DE602005005431T2

DE602005005431T2 - Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors in einem Start-Stopp-Betrieb

Info

Publication number: DE602005005431T2
Application number: DE602005005431T
Authority: DE
Inventors: Savino Luigi 40127 LUPO; Michele 40059 PENNESE
Original assignee: Magneti Marelli Powertrain SpA
Current assignee: Marelli Europe SpA
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2005-12-16
Publication date: 2009-04-23
Anticipated expiration: 2025-12-17
Also published as: PL1674720T3; ITBO20040801A1; PT1674720E; EP1674720B1; CN1800614B; CN1800614A; DE602005005431D1; US20060150937A1; BRPI0506014B1; ATE389798T1; EP1674720A1; ES2302140T3; US7347175B2; BRPI0506014A; BRPI0506014B8

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Handhabung des "Stopp-und-Start"-Betriebs bei einem Kraftfahrzeug, das mit einer Brennkraftmaschine (ICE) ausgestattet ist.
Eine Brennkraftmaschine umfasst eine Anzahl von Zylindern (normalerweise vier, in Reihe angeordnet), die mit jeweiligen Kolben versehen sind, die über Pleuelstangen mit einer Kurbelwelle verbunden sind; die Welle eines elektrischen Startmotors, der von einer Batterie des Kraftfahrzeugs gespeist wird, ist ebenfalls mechanisch mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden. Um die Brennkraftmaschine zu starten, versetzt der Elektromotor die Kurbelwelle in Drehung, ausgehend von einer Anfangsposition, in der die Kurbelwelle feststeht; sobald die Kurbelwelle anfängt sich zu drehen, wird Kraftstoff (direkt oder indirekt) in die Zylinder eingespritzt, um zu versuchen, möglichst schnell eine erste Explosion zu erreichen und es der Brennkraftmaschine damit zu erlauben, selbst erhaltend zu werden.
Der "Stopp-und-Start"-Betrieb sorgt dafür, dass die Brennkraftmaschine ausgeschaltet wird, wenn das Fahrzeug im Leerlauf oder fast angehalten ist (typischerweise aus verkehrsbedingten Gründen, wie etwa eine rote Ampel oder eine Kreuzung ohne Vorfahrt), und dass die Brennkraftmaschine wieder gestartet wird, sobald der Fahrer auf das Gaspedal tritt.
Während der Startphase wird vom elektrischen Startmotor eine beachtliche Menge elektrischer Energie verbraucht, was demnach eine hohe Belastung für die Batterie des Kraftfahrzeugs bedeutet und zu einem beachtlichen Verlust ihrer elektrischen Ladung führt. Wenn der "Stopp-und-Start"-Betrieb aktiviert ist, wird die Batterie des Kraftfahrzeugs offensichtlich wegen der hohen Frequenz, mit der die Brennkraftmaschine gestartet wird, intensiv genutzt, insbesondere wenn das Kraftfahrzeug im Stadtverkehr verwendet wird.
Die US 2003/224 902 A1 offenbart ein Verfahren zum automatischen Betrieb eines Fahrzeugs, das einen Motor, einen Startermotor, eine Motorkupplung und eine Vielzahl von Fahrzeugsystemen umfasst. Nachdem erfasst wurde, dass der Motor läuft, werden die Fahrzeugsysteme überprüft, um einen annehmbaren Zustand zum Abschalten des Motors sicherzustellen. Es wird ein negatives Drehmoment auf den Motor angewendet, um ihn abzuschalten. Die Fahrzeugsysteme werden überwacht, bis sie angeben, dass der Motor neu gestartet werden soll. Der Motor wird neu gestartet, und es wird dann ein erfolgreicher Start des Motors bestätigt. Ähnlich wird ein Verfahren für das Kaltstarten eines Fahrzeugs wie zuvor bereitgestellt. Der Startermotor wird mit einem anfänglichen Drehmoment angeschaltet, und die Fahrzeugsysteme werden überwacht, um zu bestimmen, ob der Motor gestartet werden soll. Der Motor wird vom Drehmoment des Startermotors aus gestartet, und ein erfolgreicher Start des Motors wird dann bestätigt.
Die US 6,358,180 B1 offenbart ein Motorsteuersystem, welches das unangenehme Gefühl des Fahrers verringert, das mit dem Betrieb eines Fahrzeugs verbunden ist, das im Leerlauf gesteuert wird, um die Emission von Abgasen zu reduzieren, wodurch die Fahrtüchtigkeit verbessert wird. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Erfassen eines Umschaltens des Fahrbetriebs des Fahrzeugs von einem ersten normalen Fahrbereich auf einen zweiten normalen Fahrbereich, der sich vom ersten normalen Fahrbereich unterscheidet; Erfassen, ob der Motor sich gerade wegen eines automatischen Haltevorgangs im Stoppzustand befindet; Erfassen, ob gerade eine Bremse betätigt wird, um das Fahrzeug anzuhalten; und automatisches Starten des Motors, wenn bestimmt wird, dass sich der Motor wegen des automatischen Haltevorgangs gerade in einem Stoppzustand befindet, und dass der Fahrbetrieb auf den zweiten normalen Fahrbereich umgeschaltet wurde und dass die Bremse gerade nicht betätigt wird.
Die JP 10 325 346 A1 offenbart eine automatische Stopp/Start-Vorrichtung einer Brennkraftmaschine für ein Fahrzeug, um zu verhindern, dass der Motor wegen mangelnder Ladekapazität nicht neu gestartet wird, in dem das automatische Anhalten des Motors basierend auf dem erfassten Wert der Ladekapazität einer Batterie, um Strom an eine dynamoelektrische Startmaschine und an die anderen Zusatzgeräte zu liefern, und auf dem geschätzten Wert der elektrischen Energie, die notwendig ist, um die Zusatzgeräte während einer vorbestimmten Zeitspanne anzusteuern, gesteuert wird.
Die JP 08 257 482 A1 offenbart eine automatische Start/Stopp-Vorrichtung für eine Brennkraftmaschine, um mittels einer einfachen und kostengünstigen Struktur eine Entleerung der Batterie mit Sicherheit zu vermeiden, indem ein Stromverbraucher in einem Fahrzeug erfasst wird, und das Starten eines Motors gesteuert wird, wenn der Stromverbraucher während eines Motorstopps erzeugt wird, um einer Programmänderung zu entsprechen. Ein Steuerteil steuert den Motor, so dass er startet, wenn ein Stromverbraucher erzeugt wird, während der Motor anhält; auf diese Art und Weise ist es möglich, kann die Entleerung einer Batterie mittels einer einfachen und kostengünstigen Struktur mit Sicherheit vermieden werden.
Aufgabe der vorliegende Erfindung ist es, ein Verfahren zur Handhabung des "Stopp-und-Start"-Betriebs bei einem Kraftfahrzeug, das mit einer Brennkraftmaschine ausgestattet ist, bereitzustellen, wobei das Verfahren die bestmögliche Verwendung der Batteriekapazität des Autos ermöglicht und dabei einfach und kostengünstig durchzuführen ist.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Handhabung des "Stopp-und-Start"-Betriebs bei einem Kraftfahrzeug, das mit einer Brennkraftmaschine ausgestattet ist, gemäß den beiliegenden Ansprüchen bereit.
Die vorliegende Erfindung soll nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, die eine nicht einschränkende Ausführungsform der Erfindung abbilden, beschrieben werden.
Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine; und
2 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs, das mit dem Motor aus 1 ausgestattet ist und über ein elektronisches Steuermodul verfügt, welches das Handhabungsverfahren, das den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, durchführt.
In 1, bezeichnet 1 die gesamte Brennkraftmaschine, wobei dieser Motor 1 vier Zylinder 2 (von denen in 1 nur einer gezeigt wird) umfasst, die in Reihe angeordnet sind. Jeder Zylinder 2 ist mit einem Ansaugrohr 3 über eine spezifische Ansaugleitung 4, die von mindestens einem Ansaugventil 5 gesteuert wird, und mit einem Abgassammler 6 über eine spezifische Abgasleitung 7, die von mindestens einem Abgasventil 8 gesteuert wird, verbunden. Das Ansaugrohr 3 empfängt Frischluft (d. h. Luft, die aus der äußeren Umgebung kommt) über ein Drosselventil 9, das zwischen einer geschlossenen Position und einer maximal geöffneten Position einstellbar ist. Der Abgassammler 6 führt zu einer Abgasanlage 10, die mit einem oder mehreren Katalysatoren (nicht im Detail gezeigt) ausgestattet ist, um die durch Verbrennung in den Zylindern 2 erzeugten Gase an die Atmosphäre abzugeben; mindestens ein Gemischkonzentrations-Messgerät 11 ist in der Abgasanlage 10 angeordnet (insbesondere eine Lambdasonde 11).
Vier Einspritzdüsen 12 (eine für jeden Zylinder 2) sind mit jeweiligen Ansaugleitungen 4 gekoppelt, um zyklisch Benzin in diese Ansaugleitungen 4 einzuspritzen; nach einer weiteren Ausführungsform (nicht gezeigt), spritzen die Einspritzdüsen 12 den Kraftstoff direkt in die Zylinder 2. Vier Zündkerzen 13 (eine für jeden Zylinder 2) sind mit den jeweiligen Zylindern 2 gekoppelt, um zyklisch die Zündung des im Innern der Zylinder 2 vorhandenen Gemischs hervorzurufen; bei einer Diesel-Brennkraftmaschine 1 sind die Zündkerzen 13 natürlich nicht vorhanden.
Jeder Zylinder 2 ist mit einem jeweiligen Kolben 14 gekoppelt, der linear am Zylinder 2 entlang gleiten kann und mittels einer Pleuelstange 16 mechanisch mit einer Kurbelwelle 15 verbunden ist; die Kurbelwelle 15 ist ihrerseits mechanisch mit einem Getriebe 17 verbunden, und zwar über eine zwischengeschaltete Kupplung 18, um ein Antriebsmoment an die Antriebsräder des Kraftfahrzeugs (nicht gezeigt) zu übertragen. Die Kurbelwelle 15 ist mechanisch mit einer elektrischen Maschine 19 verbunden, die elektrisch mit einer Batterie 20 verbunden ist und sowohl als elektrischer Startermotor, um die Kurbelwelle 15 in Drehung zu versetzen, als auch als elektrischer Generator zum Aufladen der Batterie 20 dienen kann.
Der Motor 1 umfasst ein Motorsteuermodul 21, das den Betrieb des Motors 1 beaufsichtigen kann. Insbesondere ist das Motorsteuermodul 21 in der Lage, das Starten des Motors 1 zu handhaben, wobei der Elektromotor 19 die Kurbelwelle 15 ausgehend von einer Anfangsposition P, in der die Kurbelwelle 15 feststeht, in Drehung versetzt; sobald die Kurbelwelle 15 anfängt sich zu drehen, wird Kraftstoff in die Zylinder 2 eingespritzt, um zu versuchen, möglichst schnell eine erste Explosion zu erreichen und es der Brennkraftmaschine 1 damit zu erlauben, selbst erhaltend zu werden.
Ferner führt das Motorsteuermodul 21 den "Stopp-und-Start"-Betrieb aus, der vorsieht, dass die Brennkraftmaschine 1 ausgeschaltet wird, wenn das Fahrzeug steht oder fast angehalten ist, typischerweise aus verkehrsbedingten Gründen, wie etwa eine rote Ampel oder eine Kreuzung ohne Vorfahrt, und dass die Brennkraftmaschine 1 wieder gestartet wird, sobald der Fahrer auf das Gaspedal tritt. Allgemeiner gesagt sieht der der "Stopp-und-Start"-Betrieb vor, dass die Brennkraftmaschine 1 ausgeschaltet wird, selbst wenn das Fahrzeug sich langsam fortbewegt, falls der Fahrer keine Zugkraft benötigt, d. h. wenn er das Gaspedal loslässt. Mit anderen Worten sieht der "Stopp-und-Start"-Betrieb vor, dass die Brennkraftmaschine 1 ausgeschaltet wird, wenn es lange genug als unnötig angesehen wird, ein Antriebsmoment zu erzeugen, und dass die Brennkraftmaschine 1 gestartet wird, wenn die Erzeugung des Antriebsmoments notwendig ist.
Das Motorsteuermodul 21 steuert einen elektrischen Motor (nicht im Detail gezeigt), der eine Kraftstoffpumpe 22 betätigt, die den Kraftstoff aus einem Tank 23 abzieht und den Kraftstoff unter Druck an die Einspritzdüsen 12 liefert. Bei einer Brennkraftmaschine 1 mit direkter Kraftstoffeinspritzung ist normalerweise eine weitere Hochdruck-Kraftstoffpumpe vorgesehen, die mechanisch mit der Kurbelwelle 15 verbunden ist und direkt durch die Drehung dieser Kurbelwelle 15 betätigt wird. Das Motorsteuermodul 21 steuert außerdem ein elektrisches Heizelement 24 für die Lambdasonde 11 und ein elektrisches Gebläse 25, das mit einem Kühler 26 mit Kühlflüssigkeit für den Motor 1 gekoppelt ist.
2 zeigt ein Kraftfahrzeug 27, das eine Haube 28 umfasst, die vorne angeordnet ist und die in 1 gezeigte Brennkraftmaschine 1 aufnimmt. Das Kraftfahrzeug 27 umfasst außerdem einen Fahrgastraum 29, der vorne durch eine vordere Scheibe bzw. Windschutzscheibe 30 und hinten durch eine Heckscheibe 31 begrenzt ist. Im Innern des Fahrgastraums 29 ist eine Vielzahl von elektrischen Verbrauchern (nicht im Detail gezeigt) vorgesehen, deren Funktion für die Sicherheit oder das Fahren des Kraftfahrzeugs 27 nicht wesentlich ist und hauptsächlich mit der Sicherstellung eines hohen Komforts für den Fahrer und/oder die Passagiere verbunden ist; beispielhaft können derartige elektrische Verbraucher die Klimaanlage, das Autoradio, die Innenbeleuchtung, die elektrische Sitzeinstellung, die elektrischen Scheibenheber, die elektrische Rückspiegeleinstellung, den Zigarettenanzünder oder ein Satelliten-Navigationssystem umfassen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden die elektrischen Verbraucher des Fahrgastraums 29 von einem Fahrgastraum-Steuermodul 32 gesteuert, das mit dem Motorsteuermodul 21 in Verbindung steht und gegebenenfalls in der Lage ist, die Stromversorgung für die elektrischen Verbraucher des Fahrgastraums 29 abzuschalten und/oder die elektrischen Verbraucher des Fahrgastraums 29 mit reduzierter Leistung zu versorgen (z. B. durch Abblenden der Innenbeleuchtung oder durch Leiseschalten des Autoradios). Im Allgemeinen wird jeder elektrische Verbraucher (z. B. ein Autoradio und ein Satelliten-Navigationssystem), der wegen des Vorhandenseins von aufwändigen elektronischen Bauteilen eine durchgehende elektrische Versorgung benötigt, mit reduzierter Leistung versorgt. Alternativ können die elektrischen Verbraucher, die eine durchgehende Stromversorgung benötigen, auch von einer weiteren Reservebatterie (nicht gezeigt) gespeist werden, die von der Batterie 20 unabhängig ist.
Außer den oben beschriebenen elektrischen Verbrauchern ist das Kraftfahrzeug 27 mit weiteren elektrischen Verbrauchern (nicht im Detail gezeigt) ausgestattet, die von dem Motorsteuermodul 21 oder von anderen Steuermodulen (nicht gezeigt) gesteuert werden können; diese zusätzlichen elektrischen Verbraucher haben im Allgemeinen eine Funktion, die für die Sicherheit oder das Fahren des Kraftfahrzeugs 27 nützlich oder wesentlich ist. Beispielhaft können diese zusätzlichen elektrischen Verbraucher die Scheinwerfer und Rücklichter, die Blinker, die Hupe, die elektrische gesteuerte Servolenkung, die elektrisch gesteuerte Servobremse, elektronische Fahrassistenzsysteme (ABS, ASR, usw.) umfassen.
Wie zuvor erwähnt, führt das Motorsteuermodul 21 den "Stopp-und-Start"-Betrieb durch, und folglich muss das Motorsteuermodul 21 entscheiden, wann der "Stopp-und-Start"-Betrieb zu aktivieren und wann er zu deaktivieren ist. Dazu wird ein Ladezustand (SOC) der Batterie 20, ein Bewegungszustand der Kurbelwelle 15 und die insgesamt von den elektrischen Verbrauchern des Kraftfahrzeugs 27 verbrauchte elektrische Energie bestimmt; daraufhin wird entschieden, den "Stopp-und-Start"-Betrieb in Abhängigkeit von dem Ladezustand SOC der Batterie 20, in Abhängigkeit von dem Bewegungszustand der Kurbelwelle 15 und in Abhängigkeit der insgesamt von den elektrischen Verbrauchern des Kraftfahrzeugs 27 verbrauchten elektrischen Energie zu aktivieren oder zu deaktivieren.
Der Ladezustand SOC der Batterie 20 wird im Allgemeinen als Prozentsatz mit Bezug auf die mögliche Höchstlast der Batterie 20 angegeben; außerdem wird der Ladezustand SOC der Batterie 20 mittels eines geeigneten Sensors oder mittels einer Schätzung, die gewöhnlich auf der Spannung, die an den Klemmen der Batterie 20 anliegt, auf dem Strom, der von der Batterie 20 geliefert wird, und gegebenenfalls auf der internen Temperatur der Batterie 20 und auf dem internen pH-Wert der Batterie 20 basiert, bestimmt. Der Bewegungszustand der Kurbelwelle 15 ermöglicht die Bestimmung einer der folgenden Alternativen: die Kurbelwelle 15 ist feststehend, die Kurbelwelle 15 befindet sich in der Startphase, die Kurbelwelle 15 dreht sich kann sich aber nicht selbst erhalten, die Kurbelwelle 15 dreht sich und kann sich selbst erhalten, die Kurbelwelle 15 befindet sich in der Stoppphase.
Wenn die Kurbelwelle 15 feststeht oder sich in der Stoppphase befindet, dann wird der Druckwert in einem Kraftstoffeinspritzkreislauf periodisch überprüft wird, und auf der Basis des Druckwerts in dem Kraftstoffeinspritzkreislauf werden Signale gegeben, um die Kraftstoffpumpe 22 an- und auszuschalten; insbesondere wird die Kraftstoffpumpe 22 ausgeschaltet, wenn der Druckwert im Einspritzkreislauf größer ist als ein erster vorbestimmter Schwellwert, und die Kraftstoffpumpe 22 wird eingeschaltet, wenn der Druckwert in dem Einspritzkreislauf sich unterhalb eines vorbestimmten zweiten Schwellwerts befindet. Wenn die Kurbelwelle 15 zudem feststeht oder sich in der Stoppphase befindet, dann wird das Heizelement 24 für das Gemischkonzentrations-Messgerät 11 in der Abgasanlage 10 mit geringer Leistung betrieben, um eine vorbestimmte Mindesttemperatur sicherzustellen. Schließlich wenn die Kurbelwelle 15 feststeht oder sich in der Stoppphase befindet, dann wird das elektrische Gebläse 25, das mit dem flüssig gekühlten Kühler 26 gekoppelt ist, mit geringer Leistung betrieben wird, um eine vorbestimmte Höchsttemperatur sicherzustellen.
Wenn die Kurbelwelle 15 sich in der Startphase befindet, dann wird ein Signal gegeben, um die Kraftstoff pumpe 22 anzuschalten, das elektrische Gebläse 25, das mit dem flüssig gekühlten Kühler 26 gekoppelt ist, wird mit geringer Leistung betrieben, um eine vorbestimmte Höchsttemperatur sicherzustellen, und das Heizelement 24 für das Gemischkonzentrations-Messgerät 11 in der Abgasanlage 10 wird mit Nennleistung betrieben. Nach einer bevorzugten Ausführungsform, wenn die Kurbelwelle 15 sich in der Startphase befindet, dann werden alle elektrischen Verbraucher, die nicht für die Sicherheit oder das Fahren des Kraftfahrzeugs 27 wesentlich sind, mit reduzierter Leistung betrieben oder ausgeschaltet.
Wenn sich die Kurbelwelle 15 dreht und sich selbst erhalten kann, dann wird die Kraftstoffpumpe 22 mit Nennleistung betrieben, das elektrische Gebläse 25, das mit dem flüssig gekühlten Kühler 26 gekoppelt ist, wird mit Nennleistung betrieben, und das Heizelement 24 für das Gemischkonzentrations-Messgerät 11 in einer Abgasanlage 10 wird mit Nennleistung betrieben. Ferner wenn sich die Kurbelwelle 15 dreht und sich selbst erhalten kann, wird der Ladezustand SOC der Batterie 20 bewertet, um zu entscheiden, ob der "Stopp-und-Start"-Betrieb zu aktivieren oder zu deaktivieren ist.
Wenn sich die Kurbelwelle 15 dreht und sich selbst erhalten kann, falls der Ladezustand SOC der Batterie 20 sich zwischen einem unteren Batterieschwellwert und einem oberen Batterieschwellwert befindet, dann wird der "Stopp-und-Start"-Betrieb aktiviert, die elektrische Maschine 19 wird gesteuert, um ein normales Wiederaufladen der Batterie 20 auszuführen, und gegebenenfalls wird ein regenerativer Bremsbetrieb aktiviert.
Wenn sich die Kurbelwelle 15 dreht und sich selbst erhalten kann, falls der Ladezustand SOC der Batterie 20 größer ist als der obere Batterieschwellwert, dann wird der "Stopp-und-Start"-Betrieb aktiviert, der elektrische Ener giegenerator 19 wird gesteuert, um das Wiederaufladen der Batterie 20 zeitweilig einzustellen, und der regenerative Bremsbetrieb wird gegebenenfalls deaktiviert.
Wenn sich die Kurbelwelle 15 dreht und sich selbst erhalten kann, falls der Ladezustand SOC der Batterie 20 sich unterhalb eines unteren Batterieschwellwerts befindet, dann wird der "Stopp-und-Start"-Betrieb deaktiviert, der elektrische Energiegenerator 19 wird gesteuert, um ein maximal mögliches Wiederaufladen der Batterie 20 auszuführen, der regenerative Bremsbetrieb wird gegebenenfalls aktiviert, und alle elektrischen Verbraucher, die nicht für die Sicherheit oder das Fahren des Kraftfahrzeugs 27 wesentlich sind, werden mit reduzierter Leistung betrieben oder ausgeschaltet.
Mit anderen Worten, wenn sich die Kurbelwelle 15 dreht und sich selbst erhalten kann, geht es darum, den Ladezustand SOC der Batterie 20 in dem Bereich zwischen dem unteren Batterieschwellwert und dem oberen Batterieschwellwert zu halten.
Bevorzugt ist der Ladezustand SOC der Batterie 20, der dem unteren Batterieschwellwert entspricht, größer als der vollständig entladene Zustand der Batterie 20, und ist z. B. gleich 20% der Höchstladung; diese Wahl wird getroffen, um es der Batterie 20 zu ermöglichen, immer über eine gewisse Energiereserve zu verfügen, um auf jeden Fall und mit einem ausreichenden Sicherheitsabstand mindestens einen Start der Brennkraftmaschine 1 sicherzustellen.
Bevorzugt ist der Ladezustand SOC der Batterie 20, der dem oberen Batterieschwellwert entspricht, kleiner als der mögliche Höchstwert, der der voll aufgeladenen Batterie 20 entspricht, und ist z. B. gleich 80% der Höchstladung; diese Wahl wird getroffen, um es der Batterie 20 zu ermöglichen, immer eine gewisse Menge elektrischer Energie aufzunehmen. Mit anderen Worten ist die Batterie 20 immer bereit, die Lademenge aufzunehmen, die bei einem Bremsvorgang wiedergewonnen wird. Zudem sind bestimmte Batteriearten (typischerweise Nickel-Kadmium-Batterien) wirksamer, wenn ihr Ladezustand zwischen 60 und 90% der Höchstladung liegt.
Außerdem gibt es bestimmte Bedingungen, die periodisch überprüft werden und dazu führen können, dass der "Stopp-und-Start"-Betrieb unabhängig von anderen Faktoren deaktiviert wird.
Insbesondere wird ein Allgemeinzustand SOH der Batterie 20 periodisch bestimmt, wobei dieser Zustand in % ausgedrückt und mittels einer Schätzung bestimmt wird. Wenn der Allgemeinzustand SOH der Batterie 20 unter einem vorbestimmten Warnschwellwert liegt, wird der "Stopp-und-Start"-Betrieb immer unabhängig von anderen Faktoren deaktiviert. Mit anderen Worten wird der "Stopp-und-Start"-Betrieb immer deaktiviert, wenn die Batterie 20 nicht einwandfrei ist, um die Gesamtanzahl der Startvorgänge und somit die Belastung für die Batterie 20 zu reduzieren. Wenn außerdem der Allgemeinzustand SOH der Batterie 20 unter einem vorbestimmten Alarmschwellwert liegt, dann wird die Stromversorgung für alle elektrischen Verbraucher, die nicht für die Sicherheit oder das Fahren des Kraftfahrzeugs 27 wesentlich sind, ausgeschaltet.
Bevorzugt wird bei jedem Start der Wert eines die Qualität des Starts angebenden Parameters bestimmt wird; der "Stopp-und-Start"-Betrieb wird immer unabhängig von anderen Faktoren deaktiviert, wenn der Mittelwert der neuen Werte des die Qualität des Starts angebenden Parameters unter einem vorbestimmten Schwellwert liegt. Mit anderen Worten wird der "Stopp-und-Start"-Betrieb immer deaktiviert, wenn die Brennkraftmaschine 1 Probleme beim Starten gehabt hat, um die Gesamtanzahl der Startvorgänge zu reduzieren, bis diese Startprobleme gelöst wurden.
Nach einer möglichen Ausführungsform wird es bevorzugt, den "Stopp-und-Start"-Betrieb zu deaktivieren, wenn eine maximale Enteisungsfunktion einer Windschutzscheibe 30 des Kraftfahrzeugs 27 aktiviert ist oder wenn eine Defrosterfunktion einer Heckscheibe 31 des Kraftfahrzeugs 27 aktiviert ist; der Grund dafür hängt mit der Tatsache zusammen, dass diese Funktionen der maximalen Enteisung und des Defrosters große Mengen elektrischer Energie verbrauchen, und somit empfiehlt es sich, das Anlegen einer zusätzlichen Belastung für die Batterie 20 durch das wiederholte Starten der Brennkraftmaschine 1 zu vermeiden, wenn diese Funktionen aktiv sind.
Schließlich wird der "Stopp-und-Start"-Betrieb immer unabhängig von anderen Faktoren deaktiviert, wenn in bestimmten Bauteilen (Sensoren oder Stellgliedern) der Brennkraftmaschine 1 Fehler angezeigt werden, die dem Starten der Brennkraftmaschine 1 oder der Steuerung der Schadstoffemission der Brennkraftmaschine 1 in der Startphase schaden können. Insbesondere wird der "Stopp-und-Start"-Betrieb immer unabhängig von anderen Faktoren deaktiviert, wenn eine Fehlfunktion des Gemischkonzentrations-Messgeräts 11 in der Abgasanlage 10 gemeldet wird, wenn ein Zustand einer unvollständigen Einstellung der Gemischkonzentration gemeldet wird, wenn ein Fehler in einem Phasensensor der Brennkraftmaschine 1 gemeldet wird, wenn ein Fehler in den Einspritzdüsen 12 der Brennkraftmaschine 1 gemeldet wird, oder wenn ein Fehler in den Zündspulen der Brennkraftmaschine 1 gemeldet wird.
Das oben beschriebene Verfahren zur Handhabung des "Stopp-und-Start"-Betriebs hat zahlreiche Vorteile, indem es die Möglichkeit gibt, eine Überlastung der Batterie 20 zu vermeiden, wodurch die Lebensdauer der Batterie 20 erhöht wird, und die Möglichkeit gibt, eine zu tiefe Entladung der Batterie 20 zu vermeiden, wobei diese zu tiefe Entladung das Neustarten der Brennkraftmaschine 1 verhindern könnte. Die Aufgabe wird durch die Optimierung der Verwendung der elektrischen Energie, die von der Batterie 20 erzeugt wird, gelöst, um zu vermeiden, dass die elektrische Energie auf zu viele aktive elektrische Verbraucher gleichzeitig aufgeteilt wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Verfahren zur Handhabung des "Stopp-und-Start"-Betriebs bei einem Kraftfahrzeug (27), das mit einer Brennkraftmaschine (1) ausgestattet ist; das Verfahren sieht vor, dass der "Stopp-und-Start"-Betrieb in Abhängigkeit von dem Ladezustand (SOC) einer Batterie (20) des Kraftfahrzeugs (27), dem Bewegungszustand einer Kurbelwelle (15) der Brennkraftmaschine (1) und der von den elektrischen Verbrauchern des Kraftfahrzeugs (27) insgesamt verbrauchten elektrischen Energie aktiviert oder deaktiviert wird.

Claims

Verfahren zur Handhabung des "Stopp-und-Start"-Betriebs bei einem Kraftfahrzeug (27), das mit einer Brennkraftmaschine (1) ausgestattet ist; wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Bestimmen eines Ladezustands (SOC) einer Batterie (20) des Kraftfahrzeugs (27); – Bestimmen eines Bewegungszustands einer Kurbelwelle (15) der Brennkraftmaschine (1); und – Bestimmen der tatsächlichen gesamten elektrischen Energie, die von den elektrischen Verbrauchern des Kraftfahrzeugs (27) verbraucht wird; wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es ferner folgende Schritte umfasst: – Aktivieren oder Deaktivieren des "Stopp-und-Start"-Betriebs in Abhängigkeit von dem Ladezustand (SOC) der Hauptbatterie (20), in Abhängigkeit von dem Bewegungszustand der Kurbelwelle (15) des Motors (1) und in Abhängigkeit der tatsächlichen gesamten elektrischen Energie, die von den elektrischen Verbrauchern des Kraftfahrzeugs (27) verbraucht wird; und – Bestimmen des Bewegungszustands der Kurbelwelle (15) durch Auswählen einer der folgenden Alternativen: die Kurbelwelle (15) ist feststehend, die Kurbelwelle (15) befindet sich in der Startphase, die Kurbelwelle (15) dreht sich kann sich aber nicht selbst versorgen, die Kurbelwelle (15) dreht sich und kann sich selbst versorgen, und die Kurbelwelle (15) befindet sich in der Stoppphase.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei, wenn die Kurbelwelle (15) feststeht oder sich in der Stoppphase befindet, der Druckwert in einem Kraftstoffeinspritzkreislauf periodisch überprüft wird, und auf der Basis des Druckwerts in dem Kraftstoffeinspritzkreislauf Signale gegeben werden, um eine Kraftstoffpumpe (22) an- und auszuschalten.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Kraftstoffpumpe (22) ausgeschaltet wird, wenn der Druckwert im Einspritzkreislauf größer ist als ein erster vorbestimmter Schwellwert, und die Kraftstoffpumpe (22) angeschaltet wird, wenn der Druckwert im Einspritzkreislauf unter einem zweiten vorbestimmten Schwellwert liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei, wenn die Kurbelwelle (15) feststeht oder sich in der Stoppphase befindet, ein Heizelement (24) für das Gemischkonzentrations-Messgerät (11) in einer Abgasanlage (10) mit geringer Leistung betrieben wird, um eine vorbestimmte Mindesttemperatur sicherzustellen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei, wenn die Kurbelwelle (15) feststeht oder sich in der Stoppphase befindet, ein elektrisches Gebläse (25), das an einen flüssig gekühlten Kühler (26) gekoppelt ist, mit geringer Leistung betrieben wird, um eine vorbestimmte Höchsttemperatur sicherzustellen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei, wenn die Kurbelwelle (15) sich in der Startphase befindet, ein Signal gegeben wird, um eine Kraftstoffpumpe (22) anzuschalten, ein elektrisches Gebläse (25), das an einen flüssig gekühlten Kühler (26) gekoppelt ist, mit geringer Leistung betrieben wird, um eine vorbestimmte Höchsttemperatur sicherzustellen, und ein Heizelement (24) für das Gemischkonzentrations-Messgerät (11) in der Abgasanlage (10) mit Nennleistung betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei, wenn die Kurbelwelle (15) sich in der Startphase befindet, alle elektrischen Verbraucher, die nicht für die Sicherheit oder das Fahren des Kraftfahrzeugs (27) wesentlich sind, mit reduzierter Leistung betrieben oder ausgeschaltet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei, wenn die Kurbelwelle (15) sich dreht und sich selbst versorgen kann, eine Kraftstoff pumpe (22) mit Nennleistung betrieben wird, ein elektrisches Gebläse (25), das an einen flüssig gekühlten Kühler (26) gekoppelt ist, mit Nennleistung betrieben wird, und ein Heizelement (24) für das Gemischkonzentrations-Messgerät (11) in einer Abgasanlage (10) mit Nennleistung betrieben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei, wenn die Kurbelwelle (15) sich dreht und sich selbst versorgen kann und der Ladezustand (SOC) der Batterie (20) des Kraftfahrzeugs (27) sich zwischen einem unteren Batterieschwellwert und einem oberen Batterieschwellwert befindet, der "Stopp-und-Start"-Betrieb aktiviert wird, ein elektrischer Energiegenerator (19) gesteuert wird, um ein normales Wiederaufladen der Batterie (20) auszuführen und gegebenenfalls ein regenerativer Bremsbetrieb aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Ladezustand (SOC) der Batterie (20) des Kraftfahrzeugs (27), der dem oberen Batterieschwellwert entspricht, geringer ist als der mögliche Höchstwert, welcher der voll aufgeladenen Batterie (20) entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei, wenn die Kurbelwelle (15) sich dreht und sich selbst versorgen kann und der Ladezustand (SOC) der Batterie (20) des Kraftfahrzeugs (27) größer ist als ein oberer Batterieschwellwert, der "Stopp-und-Start"-Betrieb aktiviert wird, ein elektrischer Energiegenerator (19) gesteuert wird, um das Wiederaufladen der Batterie (20) zeitweilig einzustellen, und der regenerative Bremsbetrieb gegebenenfalls deaktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Ladezustand (SOC) der Batterie (20) des Kraftfahrzeugs (27), der dem oberen Batterieschwellwert entspricht, geringer ist als der mögliche Höchstwert, welcher der voll aufgeladenen Batterie (20) entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei, wenn die Kurbelwelle (15) sich dreht und sich selbst versorgen kann und der Ladezustand (SOC) der Batterie (20) des Kraftfahrzeugs (27) sich unterhalb eines unteren Batterieschwellwerts befindet, der "Stopp-und-Start"- Betrieb deaktiviert wird, ein elektrischer Energiegenerator (19) gesteuert wird, um ein maximal mögliches Wiederaufladen der Batterie (20) auszuführen, und der regenerative Bremsbetrieb gegebenenfalls aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei, wenn die Kurbelwelle (15) sich dreht und sich selbst versorgen kann und der Ladezustand (SOC) der Batterie (20) des Kraftfahrzeugs (27) geringer ist als ein unterer Batterieschwellwert, alle elektrischen Verbraucher, die nicht für die Sicherheit oder das Fahren des Kraftfahrzeugs (27) wesentlich sind, mit reduzierter Leistung betrieben oder ausgeschaltet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Allgemeinzustand (SOH) der Hauptbatterie (20) bestimmt wird; der "Stopp-und-Start"-Betrieb wird unabhängig von anderen Faktoren deaktiviert, wenn der Allgemeinzustand (SOH) der Batterie (20) unter einem vorbestimmten Warnschwellwert liegt.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei, wenn der Allgemeinzustand (SOH) der Batterie (20) unter einem vorbestimmten Alarmschwellwert liegt, die elektrische Versorgung aller elektrischen Verbraucher, die nicht für die Sicherheit oder das Fahren des Kraftfahrzeugs (27) wesentlich sind, abgeschaltet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, wobei der Allgemeinzustand (SOH) der Batterie (20) als Prozentsatz ausgedrückt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei bei jedem Start der Wert eines die Qualität des Starts angebenden Parameters bestimmt wird; der "Stopp-und-Start"-Betrieb wird unabhängig von anderen Faktoren deaktiviert, wenn der Mittelwert der neuen Werte des die Qualität des Starts angebenden Parameters unter einem vorbestimmten Schwellwert liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei der "Stopp-und-Start"-Betrieb unabhängig von anderen Faktoren deaktiviert wird, wenn eine maximale Enteisungsfunktion einer Windschutzscheibe (30) des Kraftfahrzeugs (27) aktiviert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei der "Stopp-und-Start"-Betrieb unabhängig von anderen Faktoren deaktiviert wird, wenn eine Defrosterfunktion einer Heckscheibe (31) des Kraftzeugs (27) aktiviert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei der "Stopp-und-Start"-Betrieb unabhängig von anderen Faktoren deaktiviert wird, wenn eine Fehlfunktion des Gemischkonzentrations-Messgeräts (11) in einer Abgasanlage (10) gemeldet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei der "Stopp-und-Start"-Betrieb unabhängig von anderen Faktoren deaktiviert wird, wenn ein Zustand einer unvollständigen Einstellung der Gemischkonzentration gemeldet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei der "Stopp-und-Start"-Betrieb unabhängig von anderen Faktoren deaktiviert wird, wenn Fehler bei den Sensoren und/oder Stellgliedern der Brennkraftmaschine (1) gemeldet werden, die eine negative Auswirkung auf die Steuerung der Schadstoffemissionen während des Startens des Motors (1) haben können.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei der "Stopp-und-Start"-Betrieb unabhängig von anderen Faktoren deaktiviert wird, wenn ein Fehler bei einem Phasensensor der Brennkraftmaschine (1) gemeldet wird.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei der "Stopp-und-Start"-Betrieb unabhängig von anderen Faktoren deaktiviert wird, wenn ein Fehler bei den Einspritzdüsen (12) der Brennkraftmaschine gemeldet wird.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei der "Stopp-und-Start"-Betrieb unabhängig von anderen Faktoren deaktiviert wird, wenn ein Fehler bei den Zündspulen der Brennkraftmaschine (1) gemeldet wird.