DE102006001818B4

DE102006001818B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Fahrerunterstützung beim Fahrbetrieb eines Nutzfahrzeugs

Info

Publication number: DE102006001818B4
Application number: DE102006001818.4A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Drimml Peter; Dipl.-Ing. Dörner Karlheinz; Dipl.-Ing. Huber Martin
Original assignee: MAN Truck and Bus SE
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2006-01-13
Filing date: 2006-01-13
Publication date: 2017-02-02
Anticipated expiration: 2026-01-14
Also published as: DE102006001818A1

Abstract

Verfahren zur Fahrerunterstützung beim Fahrbetrieb eines Nutzfahrzeugs, bei dem wenigstens eine der Fahrbetriebskomponenten Fahrzeuggeschwindigkeit, Beschleunigung, Bremsen, Getriebesteuerung und -schaltung des Nutzfahrzeugs, in Abhängigkeit von der jeweiligen Fahrsituation und dem Streckenverlauf eingestellt werden und die auf dem Streckenverlauf vorausliegende Topographie einer Fahrtroute, für welche aus einem Speicher Topographiedaten abgerufen werden, bei der Einstellung der jeweiligen Fahrbetriebskomponenten rechnergestützt ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass aktuelle Topographiedaten an aufeinanderfolgenden Fahrzeugpositionen mit den gespeicherten Topographiedaten verglichen werden und der Vergleich während einer bestimmten Zeitdauer durchgeführt wird, wobei während des Vergleichs aufeinanderfolgender aktueller und gespeicherter Topographiedaten die Fahrtrichtung bestimmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fahrerunterstützung beim Fahrbetrieb eines Nutzfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Zur Unterstützung des Fahrers beim Fahren eines Nutzfahrzeugs gibt es verschiedene Fahrerassistenzsysteme, z. B. Tempomat, Bremsomat, ACC (Adaptive Cruise Control) sowie automatische Getriebesteuerung und dergleichen. Da im Fernverkehr zunehmend auch ungeübte Fahrer eingesetzt werden und auch aufgrund des Verhaltens der bekannten Fahrerassistenzsysteme, sind der Verschleiß verschiedener Fahrzeugkomponenten, wie Getriebe, Kupplung und Motor und auch der Kraftstoffverbrauch noch relativ hoch. Beispielsweise verhält sich ein Tempomat so, dass am Ende einer Steigung der Fahrstrecke das Fahrzeug durch den Tempomaten wieder auf die Wunschgeschwindigkeit beschleunigt wird, auch wenn eine Gefällestrecke folgt. Dieses Verhalten ist jedoch nachteilig, da das Nutzfahrzeug bergab soweit wieder abgebremst werden muss, dass die Gefällestrecke nur mit Einsatz der Dauerbremsen gefahren werden kann. Ein unnötig hoher Kraftstoffverbrauch ist die Folge. Auch ein zu kleiner oder zu großer Gang des Schaltgetriebes kann die Ursache von unnötigem Verschleiß oder Kraftstoffverbrauch sein.
Aus der DE 103 45 319 A1 ist ein voraussagendes Tempomatsystem für ein Kraftfahrzeug bekannt, das Informationen über die gegenwärtige Fahrzeugposition wie auch das bevorstehende Gelände verwendet, um Kraftstoff zu sparen und den Fahrkomfort zu steigern. Die gegenwärtige Position wird durch ein Signal, das von einem globalen Positionsbestimmungssystem empfangen wird und möglichst durch Integration der Fahrzeuggeschwindigkeit über den Verlauf der Reise hinweg bestimmt, wobei Informationen über das bevorstehende Gelände einer dreidimensionalen digitalen Karte entnommen werden. Die Fahrzeuggeschwindigkeit wird dann auf Basis dieser Information gesteuert, um einer analytisch berechneten optimalen Fahrstrategie zu folgen.
Aus der DE 10 2004 026 639 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung einer Höhen- oder Steigungsinformation in einem Kraftfahrzeug bekannt, wobei in einer digitalen Karte Höhen- oder Steigungsinformationen gespeichert sind und wobei zur Bestimmung der Höhen- oder Steigungsinformation im Kraftfahrzeug aufgrund der erkannten Fahrzeugposition die Höhen- oder Steigungsinformationen der digitalen Karte ausgewertet wird. Weiter ist vorgesehen, dass diese Höhen- oder Steigungsinformation durch eine Auswertung eines GPS-Signals hinsichtlich der aktuellen Fahrzeughöhe und/oder durch eine Höhen- oder Steigungsinformation aufgrund einer Auswertung von Fahrzeugdaten zur Schätzung der Höhen- oder Steigungsinformation bewertet und gegebenenfalls korrigiert werden, wobei die korrigierte Höhen- oder Steigungsinformation als aktuelle Höhen- oder Steigungsinformation verwendet wird. Dadurch werden die entsprechend korrigierten Daten sofort für die betreffende Anwendung im Fahrzeug verwendbar und dienen lediglich dazu, die kardiographischen Informationen für zukünftige Anwendung mit einer entsprechenden Gewichtung zu verbessern.
Aus der DE 199 16 967 C1 ist ein Verfahren zur Aktualisierung einer datenverarbeitungsgestützten Verkehrswegenetzkarte, die Streckendaten über ein befahrbares Verkehrswegenetz und zugeordnete Attributdaten umfasst, bekannt. Konkret werden hier durch ein Probefahrzeug aktuelle Strecken und Attributdaten aufgenommen und die Verkehrswegenetzkarte anhand der aufgenommenen Daten aktualisiert, wobei die Attributdaten Topographiedaten über den Verlauf von Steigungen und Kurven auf Streckenabschnitten des Verkehrswegenetzes enthalten und wobei die Topographiedaten ortsgenau bezüglich Lage und Stärke der Steigungen und Kurven erfasst und bei der Aktualisierung der Verkehrswegenetzkarte verwendet werden.
Die DE 101 46 333 A1 betrifft eine GPS-basierte Steuerung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, bei dem unter Zugrundelegung von GPS-Daten Schaltanweisungen an eine Getriebesteuerung eines Antriebsstrangs übermittelt werden.
Die DE 101 28 758 A1 betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Ansteuerung eines Hybridfahrzeugs, wobei der Anteil des elektromotorischen Antriebs in Abhängigkeit von der Fahrstrecke betreffenden Daten unter Berücksichtigung eines Ladezustands eines Energiespeichers für elektrische Energie gesteuert wird.
Die DE 101 29 149 A1 betrifft ein Verfahren zur Optimierung der Kraftübertragung eines Motors auf die Antriebsräder eines Fahrzeugs, bei dem ein Steuergerät aus den Positions- und Straßendaten Sollwerte für die Motor- und/oder Getriebesteuerung berechnet.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchen ein wirtschaftlicher Fahrbetrieb des Nutzfahrzeugs erreicht wird.
Diese Aufgabe wird beim Verfahren durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Gemäß Anspruch 1 wird eine auf dem Streckenverlauf vorausliegende Topographie der Fahrtroute berücksichtigt. Hierdurch können automatisierte Assistenzsysteme in ihrer Wirkungsweise optimiert werden. Hierzu wird die auf dem Streckenverlauf vorausliegende Topographie bei der Einstellung der jeweiligen Fahrbetriebskomponenten, wie Fahrgeschwindigkeit, Beschleunigung, Bremsen, Getriebesteuerung und Schaltung rechnergestützt ausgewertet. Die Topographiedaten einer jeweiligen Fahrtroute können hierzu aus einem Speicher, welcher ein mobiler im Fahrzeug mitgeführter Speicher oder ein zentraler Speicher sein kann, abgerufen werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass aktuelle Topographiedaten an aufeinanderfolgenden Fahrzeugpositionen mit den gespeicherten Topographiedaten verglichen werden und der Vergleich während einer bestimmten Zeitdauer durchgeführt wird, wobei während des Vergleichs aufeinanderfolgender aktueller und gespeicherter Topographiedaten die Fahrtrichtung bestimmt wird.
Während des Fahrbetriebs kann mit einem GPS- oder Galileo-Empfänger die geographische Position bestimmt werden. Durch Vergleich der jeweiligen aktuellen Fahrzeugpositionen mit den gespeicherten Streckendaten kann erkannt werden, ob das Fahrzeug sich auf einer Fahrtroute befindet, für welche ein Höhenprofil gespeichert ist. Diese Zuordnung erfolgt vorzugsweise über einen Vergleich, der während einer angemessenen Zeitdauer durchgeführt wird. Dabei kann auch die Fahrtrichtung vom System erkannt werden, indem die gespeicherten geographischen Daten der Fahrtroute mit den Änderungen der aktuellen Fahrtzeugposition verglichen werden. Die Zeitdauer kann von der Güte der Übereinstimmung der Positionsdaten abhängig gemacht werden, so dass bei sehr guter Übereinstimmung eine kurze Vergleichszeit und bei wenig guter Übereinstimmung eine längere Vergleichszeit vorgesehen wird. In Abhängigkeit von diesen Erkennungsmechanismen kann die Bereitstellung der Höhenprofilinformation automatisch aktiviert oder deaktiviert werden.
Durch die hierbei erzielte vorausschauende Fahrweise werden der Verschleiß von Fahrzeugkomponenten und der Kraftstoffverbrauch reduziert. Gleichzeitig lässt sich die Durchschnittsgeschwindigkeit erhöhen. Mit Kenntnis des auf der Fahrtroute vorausliegenden Höhenprofils, welches bei der Erfindung bereitgestellt wird, können die Fahrerassistenzsysteme des Fahrzeugs optimal ausgelegt werden. Beispielsweise können unter Ausnützung der Erfindung am jeweiligen Ende von Gefällstrecken die Dauerbremsen rechtzeitig ausgeschaltet werden, um durch den Hangantrieb wieder auf die erhöhte Höchstgeschwindigkeit zu beschleunigen. Hierdurch kann die Durchschnittsgeschwindigkeit ohne zusätzlichen Kraftstoffverbrauch erhöht werden. Insbesondere bei einer unmittelbar folgenden Steigung wird der Schwung des Fahrzeugs vorteilhaft genutzt, um ein erhöhte Geschwindigkeit beim Bergauffahren zu erreichen. Hierbei wird bereits vor der Steigung vorausschauend zurückgeschaltet, da jede Schaltung eine kurzzeitige Zugkraftunterbrechung mit sich bringt, welche in der Steigung bei voller Fahrzeugbeladung zu einem deutlichen Geschwindigkeitsverlust führen kann. Bei zu spät eingeleitetem Gangwechsel kann dies dazu führen, dass noch weiter zurückgeschaltet werden muss und bei vollbeladenem Nutzfahrzeug nur noch sehr langsam auf der Steigung gefahren werden kann. Hieraus resultiert eine erhebliche Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs und eine Beeinträchtigung des Verkehrsflusses. Bei der Erfindung wird dies vermieden.
Es ist nicht erforderlich, die Höhenprofile aller Straßen aufzunehmen und zu speichern, sondern nur die Fahrtrouten bzw. Fahrtstrecken, welche häufig befahren werden Beispielsweise können Höhenprofile für immer wiederkehrende Fahrtrouten, wie der Werksverkehr zwischen zwei Standorten selektiv bereitgestellt werden.
Für die Aufzeichnung der Höhenprofile sind verschiedene Verfahren möglich. Beispielsweise wird das Höhenprofil einer Fahrtroute mit einem Höhenprofilrecorder aufgezeichnet. Dieser Höhenprofilrecorder kann als autonomes Gerät ausgeführt sein oder in einem Fahrzeug fest oder mobil installiert werden. Insbesondere kann der Höhenprofilrecorder als eigenes Steuergerät oder als Modul eines Steuergeräts mit weiteren Funktionen fest im Fahrzeug installiert sein. Der Höhenprofilrecorder zeichnet in einem Aufzeichnungsmodus beim Durchfahren einer Fahrtroute die Höhendaten auf. Dazu wird jeweils die geographische Position, beispielsweise mittels GPS sowie die Höhenposition bestimmt. Die Höheninformation muss nicht absolut vorliegen. Es reicht eine relative Höheninformation, beispielsweise in Form einer Steigung-/Gefälleinformation, welche gegebenenfalls auch ebene Fahrtstrecken angibt, aus.
Die Höheninformation kann, bezogen auf die geographischen Positionen, welche beispielsweise als GPS-Daten vorliegen, barometrisch und/oder mittels Erfassung der Neigung ermittelt werden. Die Erfassung an der jeweiligen geographischen Position vorliegenden Neigung (Ebene, Steigung, Gefälle) der Fahrbahn kann durch Ermittlung der Lastmomente am Fahrzeug durchgeführt werden. Durch mehrfache Aufzeichnung des jeweiligen Höhenprofils derselben Fahrtroute und z. B. durch statistische Auswertung kann eine hohe Genauigkeit bei der Bestimmung des Höhenprofils der Fahrtroute erreicht werden. Für die spätere Nutzung in vorausschauenden Fahrzeugsystemen reicht es in aller Regel aus, dass die Höheninformation lediglich als Steigung/Gefälle oder als relative Höhe der Fahrtroute vorliegt.
Die Topographiedaten des Höhenprofils werden beim Durchfahren der aufzuzeichnenden Fahrtroute in einem geeigneten Datenspeicher gespeichert. Dieser Datenspeicher kann, wie schon erläutert, ein zentraler Datenspeicher, beispielsweise eine zentrale Datenbank des Fuhrunternehmers oder eines Dienstleisters sein. Es ist jedoch auch möglich, den Datenspeicher mobil zu gestalten und mit dem Nutzfahrzeug mitzuführen. Bei Verwendung eines zentralen Datenspeichers können die aufgezeichneten Topographiedaten per Funk auf diesen übertragen werden. Die in einer zentralen Datenbank gespeicherten Topographiedaten können mehreren Fahrzeugen zur Verfügung gestellt und beispielsweise per Funk abgerufen werden. Als mobiler Datenspeicher eignet sich z. B. ein USB-Stick, eine Speicherkarte, CD-R, CD-RW, DVD-R, DVD-RW und dergleichen.
Die Bereitstellung der Höhenprofile beim Fahrbetrieb der Nutzfahrzeuge kann beispielsweise wie folgt durchgeführt werden.
Bei Fahrzeugen, in denen ein Höhenprofilrecorder verbaut ist und die zu fahrende Fahrtroute bereits aufgezeichnet wurde, liegen die Topographiedaten für die Fahrtroute im Speicher bereits vor und können direkt abgerufen werden.
Es ist jedoch nicht erforderlich, dass in jedem Fahrzeug ein Höhenprofilrecorder vorgesehen ist. Die Topographiedaten im Speicher können auch von einem oder mehren anderen Fahrzeugen aufgezeichnet worden sein. Wie schon erläutert, ist für die Bereitstellung der jeweiligen Topographien von Fahrtrouten ein zentraler Speicher, beispielsweise eine zentrale Datenbank, an die die aufgezeichneten Topographien der Fahrtrouten beispielsweise per Funk übertragen wurden, von Vorteil. Von dort können sie zu den Fahrzeugen, beispielsweise ebenfalls per Funk oder mobile Datenträger abgerufen werden Die Übermittlung der gespeicherten Topographiedaten erfolgt vorzugsweise per Datenfunk, beispielsweise WLAN, Bluetooth, WLAN-Internet-Anbindung oder über mobile Datenträger. Die Verwendung mit mobilen Datenträger ist insbesondere im Zusammenhang mit zentralen Datenbanken in Speditionen oder über internet-vernetzten Datenbanken von Vorteil. Der Fahrer des Nutzfahrzeugs kann mit dem mobilen Datenträger neue Fahrtrouten übernehmen. Zur Aufzeichnung der Höhenprofile können mobile und kostengünstige Massenprodukte verwendet werden.
Beim Fahrbetrieb des Nutzfahrzeugs sind zum vorausschauenden Auslesen des Höhenprofils der Fahrtroute eine Zuordnung der jeweils aktuellen Fahrzeugposition und die Fahrtrichtung zu den gespeicherten Topographiedaten der Fahrtrouten erforderlich. Diese Zuordnung kann wie folgt durchgeführt werden, wobei ein Navigationssystem nicht erforderlich ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Synchronisierung mit den gespeicherten Streckendaten auch ohne Positionsempfänger dadurch erfolgen, dass der Startpunkt eingegeben wird und im weiteren Verlauf durch die in Fahrzeugsteuergeräten vorliegenden Signalen, wie zurückgelegte Strecke und Lastmomente, die auch einen Rückschluss auf die aktuelle Steigung ermöglichen, die jeweilige Fahrzeugposition bestimmt wird. Zusätzlich kann eine Eingabemöglichkeit vorgesehen sein, mit der der Fahrer dem System mitteilt, welche Fahrtroute er befährt oder befahren will.
Bei der Eingabe der Fahrtroute kann auch die Aktivierung der Höhenprofilauswertung erfolgen. Ferner kann die Deaktivierung der Höhenprofilauswertung ebenfalls manuell erfolgen. Die manuelle Deaktivierung hat immer Vorrang vor einer automatischen Aktivierung. Die manuelle Aktivierung führt nur dann zur Bereitstellung der Höhenprofildaten, wenn eine Zuordnung der jeweiligen aktuellen Fahrzeugpositionen zu einer gespeicherten oder ausgewählten Fahrtroute vorliegt. Die Zuordnung erfolgt, wie oben beschrieben. Bei manueller Aktivierung kann die Toleranz der Abweichung zwischen jeweiliger aktueller Fahrzeugposition und gespeicherter Fahrtroute gleich oder größer sein als bei der automatischen Aktivierung der Topographieauswertung. Ferner kann bei der manuellen Aktivierung der vorausschauenden Topographieauswertung die Vergleichszeit gleich oder kleiner als bei der automatischen Aktivierung sein. Bei manueller Aktivierung kann daher das System schneller aktiviert werden als bei automatischer Aktivierung. Die manuelle Aktivierung bzw. Deaktivierung ist insbesondere bei unklaren Straßenzuordnungen, z. B. aufgrund nahe nebeneinander verlaufender Straßen von Bedeutung. Ferner kann die Fahrtrichtung eingegeben werden.
Für den Fahrer kann eine optische oder akustische oder haptische Rückmeldung der von ihm durchgeführten Eingaben und insbesondere für den aktiven oder deaktivierten Systemzustand vorgesehen sein. An einem Display kann ein Auswahlmenü der gespeicherten Fahrtrouten angezeigt werden. Die gewünschte Fahrtroute kann dabei ausgewählt werden.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.
Beispiel 1
Beginnend bei einem bestimmten geographischen Referenzpunkt, z. B. GPS-Referenzpunkt Rp1 wird der aktuelle Straßensteigungs- oder Straßengefällewert für eine bestimmte zurückgelegtre Strecke, beispielsweise die letzten 20 m abgelegt und dem 1. GPS-Referenzpunkt zugeordnet. Alle darauffolgenden bestimmten Streckenabschnitte, z. B. 20 m wird wieder ein Steigungs- bzw. Gefällewert abgelegt. Nach einer parametrierbaren Entfernung (z. B. 20 m oder 2 km oder x Längen/Breitengrad-Sekunden) wird der 2. geographische Referenzpunkt Rp2 festgelegt. Auch nach diesem 2. Referenzpunkt wird wieder für jeweilige bestimmte Streckenabschnitte, z. B. alle 20 m der momentane Steigungs-/Gefällewert abgespeichert.
Auswerten der gespeicherten und vorausliegenden Topographie:
Fährt das Fahrzeug auf einer Straße mit schon abgespeicherten Steigungswerten, dann wird mit Hilfe der gespeicherten Referenzpunkte Rp1 → Rp2, ... kontrolliert, ob das Fahrzeug noch auf der vorher abgespeicherten Straße fährt (Rp2 → Rp1 = Rückfahrt).
Berücksichtigen der vorausliegenden/gespeicherten Topographie:
Passiert das Fahrzeug den Wegpunkt p1_1 (danach p1_2) kann ein Fahrzeug-Rechner entscheiden, wie viele oder welche vorausliegende Wegpunkte (p1_3, p1_4, ...) berücksichtigt werden. Der Fahrzeugrechner sieht im voraus, welche Steigung oder welches Gefälle in welcher Entfernung auf ihn zukommt. Herkömmliche Assistenzsysteme wie z. B. Tempomat, Bremsomat, ACC und Getriebesteuerung können dann die vorausliegende Topographie bei ihren Auswertungen berücksichtigen.
Beispiel 2
Beginnend bei einem bestimmten geographischen Referenzpunkt, z. B. GPS-Referenzpunkt Rp1 wird der aktuelle Straßensteigungs- oder Straßengefällewert abgelegt. Der nächste Steigungs-/Gefällewert wird erst abgelegt, wenn sich die Steigung der Straße um einen definierten Mindeswert ändert. In diesem Fall wird der neue Steigungswert und die aktuelle geographische Position oder die Distanz zum vorherigen abgespeicherten Wert gespeichert. Ändert sich die Straßensteigung nicht (z. B. ebene Autobahn oder konstante Steigung/Gefälle), dann wird nach spätestens 2 km oder x Längen/Breitengrad-Sekunden der zweite Referenzpunkt Rp2 abgespeichert.
Wegdifferenz bei Rp1: 20 m bis 1700 m ebene Straße (kein Gefälle und keine Steigung).
Auswerten der gespeicherten und vorausliegenden Topographie:
Fährt das Fahrzeug auf einer Straße mit schon abgespeicherten Steigungswerten, dann wird mit Hilfe der gespeicherten Referenzpunkte Rp1 → Rp2, ... kontrolliert, ob das Fahrzeug noch auf der vorher abgespeicherten Straße fährt (Rp2 → Rp1 = Rückfahrt).
Berücksichtigen der vorausliegenden/gespeicherten Topographie):
Durch Einlesen der vorher abgelegten Speicherwerte (Referenzpunkte, Wegdifferenz und Steigung) kann der Fahrzeugrechner erkennen, in welcher Entfernung welche Steigung bzw. welches Gefälle vorausliegt. Herkömmliche Assistenzsysteme, wie z. B. Tempomat, Bremsomat, ACC und Getriebesteuerung können dann die vorausliegende Topographie bei der Auswertung berücksichtigen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird mit Hilfe der Erfassung des vorausliegenden Höhenprofils der passende Gang des Getriebes rechnergestützt bestimmt.
Das vorausliegende Höhenprofil kann vom Navigationssystem oder aus einem im Fahrzeug, beispielsweise im Fahrzeugrechner mitgeführten Speicher oder per Funk aus einem zentralen Datenspeicher (Datenbank) abgerufen werden. Aus dem vorausliegenden Höhenprofil kann ein Winkel α für eine jeweilige Steigung oder ein jeweiliges Gefälle oder eine Ebene (Ebene: α = 0°) abgeleitet werden. Für das jeweilige Nutzfahrzeug kennt man die Fahrzeuggesamtmasse, die Getriebeübersetzungen der einzelnen Gänge, das maximale Motormoment, die maximale Bremsleistung, den Rollwiderstand, den Luftwiderstand und die Übersetzung der Antriebsachse, insbesondere der Hinterachse. Mit Hilfe dieser Größen kann rechnergestützt, beispielsweise mit Hilfe des Fahrzeugrechners der passende Gang für die vor dem Fahrzeug liegende Topographie ermittelt werden.
Da die vorausliegende Topographie der Fahrtroute jeweils aus dem dafür vorgesehenen Speicher abgerufen werden kann, kennt die Auswerteeinrichtung, insbesondere der Fahrzeugrechner für jeden Straßenabschnitt der Fahrtroute im Voraus den passenden Gang. Durch rechtzeitiges Schalten in den richtigen Gang wird Kraftstoff gespart und es werden die Bremsen geschont. Außerdem kann eine optimale Bremsleistung, insbesondere des Primär-Retarders bereitgestellt werden. Abhängig vom Straßenverlauf (Ebene, Steigung, Gefälle), der maximalen Motor- und Bremskraft und der aktuellen Fahrzeuggesamtmasse lässt sich immer der passende Gang im Voraus berechnen. Es wird nicht mehr, wie bei den bisherigen Systemen, auf von außen einwirkende Kräfte, die sich aus Gefälle und Steigung der Fahrbahn ergeben, reagiert, sondern im Voraus agiert.
Der vom Fahrzeugrechner berechnete passende Gang kann dem Fahrer visuell oder akustisch mitgeteilt werden. Die akustische Gangempfehlung kommt bevorzugt zum Einsatz, da dann der Fahrer sich besser auf den Straßenverkehr und den Fahrbahnverlauf konzentrieren kann. Bei Fahrzeugen mit Handschaltgetriebe kann dann der Fahrer im Voraus den richtigen Gang einlegen.
Bei Fahrzeugen mit automatisierten Schaltgetrieben können in den Getrieberechnern Fahrstrategien implementiert werden, welche vorausschauend agieren. Die Getrieberechner können so ausgebildet sein, dass unter Berücksichtigung der vorausschauenden Topographie der richtige Gang ausgewählt und rechtzeitig in einem bestimmten Abstand, beispielsweise 5 m vor einer Steigung oder einem Gefälle eingelegt wird. Die oben erläuterte passende Übersetzung kann sowohl bei der Überwindung einer Steigung als auch für den Bremsanteil des Primärretarders/Motorbremse bestimmt werden.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass Nebenaggregate des Fahrzeugs in Abhängigkeit der vorausliegenden Topographie gesteuert oder geregelt werden. Vorzugsweise handelt es sich bei diesen Nebenaggregaten um den Motorlüfter, den Luftpresser, die Klimaanlage und/oder elektrische Verbraucher. Genauso ist denkbar, eine Kette, die vor die Antriebsräder rotiert werden kann, am Beginn einer Steigung zuzuschalten. Vorzugsweise werden hierbei weitere Parameter, wie zum Beispiel die Außentemperatur berücksichtigt. Bei einer weiteren speziellen Ausführungsform wird bspw. die Motorkühlung und/oder der Lüfterantrieb in Abhängigkeit der voraus liegenden Topographie angesteuert. Bei diesem Anwendungsfall ist es möglich, voraus liegende Steigungen oder Gefälle bei der Steuerung und/oder Regelung der Motorkühlung bzw. des Lüfterantriebs zu berücksichtigen.
Die beigefügten Figuren, welche zur Erläuterung der Erfindung dienen, zeigen:
1 einen Straßenverlauf mit dazu passenden Gängen des Schaltgetriebes; und
2 schematisch einen Antriebsstrang eines Nutzfahrzeugs.
In 1 wird der Ablauf der Schaltvorgänge beim Überfahren einer Bergkuppe näher erläutert. Bevor die jeweiligen im Straßenverlauf vorgesehenen Streckenabschnitte Ebene, Steigung, Gefälle erreicht werden, wird in Abhängigkeit von der vorausliegenden Topographie des Straßenverlaufs bei einem Handschaltgetriebe dem Fahrer visuell oder akustisch die richtige Gangempfehlung mitgeteilt oder bei einem automatisierten Schaltgetriebe der richtige Gang vorher eingelegt. Hierbei wird bei Steigungen insbesondere das vom Motor abgegebene Motormoment auf die Hinterachse (Antriebsachse) übertragen und steht als nutzbares Motormoment [Nm] zur Verfügung. Wie oben erläutert, wird unter Berücksichtigung der Getriebeübersetzung, der Fahrzeuggesamtmasse und der Hinterachsübersetzung der passende Gang bestimmt. Auch bei Gefällefahrt wird der passende Gang für den Bremsanteil des Primärretarders 5 (Motorbremse) für das vorausliegende Gefälle bestimmt und auf die Räder der Hinterachse (Antriebsachse) übertragen.
Das in Bezug auf die 1 näher erläuterte Schaltverfahren lässt sich bevorzugt bei Fahrzeugen mit einem manuell schaltbaren Getriebe anwenden. Der Antriebsstrang verfügt bei einem derartigen Kraftfahrzeug im Wesentlichen über einen Motor 1, ein manuell schaltbares Getriebe 2 sowie eine Kupplung 3, mittels der eine Drehmomentübertragung zwischen Motor 1 und Getriebe 2 hergestellt bzw. unterbrochen wird. Ferner steht mit dem Getriebe 2 ein Nebenverbraucher 4 in Wirkverbindung.
Über eine Kardanwelle 5 sowie eine entsprechend angetriebene Achse 6 wird das Antriebs- oder Bremsmoment vom Getriebe 2 auf die Räder 7 übertragen. Darüber hinaus verfügt der in 2 dargestellte Antriebsstrang über einen sogenannten Primärretarder 8, mit dem das vom Motor abgegebene Antriebsmoment direkt beeinflussbar ist. Bei einem Primärretarder 8 handelt es sich um eine zusätzliche Bremsvorrichtung, die in der Regel vom Fahrzeugführer mittels eines Handhebels betätigt wird.
Bezugszeichenliste

1: Motor
2: Getriebe
3: Kupplung
4: Nebenverbraucher
5: Kardanwelle
6: Achse
7: Räder
8: Primärretarder

Claims

Verfahren zur Fahrerunterstützung beim Fahrbetrieb eines Nutzfahrzeugs, bei dem wenigstens eine der Fahrbetriebskomponenten Fahrzeuggeschwindigkeit, Beschleunigung, Bremsen, Getriebesteuerung und -schaltung des Nutzfahrzeugs, in Abhängigkeit von der jeweiligen Fahrsituation und dem Streckenverlauf eingestellt werden und die auf dem Streckenverlauf vorausliegende Topographie einer Fahrtroute, für welche aus einem Speicher Topographiedaten abgerufen werden, bei der Einstellung der jeweiligen Fahrbetriebskomponenten rechnergestützt ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass aktuelle Topographiedaten an aufeinanderfolgenden Fahrzeugpositionen mit den gespeicherten Topographiedaten verglichen werden und der Vergleich während einer bestimmten Zeitdauer durchgeführt wird, wobei während des Vergleichs aufeinanderfolgender aktueller und gespeicherter Topographiedaten die Fahrtrichtung bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Topographiedaten aus jeweiligen geographischen Positionen zugeordneten Höhendaten für eine oder mehrere Fahrtrouten im Speicher gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhendaten barometrisch und/oder durch Ermitteln der Neigung an der jeweiligen geographischen Position für die Speicherung als Höhenprofil erfasst werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehrmaligem Durchfahren der Fahrtroute mehrere Höhenprofile erfasst werden, aus denen die zu speichernde Topographie der Fahrtroute bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Topographie der jeweiligen Fahrtroute als relative Höheninformation gespeichert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Topographie der jeweiligen Fahrtroute als Steigung/Gefälle-Information gespeichert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Topografie der jeweiligen Fahrtroute in einem zentralen Speicher gespeichert wird, aus dem die Topographiedaten per Funk oder Datenträger zu dem jeweiligen Nutzfahrzeug für die Auswertung abgerufen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Topographie der jeweiligen Fahrtroute in einem Speicher, welcher im Nutzfahrzeug angeordnet ist, gespeichert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass beim Fahrbetrieb die aktuelle Fahrzeugposition und Fahrtrichtung der gespeicherten Topographie der Fahrtroute zugeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis die Auswertung der vorausliegenden Topographie der Fahrtroute automatisch aktiviert oder deaktiviert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen geographischen Fahrzeugpositionen mittels eines Positionsempfängers oder durch Ermitteln der von einem Startpunkt aus auf der Fahrtroute zurückgelegten Strecke erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der an der jeweiligen Fahrzeugposition vorliegenden Fahrbahnneigung Lastmomente am Nutzfahrzeug erfasst werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrtroute eingegeben werden kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung oder Deaktivierung der Auswertung der vorausliegenden Topographie manuell erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass für die manuelle Aktivierung die Toleranz der Abweichung zwischen aktueller Fahrzeugposition und gespeicherter Fahrtroute gleich oder größer ist als bei der automatischen Aktivierung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichszeit gleich oder kleiner als bei der automatischen Aktivierung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die manuelle Deaktivierung Vorrang vor der automatischen Aktivierung hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrtrichtung eingegeben werden kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dass für den Fahrer eine Rückmeldung seiner Eingaben und für die Aktivierung oder Deaktivierung der Topographieauswertung vorgesehen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass unter Auswertung der vorausliegenden Topographie der Fahrtroute für den vorausliegenden Streckenabschnitt der passende Gang des Schaltgetriebes rechnergestützt bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bestimmung des passenden Ganges ferner die Fahrzeugesamtmasse, die Getriebeübersetzungen der einzelnen Gänge, das maximale Motormoment, die maximale Bremsleistung, der Rollwiderstand, der Luftwiderstand und die Übersetzung der Antriebsachse mit ausgewertet werden.