeugelektrische Anlage mit

- einem Startanforderungsschalter (9,
- einer einem Fahrpedal (8) zugeordneten Sensorik zur Erfas sung der Fahrpedalstellung und
- einer Steuerungseinrichtung (1), welche wenigstens den Be trieb des Fahrzeugmotors (4) steuert,
dadurch gekennzeichnet, daß
- die Steuerungseinrichtung (1) zur Durchführung des Verfah rens nach Anspruch 1 eingangsseitig mit dem Startanforde rungsschalter (9) sowie der Fahrpedalsensorik verbunden ist und eine Diagnoseeinheit (25) zur Durchführung der Fehlerdiagnose sowie eine Einheit (26, 27) zur wahlweisen Sperrung oder Freigabe eines Motorstarts unabhängig von Sig nalen der Fahrpedalsensorik und des Startanforderungs schalters beinhaltet.

4. Fahrzeugelektrische Anlage nach Anspruch 3, weiter
dadurch gekennzeichnet, daß

- die Einheit zur wahlweisen Sperrung oder Freigabe eines Motorstarts eingangsseitig des weiteren mit dem Signalaus gang einer einem Betriebswahlhebel (7) zugeordneten Lage sensorik verbunden ist.