DE102006025851A1

DE102006025851A1 - Kraftfahrzeug mit einem Steuersystem zur Geschwindigkeitsregulierung

Info

Publication number: DE102006025851A1
Application number: DE102006025851A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Herrmann
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-06-02
Filing date: 2006-06-02
Publication date: 2007-12-06

Abstract

Ein Kraftfahrzeug weist ein Steuersystem (2) zur Geschwindigkeitsregulierung auf. Um das Kraftfahrzeug wirtschaftlich betreiben zu können, ist dem Steuersystem (2) ein Kraftstoffdurchschnittsverbrauch vorgebbar und eine Fahrzeuggeschwindigkeit dementsprechend veränderbar.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit einem Steuersystem zur Geschwindigkeitsregulierung.
Kraftfahrzeuge verfügen über einen Antriebsmotor, der mit Benzin, Diesel und/oder Gas betrieben werden kann. In gleicher Weise kann der Antriebsmotor ein Elektromotor sein, der seine Energie aus einer wiederaufladbaren Batterie und/oder einem Kondensator und/oder einer Brennstoffzelle bezieht. Prinzipiell kann ein Kraftfahrzeug auch mit einem Hydridantrieb, bestehend aus Verbrennungsmotor und Elektromotor, ausgestattet sein.
Zur Einhaltung einer konstanten Fahrzeuggeschwindigkeit, z.B. auf einer relativ leeren Autobahn, ist es bekannt, ein Betätigungselement, insbesondere einen Lenkstockhebel, zu betätigen, damit ein Steuersystem die Fahrzeuggeschwindigkeit im Wesentlichen konstant hält. Dabei wird mit entsprechenden Sensoren die Fahrzeuggeschwindigkeit überwacht und beispielsweise eine Drosselklappe eines Verbrennungsmotors entsprechend angesteuert.
Weiterhin ist es bekannt, dass ein Kraftfahrzeug bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten üblicherweise einen größeren Energieverbrauch aufweist, als bei niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeiten. Auch Art und Umfang eines Beschleunigungsvorgangs wirken sich auf den Energieverbrauch aus.
Die EP 0 424 370 B1 beschreibt ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs mit zwei Einstellungen zum Auswählen der Gänge, beispielsweise sportlich und ökonomisch. Das Automatikgetriebe ist vom Nutzer über bestimmte Betätigungen des Gaspedals zwischen diesen beiden Einstellungen umschaltbar, wodurch ein zusätzliches Bedienelement entfällt.
Weiterhin offenbart die DE 197 19 458 A1 ein Geschwindigkeitsregelsystem für Kraftfahrzeuge, das einen niedrigen Kraftstoffverbrauch ermöglicht. Hierzu wird von dem System aber eine konstant niedrige Fahrzeuggeschwindigkeit gewählt.
Darüber hinaus zeigt die DE 30 19 711 A1 ein Anzeigesystem, mit dem eine wirtschaftliche Fahrzeuggeschwindigkeit für ein Kraftfahrzeug beispielsweise in dessen Armaturenbrett anzeigbar ist. Die Fahrzeuggeschwindigkeit wird unter anderem anhand von Motorkenndaten, wie Geschwindigkeit und Drehzahl, ermittelt. Eine selbsttätige Regelung der Fahrzeuggeschwindigkeit ist nicht offenbart.
Aus der DE 36 05 117 A1 ist ein vorstehend beschriebenes System zur Einhaltung einer konstanten Fahrzeuggeschwindigkeit bekannt.
Schließlich offenbart die EP 0 752 548 B1 ein Kraftfahrzeug mit einem Automatikgetriebe und einem Navigationssystem. Dabei kann anhand der Position auf der Erdoberfläche ermittelt werden, ob beispielsweise eine Steigung vorausliegt, um rechtzeitig eine niedrigere Fahrtstufe für einen geringen Kraftstoffverbrauch wählen zu können. Eine Geschwindigkeitsregulierung ist jedoch nicht beschrieben.
Die bekannten Steuersysteme zur Geschwindigkeitsregulierung sind insofern nachteilig, als mit ihnen eine wirtschaftliche Fahrweise zwar angezeigt werden kann, die korrekte Einhaltung beispielsweise einer Fahrzeuggeschwindigkeit aber nach wie vor vom Fahrer vorgenommen werden muss. Bei anderen Systemen kann lediglich eine konstante Fahrzeuggeschwindigkeit vorgegeben werden, so dass insbesondere an Steigungen ein erhöhter Kraftstoffverbrauch auftritt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem ein möglichst niedriger Kraftstoffverbrauch in Relation zu einer gewünschten Durchschnittsgeschwindigkeit realisierbar ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass dem Steuersystem ein Kraftstoffdurchschnittsverbrauch vorgebbar und eine Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechend diesem Kraftstoffdurchschnittsverbrauch veränderbar ist.
Mit einem derart ausgebildeten Kraftfahrzeug wird erreicht, den Energie- oder Kraftstoffdurchschnittsverbrauch des Kraftfahrzeugs anstatt der Fahrzeuggeschwindigkeit möglichst konstant zuhalten und dadurch einen Verbrauchsvorteil zu erzielen. Auf Grund der hohen Veränderlichkeit des Kraftstoffverbrauches im Fahrtbetrieb, beispielsweise an Gefälle- bzw. Steigungsstrecken, ist ein Kraftfahrzeug mit einem stets konstanten Kraftstoffverbrauch nicht von Vorteil.
Mit einem derart hard- und/oder softwaremäßig ausgestalteten Steuersystem im Kraftfahrzeug, das auch in einem zentralen Steuergerät integriert sein kann, ist es möglich, dass der Fahrer beispielsweise über eine Menüsteuerung auf einem Display eines Bordcomputers einen von ihm gewünschten Durchschnittsverbrauch an Kraftstoff bzw. elektrischer Energie auswählt und nachfolgend vom Steuersystem die Fahrzeuggeschwindigkeit derart reguliert wird, dass dieser Durchschnittsverbrauch, zumindest über einen längeren Zeitraum gesehen, eingehalten wird. Zur Regulierung der Fahrzeuggeschwindigkeit kann in an sich bekannter Weise eine Drosselklappe des Antriebsmotors und/oder eine Bremsanlage angesteuert werden. Selbstverständlich sind bei einem geringeren Durchschnittsverbrauch keine so hohen Durchschnittsgeschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs erreichbar wie bei einem höheren vorgegebenen Durchschnittsverbrauch. Hierbei ist unter dem Begriff Durchschnittsverbrauch nicht nur der tatsächliche Verbrauch an verschiedenen Brennstoffen, sondern auch der Entladestrom eines Stromspeichers zu verstehen.
Die Fahrzeuggeschwindigkeit richtet sich dabei insbesondere nach den äußeren Verhältnissen. An einer Steigungsstrecke wird die Fahrzeuggeschwindigkeit selbsttätig verringert, um möglichst wenig mehr Kraftstoff zu verbrauchen, als vom Fahrer gewünscht. Gleiches gilt für Gegenwind. An einer Gefällestrecke bzw. bei Rückenwind kann hingegen die Fahrzeuggeschwindigkeit vom Steuersystem erhöht werden, da weniger Energie zur Erreichung der gleichen bzw. einer höheren Geschwindigkeit aufgebracht werden muss. Prinzipiell kann hierzu auch das Signal eines Neigungssensors im Kraftfahrzeug bei der Regulierung der Fahrzeuggeschwindigkeit berücksichtigt werden. In gleicher Weise kann das Bergauf- oder Bergabfahren aus dem Verhältnis zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und beispielsweise der Stellung einer Drosselklappe eines Verbrennungsmotors ermittelt werden.
Die jeweils erreichte Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs wird vorzugsweise nach dem aktuellen Durchschnittsverbrauch im Verhältnis zum gewählten Durchschnittsverbrauch gesteuert. Wurden beispielsweise 8 Liter Verbrauch bei einer Geschwindigkeit von 120 km/h als Vorgabe gewählt, der Durchschnittsverbrauch bisher beträgt aber tatsächlich 8,5 Liter, so wird die Fahrzeuggeschwindigkeit durch das Steuersystem derart verändert, dass innerhalb einer weiteren Fahrtstrecke von beispielsweise 30 km der Kraftstoffverbrauch deutlich unter 8 Litern bleibt, um einen Durchschnittsverbrauch von 8 Liter für die gesamte Fahrtstrecke zu erreichen.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mit dem Steuersystem in einfacher Weise eine wirtschaftliche Fahrweise realisierbar ist. Zudem wird die Fahrzeuggeschwindigkeit wesentlich vergleichmäßigt, so dass die Gefahr einer Staubildung durch starkes Beschleunigen und Abbremsen erheblich verringert ist.
Neben dem Kraftstoffdurchschnittsverbrauch kann der Fahrer auch eine von ihm gewünschte Durchschnittsgeschwindigkeit dem Steuersystem vorgeben. Dementsprechend steuert das Steuersystem einen Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs derart an, dass sowohl der vorgegebene Kraftstoffdurchschnittsverbrauch als auch die vorgegebene Durchschnittsgeschwindigkeit so gut wie möglich erreicht werden. Die Priorität kann auf dem Kraftstoffdurchschnittsverbrauch liegen.
Aus Gründen der Verkehrssicherheit wird die mögliche Beeinflussung der Fahrzeuggeschwindigkeit ausgehend von der gewählten Durchschnittsgeschwindigkeit bei spielsweise in einem Kennfeld des Steuersystems oder durch andere geeignete Festlegungen begrenzt. Somit ergibt sich jeweils eine untere und obere Grenze eines Geschwindigkeitsbereichs, in dem das Steuersystem selbsttätig, orientiert am Kraftstoffverbrauch, die Fahrtgeschwindigkeit verändern kann. Alternativ können diese Geschwindigkeitsgrenzen vom Fahrer gewählt werden.
Auf Streckenabschnitten mit polizeilichen Vorgaben der Höchstgeschwindigkeit, so genannten Tempolimits, kann dem Steuersystem zusätzlich die zulässige Höchstgeschwindigkeit vorgegeben werden. Diese kann beispielsweise per Knopfdruck in diskreten Stufen wie 120, 100, 80, 60 km/h nacheinander abgerufen werden, wobei insbesondere als erstes die nächstniedere Stufe zur aktuellen Geschwindigkeit gewählt wird. Ist beispielsweise das aktuelle Tempo 108 km/h und eine erste Tempobeschränkung wird angewählt, wird die Geschwindigkeit auf 100 km/h reduziert und nachfolgend auf 80 km/h. Nach Auswahl einer zulässigen Höchstgeschwindigkeit ist diese als obere Grenze des Geschwindigkeitsbereichs für die verbrauchsabhängige Geschwindigkeitsregelung gültig, bis durch erneute Auswahl eine andere Höchstgeschwindigkeit gewählt oder die bisherige aufgehoben wird. Die jeweiligen diskreten Stufen sind vorzugsweise länderspezifisch in einem Fahrzeugsteuergerät abgelegt.
Es ist bekannt, dass bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten kaum mehr Kraftstoff gespart werden kann. Somit wird das Steuersystem bei einer hohen gewählten Durchschnittsgeschwindigkeit vorzugsweise nur noch eine Verringerung der Fahrtgeschwindigkeit vornehmen.
In entsprechender Art, wie ein vom Fahrer gewünschter Kraftstoffdurchschnittsverbrauch kann auch eine noch zu absolvierende Reichweite vom Fahrer vorgegeben werden. Diese hängt sowohl von der noch im Kraftstofftank vorhandenen Kraftstoffmenge sowie dem tatsächlichen Durchschnittsverbrauch ab. Das Steuersystem wählt dann eine zur gewünschten Reichweite zielführende Geschwindigkeit. So kann der Fahrer eine größere Reichweite vorgeben, um diese mit einem geringeren Kraftstoffdurchschnittsverbrauch bei langsamerer Fahrt zu absolvieren. Gibt er hingegen nur eine kurze Reichweite vor, so wird das Kraftfahrzeug bei hohem Durchschnittsverbrauch schnell gefahren.
Zur Verbesserung des Nutzungskomforts wird von dem Steuersystem auch ein Automatikgetriebe angesteuert, um stets die für die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit optimale und kraftstoffsparendste Fahrstufe des Automatikgetriebes bzw. eines automatisierten Getriebes einzulegen.
Weiterhin kann bevorzugt nach einer einstellbaren zurückgelegten Fahrtstrecke und/oder nach einer ebenso einstellbaren Fahrtzeit der tatsächliche Kraftstoffdurchschnittsverbrauch auf dem zurückgelegten Abschnitt mit der Vorgabe des Fahrers im Steuersystem verglichen werden. Weicht der Ist-Wert zu stark vom Soll-Wert ab, wobei auch hier die Grenzwerte für die zulässigen Abweichungen veränderbar einstellbar gewählt werden können, kann dies dem Fahrer optisch und/oder akustisch angezeigt werden. Wenn der von ihm gewünschte Kraftstoffdurchschnittsverbrauch nicht realisierbar ist, beispielsweise weil das Kraftfahrzeug eine längere Strecke berauf fahren muss, kann der Fahrer einen an die äußeren Gegebenheiten angepassten Kraftstoffdurchschnittsverbrauch auswählen. Gegebenenfalls kann hierzu vom Steuersystem auch ein entsprechender Vorschlag ausgeben werden.
Zur Erhöhung der Verkehrssicherheit werden von dem Steuersystem auch Signale eines Abstandsmesssystems berücksichtigt, mit denen die Abstände zu vorausfahrenden und/oder nachfolgenden anderen Verkehrsteilnehmern überwacht werden können. Fährt das Kraftfahrzeug beispielsweise zu dicht auf ein vorausfahrendes Kraftfahrzeug auf, so kann die Fahrzeuggeschwindigkeit selbsttätig verringert werden und, nachdem die Straße wiederum frei ist, die Fahrzeuggeschwindigkeit so lange erhöht werden, bis beispielsweise eine vorgegebene Durchschnittsgeschwindigkeit wiederum erreicht ist. Hierbei versteht es sich, vor allem Beschleunigungsvorgänge gerade so auszuführen, dass sich der Durchschnittsverbrauch nicht signifikant erhöht.
Sollte aufgrund dichten Verkehrsaufkommens die selbsttätige Regulierung der Fahrzeuggeschwindigkeit zur Erzielung eines gewünschten Kraftstoffdurchschnittsverbrauchs nicht möglich sein, da beispielsweise zu oft abgebremst und wieder beschleunigt werden muss, kann das Steuersystem auch in einem Passivmodus betrieben werden, d. h. es werden lediglich akustische und/oder optische Anzeigen ausgegeben, wie der Fahrer fahren sollte, um den von ihm gewünschten Durchschnittsverbrauch zu erreichen. Beispielsweise kann über einen zusätzlichen Zeiger am Tachometer, der vorzugsweise andersfarbig beleuchtet ist, die Geschwindigkeit angezeigt werden, die gefahren werden sollte, um eine gewünschte Durchschnittsgeschwindigkeit zu erreichen. Mit entsprechenden Symbolen kann ein erforderlicher Beschleunigungs- oder Bremsvorgang angezeigt werden. Prinzipiell können auch entsprechende Sprach- oder Textmitteilungen den Fahrer auf die richtige Fahrweise aufmerksam machen.
Zur Bedienung des Steuersystems können über eine menügeführte Steuerung auf einem Display eines Bordcomputers die gewünschten Größen für Durchschnitts verbrauch und Durchschnittsgeschwindigkeit eingegeben werden. In an sich bekannter Weise kann das Steuersystem über einen Lenkstockhebel am Lenkrad ein- und ausgeschaltet werden, wobei beispielsweise eine Durchschnittsgeschwindigkeit vom Fahrer ebenfalls erhöht oder erniedrigt werden kann. Ebenso kann ein gewünschter Kraftstoffverbrauch beispielsweise durch das Hochziehen oder Niederdrücken des Lenkstockhebels erhöht oder erniedrigt werden.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind. Der Rahmen der Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1: ein Blockschaltbild eines Steuersystems eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und
2: ein Geschwindigkeitskennfeld des Kraftfahrzeugs.
In 1 ist schematisch der Vorgang der Beeinflussung der Fahrzeuggeschwindigkeit durch ein Steuersystem 2 wiedergegeben. Zur Beeinflussung der Fahrzeuggeschwindigkeit werden von einem Fahrer an einer Eingabeeinrichtung 1, beispielsweise einer menügeführten Displaysteuerung auf einem Bildschirm eines Bordcomputers oder über einen Lenkstockhebel, verschiedene Parameter, wie die von ihm gewünschte Durchschnittsgeschwindigkeit, der angestrebte Durchschnittsverbrauch sowie eine beabsichtigte Reichwei te des Kraftfahrzeugs wahlweise eingegeben. Weiterhin stehen dem Steuersystem 2 Daten des Motorsteuergeräts 3 zur Verfügung. Dies können unter anderem die Durchschnittsgeschwindigkeit, ein Durchschnittsverbrauch, ein momentaner Verbrauch beziehungsweise die Last des Antriebsmotors, eine momentane Fahrzeuggeschwindigkeit, eine angenommene Reichweite sowie weitere Umgebungsparameter, wie beispielsweise das Befahren einer Gefällestrecke, Gegenwind oder dergleichen sein.
Anhand der vom Fahrer vorgegebenen gewünschten Werte sowie der vom Motorsteuergerät 3 übermittelten aktuellen bzw. durchschnittlichen Werte, wird im Steuersystem 2 die Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt, die zu einer möglichst optimalen Annäherung an den von dem Fahrer vorgegebenen durchschnittlichen Energie- oder Kraftstoffverbrauch führt. Eine entsprechende Ansteuerung des Motorsteuergeräts 3 erfolgt, wie über den Doppelpfeil zwischen Steuersystem 2 und dem Motorsteuergerät 3 angedeutet. Prinzipiell können diese beiden Komponenten auch miteinander kombiniert sein.
Sollte der vom Fahrer gewünschte durchschnittliche Energieverbrauch nicht realisierbar sein, können entsprechende Mitteilungen an den Fahrer ausgegeben werden, damit dieser einen anderen Wert wählt.
In 2 ist eine mögliche Anpassung der vom Fahrer gewählten Durchschnittsgeschwindigkeit bei vorgegebenen Kraftstoffverbrauch beschrieben. Auf der x-Achse ist dabei die Fahrzeuggeschwindigkeit in km/h aufgetragen. Soll das Kraftfahrzeug bei einem vorgegebenen durchschnittlichen Energieverbrauch beispielsweise mit einer gewünschten Durchschnittsgeschwindigkeit von 100 Km/h bewegt werden, dann ist eine Abweichung von dieser vorgegebenen Geschwindigkeit nach oben um bis zu 15 Km/h möglich, wie auf der y-Achse ablesbar, und um bis zu 15 Km/h nach unten. Ab einer Geschwindigkeit von 200 Km/h soll die Geschwindigkeit nicht mehr weiter erhöht werden, auch wenn dies bei einem vorgegebenen Kraftstoffverbrauch noch möglich wäre, um keine potenziellen verkehrsgefährdende Situationen durch zu schnelle Fahrweise entstehen zu lassen. Selbstverständlich können auch andere Kennfelder für gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeiten gewählt werden. Ein solches Kennfeld ist beispielsweise in dem Steuersystem 2 hinterlegt.

1: Eingabeeinrichtung
2: Steuersystem
3: Motorsteuergerät

Claims

Kraftfahrzeug mit einem Steuersystem (2) zur Geschwindigkeitsregulierung, dadurch gekennzeichnet, dass dem Steuersystem (2) ein Kraftstoffdurchschnittsverbrauch vorgebbar und eine Fahrzeuggeschwindigkeit dementsprechend veränderbar ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Steuersystem (2) eine Durchschnittsgeschwindigkeit insbesondere über ein Kennfeld vorgebbar ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Steuersystem (2) zusätzlich eine Obergrenze im Geschwindigkeitsregelbereich vorgebbar ist, um vorgegebene Tempolimits einzuhalten.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Steuersystem (2) eine Reichweite vorgebbar ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Automatikgetriebe bzw. einem automatisierten Getriebe eine Fahrtstufe wählbar ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der tatsächliche Kraftstoffdurchschnittsverbrauch überprüfbar ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass vom Steuersystem (2) die Signale eines Abstandsmesssystems berücksichtigbar sind.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem (2) in einem Passivmodus betreibbar und Fahranweisungen anzeigbar sind.