DE102005003979B3

DE102005003979B3 - Vorrichtung zur Koordination von mindestens einer schaltbaren Fahrzeugfunktion eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102005003979B3
Application number: DE102005003979A
Authority: DE
Inventors: Kornelius Thimm; Anton Schumann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2005-01-28
Filing date: 2005-01-28
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2025-01-29
Also published as: WO2006079385A1; US7501791B2; US20080007205A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Koordination mindestens einer schaltbaren Fahrzeugfunktion eines Kraftfahrzeugs, wobei der mindestens einen Fahrzeugfunktion mindestens ein Ladezustandsschellenwert der Energiespeichereinheit zugeordnet ist, derart, dass bei Überschreiten oder Unterschreiten des zugeordneten Ladezustandsschwellenwertes die zugeordnete Fahrzeugfunktion aktivierbar ist. Gemäß der Erfindung sind der mindestens einen Fahrzeugfunktion in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Antriebseinheit und/oder in Abhängigkeit von der Temperatur des Energiespeichers und/oder in Abhängigkeit von der Fahrzeugaußentemperatur und/oder in Abhängigkeit vom Alterungszustand der Energiespeichereinheit unterschiedliche Ladezustandsschwellenwerte zuordenbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Koordination mindestens einer aktivierbar und deaktivierbar ausgestalteten Fahrzeugfunktion (im Folgenden schaltbare Fahrzeugfunktion genannt) eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind bereits Fahrzeuge mit integrierter Motor-Stop-Start-Automatikfunktion bekannt, bei denen in Abhängigkeit von vorliegenden ersten Fahrzeugbetriebsbedingungen (z.B.: ausgelöst durch Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb einer vorgegebenen Geschwindigkeitsgrenze und Kupplungspedal und/oder Bremspedal betätigt) automatisch eine Motorstopfunktion eingeleitet wird, durch die die Brennkraftmaschine abgeschaltet wird und bei denen bei Vorliegen von zweiten Fahrzeugbetriebsbedingungen (ausgehend von aktiver Motor-Stop-Funktion – z.B.: ausgelöst durch Brems- und Gaspedal gleichzeitig betätigt) automatisch die Brennkraftmaschine durch die automatische Motorstartfunktion gestartet wird. Eine derartige Motor-Stop-Start-Automatikfunktion, als mögliche schaltbare Fahrzeugfunktion im Sinne der Erfindung, wird in der Regel nur aktiv geschaltet, wenn der Ladezustand der Batterie einen vorgegebenen Mindestladezustand aufweist.

Aus der DE 33 20 401 A1 ist eine Stop-Start-Einrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs bekannt, die nur wirksam ist, wenn der Batterieladezustand über einem vorgegebenen Wert liegt.

Die DE 195 32 135 A1 beschreibt ebenfalls ein Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Stop-Start-Einrichtung. Hierbei wird ein automatischer Motorstop beispielsweise nur dann eingeleitet, wenn der Ladezustand der Batterie für einen weiteren Motorstart ausreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Koordination mindestens einer schaltbaren Fahrzeugfunktion anzugeben, die eine weitere Reduzierung der während des Fahrzeugbetriebs erzeugten Emissionen gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass der mindestens einen schaltbaren Fahrzeugfunktion in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Antriebseinheit und/oder in Abhängigkeit von der Temperatur des Energiespeichers und/oder in Abhängigkeit von der Fahrzeugaußentemperatur und/oder in Abhängigkeit vom Alterungszustand der Energiespeichereinheit unterschiedliche Ladezustandsschwellenwerte zuordenbar sind, kann für jede Betriebsweise des Fahrzeugs (bzw. für jede Betriebsweise von deren Antriebseinheit) ein bestmöglicher Einsatz der elektrischen Energieressourcen erreicht werden.

Unterschiedliche Betriebsweisen (Betriebszustände der Antriebseinheit), bei denen der mindestens einen schaltbaren Funktion unterschiedliche Ladezustandsschwellenwerte für deren Aktivierbarkeit zugeordnet werden sind bevorzugt: Betrieb mit möglichst geringem Schadstoffausstoß, Betrieb mit möglichst hoher (Beschleunigungs-)Antriebsleistung (auch sogenannter Boostbetrieb) oder ein Betrieb mit möglichst hohem Fahrkomfort. Je nach ausgewähltem Betrieb, der durch den Fahrer manuell vorgegeben werden kann oder der automatisch aufgrund des über einen vordefinierten Zeitraum erfassten Fahrverhaltens eingestellt wird, werden ein und derselben schaltbaren Funktion unterschiedliche Ladezustandsschwellenwerte zugeordnet, ab deren Überschreitung (oder ab deren Erreichung) die jeweilige Funktion überhaupt erst aktivierbar ist. Dabei ist es unerheblich, ob es sich um Funktionen handelt, die manuell durch den Fahrer anforderbar (einschaltbar) sind oder ob es sich um Funktionen handelt, die aufgrund vorliegender Betriebsbedingungen automatisch angefordert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zumindest eine Motor-Stop-Start-Automatikfunktion für die Koordinierung vorgesehen.

Jedenfalls kann in einer Weiterbildung der Erfindung, unabhängig von der Art der zu koordinierenden schaltbaren Funktion, der jeweilige Ladezustandsschwellenwert der Funktion variierbar ausgestaltet sein. Vorzugsweise sind die Ladezustandsschwellenwerte variierbar in Abhängigkeit davon, ob innerhalb von einer vordefinierten Zeitdauer eine schaltbare Funktion einschaltbar oder nicht einschaltbar sein wird und/oder ob innerhalb von einer vorgegebenen Zeitdauer eine schaltbare aktive Funktion voraussichtlich abgeschaltet wird.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1a: ein Diagramm, welches den Ladezustand einer Batterie über der Zeit schematisch darstellt,
1b: ein Zustandsdiagramm, in dem die Zeitspannen der Aktivierbarkeit von schaltbaren Funktionen in Abhängigkeit vom Ladezustand des Energiespeichers (1a) dargestellt sind, und
2: ein Diagramm gemäß 1a, bei dem eine schaltbare Funktion voraussichtlich für eine vorbestimmte Zeitdauer nicht aktivierbar sein wird.
1a zeigt ein Zustandsdiagramm, in dem der Ladezustand Q der – beispielsweise als Batterie ausgebildeten – elektrischen Energiespeichereinheit als Verlauf KQ über der Zeit t dargestellt ist. In diesem Diagramm sind ferner Ladezustandsschwellen SW_{x_}F1, SW_{x_}F2, ..., SW_{x_}Fn (bzw. Ladezustandsschwellenwerte) vorhanden, die einzelnen zu koordinierenden schaltbaren Funktionen F1, ..., Fn (im Folgenden auch einfach Funktionen F1, ..., Fn genannt) zugeordnet sind. Dabei wird durch die einzelnen, den Funktionen F1, ..., Fn zugeordneten Ladezustandsschwellen SW_{x_}F1, SW_{x_}F2, ..., SW_{x_}Fn festgelegt, bei welchen Ladungszuständen der Batterie die einzelnen Funktionen F1, ..., Fn überhaupt erst aktivierbar sind. Bei Batterieladungszuständen unterhalb dieser Ladezustandsschwellenwerte SW_{x_}F1, SW_{x_}F2, ..., SW_{x_}Fn sind die diesen Ladezustandsschwellenwerten SW_{x_}F1, SW_{x_}F2, ..., SW_{x_}Fn zugeordneten Funktionen F1, ..., Fn nicht aktivierbar. Die den einzelnen Funktionen F1, ..., Fn zugeordneten Ladezustandsschwellen SW_{x_}F1, SW_{x_}F2, ..., SW_{x_}Fn sind vorzugsweise in tabellarischer Form in Datenspeichern hinterlegt. Die Koordinierung der schaltbaren Funktionen F1, ..., Fn bzw. die damit verbundene Steuerung von Aktuatoren erfolgt durch Steuersignale eines Steuergerätes. Die Steuersignale werden in Abhängigkeit vom aktuellen Ladungszustand der Speichereinheit und in Abhängigkeit von den, den einzelnen Funktionen F1, ..., Fn zugeordneten Ladezustandsschwellenwerten SW_{x_}F1, SW_{x_}F2, ..., SW_{x_}Fn sowie in Abhängigkeit von manuell durch den Fahrer oder automatisch durch Fahrerassistenzsysteme oder andere Automatikfunktionen generierten Anforderungssignalen für bestimmte Funktionen F1, ..., Fn generiert.
In 1a und 1b wird die Arbeitsweise der Erfindung am Beispiel von zwei unterschiedlichen schaltbaren Funktionen F1 und F2 näher erläutert. Dabei ist F1 beispielsweise die schaltbare Funktion Motor-Stop-Start-Automatik. Ausgehend von einem Ladezustand Q(t0) im Zeitpunkt t0 der unterhalb der beiden den Funktionen F1 und F2 zugeordneten Ladezustandsschwellen SW_{x_}F1 und SW_{x_}F2 liegt, ist zu diesem Zeitpunkt demnach keine der Funktionen F1, ..., Fn aktivierbar (Zeitspanne zwischen t0 und t1).
Im weiteren Verlauf KQ des Ladezustands der Batterie wird diese über den Generator weiter geladen. Im Zeitpunkt t2 überschreitet der Ladezustand der Batterie eine erste Ladezustandsschwelle SW_{1_}F1, ab welcher theoretisch die Funktionalität Motor-Stop-Start-Automatik (im Zeitraum zwischen t2 und t11) erlaubt werden könnte (siehe 1b: gepunkteter Signalverlauf F1). Vorzugsweise wird die Aktivierbarkeit der Funktion Motor-Stop-Start-Automatik nicht mit lediglich einer Ladezustandsschwelle, sondern mit mindestens zwei, vorliegend gar mit drei Ladezustandsschwellen realisiert. Da der Ladezustand der Batterie unmittelbar vor dem Zeitpunkt t2 noch unterhalb dieser Schwelle lag (also keine ausreichende Batterieladung vorhanden ist), wird beim ersten Überschreiten dieser Schwelle innerhalb eines Betriebszyklusses (Zündung EIN – Zündung AUS) die Funktionalität noch nicht freigegeben (die schaltbare Funktion ist zu diesem Zeitpunkt nicht aktivierbar). Die (erstmalige) Funktionsfreigabe (Gewährleistung des Aktivierbarkeit einer schaltbaren Funktion) erfolgt vorzugsweise erst bei erstmaligem Überschreiten (oder Erreichen) einer erhöhten bzw. oberen Ladezustandsschwelle (hier: SW_{3_}F1, dritte Ladezustandsschwelle der Funktion 1 im Zeitpunkt t4) oder für den Fall, dass nach einer Inbetriebnahme die untere Ladezustandsschwelle SW_{1_}F1 zuvor unterschritten und anschließend die obere Ladezustandsschwelle SW_{3_}F1 wieder überschritten wurde, so dass ab dem Zeitpunkt t4, die Funktion Motor-Stop-Start-Automatik bei Vorliegen der entsprechenden Anforderungsbedingungen (z.B.: Motorstop bei v <= v_min und Bremspedal betätigt) aktiviert werden kann. Bei Unterschreiten der mittleren Ladezustandsschwelle SW_{2_}F1 im Zeitpunkt t10 wird die Funktionalität Motor-Stop-Start-Automatik zumindest teilweise wieder unterdrückt, so dass auch bei Vorliegen der Anforderungsbedingung für einen automatischen Motorstop dieser nicht eingeleitet würde (1b: volllinierter Signalverlauf F1).
Erst bei Unterschreitung der unteren Ladezustandsschwelle SW_{1_}F1 wird, falls ein aktiver Motorstop vorliegt, ein automatischer Motorstart zwingend durchgeführt. Wird, ausgehend von einem Ladezustand oberhalb der mittleren Ladezustandesschwelle SW_{2_}F1 (Funktion Motor-Start-Stop-Automatik aktivierbar) diese unterschritten, wird im Ladezustand zwischen der unteren Ladezustandsschwelle SW_{1_}F1 und der mittleren Ladezustandsschwelle SW_{2_}F1 kein automatisches Abschalten (im Sinne der Motor-Stop-Start-Automatik) der Brennkraftmaschine bei Vorliegen von Motorstopbedingungen zugelassen. Allerdings erfolgt bei Unterschreitung der mittleren Ladezustandsschwelle SW_{2_}F1 auch noch kein Zwangsstart der Brennkraftmaschine unabhängig vom Vorliegen etwaiger Motorstartbedingungen – ein Zwangsstart erfolgt erst bei Unterschreitung der untersten Ladezustandsschwelle SW_{1_}F1 im Zeitpunkt t11.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind noch zwei weitere, einer weiteren schaltbaren Funktion F2 zugeordnete Ladezustandsschwellen SW_{1_}F2 (erste/untere Ladezustandsschwelle der Funktion 2), SW_{2_}F2 (zweite/obere Ladezustandsschwelle der Funktion 2) vorhanden. Ab dem Zeitpunkt des Überschreitens der unteren Ladezustandsschwelle SW_{1_}F2 im Zeitpunkt t5 bis zu dem Zeitpunkt t8, in dem diese Ladezustandsschwelle SW_{1_}F2 unterschritten wird ist die, dieser Ladezustandsschwelle zugeordnete Funktion F2 – bei Vorliegen der entsprechenden Anforderungsbedingungen, falls diese erforderlich sind – aktiv bzw. aktivierbar. Zum Beispiel kann ab Überschreiten der Ladezustandsschwelle SW_{1_}F2 eine aktive intelligente Generatorregelung aktiviert werden, durch die eine Entlastung des Generators durch gesteuerte Entladung der Energiespeichereinheit erfolgt. Die gesteuerte Entladung erfolgt beispielsweise derart, dass Verbraucher, die in einem Betrieb ohne intelligente Generatorregelung durch den Generator versorgt werden nunmehr zumindest anteilig und zeitweise durch die Energiespeichereinheit versorgt werden.
Neben den, den schaltbaren Funktionen F1, ..., Fn zugeordneten Ladezustandsschwellen SW_{x_}F1, SW_{x_}F2, ..., SW_{x_}Fn sind im vorliegenden Beispiel zwei weitere Ladezustandsschwellen vorhanden – dies sind eine, die Startfähigkeitsgrenze (Mindestladungsmenge der Batterie um einen Start der Brennkraftmaschine sicherstellen zu können) definierende Ladezustandsschwelle SW_SFG und eine Ladezustandsschwelle SW_Fkt ab der überhaupt erst schaltbare Funktionen aktivierbar sind. Bei Unterschreiten der Startfähigkeitsgrenze erfolgt automatisch ein Betrieb, bei welchem der elektrische Energiespeicher, vorzugsweise mit maximaler Ladeleistung, durch den Generator aufgeladen wird.
In 2 ist das Zustandsdiagramm gemäß 1 gezeigt, wobei hier angenommen wird, dass die erste Funktion F1 für einen vordefinierten Mindestzeitraum nicht aktiviert wird. Dies könnte beispielsweise dann der Fall sein, wenn die als Motor-Stop-Start-Automatik ausgestaltete Funktion F1 nicht aktivierbar sein soll, da ein Klimabetrieb aktiv geschaltet ist. Für den Fall, dass aufgrund vordefinierter Bedingungen eine schaltbare Funktion voraussichtlich für mindestens einen vordefinierten Zeitraum nicht aktivierbar ist, werden die Ladezustandsschwellen SW_{x_}F2, ..., SW_{x_}Fn der übrigen schaltbaren Funktionen automatisch neu zugeordnet oder berechnet. Im vorliegenden Beispiel sind den Ladezustandsschwellen SW_{1_}F2 und SW_{2_}F2 erheblich niedrigere Ladezustandsschwellenwerte zugeordnet worden – die Funktion F2 kann demnach aufgrund des voraussichtlichen Nichtvorliegens der Funktion F1 bereits bei niedrigeren Ladezuständen der Batterie aktiviert werden bzw. aktivierbar geschaltet werden (F2 aktiv oder aktivierbar zwischen den Zeitpunkten t5' und t8').

Claims

Vorrichtung zur Koordination mindestens einer aktivierbar und deaktivierbar ausgestalteten Fahrzeugfunktion (F1, ..., Fn) eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug umfasst – eine, insbesondere als Brennkraftmaschine ausgebildete, Antriebseinheit, und – eine, insbesondere als Batterie ausgebildete, elektrische Energiespeichereinheit, – und wobei der mindestens einen Fahrzeugfunktion (F1, ..., Fn) mindestens ein Ladezustandsschellenwert (SW_{x_}F1, SW_{x_}F2, ..., SW_{x_}Fn) der Energiespeichereinheit zugeordnet ist derart, dass bei Überschreiten oder Unterschreiten des zugeordneten Ladezustandsschellenwerts (SW_{x_}F1, SW_{x_}F2, ..., SW_{x_}Fn) die zugeordnete Fahrzeugfunktion (F1, ..., Fn) aktivierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – der mindestens einen Fahrzeugfunktion (F1, ..., Fn) in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Antriebseinheit und/oder in Abhängigkeit von der Temperatur des Energiespeichers und/oder in Abhängigkeit von der Fahrzeugaußentemperatur und/oder in Abhängigkeit vom Alterungszustand der Energiespeichereinheit unterschiedliche Ladezustandsschwellenwerte (SW_{x_}F1, SW_{x_}F2, ..., SW_{x_}Fn) zuordenbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Fahrzeugfunktion (F1, ..., Fn) die Motor-Stop-Start-Automatikfunktion ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor-Stop-Start-Automatikfunktion zumindest drei Ladezustandsschellenwerte zugeordnet sind, wobei – für den Fall der Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs (Zündung EIN) und für den Fall, dass während eines Betriebszyklusses (Zündung EIN – Zündung AUS) der unterste Ladezustandsschellenwert unterschritten wurde, die Fahrzeugfunktion nur dann aktivierbar ist, wenn ein Ladungszustand oberhalb des obersten Ladezustandsschellenwerts vorliegt und – für den Fall, dass der oberste Ladezustandsschellenwert innerhalb eines Betriebszyklusses einmal überschritten und anschließend unterschritten wurde und nicht der unterste Ladezustandsschellenwert unterschritten wurde, die Fahrzeugfunktion bereits dann aktivierbar ist, wenn ein Ladungszustand größer oder gleich dem mittleren Ladezustandsschellenwert vorliegt.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladezustandsschwellenwerte (SW_{x_}F1, SW_{x_}F2, ..., SW_{x_}Fn ) variierbar sind, insbesondere derart, dass – für den Fall, dass eine Fahrzeugfunktion (F1, ..., Fn) für eine vorgegebene Zeitdauer voraussichtlich nicht aktiviert werden kann (die)/der Ladezustandsschwellenwert(e) mindestens einer weiteren Fahrzeugfunktion herabgesetzt (werden)/wird, und/oder – für den Fall, dass eine Fahrzeugfunktion innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer voraussichtlich zugeschaltet wird (die)/der Ladezustandsschellenwert(e) mindestens einer weiteren Fahrzeugfunktion erhöht (werden)/wird.