DE102011007716A1

DE102011007716A1 - Verfahren zum Betrieb einer Start/Stopp-Automatik in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102011007716A1
Application number: DE102011007716A
Authority: DE
Inventors: Urs Christen; Dr. Kees Markus; Dr. Busch Rainer; Gilberto Burgio; Thomas Rambow; Uwe Gussen
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2011-04-20
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2012-10-25
Anticipated expiration: 2031-04-21
Also published as: US20120270701A1; RU2600965C2; RU2012115995A; CN102748154A; DE102011007716B4; US8784266B2; CN102748154B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Start/Stopp-Automatik in einem Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor und automatischer Kupplung, wobei die Start/-Stopp-Automatik die Kupplung in Abhängigkeit von Vortriebsanforderungen automatisch öffnet, wobei das automatische Öffnen der Kupplung in bestimmten Fahrsituationen unterbunden wird (Schritt 3). Gemäß der Erfindung sind die Fahrsituationen, in denen das automatische Öffnen der Kupplung unterbunden wird, automatisch erkannte Gefahrensituationen (Schritte 1, 2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb einer Start/Stopp-Automatik in einem Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor und automatischer Kupplung gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
Als Mikrohybridfahrzeuge bezeichnet man Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotor, einem eher konventionell dimensionierten elektrischen Startermotor, insbesondere einem sogenannten Kurbelwellen-Startermotor (ISG, integrierter Startergenerator), sowie einer Bremsenergierückgewinnung zum Laden eines eher klein dimensionierten Starterakkus. Mittels der Start/Stopp-Automatik kann der Verbrennungsmotor automatisch gestoppt, d. h. abgeschaltet werden, wenn kein Vortrieb benötigt wird, etwa beim Ausrollen, und neu gestartet werden, wenn der Fahrer wieder Leistung abruft. Alternativ kann der Verbrennungsmotor einfach vom übrigen Antriebstrang abgekuppelt werden und im Leerlauf betrieben werden.
Die Start/Stopp-Automatik stoppt den Verbrennungsmotor unter der Voraussetzung, dass der Fahrer nicht auf das Fahrpedal tritt, da in diesem Augenblick kein Vortrieb benötigt wird. Der Verbrennungsmotor wird dann vom übrigen Antriebstrang abgekuppelt und entweder im Leerlauf betrieben oder – wie bereits erwähnt – ganz abgeschaltet. In beiden Fällen wird Kraftstoff eingespart, da das Schleppmoment des Motors, das auf Kosten der Bewegungsenergie des Kraftfahrzeugs geht, entfällt, so dass die Fahrzeugverzögerung vermindert wird. Im ersten Fall, dem sogenannten Segelbetrieb, in dem der Verbrennungsmotor im Leerlauf weiterläuft, wird noch elektrischer Strom erzeugt, so dass die Stromversorgung der elektrischen Verbraucher im Kraftfahrzeug in jedem Fall sichergestellt ist. Im zweiten Fall, dem sogenannten freien Rollen oder Roll-Start/Stopp-Betrieb, müssen die elektrischen Verbraucher im Kraftfahrzeug von der Batterie mit Strom versorgt werden, und das Wiederaufladen der Batterie verbraucht während Zeiten, in denen der Verbrennungsmotor läuft, zusätzlichen Kraftstoff.
Beide genannten Methoden, Segelbetrieb und freies Rollen, sind bei allen Antriebssträngen anwendbar, die auf irgendeine Weise automatisch geöffnet werden können. Dies gilt selbstverständlich für Automatikgetriebe (konventionelle Drehmomentwandler- oder Doppelkupplungs-Getriebe), aber auch für automatisierte Schaltgetriebe (ASM), stufenlose Getriebe (CVT) sowie für Handschaltgetriebe, die mit einer automatischen, d. h. elektrisch bzw. elektronisch betätigten Kupplung ausgestattet sind.
Das Öffnen des Antriebsstrangs zu Beginn einer Kraftstoffsparphase hat Einfluss auf die Fahrdynamik, da das bei nicht getretenem Fahrpedal vorhandene Schleppmoment des Verbrennungsmotors beim Öffnen des Antriebsstrangs verschwindet. In manchen Fahrsituationen – wie z. B. bei Bergabfahrt – kann dies unerwünscht sein. Auch kann vorgesehen werden, dass ein Öffnen des Antriebsstrangs mit einer gewissen Verzögerung erfolgt, z. B. um ein ständiges Ein- und Auskuppeln zu vermeiden. Verschiedene Situationen, in denen das automatische Öffnen des Antriebsstrangs bei einer Start/Stopp-Automatik unterbunden bzw. verzögert werden kann, sind in den folgenden Dokumenten beschrieben: EP 1 358 405 B1 , EP 1 453 695 B1 , EP 1 534 554 B1 , DE 10 2008 029 453 A1 , DE 10 349 445 A1 , DE 10 221 701 A1 und DE 4 213 589 A1 .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den Betrieb einer Start/Stopp-Automatik in einem Kraftfahrzeug auch unter Sicherheitsaspekten zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Überraschung des Fahrers aufgrund einer plötzlich auftretenden Gefahrensituation durch irgendeine unerwartete Fahrzeugreaktion noch vergrößert werden kann. Dies wird durch die Erfindung vermieden. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Es folgt eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung, deren einzige Figur ein Flussdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.
Ein (nicht gezeigtes) Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor und einer automatischen, nämlich elektrisch bzw. elektronisch betätigten Kupplung, weist eine Start/Stopp-Automatik auf, die die Kupplung öffnet und den Verbrennungsmotor entweder im Leerlauf laufen lässt oder ganz abschaltet, wenn gerade kein Vortrieb benötigt wird.
Das Kraftfahrzeug enthält eine elektronische Motorsteuereinheit und einen oder mehrere Bordrechner zur Durchführung einer Vielzahl von Funktionen, einschließlich der Start/Stopp-Automatik, sowie eine Vielzahl von Sensoren, unter anderem einen Sensor zur Erfassung des aktuellen Lenkradwinkels und einen Sensor zur Erfassung des aktuellen Bremspedalhubes oder Bremsleitungsdrucks.
Außerdem kann das Kraftfahrzeug ein Fahrerassistenzsystem oder ein Kollisionsvermeidungssystem aufweisen, welches anhand der Signale von weiteren Sensoren wie z. B. Abstandssensoren und/oder anhand von Informationen, die es z. B. per Funk- oder Infrarotkommunikation von anderen Fahrzeugen erhält, das Gefährdungspotential einer aktuellen Fahrsituation beurteilt und ggf. den Fahrer vor einer Gefahrensituation warnt und/oder Rückhaltesysteme auf eine mögliche Aktivierung vorbereitet, etwa durch Betätigung eines Gurtstraffers.
In einem Zustand, in dem sich das Kraftfahrzeug ohne Vortriebsanforderung durch den Fahrer vorwärts bewegt, besteht eine mögliche Steuerstrategie der Start/Stopp-Automatik darin, sofort die Kupplung zu öffnen und den Verbrennungsmotor entweder in den Leerlauf zu bringen oder ganz abzuschalten. Eine alternative Steuerstrategie besteht darin, dies erst auf klar erkennbaren Fahrerwunsch hin zu veranlassen, z. B. weil der Fahrer in den Leerlauf schaltet, oder nach einer gewissen Verzögerung, die von Betriebszuständen, wie z. B. der Fahrzeuggeschwindigkeit oder dem gerade eingelegten Gang, abhängen kann.
Ist die Start/Stopp-Automatik in Betrieb, wird laufend der aktuelle Bremspedalhub oder der damit korrelierende Bremsleitungsdruck gelesen und dessen Gradient, d. h. die zeitliche Änderung des Bremsleitungsdrucks und/oder der Bremspedalhub, ermittelt (Schritt 1 in der Figur). In Schritt 2 wird ermittelt, ob dieser Gradient einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt. Solange der Gradient den vorbestimmten Schwellenwert nicht übersteigt, werden die Schritte 1 und 2 wiederholt. Sofern der Gradient den vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, wird im Schritt 3 ein Befehl ”automatisches Öffnen der Kupplung unterbinden” an die Motorsteuereinheit oder den die Start/Stopp-Automatik durchführenden Bordrechner ausgegeben. Gleichzeitig wird in Schritt 3 ein Timer gestartet, der eine vorbestimmte Zeitspanne läuft. Im Schritt 4 wird immer wieder ermittelt, ob die vorbestimmte Zeitspanne abgelaufen ist. Wenn die vorbestimmte Zeitspanne abgelaufen ist, wird in Schritt 5 der Befehl ”automatisches Öffnen der Kupplung unterbinden” aufgehoben, und das Verfahren geht zum Schritt 1 zurück.
Wenn der Gradient im Schritt 2 den vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, ist dies ein Indiz für eine Gefahrensituation, da ein Fahrer angesichts einer überraschenden Gefahrensituation oft hart auf das Bremspedal tritt. Das Unterbinden des automatischen Öffnens der Kupplung bewirkt, dass die Überraschung des Fahrers durch irgendeine unerwartete Fahrzeugreaktion nicht noch vergrößert wird.
Wie beschrieben, unterbindet der Befehl ”automatisches Öffnen der Kupplung unterbinden” ein automatisches Öffnen der Kupplung durch die Start/Stopp-Automatik, falls die Kupplung gerade geschlossen ist. Zusätzlich kann auch ein automatisches Schließen der Kupplung durch die Start/Stopp-Automatik unterbunden werden, falls die Kupplung gerade geöffnet ist. D. h., der Betriebszustand der Kupplung wird nicht geändert. Falls das Fahrzeug gerade im Segelbetrieb ist oder frei rollt, wird der Segelbetrieb oder das freie Rollen unabhängig von der normalen Steuerstrategie der Start/Stopp-Automatik fortgesetzt, und falls die Start/Stopp-Automatik während der vorbestimmten Zeitspanne, in der der im Schritt 3 gestartete Timer läuft, von normalem Motorantrieb zu Segelbetrieb oder freiem Rollen wechseln möchte, wird auch dies unterbunden.
Zusätzlich zu dem oben beschriebenen Verfahren wird eine Schrittfolge durchgeführt, die sich von der vorstehend beschriebenen Schrittfolge nur darin unterscheidet, dass im Schritt 1 nicht der Bremspedalhub oder Bremsleitungsdruck, sondern der aktuelle Lenkradwinkel gelesen und dessen Gradient ermittelt wird, und dass im Schritt 2 der Betrag des Lenkradwinkel-Gradienten mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen wird. Wenn der Betrag dieses Gradienten den vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, ist auch dies ein Indiz für eine Gefahrensituation, da ein Fahrer angesichts mancher überraschenden Gefahrensituation schnell am Lenkrad dreht, z. B. um einem Objekt auszuweichen. Das Unterbinden des automatischen Öffnens der Kupplung bewirkt, dass die Überraschung des Fahrers durch irgendeine unerwartete Fahrzeugreaktion nicht noch vergrößert wird.
Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Verfahren kann eine Schrittfolge durchgeführt werden, die sich von den zuvor beschriebenen Schrittfolgen nur darin unterscheidet, dass im Schritt 1 ermittelt wird, ob der Fahrer irgendeine Handlung vorgenommen hat, um andere Verkehrsteilnehmer auf eine von ihm erkannte Gefahrensituation aufmerksam zu machen, z. B. die Warnblinkanlage eingeschaltet hat, wobei, wenn dies im Schritt 2 bejaht wird, mit dem Schritt 3 fortgefahren wird.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Verfahren kann eine Schrittfolge durchgeführt werden, die sich von den zuvor beschriebenen Schrittfolgen nur darin unterscheidet, dass in Schritt 1 ein Fahrerassistenzsystem oder Kollisionsvermeidungssystem daraufhin abgefragt wird, ob dieses irgendeine Gefahrensituation erkannt hat, wobei, wenn dies im Schritt 2 bejaht wird, mit Schritt 3 fortgefahren wird.
Der in Schritt 2 verwendete Schwellenwert und/oder die in den Schritt 3 und 4 verwendete Zeitspanne, die der Timer läuft, müssen keine festen Werte sein, sondern können von der Art des im Schritt 1 ermittelten Kriteriums sowie von weiteren geeigneten Kriterien, wie z. B. der aktuellen Fahrgeschwindigkeit, abhängen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1358405 B1 [0005]
EP 1453695 B1 [0005]
EP 1534554 B1 [0005]
DE 102008029453 A1 [0005]
DE 10349445 A1 [0005]
DE 10221701 A1 [0005]
DE 4213589 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Start/Stopp-Automatik in einem Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor und automatischer Kupplung, wobei die Start/Stopp-Automatik die Kupplung in Abhängigkeit von Vortriebsanforderungen automatisch öffnet, wobei das automatische Öffnen der Kupplung in bestimmten Fahrsituationen unterbunden wird (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrsituationen, in denen das automatische Öffnen der Kupplung unterbunden wird, automatisch erkannte Gefahrensituationen sind (1, 2).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fahrsituation automatisch als Gefahrensituation erkannt wird (1, 2), wenn eines oder mehrere der folgenden Kriterien erfüllt sind: – die zeitliche Änderung des Bremspedalhubes oder des Bremsleitungsdrucks übersteigt einen Schwellenwert; – der Betrag der zeitlichen Änderung des Lenkradwinkels übersteigt einen Schwellenwert; – der Fahrer nimmt eine Handlung vor, um andere Verkehrsteilnehmer auf eine von ihm erkannte Gefahrensituation aufmerksam zu machen; – es ist mindestens eines der Kriterien erfüllt, aufgrund derer ein in dem Kraftfahrzeug vorhandenes Fahrerassistenzsystem oder Kollisionsvermeidungssystem das Gefährdungspotential einer aktuellen Fahrsituation beurteilt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach Verstreichen einer Zeitspanne nach Beginn des Unterbindens des Öffnens der Kupplung das Öffnen der Kupplung wieder ermöglicht wird (4, 5).
Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Zeitspanne von der Art des mindestens einen erfüllten Kriteriums abhängt.
Vorrichtung zum Betrieb einer Start/Stopp-Automatik in einem Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor und automatischer Kupplung, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.