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Dokumentenidentifikation DE19950080A1 04.05.2000
Titel Verfahren zur Steuerung einer Kupplung
Anmelder LuK Getriebe-Systeme GmbH, 77815 Bühl, DE
Erfinder Salecker, Michael, Dr., 70597 Stuttgart, DE;
Stinus, Jochen, 79594 Inzlingen, DE;
Zimmermann, Martin, 77880 Sasbach, DE
DE-Anmeldedatum 18.10.1999
DE-Aktenzeichen 19950080
Offenlegungstag 04.05.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.05.2000
IPC-Hauptklasse B60K 26/00
IPC-Nebenklasse B60K 41/00   B60K 41/28   
Zusammenfassung Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Kupplung.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Start/Stop- Steuerung eines Kraftfahrzeuges mit automatisierter Kupplung und/oder automatisiertem Getriebe.

Hintergrund der bekannten Start/Stop-Strategie ist es, bei einem beispielsweise an einer Ampel stehenden Kraftfahrzeug, bei ausgelegtem Gang, den Motor abzustellen (Stop), um Kraftstoff zu sparen. Beim Einlegen des Ganges wird dann der Motor wieder in Betrieb genommen (Start). Dabei erfolgt der Eingriff auf den Motor über das Kupplungssystem. Genauer gesagt gibt die automatisierte Kupplung des Kraftfahrzeuges den Anlasser automatisch frei, wenn eine Information über das Einlegen des Ganges vorliegt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zur Start/Stop-Steuerung eines Kraftfahrzeuges anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Start/Stop-Steuerung eines Kraftfahrzeuges mit automatisierter Kupplung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß dann, wenn das Kraftfahrzeug zum Stillstand kommt, kein Gang mehr eingelegt ist, der Motor aber noch läuft, das Abschalten des Motors automatisch erfolgt, wenn das Kraftfahrzeug eine vorgegebene Zeitdauer, z. B. 5 Sekunden lang, in diesem Zustand verbleibt. Dadurch wird der Kraftstoffverbrauch reduziert. Gleichzeitig erfolgt eine Abgas- und Lärmreduzierung. Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorteilhafterweise mit einer einfachen Logik realisierbar, wobei der Fahrer des Kraftfahrzeuges das Entscheidungsrecht behält. Eine Motorabschaltung bei eingelegtem Gang erfolgt nicht.

Der automatische Start des Motors erfolgt vorteilhafterweise dann, wenn der Fahrer bei geöffneter Kupplung einen Gang einlegt und die Bedingung erfüllt ist, daß der Motor zuvor einmal durch den Fahrer in Betrieb gesetzt wurde.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 eine Darstellung zur Erläuterung verschiedener ereignisgesteuerter Funktionen und

Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Gemäß dem Ablaufdiagramm der Fig. 1 wird das vorliegende Start/Stop- Verfahren, beispielsweise bei einem Ampelstop, folgendermaßen ausgeführt. Zunächst wird beim Schritt 1 vorzugsweise ermittelt, ob der Motor des Fahrzeuges zu irgendeinem Zeitpunkt vorher einmal durch den Fahrer in Betrieb gesetzt wurde. Nur dann soll nämlich die vorliegende Start/Stop- Steuerung ausgeführt werden. Üblicherweise rollt das Fahrzeug bei einem .. Stop, beispielsweise bei einem Ampelstop, bei eingelegtem Gang aus, wobei die Fußbremse betätigt wird, um das Fahrzeug an einem gewünschten Ort vor der Ampel zum Stillstand zu bringen. Die automatisierte Kupplung wird geöffnet. Es wird daher bei dem Schritt 2 ermittelt, ob die Fußbremse betätigt ist und ob bei eingelegtem Gang die automatisierte Kupplung zum Stillstand hin geöffnet ist. Das Abschalten des Motors erfolgt dann, wenn das Fahrzeug zum Stillstand gelangt und seit dem Schritt 2 eine vorbestimmte Zeit, beispielsweise 5 Sekunden, abgelaufen sind. Zu diesem Zweck wird beim Schritt 4 mit der Hilfe geeigneter Sensoren die Fahrzeuggeschwindigkeit oder die Raddrehzahl erfaßt. Beim Schritt S wird der Motor abgeschaltet, wenn beim Schritt 4 der Stillstand des Fahrzeuges ermittelt wurde und die vorgegebene Zeitdauer abgelaufen ist.

Wenn während dem Ablauf der Zeitdauer seit dem Schritt 2 der Fahrer alternativ das Getriebe in die Neutralposition bringt (Schritt 3), wird der Motor abgeschaltet, wenn der Rest der vorgegebenen Zeitdauer abgelaufen ist und das Fahrzeug steht (Schritte 4 und 5).

Dies gilt auch dann, wenn der Fahrer direkt in die Neutralposition schaltet. Der Motor wird dann abgeschaltet, wenn das Fahrzeug steht und die vorgegebene Zeitdauer seit dem Schritt 3 abgelaufen ist.

Der Motor bleibt ausgeschaltet, solange ermittelt wird, daß bei eingelegtem Gang die Fußbremse betätigt bleibt (Schritt 6).

Der automatisierte Start des Motors und das Anfahren des Fahrzeuges erfolgen danach gemäß dem Schritt 9 dann, wenn beim Schritt 7 ermittelt wurde, daß die Fußbremse gelöst wurde und beim Schritt 8 ermittelt wurde, daß das Gaspedal betätigt wurde.

Wenn der Fahrer nach dem Stop bei betätigter Fußbremse und Getriebe in der Neutralposition (Schritt 10) bei betätigter Fußbremse einen Gang einlegt wird beim Schritt 9 der Motor direkt wieder gestartet.

Entsprechend wird, wenn das automatische Getriebe vom Fahrer bei betätigter Fußbremse in die Anfahrübersetzung geschaltet wird (Schritt 12) vor dem Einschalten des Motors beim Schritt 9 ebenfalls der Schritt 11 ausgeführt, bei dem geprüft wird, ob die Fußbremse noch betätigt ist und ein Gang eingelegt wurde.

Die Erfassung der Position der Fußbremse kann bei anderen Haltevorgängen (z. B. Stillsetzen des Fahrzeuges am Berg) auch beliebig mit der Erfassung der Position der Handbremse kombiniert werden.

Die Fig. 2 zeigt eine Zusammenstellung verschiedener ereignisabhängiger Einflußgrößen, die im Ein/Aus-Zustand des Motors ausgeführt werden können.

Dies bedeutet, daß das Ein/Aus-Schalten des Motors ereignisgesteuert erfolgt, wobei Zustände des Fahrzeuges und gegebenenfalls auch vom Fahrer vorgegebene Handlungen zur Start/Stop-Steuerung erfaßt werden. Erst nach Erfassung dieser bestimmten Zustände oder Handlungen wird der Motor ein- oder ausgeschaltet.

Beispielsweise wird, wie oben bereits erwähnt erfaßt, ob der Motor vom Fahrer einmal aktiv gestartet wurde (Funktion I).

Aus Sicherheitsgründen kann geprüft werden, ob der Fahrer das Fahrzeug verläßt oder die Motorhaube öffnet. In jedem dieser Fälle wird der Motor ausgeschaltet (Funktion II). Diese Zustände werden durch einen Türkontakt bzw. einen Motorhaubenkontakt angezeigt.

Gemäß der Funktion III wird der Motor erst dann eingeschaltet, wenn bei eingelegtem Gang der Fahrer das Gaspedal betätigt. Dies hat den Vorteil, daß die Abschaltphase tatsächlich so lange gestaltet wird, bis der Fahrer wirklich startet. Hierzu kann die Stellung des Fahrpedals oder der Drosselklappe ermittelt werden.

Gemäß der Funktion IV wird kontrolliert, ob alle erfaßten Signale in Ordnung sind bzw. plausibel vorliegen. Da im Fahrzeug bereits sehr viele Signale aus Kennkurven berechnet werden, werden fehlerhaft berechnete bzw. ermittelte Signal von vornherein nicht berücksichtigt und die Start/Stop-Steuerung wird ausgeschaltet.

Aus Sicherheitsgründen werden beim Anfahren die Stellung der Fuß- und/oder Handbremse berücksichtigt (Funktion V). Die Fußbremse muß betätigt werden, wenn der Gang eingelegt wird. Erst dann wird die Anfahrfunktion durch Einschalten des Motors aktiviert. Es wird dadurch sichergestellt, daß der Fahrer absichtlich einen Gang einlegt und dies nicht zufälligerweise, beispielsweise durch den Beifahrer erfolgt.

Gemäß der Funktion VI wird die Kupplungsposition (Kupplung ein- oder ausgerückt) ermittelt. Das Stillsetzen des Motors kann nur bei ausgerückter bzw. geöffneter Kupplung erfolgen.

Auch nach dem Stillsetzen des Motors muß sichergestellt werden, daß bestimmte Aggregate durch zeitweises Einschalten des Motors im Stillstand angetrieben werden (Funktion VII). Beispielsweise muß bei einer servounterstützten Lenkung der Motor zeitweise laufen, damit der notwendige Druck für die Hydraulik erzeugt wird. Dies gilt für alle vom Motor angetriebenen Aggregate, z. B. auch für die Klimaanlage.

Gemäß der Funktion VIII wird der Motorzustand ermittelt. Dadurch wird beispielsweise sichergestellt, daß ein noch kalter Motor erst dann abgeschaltet werden kann, wenn er die erforderliche Betriebstemperatur erreicht hat.

Gemäß der Funktion IX werden Tachosignale und/oder Raddrehzahlsignale erfaßt. Hierdurch können beispielsweise sogenannte Segelphasen vermieden werden. Wenn das Fahrzeug mit einer bestimmten Geschwindigkeit (z. B. 90 km/h) fährt und die Geschwindigkeit über eine längere Zeit beinahe gleich 1 bleibt, kann die Kupplung geöffnet und der Motor abgeschaltet werden, bis ein vorgegebener unterer Wert der Geschwindigkeit (z. B. 80 km/h) unterschritten wird. Wenn dies der Fall ist, wird der Motor automatisch wieder eingeschaltet.

Beim Anrollen des Fahrzeuges an einem Berg wird das Tacho- oder Raddrehzahlsignal dazu verwendet, eine vorgegebene Geschwindigkeit des Fahrzeuges zu ermitteln. Erst wenn diese vorgegebene Geschwindigkeit erreicht wird, wird der Motor eingeschaltet.

Die oben genannte Zeitdauer, die ab Stillstand des Fahrzeuges vor dem Abschalten des Motors abläuft, entspricht der Funktion XI.

Die Erfassung eines eingelegten Ganges oder der Neutralposition des Getriebes entspricht der Funktion X.

Die Fig. 3 zeigt in einem Blockschaltbild 100 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Dieses Verfahren kann beispielsweise getaktet durchlaufen werden. Dabei kann es beispielsweise mit einer Wiederholrate durchgeführt werden, die ein Mehrfaches des Prozessortaktes des Mikroprozessors der Steuerung der automatisierten Kupplung ist.

In Block 101 wird die Steuerungs- oder Regelungsprozedur eingeleitet. In Block 102 wird abgefragt, ein manueller Motorstart erfolgt. Dies kann beispielsweise mittels einer Betätigung eines Zündschlüssels oder eines anderen dafür vorgesehenen Mittels erfolgen. Ist der manuelle Motorstart in Block 102 erfolgt, wird in Block 103 fortgefahren.

Ist der manuelle Motorstart nicht erfolgt, wird in Block 104 fortgefahren. In Block 104 wird der automatisierte oder automatische Motorstart blockiert, so daß er nicht mehr automatisiert durch die Steuereinheit erfolgen kann. Dies kann beispielsweise durch setzen eines Bit für Motorstartsperrung oder durch eine anderweitige Verhinderung erfolgen, auch kann dies durch ein Motorstartverhinderungsrelais erfolgen, das von der Steuereinheit angesteuert wird. In Block 105 wird der automatisierte oder automatische Motorstop blockiert, so daß der Motor nicht mehr automatisiert durch die Steuereinheit ausgeschaltet werden kann.

In Block 106 wird abgefragt, ob im Getriebe der Neutralbereich, auch Neutralgang genannt, eingelegt ist. Ist dies nicht der Fall, wird in Block 107 der Anlasser gesperrt und es kann kein Motorstart erfolgen. Die Folge ist, daß der Motor ausgeschaltet ist. Ist bei der Abfrage von Block 106 der Neutralbereich im Getriebe eingelegt, so kann in Block 108 ein Motorstart über die eingeschaltete Zündung erfolgen, wenn dazu das erforderliche Mittel betätigt ist. Der Motor kann in diesem Zustand eingeschaltet sein, In Block 109 wird eine Motorabschaltzeit initialisiert, die in der Folgezeit bei jedem oder zumindest manchen Prozessortakten hochgezählt oder herabgezählt wird. In Block 110 wird wieder in die normale Steuerungsprozedur geschaltet.

Ist die Abfrage in Block 102 mit ja beantwortet, wird in Block 103 abgefragt, ob der Neutralbereich im Getriebe eingelegt ist. Ist die Abfrage in Block 103 mit nein beantwortet, wird in Block 120 abgefragt, ob bei dem zeitlich vorhergehenden Durchlauf der Routine 100 der im Getriebe eingelegte Gang der Neutralbereich war. Ist dies nicht der Fall gewesen, wird bei 121 die Motorabschaltzeit initialisiert, bei 122 der automatische Motorstart blockiert und bei 123 der Motorstop blockiert, bevor bei 124 zur normalen Steuerungsroutine gewechselt wird. Der Motor ist eingeschaltet. Ist die Abfrage in Block 120 mit ja beantwortet, wird in Block 125 der automatisierte Motorstart frei geschaltet und in Block 126 der automatische Motorstopp verhindert, bevor in Block 127 zur normalen Steuerungsroutine gewechselt wird. Der Motor ist eingeschaltet.

Ist die Anfrage in Block 103 mit ja beantwortet, wird in Block 130 fortgefahren, in welchem abgefragt wird, ob das Fahrzeug zumindest im wesentlichen steht. Dies kann beispielsweise mittels Raddrehzahlen oder mittels der Getriebeausgangswellendrehzahl erfaßt werden. Ist die Geschwindigkeit geringer als ein geringer Grenzwert, kann das Fahrzeug als stehend gewertet werden. Diese Werte können beispielsweise mittels Sensoren detektiert werden. Steht das Fahrzeug nicht, so wird bei Block 131 die Motorabschaltzeit initialisiert, bei 132 der automatische Motorstart freigegeben und bei 133 der Motorstop blockiert, bevor bei 134 zur normalen Steuerungsroutine gewechselt wird.

Steht das Fahrzeug zumindest in wesentlichen in Block 130, so wird bei Block 140 abgefragt, ob die Abschaltzeit erreicht ist. Ist dies nicht der Fall, wird bei 141 zur normalen Routine gewechselt. Der Motor ist eingeschaltet. Ist die Abschaltzeit erreicht, wird bei 150 abgefragt, ob der Fahrpedalwinkel, also der Betätigungsgrad des Gaspedals größer als ein vorgebbarer Wert ist. Ist dies der Fall, wird bei 151 die Abschaltzeit wieder initialisiert, bei 152 wird der automatisierte Motorstart freigegeben und bei 153 wird der Motorstop blockiert. Der Motor ist eingeschaltet. Bevor bei 154 zur normalen Steuerungsroutine gewechselt wird.

Ist bei der Abfrage 150 der Fahrpedalwinkel nicht größer als der vorgebbare Grenzwert, so wird bei 160 abgefragt, ob eine Aggregateanforderung vorliegt. Dies bedeutet, daß ein Aggregat des Kraftfahrzeuges, beispielsweise die Klimaanlage oder die Servolenkung oder ein anderes Aggregat, den eingeschalteten Motor benötigt. In einem solchen Fall setzt die Steuereinheit die Aggregateanforderung und der Motor wird eingeschaltet. In Block 161 wird die Abschaltzeit wird initialisiert, der automatische Motorstart wird in Block 152 freigegeben und der Motorstop wird bei 163 verhindert. Der Motor läuft, bevor in Block 164 zur normalen Steuerung gewechselt wird.

Liegt keine Aggregateanforderung vor, wird bei 165 der Motorstopp freigegeben bevor bei 166 bei ausgeschaltetem Motor zur normalen Steuerroutine gewechselt wird.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmale zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbständige Erfindungen, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Erfindung ist auch nicht auf das (die) Ausführungsbeispiel (e) der Beschreibung beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten erfinderisch sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Start/Stop-Steuerung eines Kraftfahrzeuges mit automatisierter Kupplung, wobei der Motor des Kraftfahrzeuges zeitweise abgeschaltet und danach wieder gestartet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor automatisch abgeschaltet wird (Schritt S), wenn
    1. 1. die Kupplung bei eingelegtem Gang geöffnet ist und die Bremse betätigt ist (Schritt 2) und nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer das Fahrzeug steht (Schritt- 4) und/oder
    2. 2. das Getriebe in die Neutralposition gebracht wird (Schritt 3) und nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer das Fahrzeug steht (Schritt 4) und/oder wenn,
    3. 3. während des Ablaufes der Zeitdauer nach Merkmal 1. das Getriebe in die Neutralposition geschaltet wird und bei Ablauf der Zeitdauer das Fahrzeug steht (Schritt 4) und/oder daß
    4. 4. der Motor automatisch wieder eingeschaltet wird (Schritt 9), wenn bei eingelegtem Gang und betätigter Bremse (Schritt 6) die Bremse gelöst (Schritt 7) und das Gaspedal betätigt wird (Schritt 8) und/oder wenn bei in die Neutralposition geschaltetem Getriebe und betätigter Bremse (Schritt 10) bei betätigter Bremse ein Gang eingelegt wird (Schritt 11) und/oder wenn bei betätigter Bremse in die Anfahrposition geschaltet wird .(Schrift 12) und danach bei betätigter Bremse ein Gang eingelegt wird (Schritt 11).
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Start/Stop-Steuerung nur dann ausgeführt wird, wenn der Motor zuvor einmal aktiv vom Fahrer gestartet wurde (Schritt 1).
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor automatisch ausgeschaltet wird, wenn die Tür oder die Motorhaube geöffnet werden (II).
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Starr/Stop-Steuerung ausgeschaltet wird, wenn ermittelte Signale, die bestimmte Zustände anzeigen, offensichtlich fehlerhaft sind (IV).
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor zeitweise automatisch eingeschaltet wird, wenn angezeigt wird, daß vom Motor angetriebene Aggregate in Betrieb gesetzt werden müssen (VII).
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor erst dann durch die Start/Stop- Steuerung automatisch abgeschaltet werden kann, wenn er die erforderliche Betriebstemperatur erreicht hat (VIII).
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung der Fuß- und/oder Handbremse ermittelt wird.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor bei Erreichen einer vorbestimmten ersten Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges nach Öffnen der Kupplung automatisch abgeschaltet wird, wenn die erste Geschwindigkeit während einer vorbestimmten Zeit etwa gleich bleibt, und daß bei Erreichen eines vorgegebenen zweiten Wertes der Geschwindigkeit, der kleiner ist als der erste Wert der Geschwindigkeit, der Motor wieder automatisch eingeschaltet und die Kupplung geschlossen wird, bis der erste Wert der Geschwindigkeit wieder erreicht ist.






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