DE102015012233B4

DE102015012233B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Rückmeldung bezüglich des Einsatzes einer Kupplung durch den Fahrer, sowie Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung

Info

Publication number: DE102015012233B4
Application number: DE102015012233.9A
Authority: DE
Inventors: Fredrik Jarngren; Erik Gustafsson
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2014-10-14
Filing date: 2015-09-18
Publication date: 2022-10-27
Anticipated expiration: 2035-09-19
Also published as: BR102015025987A2; DE102015012233A1; SE1451227A1; SE538412C2

Abstract

Vorrichtung (3) zur Rückmeldung bezüglich des Einsatzes einer Kupplung (2) eines Fahrzeugs (1) durch dessen Fahrer, die eine Steuereinheit (20) mit einem Berechnungsmodell der Kupplung (2) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) dazu dient:- einen Einsatzparameter mit Informationen über den Einsatz der Kupplung (2) bereitzustellen;- Bedingungsdaten mit Informationen über mindestens eine Bedingung im Fahrzeug (1) und/oder mindestens eine Bedingung in der unmittelbaren Umgebung des Fahrzeugs (1) bereitzustellen, wobei eine Bedingung in der unmittelbaren Umgebung des Fahrzeugs zumindest eine Bedingung aus der folgenden Gruppe ist: Neigungsgrad der Straße, Straßenradius oder Temperatur; wobei die Steuereinheit (20) außerdem Anweisungen umfasst, um:- eine optimale Weise der Betätigung der Kupplung (2) gemäß den Bedingungsdaten auf der Basis des Berechnungsmodells der Kupplung (2) zu simulieren, um einen Parameter für den optimalen Einsatz zu bestimmen;- den genannten Einsatzparameter mit dem genannten Parameter für den optimalen Einsatz zu vergleichen;- Beurteilungsdaten auf der Basis des Vergleichsergebnisses zu bestimmen; wobei die Steuereinheit (20) außerdem dazu dient, ein Beurteilungssignal zu erzeugen, das die Beurteilungsdaten anzeigt, und die Beurteilungsdaten zu einer Anzeigeeinheit (19) zu übermitteln, die dazu dient, die Beurteilungsdaten dem Fahrer des Fahrzeugs (1) anzuzeigen.

Description

Bereich der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Rückmeldung bezüglich des Einsatzes einer Kupplung durch den Fahrer bei einem Fahrzeug. Die vorliegende Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Computerprogramm, ein Computerprogrammprodukt und ein Fahrzeug, das mit der genannten Vorrichtung ausgestattet ist.
Hintergrund der Erfindung
Je nach der Wahl des Antriebsstrangs in einem Fahrzeug kann eine Kupplung in einem Fahrzeug manuell oder automatisch aktiviert werden. Bei einem Fahrzeug mit einem automatisierten Handschaltgetriebe (AMT) kann die Gangschaltung, einschließlich der Kupplungsbetätigung, automatisch gesteuert werden, je nachdem, ob der Fahrer das Gaspedal oder das Bremspedal betätigt. Ein AMT kann auch die manuelle Betätigung der Kupplung gestatten. Ein Fahrzeug kann aber auch mit einem Automatikgetriebe ausgestattet sein, das normalerweise keine Kupplung aufweist. Ein Antriebsstrang mit einem der genannten Getriebe kann als „Zwei-Pedal-System“ bezeichnet werden, da er ein Gaspedal und ein Bremspedal aufweisen kann, aber kein Pedal für die Kupplung besitzt. Bei einem Antriebsstrang mit einem Kupplungspedal kann die Kupplung vom Fahrer in unterschiedlicher Weise aktiviert werden: entweder über eine physische Verbindung zwischen einem Kupplungspedal und den Kupplungsscheiben oder über eine so genannte Clutch-by-Wire-Vorrichtung (CBW-Vorrichtung), bei der die physische Verbindung durch einen Positionsgeber und ein Kupplungsbetätigungselement ersetzt ist. Die festgestellte Position des Kupplungspedals wird dann einer Getriebesteuereinheit (TCU) gemeldet, die eine Kupplungsposition ermittelt, die der festgestellten Position entspricht. Dann wird das Kupplungsbetätigungselement betätigt, um die Kupplung gemäß der ermittelten Position einzustellen.
Die Kupplung ist bei ihrem Einsatz Verschleiß ausgesetzt, dessen Grad unter anderem von der Art und Weise der Kupplungsanwendung abhängig ist. Ein geschickter Fahrer kann ein Fahrzeug so fahren, dass die Kupplung weniger verschleißt, als wenn ein unerfahrener Fahrer das Fahrzeug fährt. Der Einsatz eines Kupplungspedals in energieeffizienter Weise, die möglichst wenig Verschleiß verursacht, ist nicht immer selbstverständlich. Auch ein geschickter Fahrer kann in Situationen kommen, in denen die energieeffizienteste Weise des Kupplungseinsatzes schwer zu bestimmen ist. Außerdem kann auch ein geschickter Fahrer die Kupplung in einer unnötigerweise energieverschwendenden Weise anwenden, ohne dies zu wissen.
DE 198 10 033 A1 offenbart eine Anordnung zur Überwachung des Verschleißzustands einer Reibungskupplung im Antriebsstrang eines von einem Verbrennungsmotor angetriebenen Kraftfahrzeugs. Die Anordnung umfasst eine Verschleißerfassungsschaltung, die auf eine von einem ersten Drehzahlgeber gelieferte, die momentane Eingangsdrehzahl der Reibungskupplung repräsentierende Drehzahlinformation und eine von einem Bewegungssensor gelieferte, den Beginn eines Anfahrvorgangs repräsentierende Information anspricht und als Maß für die Belastung der Reibungskupplung bei einem Anfahrvorgang eine Belastungsinformation liefert.
Durch EP 2 557 012 A1 ist ein System und ein Verfahren bekannt, um den Wunsch eines Fahrers zu erkennen, auf das Fahrzeug einzuwirken, und je nach dem Wunsch des Fahrers auf beispielsweise das Getriebe, die Kupplung und die Dämpfungskraft einer Luftfederung Einfluss zu nehmen. Beispielsweise kann das Fahrzeug in einen Sportmodus oder in einen Komfortmodus versetzt werden. Das fahrerische Können des Fahrers kann festgestellt werden und die Einflussnahme kann an dieses Können angepasst werden. Auch in DE 10 2005 036 897 A1 wird der Wunsch des Fahrers erkannt, um den Komfort beim Gangschalten mit einem Clutch-by-Wire-System zu steigern und die Lebensdauer dieses Systems zu verlängern.
In JP 2005-214370 A wird eine Steuervorrichtung für einen Fahrzeugantriebsstrang mit einem Automatikgetriebe beschrieben. Diese Steuervorrichtung nimmt eine Wahl zwischen einem Automatikmodus und einem Handschaltmodus vor. Die Benutzung der Kupplung durch den Fahrer beim manuellen Gangschalten wird erkannt, um die Kupplung im Automatikmodus gemäß dem Verhalten des Fahrers so zu steuern, dass der Fahrer auch im Automatikmodus das Verhalten des Fahrzeugs erkennt.
Die oben beschriebenen Lösungen der bislang bekannten Technik nehmen automatische Hilfe in Anspruch, wenn die Kupplung eingesetzt werden soll. Dadurch lernt der Fahrer nicht, wie die Kupplung optimal einzusetzen ist, so dass er auf Automatikhilfe angewiesen ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, zumindest einige der Nachteile der bislang bekannten Technik zu beheben. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, die/das den Fahrer anleitet, wie die Kupplung des Fahrzeugs im Hinblick auf den Kraftstoffverbrauch und/oder den Komfort und/oder den Verschleiß in optimaler Weise eingesetzt werden kann.
Es wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Rückmeldung bezüglich des Einsatzes einer Kupplung durch den Fahrer bei einem Fahrzeug bereitgestellt. Der Fahrer erhält eine Rückmeldung bezüglich seines Kupplungseinsatzes und kann angeleitet werden, die Kupplung besser anzuwenden. Dem Fahrer kann auch eine optimale Weise des Kupplungseinsatzes angezeigt werden, so dass der Fahrer lernen kann, wie die Kupplung optimal eingesetzt werden kann. Das Verhalten des Fahrers kann verbessert werden, so dass die Lebensdauer der Kupplung und ihrer Bestandteile verlängert werden kann. Es kann auch eine umweltfreundlichere Fahrweise gefördert werden.
Gemäß einem Aspekt umfasst die Vorrichtung eine Steuereinheit mit einem Berechnungsmodell der Kupplung. Die Steuereinheit dient außerdem dazu:

- einen Einsatzparameter mit Informationen über den Kupplungseinsatz bereitzustellen;
- Bedingungsdaten mit Informationen über mindestens eine Bedingung im Fahrzeug und/oder mindestens eine Bedingung in der unmittelbaren Umgebung des Fahrzeugs bereitzustellen.

Die Steuereinheit umfasst außerdem Anweisungen, um:

- eine optimale Weise der Kupplungsbetätigung gemäß den Bedingungsdaten auf der Basis des Berechnungsmodells der Kupplung zu simulieren, um einen Parameter für den optimalen Einsatz zu bestimmen;
- den genannten Einsatzparameter mit dem genannten Parameter für den optimalen Einsatz zu vergleichen;
- auf der Basis des Vergleichsergebnisses Beurteilungsdaten zu bestimmen.

Die Steuereinheit dient außerde m dazu, ein Beurteilungssignal zu erzeugen, das die Beurteilungsdaten anzeigt, und die Beurteilungsdaten zu einer Anzeigeeinheit zu übermitteln, die dazu dient, die Beurteilungsdaten dem Fahrer des Fahrzeugs anzuzeigen.
Gemäß einem zweiten Aspekt umfasst das Verfahren:

- die Bereitstellung eines Einsatzparameters mit Informationen über den Kupplungseinsatz;
- die Bereitstellung von Bedingungsdaten mit Informationen über mindestens eine Bedingung im Fahrzeug und/oder mindestens eine Bedingung in der unmittelbaren Umgebung des Fahrzeugs;
- die Simulation einer optimalen Weise der Kupplungsbetätigung gemäß den Bedingungsdaten auf der Basis eines Berechnungsmodells der Kupplung, um einen Parameter für den optimalen Einsatz zu bestimmen;
- den Vergleich des genannten Einsatzparameters mit dem genannten Parameter für den optimalen Einsatz;
- die Bestimmung von Beurteilungsdaten auf der Basis des Vergleichsergebnisses;
- die Anzeige der Beurteilungsdaten für den Fahrer des Fahrzeugs.

Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Computerprogramm P bereitgestellt, das einen Computerprogrammcode enthält, der bewirkt, dass eine Steuereinheit oder ein an die Steuereinheit angeschlossener Computer die Verfahrensschritte gemäß der vorliegenden Patentbeschreibung durchführt.
Gemäß einem vierten Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt, das einen Computerprogrammcode umfasst, der auf einem nicht flüchtigen von einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist, um die Verfahrensschritte gemäß der vorliegenden Patentbeschreibung durchzuführen, wenn dieser Computerprogrammcode von einer Steuereinheit oder von einem an die Steuereinheit angeschlossenen Computer ausgeführt wird.
Gemäß einem fünften Aspekt wird ein Fahrzeug bereitgestellt, welches die in der vorliegenden Patentbeschreibung beschriebene Vorrichtung umfasst.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen und in der Detailbeschreibung beschrieben.
Figurenliste
Im Folgenden wird die Erfindung unter Verweis auf die beigefügten Abbildungen beschrieben.

zeigt ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
zeigt eine Übersicht der Vorrichtung und einer Kupplung sowie ihrer Verbindungsteile im Fahrzeug.
zeigt ein Ablaufdiagramm des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Detailbeschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
In ist ein Fahrzeug 1 abgebildet, das eine Vorrichtung 3 zur Rückmeldung bezüglich des Einsatzes einer manuellen Kupplung 2 durch den Fahrer umfassen kann. Ein Antriebssystem, das die Kupplung 2 umfasst, überträgt ein Drehmoment von einem Motor 5 auf einen Antriebsstrang des Fahrzeugs 1. Wie in gezeigt, ist der Antriebsstrang hier als ein Getriebe 4 ausgeführt, das über eine Antriebswelle 13 mit einem Radpaar 14 verbunden ist. Bei dem Fahrzeug 1 kann es sich um ein Nutzfahrzeug, wie beispielsweise einen Lastkraftwagen oder einen Bus, oder um einen privaten Personenkraftwagen handeln.
In ist das Antriebssystem in detaillierterer Form dargestellt. Eine Ausgangswelle 9 des Motors 5 ist mit einem Schwungrad 10 verbunden. Das Schwungrad 10 ist an einer Druckplatte 11 der Kupplung 2 platziert. Die Druckplatte 11 befindet sich normalerweise in einem Gehäuse (nicht gezeigt). Die Druckplatte 11 ist über eine Eingangswelle 12 des Getriebes 4 mit dem Getriebe 4 verbunden. Über ein Kupplungspedal 6 kann der Fahrer des Fahrzeugs 1 auf die Kupplung 2 einwirken, um beispielsweise eine Gangschaltung vorzunehmen. Bei einem Clutch-by-Wire-System wird die Kupplung 2 normalerweise beim Anfahren und beim Anhalten vom Fahrer betätigt, aber beim Schalten in einen anderen Gang automatisch gesteuert. Wenn das Kupplungspedal 6 nicht betätigt wird, wird die Druckplatte 11 an das Schwungrad 10 gedrückt, so dass die Druckplatte 11 und das Schwungrad 10 sich in Eingriff befinden. Dabei wird eine Drehzahl rpm_eng des Motors 5 und der Ausgangswelle 9 über das Schwungrad 10 auf die Druckplatte 11 und die Eingangswelle 12 des Getriebes 4 übertragen. Das Schwungrad 10 und die Druckplatte 11 drehen sich nach einiger Zeit aufgrund der Reibung zwischen dem Schwungrad 10 und der Druckplatte 11 mit der gleichen Drehzahl rpm_eng. Wenn das Kupplungspedal 6 betätigt wird, d. h. beispielsweise gedrückt wird, wird die Druckplatte 11 vom Schwungrad 10 getrennt. Je nachdem, wie stark das Kupplungspedal 6 gedrückt wird, können das Kupplungspedal 6, die Druckplatte 11 und das Schwungrad 10 teilweise eingerückt oder völlig ausgerückt sein. Falls die Druckplatte 11 und das Schwungrad 10 völlig ausgerückt sind, dreht sich die Eingangswelle 12 des Getriebes 4 nicht. Falls die Druckplatte 11 und das Schwungrad 10 teilweise eingerückt sind, drehen sich die Druckplatte 11 und das Schwungrad 10 mit unterschiedlichen Drehzahlen. Dies wird als „Rutschen“ bezeichnet. Das Rutschen ist erforderlich, um das Schwungrad 10 und die Eingangswelle 12 des Getriebes auf eine synchrone Drehzahl zu bringen. Jedoch kann ein zu starkes Rutschen bei Belastung der Kupplung 2 mit einem Drehmoment vom Motor 5 zu Verschleiß der Kupplung 2 führen. Das Rutschen kann mit einem Rutschparameter Δrpm quantifiziert werden. Bei diesem Rutschparameter handelt es sich um den Unterschied zwischen der Drehzahl rpm_eng des Motors 5 (und folglich der Ausgangswelle 9) und der Drehzahl rpm_gear der Eingangswelle 12 des Getriebes 4, so dass gilt: Δrpm = rpm_eng - rpm_gear. Das Rutschen der Kupplung 2 kann auch als Rutschzeitspanne Δt_slip quantifiziert werden. Dabei handelt es sich um die Zeitspanne beim Einsatz der Kupplung 2 durch den Fahrer, während der die Kupplung 2 rutscht. Folglich ist die Rutschzeitspanne Δt_slip die Zeitspanne, während der ein Rutschparameter Δrpm größer null berechnet werden kann. Die Drehzahl rpm_eng und die Drehzahl rpm_gear können mit den Drehzahlgebern 21 und 22 gemessen werden. Ein Kupplungsdrehmoment T_clutch wird über die Ausgangswelle 9 des Motors 5 auf die Kupplung 2 ausgeübt. Das Kupplungsdrehmoment T_clutch kann vom Motordrehmoment T_eng abgeleitet werden, nachdem ein Abgleich unter Berücksichtigung eines Drehmomentverlustes oder Drehmomentgewinns, beispielsweise aufgrund eines Elektromotors, vorgenommen wurde.
Bei der Kupplung 2 kann es sich um eine Kupplung in der Ausführung „Clutch-by-Wire“ handeln, bei der die Position des Kupplungspedals 6 mit einem Positionsgeber 7 gemessen wird. Die Position des Kupplungspedals 6 wird dann einer Steuereinheit 20 gemeldet, die gemäß der gemessenen Position des Kupplungspedals 6 ein Kupplungsbetätigungselement 8 betätigt, das mit der Druckplatte 11 verbunden ist. Die Steuereinheit 20 bestimmt eine geeignete Positionseinstellung des Kupplungsbetätigungselements 8 auf der Basis der gemessenen Position des Kupplungspedals 6. Das Kupplungsbetätigungselement 8 kann ein Hydraulikkolben oder ein beliebiges anderes Betätigungselement sein, das dazu dient, die Druckplatte 11 vom Schwungrad 10 zu lösen. Das Kupplungspedal 6 kann aber auch mit mechanischen Mitteln direkt mit der Druckplatte 11 verbunden sein. Die Kupplung 2 kann ein Teil eines Antriebsstrangs mit einer Hybridlösung sein, bei dem die Kupplung 2 sowohl automatisch als auch manuell betätigt werden kann. Die automatisch betätigte Kupplung 2 ist dann ein Teil eines Automatikgetriebesystems, das mit der Steuereinheit 20 gesteuert werden kann oder vollständig oder teilweise in die Steuereinheit 20 integriert ist.
In ist die Vorrichtung 3 zur Rückmeldung bezüglich des Einsatzes einer Kupplung 2 durch den Fahrer dargestellt. Die Vorrichtung 3 umfasst die Steuereinheit 20, die ein Berechnungsmodell der Kupplung 2 enthält. Die Steuereinheit 20 kann so konfiguriert sein, dass sie eine optimale Weise der Betätigung der Kupplung 2 auf der Basis des Berechnungsmodells simuliert.
Die Steuereinheit 20 umfasst eine Datenverarbeitungseinheit 15 und eine Speichereinheit 16. Die Datenverarbeitungseinheit 15 kann aus einer oder aus mehreren Zentraleinheiten (CPU) bestehen. Die Speichereinheit 16 kann aus einer oder aus mehreren Speichereinheiten bestehen. Eine Speichereinheit kann einen flüchtigen und/oder nicht flüchtigen Speicher, wie beispielsweise einen Flash-Speicher oder einen Arbeitsspeicher (RAM), umfassen. Das Berechnungsmodell kann in der Speichereinheit 16 gespeichert sein. Die Steuereinheit 20 umfasst außerdem ein Computerprogramm P mit einem Computerprogrammcode oder Anweisungen, der bewirkt/die bewirken, dass die Steuereinheit 20 oder ein an die Steuereinheit 20 angeschlossener Computer die im Folgenden beschriebenen Verfahrensschritte durchführt. Die Steuereinheit 20 kann eine elektronische Steuereinheit (ECU) sein und kann die Funktionalität einer Getriebesteuereinheit (TCU) umfassen. Die ECU und die TCU können aber auch separate Steuereinheiten sein. Eine TCU dient zur Steuerung des Getriebes mit Sensordaten vom Fahrzeug 1 und/oder mit Daten von der Vorrichtung 3 zur Berechnung, wie und wann eine Gangschaltung für das Fahrzeug 1 vorzunehmen ist, um eine optimale Kraftentfaltung, Kraftstoffeinsparung, Schaltqualität und/oder Startleistung zu erzielen. Folglich kann die Steuereinheit 20 dazu dienen, die Kupplung 2 und/oder das Getriebe 4 automatisch zu steuern.
Die Steuereinheit 20 kann außerdem einen Einsatzparameter mit Informationen über die Benutzung der Kupplung 2 bereitstellen. Der Einsatzparameter zeigt Folgendes an: eine Position des Kupplungspedals 6, eine Drehzahl rpm_eng des Motors 5, eine Drehzahl rpm_gear der Eingangswelle 12 des Getriebes 4, einen Rutschparameter Δrpm zur Anzeige des Rutschens der Kupplung 2, eine Rutschzeitspanne Δt_slip, den Gesamtenergieverbrauch W_c zur Betätigung der Kupplung 2 sowie die Beschleunigung a des Fahrzeugs 1. Die Position des Kupplungspedals 6 kann vom Kupplungspositionsgeber 7 gemessen werden. Die Betätigung des Kupplungspedals 6 durch den Fahrer kann aber auch beispielsweise als eine Kraft oder ein Druck gemessen werden. Dann kann ein Kraftsensor oder ein Drucksensor eingesetzt werden. Die Drehzahl rpm_eng des Motors 5 kann mit dem Drehzahlgeber 21 gemessen werden. Die Drehzahl rpmgear der Eingangswelle 12 des Getriebes 4 kann mit dem Drehzahlgeber 22 gemessen werden. Die Rutschzeitspanne Δt_slip kann von der Steuereinheit 20 bestimmt werden, indem die Zeitspanne gemessen wird, während der der Rutschparameter Δrpm größer als null ist und die Kupplung 2 eingerückt ist. Der Gesamtenergieverbrauch W_c zur Betätigung der Kupplung 2, wenn die Kupplung 2 eingerückt wird, kann von der Steuereinheit 20 mit der folgenden Beziehung bestimmt werden: $W_{c} = \int_{t 1}^{t 2} Δ ω \cdot T_{c l u t c h}$
Dabei gilt: t1 ist der Beginnzeitpunkt des Rutschens und t2 ist der Endzeitpunkt des Rutschens, T_clutch ist ein Drehmoment, das auf die Kupplung 2 ausgeübt wird, wenn die Kupplung 2 eingerückt wird, und Δω ist der in rad/s umgewandelte Rutschparameter Δrpm. Die Steuereinheit 20 kann außerdem einen Einsatzparameter mit Informationen über die Benutzung des Gaspedals 17 oder des Bremspedals 18 im Zusammenhang mit der Benutzung der Kupplung 2 bereitstellen.
Die Steuereinheit 20 kann außerdem Bedingungsdaten mit Informationen über mindestens eine Bedingung im Fahrzeug 1 oder eine Bedingung in der unmittelbaren Umgebung des Fahrzeugs 1 bereitstellen. „In der unmittelbaren Umgebung des Fahrzeugs 1“ bedeutet hier innerhalb eines Abstands von wenigen Metern zum Fahrzeug 1. Die Bedingungsdaten können Folgendes anzeigen: Einsatz des Gaspedals 17, Einsatz des Bremspedals 18, den aktuell eingelegten Gang, den Neigungsgrad der Straße, den Straßenradius, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Temperatur, die verfügbare Motorleistung und den Zustand eines Teils oder Systems im Radradius des Fahrzeugs 1. Die Benutzung des Gaspedals 17 kann mit einem Positionsgeber 23 festgestellt werden und die Benutzung des Bremspedals 18 kann mit einem Positionsgeber 24 festgestellt werden. Bei der Gassteuerung kann es sich um eine „Throttle-by-Wire“-Steuerung handeln. Bei der Bremsensteuerung kann es sich um eine „Brake-by-Wire“-Steuerung handeln. Statt der herkömmlichen Steuerung mithilfe eines Gestänges wird dann eine elektronische Steuerung eingesetzt. Der Stra-ßenneigungsgrad zeigt die Neigung der Straße an, auf der das Fahrzeug fährt oder steht. Darüber hinaus zeigt der Straßenradius den Radius der Straße an, auf der das Fahrzeug fährt oder steht. Die Temperatur kann die Temperatur der Straße anzeigen, auf der das Fahrzeug 1 fährt oder steht.
Der Straßenneigungsgrad kann mit einem Beschleunigungsmesser festgestellt werden. Der Straßenradius kann mit einem Beschleunigungsmesser oder anhand von Kartendaten für die Straße, auf der das Fahrzeug 1 fährt, bestimmt werden. Wenn die Position des Fahrzeugs 1 auf der Karte bekannt ist, was dank einer Ortungseinheit im Fahrzeug 1 ermöglicht werden kann, kann der aktuelle Straßenradius festgestellt werden. Der aktuell eingelegte Gang ist ebenso wie die Fahrzeuggeschwindigkeit und die verfügbare Motorleistung des Fahrzeugs 1 ein bekannter Parameter. Die Temperatur kann mit einem Temperatursensor 25 gemessen werden. Der Zustand eines Teils oder Systems des Fahrzeugs 1 kann ebenfalls im Fahrzeug 1 bekannt sein oder kann von der Steuereinheit 20 auf der Basis anderer erfasster Parameter berechnet werden.
Das Fahrzeug 1 kann intern zwischen seinen Einheiten, Vorrichtungen, Sensoren, Detektoren, Systemen usw. über einen Kommunikationsbus kommunizieren, beispielsweise über einen CAN-Bus (CAN = Controller Area Network), der ein nachrichtenbasiertes Protokoll verwendet. Beispiele für andere verwendbare Kommunikationsprotokolle sind TTP (Time-Triggered Protocol), Flexray usw. Damit können Signale und Daten, die im vorliegenden Dokument beschrieben sind, zwischen verschiedenen Einheiten, Vorrichtungen, Systemen, Sensoren und/oder Detektoren im Fahrzeug 1 ausgetauscht werden. Signale und Daten können aber auch drahtlos zwischen den verschiedenen Einheiten, Vorrichtungen, Systemen, Sensoren und/oder Detektoren übermittelt werden.
Die Steuereinheit 20 umfasst außerdem Anweisungen zur Simulation einer optimalen Weise der Betätigung der Kupplung 2 gemäß den Bedingungsdaten auf der Basis des Berechnungsmodells der Kupplung 2, um einen Parameter für den optimalen Einsatz zu bestimmen. Der Parameter für den optimalen Einsatz ist folglich ein optimaler Wert des Einsatzparameters für den Fall, dass die Kupplung 2 vom Fahrer in Anbetracht der Bedingungsdaten optimal eingesetzt wurde. Eine optimale Weise der Benutzung der Kupplung 2 kann eine optimale Weise in Bezug auf Verschleiß, Komfort, optimale Leistung und/oder Kraftstoffwirtschaftlichkeit sein. Der Parameter für den optimalen Einsatz kann somit Folgendes anzeigen: eine optimale Position des Kupplungspedals 6, eine optimale Drehzahl rpm_eng des Motors, eine optimale Drehzahl rpm_gear der Eingangswelle 12 des Getriebes, einen optimalen Rutschparameter Δrpm zur Anzeige des Rutschens der Kupplung 2, eine optimale Rutschzeitspanne Δt_slip, einen optimalen Gesamtenergieverbrauch W_c zur Betätigung der Kupplung 2 sowie eine optimale Beschleunigung a.
Die Steuereinheit 20 kann auch zur Simulation einer optimalen Weise der Betätigung des Gaspedals 17 und/oder des Bremspedals 18 im Zusammenhang mit der Benutzung der Kupplung 2 gemäß den Bedingungsdaten auf der Basis des Berechnungsmodells der Kupplung 2 konfiguriert sein, um den Parameter für den optimalen Einsatz zu bestimmen.
Die Steuereinheit 20 kann außerdem den Einsatzparameter mit dem Parameter für den optimalen Einsatz vergleichen und auf der Basis des Vergleichsergebnisses Beurteilungsdaten bestimmen. Gemäß einer Ausführungsform kann die Steuereinheit 20 Anweisungen zur Bestimmung von Beurteilungsdaten, einschließlich einer Bewertung des Einsatzes der Kupplung 2 durch den Fahrer, auf der Basis des Vergleichsergebnisses umfassen. Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Steuereinheit 20 Anweisungen zur Bestimmung von Beurteilungsdaten, einschließlich der Bestimmung eines Tipps zur Verbesserung, auf der Basis des Vergleichsergebnisses. Wenn Beurteilungsdaten bestimmt wurden, kann die Steuereinheit 20 ein Beurteilungssignal erzeugen, das die Beurteilungsdaten anzeigt, und das Beurteilungssignal mit den Beurteilungsdaten zu einer Anzeigeeinheit 19 im Fahrzeug 1 übermittelt, die dazu dient, die Beurteilungsdaten dem Fahrer des Fahrzeugs 1 anzuzeigen. Die Steuereinheit 20 kann das Beurteilungssignal erzeugen, das die Beurteilungsdaten anzeigt, so dass die Beurteilungsdaten über die Anzeigeeinheit 19 als akustische Meldung, optische Meldung und/oder taktile Meldung angezeigt werden können. Die Anzeigeeinheit 19 kann folglich ein Display, einen Lautsprecher oder eine Vorrichtung, die zur Übermittlung von taktilen Werten dient, umfassen.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Rückmeldung des Einsatzes der Kupplung 2 bei einem Fahrzeug 1 durch den Fahrer. Dieses Verfahren wird nun unter Verweis auf das Ablaufdiagramm in beschrieben. Das Verfahren kann als Programmcode implementiert werden und in der Speichereinheit 16 in der Steuereinheit 20 ( ) gespeichert werden. Das Verfahren kann folglich mit der beschriebenen Hardware und Software implementiert werden. Das Verfahren umfasst die Bereitstellung eines Einsatzparameters mit Informationen über den Einsatz der Kupplung 2 (A1). Der Einsatzparameter kann einer der im vorliegenden Dokument beschriebenen Einsatzparameter sein. Das Verfahren kann außerdem die Bereitstellung eines Einsatzparameters mit Informationen über den Einsatz des Gaspedals 17 oder des Bremspedals 18 im Zusammenhang mit der Benutzung der Kupplung 2 umfassen. Das Verfahren umfasst außerdem die Bereitstellung von Bedingungsdaten mit Informationen über mindestens eine Bedingung im Fahrzeug 1 oder eine Bedingung in der unmittelbaren Umgebung des Fahrzeugs 1 (A2). Bei den Bedingungsdaten kann es sich um die im vorliegenden Dokument beschriebenen Bedingungsdaten handeln. Das Verfahren umfasst außerdem die Simulation einer optimalen Weise der Betätigung der Kupplung 2 gemäß den Bedingungsdaten auf der Basis des Berechnungsmodells der Kupplung 2, um den Parameter für den optimalen Einsatz zu bestimmen (A3). Das Verfahren kann auch die Simulation einer optimalen Weise der Betätigung des Gaspedals 17 und/oder des Bremspedals 18 im Zusammenhang mit der Benutzung der Kupplung 2 gemäß den Bedingungsdaten auf der Basis des Berechnungsmodells der Kupplung 2 umfassen, um einen Parameter für den optimalen Einsatz zu bestimmen. In einem weiteren Schritt (A4) wird der Einsatzparameter mit dem Parameter für den optimalen Einsatz verglichen. Das Verfahren umfasst außerdem die Bestimmung von Beurteilungsdaten auf der Basis des Ergebnisses des Vergleichs (A5) und die Anzeige der Beurteilungsdaten für den Fahrer des Fahrzeugs 1 (A6). Die Beurteilungsdaten können dem Fahrer des Fahrzeugs 1 als akustische Meldung, optische Meldung und/oder taktile Meldung angezeigt werden.
Die Bestimmung der Beurteilungsdaten kann die Bewertung des Einsatzes der Kupplung 2 durch den Fahrer auf der Basis des Ergebnisses des vorgenommenen Vergleichs umfassen. Die Bewertung kann die Berechnung des prozentualen Anteils des Einsatzparameters am Parameter für den optimalen Einsatz umfassen. Der prozentuale Anteil kann als Bewertung mit fünf Symbolen angezeigt werden, wobei fünf Symbole einem sehr guten Einsatz der Kupplung 2 entsprechen und null Symbole oder ein Symbol einem schlechten Einsatz der Kupplung 2 entsprechen.
Die Bestimmung der Beurteilungsdaten kann auch die Bestimmung eines Tipps zur Verbesserung auf der Basis des Vergleichsergebnisses umfassen. Tipps können beispielsweise sein „Das Kupplungspedal schneller loslassen“ oder „Die manuelle Kupplung nicht in xx-Situationen einsetzen“, wobei „xx“ das Eintreten einer bestimmten Bedingung bedeutet. Beispielsweise kann die Kupplung 2 auf einer Steigungsstrecke vom Automatikgetriebe besser als vom Fahrer eingesetzt werden. „xx“ ist dann eine „Steigungsstrecke“. Dies kann beim Einsatz der Kupplung 2 beurteilt werden.
Im Folgenden werden einige Fahrsituationen erklärt, in denen der Fahrer eine Rückmeldung darüber erhalten könnte, wie er die Kupplung 2 betätigt hat, um das Verhalten des Fahrers zu verbessern.
1. Anfahren aus dem Stand.
Bei diesem Vorgang können mehrere Einsatzparameter beobachtet werden. Beispielsweise kann der Fahrer zu viel Gas geben, so dass die Drehzahl rpm_eng des Motors 5 zu hoch ist im Vergleich zu einer optimalen Drehzahl des Motors 5 für die gegebene Situation. Bei den Bedingungsdaten kann es sich beispielsweise um die Neigung der Straße handeln, d. h. um einen Straßenneigungsgrad. Je nach der Steilheit der Neigung kann die optimale Drehzahl des Motors 5 unterschiedlich sein. Diese Beziehung ist in das Berechnungsmodell integriert. Eine andere Fehlerquelle ist eine zu lange Rutschzeit. Die zu beobachtenden Einsatzparameter können dann die Rutschzeit Δt_slip und/oder der Gesamtenergieverbrauch W_c zur Betätigung der Kupplung 2 sein. Die Beurteilungsdaten können dann eine Bewertung des Einsatzes der Kupplung 2 und des Gaspedals 17 im Zusammenhang mit dem Einsatz der Kupplung 2 umfassen. Die Beurteilungsdaten können auch einen oder mehrere Tipps für den Fahrer auf der Basis des Ergebnisses des Vergleichs des Einsatzparameters mit dem berechneten Parameter für den optimalen Einsatz umfassen. Falls der Fahrer zu stark beschleunigt, kann er den Tipp erhalten: „Weniger stark beschleunigen“. Falls beispielsweise die Rutschzeit Δt_slip zu lang ist, kann der Fahrer den Tipp erhalten: „Die Kupplung schneller loslassen“.
Der Tipp kann je nach der Art des Einsatzparameters und je nachdem, wie gut der Fahrer die Kupplung 2 betätigt hat, bestimmt werden.
2. Anfahren in einem zu großen Gang.
Wenn der Fahrer aus dem Stand in einem zu großen Gang anfährt, kann die Rutschzeit t_slip lang sein. Auch wenn der Fahrer das Gaspedal 17 zu stark drückt, kann der Rutschparameter Δrpm unnötig groß sein. Der Einsatzparameter kann dann die Rutschzeit t_slip sein, während der Rutschparameter Δrpm den Unterschied in der Drehzahl und/oder den Gesamtenergieverbrauch W_c anzeigt. Die Beurteilungsdaten können dann eine Bewertung des Einsatzes der Kupplung 2 enthalten. Die Beurteilungsdaten können auch einen oder mehrere Tipps für den Fahrer auf der Basis des Ergebnisses des Vergleichs des Einsatzparameters mit dem berechneten Parameter für den optimalen Einsatz umfassen. Falls der Fahrer einen falschen Gang eingelegt hat, kann er den Tipp erhalten: „In den Gang X wechseln“, wobei „X“ der optimale Gang für die aktuelle Fahrsituation ist. Falls beispielsweise die Rutschzeit t_slip zu lang ist, kann der Fahrer den Tipp erhalten: „Die Kupplung schneller loslassen“. Falls beispielsweise der Gesamtenergieverbrauch W_c zu hoch ist, kann der Fahrer den Tipp erhalten: „Das Gaspedal weniger stark drücken“ und/oder „Die Kupplung schneller loslassen“.
3. Fahren mit einem bestimmten Karosserie- oder Anhängeraufbau.
Je nach dem Karosserie- oder Anhängeraufbau des Fahrzeugs 1 und/oder dem Gewicht des Fahrzeugs 1 kann es für die Kupplung 2 eine optimale Betätigungsweise geben. Diese optimale Betätigungsweise kann beispielsweise einen bestimmten optimalen Rutschparameter Δrpm umfassen. Der optimale Rutschparameter Δrpm ist folglich vom Karosserie- oder Anhängeraufbau und/oder vom Gewicht des Fahrzeugs 1 abhängig. Die Bedingungsdaten können folglich den Karosserie- oder Anhängeraufbau des Fahrzeugs 1 und/oder das Gewicht des Fahrzeugs 1 anzeigen. Der optimale Rutschparameter Δrpm kann auch von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 abhängig sein. Das Fahrzeug 1 ist dann normalerweise mit einem Zapfwellenantrieb (PTO) ausgestattet. Der Zapfwellenantrieb treibt eine Zusatzausrüstung des Fahrzeugs 1 an, wie beispielsweise einen Hakenaufzug. Die Beurteilungsdaten können eine Bewertung des Einsatzes der Kupplung 2 beim Betrieb der Zusatzausrüstung, wie beispielsweise des Hakenaufzugs, umfassen. Die Beurteilungsdaten können auch einen oder mehrere Tipps für den Fahrer auf der Basis des Ergebnisses des Vergleichs des Einsatzparameters mit dem berechneten Parameter für den optimalen Einsatz umfassen. Falls der Rutschparameter Δrpm zu groß ist, kann der Fahrer den Tipp erhalten: „Die Kupplung schneller loslassen“. Der Tipp kann speziell zur Benutzung der Zusatzausrüstung, wie beispielsweise des Hakenaufzugs, erteilt werden.
Die Beurteilungsdaten können auch eine Gesamtbewertung des Einsatzes der Kupplung 2 durch den Fahrer umfassen, bei der mehrere Einsatzparameter berücksichtigt werden. Dann können von der Vorrichtung 3 mehrere Einsatzparameter bereitgestellt werden. Außerdem können mehrere entsprechende Parameter für den optimalen Einsatz bestimmt werden. Jeder Einsatzparameter wird mit dem entsprechenden Parameter für den optimalen Einsatz verglichen. Folglich werden mehrere Vergleiche vorgenommen. Auf der Grundlage des Ergebnisses der verschiedenen Vergleiche können die Beurteilungsdaten bestimmt werden. Dann können dem Fahrer die Gesamtbewertung sowie ein oder mehrere Tipps angezeigt werden.
Dem Fahrer können auch Empfehlungen darüber erteilt werden, in welchen Fahrsituationen der Fahrer das Automatikgetriebe oder die manuelle Kupplung 2 einsetzen sollte, und zwar in Abhängigkeit von den Bedingungsdaten und/oder dem Können des Fahrers bezüglich der Betätigung der Kupplung 2, des Gaspedals 17 und des Bremspedals 18.
Der optimale Einsatz der Kupplung 2, des Gaspedals 17 und/oder des Bremspedals 18 kann auch simuliert werden und dem Fahrer angezeigt werden, um den Fahrer in der optimalen Weise des Einsatzes der Kupplung 2 zu unterweisen. Beispielsweise kann dem Fahrer eine Abbildung gezeigt werden, aus der eine optimale Weise des Einsatzes des Kupplungspedals 6 im Vergleich zum tatsächlichen Einsatz des Kupplungspedals 6 und Informationen darüber, was der Fahrer tun sollte, um die Kupplung 2 optimal einzusetzen, zu ersehen sind.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt. Es können verschiedene Alternativen, Änderungen und Äquivalente eingesetzt werden. Deshalb sind die oben beschriebenen Ausführungsformen nicht so zu verstehen, dass sie den Umfang der Erfindung einschränken, der durch die beigefügten Patentansprüche definiert wird.

Claims

Vorrichtung (3) zur Rückmeldung bezüglich des Einsatzes einer Kupplung (2) eines Fahrzeugs (1) durch dessen Fahrer, die eine Steuereinheit (20) mit einem Berechnungsmodell der Kupplung (2) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) dazu dient: - einen Einsatzparameter mit Informationen über den Einsatz der Kupplung (2) bereitzustellen; - Bedingungsdaten mit Informationen über mindestens eine Bedingung im Fahrzeug (1) und/oder mindestens eine Bedingung in der unmittelbaren Umgebung des Fahrzeugs (1) bereitzustellen, wobei eine Bedingung in der unmittelbaren Umgebung des Fahrzeugs zumindest eine Bedingung aus der folgenden Gruppe ist: Neigungsgrad der Straße, Straßenradius oder Temperatur; wobei die Steuereinheit (20) außerdem Anweisungen umfasst, um: - eine optimale Weise der Betätigung der Kupplung (2) gemäß den Bedingungsdaten auf der Basis des Berechnungsmodells der Kupplung (2) zu simulieren, um einen Parameter für den optimalen Einsatz zu bestimmen; - den genannten Einsatzparameter mit dem genannten Parameter für den optimalen Einsatz zu vergleichen; - Beurteilungsdaten auf der Basis des Vergleichsergebnisses zu bestimmen; wobei die Steuereinheit (20) außerdem dazu dient, ein Beurteilungssignal zu erzeugen, das die Beurteilungsdaten anzeigt, und die Beurteilungsdaten zu einer Anzeigeeinheit (19) zu übermitteln, die dazu dient, die Beurteilungsdaten dem Fahrer des Fahrzeugs (1) anzuzeigen.
Vorrichtung (3) gemäß Patentanspruch 1, bei der der Einsatzparameter Folgendes anzeigt: eine Betätigung des Kupplungspedals (6), eine Drehzahl rpm_eng eines Motors, eine Drehzahl rpm_gear einer Eingangswelle (12) eines Getriebes, einen Rutschparameter Δrpm zur Anzeige des Rutschens der Kupplung (2), eine Rutschzeitspanne Δt_slip, den Gesamtenergieverbrauch W_c zur Betätigung der Kupplung (2) sowie die Beschleunigung a des Fahrzeugs (1).
Vorrichtung (3) gemäß Patentanspruch 1 oder 2, bei der die Steuereinheit (20) dazu dient, einen Einsatzparameter mit Informationen über den Einsatz eines Gaspedals (17) oder Bremspedals (18) im Zusammenhang mit dem Einsatz der Kupplung (2) bereitzustellen, wobei die Steuereinheit (20) eine optimale Weise der Betätigung des Gaspedals (17) oder des Bremspedals (18) im Zusammenhang mit dem Einsatz der Kupplung (2) gemäß den Bedingungsdaten auf der Basis des Berechnungsmodells der Kupplung (2) simulieren kann, um einen Parameter für den optimalen Einsatz zu bestimmen.
Vorrichtung (3) gemäß einem der oben genannten Patentansprüche, bei der die Bedingungsdaten Folgendes anzeigen: Einsatz des Gaspedals (17), Einsatz des Bremspedals (18), den aktuell eingelegten Gang, den Neigungsgrad der Straße, den Straßenradius, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Temperatur, die verfügbare Motorleistung und den Zustand eines Teils oder Systems im Radradius des Fahrzeugs (1).
Vorrichtung (3) gemäß einem der oben genannten Patentansprüche, bei der das Berechnungsmodell der Kupplung (2) in einer Getriebesteuereinheit (TCU) implementiert ist.
Vorrichtung (3) gemäß einem der oben genannten Patentansprüche, bei der die Steuereinheit (20) Anweisungen zur Bestimmung von Beurteilungsdaten, einschließlich einer Bewertung des Einsatzes der Kupplung (2) durch den Fahrer, auf der Basis des Vergleichsergebnisses umfasst.
Vorrichtung (3) gemäß einem der oben genannten Patentansprüche, bei der die Steuereinheit (20) Anweisungen zur Bestimmung von Beurteilungsdaten, einschließlich der Bestimmung eines Tipps zur Verbesserung, auf der Basis des Vergleichsergebnisses umfasst.
Vorrichtung (3) gemäß einem der oben genannten Patentansprüche, bei der die Steuereinheit (20) das Beurteilungssignal erzeugen kann, das die Beurteilungsdaten anzeigt, so dass die Beurteilungsdaten über die Anzeigeeinheit (19) als akustische Meldung, optische Meldung und/oder taktile Meldung angezeigt werden können.
Vorrichtung (3) gemäß einem der oben genannten Patentansprüche, bei der die Kupplung (2) ein Bestandteil eines Clutch-by-Wire-Systems ist.
Verfahren zur Rückmeldung des Einsatzes einer Kupplung (2) durch den Fahrer eines Fahrzeugs (1), das Folgendes umfasst: - Bereitstellung eines Einsatzparameters mit Informationen über den Einsatz der Kupplung (2); - Bereitstellung von Bedingungsdaten mit Informationen über mindestens eine Bedingung im Fahrzeug (1) und/oder mindestens eine Bedingung in der unmittelbaren Umgebung des Fahrzeugs (1), eine Bedingung in der unmittelbaren Umgebung des Fahrzeugs zumindest eine Bedingung aus der folgenden Gruppe ist: Neigungsgrad der Straße, Straßenradius oder Temperatur; - Simulation einer optimalen Weise der Betätigung der Kupplung (2) gemäß den Bedingungsdaten auf der Basis eines Berechnungsmodells der Kupplung (2), um einen Parameter für den optimalen Einsatz zu bestimmen; - Vergleich des genannten Einsatzparameters mit dem genannten Parameter für den optimalen Einsatz; - Bestimmung von Beurteilungsdaten auf der Basis des Vergleichsergebnisses; - Anzeige der Beurteilungsdaten für den Fahrer des Fahrzeugs (1).
Computerprogramm P, das einen Computerprogrammcode enthält, der bewirkt, dass eine Steuereinheit (20) oder ein an die genannte Steuereinheit (20) angeschlossener Computer die Verfahrensschritte gemäß Patentanspruch 10 durchführt.
Computerprogrammprodukt, das einen Computerprogrammcode umfasst, der auf einem nicht flüchtigen von einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist, um die Verfahrensschritte gemäß Patentanspruch 10 durchzuführen, wenn dieser Computerprogrammcode von einer Steuereinheit (20) oder von einem an die genannte Steuereinheit (20) angeschlossenen Computer ausgeführt wird.
Fahrzeug (1), das eine Vorrichtung (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst.