DE102008023135A1

DE102008023135A1 - Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuges, insbesondere eines Nutzfahrzeuges, Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung, Fahrerassistenzsystem für ein Nutzfahrzeug sowie Nutzfahrzeug

Info

Publication number: DE102008023135A1
Application number: DE102008023135A
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl.-Ing. Huber
Original assignee: MAN Nutzfahrzeuge AG
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2008-05-09
Publication date: 2009-11-12
Anticipated expiration: 2028-05-10
Also published as: DE102008023135B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuges, insbesondere eines Nutzfahrzeuges, bei dem die Topographie einer Fahrtroute als Topographiedaten bereitgestellt werden. Erfindungsgemäß wird anhand der Topographiedaten sowie der aktuellen Geschwindigkeit und eines Parameters für die Rolleigenschaft des Fahrzeugs für einen vorgegebenen vorausliegenden Streckenabschnitt der Fahrtroute der Geschwindigkeitsverlauf des Fahrzeuges im Rollbetrieb vorausberechnet, insbesondere zur Ermittlung, Anzeige und Nutzung von Rollbetriebskenngrößen, die einen vorteilhaften Fahrzeug-Rollbetrieb ermöglichen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuges, insbesondere eines Nutzfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung für ein Nutzfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 29, ein Fahrerassistenzsystem für ein Nutzfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 30 sowie ein Nutzfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 31.
Moderne, insbesondere im Fernverkehr eingesetzte Nutzfahrzeuge sind, bezogen auf ihr Gesamtgewicht, mittlerweile regelmäßig mit so viel Motorleistung ausgestattet, dass sie selbst bei mittleren Steigungen immer mit der gerade geltenden Höchstgeschwindigkeit gefahren werden können. Üblicherweise wird hierzu vom Fahrer zum Beispiel ein Tempomat aktiviert, um diese maximale Geschwindigkeit ein- und damit jederzeit sicherzustellen. Auch beim Bergabfahren wird die Geschwindigkeit üblicherweise durch ein Regelsystem, welches auf die Bremsen wirkt, konstant gehalten. Derartige Assistenzsysteme für den Fahrer werden im Sinne der vorliegenden Anmeldung allgemein als Geschwindigkeitsregelanlage bezeichnet.
Es ist zudem allgemein bekannt, dass die Fahrer vor einer Einsenkung im Gelände bereits vor dem Durchfahren des tiefsten Punktes die Bremse zu einem von jedem Fahrer individuell bestimmten Zeitpunkt lösen und den Schwung des Fahrzeuges ausnutzen, um die Senke im Rollbetrieb zu durchfahren, um letztendlich Kraftstoff einzusparen. Auch vor einer Kuppe kann in einer analogen Weise Kraftstoff gespart werden, wenn der Fahrer das Fahrzeug durch den eigenen Schwung über die Kuppe rollen lässt und danach bergab die Beschleunigung wiederum durch die Schwerkraft erfolgt. Die Kraftstoffeinsparung im Rollbetrieb ist möglich, da bei diesem Rollbetrieb des Fahrzeugs der Motor bzw. die Brennkraftmaschine eingekuppelt ist und kein Kraftstoff verbraucht wird. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass der Fahrer das Gelände regelmäßig nicht ausreichend gut einschätzen kann, um entscheiden zu können, wann mit dem Rollbetrieb begonnen werden soll, insbesondere bei einem kurzwelligen, hügeligen Gelände. Weiterhin ist es für ihn sehr schwierig zu entscheiden, ob sich das Rollen über eine Kuppe im Hinblick auf das Kraftstoffeinsparpotenzial überhaupt lohnt, da bei einem derartigen Überrollen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs abnimmt und damit die Fahrzeit gegenüber dem normalen Fahrbetrieb mit konstant eingeregelter Geschwindigkeit verlängert wird, d. h. gegebenenfalls das Kraftstoffeinsparpotenzial zu gering ist, gegenüber den mit einem Rollbetrieb einhergehenden Nachteilen, wie z. B. einer Verlängerung der Fahrzeit.
Aus der DE 10 2006 001 818 A1 ist bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fahrerassistenz beim Fahrbetrieb eines Nutzfahrzeugs bekannt, bei dem die auf dem Streckenverlauf vorausliegende Topographie einer Fahrtroute, für welche aus einem Speicher Topographiedaten abgerufen werden, bei der Einstellung der jeweiligen Fahrbetriebskomponenten, wie z. B. der Fahrgeschwindigkeit, der Beschleunigung, des Bremsens, der Getriebesteuerung und insbesondere bei der Einstellung des Ganges rechnergestützt ausgewertet wird. 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. Durch die hierbei erzielte vorausschauende Fahrweise soll der Verschleiß von Fahrzeugkomponenten und der Kraftstoffverbrauch reduziert werden. Gleichzeitig soll damit die Durchschnittsgeschwindigkeit erhöht werden. Mit Kenntnis des auf der Fahrtroute vorausliegenden Höhenprofils, welches bereitgestellt wird, sollen zudem die Fahrerassistenzsysteme des Fahrzeugs optimal ausgelegt werden können. Beispielsweise können unter Ausnutzung der Topographiedaten am jeweiligen Ende von Gefällestrecken die Dauerbremsen rechtzeitig ausgeschaltet werden, um durch die Hangabtriebskraft wieder auf die erhöhte Höchstgeschwindigkeit zu beschleunigen. Hierdurch soll die Durchschnittsgeschwindigkeit ohne zusätzlichen Kraftstoffverbrauch erhöht werden. Insbesondere bei einer unmittelbar folgenden Steigung soll weiter der Schwung des Fahrzeuges vorteilhaft ausgenutzt werden können, um eine erhöhte Geschwindigkeit beim Bergauffahren zu erreichen. Um dies zu erreichen, 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 soll.
Weiter ist aus der DE 10 2006 003 625 A1 ein Verfahren zur Abstandsregelung eines Fahrzeugs zu einem vorausfahrenden Führungsfahrzeug bekannt, bei dem Topographiedaten verwertet werden.
Aus der DE 10 2005 049 710 A1 ist ferner ein Verfahren zur Beeinflussung des automatisierten Schaltgetriebes unter Berücksichtigung des Fahrwiderstandes bekannt, bei dem Topographieinformationen des befahrenen Gebietes eigenständig gewonnen werden, um in Verbindung mit einer Fahrwiderstands- Erkennungseinrichtung z. B. ein geeignetes Schaltprogramm auswählen zu können.
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuges, insbesondere eines Nutzfahrzeuges, eine Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung, ein Fahrerassistenzsystem für ein Nutzfahrzeug sowie ein Nutzfahrzeug zur Verfügung zu stellen, mittels dem bzw. der ein optimierter Rollbetrieb in hügeligem Gelände insbesondere in Verbindung mit einer Kraftstoff-Verbrauchseinsparung erzielt oder ermittelt werden kann.
Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bezüglich der Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung für ein Nutzfahrzeug wird diese Aufgabe gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 29. Bezüglich des Fahrerassistenzsystems für ein Nutzfahrzeug wird diese Aufgabe gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 30. Bezüglich des Nutzfahrzeugs wird diese Aufgabe gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 31. Vorteilhafte Ausgestaltungen hierzu sind jeweils Gegenstand der darauf rückbezogenen Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist eine Verfahrensführung vorgesehen, bei der zur Ermittlung eines optimierten Fahrzeug-Rollbetriebs anhand der Topographiedaten für einen vorgegebenen, vorausliegenden Streckenabschnitt der Fahrtroute sowie der aktuellen Geschwindigkeit und eines Parameters für die Rolleigenschaft des Fahrzeugs der Geschwindigkeitsverlauf des Fahrzeuges für einen eventuellen Rollbetrieb vorausberechnet wird, insbesondere zur Ermittlung, Anzeige und Nutzung an Rollbetriebskenngrößen, die einen vorteilhaften, insbesondere verbrauchsoptimierten Fahrzeug-Rollbetrieb ermöglichen. Damit kann entweder selbsttätig in Verbindung mit einer z. B. Bestandteil eines Fahrerassistenzsystems bildenden Steuereinrichtung oder aber auch alternativ individuell durch den Bediener des Fahrzeuges selbst bestimmt oder entschieden werden, ob bzw. wann der Rollbetrieb vernünftigerweise gestartet werden kann oder soll. Eine derartige Verfahrensführung wird bevorzugt mittels einer Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung für ein Nutzfahrzeug durchgeführt, mittels der Topographiedaten abgefragt und/oder erfasst werden können, was bevorzugt mit einer Topographiedaten bereitstellenden Speichereinrichtung oder einem Topographiedaten bereitstellenden Navigationsgerät erfolgt. Eine derartige Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung bildet zudem bevorzugt Bestandteil eines in Nutzfahrzeugen verbauten bzw. verbaubaren Fahrerassistenzsystems, das die Verfahrensführung selbsttätig steuert bzw. regelt oder aber zusätzlich oder alternativ die für den Rollbetrieb interessierenden Kenngrößen dem Fahrer anzeigt, um diesem gegebenenfalls die Möglichkeit zu geben, das System und damit den Rollbetrieb durch entsprechende Betätigung von Funktionsschaltern oder Funktionstasten individuell zu beeinflussen.
Wie oben erläutert interessiert im praktischen Fahrbetrieb insbesondere eine Vorausberechnung über eine begrenzte Strecke vor dem Fahrzeug, also z. B. über eine vorausliegende Kuppe oder Einsenkung. Weiterhin ist ein Rollbetrieb üblicherweise nur dann erwünscht, wenn die Geschwindigkeit in der Rollphase nicht zu weit abnimmt und auch nicht zu weit ansteigt, da weder ein zu großer Zeitverlust, noch eine deutliche Überschreitung einer Höchstgeschwindigkeit toleriert werden kann. Wird ein Fahrzeug aber unter diesen Bedingungen betrieben, so kann der Energiebedarf, der zum Betrieb des Fahrzeugs nötig ist, aufgeteilt werden in einen Anteil der nötig ist zur Überwindung von Steigungen und in einen Verlustanteil. Der Verlustanteil enthält alle denkbaren Verluste wie z. B. Rollreibung des Fahrzeugs, Luftwiderstand, Einfluss der Fahrzeugmasse, Motorverluste, Wirkungsgradverluste, Nebenverbrauchsaggregate. Dieser Verlustanteil charakterisiert somit die Rolleigenschaft des Fahrzeugs, er kann im einfachsten Fall auch als Ersatz-Steigungswert interpretiert werden, da bei genau dieser Steigung das Fahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit bergab rollen würde, ohne Energie zu verbrauchen. Dieser Rolleigenschafts-Parameter ist insbesondere für Nutzfahrzeuge mit großer Masse in dem interessierenden Geschwindigkeitsbereich weitgehend konstant, er kann auch näherungsweise berechnet werden aus den wesentlichen der oben genannten Verlusteinflüssen, z. B. unter Verwendung der bekannten Formel zur Bestimmung des Luftwiderstandes in Abhängigkeit von der Fahrtgeschwindigkeit. Vorteilhafterweise wird der Rolleigenschafts-Parameter oder ein Korrekturwert dafür im Fahrzeug selbst, vorzugsweise in der Rollphase, geschätzt, und/oder als Kennfeld in Abhängigkeit von wesentlichen Einflussgrößen wie z. B. Geschwindigkeit und Fahrzeugmasse gespeichert.
Mit diesem Rolleigenschafts-Parameter und dem vorausberechneten Rollbetriebs-Geschwindigkeitsverlauf kann auf einfache Weise auch die Energieeinsparung aufgrund des Rollbetriebs vorausberechnet werden, wenn die Gesamtmasse des Fahrzeugs bekannt ist. Da in der Rollphase keine Energie verbraucht wird, genügt es, die Rollphase gegenüberzustellen zu der normalen Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit, für die wie oben erläutert erfindungsgemäß ein konstanter Energieverlustanteil angenommen wird. Besonders vorteilhaft, praxisrelevant und einfach zu ermitteln ist die Energieeinsparung, wenn die Rollphase genau dann endet, wenn die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit wieder erreicht ist, was z. B. regelmäßig beim Überrollen von Kuppen oder Durchrollen von Senken auftritt. Die Zusammenhänge sind insbesondere in der 1 der nachfolgend noch kommenden Figurenbeschreibung leicht nachvollziehbar. Die gestrichelte Linie im oberen Diagramm kennzeichnet die Rolleigenschaft des Fahrzeugs in Form eines Ersatz-Steigungswertes, bei der das Fahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit bergabrollen würde, ohne Energie zu verbrauchen. Die Differenz zwischen der gestrichelten Linie und der tatsächlichen Höhe ist ein Maß für die Energie, die im normalen Fahrbetrieb mit konstanter Geschwindigkeit zusätzlich zum konstanten Energieverlustanteil benötigt wird und die durch Rollbetrieb eingespart werden kann.
Aus dem vorausberechneten Geschwindigkeitsverlauf für eine Rollphase kann auch in einfacher Weise z. B. die benötigte Zeitdauer für eine Rollphase bestimmt werden.
Mit einer derartigen erfindungsgemäßen Lösung kann auf einfache Weise ein stets optimaler Rollbetrieb insbesondere in einem hügeligen Gelände erzielt werden, da für jede Kuppe bzw. jede Einsenkung genau der optimale Zeitpunkt bzw. Streckenpunkt gewählt bzw. bestimmt werden kann, ab dem der Rollbetrieb gestartet oder beendet werden soll. Insbesondere kann unter Berücksichtigung von Grenzwerten für die Rollbetriebs-Kenngrößen sichergestellt werden, dass die mit dem Rollbetrieb einhergehenden Nachteile, wie z. B. Zeitverlust beim Überrollen einer Kuppe, nicht unverhältnismäßig gegenüber dem für einen konkreten Rollbetrieb gerade gegebenen Kraftstoffeinsparpotenzial sind.
Besonders bevorzugt kann anhand des für den vorausliegenden Streckenabschnitt ermittelten Rollbetrieb-Geschwindigkeitsverlaufes gemäß einer konkreten Verfahrensführung z. B. mittels einer Auswerteeinrichtung bzw. einer Vergleichereinrichtung ein Vergleich der errechneten Rollbetriebs-Kenngrößen mit vorgegebenen Geschwindigkeits-Grenzwerten vorgenommen werden, um einen Rollbetrieb freizugeben oder um einen Rollbetrieb zu sperren oder wieder zu beenden oder um dem Fahrer mittels einer Displayeinrichtung eine Rollbetriebsmöglichkeit anzuzeigen. Mit einer derartigen Verfahrensführung kann somit der genaue Zeitpunkt für das Starten der Rollbetriebsphase anhand von vorgegebenen Grenzwerten für Rollbetriebs-Kenngrößen bestimmt werden und damit zum Beispiel die Funktionalität einer Geschwindigkeitsregelungsanlage dahingehend erweitert werden, dass die Geschwindigkeitsregelung genau dann beendet wird und die Rollbetriebsphase begonnen wird, wenn Grenzwerte für errechnete Rollbetriebs-Kenngrößen erreicht bzw. über- oder unterschritten werden.
Konkret kann hierzu bevorzugt für den Rollbetrieb im vorausliegenden, in der Länge vorgegebenen Streckenabschnitt eine Rollbetrieb-Mindestgeschwindigkeit, insbesondere eine Minimalgeschwindigkeit, und/oder eine Rollbetrieb-Höchstgeschwindigkeit, insbesondere eine Maximalgeschwindigkeit, als Rollbetriebs-Kenngröße ermittelt werden sowie gegebenenfalls mittels einer Displayeinrichtung angezeigt werden. Diese vorausberechnete Rollbetrieb-Mindestgeschwindigkeit bzw. Rollbetrieb-Höchstgeschwindigkeit stellt somit eine Rollbetriebs-Kenngröße dar, für die auf besonders einfache und bevorzugte Weise Bedingungen und Kriterien für einen vorteilhaften Rollbetrieb eines Fahrzeuges definiert werden können, wie dies beispielhaft mit den Ansprüchen 7 bis 11 beansprucht ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann zur Entscheidung für den Rollbetrieb die über die vorausliegende Strecke vorausberechnete Geschwindigkeit für Rollbetrieb daraufhin überprüft werden, ob sie innerhalb eines Geschwindigkeitsfensters liegt, welches sich aufspannt aus der erlaubten Rollbetriebs-Mindestgeschwindigkeit und Rollbetriebs-Höchstgeschwindigkeit.
Weiterhin kann, insbesondere bei der Absuche des Geschwindigkeitsverlaufes, sehr einfach ein geeigneter Endpunkt für die Rollphase gefunden werden, vorzugsweise ein Punkt, bei dem die vorausberechnete Geschwindigkeit gerade wieder die aktuelle Fahrtgeschwindigkeit oder die für die Geschwindigkeitsregelanlage eingestellte Sollgeschwindigkeit erreichen wird.
Weiter ist es in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Verfahrensführung besonders vorteilhaft, z. B. eine Geschwindigkeitsregelanlage dahingehend zu verbessern, dass auf Grund der Kenntnis des Endes der Rollphase nach einer Einsenkung bereits vorzeitig eine Motorleistungsanforderung initiiert wird, so dass dann – unter Berücksichtigung der dynamischen Eigenschaften des Antriebs – ein optimaler Übergang von dem Rollbetrieb in den Motorzugbetrieb verwirklicht werden kann. Dazu wird zu einem vorgegebenen Zeitpunkt vor einem erfassten oder errechneten Rollbetriebende eine Motorleistung des Fahrzeugs dergestalt zugeschaltet, dass der Motorzugbetrieb zu einem vorgegebenen Zeitpunkt, vor oder nach, insbesondere unmittelbar am Ende der Rollbetriebsphase einsetzt.
Ein weiteres Kriterium zur Beendigung bzw. insbesondere zur Freigabe des Rollbetriebs kann die vorausberechenbare mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit während der Rollphase sein. So kann der Rollbetrieb beendet oder nicht freigegeben werden, falls die in Verbindung mit der Durchführung eines Rollbetriebs ermittelte mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorgegebenen Geschwindigkeits-Schwellwert um einen vorgegebenen Betrag über- oder insbesondere unterschreitet. Dieses Kriterium korreliert mit dem Kriterium der Zeitdauer, das nachfolgend beschrieben wird und alternativ oder zusätzlich zum eben genannten Kriterium der mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit vorgesehen sein kann: So wird der Rollbetrieb gemäß einer besonders bevorzugten Verfahrensführung nicht freigegeben bzw. beendet, falls die für den Rollbetrieb ermittelte Zeitdauer einen in Abhängigkeit von der Fahrtdauer ohne Rollbetrieb für einen bestimmten Streckenabschnitt und/oder von der Gesamtfahrzeit für die Fahrtroute ermittelten Zeitschwellwert übersteigt, was z. B. im Falle des Überrollens einer sehr langgezogenen Kuppe oder Anhöhe der Fall ist, oder unterschreitet, was im Falle des Durchrollens einer Senke der Fall sein kann. Die Unterschreitung spielt dabei selbstverständlich nicht diejenige Rolle wie die Übersteigung des Zeitschwellwertes, da damit ja ein Zeitgewinn verbunden ist, der regelmäßig erwünscht ist.
Ebenso kann ggf. zusätzlich oder alternativ auch eine mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit für die gesamte Fahrtroute errechnet bzw. vorgegeben sein, die ebenfalls als Kriterium für eine Entscheidung für oder gegen Rollbetrieb herangezogen werden kann.
Weiter kann auch ein Zeitverlust oder Zeitgewinn durch Rollbetrieb für eine vorgegebene Wegstrecke gegenüber einem normalen Fahrbetrieb mit konstanter Fahrgeschwindigkeit für diese Wegstrecke ermittelt werden. Insbesondere kann die gegenüber dem normalen Fahrbetrieb für einen bestimmten Streckenabschnitt längere oder kürzere Fahrzeit durch Rollbetrieb mit einem vorgegebenen Fahrzeitdauer-Schwellwert als Zeitschwellwert für diesen Streckenabschnitt verglichen werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann aber auch der durch den Rollbetrieb bedingte Zeitverlust und/oder Zeitgewinn gegenüber einem normalen Fahrbetrieb für die Fahrtroute kontinuierlich aufsummiert und mit einem vorgegebenen Gesamtfahrzeit- Schwellwert als Zeitschwellwert verglichen werden. Insbesondere die Kombination beider eben beschriebenen Verfahrensführungen ist vorteilhaft, da dann für bestimmte Streckenabschnitte eine positive oder negative Entscheidung für den Rollbetrieb in Abhängigkeit von einer Gesamtfahrzeit für die geplante Fahrtroute vorgegeben oder angezeigt werden kann.
Besonders bevorzugt ist eine Funktion, bei der der Rollbetrieb beendet oder freigegeben wird, falls die für den Rollbetrieb ermittelte Energie- oder Kraftstoffeinsparung einen vorgegebenen Energie- oder Kraftstoffeinsparungs-Schwellwert nicht erreicht oder nicht überschreitet. Der Energie- oder Kraftstoffeinsparungs-Schwellwert berücksichtigt dabei bevorzugt die durch den Rollbetrieb für eine bestimmte Wegstrecke bedingte Einsparung gegenüber einem normalen Fahrbetrieb für dieselbe Wegstrecke.
Weiter kann auch die Zeitdauer einer Überschreitung eines z. B. mittels einer Geschwindigkeitsregelanlage voreingestellten Geschwindigkeitsgrenzwertes ermittelt werden, um diese z. B. dem Fahrer zur weiteren Entscheidung anzuzeigen oder um diese ermittelte Zeitdauer mit einem vorgegebenen Zeitdauerüberschreitungs-Schwellwert zu vergleichen. In Abhängigkeit von diesem Vergleichsergebnis kann dann entschieden werden, ob der Rollbetrieb bei einer Überschreitung des Schwellwertes gesperrt oder bei einer Unterschreitung des Schwellwertes freigegeben wird. Eine derartige Information ist insbesondere in Verbindung mit zulässigen Höchstgeschwindigkeiten auf einer Fahrtroute von Vorteil, da damit sichergestellt werden kann, dass eine zulässige Höchstgeschwindigkeit nicht überschritten wird.
Wie bereits zuvor dargestellt, kann jeder der zuvor explizit erläuterten Rollbetriebs-Kenngrößen dem Fahrer in Verbindung mit einer Anzeigeeinrichtung eines Fahrerassistenzsystems bzw. einer Fahrerassistenzvorrichtung angezeigt werden, um diesem letztendlich die Entscheidung zu überlassen, ob der Rollbetrieb gestartet oder beendet werden soll. Besonders bevorzugt ist jedoch eine Verfahrensführung bzw. ein Fahrerassistenzsystem, bei dem diese Entscheidung dem Fahrer abgenommen wird und z. B. in Verbindung mit einer Geschwindigkeitsregelanlage die Entscheidung für oder gegen einen Rollbetrieb vom Fahrerassistenzsystem selbsttätig im Rahmen einer Steuerung bzw. Regelung sowie unter Berücksichtigung der jeweils vorgegebenen Rollbetriebs-Kenngrößen vorgenommen wird.
Des weiteren ist mit der vorliegenden Erfindung auch eine optimale, also kraftstoffsparende Gestaltung der Rollphase für Fahrzeuge mit Abstandsregelsystemen (ACC) möglich und damit auch eine Verbesserung der Abstandsregelfunktion enthalten, wenn aufgrund der Kenntnis bzw. Vorausberechnung des Geschwindigkeitsverlaufes für das eigene, rollende Fahrzeug auch der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug als Funktion über die vorausliegende Strecke vorausberechnet wird, unter der Annahme, dass das vorausfahrende Fahrzeug z. B. eine konstante oder rollende Fahrweise annimmt. Aus dieser Abstandsfunktion kann einfach der zu erwartende Minimal- und Maximalabstand entnommen werden, welcher dann als weitere Rollbetriebs-Kenngröße das Freigeben oder Sperren des Rollbetriebs steuert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 schematisch unterschiedliche Rollbetriebs-Startphasen, und
2 schematisch den Geschwindigkeitsverlauf beim Rollen in einem hügeligen Gelände.
In der 1 ist schematisch im oberen Diagramm für eine mit einem Nutzfahrzeug zu überfahrende Kuppe der Höhenverlauf über einer vom Nutzfahrzeug zurückzulegenden Wegstrecke aufgezeigt, während im darunterliegenden Diagramm die Geschwindigkeit über dieser Wegstrecke aufgetragen ist.
Fährt z. B. das Fahrzeug im Streckenpunkt 0 mit einer konstanten Tempomat-Geschwindigkeit von z. B. v₀ = 85 km/h, so wird z. B. auf der Basis der von einem Navigationsgerät bereitgestellten Topographiedaten für den vorausliegenden Streckenabschnitt, zyklisch wiederholend für jeden Streckenpunkt, der Rollbetriebs-Geschwindigkeitsverlauf sowie z. B. die Minimalgeschwindigkeit in diesem Verlauf errechnet. Im Streckenpunkt 2 würde sich gerade die Minimalgeschwindigkeit v_min ergeben, welche z. B. ein Kriterium zum Freigeben des Rollbetriebs darstellt. Weiterhin ergibt sich im Streckenpunkt 2, dass die Rollphase gerade bis zum Streckenpunkt 2' reichen wird, wenn als weiteres Kriterium für das Ende der Rollphase gerade wieder die aktuelle Geschwindigkeit vor dem Start der Rollphase erreicht werden soll. Aus dem somit bekannten Streckenabschnitt der Rollphase kann z. B. die Zeitdauer und die Energieeinsparung des Rollbetriebs errechnet werden und die Wegstrecke abgelesen werden, für die der Rollbetrieb aufrechtzuerhalten ist. Liegt im Beispielfall zusätzlich die Zeitdauer für den Rollbetrieb bzw. die Länge der Wegstrecke des Rollbetriebs innerhalb vorgegebener Schwellwert-Kriterien, so wird der Rollbetrieb am Roll-Streckenpunkt 2 freigegeben und gestartet und am Roll-Streckenpunkt 2' beendet.
In den Diagrammen der 1 ist lediglich schematisch und beispielhaft zudem noch mit 1–1' eine Vergleichskurve bzw. -linie eingezeichnet, die den Fall darstellt, dass das Rollen zu früh gestartet worden ist, so dass die minimale Geschwindigkeit unter eine vorgegebene Minimalgeschwindigkeit sinken wird. In diesem Fall wird der Rollbetrieb am Roll-Streckenpunkt 1 nicht freigegeben. Wie ferner ein Vergleich der im oberen Diagramm durch die beiden Punkte 1–1' gelegten Höhenlinie mit der Höhenlinie 2–2' des optimalen Rollbetriebes zeigt, ist hier zudem auch die Rollbetriebs-Wegstrecke wesentlich länger als im optimierten Rollbetriebsfall, so dass für den Fall 1–1' mit einem deutlichen Zeitverlust zu rechnen ist, der ebenfalls als nicht akzeptabel bewertet werden könnte.
In analoger Weise ist hier im Diagramm der 1 zudem noch der Fall 3–3' eingezeichnet, bei dem der Rollbetrieb zu spät gestartet wird und z. B. das Kraftstoff-Einsparpotential nicht voll ausgenutzt wird, das heißt die minimale Geschwindigkeit liegt z. B. deutlich über einer vorgegebenen Minimalgeschwindigkeit und/oder über einer gegebenenfalls vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit und/oder unter einer vorgegebenen Wegstrecke und/oder unter einem vorgegebenen Schwellwert für ein Kraftstoffeinsparpotential, um nur einige Möglichkeiten zu nennen.
Wie eben dargestellt, lassen sich derartige Diagrammverläufe auf Basis der Momentangeschwindigkeit in Verbindung mit den Topographiedaten für einen vorausliegenden Streckenabschnitt auf einfache Weise errechnen und damit durch Vergleich der einzelnen Werte für bestimmte Streckenpunkte des betrachteten Streckenabschnittes der optimierte Rollbetriebsfall ermitteln.
In der 2 ist nunmehr der Höhenverlauf über einer bestimmten Wegstrecke in Verbindung mit dem Geschwindigkeitsverlauf über dieser Wegstrecke im Diagramm dargestellt. Zusätzlich zum eben beschriebenen Einzelfall des Rollens über eine Kuppe, wird hier z. B. ein komplexeres Höhenprofil aus vorliegenden Topographiedaten umgerechnet in einen Rollbetriebs-Geschwindigkeitsverlauf in welchem auch noch eine maximale Geschwindigkeit v_max ermittelt wird, die sich typischerweise bergab und in Einsenkungen einstellt und die als weitere Rollbetriebs-Kenngröße dazu herangezogen werden kann, insbesondere unter Berücksichtigung vorgegebener Geschwindigkeitsgrenzwerte, den optimalen Zeitpunkt bzw. den optimalen Roll-Streckenpunkt für den Start eines Rollbetriebs zu ermitteln.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006001818 A1 [0004]
- DE 102006003625 A1 [0005]
- DE 102005049710 A1 [0006]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuges, insbesondere eines Nutzfahrzeuges, bei dem die Topographie einer Fahrtroute als Topographiedaten bereitgestellt werden, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Topographiedaten für einen vorgegebenen vorausliegenden Streckenabschnitt der Fahrtroute sowie der aktuellen Geschwindigkeit und eines die Rolleigenschaft des Fahrzeugs charakterisierenden Parameters der Geschwindigkeitsverlauf des Fahrzeuges im Rollbetrieb vorausberechnet wird, insbesondere zur Ermittlung oder Anzeige eines oder mehrerer Rollbetriebs-Kenngrößen für einen vorteilhaften Fahrzeug-Rollbetrieb.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der für die Geschwindigkeits-Vorausberechnung erforderliche Rolleigenschafts-Parameter als Einzelwert oder als Kennfeld in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und der Fahrzeugmasse in einer Berechnungseinheit gespeichert und abrufbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der für die Geschwindigkeits-Vorausberechnung erforderliche Rolleigenschafts-Parameter im Fahrbetrieb, vorzugsweise während der Rollphase, geschätzt wird oder durch eine Schätzung verbessert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des für den vorgegebenen vorausliegenden Streckenabschnitt ermittelten Rollbetrieb-Geschwindigkeitsverlaufes von einer Auswerte- und/oder Vergleichseinrichtung ein Vergleich der errechneten Rollbetriebs-Kenngrößen mit vorgegebenen Schwellenwerten vorgenommen wird, um einen Rollbetrieb, insbesondere in Verbindung mit der Beendigung einer Geschwindigkeitsregelung, freizugeben oder zu sperren oder wieder zu beenden oder um eine Rollbetriebsmöglichkeit mittels einer Displayeinrichtung anzuzeigen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Topographiedaten von einem Navigationssystem oder von einer Topographiedaten-Speichereinrichtung bereitgestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für den Rollbetrieb im vorgegebenen vorausliegenden Streckenabschnitt, eine Rollbetrieb-Mindestgeschwindigkeit, insbesondere eine Minimalgeschwindigkeit, und/oder eine Rollbetrieb-Höchstgeschwindigkeit, insbesondere eine Maximalgeschwindigkeit, als Rollbetriebs-Kenngröße ermittelt und/oder mittels einer Displayeinrichtung angezeigt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vorausberechnete Rollbetrieb-Mindestgeschwindigkeit mit einem vorgebbaren Grenzwert, verglichen wird, wobei das Vergleichsergebnis mittels einer Displayeinrichtung angezeigt und/oder auf der Basis des Vergleichsergebnisses eine Entscheidung für oder gegen einen Rollbetrieb vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Unterschreitung des vorgegebenen Rollbetrieb-Mindestgeschwindigkeits- Grenzwertes oder eine Überschreitung einer vorgegebenen Mindestgeschwindigkeits-Unterschreitungszeitdauer ermittelt sowie gegebenenfalls mittels einer Displayeinrichtung angezeigt wird, insbesondere dass der Rollbetrieb in einem solchen Fall nicht gestartet oder gesperrt oder beendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die vorausberechnete Rollbetrieb-Höchstgeschwindigkeit mit einem vorgebbaren Grenzwert verglichen wird, wobei das Vergleichsergebnis mittels einer Displayeinrichtung angezeigt und/oder auf der Basis des Vergleichsergebnisses eine Entscheidung für oder gegen einen Rollbetrieb vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überschreitung der Rollbetrieb-Höchstgeschwindigkeit oder eine Überschreitung einer hierfür vorgegebenen Höchstgeschwindigkeits-Überschreitungszeitdauer ermittelt sowie gegebenenfalls mittels einer Displayeinrichtung angezeigt wird, insbesondere der Rollbetrieb in einem solchen Fall gesperrt oder beendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine vorgebbare Geschwindigkeitsgrenzwert errechnet oder angepasst wird an die Sollgeschwindigkeit der Geschwindigkeitsregelanlage, die insbesondere vom Fahrer einstellbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zu einem vorgegebenen Zeitpunkt vor einem vorgegebenen oder erfassten oder errechneten Rollbetriebende eine Motorleistung des Fahrzeuges dergestalt zugeschaltet wird, bevorzugt indirekt über eine kurzzeitig geänderte Sollgeschwindigkeit der Geschwindigkeitsregelanlage, dass der Motorzugbetrieb zu einem vorgegebenen Zeitpunkt vor oder nach oder zeitlich gesteuert oder unmittelbar am Ende einer Rollbetriebsphase einsetzt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ab dem Zeitpunkt der Erkennung des vorteilhaften Rollbetriebs die Geschwindigkeitsregelanlage nicht schlagartig sondern zeitlich gesteuert schrittweise, insbesondere durch Variation der Sollgeschwindigkeit der Geschwindigkeitsregelanlage, deaktiviert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die bei einer Durchführung eines Rollbetriebes für einen vorgegebenen Streckenabschnitt ermittelte mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit, insbesondere bezogen auf eine Rollphase und/oder auf die Fahrtroute, ermittelt und gegebenenfalls mittels einer Displayeinrichtung angezeigt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit mit einem vorgegebenen Geschwindigkeits-Schwellwert verglichen wird, insbesondere dergestalt, dass der Rollbetrieb gesperrt oder beendet wird, falls die ermittelte mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit bei einer Durchführung eines Rollbetriebes einen vorgegebenen Geschwindigkeits-Schwellwert um einen vorgegebenen Betrag über- oder insbesondere unterschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rollbetriebende, insbesondere eine Rollbetrieb-Zeitdauer und/oder eine Rollbetriebwegstrecke für einen Rollbetrieb, für wenigstens einen vorgegebenen Rollbetrieb-Streckenpunkt innerhalb des vorausliegenden Streckenabschnittes, vorzugsweise für den Punkt, bei dem das Fahrzeug wieder seine ursprüngliche Geschwindigkeit oder die Sollgeschwindigkeit der Geschwindigkeitsregelanlage erreichen wird, ermittelt sowie gegebenenfalls mittels einer Displayeinrichtung angezeigt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollbetrieb gestartet, gesperrt oder beendet wird, falls die für den Rollbetrieb vorgegebene Rollbetrieb-Zeitdauer einen, insbesondere in Abhängigkeit von der Fahrtdauer für einen bestimmten Streckenabschnitt und/oder von der Gesamtfahrzeit für die Fahrtroute, vorgegebenen oder ermittelten Zeitschwellwert übersteigt oder unterschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zeitverlust oder Zeitgewinn durch Rollbetrieb für einen vorausliegenden Streckenabschnitt gegenüber einem normalen Fahrbetrieb mit konstanter Fahrgeschwindigkeit für diesen Streckenabschnitt ermittelt sowie gegebenenfalls mittels einer Displayeinrichtung angezeigt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüber dem normalen Fahrbetrieb für einen bestimmten Streckenabschnitt längere oder kürzere Fahrzeit durch Rollbetrieb mit einem vorgegebenen Fahrzeitdauer-Schwellwert als Zeitschwellwert für diesen Streckenabschnitt verglichen wird dergestalt, dass der Rollbetrieb in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis freigegeben, gesperrt oder beendet wird.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der durch den Rollbetrieb bedingte Zeitverlust und/oder Zeitgewinn gegenüber einem normalen Fahrbetrieb für die Fahrtroute kontinuierlich aufsummiert und mit einem vorgegebenen Gesamtfahrzeit-Schwellwert verglichen wird dergestalt, dass der Rollbetrieb in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis freigegeben, gesperrt oder beendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die während eines Rollbetriebs erzielte Energie- oder Kraftstoffeinsparung ermittelt sowie gegebenenfalls mittels einer Displayeinrichtung angezeigt wird.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollbetrieb gesperrt oder beendet wird, falls die für den Rollbetrieb ermittelte Energie- oder Kraftstoffeinsparung einen vorgegebenen Energie- oder Kraftstoffeinsparungs-Schwellwert nicht erreicht oder überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Energie- oder Kraftstoffeinsparungs-Schwellwert die durch den Rollbetrieb für eine bestimmte Wegstrecke bedingte Einsparung gegenüber einem normalen Fahrbetrieb für dieselbe Wegstrecke berücksichtigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere anhand des vorausberechneten Geschwindigkeitsverlaufes die Zeitdauer einer Überschreitung eines insbesondere mittels einer Geschwindigkeitsregelanlage voreingestellten Geschwindigkeitsgrenzwertes ermittelt sowie gegebenenfalls mittels einer Displayeinrichtung angezeigt wird.
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Zeitdauer mit einem vorgegebenen Zeitdauerüberschreitungs-Schwellwert verglichen wird dergestalt, dass der Rollbetrieb bei einer Überschreitung des Schwellwertes gesperrt und bei einer Unterschreitung des Schwellwertes freigegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass in Verbindung mit einem Abstandsregelsystem (ACC) als Bestandteil einer Geschwindigkeitsregelanlage anhand des vorausberechneten Rollbetrieb-Geschwindigkeitsverlaufes für das eigene Fahrzeug auch der Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug in Abhängigkeit vom vorausliegenden Weg vorausberechnet wird, unter der Annahme, dass für das vorausfahrende Fahrzeug eine konstante oder rollende Fahrweise angenommen wird, und dass aus dem vorausberechneten Abstand beim Vergleich auf Über- und Unterschreitung von Abstands-Schwellenwerten der Rollbetrieb gesperrt oder freigegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass in Verbindung mit einem Abstandsregelsystem (ACC) als Bestandteil einer Geschwindigkeitsregelanlage anhand des vorausberechneten Abstandes zum vorausfahrenden Fahrzeugs bereits vor dem eigentlichen Kriterium des Abstands-Schwellenwertes zum Start oder Ende des Rollbetriebs zeitlich gesteuert, z. B. durch Anpassung des Abstands- oder Geschwindigkeitssollwertes des Abstandsregelsystems ein vorteilhafter Übergang in den oder aus dem Rollbetrieb ermöglicht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass beim Rollbetrieb der Motor eingekuppelt ist und von diesem im Wesentlichen kein Kraftstoff verbraucht wird.
Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung für eine Nutzfahrzeug zur Abfrage und/oder Erfassung von Topographiedaten, insbesondere mit einer Geschwindigkeitsregelanlage und einer Topographiedaten bereitstellenden Speichereinrichtung oder einem Topographiedaten bereitstellenden Navigationsgerät, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 28.
Fahrerassistenzsystem für ein Nutzfahrzeug mit einer Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung nach Anspruch 29.
Nutzfahrzeug mit einer Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung nach Anspruch 29.