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Die
Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Reduzierung des
Energieverbrauchs eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einem elektrischen
Bordnetz an das mindestens ein elektrischer Verbraucher angeschlossen
ist.
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Die
Anzahl der elektrischen Verbraucher in Kraftfahrzeugen hat erheblich
zugenommen. Um den CO2-Ausstoß im Fahrzeug
zu reduzieren, werden hydraulisch arbeitende Verbraucher durch elektrische Verbraucher
ersetzt. So ersetzt ggf. beispielsweise eine elektrische Lenkung
(EPS) eine hydraulische Lenkung des Kraftfahrzeugs. Solche elektrischen Verbraucher
können
jedoch kurzzeitig eine hohe Leistungsanforderung an das Fahrzeugbordnetz
stellen. Daraus resultiert auch eine hohe Anforderung an die Bordnetzstabilität des Kraftfahrzeugs.
Insbesondere muss bei kurzzeitig auftretenden hohen Belastungen
eine ausreichend hohe elektrische Spannung bzw. elektrische Leistung
zur Verfügung
stehen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, dass die Realisierung
eines leistungsfähigen
Bordnetzes und zudem die Reduzierung des Energieverbrauchs eines
Kraftfahrzeugs ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren bzw. ein Bordnetz mit den Merkmalen
des betreffenden unabhängigen
Anspruchs gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Ein
wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, dass das Spannungsniveau
und/oder Leistungsniveau des elektrischen Bordnetzes in einem ersten
Betriebszustand des Kraftfahrzeugs auf einem ersten niedrigen Niveau
gehalten wird. In diesem ersten Betriebszustand ist der Energieverbrauch und
damit der CO2-Ausstoß reduziert.
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In
einem zweiten Betriebszustand wird das Spannungsniveau und/oder
Leistungsniveau des elektrischen Bordnetzes des Kraftfahrzeugs temporär auf ein
zweites höheres
Niveau gebracht wird. In diesem zweiten Betriebszustand werden insbesondere „leistungshungrige" Verbraucher mit
einer ausreichend hohen elektrischen Spannung und/oder elektrischen
Leistung aus dem Bordnetz versorgt. Diese Verbraucher reagieren
dann in der erwarteten, insbesondere komfortablen Weise. Wird beispielsweise
eine elektrische Lenkung bei einem Park- oder Rangiermanöver bzw.
bei einem Parkvorgang lediglich auf dem niedrigen Spannungs- und/oder
Leistungsniveau des ersten Betriebszustands betrieben, ist die Lenkung
schwergängig,
was den Fahrer insbesondere bei einem in der Regel schnell auszuführenden
Parkmanöver
und/oder Rangiermanöver
verunsichert und eine deutliche Komforteinbuße bedeutet.
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Um
den zweiten Betriebszustand ausreichend frühzeitig, jedoch aus Gründen eines
geringen CO2-Ausstoßes im ersten Betriebszustand
nur erforderlichenfalls, herbeizuführen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
dass eine im Fahrzeug vorgesehene Fahrsituations-Erfassungseinrichtung
eine weitgehend unmittelbar bevorstehende besondere Fahrsituation
aufgrund des bisherigen Verhaltens des Fahrers beim Steuern des
Fahrzeugs im Voraus erkennt und veranlasst, dass das Spannungsniveau und/oder
Leistungsniveau des elektrischen Bordnetzes temporär auf das
zweite höhere
Niveau gebracht wird. „Ausreichend
frühzeitig" bedeutet vorzugsweise so
rechtzeitig, dass der zweite Betriebszustand zum Zeitpunkt des Beginns
des erwarteten Park- bzw. Rangiervorgangs bzw. zu dem Zeitpunkt
der entsprechend hohen Spannungs- und/oder Leistungsanforderung
eingestellt ist. „Temporär" bedeutet vorzugsweise,
dass die Zeitdauer so bemessen ist, dass die bevorstehende Fahrsituation
unter Beteiligung der entsprechenden elektrischen Verbraucher vom
Fahrer sicher und ohne Komforteinbuße bewältigt werden kann.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass der elektrische Verbraucher eine elektrisch
betätigte
Lenkung, ein Fahrwerksregel- und/oder ein Fahrwerksunterstützungssystem
des Kraftfahrzeugs ist und die weitgehend unmittelbar bevorstehende
besondere Fahrsituation ein Park- und/oder Rangiervorgang ist. Dies
ist eine Fahrsituation bei der sich eine niedrige elektrische Spannung im
Bordnetz besonders unangenehm für
den Fahrer bemerkbar machen kann.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass die Fahrsituations-Erfassungseinrichtung
berücksichtigt,
wer der aktuelle Fahrer ist und wie sein früheres Verhalten war. Der aktuelle Fahrer
kann insbesondere anhand des von ihm verwendeten Fahrzeugschlüssels erkannt
werden. Hierdurch kann die Trefferquote für die Voraussage, dass ein
Park- und/oder Rangiervorgang
bevorsteht erhöht
werden. Erkennt die Fahrsituations-Erfassungseinrichtung beispielsweise,
dass der betreffende Fahrer stets eine charakteristische Vorgehensweise zeigt,
erhöht
dies die Trefferquote zur Erkennung eines bevorstehenden Park- und/oder
Rangiervorgangs.
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Bei
einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass von
der Fahrsituations-Erfassungseinrichtung erfasst wird, ob die Geschwindigkeit
des Fahrzeugs einen vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet,
ob der der Rückwärtsgang
eingelegt ist und ob die Differenz zwischen dem Absolutwert des
aktuellen Lenkwinkels und dem Absolutwert des Lenkwinkels zu einem
früheren
Zeitpunkt größer als
ein vorbestimmter Schwellenwert ist und ggf. das Spannungsniveau
und/oder Leistungsniveau des elektrischen Bordnetzes temporär auf das
zweite höhere
Niveau gebracht wird. Ggf. wird erfindungsgemäß davon ausgegangen, dass ein
so genannter „Rücklenk-Vorgang" eingetreten ist,
der eine erste von erfindungsgemäß drei Alternativen
zur Einleitung eines Park- und/oder Rangiervorgang darstellt.
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Bei
einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass von
der Fahrsituations-Erfassungseinrichtung erfasst wird, ob die Geschwindigkeit
des Fahrzeugs einen vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet,
ob die Geschwindigkeit des Fahrzeugs den Schwellenwert für einen
vorgegebenen Zeitraum unterschreitet und ob die Differenz zwischen
dem Absolutwert des aktuellen Lenkwinkels und dem Absolutwert eines
vorbestimmten Lenkwinkel-Schwellenwerts größer als ein vorbestimmter Schwellenwert
ist und ggf. das Spannungsniveau und/oder Leistungsniveau des elektrischen
Bordnetzes temporär
auf das zweite höhere
Niveau gebracht wird. Ggf. wird erfindungsgemäß davon ausgegangen, dass ein
so genannter „Umlenk-Vorgang" eingetreten ist,
der eine zweite von erfindungsgemäß drei Alternativen zur Einleitung
eines Park- und/oder Rangiervorgang darstellt.
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Bei
einer dritten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass von
der Fahrsituations-Erfassungseinrichtung erfasst wird, ob der Rückwärtsgang eingelegt
bzw. nicht eingelegt ist ob die Geschwindigkeit des Fahrzeugs einen
vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet, ob die Differenz zwischen
dem Absolutwert des aktuellen Lenkwinkels und dem Absolutwert des
Lenkwinkels zu einem früheren
Zeitpunkt größer als
ein vorbestimmter Schwellenwert ist, ob die Geschwindigkeit des
Fahrzeugs den vorbestimmten Schwellenwert für einen vorgegebenen Zeitraum
unterschreitet und ob der Lenkwinkel größer als ein vorbestimmter Schwellenwert
ist und ggf. das Spannungsniveau und/oder Leistungsniveau des elektrischen
Bordnetzes temporär
auf das zweite höhere
Niveau gebracht wird. Ggf. wird erfindungsgemäß davon ausgegangen, dass ein
so genannter „Standlenk-Vorgang" eingetreten ist,
der die dritte von erfindungsgemäß drei Alternativen
zur Einleitung eines Park- und/oder Rangiervorgang darstellt.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass das Spannungsniveau und/oder
Leistungsniveau des elektrischen Bordnetzes temporär auf das
zweite höhere
Niveau gebracht wird, indem die Leerlaufdrehzahl des Motors des
Fahrzeugs erhöht
wird.
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Die
Erfindung schlägt
zudem ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs vor, das eine programmgesteuerte
Fahrsituations-Erfassungseinrichtung aufweist, die ein erfindungsgemäßes Verfahren
ausführt.
Ferner wird eine programmgesteuerte Fahrsituations-Erfassungseinrichtung
vorgeschlagen, die ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführt oder
deren Ausführung veranlasst.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
wird nachfolgend anhand von Ablaufplänen am Beispiel eines Park-
bzw. Rangiervorgangs näher
erläutert.
Gleiche Bezugszeichen zeigen gleiche oder gleich wirkende Funktionen.
Es zeigen:
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1 einen
Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens
mit drei parallel zueinander ablaufenden Algorithmen, die jeweils
einen bevorstehenden Park- bzw. Rangiervorgang in einer spezifischen Ausprägung erkennen;
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2 den
ersten der drei parallel ablaufenden Algorithmen zur Erkennung eines
bevorstehenden Park- bzw. Rangiervorgangs;
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3 den
zweiten der drei parallel ablaufenden Algorithmen zur Erkennung
eines bevorstehenden Park- bzw. Rangiervorgangs; und
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4 den
dritten der drei parallel ablaufenden Algorithmen zur Erkennung
eines bevorstehenden Park- bzw. Rangiervorgangs.
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Der
Ausgangspunkt für
das erfindungsgemäße Verfahren
ist der Folgende. Das Kraftfahrzeug ist mit einer elektrischen Lenkung
und/oder mit einem anderen elektrifizierten Regelsystem ausgestattet. Die
elektrische Lenkung benötigt
bei der manuellen Durchführung
eines Parkmanövers
bzw. eines Park- oder Rangiervorgangs eine ausreichend hohe elektrische
Spannung. Wird das Parkmanöver
aus Gründen
einer CO2-Reduzierung beim Betrieb des Kraftfahrzeugs
bei einer abgesenkten Bordnetzspannung durchgeführt, ist die Lenkung schwergängig. Dies
ist für
den Fahrer, insbesondere bei einem schnell auszuführenden
Park- bzw. Rangiermanöver,
unangenehm. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann das unmittelbare
Bevorstehen eines Parkmanövers sehr
zuverlässig
erkannt, die elektrische Bordnetz-Spannung dann kurz vor dem Parkmanöver bis kurz
nach dem Parkmanöver
erhöht
und dann wieder zur erneuten CO2-Reduzierung
abgesenkt werden.
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1 zeigt
einen Ablaufplan 100 des erfindungsgemäßen Verfahrens mit drei parallel
zueinander ablaufenden Algorithmen 103, 104 und 105,
die jeweils einen bevorstehenden Park- bzw. Rangiervorgang in einer
spezifischen Ausprägung
erkennen. Das erfindungsgemäße Verfahren 100 beginnt
mit dem Start-Schritt 101. Im Schritt 102 wird überprüft, ob der
Motor des Fahrzeugs läuft.
Falls nein, wird der Schritt erneut ausgeführt. Falls ja, werden die Algorithmen 103 „Rücklenk" zur Erkennung eines
Rücklenken-Vorgangs, der Algorithmus 104 „Umlenk" zur Erkennung eines
Umlenken-Vorgangs
und der Algorithmus 105 „Standlenk" zur Erkennung eines Standlenken-Vorgangs
jeweils parallel zueinander ausgeführt.
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Wird
im Rahmen des Rücklenk-Algorithmus 103 ein
Rücklenken
im Schritt 107 erkannt, geht das erfindungsgemäße Verfahren
von einem bevorstehenden oder bereits stattfindenden Park- und/oder Rangiervorgang
aus (Schritt 111 „Parken & Rangieren = true)
und die Versorgungsspannung wird temporär für die Dauer des Park- und/oder
Rangiervorgangs auf das zweite höhere
Niveau gebracht. Wird im Rahmen des Umlenk-Algorithmus 104 ein
Umlenken im Schritt 108 erkannt, geht das erfindungsgemäße Verfahren
von einem bevorstehenden oder bereits stattfindenden Park- und/oder Rangiervorgang aus
(Schritt 111 „Parken & Rangieren = true)
und die Versorgungsspannung wird temporär für die Dauer des Park- und/oder
Rangiervorgangs auf das zweite höhere
Niveau gebracht. Wird im Rahmen des Standlenk-Algorithmus 105 ein
Standlenken im Schritt 109 erkannt, geht das erfindungsgemäße Verfahren
von einem bevorstehenden oder bereits stattfindenden Park- und/oder
Rangiervorgang aus (Schritt 111 „Parken & Rangieren = true) und die Versorgungsspannung
wird temporär
für die
Dauer des Park- und/oder Rangiervorgangs auf das zweite höhere Niveau
gebracht.
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2 zeigt
anhand des Ablaufplans 200 detailliert den ersten Algorithmus 103 zur
Erkennung eines Rücklenken-Vorgangs.
Nach dem Start des Algorithmus im Schritt 201 ist dieser
aktiv (Schritt 202) zur Überwachung, ob ein Rücklenken-Vorgang
vorliegt. Im Schritt 203 wird ermittelt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit
vfzg kleiner als eine vorbestimmte Geschwindigkeit
x km/h ist. Ist vfzg größer als x km/h so läuft der
Vergleichs-Schritt 202 weiterhin ab. Ist die Fahrzeuggeschwindigkeit
vfzg kleiner als die vorbestimmte Geschwindigkeit
x km/h gilt dies als Status 204, d. h. das Fahrzeug gilt
als stehend. Im Schritt 205 wird dann überprüft, ob der Rückwärtsgang
aktiv ist bzw. ob er eingelegt ist. Ggf. gilt dies als Status 206,
d. h. der Rückwärtsgang
gilt als eingelegt, und es folgt der Schritt 207. Falls
nicht, startet die Überprüfung im
Schritt 203 erneut. Im Schritt 207 wird der aktuelle
Lenkwinkel des Fahrzeugs ermittelt und der Variablen y wird dieser Lenkwinkel
zugewiesen. Im Schritt 208 wird überprüft, ob die Differenz zwischen dem
Absolutwert des nun aktuellen Lenkwinkels und dem Absolutwert des
vorherigen Lenkwinkels größer als
ein vorbestimmter Lenkwinkelschwellenwert ist, d. h. Abs (akt. Lenkwinkel) – Abs (y) > delta_Lenkwinkel-Schwelle.
Ggf. gilt dies als Rücklenken
erkannt (Status 210). Anderenfalls wird im Schritt 209 erneut
geprüft,
ob der Rückwärtsgang
aktiv bzw. eingelegt ist und ggf. wird die Überprüfung im Schritt 208 wiederholt.
Ist der Rückwärtsgang
im Schritt 209 nicht eingelegt, beginnt der Algorithmus erneut
mit dem Start-Schritt 201. Anders ausgedrückt, wird
also im Schritt 208 überprüft, ob ein
deutlicher Lenkausschlag vorgenommen wird. Gilt Rücklenken
als erkannt (Status 210) wird die Versorgungsspannung temporär für die Dauer
des Park- und/oder Rangiervorgangs auf das zweite höhere Niveau
gebracht.
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3 zeigt
anhand des Ablaufplans 300 detailliert den zweiten Algorithmus 104 zur
Erkennung eines Umlenken-Vorgangs. Nach dem Start des Algorithmus
im Schritt 301 ist dieser aktiv zur Überwachung (Schritt 302),
ob ein Rücklenken-Vorgang
vorliegt. Im Schritt 303 wird überprüft, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit
vfzg kleiner als eine vorbestimmte Geschwindigkeit
x km/h ist. Ist vfzg größer als x km/h so läuft der
Vergleichs-Schritt 303 weiterhin ab. Ist die Fahrzeuggeschwindigkeit
vfzg kleiner als die vorbestimmte Geschwindigkeit
x km/h gilt dies als Status 304, d. h. das Fahrzeug gilt
als ein Fahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit. Im Schritt 305 wird
ein Zähler mit
einem vorbestimmten Zählerstand
x gesetzt. Im Schritt 306 wird der Zählerstand um 1 reduziert und im
Schritt 307 wird eine vorbestimmte Pause von x ms (sleep
= x ms) eingefügt.
Nach der vorbestimmten Pause wird im Schritt 308 überprüft, ob der
Zählerstand
größer oder
gleich Null ist. Falls nein, wird wieder zum Start 301 zurückgesprungen.
Falls ja, wird im Schritt 309 überprüft, ob die Differenz zwischen dem
Absolutwert des aktuellen Lenkwinkels und dem Absolutwert eines
vorbestimmten Lenkwinkelschwellenwerts größer als ein vorbestimmter Differenz-Lenkwinkelschwellenwert
ist, d. h. Abs (aktueller Lenkwinkel) – Abs (Lenkwinkel-Schwellenwert) > Delta-Lenkwinkel-Schwellenwert.
Falls nein, werden die Schritte 306, 307 und 308 erneut
durchlaufen. Falls ja, gilt der Status 310 „Umlenken
erkannt" als gegeben.
Gilt Umlenken als erkannt (Status 310) wird die Versorgungsspannung
temporär
für die
Dauer des Park- und/oder Rangiervorgangs auf das zweite höhere Niveau
gebracht.
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4 zeigt
anhand des Ablaufplans 400 detailliert den dritten Algorithmus 105 zur
Erkennung eines Standlenken-Vorgangs. Nach dem Start des Algorithmus
im Schritt 401 ist dieser aktiv zur Überwachung (Schritt 402),
ob ein Standlenken-Vorgang vorliegt. Im Schritt 403 wird überprüft, ob der
Rückwärtsgang
nicht aktiv bzw. eingelegt ist und ob die Geschwindigkeit vfzg kleiner als eine vorbestimmte Geschwindigkeit
x km/h ist. Falls eines der Kriterien oder beide Kriterien nicht
erfüllt
sind, läuft
der Vergleichs-Schritt 403 erneut ab. Sind beide Kriterien des
Schritts 403 erfüllt,
gilt der Status 404 „Fahrzeug steht" als gegeben. Im
Schritt 405 wird der Wert einer Variablen y auf den aktuellen
Wert des Lenkwinkels des Fahrzeugs gesetzt. Im Schritt 406 wird überprüft, ob die
Differenz zwischen dem Absolutwert des derzeit aktuellen Lenkwinkels
und dem Absolutwert des vorherigen Lenkwinkels bzw. dem Absolutwert
der Variablen y größer als
ein vorbestimmter Differenz-Lenkwinkel-Schwellenwert, d. h. Abs
(aktueller Lenkwinkel) – Abs
(y) > Delta-Lenkwinkel-Schwellenwert.
Falls nein, wird im Schritt 407 überprüft, ob der Rückwärtsgang
nicht aktiv ist und ob die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als die
vorbestimmte Geschwindigkeit x km/h ist (vgl. Schritt 403).
Falls eines der Kriterien oder beide der Kriterien nicht erfüllt sind, beginnt
der Ablauf erneut mit Schritt 401. Sind beide Kriterien
erfüllt,
wird der Schritt 406 erneut durchgeführt. Ist das Ergebnis des Vergleichs
in Schritt 406 „ja" gilt der Status 408 „Lenken
im Stand" als gegeben.
Im Schritt 409 wird ein Zähler auf einen vorbestimmten
Zählerstand
x gesetzt. Im Schritt 410 wird der Zähler um den Wert „1" reduziert. Im Schritt 411 wird
eine vorbestimmte Pause von x ms gemacht. Nach Ende der Pause „Sleep
= x ms” wird
im Schritt 412 überprüft, ob der
Zählerstand
größer oder
gleich Null ist und ob die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als
eine vorgegebene Geschwindigkeit ist. Falls ja, beginnt der Ablauf
erneut mit dem Schritt 401. Falls nein, wird im Schritt 413 überprüft, ob die
aktuell vom Fahrzeug bereitgestellte Leistung zur Lenkunterstützung (P_Lenkwinkel)
größer als
ein vorgegebener Lenkleistungs-Schwellenwert (P_Lenkwinkel_Schwelle)
ist. Der Schwellenwert liegt bevorzugt in einem Bereich, der oberhalb
der typischen Leistung für
Lenkbewegungen auf dem niedrigeren Niveau und unterhalb der Maximalleistung
für Lenkbewegungen
auf dem niedrigeren Niveau liegt. Falls nein, wird der Ablauf mit
dem Schritt 410 fortgesetzt. Falls ja, gilt der Status „Standlenken
erkannt" als gegeben
und die Versorgungsspannung wird temporär für die Dauer des Park- und/oder Rangiervorgangs
auf das zweite höhere
Niveau gebracht.
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Das
Rückschalten
auf das niedrigere Spannungsniveau erfolgt bei laufendem Motor bevorzugt nach
einem vorbestimmten Zeitraum, vorzugsweise ca. 3 Minuten, nach dem
Umschalten auf das höhere Spannungsniveau.
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Wird
der Motor des Fahrzeugs vor Ablauf des vorbestimmten Zeitraums ausgeschaltet,
erfolgt bevorzugt unmittelbar danach das Rückschalten auf das niedrigere
Spannungsniveau. Nach einem anschließenden Motorstart erfolgt bevorzugt
unmittelbar ein Umschalten auf das höhere Spannungsniveau. Das Rückschalten
auf das niedrigere Spannungsniveau erfolgt dann bevorzugt nicht
erst nach dem Ablauf des vorbestimmten Zeitraums, sondern bereits
nach dem Ablauf des Zeitraums, der beim Abschalten des Motors noch
nicht verstrichen war.
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Das
Rückschalten
auf das niedrigere Spannungsniveau erfolgt bevorzugt zudem dann,
wenn die seit der Umschaltung auf das höhere Spannungsniveau von dem
Fahrzeug zurückgelegte
Wegstrecke größer als
eine vorbestimmte Wegstrecke ist, vorzugsweise ca. 50 m, oder wenn
die Geschwindigkeit des Fahrzeugs eine vorbestimmte Geschwindigkeit überschreitet,
vorzugsweise ca. 30 km/h.
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Eine
entsprechende Ablaufsteuerung (nicht dargestellt) veranlasst die
beschriebenen Vorgänge des
Rückschaltens
etc. selbsttätig.
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Es
versteht sich, dass die Erfindung auch in einer Ausführungsform
ausgeführt
werden kann, bei der nur ein Teil der Algorithmen 103, 104,
und 105 ausgeführt
wird.