DE102012203096B4

DE102012203096B4 - Verfahren zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs während eines Notlaufmodus

Info

Publication number: DE102012203096B4
Application number: DE102012203096.4A
Authority: DE
Inventors: Stefan Kirmse
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2021-09-02
Anticipated expiration: 2032-03-01
Also published as: DE102012203096A1

Abstract

Verfahren zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine (BKM), einem an die Brennkraftmaschine (BKM) ankoppelbaren elektrischer Anlasser und einer Steuereinheit, die auf eine Startanforderung den elektrischen Anlasser zum Starten der Brennkraftmaschine (BKM) derart ansteuert, dass dieser die Brennkraftmaschine (BKM) solange antreibt, bis diese im Selbstlauf ausreichend Energie liefert, um aus dem Verbrennungszyklus den angeforderten Momentenbedarf für die Kompressions- und Gaswechselzyklen zu decken, wobei in einem Notlaufmodus, bei dem die Brennkraftmaschine (BKM) während des Betriebs des Kraftfahrzeugs den angeforderten Momentenbedarf nicht mehr selbst bereitstellen kann oder ein Ausfall der Brennkraftmaschine (BKM) detektiert wird, der elektrische Anlasser zugestartet und derart angesteuert wird, dass das angeforderte oder ein für den Antrieb erforderliches Mindestmoment durch das vom Anlasser erzeugte Anlasserdrehmoment bereitgestellt wird, wobei bei Aktivierung des Notlaufmodus eine optische und/oder akustische Information über die mögliche Reichweite während des Notlaufmodus ausgegeben wird, wobei die Reichweite aus der Leistungsfähigkeit des elektrischen Anlassers und des Ladezustands der Batterie ermittelt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs während eines Notlaufmodus.
Derzeit sind bereits sog. Notlauf-Betriebsstrategien für Fahrzeuge - auch Limp Home Funktion genannt - bekannt, die es ermöglichen, trotz eines Ausfalls eines Fahrzeugaggregats einen Notlauf des Fahrzeugs ermöglichen. So offenbart bspw. die DE 10 2008 008 207 A1 ein Verfahren zum ausfallsicheren Betreiben eines Hybridfahrzeugs, wobei bei Ausfall eines Fahrzeugaggregats eine einen Notlauf des Fahrzeugs ermöglichende Ersatzmaßnahme hervorgerufen wird. Steht nicht genug elektromotorische Leistung zur Verfügung, wird der Verbrennungsmotor zugeschaltet.
Zum weiteren technischen Hintergrund wird auf die EP 1 584 816 A1 , die EP 1 953 055 A1 und die DE 10 2008 000 576 A1 hingewiesen. Diese Druckschriften beschäftigen sich allgemein mit der Durchführung eines Notlaufmodus bei einem Brennkraftmaschinen-Ausfall. Insbesondere beim Gegenstand der DE 10 2008 000 576 A1 werden vorrangig Informationen abhängig von Wegstreckendaten eines Navigationssystems ausgegeben, wobei ein Elektromotor als zweites Antriebsaggregat mit vergleichsweise weiter Reichweite vorgesehen ist.
Bei Versagen der Brennkraftmaschine oder auch aus Kraftstoffmangel ist bei herkömmlichen Antriebssystemen ohne Elektromotor keine weitere Fortbewegung des Fahrzeugs aus eigener Kraft möglich. Dadurch kann es zu einer Gefährdung der Fahrzeuginsassen und auch des Verkehrs kommen, da der Fahrer und/oder andere Helfer außerhalb des Fahrzeugs hantieren müssen (Schieben oder Einleiten eines Abschleppvorgangs). Bei selbstständig fahrenden Assistenzsystemen, wie z. B. einer automatischen Einparkhilfe kann das Fahrzeug auch zu einer vollständigen Blockade des Verkehrs führen.
Aufgabe der Erfindung ist nun, ein Verfahren zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs trotz eines Versagens der Brennkraftmaschine anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Prinzipiell sind herkömmliche brennkraftmaschinenbetriebene Fahrzeuge mit einem elektrischen Anlasser, der vorteilhafterweise als elektrischer Gleichstrom-Reihenschlussmotor, insbesondere als Schub-Schraubtrieb-Startermotor ausgebildet ist, und einer Steuereinheit ausgestattet, die auf eine Startanforderung den elektrischen Anlasser zum Starten der Brennkraftmaschine derart ansteuert, dass dieser die Brennkraftmaschine solange antreibt, bis diese im Selbstlauf ausreichend Energie liefert, um aus dem Verbrennungszyklus den angeforderten Momentenbedarf für die Kompressions- und Gaswechselzyklen zu decken.
Grundgedanke der Erfindung ist nun, bei einem Ausfall oder Defekt der Brennkraftmaschine den elektrischen Anlasser für den Antrieb zu verwenden. Demnach wird in einem Notlaufmodus, bei dem die Brennkraftmaschine während des Betriebs des Kraftfahrzeugs den angeforderten Momentenbedarf bspw. aufgrund Kraftstoffmangel nicht mehr selbst bereitstellen kann oder ein Ausfall der Brennkraftmaschine detektiert wird, der elektrische Anlasser zugestartet und derart angesteuert, dass das angeforderte oder ein für den Antrieb erforderliches Mindestmoment durch das vom Anlasser erzeugte Anlasserdrehmoment bereitgestellt wird. Damit kann über den normalen Antriebsstrang das Fahrzeug in Bewegung gesetzt werden, indem das von der Brennkraftmaschine normalerweise erzeugte Motordrehmoment durch das Anlasserdrehmoment ersetzt wird.
Vorteilhafterweise können bei einem vorhandenen verstellbaren Ventiltrieb die Steuerzeiten derart verändert werden (z. B. Ventilhub 0), dass nur ein reduziertes Schleppmoment zu überwinden ist. Weiter ist die Motorsteuerung so zu gestalten, dass während des Notlaufmodus ein plötzliches Anspringen der Brennkraftmaschine nicht stattfindet bzw. so sanft, dass kein plötzlicher Drehmomenteneinsatz erfolgt.
Um den Fahrer nicht zu irritieren, kann der Notlaufmodus durch den Fahrer manuell ausgelöst bzw. aktiviert werden, sobald während des Betriebs des Kraftfahrzeugs die Brennkraftmaschine den angeforderten Momentenbedarf nicht mehr selbst bereitstellen kann oder ein Ausfall der Brennkraftmaschine detektiert wird. Hierzu kann im Fahrzeug ein entsprechender mechanisch zu entriegelnder Taster vorgesehen sein, den der Fahrer zu betätigen hat. Dabei kann vorteilhafterweise ab dem Zeitpunkt, ab dem der Notlaufmodus aktiviert werden kann, ein entsprechender optischer (in Form einer CC-Meldung) und/oder akustischer und/oder haptischer Hinweis an den Fahrer ausgegeben werden.
Alternativ oder zusätzlich kann bei aktiviertem Notlaufmodus (und bei einem nichtautomatisiertem Fahren) der elektrische Anlasser durch eine Bedienhandlung des Fahrers, insbesondere durch Betätigung des Fahrpedals zugestartet und der Notlaufmodus gestartet werden.
Alternativ kann der Notlaufmodus aber auch mittels eines geeigneten Algorithmus automatisch aktiviert werden, sobald der Verbrennungsmotor den angeforderten Momentenbedarf nicht zur Verfügung stellen kann und/oder ein Ausfall der Brennkraftmaschine detektiert wird. Auch hier kann eine entsprechende optische und/oder akustische und/oder haptische Information an den Fahrer ausgegeben werden, sobald der Notlaufmodus automatisch aktiviert wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann bei Aktivierung des Notlaufmodus eine optische Information in Form einer CC-Textmeldung und/oder akustische Information über die mögliche Reichweite bzw. die maximal zurücklegbare Wegstrecke während des Notlaufmodus ausgegeben werden. Diese maximal mögliche Reichweite ergibt sich aus der Leistungsfähigkeit des elektrischen Anlassers und der Batterie, ggf. unter Einbeziehung des Ladezustands der Batterie. Typischerweise ergibt sich in der Regel eine Reichweite von ca. 40m (ohne reduziertes Schleppmoment), was ausreichend wäre um das Fahrzeug aus einem unmittelbaren Gefahrenbereich zu entfernen.
Je nach Ausgestaltung der Getriebeeinheit kann mit Einleiten des Notlaufmodus entsprechend auf die Getriebeeinheit eingewirkt werden. Ist das Fahrzeug mit einem Automatikgetriebe oder automatisiertem Getriebe ausgestattet, wird im Notlaufmodus bzw. zu Beginn des Notlaufmodus vorteilhafterweise eine im Getriebe vorgesehene (die Brennkraftmaschine und das Getriebe verbindende) Wandlerüberbrückungskupplung aktiviert, also geschlossen und eine vorgegebene Getriebestufe, vorteilhafterweise die kleinste Vorwärtsfahr-Getriebestufe eingelegt. Es ist aber auch möglich, eine höhere Getriebestufe oder den Rückwärtsgang einzulegen.
Ist das Fahrzeug mit einem Handschaltgetriebe ausgestattet, ist im Notlaufmodus bzw. zu Beginn des Notlaufmodus der geeignete Fahrgang (z. B. 1. Gang; es ist jedoch auch ein höherer Gang oder der Rückwärtsgang denkbar) entweder durch eine Handlungsanweisung (CC-Meldung oder Sprachausgabe) durch den Fahrer oder automatisch durch einen entsprechenden Aktuator einzulegen. Eine Betätigung der Kupplung ist nicht erforderlich, kann jedoch zur Entlastung des Anlassers bzw. des Startermotors und/oder zum ruckelfreien Bewegungsbeginn durchgeführt werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann das Fahrzeug bei Ausfall des Verbrennungsmotors selbstständig aus einem möglichen Gefahrenbereich entfernt werden. Somit reduzieren sich das Unfallrisiko und auch der Stress für den Fahrer erheblich.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand nachfolgender Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt

1 ein vereinfachtes Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Betreiben eines mit einem Automatikgetriebe ausgestatteten Fahrzeugs in einem Notlaufmodus, und
2 ein vereinfachtes Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Betreiben eines mit einem Handschaltgetriebe ausgestatteten Fahrzeugs in einem Notlaufmodus.

Das vereinfachte Ablaufdiagramm der 1 startet in Schritt 10, in dem der Ausfall der Brennkraftmaschine BKM festgestellt wird oder ein entsprechender Hinweis übermittelt wird. Ist ein Ausfall der Brennkraftmaschine BKM detektiert worden, wird im nächsten Schritt 20 automatisch der Notlaufmodus gestartet. Dabei werden folgende Handlungen automatisch vorgenommen:

- Zunächst wird die zwischen dem Automatikgetriebe und der Brennkraftmaschine BKM vorliegende Wandlerüberbrückungskupplung WK aktiviert bzw. derart angesteuert, dass
- im Anschluss daran automatisch der 1. Gang eingelegt werden kann.
- Schließlich wird der elektrische Anlasser bzw. Startermotor entsprechend angesteuert, dass das für den Antrieb erforderliche Drehmoment vom Startermotor geliefert wird und somit das Fahrzeug über den normalen Antriebsstrang in Bewegung gesetzt werden kann.

Im Unterschied zu diesem in 1 dargestellten Verfahren ist das in 2 vereinfacht dargestellte Ablaufdiagramm für ein Fahrzeug mit Handschaltgetriebe vorgesehen.
Hier wird in analoger Weise im Schritt 10 abgefragt, ob ein Ausfall der Brennkraftmaschine BKM vorliegt. Ist dies der Fall, wird im nächsten Schritt 20 ein Hinweis 1 in Form einer optischen CC-Meldung an den Fahrer ausgegeben, dass ein Notlaufmodus durch Betätigung einer entsprechenden Taste aktiviert werden kann. Anschließend wird zum Schritt 30 übergegangen, bei dem überprüft wird, ob der Fahrer durch Betätigung der Taste den Notlaufmodus wünscht.
Hat der Fahrer die Taste betätigt, wird im nächsten Schritt 40 ein Hinweis 2 in Form einer optischen CC-Meldung ausgegeben, dass der Fahrer nun manuell den 1. Gang einlegen muss. Im nächsten Schritt 50 wird überprüft, ob der 1. Gang eingelegt ist. Ist dies der Fall, wird im Schritt 60 schließlich der elektrische Anlasser bzw. Startermotor automatisch entsprechend angesteuert, dass das für den Antrieb erforderliche Drehmoment vom Startermotor geliefert wird und somit das Fahrzeug über den normalen Antriebsstrang in Bewegung gesetzt werden kann. Alternativ kann ein Zustart des elektrischen Anlassers auch erst dann erfolgen, wenn der Fahrer das Fahrpedal betätigt.
Prinzipiell können die beiden dargestellten Ausführungsbeispiele als entsprechender Algorithmus in einem Fahrzeugsteuergerät, das den Betrieb des Fahrzeugs in einem Notlaufmodus koordiniert, hinterlegt sein.

Claims

Verfahren zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine (BKM), einem an die Brennkraftmaschine (BKM) ankoppelbaren elektrischer Anlasser und einer Steuereinheit, die auf eine Startanforderung den elektrischen Anlasser zum Starten der Brennkraftmaschine (BKM) derart ansteuert, dass dieser die Brennkraftmaschine (BKM) solange antreibt, bis diese im Selbstlauf ausreichend Energie liefert, um aus dem Verbrennungszyklus den angeforderten Momentenbedarf für die Kompressions- und Gaswechselzyklen zu decken, wobei in einem Notlaufmodus, bei dem die Brennkraftmaschine (BKM) während des Betriebs des Kraftfahrzeugs den angeforderten Momentenbedarf nicht mehr selbst bereitstellen kann oder ein Ausfall der Brennkraftmaschine (BKM) detektiert wird, der elektrische Anlasser zugestartet und derart angesteuert wird, dass das angeforderte oder ein für den Antrieb erforderliches Mindestmoment durch das vom Anlasser erzeugte Anlasserdrehmoment bereitgestellt wird, wobei bei Aktivierung des Notlaufmodus eine optische und/oder akustische Information über die mögliche Reichweite während des Notlaufmodus ausgegeben wird, wobei die Reichweite aus der Leistungsfähigkeit des elektrischen Anlassers und des Ladezustands der Batterie ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Anlasser als elektrischer Gleichstrom-Reihenschlussmotor, insbesondere als Schub-Schraubtrieb-Startermotor ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des Notlaufmodus ein Anlaufen der Brennkraftmaschine (BKM) unterbunden wird oder ein Anlaufen der Brennkraftmaschine (BKM) mit einem maximal erlaubten Drehmomenteneinsatz erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer mit variablem Ventiltrieb ausgestatteten Brennkraftmaschine (BKM) während des Notlaufmodus die Steuerzeiten des Ventiltriebs derart verändert werden, dass ein reduziertes Schleppmoment zu überwinden ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, der Notlaufmodus durch den Fahrer aktivierbar ist und/oder bei aktiviertem Notlaufmodus der elektrische Anlasser durch Betätigung des Fahrpedals zugestartet wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Notlaufmodus automatisch aktiviert wird, sobald die Brennkraftmaschine (BKM) den angeforderten Momentenbedarf nicht zur Verfügung stellen kann und/oder ein Ausfall der Brennkraftmaschine (BKM) detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem automatischen Start des Notlaufmodus und/oder bei einem Ausfall der Brennkraftmaschine (BKM) eine optische und/oder akustische und/oder haptische Information (Hinweis 1) an den Fahrer ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem an die Brennkraftmaschine (BKM) angeschlossenem Automatikgetriebe oder automatisiertem Getriebe im Notlaufmodus eine im Getriebe vorgesehene Wandlerüberbrückungskupplung (WK) aktiviert und eine vorgegebene Getriebestufe, vorteilhafterweise die kleinste Vorwärtsfahr-Getriebestufe (1. Gang) eingelegt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem an die Brennkraftmaschine (BKM) angeschlossenem Handschaltgetriebe im Notlaufmodus automatisch eine vorgegebene Getriebestufe eingelegt wird oder dass eine optische und/oder akustische und/oder haptische Information (Hinweis 2) zum manuellen Einlegen einer vorgegebenen Getriebestufe (1. Gang) an den Fahrer ausgegeben wird.