DE102005035306A1

DE102005035306A1 - Verbrauchsregelung eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102005035306A1
Application number: DE102005035306A
Authority: DE
Inventors: Manfred Plechaty; Johann Tonhauser
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2007-02-01

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zur Verbrauchsregelung eines Kraftfahrzeugs sowie ein Verfahren zur Restreichweitenregelung eines Kraftfahrzeugs. In diesem Verfahren werden zur Absolvierung einer vorgegebenen Fahrstrecke die optimalen Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs unter Berücksichtigung der im Kraftfahrzeug vorhandenen Verbraucher berechnet, um auf diese Weise einen optimalen Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs zu erzielen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrauchsregelung eines Kraftfahrzeugs sowie ein Verfahren zur Restreichweitenregelung eines Kraftfahrzeugs.

Im Kraftfahrzeugbau gewinnt die ökonomische Betriebsweise der Kraftfahrzeuge zunehmend an Bedeutung. In diesem Zusammenhang wird versucht, die gleiche oder eine gesteigerte Leistung der Kraftfahrzeuge bei reduziertem Kraftstoffverbrauch zu erzielen. DE 196 16 620 A1 offenbart beispielsweise eine Regeleinrichtung für den ökonomischen Betrieb energieverbrauchender Fahrzeuge. Um den Energieverbrauch zu limitieren, wird in dieser Regeleinrichtung ein bestimmter Energiewert definiert, dessen Überschreiten zu einer automatischen Verbrauchsreduktion der Systeme im Kraftfahrzeug führt. Eine derartige Verbrauchsreduktion kann beispielsweise durch eine Begrenzung der Benzinzufuhr oder durch eine Begrenzung der elektrischen Leistungszufuhr erzielt werden. Die Regeleinrichtung des Standes der Technik berücksichtigt jedoch nur eine geringe Anzahl von Betriebsparametern des Kraftfahrzeugs, so dass die Leistungsberechnung des Kraftfahrzeugs nur auf einem sehr lückenhaften Abbild desselbigen basiert.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur weiteren Senkung des Energieverbrauchs von Kraftfahrzeugen bereitzustellen.

Die obige Aufgabe wird durch die Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1 und 6 gelöst. Weitere Ausführungsformen und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung und den anhängenden Ansprüchen hervor.

Zur Lösung des obigen Problems wird ein Verfahren zur Verbrauchsregelung eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Dieses Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Vorgeben eines Kraftstoffverbrauchs des Kraftfahrzeugs durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs, Ermitteln einer Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs, auf der der vorgegebene Kraftstoffverbrauch erreicht werden soll, Berechnen, ob und unter welchen Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs der Kraftstoffverbrauch für die Fahrstrecke realisierbar ist, und Ausgeben der Betriebsbedingungen an den Fahrer und Weiterleiten der Betriebsbedingungen an eine Motorsteuereinheit bei Zustimmung des Fahrers zu den Betriebsbedingungen.

Mit Hilfe des obigen Verfahrens wird ein ökonomischer Betrieb des Kraftfahrzeugs unterstützt. Der Fahrer des Kraftfahrzeugs legt zunächst durch Vorgabe des angestrebten Kraftstoffverbrauchs des Kraftfahrzeugs und durch Angabe der zurückzulegenden Fahrstrecke die Randbedingungen des weiteren Betriebs fest. Nachfolgend übernimmt eine Motorsteuereinheit im Kraftfahrzeug oder ein Bordcomputer das Berechnen der geeigneten Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs im Rahmen der oben vorgegebenen Randbedingungen. Derartige Berechnungen werden beispielsweise unter Zuhilfenahme von abrufbaren Kennfeldern für verbrauchsrelevante Systeme des Kraftfahrzeugs berechnet. Zu diesen Kennfeldern zählen unter anderem Motorkennfelder zur Leistungsreduzierung und Schaltkennfelder für das Getriebe. Indem der Bordcomputer auf alle oder den größten Teil energieverbrauchender Systeme im Kraftfahrzeug Zugriff hat und deren Betriebsverhalten in die obigen Berechnungen einbezieht, wird ein umfassendes Bild der vernetzten energieverbrauchenden Systeme des Kraftfahrzeugs in die Ermittlung der möglichen Betriebsbedingungen zum Erreichen der vorgegebenen Randbedingungen einbezogen. Nach Zustimmung des Fahrers zu den vorgeschlagenen Betriebsbedingungen werden diese durch die Motorsteuereinheit oder den Bordcomputer beim weiteren Betrieb des Kraftfahrzeugs berücksichtigt.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung findet ein ständiges Überwachen des Betriebszustands des Kraftfahrzeugs statt, ob dieser mit den zuvor berechneten Betriebsbedingungen übereinstimmt. Werden Abweichungen festgestellt, berechnet die Motorsteuereinheit korrigierte Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs, um durch Änderung des Betriebszustands des Kraftfahrzeugs die vorgegebenen Werte für Kraftstoffverbrauch und Fahrstrecke einhalten zu können. Die korrigierten Betriebsbedingungen werden dem Fahrer mitgeteilt, um diesen beispielsweise über eine Leistungsreduktion des Kraftfahrzeugs zu informieren.

Die vorliegende Erfindung offenbart ebenfalls ein Verfahren zur Restreichweitenregelung eines Kraftfahrzeugs. Dieses Verfahren ermittelt zunächst eine Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs durch Vorgeben eines Zielorts oder einer Entfernung. Nachfolgend wird die im Kraftfahrzeug vorhandene Kraftstoffmenge ermittelt und berechnet, ob und unter welchen Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs die Fahrstrecke zu absolvieren ist. Nach Ausgeben der berechneten Betriebsbedingungen an den Fahrer, dessen Zustimmung zu den Betriebsbedingungen und/oder dessen Anpassen der Betriebsbedingungen erfolgt ein automatisches Einstellen der Verbraucher des Fahrzeugs, um auf der Grundlage der berechneten Betriebsbedingungen die Fahrstrecke zu absolvieren.

Dem Fahrer wird mit diesem Verfahren ermöglicht, mit der zur Verfügung stehenden Kraftstoffmenge den größtmöglichen Nutzen bzw. die größtmögliche Reichweite zu erzielen. Zu diesem Zweck stellt die Motorsteuereinheit bzw. der Bordcomputer des Kraftfahrzeugs die in dem Kraftfahrzeug zur Verfügung stehenden Betriebsbedingungen und die daran geknüpften Energieverbräuche bereit. Basierend auf dieser Fülle an Informationen werden dem Fahrer die optimalen Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs berechnet und zur Zustimmung und/oder Anpassung vorgeschlagen. Nach Freigabe der Betriebsbedingungen durch den Fahrer werden diese wiederum über die Motorsteuereinheit an den energieverbrauchenden Systemen des Kraftfahrzeugs realisiert, um einen optimalen Betrieb des Kraftfahrzeugs zu gewährleisten.

Die vorliegende Erfindung offenbart einen Schalter oder eine Eingabemöglichkeit für den Fahrer, um den für eine gewünschte Fahrstrecke oder einen bestimmten Zeitraum gewünschten Kraftstoffverbrauch einstellen oder vorgeben zu können. Diese Einstellmöglichkeit könnte beispielsweise mit Hilfe des Bordcomputers des Kraftfahrzeugs realisiert oder als eine Funktion im i-Drive abgelegt sein. Der Fahrer kann dann frei entscheiden, mit welchem Zielkraftstoffverbrauch er sein Fahrzeug betreiben möchte.

Neben dem Vorgeben eines Kraftstoffverbrauchs des Kraftfahrzeugs durch den Fahrer ermittelt das Verfahren die Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs, auf der der vorgegebene Kraftstoffverbrauch erreicht werden soll. Die Fahrstrecke wird beispielsweise auf der Grundlage der Zielwerteingabe im GPS-System ermittelt. Des Weiteren kann die Fahrstrecke aus im Bordcomputer abgelegten Streckenprofilen, beispielsweise jeden Morgen und Abend die gleiche Strecke zwischen Wohnort und Arbeit, entnommen werden.

Auf Grundlage der obigen Randbedingungen berechnet der Bordcomputer, ob der vorgegebene Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs eingehalten werden kann und welche Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs zum Erzielen dieses Kraftstoffverbrauchs bei der vorgegebenen Fahrstrecke eingehalten werden müssen. In diesem Berechnungsschritt werden bevorzugt Regelgrößen und/oder Kennfelder für verbrauchsrelevante Systeme im Kraftfahrzeug abgerufen und ausgewertet. Die Auswertung erfolgt mit der Zielstellung, den vorgegebenen Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs bei optimaler Leistung desselbigen zu erzielen. Derartige beispielsweise im Bordcomputer abgelegte Kennfelder oder während des Betriebs des Kraftfahrzeugs abrufbare Regelgrößen sind die Temperatur des Kühlwassers und/oder des Motoröls und/oder des Getriebeöls sowie Motorkennfelder zur Leistungsreduzierung und/oder Schaltkennfelder für das Getriebe.

Wurden die optimalen Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs berechnet, werden diese an den Fahrer ausgegeben. Bestätigt der Fahrer die vorgeschlagenen Betriebsbedingungen oder bestätigt er die Betriebsbedingungen nach zuvor durchgeführter Anpassung, werden diese an die Motorsteuereinheit oder den Bordcomputer weitergeleitet. Sie bilden die Grundlage für den weiteren Betrieb des Kraftfahrzeugs, um die Fahrstrecke entsprechend dem gewählten Kraftstoffverbrauch zu absolvieren.

Während das Kraftfahrzeug die vorgegebene Fahrstrecke zurücklegt, ist es dem Fahrer jedoch jederzeit möglich, die vorgegebenen Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs zu überstimmen und beispielsweise über die Betätigung der Kick-Down-Funktion die volle Leistung des Kraftfahrzeugs abzurufen. Auf diese Weise werden die zuvor ermittelten optimalen Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs gezielt außer Kraft gesetzt, um zu jedem Zeitpunkt eine an die speziellen Verkehrsbedingungen angepasste Leistung des Kraftfahrzeugs zu gewährleisten.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des obigen Verfahrens wird beim Berechnen der optimalen Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs der Fahrertyp berücksichtigt. Zeichnet sich der Fahrer durch eine ökonomische, sportliche oder forcierte Fahrweise aus, berücksichtigt das obige Verfahren diesen Fahrertyp bei der Wahl der optimalen Betriebsbedingungen.

Es ist weiterhin bevorzugt, während des Betrieb des Kraftfahrzeugs zu überwachen, ob die berechneten vorgegebenen Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs tatsächlich mit dem Betriebszustand desselbigen übereinstimmen. Abweichungen können sich beispielsweise durch einen Stau oder widrige Witterungsbedingungen ergeben. Werden über einen bestimmten Zeitraum Abweichungen der vorgegebenen Betriebsbedingungen und der tatsächlichen Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs festgestellt, die zu einem höheren oder niedrigen Kraftstoffverbrauch im Vergleich zu dem vorgegebenen Kraftstoffverbrauch führen, werden gemäß einer Ausführungsform des obigen Verfahrens korrigierte Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs berechnet. Die korrigierten Betriebsbedingungen, über die der Fahrer informiert wird, gewährleisten, dass für die vorgegebene Fahrstrecke der gewählte Kraftstoffverbrauch oder sogar ein darunter liegender Kraftstoffverbrauch erzielt wird. Das Berechnen der korrigierten Betriebsbedingungen kann aber auch ganz allgemein dann erfolgen, wenn eine Änderung des Betriebszustands des Kraftfahrzeugs zum Erhalt des vorgegebenen Kraftstoffverbrauchs erforderlich ist. Eine derartige Änderung wird beispielsweise durch einen Defekt eines verbrauchsrelevanten Systems oder eine über das GPS-System kommunizierte Änderung der Streckenführung hervorgerufen. Dem Fahrer wird bei einer möglichen Überschreitung des vorgegebenen Kraftstoffverbrauchs eine weitere Reduzierung der Leistung des Kraftfahrzeugs durch beispielsweise eine niedrigere Durchschnittsgeschwindigkeit, vorgeschlagen. Diese Kommunikation zwischen Fahrer und Bordcomputer erfolgt bevorzugt über ein aktives Gaspedal, einen Monitor, die Einblendung der Information im Sichtfeld der Frontscheibe in Analogie zu einem Head-up-Display oder durch akustische Signale.

Auf Grundlage dieses Verfahrens kann die Fahrzeugauslieferung mit einem fest eingestellten Kraftstoffverbrauch erfolgen, bei welchem noch nicht die mögliche Maximalleistung des Kraftfahrzeugs erreicht wird. Da der Fahrer bewusst von diesem Vorgabewert des Kraftstoffverbrauchs abweichen kann, um höhere Fahrzeugleistungen mit entsprechendem Kraftstoffmehrverbrauch abzurufen, wäre es möglich, das Kraftfahrzeug mit den werkseitig eingestellten günstigeren Kraftstoffverbrauchswerten zu vermarkten bzw. diese Werkseinstellung als Basis für die Verbrauchsbesteuerung zu verwenden. Darüber hinaus kann mit dieser werkseitigen Voreinstellung ein kostengünstiger Beitrag zur Erfüllung der ACEA-Selbstverpflichtung bezüglich CO₂-Ausstoß erreicht werden, da der Kraftstoffverbrauch durch bewussteren und gezielt beeinflussbaren Umgang mit Kraftstoff sinkt.

Gemäß einem weiteren Verfahren der vorliegenden Erfindung wird eine Restreichweitenregelung eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Zunächst erfolgt in gleicher Weise wie in dem oben beschriebenen Verfahren das Ermitteln einer Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs durch Eingeben eines Orts in Verbindung mit einem GPS-System oder durch Eingeben einer Entfernung. Des Weiteren wird die noch im Kraftfahrzeug vorhandene Kraftstoffmenge ermittelt und als Basis gesetzt, um das oben angewählte beliebige Ziel, beispielsweise eine noch zu erreichende Tankstelle, mit optimalen Verbrauchswerten zu erreichen. Optimale Verbrauchswerte bedeutet in diesem Zusammenhang bevorzugt, dass das Kraftfahrzeug mit dem geringst möglichen Kraftstoffverbrauch betrieben wird oder dass für die noch vorhandene Kraftstoffmenge die maximale Leistung des Kraftfahrzeugs berechnet wird, mit der das vorgegebene Ziel noch erreichbar ist.

Nachdem an den Bordcomputer die noch zurückzulegende Fahrstrecke und die noch vorhandene Kraftstoffmenge übermittelt worden ist, berechnet dieser, ob und unter welchen Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs die Fahrstrecke zu absolvieren ist. Auf Grundlage dieser Berechnungen erhält der Fahrer die Information, ob er das Ziel mit dem Restkraftstoff noch erreichen kann und welche Einschränkungen, beispielsweise reduzierte Leistung, Fahrgeschwindigkeit, Gangwahl, Drehzahl, bis zum Erreichen des vorgegebenen Ziels akzeptiert werden müssen. Nachdem diese ausgegebenen Betriebsbedingungen durch den Fahrer akzeptiert bzw. angepasst und akzeptiert worden sind, stellt das Kraftfahrzeug alle Verbraucher, d.h. auch die elektrischen Verbraucher und die Motorbetriebstemperatur, auf deren optimalen Wirkungsgrad ein, um die deren optimalen Wirkungsgrad ein, um die vorgegebene Fahrstrecke zurücklegen zu können. Es ist ebenfalls möglich, Verbraucher im Kraftfahrzeug vollständig abzuschalten, sofern diese für die Sicherheit des Fahrers und der weiteren Fahrzeuginsassen nicht relevant sind. Durch dieses automatische Einstellen der Verbraucher des Fahrzeugs mit Hilfe des Bordcomputers werden die berechneten Betriebsbedingungen und daher das Absolvieren der vorgegebenen Fahrstrecke gewährleistet.

In gleicher Weise wie es im Verfahren zur Verbrauchsregelung realisiert ist, kann eine Überwachung des tatsächlichen Betriebszustands des Kraftfahrzeugs im Vergleich zu den berechneten Betriebsbedingungen erfolgen, um auf eine geänderte Verbrauchssituation des Kraftfahrzeugs reagieren zu können. Diese Überwachung stellt sicher, dass trotz auftretender Änderungen des Betriebszustands des Kraftfahrzeugs die vorgewählte Fahrstrecke absolviert wird.

Claims

Verfahren zur Verbrauchsregelung eines Kraftfahrzeugs, das die folgenden Schritte aufweist: a. Vorgeben eines Kraftstoffverbrauchs des Kraftfahrzeugs durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs, Ermitteln einer Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs, auf der der vorgegebene Kraftstoffverbrauch erreicht werden soll, c. Berechnen, ob und unter welchen Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs der Kraftstoffverbrauch für die Fahrstrecke realisierbar ist, und Ausgeben der Betriebsbedingungen an den Fahrer und d. Weiterleiten der Betriebsbedingungen an eine Motorsteuereinheit bei Zustimmung des Fahrers zu den Betriebsbedingungen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, das den weiteren Schritt aufweist: Abrufen und Auswerten von Regelgrößen aus verbrauchsrelevanten Systemen des Kraftfahrzeugs, um die Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs zu bestimmen.
Verfahren gemäß Anspruch 2, dessen Regelgrößen eine Temperatur eines Kühlwassers und/oder eines Motoröls und/oder eines Getriebeöls und/oder abrufbare Kennfelder verbrauchsrelevanter Systeme, vorzugsweise Motorkennfelder zur Leistungsreduzierung und/oder Schaltkennfelder für das Getriebe, umfassen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das die weiteren Schritte aufweist: Überwachen, ob die Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs mit einem Betriebszustand des Kraftfahrzeugs übereinstimmen, Berechnen korrigierter Betriebsbedingungen, wenn der Betriebszustand von den Betriebsbedingungen abweicht und einen höheren Kraftstoffverbrauch als den vorgegebenen Kraftstoffverbrauch erzeugt oder wenn eine Änderung des Betriebszustands des Kraftfahrzeugs zum Erhalt des vorgegebenen Kraftstoffverbrauchs erforderlich ist, und Informieren des Fahrers über die korrigierten Betriebsbedingungen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das den weiteren Schritt aufweist: Berechnen der Betriebsbedingungen unter Berücksichtigung des Fahrertyps und Ermitteln der Fahrstrecke durch Eingeben eines Orts in Verbindung mit einem GPS-System oder einer Entfernung.
Verfahren zur Restreichweitenregelung eines Kraftfahrzeugs, das die folgenden Schritte aufweist: a. Ermitteln einer Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs durch Vorgeben eines Zielorts oder einer Entfernung, Ermitteln einer im Kraftfahrzeug vorhandenen Kraftstoffmenge, c. Berechnen, ob und unter welchen Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs die Fahrstrecke zu absolvieren ist, und Ausgeben der Betriebsbedingungen an den Fahrer, d. Zustimmen zu und/oder Anpassen der Betriebsbedingungen durch den Fahrer und automatisches Einstellen der Verbraucher des Fahrzeugs gemäß den Betriebsbedingungen, so dass die Fahrstrecke absolviert wird.