DE102016209530A1

DE102016209530A1 - Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs und Steuergerät für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102016209530A1
Application number: DE102016209530.7A
Authority: DE
Inventors: Simon Petrovic; Frederik De Smet
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-06-01
Filing date: 2016-06-01
Publication date: 2017-12-07
Also published as: CN107444385A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs (2), mit einer Brennkraftmaschine (4), einem Generator (18), einem manuellen Schaltgetriebe (10) und einer eClutch (8), mit den Schritten: Erfassen einer Nicht-Betätigung eines Fahrpedals und eines Bremspedals und eines Kupplungspedals, und auf Erfassen der Nicht-Betätigung des Fahrpedals und des Bremspedals und des Kupplungspedals Öffnen der eClutch (8), um in einen Segel-Betriebsmodus zu wechseln. Nach dem Öffnen der eClutch wird die Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs ausgeschaltet, und der Generator des Kraftfahrzeugs wird mit der vollständigen kinetischen Energie der Brennkraftmaschine beaufschlagt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit einem manuellen Schaltgetriebe und einer eClutch. Daneben betrifft die Erfindung ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug sowie ein Computerprogrammprodukt mit Softwarekomponenten zum Betreiben eines Steuergeräts.
Bei Kraftfahrzeugen mit einem manuell vom Kraftfahrzeugführer zu betätigenden Schaltgetriebe, im Folgenden nur manuelles Schaltgetriebe genannt, betätigt der Kraftfahrzeugführer das Kupplungspedal, um einen Gangwechsel durchzuführen oder wenn das Kraftfahrzeug anhalten soll.
Beim sogenannten Segeln auf z.B. einer Autobahn betätigt der Kraftfahrzeugführer nicht das Fahrpedal und lässt das Kraftfahrzeug „Segeln“ z.B. bis zum Erreichen der nächsten Autobahnausfahrt. Jedoch wirkt das Motorschleppmoment noch, da eine Übertragung von Kräften durch die geschlossene Kupplung zu der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs gegeben ist. Das wirkende Motorschleppmoment bewirkt ein Abbremsen des Kraftfahrzeugs und reduziert so die Reichweite, die segelnd zurückgelegt werden kann.
Es besteht daher Bedarf daran, Wege aufzuzeigen, wie die Reichweite, die segelnd zurück gelegt werden kann, gesteigert werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine, einem Generator, einem manuellen Schaltgetriebe und einer eClutch, mit den Schritten:
Erfassen einer Nicht-Betätigung eines Fahrpedals und eines Bremspedals und eines Kupplungspedals, und
auf Erfassen der Nicht-Betätigung des Fahrpedals und des Bremspedals und des Kupplungspedals Öffnen der eClutch, um in einen Segel-Betriebsmodus zu wechseln,
wobei
nach dem Öffnen der eClutch die Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs ausgeschaltet wird und der Generator des Kraftfahrzeugs mit der kinetischen Energie der Brennkraftmaschine, insbesondere mit der vollständigen kinetischen Energie der Brennkraftmaschine, beaufschlagt wird.
So wird kein Brennstoff für den Betrieb der Brennkraftmaschine im Stillstand aufgewendet. Weiterhin kann die kinetische Energie der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt werden, die dann abrufbar in einer Batterie des Kraftfahrzeugs gespeichert werden kann. Dadurch werden der Verbrauch und zugleich die Emissionen reduziert.
Dabei wird unter einer eClutch eine elektronische Kupplung verstanden, die vom einen Aktuator geöffnet oder geschlossen wird, wenn der Kraftfahrzeugführer das Fahrpedal nicht betätigt. Unter einem Segel-Betriebsmodus wird eine Funktion des Kraftfahrzeugs verstanden, während der Fahrt die Brennkraftmaschine auszuschalten und vom Antriebsstrang abzukoppeln. So kann automatisch die vorhandene kinetische Energie der Brennkraftmaschine zur Fortbewegung genutzt werden, anstatt sie in Form von Schleppleistung zu verlieren, wenn zugleich weder das Bremspedal, noch das Kupplungspedal betätigt werden. Somit wird sichergestellt, dass das Schleppmoment einen durch Betätigen des Bremspedals eingeleiteten Bremsvorgang unterstützt, und die Brennkraftmaschine nicht bei einem beabsichtigten Gangwechsel durch den Kraftfahrzeugführer ausgeschaltet wird.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs erfasst und mit einem oberen Geschwindigkeitsgrenzwert und/oder unteren Geschwindigkeitsgrenzwert verglichen, und die eClutch wird geöffnet, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs kleiner als der obere Geschwindigkeitsgrenzwert und/oder größer als der untere Geschwindigkeitsgrenzwert ist. Mit anderen Worten, es erfolgt ein Wechsel in den Segel-Betriebsmodus nur dann, wenn die erfasste Kraftfahrzeuggeschwindigkeit innerhalb des von dem oberen Geschwindigkeitsgrenzwert und unteren Geschwindigkeitsgrenzwert gebildeten Werteintervalls liegt. So wird sichergestellt, dass z.B. bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten nahe dem Stillstand ein Wechsel in den Segel-Betriebsmodus unterbleibt, da hier ein Wechsel des Betriebsmodus aufgrund der zu erwartenden kleinen Weglänge, die segelnd zurückgelegt werden kann, nicht sinnvoll ist. Bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten, z.B. nahe der maximal zulässigen Maximalgeschwindigkeit auf einem Gefälle, wird eine zusätzliche Beschleunigung durch ein Abkoppeln des Motorschleppmoments verhindert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Neigungswinkel des Kraftfahrzeugs erfasst und mit einem oberen Winkelgrenzwert und/oder unteren Winkelgrenzwert verglichen, und die eClutch wird geöffnet, wenn der Neigungswinkel des Kraftfahrzeugs kleiner als der obere Winkelgrenzwert und/oder größer als der untere Winkelgrenzwert ist. So wird ein ungünstiger Wechsel in den Segel-Betriebsmodus auf einer Strecke mit Steigung vermieden und zugleich verhindert, dass auf einer Strecke mit Gefälle die Bremswirkung des Motorschleppmoments wegfällt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird auf Erfassen einer Betätigung des Fahrpedals oder des Bremspedals oder des Kupplungspedals die eClutch geschlossen, um in einen Normal-Betriebsmodus zu wechseln. Somit erfolgt bei einer Beschleunigung, einem Bremsvorgang oder bei einem Gangwechsel ein Wechsel in den Normal-Betriebsmodus.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die eClutch geschlossen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs größer oder gleich als der obere Geschwindigkeitsgrenzwert und/oder kleiner oder gleich als der untere Geschwindigkeitsgrenzwert ist. Mit anderen Worten, er erfolgt ein Wechsel in den Normal-Betriebsmodus.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die eClutch geschlossen, wenn der Neigungswinkel des Kraftfahrzeugs kleiner oder gleich als der obere Winkelgrenzwert und/oder größer oder gleich als der untere Winkelgrenzwert ist. Mit anderen Worten, er erfolgt ein Wechsel in den Normal-Betriebsmodus.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Brennkraftmaschine angesteuert, um ein Mindestdrehmoment bereitzustellen. So werden den Fahrkomfort reduziere Drehmomentsprünge beim Schließen der eClutch vermieden. Die Höhe des Mindestdrehmoments orientiert sich dabei an dem angeforderten Motordrehmoment.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Wechsel von dem Normal-Betriebsmodus zurück in den Segel-Betriebsmodus für eine vorbestimmte Mindestzeitdauer unterdrückt. So wird sichergestellt, dass z.B. bei stop and go Situationen in einem Stau andauernd ein Wechsel des Betriebsmodus vollzogen wird, der durch unnötige Betätigung der eClutch nur deren Lebensdauer herabsetzen würde.
Ferner gehören zur Erfindung ein Steuergerät zur Durchführung eines derartigen Verfahrens und ein Computerprogrammprodukt mit Softwarekomponenten zum Betreib des Steuergeräts.
Das Steuergerät für ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine, einem Generator, einem manuellen Schaltgetriebe und einer eClutch ist dazu ausgebildet, eine Nicht-Betätigung eines Fahrpedals und eines Bremspedals und eines Kupplungspedals zu erfassen, auf Erfassen der Nicht-Betätigung des Fahrpedals und des Bremspedals und des Kupplungspedals hin ein Öffnen der eClutch zu bewirken, um in einen Segel-Betriebsmodus zu wechseln, und nach dem Öffnen der eClutch die Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs auszuschalten und den Generator des Kraftfahrzeugs mit der vollständigen kinetischen Energie der Brennkraftmaschine zu beaufschlagen. Das Computerprogrammprodukt weist Softwarekomponenten zum entsprechenden Betreiben des Steuergeräts auf.
Es wird nun die Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung von Komponenten eines Kraftfahrzeugs in schematischer Darstellung zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens, und
2 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Es wird zunächst auf 1 Bezug genommen.
Dargestellt ist eine Anordnung von verschiedenen Komponenten eines Kraftfahrzeugs, z.B. eines PKWs.
Die in 1 dargestellten Komponenten sind eine Brennkraftmaschine 4, wie ein Otto- oder Dieselmotor, und ein Steuergerät 8 zur Steuerung derselben.
Das Steuergerät 8 ist ferner dazu ausgebildet, ein Fahrpedalbetätigungssignal A eines Fahrpedals, ein Bremspedalbetätigungssignal B und ein Kupplungspedalbetätigungssignal C einzulesen und auszuwerten, wie später noch detailliert erläutert wird.
Zwischen dem manuellen Schaltgetriebe 10, bei dem es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um ein manuell vom Kraftfahrzeugführer zu betätigenden Schaltgetriebe handelt, und der Brennkraftmaschine 8 ist eine eClutch 8 angeordnet. Bei der eClutch 8 handelt es sich um eine elektronische Kupplung, die vom einem Aktuator geöffnet oder geschlossen wird, wenn der Kraftfahrzeugführer das Fahrpedal nicht betätigt.
Zwischen den Antriebsrädern 14 und dem manuellen Schaltgetriebe 10 ist ein weiteres Übertragungsgetriebe 12 vorgesehen.
Mit der Brennkraftmaschine 4 ist ferner im vorliegenden Ausführungsbeispiel über einen Riemen 16 ein Generator 18 kräfteübertragend verbunden, der mit einer Batterie 20 elektrisch leitend verbunden ist.
Es wird nun zusätzlich auf 2 Bezug genommen.
Das Verfahren startet im Schritt 100 mit laufender Brennkraftmaschine 4.
Im Schritt 200 fragt das Steuergerät 6 durch Auswertung des Fahrpedalbetätigungssignals A, des Bremspedalbetätigungssignal B und des Kupplungspedalbetätigungssignals C periodisch ab, ob eine Betätigung bzw. Nicht-Betätigung des Fahrpedals und des Bremspedals und des Kupplungspedals vorliegt. Ferner liest das Steuergerät 6 eine erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 2 ein und vergleicht diese mit einem oberen Geschwindigkeitsgrenzwert und unteren Geschwindigkeitsgrenzwert. Des Weiteren liest das Steuergerät 6 einen erfassten Neigungswinkel des Kraftfahrzeugs 2 ein und vergleicht diesen mit einem oberen Winkelgrenzwert und unteren Winkelgrenzwert.
Wenn das Steuergerät 6 feststellt, dass eine Nicht-Betätigung des Fahrpedals und des Bremspedals und des Kupplungspedals vorliegt und die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als der obere Geschwindigkeitsgrenzwert und größer als der untere Geschwindigkeitsgrenzwert ist sowie der Neigungswinkel des Kraftfahrzeugs kleiner als der obere Winkelgrenzwert und größer als der untere Winkelgrenzwert ist, erfolgt ein Wechsel in den Segel-Betriebsmodus durch Öffnen der eClutch 8. Hierzu erzeugt das Steuergerät 6 ein Steuersignal zum Ansteuern der eClutch 8, um diese zu öffnen.
Ferner erzeugt im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Steuergerät 6 ein Steuersignal zum Ausschalten der Brennkraftmaschine 4.
Des Weiteren wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Generator 18 mit der vollständigen kinetischen Energie der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs 2 beaufschlagt. Der Generator 18 wandelt die kinetische Energie der Brennkraftmaschine in elektrische Energie um, die in der Batterie gespeichert wird.
Im Schritt 300 befindet sich das Kraftfahrzeug 2 im Segel-Betriebsmodus, wobei nun das Steuergerät 6 durch Auswertung des Fahrpedalbetätigungssignals A, des Bremspedalbetätigungssignal B und des Kupplungspedalbetätigungssignals C periodisch abfragt, ob eine Betätigung des Fahrpedals und des Bremspedals und des Kupplungspedals vorliegt. Ferner wird vom Steuergerät 6 eine erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 2 eingelesen und diese mit dem oberen Geschwindigkeitsgrenzwert und dem unteren Geschwindigkeitsgrenzwert verglichen. Des Weiteren wird von dem Steuergerät 6 ein erfasster Neigungswinkel des Kraftfahrzeugs 2 eingelesen und mit dem oberen Winkelgrenzwert und unteren Winkelgrenzwert verglichen.
Wenn das Steuergerät 6 feststellt, dass eine Betätigung des Fahrpedals oder des Bremspedals oder des Kupplungspedals vorliegt oder die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als der obere Geschwindigkeitsgrenzwert oder kleiner als der untere Geschwindigkeitsgrenzwert ist oder der Neigungswinkel des Kraftfahrzeugs größer als der obere Winkelgrenzwert kleiner als der untere Winkelgrenzwert ist, erfolgt im ein Wechsel in den Normal-Betriebsmodus durch Schließen der eClutch 8.
Hierzu erzeugt im Schritt 400 das Steuergerät 6 ein Steuersignal zum Ansteuern der eClutch 8, um diese zu schließen. Ferner erzeugt im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Steuergerät 6 ein Steuersignal zum Einschalten der Brennkraftmaschine 4. Dabei steuert das Steuergerät die Brennkraftmaschine 4 derart an, dass diese ein Mindestdrehmoment bereitstellt, dessen Größe sich am angeforderten Drehmoment orientiert. So werden den Fahrkomfort reduzieren Drehmomentsprünge beim Schließen der eClutch 8 vermieden.
Im Schritt 500 wartet das Steuergerät 6 eine vorbestimmte Mindestzeitdauer ab, bevor es einen Wechsel von dem Segel-Betriebsmodus in den Normal-Betriebsmodus durchführt. Erst nach Ablauf der Mindestzeitdauer wird das Verfahren mit dem Schritt 200 fortgesetzt.
So kann automatisch vorhandene kinetische Energie der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs 2 zur Fortbewegung genutzt werden, anstatt sie in Form von Schleppleistung zu verlieren.
Bezugszeichenliste

2: Kraftfahrzeug
4: Brennkraftmaschine
6: Steuergerät
8: eClutch
10: manuelles Schaltgetriebe
12: Übertragungsgetriebe
14: Antriebsrad
16: Riemen
18: Generator
20: Batterie
100: Start
200: Liegt eine Betätigung bzw. Nicht-Betätigung des Fahrpedals und des Bremspedals und des Kupplungspedals vor?
300: Segel-Betriebsmodus
400: Erzeugen Steuersignal
500: Abwarten
A: Fahrpedalbetätigungssignal
B: Bremspedalbetätigungssignal
C: Kupplungspedalbetätigungssignal

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs (2), mit einer Brennkraftmaschine (4), einem Generator (18), einem manuellen Schaltgetriebe (10) und einer eClutch (8), mit den Schritten: Erfassen einer Nicht-Betätigung eines Fahrpedals und eines Bremspedals und eines Kupplungspedals, und auf Erfassen der Nicht-Betätigung des Fahrpedals und des Bremspedals und des Kupplungspedals Öffnen der eClutch (8), um in einen Segel-Betriebsmodus zu wechseln, wobei nach dem Öffnen der eClutch (8) die Brennkraftmaschine (4) des Kraftfahrzeugs (2) ausgeschaltet wird und der Generator (18) des Kraftfahrzeugs (2) mit der kinetischen Energie der Brennkraftmaschine (2) beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (2) erfasst und mit einem oberen Geschwindigkeitsgrenzwert und/oder unteren Geschwindigkeitsgrenzwert verglichen wird, und die eClutch (8) geöffnet wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs kleiner als der obere Geschwindigkeitsgrenzwert und/oder größer als der untere Geschwindigkeitsgrenzwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Neigungswinkel des Kraftfahrzeugs (2) erfasst und mit einem oberen Winkelgrenzwert und/oder unteren Winkelgrenzwert verglichen wird, und die eClutch (8) geöffnet wird, wenn der Neigungswinkel des Kraftfahrzeugs kleiner als der obere Winkelgrenzwert und/oder größer als der untere Winkelgrenzwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf Erfassen einer Betätigung des Fahrpedals oder des Bremspedals oder des Kupplungspedals die eClutch (8) geschlossen wird, um in einen Normal-Betriebsmodus zu wechseln.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eClutch (8) geschlossen wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (2) größer oder gleich als der obere Geschwindigkeitsgrenzwert und/oder kleiner oder gleich als der untere Geschwindigkeitsgrenzwert ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eClutch (8) geschlossen wird, wenn der Neigungswinkel des Kraftfahrzeugs (2) kleiner oder gleich als der obere Winkelgrenzwert und/oder größer oder gleich als der untere Winkelgrenzwert ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (4) angesteuert wird, ein Mindestdrehmoment bereitzustellen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechsel von dem Normal-Betriebsmodus zurück in den Segel Betriebsmodus für eine vorbestimmte Mindestzeitdauer unterdrückt wird.
Steuergerät (6) für ein Kraftfahrzeug (2) mit einer Brennkraftmaschine (4), einem Generator (18), einem manuellen Schaltgetriebe (10) und einer eClutch (8), dazu ausgebildet, eine Nicht-Betätigung eines Fahrpedals und eines Bremspedals und eines Kupplungspedals zu erfassen, auf Erfassen der Nicht-Betätigung des Fahrpedals und des Bremspedals und des Kupplungspedals hin ein Öffnen der eClutch (8) zu bewirken, um in einen Segel-Betriebsmodus zu wechseln, und nach dem Öffnen der eClutch (8) die Brennkraftmaschine (4) des Kraftfahrzeugs (2) auszuschalten und den Generator (18) des Kraftfahrzeugs (2) mit der vollständigen kinetischen Energie der Brennkraftmaschine (2) zu beaufschlagen.
Computerprogrammprodukt, aufweisend Softwarekomponenten zum Betreiben eines Steuergeräts (6) nach Anspruch 9.