DE102015214025A1

DE102015214025A1 - Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102015214025A1
Application number: DE102015214025.3A
Authority: DE
Inventors: Gerald Küstler
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-08-20
Filing date: 2015-07-24
Publication date: 2016-02-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges, welches in einem autonomen Fahrmodus betrieben wird. Bei einem Verfahren, bei welchem im autonomen Fahrmodus sowohl der Kraftstoffverbrauch als auch Verschleiß der Komponenten verringert wird, wird nach dem Einschalten des autonomen Fahrmodus eine verbrauchsreduzierende und/oder verschleißreduzierende Fahrstrategie des Kraftfahrzeuges eingestellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges, welches in einem autonomen Fahrmodus betrieben wird.
Das vollautonome Fahren eines Kraftfahrzeuges, d.h. das selbsttätige Fahren durch das Kraftfahrzeug, ohne dass ein Fahrer in den Betrieb des Fahrzeuges eingreift, wird heute schon intensiv von verschiedenen Fahrzeugherstellern im Alltagsbetrieb getestet. Auch ein teilautonomes Fahren wie beispielsweise Einparken und Lenkunterstützung bei einem Stop-and-Go-Modus wird untersucht. Dieser autonome Fahrmodus erhöht den Fahrkomfort für die Insassen des Kraftfahrzeuges, wobei der Faktor Mensch in dem autonomen Fahrmodus eliminiert ist.
Nachteilig dabei ist, dass auch im autonomen Fahrmodus ein hoher Kraftstoffverbrauch erforderlich ist und die Komponenten des Fahrzeuges einem hohen Verschleiß unterliegen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben des Fahrzeuges im autonomen Fahrmodus anzugeben, bei welchem der Kraftstoffverbrauch bzw. der Verschleiß der Komponenten des Kraftfahrzeuges optimiert wird.
Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass nach dem Einschalten des autonomen Fahrmodus eine verbrauchsreduzierende und/oder verschleißreduzierende Fahrstrategie des Kraftfahrzeuges eingestellt wird. Über eine solche Fahrstrategie kann der Kraftstoff- bzw. Energieverbrauch genauso wie der Komponentenverschleiß reduziert werden.
Vorteilhafterweise gibt ein übergeordnetes Steuergerät an mindestens ein untergeordnetes Steuergerät ein Signal über die Einstellung des autonomen Fahrmodus aus, wobei das mindestens eine untergeordnete Steuergerät die verbrauchsreduzierende und/oder verschleißreduzierende Fahrstrategie des Kraftfahrzeuges umsetzt. Das Potential der verbrauchsreduzierenden und verschleißreduzierenden Fahrstrategie erlaubt im autonomen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges Treibstoff oder elektrische Energie einzusparen, ohne dass dies für den Fahrer störend empfunden wird, da der Fahrer im Regelfall komfortabel befördert wird. Gleichzeitig werden durch solche Fahrstrategien der Komponentenverschleiß und die Alterung von Komponenten reduziert, so dass deren Lebensdauer verlängert wird.
In einer Ausgestaltung wird als untergeordnetes Steuergerät ein Motorsteuergerät verwendet, welches die verbrauchsreduzierte Fahrstrategie umsetzt, indem Zünd- und Einspritzzeitpunkte und/oder eine Einspritzmenge von Kraftstoff optimiert werden. Durch eine solche Optimierung wird sichergestellt, dass im autonomen Fahrbetrieb weniger Kraftstoff verbraucht wird.
In einer Variante optimiert das Motorsteuergerät zur Umsetzung einer verbrauchs- und verschleißreduzierten Fahrstrategie Betriebspunkte des Fahrzeuges. Die Anpassung der Betriebspunkte z.B. durch eine Drehzahlabsenkung, durch welche ein Kraftstoffverbrauch reduziert wird, oder durch eine Drehzahlbegrenzung, wobei gleichzeitig neben dem Kraftstoffverbrauch auch der Verschleiß an dem Verbrennungsmotor minimiert wird, stellt somit eine Kombination aus verbrauchs- und verschleißreduzierten Maßnahmen dar, die zur Erhöhung der Lebensdauer des Kraftfahrzeuges beitragen.
In einer Weiterbildung wird als untergeordnetes Steuergerät ein Getriebesteuergerät verwendet, welches die verschleißreduzierte Fahrstrategie umsetzt, indem Verfahrzeiten von Getriebeaktoren und/oder Kupplungsaktoren reduziert werden. Dadurch werden die auf den Getriebeaktor bzw. den Kupplungsaktor wirkenden Kräfte reduziert und somit der Verschleiß dieser Komponenten minimiert.
In einer weiteren Ausführungsform verlangsamt das Getriebesteuergerät zur Umsetzung der verschleißreduzierten Fahrstrategie eine Synchronisierung beim Einlegen der Gänge. Auch diese Vorgehensweise führt dazu, dass der Verschleiß der Getriebekomponenten reduziert wird.
In einer weiteren Ausgestaltung wird als untergeordnetes Steuergerät ein Hochvolt-Steuergerät verwendet, welches die verschleißreduzierende Fahrstrategie umsetzt, indem ein Strom einer Hochvoltbatterie und/oder eine Leistung einer elektrischen Maschine begrenzt werden. Durch diese Maßnahmen werden die elektrische Maschine und die Leistungselektronik thermisch weniger belastet, wodurch die Lebensdauer verlängert wird.
In einer Variante wird bei Einstellung einer Fahrstrategie durch eines der untergeordneten Steuergeräte ein Datenaustausch mit den anderen Steuergeräten durchgeführt, welche die von ihnen angesteuerten Systeme auf die von dem einen Steuergerät ausgegebene Fahrstrategie einstellen. Durch eine solche Maßnahme wird eine Kombination von verbrauchs- und verschleißreduzierenden Maßnahmen durch alle im Kraftfahrzeug zusammenwirkenden untergeordneten Steuergeräten durchgeführt. Dabei wird die günstigste Kombination dieser Maßnahmen über eine zu erwartende Lebensdauer und das Lastkollektiv identifiziert.
Aufgrund des Zusammenwirkens der untergeordneten Steuergeräte können diese verbrauchs- und verschleißreduzierenden Fahrstrategien sowohl in Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren, in Hybridfahrzeugen als auch in rein Elektrofahrzeugen eingesetzt werden.
In einer Ausführungsform wird die verbrauchsreduzierende und/oder verschleißreduzierende Fahrstrategie des Kraftfahrzeuges nach Ausschalten des autonomen Fahrmodus abgebrochen. Dadurch steht dem Fahrer, wenn dieser wieder selbst fährt, die Möglichkeit offen, die gewohnte optimale Spontanität und Beschleunigung wirken zu lassen. Diese Eigenschaften werden durch Fahrstrategien realisiert, die beim gelenkten Fahren des Kraftfahrzeuges durch den Fahrer im Kraftfahrzeug wirken.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figur näher erläutert werden.
Es zeigt:
1 ein Ausführungsbeispiel für ein Zusammenwirken von Steuergeräten in einem Kraftfahrzeug.
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel für das Zusammenwirken von Steuergeräten dargestellt, welche bei einer autonomen Fahrt eines Kraftfahrzeuges zusammenwirken. Als übergeordnetes Steuergerät ist ein Steuergerät 1 für autonomes Fahren vorhanden, welches verschiedene untergeordnete Steuergeräte ansteuert. Dabei ist als untergeordnetes Steuergerät ein Motorsteuergerät 2 angeführt, welches einen Verbrennungsmotor 3 mit seinen Untersystemen steuert. Darüber hinaus wird von dem Steuergerät 1 für autonomes Fahren ein Getriebesteuergerät 4 angesteuert, welches das Getriebe 5 mit Untersystemen steuert. In einem Hybridfahrzeug ist neben dem Motorsteuergerät 2 auch noch ein Hochvolt-Steuergerät 6 vorhanden, welches die elektrische Maschine 7 sowie die Hochvoltbatterie 8 mit Subsystemen ansteuert.
In dem Fall, dass der Fahrer des Kraftfahrzeuges entscheidet, dass er nicht selbst fahren möchte, sondern dass das Kraftfahrzeug autonom fährt, wird dies z.B. durch eine Eingabe dem Steuergerät 1 für autonomes Fahren angezeigt. Dieses Steuergerät 1 für autonomes Fahren gibt dieses Signal an das untergeordnete Motorsteuergerät 2, das Getriebesteuergerät 4 und das Hochvolt-Steuergerät 6 weiter. Diese schalten in den autonomen Fahrmodus, was bedeutet, dass die untergeordneten Steuergeräte 2, 4, 6 eine verbrauchs- und komponentenverschleißreduzierte Fahrstrategie umsetzen. In dem autonomen Fahrmodus werden die Anforderungen an beispielsweise Schaltspontanität oder maximale Beschleunigung deutlich reduziert.
In den einzelnen Steuergeräten 2, 4, 6 können sowohl verbrauchsreduzierende als auch verschleißreduzierende Maßnahmen einzeln oder kombiniert miteinander als Fahrstrategien ausgewählt werden. Um den Verbrauch zu mindern, kann beispielsweise das Motorsteuergerät 2 eine vermehrte Zylinderabschaltung durchführen, was beispielsweise bei einem Start-Stopp-Betrieb zur Kraftstoffeinsparung führt. Bei einem langsameren Beschleunigen des Verbrennungsmotors 3 wird das Motormoment des Verbrennungsmotors 3 sanfter eingestellt, was zu einer Leistungsbegrenzung des Verbrennungsmotors 3 führt. Dadurch wird neben der Kraftstoffeinsparung auch Verschleiß reduziert, da beispielsweise Lager des Verbrennungsmotors 3 oder der mit dem Verbrennungsmotor 3 eingestellten Kurbelwelle nicht so stark belastet werden. Verbrauchsreduzierende Maßnahmen, welche durch das Motorsteuergerät 2 in einer entsprechenden Fahrstrategie eingestellt werden, liegen in der optimierten Einstellung von Gaspedalkennlinien oder der Optimierung von Zünd- und Einspritzzeitpunkten und/oder Einspritzmengen. Die Anpassung von Betriebspunkten kann dabei wie bei der Drehzahlabsenkung zu einer Kraftstoffverringerung führen oder bei einer Drehzahlbegrenzung sowohl den Verschleiß als auch den Kraftstoffverbrauch reduzieren. Bei einer Anpassung der vollvariablen Ventilsteuerung kann ebenfalls eine Einsparung von Kraftstoff erreicht werden.
Das Getriebesteuergerät 4 kann durch Einstellung der Schaltkennlinien des Getriebes 5 sowohl kraftstoffsparende als auch verschleißsparende Reaktionen auslösen. Bei einer Verteilung der Anfahrenergie auf beide Kupplungen eines Doppelkupplungsschaltgetriebes, bei welchen mit beiden Kupplungen gefahren wird, kann der Verschleiß über die Lebensdauer auf beide Kupplungen verteilt werden. Eine weitere Erhöhung der Lebensdauer durch verschleißreduzierende Maßnahmen wird durch den Ausschluss von Schaltungen mit hohem Energieeintrag in die Kupplungen, beispielsweise Doppelrückschaltungen im Doppelkupplungsgetriebe, ermöglicht. Dasselbe gilt auch, wenn durch ein langsameres Synchronisieren bei dem Einlegen der Gänge diese geschont werden. Bei Einstellung eines weniger dynamischen Verfahrens, beispielsweise durch eine reduzierte Verfahrzeit von Getriebeaktoren und Kupplungsaktoren, wo über eine Strombegrenzung, ein langsameres Anfahren erreicht wird, können die Belastung der Endstufen und der mechanischen Komponenten minimiert werden, wodurch ein Energieverbrauch reduziert wird. Bei einem Hybridfahrzeug bietet sich eine Fahrstrategie an, bei welcher die Anfahrenergie auf Anfahren über die Kupplungen mit Verbrennungsmotor verteilt wird oder das elektromotorische Anfahren ohne schlupfende Kupplung erfolgt.
Das Hochvolt-Steuergerät 6 kann verschleißmindernde Maßnahmen einstellen, indem ein langsameres Hochfahren des Motormoments der elektrischen Maschine 7 eingestellt wird. Darüber hinaus trägt eine Strombegrenzung der Hochvolt-Batterie 8 bzw. eine Leistungsbegrenzung der elektrischen Maschine 7 zur Erhöhung der Lebensdauer bei.
Insgesamt kann durch die beschriebenen Maßnahmen der Komponentenverschleiß und die Alterung von Komponenten, wie z.B. des Zweimassenschwungrades, der Kupplungsaktorik, der Getriebeaktorik, des Getriebereibbelages, der Hochvoltbatterie, der Leistungselektronik, der Lager usw. reduziert werden. Gleichzeitig wird das Potential genutzt, um im autonomen Fahrmodus Treibstoff oder elektrische Energie einzusparen, ohne dass dies für den Fahrer störend wirkt, der im Regelfall komfortabel befördert werden möchte.
Fordert aber das Steuergerät 1 für autonomes Fahren in speziellen Situationen, wie beispielsweise Überholen, kurzzeitig eine maximale Performance und Verfügbarkeit sowohl des Motorsteuergerätes 2 und/oder des Getriebesteuergerätes 4 und/oder des Hochvolt-Steuergerätes 6 an, werden diese Anforderungen von den genannten Steuergeräten 2, 4, 6 für den geforderten Zeitraum in normaler Weise erfüllt.
Bezugszeichenliste

1: Steuergerät für autonomes Fahren
2: Motorsteuergerät
3: Verbrennungsmotor
4: Getriebesteuergerät
5: Getriebe
6: Hochvolt-Steuergerät
7: Elektrische Maschine
8: Hochvoltbatterie

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges, welches in einem autonomen Fahrmodus betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einschalten des autonomen Fahrmodus eine verbrauchsreduzierende und/oder verschleißreduzierende Fahrstrategie des Kraftfahrzeuges eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein übergeordnetes Steuergerät (1) an mindestens ein untergeordnetes Steuergerät (2, 4, 6) ein Signal über die Einstellung des autonomen Fahrmodus ausgibt, wobei das mindestens eine untergeordnete Steuergerät (2, 4, 6) die verbrauchsreduzierende und/oder verschleißreduzierende Fahrstrategie des Kraftfahrzeuges umsetzt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als untergeordnetes Steuergerät (2, 4, 6) ein Motorsteuergerät (2) verwendet wird, welches die verbrauchsreduzierte Fahrstrategie umsetzt, indem Zünd- und Einspritzzeitpunkte und/oder eine Einspritzmenge von Kraftstoff optimiert werden.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorsteuergerät (2) zur Umsetzung einer verbrauchs- und verschleißreduzierten Fahrstrategie Betriebspunkte des Kraftfahrzeuges optimiert.
Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass als untergeordnetes Steuergerät (2, 4, 6) ein Getriebesteuergerät (4) verwendet wird, welches die verschleißreduzierte Fahrstrategie umsetzt, indem Verfahrzeiten von Getriebeaktoren und/oder Kupplungsaktoren reduziert werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebesteuergerät (4) zur Umsetzung der verschleißreduzierten Fahrstrategie ein Synchronisieren der Gänge verlangsamt.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als untergeordnetes Steuergerät (2, 4, 6) ein Hochvolt-Steuergerät (6) verwendet wird, welches die verschleißreduzierende Fahrstrategie umsetzt, indem ein Strom einer Hochvoltbatterie (8) und/oder eine Leistung einer elektrischen Maschine (7) begrenzt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Einstellung einer Fahrstrategie durch eines der untergeordneten Steuergeräte (2), dieses eine Steuergerät (2) einen Datenaustausch mit den anderen Steuergeräten (4, 6) durchführt, welche die von ihnen angesteuerten Systeme auf die von dem einen Steuergerät (2) ausgegebene Fahrstrategie einstellen.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verbrauchsreduzierende und/oder verschleißreduzierende Fahrstrategie des Kraftfahrzeuges nach Ausschaltung des autonomen Fahrmodus abgebrochen wird.