DE102013206782A1

DE102013206782A1 - Verfahren zur Steuerung einer Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs und Antriebsteuervorrichtung

Info

Publication number: DE102013206782A1
Application number: DE102013206782.8A
Authority: DE
Inventors: Martin Brüll; Klaus Mühlbauer
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2013-04-16
Filing date: 2013-04-16
Publication date: 2014-10-16
Anticipated expiration: 2033-04-17
Also published as: DE102013206782B4

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Steuerung einer Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs (10) mit Elektro- oder Hybridantrieb beschrieben, das in einem Liefermodus nacheinander vorgegebene Haltepunkte abfährt. Es wird eine Fahrpedalstellung eines Fahrpedals (38) des Kraftfahrzeugs (10) erfasst und das Kraftfahrzeug wird beschleunigt durch Ansteuern eines Antriebs (20) des Kraftfahrzeugs gemäß der Fahrpedalstellung. Das Kraftfahrzeug wird unabhängig von der Fahrpedalstellung nicht weiter beschleunigt, wenn die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (10) über einer vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit liegt, die geringer ist als eine gesetzliche zulässige Höchstgeschwindigkeit, die für die von dem Kraftfahrzeug befahrene Straße gilt. Ferner wird eine Antriebsteuervorrichtung (30) beschrieben, die zur Ausführung des Verfahrens eingerichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Geschwindigkeitssteuerung für Kraftfahrzeuge, wobei die hier beschriebene Vorgehensweise sich besonders für Fahrzeuge eignet, die zur Lieferung von Waren oder Sendungen verwendet werden und zahlreiche Kurzstrecken befahren.
In der Druckschrift DE 2605561 wird eine Geschwindigkeitssteuervorrichtung für elektrische Fahrzeuge beschrieben, bei der große Anfahrströme vermieden werden, um dadurch einer beschleunigten Erschöpfung der Batterie entgegenzutreten und den Wirkungsgrad des Elektromotors zu verbessern.
Da der vorangehend genannte Ansatz den Wunsch nach möglichst effizienter Energieausnutzung nicht vollständig befriedigt, ist es daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Herangehensweise aufzuzeigen, mit der sich die Energieausnutzung eines Kraftfahrzeugs weiter verbessern lässt.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren und die Antriebsteuervorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Weitere Ausführungsformen ergeben sich mit den Merkmalen der abhängigen Ansprüche.
Mit der hier beschriebenen Herangehensweise kann der Energieverbrauch eines Kraftfahrzeugs, das nacheinander Kurzstrecken abfährt, besonders effizient betrieben werden. Es wurde erkannt, dass die Möglichkeit der Rekuperation der kinetischen Energie des Kraftfahrzeugs und die zugehörige Zwischenspeicherung einen gewissen Effizienzvorteil bietet, der jedoch weiter gesteigert werden kann, wenn die Wirkungsgrade der Rekuperation, der Zwischenspeicherung und des Abrufs der Energie aus einem Zwischenspeicher näher berücksichtigt werden. Es wurde ferner erkannt, dass gerade in einem Liefermodus, bei dem zahlreiche aneinanderliegende Kurzstrecken befahren werden, beim Abbremsen und insbesondere auch bei der Umwandlung durch Rekuperation, unerwünschte Verlustwärme in erheblichem Maße entsteht. Insbesondere, wenn etwa mittels einer Reibbremse gebremst wird und die dem Kraftfahrzeug entnommene kinetische Energie nicht weiterverwendet wird, spielt der Beschleunigungs- und Abbremsvorgang eine wichtige Rolle bei der Effizienz. Ferner erfordern starke oder lang anhaltende Beschleunigungen (auf eine hohe Geschwindigkeit) einen hohen Einsatz an Energie, der gerade bei Kurzstrecken nur einem geringen Vorteil durch kürzere Fahrzeiten gegenübersteht. Die Verlustenergie bzw. Verlustwärme, die bei der Rekuperation und bei Bremsvorgängen mittels einer Reibbremse entsteht, kann deutlich reduziert werden und der Wirkungsgrad kann deutlich erhöht werden, wenn die kinetische Energie, die von der Masse des fahrenden Kraftfahrzeugs dargestellt wird, nicht über eine Obergrenze geht. Insbesondere wird durch die Erfindung die Möglichkeit zur Effizienzverbesserung dadurch weiter ausgereizt, dass übermäßige Beschleunigungsvorgänge und nachfolgende Bremsvorgänge mit Reibbremsen sowie Rekuperationsvorgänge und Entnahmevorgänge aus der Batterie oder aus anderen Zwischenpeichern für Rekuparationsenergie reduziert werden, wodurch die mit diesen Vorgängen verbundene Verlustenergie reduziert wird. Dies erlaubt eine Verbesserung der Ausnutzung der vorhandenen Energie (d.h. des Kraftstoffs und der ggf. von außen zugeführte elektrische Energie).
Gemäß dem hier beschriebenen Ansatz wird die kinetische Energie, die durch die Längsbewegung des Kraftfahrzeugs und dessen Masse vorgesehen wird, begrenzt, indem eine Maximalgeschwindigkeit vorgegeben wird. Diese liegt unter einer gesetzlich zulässigen Höchstgeschwindigkeit. Da dadurch die maximal mögliche Geschwindigkeit des Fahrzeugs begrenzt ist, ergibt sich ein höherer Gesamtwirkungsgrad, da deutlich weniger Verluste durch Bremsen mittels Reibbremse, Rekuperationsverluste, Ladeverluste und Entladeverluste des Zwischenspeichers, d. h. des elektrischen Zwischenspeichers, auf ein Minimum reduziert sind. Weiterhin unterliegt der Zwischenspeicher einer geringeren zyklisierungsbedingten Alterung, da er weniger belastet wird und insbesondere die Lade-/Entladezyklen mit einer geringeren Häufigkeit und mit einer geringeren Energiemenge durchgeführt werden. Weiterhin ermöglicht die hier beschriebene Vorgehensweise einen Kompromiss bzw. eine Abwägung zwischen der Maximierung der Wirksamkeit durch Vorgabe einer entsprechenden Maximalgeschwindigkeit gegenüber einer leicht erhöhten Fahrdauer, die sich durch die Einhaltung der erfindungsgemäßen Maximalgeschwindigkeit ergibt. Jedoch ergibt sich auch bei einer starken Reduktion der Maximalgeschwindigkeit (gegenüber der gesetzlich zulässigen Höchstgeschwindigkeit) nur ein geringer Zuwachs bei der Fahrdauer. Ferner kann die Maximalgeschwindigkeit auch erhöht werden, um eine geringere verbleibende Fahrdauer zu erreichen, wenn dies etwa äußere Umstände oder Vorgaben erfordern. Durch geringfügige Erhöhung der Maximalgeschwindigkeit ergibt sich eine nur geringfügige Verringerung des Wirkungsgrads.
Im Gegensatz zu Fahrzeugen, die für lange Fahrstrecken verwendet werden, befindet sich ein Kraftfahrzeug in dem hier beschriebenen Liefermodus zu einem signifikanten Zeitanteil in einer Beschleunigungs- oder Abbremsphase, insbesondere da zahlreiche Kurzstrecken befahren werden, die ein häufiges Beschleunigen und Bremsen erfordern. Die vorgegebene Maximalgeschwindigkeit betrifft somit nur einen geringen Anteil der gesamten Fahrdauer, der insbesondere deutlich kleiner ist als bei Kraftfahrzeugen, die sich auf längeren Strecken bewegen, etwa Kraftfahrzeuge des individuellen Personenverkehrs.
Es wird daher ein Verfahren zur Steuerung einer Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, wobei das Kraftfahrzeug in einem Liefermodus nacheinander Kurzstrecken abfährt. Das Kraftfahrzeug weist einen Antrieb auf, der beispielsweise einen oder mehrere Elektromotoren, einen Verbrennungsmotor oder eine Kombination hiervon umfasst. Der Antrieb und insbesondere dessen Motor oder Motoren ist bzw. sind zum Erzeugen von Traktionsenergie zur Fortbewegung des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Das Kraftfahrzeug kann einen Zwischenspeicher zum Zwischenspeichern von kinetischer Energie umfassen, die als Traktionsenergie abgerufen werden kann. Es kann jedoch auch kein Zwischenspeicher vorgesehen sein.
Es können ein Verbrennungsmotor und ein Elektromotor als Antrieb vorgesehen sein. Der Verbrennungsmotor und der Elektromotor können in einem Antrieb des Kraftfahrzeugs parallel oder seriell geschaltet sein, wobei im letztgenannten Fall der Verbrennungsmotor elektrische Energie zum Antrieb des Elektromotors erzeugt. Ferner können an Rädern des Kraftfahrzeugs Elektromotoren zum Antrieb vorgesehen sein. Diese können die einzigen Motoren des Antriebs sein oder können mit einem Verbrennungsmotor des Antriebs kombiniert sein.
In dem Kraftfahrzeug kann ein Zwischenspeicher vorgesehen sein, insbesondere ein elektrischer Zwischenspeicher zur Speicherung elektrischer Energie oder ein Federkraftspeicher, pneumatischer Speicher, pneumatischer Speicher oder Schwungradspeicher, der kinetische Energie aufnehmen und abgeben kann.
Das Kraftfahrzeug kann als Antrieb einen Verbrennungsmotor aufweisen, oder alternativ oder in Kombination hierzu einen elektrischen Generator, der durch den Elektromotor realisiert sein kann, wodurch das Kraftfahrzeug in der Lage ist, über den Elektromotor kinetische Energie des Kraftfahrzeugs (d.h. die kinetische Energie der Längsbewegung des Fahrzeugs) zu rekuperieren und in elektrische Energie umzuwandeln, wobei der Elektromotor als Generator verwendet wird. Mit anderen Worten kann das Kraftfahrzeug rekuperationsfähig sein oder nicht rekuperationsfähig sein. Ein rekuperationsfähiges Fahrzeug umfasst zum Zwischenspeichern vorzugsweise einen elektrischen Energiespeicher, etwa in Form einer Batterie mit elektrochemischen Zellen oder mit elektrostatischen Speichereinheiten wie Kondensatoren. Es sind wie bereits beispielhaft erwähnt auch mechanische Zwischenspeicher denkbar, etwa federbasierte oder pneumatische Energiespeicher, wobei in diesem Fall der Generator bzw. eine Komponente zum Abrufen der Energie an diese Energieform angepasst ist und durch entsprechende Komponenten ersetzt sein kann.
Die Kurzstrecken können in einem elektronischen Speicher oder einem anderen Datenträger vorliegen oder auf andere Weise für den Fahrer zugänglich vorgegeben sein. Die Kurzstrecken können in einem Navigationsgerät des Kraftfahrzeugs abgelegt sein oder können auch auf andere Weise vorgesehen sein, etwa in einem Speicher hierfür, der mit dem Navigationsgerät zusammenarbeitet. Der Fahrer oder ein Steuermodul des Kraftfahrzeugs realisiert die Kurzstrecken, indem die Geschwindigkeit vor dem Erreichen eines Haltepunkts einer Kurzstrecke reduziert oder auf andere Weise gesteuert wird, so dass an dem Ende der Kurzstrecke und insbesondere an einem Haltepunkt das Kraftfahrzeug zum Stehen kommt. Die Kurzstrecken können jeweils durch einen, zwei oder mehrere Haltepunkte definiert sein, wobei sich eine Kurzstrecke vorzugsweise zwischen zwei Haltepunkten erstreckt. Zudem können die Kurzstrecken anhand einer abzufahrenden Strecke vordefiniert sein. Die Kurzstrecken können alternativ vom Fahrer frei gestaltet werden, wobei zumindest ein Haltepunkt auf unterschiedliche Weise vorgegeben sein kann.
Ferner ist vorgesehen, dass eine Leistungsanfrage erfasst wird. Es ist eine Leistungsanfrageschnittstelle vorgesehen, über die die Leistungsanfrage eingegeben werden kann. Die Leistungsanfrage kann von dem Fahrer oder von einer Geschwindigkeitssteuerung stammen, etwa von einer autonomen Längsgeschwindigkeitsregelung, die beispielsweise von einer ACC-Einheit (ACC – Adaptive Cruise Control, Abstandsregeltempomat) angesteuert wird oder von dieser vorgesehen wird. Die Leistungsanfrage kann, insbesondere wenn sie vom Fahrer stammt, über eine Fahrpedalstellung eines Fahrpedals des Kraftfahrzeugs erfasst werden, über ein Handgas-Bedienelement erfasst werden, oder über ein anderes Bedienelement erfasst werden. Die Leistungsanfrage gibt eine gewünschte bzw. anzusteuernde Traktionsleistung wieder und somit auch ein gewünschtes bzw. anzusteuerndes Drehmoment.
Das Kraftfahrzeug wird durch Ansteuern eines Antriebs des Kraftfahrzeugs gemäß der Leistungsanfrage beschleunigt. Somit wird die gewünschte abzurufende Leistung realisiert. Im Weiteren ist dargestellt, dass mittels einer Maximalgeschwindigkeit die abzurufende Leistung nicht weiter vollständig realisiert wird, um die erwünschte Verbesserung des Wirkungsgrads zu ermöglichen. Hierbei dient die Maximalgeschwindigkeit zur Begrenzung der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und/oder zur Begrenzung der Beschleunigung. Der Schritt des Beschleunigens wird somit nur dann durchgeführt, wenn die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs nicht über einer vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit liegt. Ferner wird das Beschleunigen in den Grenzen der Maximalgeschwindigkeit ausgeführt. Die Maximalgeschwindigkeit kann als eine obere Grenze für eine weitere Leistungsanforderung dienen, die das Beschleunigen über die Maximalgeschwindigkeit hinaus unterbindet. Ferner kann die Maximalgeschwindigkeit variabel sein, beispielsweise zumindest stückweise stetig steigend mit zunehmender Fahrdauer oder Fahrstrecke seit Beginn der aktuellen Kurzstrecke, so dass bei einer Leistungsanforderung, die über der Maximalgeschwindigkeit liegt, die Beschleunigung durch die Anstiegsrate der Maximalgeschwindigkeit begrenzt wird. Somit begrenzt die Maximalgeschwindigkeit die Fahrgeschwindigkeit und die Beschleunigung.
Das Kraftfahrzeug beschleunigt unabhängig von der Leistungsanfrage dann nicht weiter, wenn die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs über einer vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit liegt. Die vorgegebene Maximalgeschwindigkeit ist geringer als eine gesetzlich zulässige Höchstgeschwindigkeit, insbesondere die des aktuell befahrenen Streckenabschnitts bzw. der aktuell befahrenen Kurzstrecke. Die gesetzlich zulässige Höchstgeschwindigkeit ist die Höchstgeschwindigkeit, die für die von dem Kraftfahrzeug befahrene Straße bzw. Streckenabschnitt gilt. Die Maximalgeschwindigkeit orientiert sich somit nicht unmittelbar an einer gesetzlich zulässigen Höchstgeschwindigkeit, sondern wird derart vorgesehen, dass Verluste durch Abbremsen, durch Beschleunigen, bei der Rekuperation, beim Laden und beim Entladen des Energiespeichers so gering wie möglich sind, beispielsweise ferner in Hinblick auf die Kurzstrecken und einer gegebenenfalls vorgegebenen Fahrzeit zum Abfahren dieser Kurzstrecken. Gleichzeitig ist die Maximalgeschwindigkeit derart vorgesehen, dass die Fahrdauer nicht über ein bestimmtes Maß hinaus verlängert wird, sondern in einem vorgegebenen Rahmen bleibt, etwa innerhalb der genannten vorgegebenen Fahrzeit.
Als Liefermodus werden Verwendungen des Kraftfahrzeugs bezeichnet, bei denen gemäß einem vorgegebenen Streckenplan Kurzstrecken abgefahren werden, von denen vorzugsweise mindestens 50, 70, 80, oder 90 % eine Länge von weniger als 2 km, 1 km, oder 500 m haben, besonders bevorzugt weniger als oder 200 m oder 100 m. Alternativ in diesem Sinne liegen vorzugsweise mehr als 50, 70, 80, oder 90 % aller Punkte der Strecke, die gemäß dem Streckenplan abzufahren sind, auf einer Kurzstrecke von weniger als 2 km, 1 km, oder 500 m haben, besonders bevorzugt weniger als oder 200 m oder 100 m. Alternativ ist der Mittelwert der Längen aller oder der 50 %, 80 %, 90 % oder 95% kürzesten Kurzstrecken des Streckenplans nicht größer als 2 km, 1 km, oder 500 m, besonders bevorzugt nicht größer als 200 m oder 100 m. Eine Kurzstrecke erstreckt sich insbesondere von einem Haltepunkt zum darauffolgenden Haltepunkt. Haltepunkte können durch einen Streckenplan vorgegeben sein. Der Streckenplan, die Kurzstrecken und/oder die Haltepunkte des Streckenplans können vorgegeben sein und werden vorzugsweise in einem Speicher abgelegt, der eine Sperre aufweist, insbesondere eine Sperre wie sie hier beschrieben ist. Dadurch kann eine Manipulation des Streckenplans durch den Fahrer verhindert werden. Die Länge der Kurzstrecke(n) wird auch als Fahrdistanz(en) bezeichnet. Der Streckenplan, die Kurzstrecken und/oder die Haltepunkte können jedoch auch nicht explizit vorgegeben sein, sondern können lediglich für den Fahrer abrufbar vorliegen. Schließlich kann die Länge einer vorausliegenden oder aktuell zu befahrenden Fahrstrecke und insbesondere eine Fahrdistanz bis zum nächsten Haltepunkt abgeschätzt werden anhand zumindest einer bereits befahrenen Kurzstrecke. Die Fahrdistanz wird hierbei ermittelt, ohne dass der nächste Haltepunkt oder die aktuelle Kurzstrecke vorgegeben ist. Beispielsweise kann anhand der Zeitdauern oder Längen der bereits befahrenen Kurzstrecken die vorausliegenden Kurzstrecke bzw. die Fahrdistanz extrapoliert werden, beispielsweise durch eine Mittelwertbildung, vorzugsweise mittels eines gleitenden Mittelwerts, oder durch andere Schätzalgorithmen. Die Fahrdistanz kann als eine Streckenlänge erfasst werden oder als ein Zeitwert, der die Fahrdauer für die Fahrdistanz wiedergibt. Es besteht eine Entsprechung zwischen der Streckenlänge und der zugehörigen Fahrdauer über eine Durchschnittsgeschwindigkeit, so dass die Fahrdistanz sowohl geometrisch in Form einer Streckenlänge angegeben werden kann, als auch in Form einer Fahrdauer angegeben werden kann.
Insbesondere wenn keine Haltepunkte im Vorhinein vorgegeben sind, kann die Anzahl der Haltepunkte bezogen auf eine zurückliegende Strecke erfasst werden, vorzugsweise bezogen auf die zurückliegende Kurzstrecke oder Mehrzahl von zurückliegenden Kurzstrecken. Die (zurückliegenden) Haltepunkte werden erfasst durch Ermittlung von Zeitperioden mit einer vorgegebenen Mindestdauer, während denen die Fahrzeuggeschwindigkeit null beträgt. Vorzugsweise werden nur die Haltepunkte berücksichtigt, während denen die Tür geöffnet wurde und/oder durch einen Insassenerfassungssensor ermittelt wurde, dass der Fahrersitz (temporär) verlassen wurde. Es kann ein Türöffnungssignal beispielsweise eines Türzustandgebers verwendet werden, um zu ermittelt, ob während dem Halten am Haltepunkt die Tür geöffnet wurde. Die Haltepunkte beziehen sich vorzugsweise auf die unmittelbar zurückliegende Kurzstrecke oder einer vorgegeben Anzahl von unmittelbar zurückliegenden Kurzstrecken. Diese Anzahl entspricht der oben genannten Mehrzahl und kann beispielsweise 2, 4, 10 oder 20 betragen. Ferner kann eine zurückliegende Kurzstrecke als zurückgelegte Strecke zwischen zwei Haltepunkte definiert sein, die wie beschrieben erfasst wurden. Vorzugsweise werden nur Kurzstrecken oder Haltepunkte verwendet, die seit dem Beginn einer noch nicht abgeschlossenen Betriebszeitdauer befahren wurden.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Maximalgeschwindigkeit durch eine Vorgabe festgelegt ist. Die Vorgabe lässt sich nicht ändern und kann beispielsweise durch Festverdrahtung festgelegt sein oder auch durch einen Wert in einem Speicher, der sich nicht ohne weiteres neu beschreiben lässt. Insbesondere lässt sich die Vorgabe nur nach Entsichern einer mechanischen oder elektronischen Sperre verändern. Es können ferner Zugangscodes vorgesehen sein. Dadurch lässt sich der Personenkreis einschränken, die die Maximalgeschwindigkeit vorgeben oder Einfluss auf diese haben. Insbesondere der Fahrer ist nicht Teil dieses Personenkreises. Ferner kann vorgesehen sein, dass keinerlei minimale Geschwindigkeit vorgegeben ist. Eine minimale Geschwindigkeit ist somit frei wählbar.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass eine (geometrische oder zeitliche) Fahrdistanz ermittelt wird, die zwischen einem aktuellen Ort des Kraftfahrzeugs und einem als nächstes anzufahrenden Haltepunkt liegt. Es kann die Fahrdistanz ermittelt werden durch eine Schätzung anhand zurückliegender Fahrdistanzen, oder anhand der Straßenkategorie, wobei den Straßenkategorien Fahrdistanzen zugeordnet sind; insbesondere ist einer Straßenkategorie mit höherem Rang eine längere Fahrdistanz zugeordnet, als einer Straßenkategorie mit im Vergleich hierzu geringerem Rang. Somit wird die Fahrdistanz ermittelt, die die bevorstehende Kurzstrecke bis zum nächsten (vorgegebenen) Haltepunkt betrifft. Die Fahrdistanz ist hierbei eine Strecke, insbesondere des vorgegebenen Streckenplans, welcher die abzufahrende Route des Kraftfahrzeugs wiedergibt. Die Fahrdistanz ist insbesondere die Strecke zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Haltepunkten. Für eine größere Fahrdistanz wird eine größere Maximalgeschwindigkeit vorgegeben, als für eine im Vergleich hierzu kleinere Fahrdistanz. Die Abhängigkeit zwischen Fahrdistanz und Maximalgeschwindigkeit ist somit eine steigende Abhängigkeit, vorzugsweise eine monoton steigende Abhängigkeit, die wertdiskret oder kontinuierlich sein kann. Zur Abbildung der Fahrdistanz auf die Maximalgeschwindigkeit kann eine Funktion verwendet werden, insbesondere Parameter, die eine Funktion definieren, oder es kann eine Look-up-Tabelle vorgesehen sein, in der Fahrdistanzen oder Intervalle von Fahrdistanzen Maximalgeschwindigkeiten gegenüber gestellt sind. Die Maximalgeschwindigkeit kann für eine Fahrdistanz unter einer vorgegebenen Streckenlänge, beispielsweise 100, 200 oder 500 Meter konstant sein, wobei erst bei Fahrdistanzen über der vorgegebenen Streckenlänge eine im Vergleich hierzu größere Maximalgeschwindigkeit vorgegeben wird. Die Abhängigkeit kann insbesondere stufenförmig sein mit 2, 3, 5 oder mehreren Maximalgeschwindigkeiten, die jeweils mit zunehmender Fahrdistanz ansteigen. Die Abhängigkeit ist hierbei in Hinblick auf die Maximalgeschwindigkeiten wertdiskret.
Eine weitere Möglichkeit ist es, dass für eine Fahrdistanz, die über einer vorgegebenen Streckenlänge liegt, die Maximalgeschwindigkeit um ein Inkrement erhöht wird. Das Inkrement kann konstant sein, ist jedoch vorzugsweise bei einer größeren Fahrdistanz größer, als bei einer im Vergleich hierzu kleineren Fahrdistanz. Das Inkrement kann somit monoton, streng monoton oder auch stufenförmig mit der Fahrdistanz ansteigen. Anstatt das Inkrement zu vergrößern, kann jedoch auch die Maximalgeschwindigkeit mehrmals um das Inkrement erhöht werden, wobei die Anzahl der Erhöhungsschritte mit der Fahrdistanz ansteigen kann. Das Inkrement ist eine positive Zahl. Die Maximalgeschwindigkeit kann auch ohne Vorliegen einer vorgegebenen Streckenlänge bzw. ohne einer entsprechenden Berücksichtigung um ein Inkrement erhöht werden, wobei entweder das Inkrement mit der Fahrdistanz ansteigt oder die Anzahl der Erhöhungsschritte, in denen jeweils die Maximalgeschwindigkeit um das Inkrement erhöht wird mit der Fahrdistanz ansteigt.
Insbesondere kann hierzu auch eine komplementäre Verringerung der Maximalgeschwindigkeit vorgegeben sein, wobei das Inkrement durch ein (negatives) Dekrement ersetzt wird und allgemein die Maximalgeschwindigkeit bei einer geringeren Fahrdistanz verringert wird, insbesondere um das Dekrement. Das Dekrement bzw. die Anzahl der Verringerungsschritte mittels des Dekrements ist umso größer, je kürzer die Fahrdistanz ist. Auch hier kann bei Unterschreiten einer vorgegebenen Streckenlänge die Maximalgeschwindigkeit verringert werden, wie es hier beschrieben ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Maximalgeschwindigkeit von einer vorausliegenden Fahrdauer abhängt. Diese Fahrdauer kann vorgegeben sein, etwa durch einen direkten numerischen Wert, durch eine Position oder einem Abstand zum nächsten, vorgegebenen Haltepunkt. Ferner kann die Fahrdauer auch wie oben bemerkt geschätzt werden, etwa anhand von Fahrdauern zurückgelegter Kurzstrecken. Die Maximaldauer wird erhöht, wenn eine vorausliegende Fahrdauer für das Kraftfahrzeug größer ist als eine vorgegebene Betriebszeitdauer des Kraftfahrzeugs. Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die vorausliegende Fahrdauer sich aus einer Strecke ergibt, die dem Kraftfahrzeug vorausliegt. Die Strecke kann die Strecke eines vorgegebenen Streckenplans sein, der wie der oben genannte Streckenplan ausgebildet sein kann. Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass eine (zeitliche oder geometrische) Fahrdistanz einer zurückliegenden Strecke (oder einer Mehrzahl zurückliegender Strecken) als Ausgangspunkt für eine Schätzung der vorausliegenden Fahrdauer oder Länge der vorausliegenden Kurzstracke verwendet wird.
Wenn die vorausliegende Fahrdauer für das Kraftfahrzeug insbesondere um mehr als eine vorgegebene Zusatzzeitdauer größer ist als eine vorgegebene Betriebszeitdauer des Kraftfahrzeugs, kann die Maximalgeschwindigkeit erhöht werden. Die vorgegebene Betriebszeitdauer ist die Betriebszeitdauer ab dem aktuellen Zeitpunkt bis zu einem vorgegebenen Betriebsende. Die Zusatzzeitdauer bildet einen zeitlichen Puffer. Die Maximalgeschwindigkeit wird daher umso mehr erhöht, je mehr die noch vorausliegende Fahrdauer die Zeitdauer bis zu einem vorgegebenen Betriebsende übersteigt. Diese Abhängigkeit kann wertkontinuierlich sein, kann zumindest abschnittsweise monoton steigend sein und ist insbesondere sprungförmig bzw. wertdiskret. Die Abhängigkeit kann vorgegeben werden mittels einer Funktion oder mittels von Parametern, die die Funktion definieren, oder auch mittels einer Look-up-Tabelle, in der Differenzen zwischen vorausliegender Fahrdauer und noch verbleibender Zeit bis zum Betriebsende verschiedene Maximalgeschwindigkeiten gegenüber gestellt sind.
Die Betriebszeitdauer ist insbesondere durch einen Endzeitpunkt vorgegeben. Dieser definiert das Betriebsende in zeitlicher Weise. Es ist vorgesehen, dass an dem Endzeitpunkt das Kraftfahrzeug einen vorgegebenen Streckenendpunkt erreichen soll. Der Streckenendpunkt ist insbesondere Teil des Streckenplans. Die Betriebszeitdauer kann ferner durch eine Soll-Betriebsdauer vorgegeben sein, beispielsweise eine Soll-Betriebsdauer die für die gesamte Strecke des abzufahrenden Streckenplans gilt. Die Soll-Betriebsdauer ist hierbei um eine Zeitdauer zu korrigieren (d. h. um eine Zeitdauer zu reduzieren, die seit dem Betriebsbeginn des Kraftfahrzeugs für den aktuellen Streckenplan bereits verstrichen ist). Es wird somit nur noch die verbleibende Betriebsdauer der Soll-Betriebsdauer berücksichtigt, um diese mit der vorausliegenden Fahrdauer zu vergleichen, die sich aus der noch (gesamten) vorausliegenden Strecke des vorgegebenen Streckenplans ergibt.
Die Maximalgeschwindigkeit kann ferner mittels Inkrementieren erhöht werden, wobei das betreffende Inkrement oder die Anzahl der Inkrementschritte umso größer ist, je mehr die vorausliegende Fahrdauer, die sich aus der vorausliegenden Strecke ergibt, die vorgegebene Betriebszeitdauer übersteigt. Die vorausliegende Fahrdauer ergibt sich aus der vorausliegenden Strecke anhand einer aktuellen Maximalgeschwindigkeit. Die vorausliegende Fahrdauer ergibt sich insbesondere aus der vorausliegenden Strecke durch Multiplikation mit dem Kehrwert der aktuellen Maximalgeschwindigkeit oder den Kehrwert einer korrigierten Maximalgeschwindigkeit. Eine korrigierte Maximalgeschwindigkeit entspricht der aktuellen Maximalgeschwindigkeit (d. h. vor dem Erhöhen), abzüglich eines vorgegebenen Korrekturfaktors, der die geringere Durchschnittsgeschwindigkeit während dem Abbremsen und dem Beschleunigen berücksichtigt. Der Korrekturfaktor kann ferner die Hälfte der Maximalgeschwindigkeit betragen, wobei die Korrektur vorgesehen wird durch eine gewichtete Summe des Korrekturfaktors und der aktuellen Maximalgeschwindigkeit, wobei die Gewichtung des Korrekturfaktors dem Streckenanteil der Beschleunigungs- und Abbremsphasen bezogen auf die vorausliegende Strecke entspricht.
Die Maximalgeschwindigkeit kann komplementär hierzu verringert werden, wenn die vorausliegende Fahrdauer unter der vorgegebenen Betriebszeitdauer bzw. der noch verbleibenden Betriebsdauer liegt. Je stärker die vorausliegende Fahrdauer, welche größer als die vorgegebene Betriebsdauer ist, von der vorgegebenen Betriebsdauer abweicht, desto geringer wird die Maximalgeschwindigkeit gewählt. Auch hierbei ist die Betriebszeitdauer vorzugsweise die noch verbleibende Dauer bis zu einem Betriebsende.
Nachdem, wie beschrieben, die Maximalgeschwindigkeit von der vorausliegenden Fahrdauer abhängen kann und/oder von der vorausliegenden Fahrdistanz, d. h. der Fahrdistanz bis zum nächsten Haltepunkt oder die gesamte verbleibende Fahrdistanz des Streckenplans abhängen kann, kann auch vorgesehen sein, dass die Maximalgeschwindigkeit von einer abgeschätzten Fahrdauer abhängen kann.
Die Fahrdauer wird hierbei anhand der Straßenart abgeschätzt. Da eine Straßenart auch mit einer Dichte von grundsätzlich möglichen Haltepunkten verknüpft ist, kann anhand der Straßenart auch die Fahrdauer bis zu einem nächsten anzufahrenden Haltepunkt wiedergeben. Ist die Straße beispielsweise eine Landstraße, so ist zu erwarten, dass die Fahrdauer bis zum nächsten anzufahrenden Haltepunkt größer ist, als beispielsweise einer Ortsstraße, an der üblicherweise deutlich mehr grundsätzlich mögliche Haltepunkte pro Strecke liegen, als bei Landstraßen, welche im allgemeinen nur weiter voneinander entfernte Haltepunkte bieten. Es wird daher eine Fahrdauer bis zu einem nächsten anzufahrenden Haltepunkt eines vorgegebenen Streckenplans anhand einer Straßenart abgeschätzt. Die Straßenart ist für den vorgegebenen Streckenplan in einem Navigationsgerät hinterlegt. Für eine höhere Straßenkategorie wird eine größere Fahrdauer angenommen als bei einer im Vergleich hierzu geringeren Straßenkategorie. Die Straßenkategorie ist nach abnehmenden Nutzungsbeschränkungen geordnet. Für eine größere geschätzte Fahrdauer wird eine größere Maximalgeschwindigkeit vorgegeben als für eine im Vergleich hierzu kürzere Fahrdauer. Somit richtet sich die Maximalgeschwindigkeit nach der Anzahl von prinzipiell möglichen Halts pro Streckenlänge, da auch diese Anzahl von Halts pro Streckenlänge eine Fahrdauer abgeschätzt werden kann, insbesondere ohne die konkrete Fahrdauer bis zum nächsten Haltepunkt zu kennen. Grundsätzlich kann auch eine größere Maximalgeschwindigkeit für eine höhere Straßenkategorie vorgesehen sein, als für eine niedrigere Straßenkategorie. Die Straßenkategorie kann vorgegeben sein gemäß den Begriffsdefinitionen der World Road Association (insbesondere Definitionen der PIARC, Permanent International Association of Road Congresses).
Schließlich kann vorgesehen sein, dass die Maximalgeschwindigkeit als Konstante vorgegeben ist, beispielsweise in einem Speicher hinterlegt ist. Dieser Speicher gewinnt insbesondere mittels Sicherungsmechanismen vor äußeren Zugriffen geschützt sein, beispielsweise durch eine mechanische oder elektronische Sperre.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass als eine weitere Voraussetzung ein weiteres Beschleunigen über die Maximalgeschwindigkeit hinaus nur dann unterbunden wird, wenn seit einem Beginn einer Betriebsdauer oder seit dem Beginn der ersten Kurzstrecke eine vorgegebene Anfangszeitdauer verstrichen ist oder eine vorgegebene Anfangsstrecke bereits zurückgelegt wurde. Dadurch ist es möglich, dass dem Fahrer die Fahrweise für eine erste Strecke freigestellt wird und erst nach dem vollständigen Befahren der Strecke die erfindungsgemäße Geschwindigkeitsbeschränkung in Kraft tritt. So kann das Kraftfahrzeug zunächst von einem Zentrallager aus, das den Startpunkt bildet, ohne Begrenzung fahren, und erst mit der ersten Kurzstrecke wird das Fahrverhalten durch die erfindungsgemäße Geschwindigkeitsbeschränkung beschränkt. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Begrenzung nur dann in Kraft treten (und ansonsten aufgehoben sein), wenn ein vorab definiertes Gebiet befahren wird. Das Gebiet kann durch Geokoordinaten oder durch Straßenkategorien definiert sein.
Ferner wird eine Antriebsteuervorrichtung für ein Fahrzeug in einem Elektro- oder Hybridantrieb vorgeschlagen. Die Antriebsteuervorrichtung umfasst eine Leistungsanfrageeingabeschnittstelle, beispielsweise eine Fahrpedal-Eingabeschnittstelle eingerichtet zum Anschluss eines Fahrpedals des Kraftfahrzeugs. Ferner ist die Leistungsanfrageeingabeschnittstelle eingerichtet zum Empfang eines Signals, dass die gewünschte Leistung des Antriebs wiedergibt, wobei das Signal von einem Benutzereingabeelement wie einem Fahrpedal vorgesehen sein kann oder von einer Steuerungs- oder Regelungseinheit des Kraftfahrzeugs. Die Schnittstelle kann auch indirekt zum Anschluss eines Fahrpedals vorgesehen sein, wobei an der Schnittstelle eine Steuereinheit direkt angeschlossen ist, welche wiederum von dem Fahrpedal Signale empfängt.
Die Antriebsteuervorrichtung umfasst ferner eine Kraftfahrzeuggeschwindigkeits-Eingabeschnittstelle, die eingerichtet ist zum Empfang eines Geschwindigkeitssignals, dass die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs wiedergibt. Diese Schnittstelle kann daher eingerichtet sein, von einer zentralen Einheit die aktuelle Kraftfahrzeuggeschwindigkeit zu empfangen, oder kann eingerichtet sein, von einem Geschwindigkeitsmessgerät oder einem Drehzahlmessgerät Daten zu empfangen, die unmittelbar die aktuelle Kraftfahrzeuggeschwindigkeit wiedergeben. Insbesondere wenn ein Navigationsgerät vorliegt, kann dieses die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit an die sog. Schnittstelle abgeben, so dass die Schnittstelle eingerichtet ist zur Verbindung mit einem Navigationsgerät.
Die Antriebsteuervorrichtung umfasst zudem eine Ausgabeschnittstelle eingerichtet zum Anschluss an einen Antrieb. Die Ausgabeschnittstelle ist ferner eingerichtet zur Abgabe eines Leistungs-Ansteuerungssignals an den Antrieb. Die Ausgabeschnittstelle ist insbesondere zum steuernden Anschluss an den Antrieb eingerichtet.
Schließlich umfasst die Antriebsteuervorrichtung eine Geschwindigkeitsbeschränkungseinrichtung. Diese Einrichtung ist mit den genannten Schnittstellen verbunden. Die Geschwindigkeitsbeschränkungseinrichtung ist eingerichtet, das Geschwindigkeitssignal mit einer vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit zu vergleichen, die geringer ist als eine gesetzlich zulässige Höchstgeschwindigkeit, die für die von dem Kraftfahrzeug befahrene Straße gilt. Die Geschwindigkeitsbeschränkungseinrichtung ist ferner eingerichtet, die Weitergabe des Signals, das die Fahrpedalstellung wiedergibt, an die Ausgabeschnittstelle zu unterdrücken, wenn das Geschwindigkeitssignal die Maximalgeschwindigkeit übersteigt, um das Kraftfahrzeug nicht weiter zu beschleunigen. Die Geschwindigkeitsbeschränkungseinrichtung ist eingerichtet, ein Leistungssignal an die Ausgabeschnittstelle abzugeben, welches eine Leistung repräsentiert, die zu der Maximalgeschwindigkeit führt, wenn das Geschwindigkeitssignal die Maximalgeschwindigkeit übersteigt.
In einer Ausführungsform der Antriebsteuervorrichtung ist die Maximalgeschwindigkeit in einem Speicher abgelegt. Der Speicher weist eine mechanische oder elektronische Sperre auf, welche in einem gesperrten Zustand Änderungen der gespeicherten Maximalgeschwindigkeit von außen nicht zulässt. Eine elektronische Sperre kann insbesondere eine Codesperre umfassen und eine mechanische Sperre kann beispielsweise ein Schloss umfassen. Die Sperre kann Merkmale der anhand des Verfahrens beschriebenen Sperre aufweisen. Alternativ oder in Kombination hierzu kann ein Speicher vorgesehen sein, in dem vorgegebene Haltepunkte abgelegt sind. Die Haltepunkte sind vorgesehen, von dem Kraftfahrzeug in einem Liefermodus nacheinander abgefahren zu werden. Insbesondere kann in dem Speicher ein Streckenplan vorgesehen sein, der die vorgegebenen Haltepunkte und/oder vorgegebene Kurzstrecken umfasst. Der Streckenplan kann ferner Straßenkategorien umfassen, die den Kurzstrecken bzw. den Strecken zwischen den Haltepunkten zugeordnet sind.
Die Antriebsteuervorrichtung kann ferner ein Navigationsgerät oder ein Anschluss für ein Navigationsgerät umfassen. Die Antriebsteuervorrichtung weist ferner einen Streckenlängenschätzer auf, der eingerichtet ist, anhand von Streckendaten und Ortsdaten des Navigationsgerätes und anhand der Haltepunkte eine Fahrdistanz bis zu dem nächsten Haltepunkt zu schätzen. Hierbei kann das Navigationsgerät einen Speicher aufweisen, in dem die Streckendaten vorgesehen sind. Alternativ hierzu kann das Navigationsgerät einen Eingang aufweisen, an dem Streckendaten von außen angelegt werden können. Das Navigationsgerät umfasst vorzugsweise ferner einen Positionssensor, mit dem dieser den aktuellen Ort des Kraftfahrzeugs bestimmen kann, wobei die aktuellen Positionen des Fahrzeugs als Ortsdaten abgegeben werden. Eine Alternative sieht vor, dass der Streckenlängenschätzer eingerichtet ist, eine Fahrdistanz und insbesondere eine Streckenlänge zu schätzen, die bis zum Ende der (aktuellen) Kurzstrecke zu überwinden ist. Hierzu kann der Streckenlängenschätzer einen Extrapolator, insbesondere eine Mittelungseinrichtung, umfassen, der örtliche oder zeitliche Fahrdistanzen zurückliegender Kurzstrecken erfasst und eingerichtet ist, aus diesen die aktuelle, bis zum Ende der aktuelle befahrenen Kurzstrecke verbleibende Fahrdistanz zu schätzen.
Die Geschwindigkeitsbeschränkungseinrichtung weist eine Abbildung auf, die einer größeren Fahrdistanz eine höhere Maximalgeschwindigkeit zuweist als einer im Vergleich hierzu geringeren Fahrdistanz. Die Abbildung kann insbesondere als Look-up-Tabelle vorgesehen sein innerhalb eines Speichers, oder kann in Form einer Funktion vorgesehen sein, deren bestimmende Funktionsparameter in einen Speicher abgelegt sind.
Ferner kann die Geschwindigkeitsbeschränkungseinrichtung eingerichtet sein, die Maximalgeschwindigkeit um ein Inkrement zu erhöhen, wenn die Fahrdistanz über einer vorgegebenen Streckenlänge liegt. Hierzu kann die Geschwindigkeitsbeschränkungseinrichtung ein Addierer umfassen, um die Maximalgeschwindigkeit um das Inkrement zu erhöhen. Ferner kann die Geschwindigkeitsbeschränkungseinrichtung hierzu einen Vergleicher sowie die vorgegebene Streckenlänge aufweisen, um die Fahrdistanz mit der Streckenlänge zu vergleichen. Die vorgegebene Streckenlänge kann in der Geschwindigkeitsbeschränkungseinrichtung fest vorgegeben sein oder kann in einem Speicher abgelegt sein, der mit der Geschwindigkeitsbeschränkungseinrichtung verbunden ist.
Die Geschwindigkeitsbeschränkungseinrichtung weist eine Abbildung auf, die einer größeren Fahrdistanz ein größeres Inkrement zuweist, als einer im Vergleich hierzu kleineren Fahrdistanz. Dadurch kann die Maximalgeschwindigkeit für größere Fahrdistanzen mehr erhöht werden, als im Vergleich hierzu kleineren Fahrdistanzen. Die Abbildung ordnet insbesondere eine Fahrdistanz, die unter einem vorgegebenen Mindestwert liegt, ein Inkrement von null. Mit dieser Eigenschaft wird die Maximalgeschwindigkeit erst dann erhöht, wenn die Fahrdistanz über einem vorgegebenen Mindestwert liegt. Der Mindestwert und die vorgegebene Streckenlänge haben hierbei den gleichen Zweck. Insbesondere gibt der Mindestwert die vorgegebene Streckenlänge wieder und kann in der Antriebsteuervorrichtung und insbesondere in der Geschwindigkeitsbeschränkungseinrichtung vorgesehen sein.
Einer größeren Fahrdistanz kann ein größeres Inkrement zugewiesen sein, als einer kleineren Fahrdistanz. Alternativ kann jedoch das Inkrement auch konstant vorgegeben sein, insbesondere in einem Speicher. Vorzugsweise sind weder das Inkrement noch die vorgegebene Fahrdistanz von außen veränderbar, so dass diese vorzugsweise in einem Speicher vorliegen, der mit einem Sicherungsmechanismus vor Manipulation geschützt ist. Der Sicherungsmechanismus kann hierbei der mechanischen oder elektronischen Sperre entsprechen, wie sie oben vorangehend beschrieben ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Antriebsteuervorrichtung ein Navigationsgerät oder einen Anschluss hierfür. Die Antriebsteuervorrichtung umfasst ferner einen Fahrdauerschätzer, der eingerichtet ist, anhand mindestens einer zurückliegenden Strecke oder mittels einer vorausliegenden Strecke, die im Navigationsgerät gespeichert ist, eine vorausliegende Fahrdauer zu schätzen. Um anhand mindestens einer zurückliegenden Strecke die Fahrdauer zu schätzen, kann der Fahrdauerschätzer einen Extrapolator aufweisen, wie es im Rahmen der Beschreibung des Verfahrens hierin beschrieben ist. Die vorausliegende Strecke kann alternativ in einem Speicher vorgesehen sein, der mit dem Navigationsgerät verbunden ist.
Die Antriebsteuervorrichtung weist ferner eine Zeiterfassungseinheit mit einer darin vorgesehenen verbleibenden Betriebsdauer auf. Die Zeiterfassungseinheit kann insbesondere eine Gesamtbetriebsdauer aufweisen, wobei diese vorzugsweise unverändert in der Zeiterfassungseinheit abgelegt ist. Die Antriebsteuervorrichtung ist eingerichtet, die Maximalgeschwindigkeit umso mehr zu erhöhen, je mehr die vorausliegende Fahrdauer über der Betriebsdauer liegt. Insbesondere ist die Antriebsteuervorrichtung eingerichtet, die Maximalgeschwindigkeit umso mehr zu erhöhen, je mehr die vorausliegende Fahrdauer über der Betriebsdauer einschließlich einer vorgegebenen Zusatzzeitdauer liegt. Somit wird die Maximalgeschwindigkeit im letztgenannten Fall erst dann erhöht, wenn auch die Zusatzzeitdauer bereits aufgebraucht ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die 1 zeigt ein Kraftfahrzeug mit einer Ausführungsform der hier beschriebenen Antriebsteuervorrichtung sowie zur näheren Erläuterung des hier beschriebenen Verfahrens; und
Die 2 zeigt einen beispielhaften Geschwindigkeitsverlauf zur näheren Erläuterung des Verfahrens.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 zeigt ein Kraftfahrzeug mit einer Ausführungsform einer Antriebsteuervorrichtung, wie sie hier beschrieben ist. Das Kraftfahrzeug 10 umfasst einen rekuperationsfähigen Antrieb 20 sowie eine Antriebsteuervorrichtung 30. Die Antriebsteuervorrichtung umfasst einen Speicher 32, in dem vorgegebene Haltepunkte abgelegt sind. Diese sind dafür vorgesehen, von dem Kraftfahrzeug in einem Liefermodus nacheinander abgefahren zu werden.
Die Antriebsteuervorrichtung umfasst ferner eine Leistungsanfrageeingabeschnittstelle in Form einer Fahrpedal-Eingabeschnittstelle 34, die über einen Fahrpedalstellungssensor 36 mit einem Fahrpedal 38 verbunden ist. Die Fahrpedal-Eingabeschnittstelle 34 ist eingerichtet, Signale zu empfangen, die die Stellung des Fahrpedals 38 wiedergeben.
Die Antriebsteuervorrichtung 30 umfasst ferner eine Kraftfahrzeuggeschwindigkeits-Eingabeschnittstelle 40. Diese kann funktionell mit einem Rad des Fahrzeugs verbunden sein, wobei diese Verbindung über eine punktierte Linie in 1 dargestellt ist. Im Fahrzeug kann eine Geschwindigkeitserfassungseinheit 42 vorgesehen sein, die die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 10 umfasst, beispielsweise über die Bewegung der Räder des Fahrzeugs 10.
Schließlich umfasst die Antriebsteuervorrichtung 30 eine Ausgabeschnittstelle 50, die über eine Antriebsansteuerung 22 mit dem Antrieb 20 verbunden ist. Über die Antriebsansteuerung 22 gibt die Ausgabeschnittstelle 50 ein Leistungsansteuerungssignal an den Antrieb 20 ab. Der Antrieb erzeugt eine entsprechende Traktionsleistung, die gemäß dem Pfeil 24 an die Räder des Fahrzeugs 10 abgegeben werden.
Die Antriebsteuervorrichtung 30 umfasst ferner eine Geschwindigkeitsbeschränkungseinrichtung 60, die mit den Schnittstellen 34, 40 und 50 verbunden ist. Die Geschwindigkeitsbeschränkungseinrichtung 60 ist eingerichtet, das von der Schnittstelle 34 stammende Signal bei der Weitergabe an die Ausgabeschnittstelle 50 zu unterdrücken oder in der Größe zu beschränken. Dadurch wird von der Geschwindigkeitsbeschränkungseinrichtung 60 die Geschwindigkeitsvorgabe des Fahrpedals 38 nur beschränkt an den Antrieb 20 weiter gegeben.
Es ist ein Speicher 70 vorgesehen, in dem die Maximalgeschwindigkeit abgelegt ist. Der Speicher 70 umfasst eine elektronische Sperre 72, die in gesperrten Zustand eine Manipulation der in dem Speicher 70 gespeicherten Maximalgeschwindigkeit verhindert.
Die Antriebsteuervorrichtung kann ferner ein Navigationsgerät 80 umfassen, in dem die Haltepunkte abgelegt sind. Somit kann das Navigationsgerät 80 den Speicher 32 umfassen. In einer nicht dargestellten optionalen Ausführungsform ist der Speicher 32 getrennt von dem Navigationsgerät 80 und kann mit diesem zur Übertragung der Haltepunkte verbunden sein. Eine weitere optionale Variante sieht vor, dass das Navigationsgerät 80‘, gestrichelt dargestellt, nicht Teil der Antriebsteuervorrichtung 30 ist. Die Antriebsteuervorrichtung 30 umfasst dann einen Anschluss, der in 1 an der linken Seite des Rechtecks dargestellt ist, welches die Antriebsteuervorrichtung 30 wiedergibt. Der dort dargestellte Pfeil zeigt eine Übertragungsrichtung für Daten, die von dem Navigationsgerät 80‘ über den genannten Anschluss an die Antriebsteuervorrichtung 30 übertragen werden. Diese Daten umfassen Wegpunkte, Streckenlängen, die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit, die Straßenkategorie der aktuellen und/oder der vorausliegenden Strecke(n), Haltepunkte und/oder einen Teil des Streckenplans oder den vollständigen Streckenplan. Mit diesen Daten führt die Antriebsteuervorrichtung 30 das hier beschriebene Verfahren aus. Wenn die Antriebsteuervorrichtung 30 den optionalen Anschluss umfasst, über die das Navigationsgerät 80‘ angeschlossen werden kann, ist das Navigationsgerät 80 obsolet und kann weggelassen werden. Es werden entweder das Navigationsgerät 80‘ und der zugehörige Anschluss der Antriebsteuervorrichtung 30 einerseits oder das Navigationsgerät 80 innerhalb der Antriebsteuervorrichtung 30 andererseits verwendet.
Die Antriebsteuervorrichtung 30 kann ferner einen Streckenlängenschätzer 90 aufweisen, der von dem Speicher 32 oder von dem Navigationsgerät 80 Wegpunkte erhält. Der Streckenlängerschätzer 90 ist über den gestrichelt dargestellten Pfeil mit dem Speicher 32 oder dem Navigationsgerät 80 verbunden. Der Streckenlängenschätzer 90 ist eingerichtet, anhand der Wegpunkte im Speicher 32 oder in dem Navigationsgerät 80 die vorausliegende Fahrdistanz bis zu dem nächsten Haltepunkt zu schätzen. Der Schätzer kann ferner von dem Navigationsgerät Ortsdaten erhalten um die aktuelle Position des Fahrzeugs 10 zu ermitteln und durch Vergleich mit dem nächsten anzufahrenden Haltepunkt, der in dem Navigationsgerät 80 oder in dem Speicher 32 hinterlegt ist, die Fahrdistanz bis zu dem nächsten Haltepunkt zu schätzen.
Die Antriebsteuervorrichtung 30 und insbesondere die Geschwindigkeitsbeschränkungseinrichtung 60 kann eine Höchstgeschwindigkeitsänderungseinrichtung 62 aufweisen, die die Höchstgeschwindigkeit des Speichers 70 abändern kann. Eine Abbildung 92 ist dem Streckenlängenschätzer 90 nachgeschaltet und bildet die geschätzte Streckenlänge, die von dem Streckenlängenschätzer 90 ermittelt wird, auf eine Höchstgeschwindigkeit ab. Eine (vorausliegende) Streckenlänge (der nächsten zu befahrenden Kurzstrecke), die größer als eine weitere Streckenlänge ist, kann wie beschrieben von der Abbildung 92 auf eine größere Höchstgeschwindigkeit abgebildet werden als die weitere, kleinere Streckenlänge. Die Höchstgeschwindigkeitsänderungseinrichtung 62 erhält von der Abbildung 92, eine höhere Höchstgeschwindigkeit oder einen positiven Änderungswert, wenn die Wegstrecke bis zum nächsten Haltepunkt größer ist als ein Mindestwert und erhält die für die Geschwindigkeitsbeschränkungseinrichtung geltende Maximalgeschwindigkeit. Die Abbildung 92 kann ein sprunghaftes Ansprechverhalten haben, wobei erst ab Wegstrecken, die größer als ein vorgegebener Wert sind, die Höchstgeschwindigkeitsänderungseinrichtung 62 zu Änderung der Höchstgeschwindigkeit anzusteuern, um bei Wegstrecken, die kürzer als dieser Wert sind, die Maximalgeschwindigkeit nicht zu ändern.
Alternativ kann die Abbildung 92 relative Höchstgeschwindigkeitsänderungen abgeben, etwa eine positive, wenn die nächste Streckenlänge größer ist als eine vorangehende und eine negative, wenn die nächste Streckenlänge kleiner ist als eine vorangehende und eine negative. Die Änderung kann als Inkrement oder Dekrement vorgesehen werden, wie es hierin beschrieben ist. Die Abbildung kann eine Hystereseverhalten aufweisen oder erst ab Unterschieden eine Höchstgeschwindigkeitsänderungen abgeben, deren Betrag größer als ein vorgegebener Wert ist, um die Maximalgeschwindigkeit bei geringfügigen Streckenlängenänderungen nicht zu ändern. Unabhängig von der Arbeitsweise der Abbildung kann diese auf vielfältige Weise realisiert werden, etwa als Funktion, die als Programmabschnitt auf einem Prozessor abläuft, als festverdrahtete Funktion in einer digitalen Schaltung oder als Analogschaltung. Die Abbildung entspricht einer zumindest abschnittsweise monoton und/oder abschnittsweise streng monoton steigenden Abhängigkeit.
Alternativ kann die Abbildung eine Straßenkategorie auf die Mindestgeschwindigkeit abbilden oder kann die Differenz zwischen der vorausliegenden Fahrdauer (basierend auf der noch abzufahrenden Wegstrecke bezogen auf die aktuelle Mindestgeschwindigkeit) und der verbleibenden Betriebsdauer auf die Mindestgeschwindigkeit abbilden. Die Straßenkategorie wird von dem Navigationsgerät 80 oder über den Anschluss zu dem Navigationsgerät 80‘ abgerufen. Die Fahrdauer wird von einem Fahrdauerschätzer ermittelt, der an die Stelle des Streckenlängenschätzers der 1 tritt und mit den gleichen Zeichenelementen dargestellt werden kann wie der Streckenlängenschätzer 90.
Die Höchstgeschwindigkeitsänderungseinrichtung 62 kann gemäß der Abbildung 92 die Maximalgeschwindigkeit gemäß der Vorgabe der Abbildung 92 erhöhen oder kann die Höchstgeschwindigkeit um ein Inkrement erhöhen, das wiederum von der Abbildung 92 gebildet wird. In einer alternativen Ausführungsform legt die Höchstgeschwindigkeitsänderungseinrichtung die geltende Höchstgeschwindigkeit in den Speicher 70 ab, so dass diese für die Geschwindigkeitsbeschränkungseinrichtung 60 abrufbar bleibt.
Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass die Antriebsteuervorrichtung eine Zeiterfassungseinheit 98 umfasst, in welcher eine Gesamtbetriebsdauer oder eine verbleibende Betriebsdauer abgelegt ist. Die Zeiterfassungseinheit 98 gibt ein entsprechendes Signal an die Höchstgeschwindigkeitsänderungseinrichtung ab, wenn eine vorausliegende Fahrdauer über der verbleibenden Betriebsdauer liegt. Hierzu kann die Zeiterfassungseinheit 98 mit dem Navigationsgerät 80 oder mit dem Speicher 32 verbunden sein, um von diesem die verbleibende Wegstrecke bis zu einem Endpunkt abzurufen und um daraus die vorausliegende Fahrdauer abzuschätzen. Die Zeiterfassungseinheit 98 ist eingerichtet, die vorausliegende Fahrdauer mit der Betriebsdauer zu vergleichen ggf. einschließlich einer vorgegebenen Zusatzzeitdauer, die in der Zeiterfassungseinheit 98 vorliegen kann. Die Zeiterfassungseinheit ist ferner eingerichtet, ein Signal zu erzeugen, dass den (positiven) Unterschied zwischen der vorausliegenden Fahrdauer und der Betriebsdauer wiedergibt, um diesen die Höchstgeschwindigkeitsänderungseinrichtung 62 zu übermitteln. Die Höchstgeschwindigkeitsänderungseinrichtung 62 ändert die für die Antriebsteuervorrichtung 60 geltende Höchstgeschwindigkeit gemäß dem Signal, dass die Zeiterfassungseinheit 98 abgibt.
Die 2 zeigt einen beispielhaften Verlauf der Geschwindigkeit v eines Kraftfahrzeugs, das verfahrensgemäß betrieben wird, gegenüber der Zeit t. Zum Zeitpunkt t0 beginnt eine erste Fahrstrecke S1 bis zu einem ersten Haltepunkt. Hierbei betätigt der Fahrer das Fahrpedal, wobei ab dem Erreichen der Geschwindigkeit v1 eine weitere Beschleunigung verfahrensgemäß unterbunden wird und sich eine erste Höchstgeschwindigkeit v1 einstellt. Die gestrichelten Linien A und B zeigen einen Verlauf, der sich ohne eine verfahrensgemäße Begrenzung auf eine Höchstgeschwindigkeit ergeben würde. Es ist unmittelbar ersichtlich, dass eine derartige Verfahrensweise, wie sie die Linien A und B darstellen, zu einer geringeren Effizienz führen würden, da die mit der Linie A aufgebaute kinetische Energie sofort wieder gemäß der Linie B abgebaut wird, wobei sowohl der Aufbau als auch der Abbau der kinetischen Energie des Kraftfahrzeugs mit der Erzeugung von Verlustenergie verknüpft ist.
Die zweite Strecke S2 ist länger als die erste Strecke S1, wobei verfahrensgemäß dies berücksichtigt wird durch eine höhere Maximalgeschwindigkeit v2. Die Differenz dv ergibt sich dadurch, dass die Strecke S2 größer als die Strecke S1 ist und daher verfahrensgemäß die Höchstgeschwindigkeit v2 größer als die Höchstgeschwindigkeit v1 ist. Ferner kann die Höchstgeschwindigkeit nicht bereits zu Beginn der Strecke S2, sondern erst im Verlauf der Strecke S2 kontinuierlich erhöht werden (oder stufenweise). Die Erhöhung ist mit der strichpunktierten Linie in 2 dargestellt. Es ergibt sich eine energieeffiziente Fahrweise, ohne dass die Fahrdauer besonders stark vergrößert würde.
Die letzte Strecke S3 hat eine Länge, die der Länge der Strecke S1 entspricht, wird jedoch mit einer höheren Höchstgeschwindigkeit v3 verknüpft, da zum Zeitpunkt TE die Betriebsdauer endet und zu Beginn der Strecke S3 ermittelt wurde, dass die Maximalgeschwindigkeit erhöht werden muss, um zu verhindern, dass die vorausliegende Fahrdauer für die Strecke S3 über der Betriebsdauer (definiert durch Endpunkt TE) liegt. Mit anderen Worten wurde zu Beginn von S3 oder davor die vorausgehende Fahrdauer für die Strecke S3 ermittelt und der verbleibenden Betriebsdauer gegenübergesetzt, die mit TE endet. Die Erhöhung der Höchstgeschwindigkeit v3 gegenüber der Höchstgeschwindigkeit v1 kann gemäß einer steigenden Funktion abhängen von der Zeitdauer, um die die vorausliegende Fahrdauer für die Strecke S3 über der noch zur Verfügung stehenden Betriebsdauer liegt.
Ferner kann das Verfahren und die Antriebsteuervorrichtung zur Steuerung einer Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs vorgesehen sein, das nicht im Liefermodus Kurzstrecken abfährt, sondern auch vorgegebene oder nicht vorgegebene Strecken, die länger als die hier erwähnten Kurzstrecken sind. Insbesondere kann das hier beschriebene Verfahren und Steuerung zur Steuerung eines Antriebs eines Kraftfahrzeugs verwendet werden, das für den Individualverkehr verwendet wird, etwa ein Personenkraftwagen eingesetzt für den Individualverkehr.
Bezugszeichenliste

10: Kraftfahrzeug
20: Antrieb
22: Antriebsansteuerung
24: Pfeil, der die Abgabe der Traktionsleistung wiedergibt
30: Antriebsteuervorrichtung
32: Speicher für Haltepunkte
34: Fahrpedal-Eingabeschnittstelle (Leistungsanfrageeingabeschnittstelle)
36: Fahrpedalstellungssensor
38: Fahrpedal
40: Kraftfahrzeuggeschwindigkeits-Eingabeschnittstelle
42: Geschwindigkeitserfassungseinheit
50: Ausgabeschnittstelle
60: Geschwindigkeitsbeschränkungseinrichtung
70: Speicher für die Maximalgeschwindigkeit
72: Sperre des Speichers
80: Navigationsgerät (innerhalb der Einheit 30)
80‘: Navigationsgerät (außerhalb der Einheit 30)
90: Streckenlängenschätzer
92: Abbildung
98: Zeiterfassungseinheit
v, v1–v3: Geschwindigkeit
t: Zeit
t0,: Zeitpunkte
S1–S3: Fahrstrecke
A, B: Linien, Geschwindigkeitsverlauf
dv: Differenz von Geschwindigkeiten

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 2605561 [0002]

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs (10) mit einem Antrieb (20), das in einem Liefermodus Kurzstrecken abfährt, mit den Schritten: Erfassen einer Leistungsanfrage an einer Leistungsanfrageeingabeschnittstelle des Kraftfahrzeugs, und Beschleunigen des Kraftfahrzeugs (30) durch Ansteuern des Antriebs (20) des Kraftfahrzeugs gemäß der Leistungsanfrage, wobei das Kraftfahrzeug unabhängig von der Leistungsanfrage nicht weiter beschleunigt wird, wenn die Geschwindigkeit (v) des Kraftfahrzeugs über einer vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit (v1–v3) liegt, die geringer ist als eine gesetzliche zulässige Höchstgeschwindigkeit, die für das Kraftfahrzeug oder für die von dem Kraftfahrzeug (10) befahrene Straße gilt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Maximalgeschwindigkeit (v1–v3) durch eine Vorgabe festgelegt ist und sich die Vorgabe nicht ändern lässt oder nur nach Entsichern einer mechanischen oder elektronischen Sperre (72) veränderbar ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend: Ermitteln oder Schätzen einer Fahrdistanz, die zwischen einem aktuellen Ort des Kraftfahrzeugs und einem als nächstes anzufahrenden Haltepunkt eines vorgegebenen Streckenplans liegt, wobei die Fahrdistanz anhand einer vorgegebenen Kurzstrecke die Fahrdistanz ermittelt wird oder die Fahrdistanz anhand zumindest einer zurückliegenden Kurzstrecke ermittelt wird, wobei ferner für eine größere Fahrdistanz eine größere Maximalgeschwindigkeit (v1–v3) vorgegeben wird als für eine im Vergleich hierzu kleinere Fahrdistanz, oder wobei für eine Fahrdistanz, die über einer vorgegebenen Streckenlänge liegt, die Maximalgeschwindigkeit (v1–v3) um ein Inkrement erhöht wird, insbesondere um ein Inkrement, das bei einer größeren Fahrdistanz größer ist, als bei einer im Vergleich hierzu kleineren Fahrdistanz.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Maximalgeschwindigkeit (v1–v3) erhöht wird, wenn eine vorausliegende Fahrdauer, die sich aus einer für das Kraftfahrzeug (10) vorausliegenden Strecke eines vorgegebenen Streckenplans ergibt, oder die aus zumindest einer bereits befahrenen Kurzstrecke geschätzt wird, um mehr als eine vorgegebene Zusatzzeitdauer größer ist als eine vorgegebene Betriebszeitdauer des Kraftfahrzeugs (10), wobei die Betriebszeitdauer insbesondere durch einen Endzeitpunkt vorgegeben ist, an dem das Kraftfahrzeug (10) einen vorgegebenen Streckenendpunkt erreichen soll, oder durch eine Soll-Betriebsdauer vorgegeben ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend: Abschätzen einer Fahrdauer bis zu einem als nächstes anzufahrenden Haltepunkt eines vorgegebenen Streckenplans oder Abschätzen einer Fahrdauer bis zu einem als nächstes auftretenden Haltepunkt anhand einer Straßenart, die für den vorgegeben Streckenplan in einem Navigationsgerät (80, 80‘) hinterlegt ist, wobei für eine höhere Straßenkategorie eine größere Fahrdauer angenommen wird als bei einer im Vergleich hierzu geringeren Straßenkategorie, wobei die Straßenkategorie nach abnehmenden Nutzungsbeschränkungen geordnet sind, wobei für eine größere geschätzte Fahrdauer eine größere Maximalgeschwindigkeit (v1–v3) vorgegeben wird, als für eine im Vergleich hierzu kürzere Fahrdauer.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Maximalgeschwindigkeit (v1, v3) als Konstante vorgegeben ist.
Antriebsteuervorrichtung (30) für ein Kraftfahrzeug (10) mit einem Antrieb, umfassend: eine Fahrpedal-Eingabeschnittstelle (34) eingerichtet zum Anschluss eines Fahrpedals (38) des Kraftfahrzeugs (10) sowie zum Empfang eines Signals, das die Fahrpedalstellung des Fahrpedals (38) wiedergibt; eine Kraftfahrzeuggeschwindigkeits-Eingabeschnittstelle (40), eingerichtet zum Empfang eines Geschwindigkeitssignals, das die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (10) wiedergibt; eine Ausgabeschnittstelle (50) eingerichtet zum Anschluss an einen Antrieb (20) sowie zur Abgabe eines Ansteuerungssignals an den Antrieb (20); und eine Geschwindigkeitsbeschränkungseinrichtung (60), die mit den Schnittstellen (34, 40, 50) verbunden ist, wobei die Geschwindigkeitsbeschränkungseinrichtung (60) eingerichtet ist, das Geschwindigkeitssignal mit einer vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit (v1–v3) zu vergleichen, die geringer ist als eine gesetzliche zulässige Höchstgeschwindigkeit, die für das Kraftfahrzeug oder die von dem Kraftfahrzeug befahrene Straße gilt, und die Geschwindigkeitsbeschränkungseinrichtung (60) ferner eingerichtet ist, die Weitergabe des Signals, das die Fahrpedalstellung wiedergibt, an die Ausgabeschnittstelle (50) zu unterdrücken, wenn das Geschwindigkeitssignal die Maximalgeschwindigkeit (v1–v3) übersteigt, um das Kraftfahrzeug (10) nicht weiter zu beschleunigen.
Antriebsteuervorrichtung (30) nach Anspruch 7, wobei die Maximalgeschwindigkeit (v1–v3) in einem Speicher (70) abgelegt ist, der eine mechanische oder elektronische Sperre (72) aufweist, welche in einem gesperrten Zustand Änderungen der gespeicherten Maximalgeschwindigkeit (v1–v3) von außen nicht zulässt oder zumindest erschwert und/oder wobei ein Speicher (32) vorgesehen ist, in dem vorgegebene Haltepunkte abgelegt sind, die vorgesehen sind, von dem Kraftfahrzeug (10) in einem Liefermodus nacheinander abgefahren zu werden.
Antriebsteuervorrichtung (30) nach Anspruch 7 oder 8, die ferner ein Navigationsgerät (80) umfasst oder einen Anschluss für ein Navigationsgerät (80‘) aufweist, und die zudem einen Streckenlängenschätzer aufweist, der eingerichtet ist, anhand von Streckendaten und Ortsdaten des Navigationsgeräts (80, 80‘) und anhand der Haltepunkte eine Fahrdistanz bis zum demjenigen Haltepunkt zu schätzen, der als nächstes anzufahren ist, wobei die Geschwindigkeitsbeschränkungseinrichtung (60) eine Abbildung (92) aufweist, die einer größeren Fahrdistanz eine höhere Maximalgeschwindigkeit (v2) zuweist als einer im Vergleich hierzu geringeren Fahrdistanz, oder wobei die Geschwindigkeitsbeschränkungseinrichtung eingerichtet ist, die Maximalgeschwindigkeit um ein Inkrement zu erhöhen; wobei die Geschwindigkeitsbeschränkungseinrichtung eine Abbildung (92) aufweist, die einer größeren Fahrdistanz ein größeres Inkrement zuweist als einer im Vergleich hierzu kleineren Fahrdistanz, wobei die Abbildung (92) insbesondere einer Fahrdistanz, die unter einem vorgegebenen Mindestwert liegt, ein Inkrement von null zuordnet.
Antriebsteuervorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, die ferner ein Navigationsgerät (80) umfasst oder einen Anschluss für ein Navigationsgerät (80‘) aufweist, und die zudem einen Fahrdauerschätzer aufweist, der eingerichtet ist, anhand einer vorausliegenden Strecke, die im Navigationsgerät (80, 80‘) gespeichert ist, eine vorausliegende Fahrdauer zu schätzen, die Antriebsteuervorrichtung ferner eine Zeiterfassungseinheit (98) mit einer darin vorgesehenen verbleibenden Betriebsdauer aufweist, und die Antriebsteuervorrichtung (30) eingerichtet ist, die Maximalgeschwindigkeit umso mehr zu erhöhen, je mehr die vorausliegende Fahrdauer über der Betriebsdauer einschließlich einer vorgegebenen Zusatzzeitdauer liegt.