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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur prädiktiven Steuerung und/oder Regelung eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges, wobei Informationen einer Fahrstrecke erfasst und gespeichert werden.
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Aus der
DE 10 2009 017 731 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erstellen und Speichern einer digitalen Karte für ein Transportmittel bekannt. Das Verfahren umfasst die Schritte:
- – Ermitteln von topografischen Daten der Umgebung des Transportmittels durch eine Sensoreinheit;
- – Erstellen der digitalen Karte aus den ermittelten topografischen Daten der Umgebung des Transportmittels durch eine Erstellungseinheit;
- – Speichern der erstellten digitalen Karte durch eine Speichereinheit.
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Darüber hinaus beschreibt die
DE 10 2009 040 682 A1 ein Verfahren zur Steuerung einer Geschwindigkeitsregelanlage eines Fahrzeuges. Dabei wird in Abhängigkeit von einer aus Streckenparametern und Fahrzeugparametern ermittelten charakteristischen Fahrzeugsituation anhand mehrerer alternativer Steuervarianten durch eine Steuerung und/oder Regelung eines Antriebsstranges und/oder einer Bremseinrichtung des Fahrzeuges eine Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch eingestellt. Die Streckenparameter, welche zumindest Steigungsdaten und Geschwindigkeitsbegrenzungsdaten umfassen, werden aktuell für zumindest einen während einer Fahrt des Fahrzeuges vorausliegenden Streckenabschnitt aus dreidimensionalen Kartendaten einer digitalen Straßenkarte ermittelt. In Abhängigkeit von den Streckenparametern, aktuellen Fahrzeugparametern und/oder prognostizierten Fahrzeugparametern werden aus einer Mehrzahl der alternativen Steuervarianten eine oder mehrere geeignete Steuervarianten ausgewählt. Dabei wird in Anwendungsfällen anhand einer Simulation eines Verlaufes der Fahrzeuggeschwindigkeit ein Einfluss der ausgewählten Steuervarianten und deren Eignung zur bedarfsgerechten Steuerung der Geschwindigkeitsregelanlage überprüft und eine geeignete Steuervariante oder mehrere geeignete Steuervarianten werden aktiviert und/oder eine ungeeignete Steuervariante oder mehrere ungeeignete Steuervarianten werden verworfen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur prädiktiven Steuerung und/oder Regelung eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein Verfahren zur prädiktiven Steuerung und/oder Regelung eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges sieht vor, dass Informationen einer Fahrstrecke erfasst und gespeichert werden. Erfindungsgemäß werden ein fahrstreckenabhängiges Fahrverhalten eines Fahrers des Fahrzeuges betreffende Zusatzinformationen ermittelt und gespeichert.
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Mittels des Verfahrens ist eine prädiktive Steuerung und/oder Regelung des Antriebsstranges des Fahrzeuges realisierbar, wodurch eine Fahrdynamik und ein Komfort mit einem verhältnismäßig niedrigen Kraftstoffverbrauch kombiniert werden.
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Das Verfahren ermöglicht, dass ein Fahrerwunsch oder ein zukünftiges Fahrverhalten des Fahrers verbessert abgeschätzt werden kann und somit eine Betriebsstrategie dem Fahrer des Fahrzeuges entsprechend automatisch gewählt und/oder vorbereitet wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigt die:
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1 schematisch einen Ausschnitt einer digitalen Straßenkarte mit einem Fahrzeug.
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In der einzigen Figur ist ein Ausschnitt einer im Wesentlichen dreidimensionalen digitalen Straßenkarte 1 mit einem ein Fahrzeug 2 darstellenden Pfeil auf einem Abschnitt einer Fahrstrecke 3 gezeigt.
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Das Fahrzeug 2 umfasst ein Automatikgetriebe und wird in einem Fahrpedalbetrieb bewegt, wobei das Fahrzeug 2 nicht über eine Geschwindigkeitsregelanlage verfügt oder diese deaktiviert ist.
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Während des Fahrbetriebes werden Informationen in Bezug auf die Fahrstrecke 3, d. h. insbesondere in Bezug auf einen momentanen Fahrbereich und einen folgenden Nahbereich erfasst und gespeichert.
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Als fahrstreckenbezogene Informationen werden bzw. wird eine Fahrgeschwindigkeit, eine zulässige Fahrgeschwindigkeit, ein Straßentyp, ein Höhenprofil, eine Verkehrssituation, Kreuzungen und/oder Kurven erfasst und gespeichert. Die fahrstreckenbezogenen Informationen werden vorzugsweise beim mehrfachen Befahren der Fahrstrecke 3 um entsprechende Details ergänzt und gespeichert.
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Zur Erfassung der fahrstreckenbezogenen Informationen werden vorzugsweise vorliegende Daten einer digitalen Straßenkarte verwendet, wobei diese beispielsweise mittels im Fahrbetrieb erfasster Bilddaten zumindest einer am oder im Fahrzeug 2 angeordneten optischen Erfassungseinheit ergänzt werden.
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Eine momentane Position des Fahrzeuges 2 hinsichtlich der digitalen Straßenkarte 1 erfolgt mittels einer globalen Positionsbestimmungseinheit, welche mit der digitalen Straßenkarte 1 gekoppelt ist.
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Um eine prädiktive Steuerung und/oder Regelung eines Antriebsstranges des Fahrzeuges 1 im Vergleich zum Stand der Technik zu verbessern, so dass eine Fahrdynamik des Fahrzeuges 2 und ein Komfort mit einem optimierten, d. h. vergleichsweise niedrigen Kraftstoffverbrauch kombiniert werden können, ist vorgesehen, zusätzlich zu den fahrstreckenbezogenen Informationen ein fahrstreckenabhängiges Fahrverhalten eines Fahrzeuges des Fahrzeuges 2 zu ermitteln und zu speichern.
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Mittels der fahrstreckenbezogenen Informationen und dem ermittelten fahrstreckenabhängigen Fahrverhalten des Fahrers als Zusatzinformationen kann ein Fahrerwunsch oder das zukünftige Fahrverhalten, d. h. eine Fahrpedalstellung, verhältnismäßig zuverlässig abgeschätzt werden, wodurch eine Betriebsstrategie des Fahrzeuges 2, insbesondere seines Antriebsstranges, dem Fahrer entsprechend gewählt und/oder vorbereitet werden kann.
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Dazu werden folgende Daten in Bezug auf das Fahrverhalten in Abhängigkeit der Fahrstrecke 3, fahrerabhängig, tageszeitabhängig, wetterabhängig, kalendertagabhängig, beladungsabhängig, fahrzeugabhängig und/oder anhängerabhängig aus vergangenen Befahrungen der Fahrstrecke 3 ermittelt und gespeichert. Das entsprechend ermittelte Fahrverhalten wird dann zur prädiktiven Steuerung und/oder Regelung des Antriebsstranges bei späteren Befahrungen der Fahrstrecke 3 genutzt.
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Die Fahrdynamik betreffend wird hinsichtlich des Fahrverhaltens ermittelt, ob die Fahrstrecke 3 eher gleichmäßig gefahren oder fortlaufend beschleunigt und gebremst wird. Ein Beschleunigen und Bremsen des Fahrzeuges 2 kann anhand eines ermittelten Verlaufes einer Fahrpedalstellung und einer Bremspedalstellung erfasst werden.
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Befindet sich vor dem Fahrzeug 2 ein nicht näher dargestelltes langsamer fahrendes Fahrzeug, wird ermittelt, ob das Fahrzeug 2 auf der Fahrstrecke 3 überholt oder nicht. Befindet sich das Fahrzeug 2 auf einer Autobahn oder einer Fahrstrecke 3 eines ähnlichen Straßentyps, wird das Überholen als solches nicht erfasst.
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Zudem werden in Bezug auf ein fahrstreckenabhängiges Fahrverhalten regelmäßig und gleichartig wiederkehrende Beschleunigungsvorgänge erfasst, wobei hierzu ermittelt wird, wie lange und wie stark das Fahrpedal betätigt wird und welchen Wert eine Anfangsgeschwindigkeit und eine Endgeschwindigkeit beträgt.
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Auch regelmäßig und gleichartig wiederkehrende Bremsvorgänge werden erfasst, wobei hierzu ermittelt wird, wie lange und wie stark das Bremspedal betätigt wird und welchen Wert eine Anfangsgeschwindigkeit und eine Endgeschwindigkeit beträgt.
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Weiterhin werden typische gefahrene Fahrstrecken 3 erfasst.
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Liegen die fahrstreckenabhängigen Informationen und die Daten hinsichtlich des fahrstreckenabhängigen Fahrverhaltens vor und die Fahrstrecke 3 wird erneut befahren, so wird der Antriebsstrang des Fahrzeuges 2 prädiktiv gesteuert und/oder geregelt.
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Befährt das Fahrzeug 2 eine Fahrstrecke 3, bei welcher durch vorangegangene Befahrungen eine dynamische Fahrweise erfasst wurde, so wird eine sportliche Getriebegangwahl eingesetzt, ansonsten eine ökomische Fahrweise, insbesondere bei Personenkraftwagen mit Schaltprogrammen.
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Handelt es sich bei dem Fahrzeug 2 um ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug, wird die sportliche Fahrweise in Abhängigkeit eines Ladezustandes einer Batterie, d. h. einer Traktionsbatterie, des Fahrzeuges 2 gewählt. So sollte die Batterie einen ausreichend hohen Ladezustand für einen sogenannten Boostbetrieb aufweisen. Dabei sollte der Ladezustand der Batterie nicht zu hoch sein, um beim Bremsen des Fahrzeuges 2 Bewegungsenergie der Fahrzeugräder in der Batterie zuführbare elektrische Energie zurückgewinnen zu können.
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Fährt dem Fahrzeug 2 ein weiteres Fahrzeug voraus, wird die ökonomische Fahrweise automatisch eingestellt, sofern bei vergangenen Befahrungen der Fahrstrecke 3 ermittelt wurde, dass auf diesem Abschnitt der Fahrstrecke 3 typischerweise nicht überholt wird.
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Wurde ermittelt, dass auf diesem Abschnitt der Fahrstrecke 3 überholt wird, so wird die sportliche Fahrweise eingestellt.
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Eine Überholwahrscheinlichkeit des Fahrzeuges 2 kann zusätzlich anhand einer beispielsweise mittels einer im Fahrzeug 2 vorhandenen Telematikanwendung erfassten aktuellen Verkehrssituation auf der Fahrstrecke 3 ermittelt werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Überholwahrscheinlichkeit durch ein erfasstes Ausscheren des Fahrzeuges 2 in Richtung einer Gegenspur zur Beobachtung eines entgegenkommenden Verkehrs ermittelt werden. Hierzu können insbesondere erfasste Signale eines Lenkwinkelsensors verwendet werden.
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Wird ein Beschleunigungsvorgang des Fahrzeuges 2, insbesondere an einer typischerweise gefahrenen Anfangsgeschwindigkeit an einer momentanen Position des Fahrzeuges 2 zu erkennen, erwartet, wird zu einem vorgegebenen Zeitpunkt vor dem erwarteten Beschleunigungsvorgang automatisch ein passender Getriebegang eingelegt. Bei einem automatischen Hochschalten während des Beschleunigungsvorganges wird ein weiterer, d. h. zukünftiger, Verlauf berücksichtigt. Beispielsweise werden mehrere Getriebegänge hochgeschaltet, wenn an den Beschleunigungsvorgang anschließend ein weniger stark betätigtes Fahrpedal erwartet wird.
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Ist das Fahrzeug 2 ein Hybridfahrzeug, wird für den Beschleunigungsvorgang gegebenenfalls ein Elektromotor bei einem ausreichend hohen Ladezustand der Batterie unterstützend zugeschaltet.
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Bei einem zu erwartenden Bremsvorgang wird vor und während des Bremsvorganges automatisch ein passender Getriebegang gewählt. Ist das Fahrzeug 2 ein Hybridfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug, ist zur Effizienzsteigerung vorgesehen, dass die Batterie während des Bremsens aufgeladen wird, wobei elektrische Energie der Batterie vor Einleiten des Bremsvorganges für einen Antrieb des Fahrzeuges 2 genutzt wird oder werden kann.
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An Positionen der Fahrstrecke 3, an denen, beispielsweise aufgrund von Kurven, verhältnismäßig stark gebremst wird, kann an den Fahrer eine relativ auffällige Empfehlung ausgegeben werden, das Fahrzeug 2 frühzeitig ausrollen zu lassen.
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Wird anhand der Informationen der Fahrstrecke 3 und der Daten bezüglich des Fahrverhaltens ermittelt, dass die momentan befahrene Fahrstrecke 3 eine verhältnismäßig häufig befahrene Fahrstrecke 3 ist und bei dem Fahrzeug 2 handelt es sich um ein Hybridfahrzeug, kann vorgesehen sein, dass eine Hybridstrategie, insbesondere hinsichtlich eines Energieverbrauches und einer Energierückgewinnung bei Bremsvorgängen, in Bezug auf die gesamte Fahrstrecke 3 optimiert wird.
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Wird erfasst, dass ein momentanes Fahrverhalten des Fahrers des Fahrzeuges 2 nicht einem ermittelten und gespeicherten Fahrverhalten entspricht, wird die prädiktive Steuerung und/oder Regelung des Antriebsstranges des Fahrzeuges 2 deaktiviert und eine herkömmliche Steuerung und/oder Regelung des Fahrzeuges 2 angewendet.
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Bevorzugt können zusätzlich zu den im Fahrzeug 2 gespeicherten fahrstreckenabhängigen Informationen und gespeicherten Daten des Fahrverhaltens gespeicherte fahrstreckenabhängige Informationen und gespeicherte Daten des Fahrverhaltens anderer Fahrzeuge verwendet werden. Diese Informationen und Daten können dem Fahrzeug 2 beispielsweise über eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation zur Verfügung gestellt werden. Dabei werden bevorzugt Daten bezüglich eines Fahrverhaltens ähnlicher und/oder gleicher Fahrer und/oder Fahrergruppen an das Fahrzeug 2 übertragen.
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Alternativ können solche gespeicherten fahrweise- und fahrstreckenabhängigen Informationen auch von einer zentralen Stelle per Funkübertragung oder über eine Fahrzeug-zu-X-Kommunikation bereitgestellt werden. So könnten zum Beispiel auch Ampeln an Kreuzungen Informationen zur Fahrweise an der Kreuzung anhand einer Fahrzeug-zu-X-Kommunikation speichern und anderen Fahrzeugen wieder ebenfalls durch eine Fahrzeug-zu-X-Kommunikation bereitstellen.
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Denkbar ist auch ein Speichern der Informationen im Fahrzeug über eine Fahrzeugschnittstelle, bei der die Informationen manuell im Fahrzeug aufgespielt werden und so entweder vom Fahrer oder einer anderen Person vor Fahrtantritt bereitgestellt werden. Dies kann zum Beispiel einem Fuhrpark ermöglichen für seine Flotte spezifische Daten in allen Fahrzeugen gleich vorzuhalten, so dass die Fahrer des Fuhrparks in allen Fahrzeugen ihr eigenes Fahrprofil oder zumindest ein Fahrprofil einer entsprechenden Fahrergruppe vorfinden. Dies ermöglicht es eine Strecke auch mit verschiedenen Fahrzeugen, insbesondere des gleichen Fahrzeugtyps, auch beim ersten Befahren der Strecke mit dem aktuellen Fahrzeug, die Vorteile der gespeicherten fahrerspezifischen Informationen zu nutzen.
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Hierbei kann der Fahrer beispielsweise sich selbst als Fahrer im Fahrzeug anmelden und so das entsprechende fahrerspezifische Fahrprofil beziehungsweise die diesem Fahrer zugeordneten Informationen laden oder falls für diese Strecke keine individuellen Informationen vorhanden oder gewünscht sind, zumindest Informationen für eine Fahrergruppe laden, die dem Fahrverhalten des Fahrers entspricht oder der der Fahrer im System zugeordnet ist. Alternativ können die verschiedenen fahrerspezifischen Informationen, welche auch zu Gruppen zusammengefasst werden können, auch vom Fahrer oder einer anderen Person manuell ausgewählt werden, so dass die entsprechenden Fahrprofile vorgebbar sind. Wurde keine Auswahl getroffen oder dem Fahrer konnte keiner Fahrweise zugeordnet werden, kann das System anhand einer aktuellen Fahrweise und der bereits gefahrenen Strecke des Fahrers durch Vergleiche die entsprechende Fahrweise automatisch zuordnen und die entsprechenden Informationen zukünftig verwenden.
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Zudem kann an bestimmten Streckenabschnitten ein identisches oder ähnliches Verhalten aller oder der meisten Fahrer als Grundfahrprofil diesem Streckenabschnitt zugeordnet werden, welches dann auch für Fahrer ohne zugeordnetes oder eigenes Fahrprofil verwendet werden kann und so zumindest an wesentlichen Streckenabschnitten auch ohne eigene spezifische Informationen aus einer Fahrweise anderer Fahrer eine vorteilhafte Einstellung des Fahrzeugs generiert werden kann.
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Das Verfahren zur prädiktiven Steuerung und/oder Regelung des Antriebsstranges des Fahrzeuges 2 mittels gespeicherter Informationen bezüglich der Fahrstrecke 3 und dem Fahrverhalten kann vorteilhaft auch in einem Fahrbetrieb des Fahrzeuges 2 mit einer aktivierten Geschwindigkeitsregelanlage angewendet werden.
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Unabhängig von einer Ausführungsform des Fahrzeuges 2 wird im Betrieb des Fahrzeuges 2, d. h. bei der prädiktiven Steuerung und/oder Regelung des Antriebsstranges ein Energieverbrauch weitestgehend aller oder einer vorgegebenen Anzahl elektrischer Verbraucher des Fahrzeuges 2 berücksichtigt. Insbesondere wird ein Energieverbrauch von sogenannten Nebenverbrauchern wie ein Generator, also eine Lichtmaschine, Kühlpumpen, eine Klimaanlage, eine Hydraulikpumpe, z. B. mit einem Speicher, berücksichtigt.
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Auch werden bzw. wird eine thermische Vorkonditionierung und/oder eine Einstellung von Fahrzeugkomponenten in Bezug auf einen Energieverbrauch berücksichtigt, wobei die Batterie für einen Lade- und/oder einen Entladevorgang hinsichtlich einer optimalen Betriebstemperatur temperiert ist. Zudem wird eine erforderliche Kühlleistung entsprechender Fahrzeugkomponenten, wie beispielsweise der Batterie, prädiktiv im Fahrbetrieb des Fahrzeuges 2 berücksichtigt.
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Im Hinblick auf die erforderliche Kühlleistung kann ein Verbrennungsmotor und/oder ein Elektromotor des Fahrzeuges 2 vor einem erwarteten Leistungsanstieg vorgekühlt oder unterkühlt werden, so dass eine Kühlleistung für den anstehenden Leistungsanstieg verringert werden kann.
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Steht dem Fahrzeug 2 ein Fahrbetrieb mit verminderter Leistung aufgrund eines Gefälles der Fahrstrecke 3 bevor, so dass das Fahrzeug 2 rollen oder segeln kann, so kann eine obere Temperaturgrenze einer Fahrzeugkomponente oder mehrerer Fahrzeugkomponenten, beispielsweise des Verbrennungsmotors und/oder des Elektromotors, um einen vorgegebenen Wert innerhalb von Sicherheitsgrenzen überschritten werden. Die eine Fahrzeugkomponente oder die mehreren Fahrzeugkomponenten können dann gekühlt werden, wenn aufgrund einer verminderten Leistungsanforderung Kapazitäten zur Temperierung, insbesondere zur Kühlung, frei sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009017731 A1 [0002]
- DE 102009040682 A1 [0003]
