DE102016012411B4

DE102016012411B4 - Verfahren zum Steuern eines Antriebstrangs eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102016012411B4
Application number: DE102016012411.3A
Authority: DE
Inventors: Fredrik Roos; Bas Oremus; Mikael Ögren; Oscar Flärdh; Conny Fransson
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2015-10-29
Filing date: 2016-10-18
Publication date: 2021-10-28
Anticipated expiration: 2036-10-19
Also published as: BR102016022511A2; DE102016012411A1; SE1551398A1; BR102016022511B1; SE540825C2

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, das hinter einem Leitfahrzeug fährt, das die Schritte umfasst:(a) Sammeln von Daten zu einem Straßengefälle entlang einer erwarteten Fahrtroute, die dem Kraftfahrzeug vorausliegt,(b) Sammeln von Daten zu einer aktuellen Größe eines Abstands zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Leitfahrzeug,(c) Sammeln von Daten zu einer Geschwindigkeit des Leitfahrzeugs,(d) Durchführen zumindest einer Simulation auf Basis der Daten und auf der Annahme, dass ein potenzieller Betriebsmodus des Antriebsstrangs, der einen Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs umfasst, an einem ersten Zeitpunkt t_0 betätigt wird, wobei die Simulation Daten zur Größe eines erwarteten Abstands d_sim zwischen den Fahrzeugen während eines vorausliegenden Zeitraums nach dem ersten Zeitpunkt t_0 berechnet,(e) Prüfen, ob die simulierten Daten aus Schritt (d) einen Satz von vorab definierten Betätigungsbedingungen erfüllen, die zumindest eine vorab definierte Betätigungsbedingung C1 umfassen, die erfüllt ist, wenn der erwartete Abstand d_sim größer als ein voreingestellter kleinstzulässiger Abstand d_min während des vorausliegenden Zeitraums ist,(f) mit der Maßgabe, dass der Satz von vorab definierten Betätigungsbedingungen erfüllt ist, Betätigen des potenziellen Betriebsmodus zum ersten Zeitpunkt t_0, dadurch gekennzeichnet, dass der Satz von vorab definierten Betätigungsbedingungen ferner eine vorab definierte Betätigungsbedingung C3 umfasst, die erfüllt ist, wenn der erwartete Abstand d_sim während zumindest eines voreingestellten Mindestzeitraums Δt_min in einem Bereich zwischen dem kleinstzulässigen Abstand d_min und dem höchstzulässigen Abstand d_max liegt.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, das hinter einem Leitfahrzeug fährt. Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf ein Computerprogramm, ein Computerprogrammprodukt, eine elektronische Steuereinheit und ein Kraftfahrzeug. Unter einem Kraftfahrzeug versteht sich hier ein Fahrzeug, das von einem internen Verbrennungsmotor und/oder einem Elektromotor angetrieben wird. Insbesondere ist das Verfahren für eine Verwendung in einem Schwerkraftfahrzeug wie z. B. einem LKW oder einem Bus vorgesehen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
Ein Betriebsmodus des Antriebsstrangs soll hier als z. B. ein Modus ausgelegt werden, bei dem der Antriebsstrang durch eine Geschwindigkeitsregelanlage, wie z. B. eine adaptive Geschwindigkeitsregelanlage oder eine treibstoffsparende Geschwindigkeitsregelanlage, gesteuert wird, oder ein Modus, bei dem der Fahrer das Fahrzeug auf eine spezifische Weise steuert, um z. B. eine bestimmte Distanz zum Leitfahrzeug zu halten, das vor dem Fahrzeug fährt.
Unter einem Abstand versteht sich hier ein Abstand zwischen dem aktuellen Fahrzeug und dem Leitfahrzeug in Bezug auf entweder Distanz oder Zeit.
Unter Schubbetrieb versteht sich, das Kraftfahrzeug vorwärtslaufen zu lassen, ohne eine Leistung über den Antriebsstrang zu übertragen, wie z. B. durch Treten einer Kupplung des Fahrzeugs oder durch Stellen des Getriebes in eine neutrale Position.
Unter Motorisieren versteht sich, das Fahrzeug mit einem eingelegten Gang, jedoch ohne vom Antriebsstrang angewandte Antriebskraft vorwärtslaufen zu lassen.
HINTERGRUND UND STAND DER TECHNIK
Bei Kraftfahrzeugen wie z. B. Autos, LKWs und Bussen sind Treibstoffkosten eine signifikante Ausgabe für den Besitzer oder Benutzer des Fahrzeugs. Eine große Vielzahl unterschiedlicher Systeme wurde bzw. wird daher entwickelt, um den Treibstoffverbrauch zu verringern, z. B. treibstoffeffiziente Motoren und treibstoffsparende Geschwindigkeitsregelanlagen. Die Aufgabe solcher treibstoffsparender Geschwindigkeitsregelanlagen besteht darin, den Treibstoffverbrauch durch Anpassen des Fahrens an die Eigenschaften der vorausliegenden Straße zu verringern, so dass ein unnötiges Bremsen und/oder ein treibstoffverbrauchendes Beschleunigen vermieden werden können. Beispielsweise unter Berücksichtigung topographischer Informationen zum Straßenabschnitt, der dem Fahrzeug vorausliegt, kann die Geschwindigkeit beispielsweise vor einer Steigung vorübergehend erhöht werden, so dass ein Herunterschalten auf einen niedrigeren Getriebemodus vermieden oder verzögert werden kann. Auf diese Weise kann der gesamte Energieverbrauch verringert werden. Außerdem können Informationen zur Straßenkrümmung und gesetzlichen Geschwindigkeitsbegrenzungen entlang des Straßenabschnitts, der dem Fahrzeug vorausliegt, berücksichtigt werden.
Einer der Hauptfaktoren, die den Energieverbrauch eines Fahrzeugs beeinflussen, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten und bei großen Kraftfahrzeugen mit einem großen Frontbereich, ist der Luftwiderstand. Eine Möglichkeit, den Luftwiderstand und somit den Energieverbrauch zu verringern, besteht daher darin, das Fahrzeug hinter einem Leitfahrzeug zu fahren, d. h. einem weiteren Fahrzeug, das vor dem aktuellen Fahrzeug fährt, und somit den sogenannten Windschatteneffekt zu nutzen. Wenn zwei oder mehr Fahrzeuge Teil einer sogenannten Kolonne sind, d. h. wenn nachfahrende Fahrzeuge relativ nahe von Leitfahrzeugen fahren, kann der Treibstoffverbrauch der Fahrzeuge um z. B. 5 bis 15 % verringert werden.
Moderne Kraftfahrzeuge können mit einer Radartechnologie ausgestattet sein, um eine Distanz zu einem Leitfahrzeug zu messen. Manche Fahrzeuge können auch mit einem Steuersystem ausgestattet sein, um automatisch einen spezifizierten Abstand d_set zu einem Leitfahrzeug zu halten, solange die Geschwindigkeit des Fahrzeugs keine festgelegte Geschwindigkeit wie z. B. eine gesetzliche Geschwindigkeitsbegrenzung überschreitet. Ein solches Steuersystem wird für gewöhnlich als adaptive Geschwindigkeitsregelanlage (ACC), Radar-Geschwindigkeitsregelanlage oder autonomes Geschwindigkeitsregelsystem bezeichnet. Gemäß einem Beispiel kann ein solches System eine Betätigungsvorrichtung umfassen, mit der der Fahrer eine Position, die einem gewissen Abstand zu einem Leitfahrzeug entspricht, manuell einstellen kann. Eine solche Betätigungsvorrichtung kann z. B. fünf unterschiedliche Positionen aufweisen, die einzelnen Erhöhungsschritten der Distanz zum Leitfahrzeug zwischen 10 und 75 Metern entsprechen, was Zeitabständen innerhalb des Bereichs von 1 bis 4 Sekunden entspricht. Dieses System ist im nachfahrenden Fahrzeug für gewöhnlich automatisiert. Alternativ kann ein Fahrer des nachfahrenden Fahrzeugs auswählen, dass er in einer gewissen Distanz zum Leitfahrzeug fahrt.
Ein ACC-System kann z. B. so konfiguriert sein, dass es den spezifizierten Abstand d_set durch Anwenden der erforderlichen Antriebskraft oder Bremskraft hält, d. h. so dass eine Antriebskraft angewandt wird, wenn der Abstand größer als der spezifizierte Abstand d_set wird, und so dass die Bremsen angewandt werden, sobald der Abstand kleiner als d_set wird. Ein ACC-System kann jedoch auch so konfiguriert sein, dass es den spezifizierten Abstand d_set nur durch Steuern der vom Antriebsstrang übertragenen Antriebskraft hält. In diesem Fall kann ein Bremsabstand d_brake definiert werden, bei dem die Bremsen des Fahrzeugs angewandt werden. Der Bremsabstand d_brake ist so eingestellt, dass er kleiner als der spezifizierte Abstand d_set ist, so dass, wenn das Fahrzeug dem Leitfahrzeug zwar näher als der spezifizierte Abstand d_set kommt, jedoch nicht näher als der Bremsabstand d_brake, das Fahrzeug motorisiert wird. Wenn dies nicht ausreicht und das Fahrzeug näher als d_brake kommt, werden die Bremsen angewandt. Die Bremsen können z. B. Radbremsen, eine Reaktionsbremse, Auspuffbremsen usw. sein.
Eine Fahrtregelung mit einem ACC-System mit einer Steuerung zur Minimierung der Abnutzung von Betriebsbremsen ist aus dem Dokument DE 60 2004 007 805 T2 bekannt. Ferner ist ein Verfahren zur Steuerung einer Geschwindigkeitsregelanlage eines Fahrzeugs aus der Offenlegungsschrift der deutschen Patentanmeldung DE 10 2009 040 682 A1 bekannt, bei dem Streckenparameter bedacht werden, wie beispielsweise Steigungsdaten und Geschwindigkeitsbegrenzungsdaten des befahrenen Gebiets.
Das Fahren hinter einem Leitfahrzeug führt jedoch auch dazu, dass normale Treibstoffsparsysteme wie z. B. gewisse treibstoffsparende Geschwindigkeitsregelanlagen nicht vollständig genutzt werden können, da das Risiko eines zu geringen Abstands zum Leitfahrzeug besteht, unabhängig davon, ob das Kraftfahrzeug mit einem aktivierten ACC oder nicht gefahren wird. Gewisse treibstoffsparende Systeme und Funktionen sind daher beim Fahren hinter einem Leitfahrzeug deaktiviert. Treibstoffsparende Wirkungen, die durch Fahren hinter einem Leitfahrzeug erzielt werden, können somit nicht vollständig ausgeschöpft werden.
Eine gattungsgemäße Lösung zur Abstandsregelung eines Fahrzeugs ist aus der Offenlegungsschrift der deutschen Patentanmeldung DE 10 2015 003 557 A1 bekannt.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt unter zumindest einem Aspekt in der Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zum Steuern eines Antriebsstrangs in einem Kraftfahrzeug beim Fahren hinter einem Leitfahrzeug, so dass bei gutem Fahrkomfort der Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs minimiert wird. Insbesondere liegt eine Aufgabe in der Bereitstellung eines Verfahrens zum Steuern eines Antriebsstrangs, so dass treibstoffsparende Systeme auch in gewissen Situationen verwendet werden können, wenn das Fahrzeug hinter einem Leitfahrzeug fährt, und so dass die Nutzen eines ACC-Systems mit den Nutzen anderer treibstoffsparender Systeme kombiniert werden können.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zumindest die primäre Aufgabe mithilfe des in Anspruch 1 definierten Verfahrens erzielt. Das Verfahren umfasst die Schritte:

(a) Sammeln von Daten zu einem Straßengefälle entlang einer erwarteten Fahrtroute, die dem Kraftfahrzeug vorausliegt,
(b) Sammeln von Daten zu einer aktuellen Größe eines Abstands zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Leitfahrzeug,
(c) Sammeln von Daten zu einer Geschwindigkeit des Leitfahrzeugs,
(d) Durchführen zumindest einer Simulation auf Basis der Daten und auf der Annahme, dass ein potenzieller Betriebsmodus des Antriebsstrangs, der einen Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs umfasst, an einem ersten Zeitpunkt t_0 betätigt wird, wobei die Simulation Daten zur Größe eines erwarteten Abstands d_sim zwischen den Fahrzeugen während eines vorausliegenden Zeitraums nach dem ersten Zeitpunkt t_0 berechnet,
(e) Prüfen, ob die simulierten Daten aus Schritt (d) einen Satz von vorab definierten Betätigungsbedingungen erfüllen, die zumindest eine vorab definierte Betätigungsbedingung C1 umfassen, die erfüllt ist, wenn ein erwarteter Abstand d_sim größer als ein voreingestellter kleinstzulässiger Abstand d_min während des vorausliegenden Zeitraums ist,
(f) mit der Maßgabe, dass der Satz von vorab definierten Betätigungsbedingungen erfüllt ist, Betätigen des potenziellen Betriebsmodus zum ersten Zeitpunkt t_0.

Somit wird bei dem Verfahren gemäß der Erfindung ein erwarteter Abstand d_sim zum Leitfahrzeug während eines vorausliegenden Zeitraums simuliert und wird je nach der Größe des erwarteten Abstands bestimmt, ob ein Betriebsmodus zu betätigen ist, der einen Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs, d. h. das Vorwärtslaufenlassen des Fahrzeugs ohne Übertragen von Leistung über den Antriebsstrang, während zumindest eines Teils des vorausliegenden Zeitraums oder Straßenabschnitts umfasst. Der Schubbetrieb kann auf unterschiedliche Weisen erzielt werden, wie z. B. durch Treten der Kupplung des Fahrzeug oder Legen des Getriebes in eine neutrale Position.
Wenn der Abstand zwischen den Fahrzeugen Erwartungen zufolge größer als der vorab definierte kleinstzulässige Abstand d_min während des vorausliegenden Zeitraums oder Straßenabschnitts ist, wird der simulierte Betriebsmodus betätigt. In der Praxis ist dies nützlich, wenn der Schubbetriebs des Fahrzeugs in Hinblick auf eine Treibstoffeinsparung vorteilhaft sein könnte und eine Verringerung der Bremskraft oder eine Erhöhung einer relativen Geschwindigkeit in Bezug auf das Leitfahrzeug umfasst. Diese Simulation zeigt, ob der Abstand zwischen den Fahrzeugen wahrscheinlich den kleinstzulässigen Abstand d_min überschreitet, und wenn dies der Fall ist, wird das Fahrzeug in den Schubbetrieb gestellt, so dass die Treibstoffeffizienz des Fahrzeugs verbessert werden kann. Der Schubbetrieb ist unter dem Aspekt der Treibstoffeinsparung häufig vorteilhaft und ist daher nützlich, um in einen Betriebsmodus schalten zu können, in dem das Fahrzeug nach Möglichkeit im Schubbetrieb läuft. Unter Verwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird der Betriebsmodus des Antriebsstrangs automatisch in einen gewechselt, der den Schubbetrieb umfasst, wenn dies möglich ist, ohne zu nahe an das Leitfahrzeug zu kommen. Durch Wiederholen der Datensammlung und Simulation mit einer gewissen Frequenz kann kontinuierlich geprüft werden, ob ein Wechsel in einen Betriebsmodus, der den Schubbetrieb umfasst, möglich ist.
Der vorausliegende Zeitraum, während dessen der erwartete Abstand d_sim den kleinstzulässigen Abstand d_min überschreiten muss, damit Bedingung C1 als erfüllt angesehen wird, kann vorab definiert werden. Bedingung C1 wird vorzugsweise nur dann als erfüllt angesehen, wenn der erwartete Abstand d_sim den kleinstzulässigen Abstand d_min während des gesamten vorab definierten vorausliegenden Zeitraums überschreitet. Anders ausgedrückt wird, wenn der erwartete Abstand d_sim an einem beliebigen Zeitpunkt, während dessen der Zeitraum kleiner als der kleinstzulässige Abstand d_min ist, Bedingung C1 nicht als erfüllt angesehen und wird der simulierte potenzielle Betriebsmodus nicht betätigt. Der vorausliegende Zeitraum kann z. B. auf Basis einer Länge eines Gesamtzeitraums oder Gesamtstraßenabschnitts, für den die Simulation durchgeführt wird, oder auf Basis eines Verhaltens der Simulation eingestellt werden.
Der Schritt des Sammelns von Daten zu einer Geschwindigkeit des Leitfahrzeugs kann z. B. das Schätzen der Geschwindigkeit des Leitfahrzeugs für einen vorausliegenden Zeitraum oder das Empfangen von Daten vom Leitfahrzeug zu dessen voraussichtlicher Geschwindigkeitsschwankung umfassen. Im einfachsten Fall wird die aktuelle Geschwindigkeit des Leitfahrzeugs gemessen oder geschätzt und wird davon ausgegangen, dass das Leitfahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit fahren wird. Es ist auch möglich, eine Schätzung der künftigen Geschwindigkeit des Leitfahrzeugs auf dessen aktueller Geschwindigkeit und Beschleunigung, wie gemessen oder kommuniziert, zu basieren. Das künftige Geschwindigkeitsprofil des Leitfahrzeugs kann auch im aktuellen (nachfahrenden) Kraftfahrzeug unter Verwendung von Schätzungen von Masse und Motordrehmoment des Leitfahrzeugs simuliert werden.
Die bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführte Simulation erfolgt vorzugsweise in Form einer sogenannten vollständigen Fahrzeugsimulation über eine erwartete Fahrtroute, die dem Kraftfahrzeug vorausliegt. Die Simulation wird mit einer gewissen Frequenz wiederholt, z. B. einer Frequenz von 1 Hz. Bei jeder Simulation können mehrere Parameter bestimmt werden, wie z. B. eine Geschwindigkeit v_sim, eine Motordrehzahl, ein Motordrehmoment, ein Abstand d_sim zum Leitfahrzeug, Zeit, zurückgelegte Distanz usw. Die Simulation basiert auf einem potenziellen Betriebsmodus, der in diesem Fall ein Betriebsmodus ist, der den Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs mit einem Getriebe des Antriebsstrangs in einer neutralen Position oder mit einer getretenen Kupplung umfasst. Es können mehrere unterschiedliche Betriebsmodi gleichzeitig simuliert werden. Die Simulation kann über einen längeren Zeitraum oder Straßenabschnitt als der vorausliegende Zeitraum durchgeführt werden, der verwendet wird, wenn geprüft wird, ob der vorab definierte Satz von Betätigungsbedingungen erfüllt ist.
Wenn das Verfahren eingeleitet wird, kann der Antriebsstrang von einem adaptiven Geschwindigkeitsregelsystem (ACC), einem anderen System im Fahrzeug oder einem Fahrer des Fahrzeugs gesteuert werden. Der Antriebsstrang wird vorzugsweise manuell oder automatisch betrieben, um einen spezifizierten Abstand d_set zum Leitfahrzeug zu halten und die dafür erforderliche Antriebskraft oder Bremskraft anzuwenden. Dies bedeutet, dass der Gangwechsel, die Treibstoffeinspritzung, das Bremsen usw. gesteuert werden, um den spezifizierten Abstand d_set zu halten. Außerdem kann ein Abstand d_brake definiert werden, wobei in diesem Fall die Bremsen automatisch angewandt werden, wenn der Abstand zwischen den Fahrzeugen geringer als der Bremsabstand d_brake wird. Wenn der Abstand zwischen den Fahrzeugen zwischen d_brake und d_set ist, steuert in diesem Fall das ACC-System den Antriebsstrang so, dass das Fahrzeug motorisiert wird.
Der kleinstzulässige Abstand d_min, der natürlich in Bezug auf Zeit oder Distanz definiert werden kann, sollte für gewöhnlich nicht vom Fahrer des Kraftfahrzeugs anpassbar sein. Wenn das Kraftfahrzeug von einer adaptiven Geschwindigkeitsregelanlage gesteuert wird, so dass die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs so geregelt wird, dass ein spezifizierter Abstand d_set zum Leitfahrzeug gehalten wird, ist der kleinstzulässige Abstand d_min so eingestellt, dass er kleiner als d_set ist. Vorzugsweise kann der kleinstzulässige Abstand d_min abhängig vom spezifizierten Abstand d_set eingestellt werden. Wenn eine Bremskraft d_brake ebenfalls definiert ist, wird der kleinstzulässige Abstand d_min vorzugsweise so eingestellt, dass er kleiner als der spezifizierte Abstand d_set ist, jedoch größer als der Bremsabstand d_brake ist, d_brake < d_min < d_set. Natürlich beeinflussen auch Sicherheitsaspekte die Größe des kleinstzulässigen Abstands d_min.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Satz von vorab definierten Betätigungsbedingungen eine vorab definierte Betätigungsbedingung C2, die erfüllt ist, wenn der erwartete Abstand d_sim kleiner als ein voreingestellter höchstzulässiger Abstand d_max ist, während zumindest eines Teils des vorausliegenden Zeitraums. Der Teil des vorausliegenden Zeitraums, während dessen der erwartete Abstand d_sim kleiner als der höchstzulässige Abstand d_max sein muss, kann vorab definiert werden und kann z. B. ein Zeitraum sein, der nach einer anfänglichen Verzögerung beginnt. Durch Definieren eines höchstzulässigen Abstands d_max besteht kein Risiko, dass das Fahrzeug in den Schubbetrieb gestellt wird, wenn dies zu einem zu großen Abstand zwischen den Fahrzeugen führt, so dass die Nutzen aus dem Fahren hinter dem Leitfahrzeug nicht mehr erzielt werden können.
Erfindungsgemäß umfasst der Satz von vorab definierten Betätigungsbedingungen eine vorab definierte Betätigungsbedingung C3, die erfüllt ist, wenn der erwartete Abstand d_sim in einem Bereich zwischen dem kleinstzulässigen Abstand d_min und dem höchstzulässigen Abstand d_max liegt, während zumindest eines voreingestellten Mindestzeitraums Δt_min. Dies verhindert unnötige schnelle Wechsel zwischen Betriebsmodi, wenn keine signifikanten Energiegewinne zu erwarten sind. Der Mindestzeitraum Δt_min kann auf Basis von Faktoren, wie z. B. vorübergehende Verluste, die beim Wechsel in den Schubbetrieb und aus diesem entstehen, Fahrkomfort und Komponentenabnutzung, die beim Wechsel von Betriebsmodi entsteht, bestimmt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst Schritt (d) das Simulieren eines künftigen Geschwindigkeitsprofils des Kraftfahrzeugs und, auf dessen Basis, das Berechnen der Größe des erwarteten Abstands d_sim. Das Geschwindigkeitsprofil wird mit den Daten zur Geschwindigkeit des Leitfahrzeugs verglichen und die Größe des Abstands kann somit erhalten werden. Bei Simulationen eines künftigen Geschwindigkeitsprofils werden für gewöhnlich topographische Daten berücksichtigt und es können auch Verkehrsdaten usw. berücksichtigt werden. Solche Simulationsverfahren sind bekannt und werden im Fahrzeug häufig aus anderen Gründen durchgeführt und stellen somit eine geeignete Methode zum Simulieren der Größe des Abstands während des vorausliegenden Zeitraums dar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Satz von vorab definierten Betätigungsbedingung eine vorab definierte Betätigungsbedingung C4, die erfüllt ist, wenn die simulierte Geschwindigkeit v_sim innerhalb eines voreingestellten zulässigen Geschwindigkeitsbereichs zwischen einer kleinstzulässigen Geschwindigkeit v_min und einer höchstzulässigen Geschwindigkeit v_max liegt. Damit wird vermieden, dass das Fahrzeug in den Schubbetrieb gestellt wird, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs entweder zu hoch oder zu niedrig ist, damit dies energieeffizient und/oder wünschenswert wäre.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst Schritt (d) des Weiteren das Durchführen zumindest einer Simulation auf Basis der Annahme, dass der potenzielle Betriebsmodus des Antriebsstrangs zu einem späteren Zeitpunkt t_1 betätigt wird, wobei der spätere Zeitpunkt t_1 in Bezug auf den ersten Zeitpunkt t_0 verzögert ist, wobei die Simulation Daten zu einem erwarteten Abstand d_sim_delay zwischen den Fahrzeugen berechnet. Eine ergänzende Simulation wird somit durchgeführt, wobei die Betätigung des potenziellen Betriebsmodus an einem späteren Zeitpunkt t_1 als bei der zuvor erörterten Simulation durchgeführt wird. Die gleichen gesammelten Daten werden als Basis für die Simulation verwendet und die Simulationen werden gleichzeitig durchgeführt. Die ergänzende Simulation zeigt somit, ob durch das Verzögern eines Wechsels von Betriebsmodi bis zum späteren Zeitpunkt t_1 Vorteile erzielt werden können oder ob der erste Zeitpunkt t_0 sich für diesen Wechsel eignet. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, wenn die für die Simulation verfügbare Rechenleistung begrenzt ist, so dass die Frequenz, mit der Simulationen durchgeführt werden, folglich eingeschränkt ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Satz von vorab definierten Betätigungsbedingungen eine vorab definierte Betätigungsbedingung C5, die erfüllt ist, wenn ein erwarteter Abstand d_sim_delay kleiner als der kleinstzulässige Abstand d_min ist. Wenn der kleinstzulässige Abstand d_min kleiner als der erwartete Abstand d_sim und größer als der erwartete Abstand d_sim_delay ist, d_sim_delay < d_min < d_sim, sind die Bedingungen zum Betätigen eines Betriebsmodus, der einen Schubbetrieb umfasst, optimal. Wenn die Betätigung verzögert wird, besteht das Risiko, dass das Kraftfahrzeug zu nahe an das Leitfahrzeug gelangt und ein Bremsen erforderlich ist. Wenn der Schubbetrieb hingegen eingeleitet wird, wenn sowohl der erwartete Abstand d_sim als auch d_sim_delay größer als der kleinstzulässige Abstand d_min ist, kann das Risiko bestehen, dass sich das Fahrzeug zu weit vom Leitfahrzeug entfernt, wenn ein Schubbetrieb eingeleitet wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeug anfänglich gesteuert, um einen spezifizierten Abstand d_set zum Leitfahrzeug zu halten, wobei der spezifizierte Abstand d_set größer als der kleinstzulässige Abstand d_min ist. Dies kann vorzugsweise unter Verwendung eines adaptiven Geschwindigkeitsregelsystems (ACC-System) erzielt werden, das üblicherweise dazu verwendet wird, den Antriebsstrang beim Fahren hinter einem Leitfahrzeug zu steuern. Das ACC-System kann bei dieser Ausführungsform verwendet werden, um den Antriebsstrang so zu steuern, dass dieser im spezifizierten Abstand d_set antreibt, während kontinuierlich geprüft wird, ob eine vorübergehende Aussetzung dieser Steuerung durchgeführt werden kann, indem stattdessen der simulierte Betriebsmodus betätigt wird, der in der bestimmten Situation treibstoffeffizienter sein kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Satz von vorab definierten Betätigungsbedingung eine vorab definierte Betätigungsbedingung C6, die erfüllt ist, wenn an einem Zeitpunkt während des vorausliegenden Zeitraums ein Unterschied zwischen dem erwarteten Abstand d_sim und einem spezifizierten Abstand d_set kleiner als ein erster vorab definierter Schwellenwert ist und ein Unterschied zwischen einer erwarteten Geschwindigkeit v_sim und einer erwarteten Geschwindigkeit des Leitfahrzeugs v_lead kleiner als ein zweiter vorab definierter Schwellenwert ist. In diesem Fall sind die Bedingungen für ein „Andocken“ am Leitfahrzeug im spezifizierten Abstand d_set zum bestimmten Zeitpunkt perfekt. Der spezifizierte Abstand d_set ist vorzugsweise der spezifizierte Abstand d_set, auf den ein ACC-System des Kraftfahrzeugs eingestellt ist, um diesen zum Leitfahrzeug zu halten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der potenzielle Betriebsmodus einen Schubbetrieb des Fahrzeugs während eines vorab definierten anfänglichen Zeitraums und danach das Motorisieren des Fahrzeugs in dem höchstmöglichen Gang. Somit können, wenn das Kraftfahrzeug Gefahr läuft, zu nahe an das Leitfahrzeug zu gelangen, wenn das Fahrzeug während eines längeren Zeitraums im Schubbetrieb ist, Vorteile aus dem Schubbetrieb erhalten werden, indem ein Betriebsmodus betätigt wird, der einen Schubbetrieb, gefolgt von einer Motorisierung, umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird zumindest die primäre Aufgabe durch ein Computerprogramm erzielt, das einen Computerprogrammcode umfasst, um einen Computer zu veranlassen, das vorgeschlagene Verfahren umzusetzen, wenn das Computerprogramm auf dem Computer ausgeführt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird zumindest die primäre Aufgabe durch ein Computerprogrammprodukt erzielt, das ein nicht-flüchtiges Datenspeichermedium umfasst, das von einem Computer gelesen werden kann und auf dem der Programmcode des vorgeschlagenen Computerprogramms gespeichert ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird zumindest die primäre Aufgabe durch eine elektronische Steuereinheit eines Kraftfahrzeugs erzielt, das ein Ausführungsmittel, einen mit dem Ausführungsmittel verbundenen Speicher und ein Datenspeichermedium umfasst, das mit dem Ausführungsmittel verbunden ist und auf dem der Computerprogrammcode des vorgeschlagenen Computerprogramms gespeichert ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird zumindest die primäre Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug erzielt, das die vorgeschlagene elektronische Steuereinheit umfasst. Das Kraftfahrzeug kann vorzugsweise ein LKW oder ein Bus sein.
Andere vorteilhafte Merkmale sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor.
Figurenliste
Ausführungsformen der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:

1 ein Ablaufplan ist, der ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt,
2 ein Graph ist, der Ergebnisse einer Simulation zeigt, die in einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung durchgeführt wird,
3a ein weiterer Graph ist, der Ergebnisse einer Simulation zeigt, die in einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung durchgeführt wird,
3b ein noch weiterer Graph ist, der Ergebnisse einer Simulation zeigt, die in einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung durchgeführt wird,
4 eine Steuereinheit gemäß der Erfindung schematisch zeigt, und
5 ein Fahrzeug gemäß der Erfindung schematisch zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Ablaufplan von 1 schematisch gezeigt. Das Verfahren wird in einem Kraftfahrzeug eingeleitet, während das Fahrzeug vorwärts hinter einem Leitfahrzeug fährt. Für gewöhnlich wird der Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs anfänglich von einem adaptiven Geschwindigkeitsregelsystem (ACC-System) gesteuert, so dass das Fahrzeug einen spezifizierten Abstand d_set in Bezug auf Zeit oder Distanz zum Leitfahrzeug hält.
Ein erster Schritt S1 umfasst das Sammeln von Daten zu einem Straßengefälle entlang einer erwarteten Fahrtroute, die dem Kraftfahrzeug vorausliegt, wie später weiter beschrieben. Ein zweiter Schritt S2 umfasst das Sammeln von Daten zu einer aktuellen Größe eines Abstands zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Leitfahrzeug. Ein dritter Schritt S3 umfasst Sammeln von Daten zu einer Geschwindigkeit des Leitfahrzeugs. Daten zum Straßengefälle, dem Abstand und der Geschwindigkeit des Leitfahrzeugs werden auf einem Datenspeichermedium gespeichert.
Ein vierter Schritt S4 umfasst das Durchführen zumindest einer Simulation auf Basis der in den Schritten S1-S3 gesammelten Daten und der Annahme, dass ein potenzieller Betriebsmodus des Antriebsstrangs, wobei der Betriebsmodus einen Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs umfasst, zu einem Zeitpunkt t_0 betätigt wird. Die Simulation berechnet Daten zur Größe eines erwarteten Abstands d_sim zwischen den Fahrzeugen während eines vorausliegenden Zeitraums nach dem Zeitpunkt t_0. Das heißt, dass simuliert wird, wie sich die Größe des Abstands zwischen den Fahrzeugen Erwartungen zufolge entwickeln wird, wenn ein potenzielle Betriebsmodus zum Zeitpunkt t_0 betätigt wird. Der potenzielle Betriebsmodus umfasst den Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs zumindest während eines Teils des vorausliegenden Zeitraums. Beispielsweise kann der potenzielle Betriebsmodus den anfänglichen Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs und danach das Motorisieren des Kraftfahrzeugs in einem hohen Gang umfassen. Es können mehrere potenzielle Betriebsmodi gleichzeitig simuliert werden.
Ein fünfter Schritt S5 umfasst das Prüfen, ob die simulierten Daten aus Schritt S4 einen Satz von vorab definierten Betätigungsbedingungen erfüllen. Dieser Satz von vorab definierten Betätigungsbedingungen umfasst zumindest eine vorab definierte Betätigungsbedingung C1, die als erfüllt angesehen wird, wenn der erwartete Abstand d_sim größer als ein voreingestellter kleinstzulässiger Abstand d_min während des vorausliegenden Zeitraums ist, vorzugsweise während des gesamten vorausliegenden Zeitraums, dessen Dauer vorab definiert werden kann. Somit wird in Schritt S5 der simulierte erwartete Abstand d_sim zwischen den Fahrzeugen mit dem voreingestellten kleinstzulässigen Abstand d_min verglichen, der als Schwellenwert dient. Wenn festgestellt wird, dass der Abstand den kleinstzulässigen Abstand d_min während des vorausliegendes Zeitraums wahrscheinlich überschreitet, wenn der potenzielle Betriebsmodus betätigt wird, wird die Betätigungsbedingung C1 als erfüllt angesehen. Der Satz von vorab definierten Betätigungsbedingungen kann des Weiteren andere Bedingungen umfassen, wie z. B. eine Betätigungsbedingung C2, dass der erwartete Abstand d_sim kleiner als ein voreingestellter höchstzulässiger Abstand d_max sein muss, während zumindest eines Teils des vorausliegenden Zeitraums. Eine Bedingung C3, die erfüllt ist, wenn der erwartete Abstand d_sim in einem Bereich zwischen dem kleinstzulässigen Abstand d_min und dem höchstzulässigen Abstand d_max liegt, während zumindest eines voreingestellten Mindestzeitraums Δt_min, und eine Bedingung C4, die erfüllt ist, wenn eine simulierte Geschwindigkeit v_sim innerhalb eines voreingestellten zulässigen Geschwindigkeitsbereichs zwischen einer kleinstzulässigen Geschwindigkeit v_min und einer höchstzulässigen Geschwindigkeit v_max liegt, können weiter definiert sein. Der Satz von vorab definierten Betätigungsbedingungen kann alle oder manche dieser Bedingungen C2-C4 umfassen.
Ein sechster Schritt S6 umfasst das Betätigen des simulierten potenziellen Betriebsmodus zum Zeitpunkt t_0, mit der Maßgabe, dass die vorab definierten Betätigungsbedingungen erfüllt sind. Wenn die Betätigungsbedingungen hingegen nicht erfüllt sind, können die Schritte S1-S5 vorzugsweise wiederholt werden. Im einfachsten Fall wird der potenzielle Betriebsmodus betätigt, mit der Maßgabe, dass Bedingung C1 erfüllt ist. Grundsätzlich bedeutet dies, dass das Kraftfahrzeug im Schubbetrieb läuft, mit der Maßgabe, dass es nicht Gefahr läuft, zu nahe an das Leitfahrzeug zu kommen. Schritt S6 beendet das Verfahren gemäß der Erfindung. Die Entscheidung für einen Schubbetrieb des Fahrzeug wird danach kontinuierlich neu beurteilt.
Alle Schritte S1-S5 werden vorzugsweise kontinuierlich durchgeführt, was hier dahingehend zu verstehen ist, dass die Schritte in einer vorab definierten Frequenz durchgeführt werden, solange sich das Fahrzeug vorwärtsbewegt. Die Frequenz der Datensammlung und die Frequenz der Simulation sind nicht notwendigerweise identisch und können z. B. in der Größenordnung von 100 Hz liegen.
Daten zum Straßengefälle können in Schritt S1 auf diverse unterschiedliche Methoden gesammelt werden. Das Straßengefälle kann auf Basis von Kartendaten, z. B. aus digitalen Karten, die topographische Informationen enthalten, in Kombination mit Ortungsinformationen, z. B. GPS-Informationen (Global Positioning System), bestimmt werden. Die Ortungsinformationen können verwendet werden, um die Position des Kraftfahrzeugs in Bezug auf die Kartendaten zu bestimmen, so dass das Straßengefälle aus den Kartendaten extrahiert werden kann. Diverse aktuelle Geschwindigkeitsregelsysteme verwenden Kartendaten und Ortungsinformationen. Solche Systeme können sodann die Kartendaten und Ortungsinformationen bereitstellen, die für das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erforderlich sind, wodurch der zusätzliche Aufwand im Rahmen des Bestimmens des Straßengefälles minimiert wird.
Das Straßengefälle kann auf Basis einer Karte in Verbindung mit GPS-Informationen, aus Radarinformationen, aus Kamerainformationen, Informationen eines anderen Fahrzeugs, aus Ortungsinformationen und Informationen zum Straßengefälle, die vorab im Kraftfahrzeug gespeichert wurden, oder aus Informationen zu der erwarteten Fahrtroute, die von Verkehrssystemen erhalten werden, erhalten werden. In Systemen, bei denen ein Informationsaustausch unter Fahrzeugen erfolgt, kann das von einem Fahrzeug geschätzte Straßengefälle auch anderen Fahrzeugen zur Verfügung gestellt werden, entweder direkt oder über eine Zwischeneinheit wie eine Datenbank oder dergleichen.
Die Daten zur aktuellen Größe des Abstands zwischen den Fahrzeug kann in Schritt S2 z. B. unter Verwendung von Radartechnologie, Kamerainformationen, Kartendaten in Kombination mit GPS-Technologie (Global Positioning System) oder dergleichen gesammelt werden.
Daten zu einer Geschwindigkeit des Leitfahrzeugs können in Schritt S3 z. B. durch Messen der Geschwindigkeit oder durch Kommunikation mit dem Leitfahrzeug gesammelt werden und durch Bestimmen einer erwarteten Geschwindigkeit des Leitfahrzeugs während des Fahrens entlang des vorausliegenden Straßenabschnitts anhand dieser Information gesammelt werden. Dieser Schritt kann z. B. das Messen einer aktuellen Geschwindigkeit des Leitfahrzeugs und das Tätigen von Annahmen zu dessen Geschwindigkeit während des vorausliegenden Straßenabschnitts oder Zeitraums, wie z. B. Annehmen, dass das Leitfahrzeug eine konstante Geschwindigkeit hält, umfassen. Die Annahme kann auch auf der Kenntnis z. B. des Straßengefälles entlang des vorausliegenden Straßenabschnitts und/oder auf einer aktuellen Beschleunigung des Leitfahrzeugs basieren.
Die Simulation, die Daten zur Größe des erwarteten Abstands in Schritt S4 berechnet, wird für gewöhnlich in Schritten durch Simulieren eines erwarteten künftigen Geschwindigkeitsprofils des Kraftfahrzeugs und, auf Basis dessen, Bestimmen der Entwicklung der Größe des Abstands durch Vergleichen mit den Daten zur Geschwindigkeit des Leitfahrzeugs durchgeführt. Bei der Simulation des künftigen Geschwindigkeitsprofils wird angenommen, dass der potenzielle Betriebsmodus zum Zeitpunkt t_0 betätigt wird. Der simulierte Abstand d_sim zum Leitfahrzeug für einen Index k + 1 kann wie folgt simuliert werden: $d_sim_k + 1 = d_sim_k + (v_lead - v_sim) * δ T,$
wobei v_lead die Geschwindigkeit des Leitfahrzeugs ist, v_sim die simulierte Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ist und δT der in der Simulation verwendete Zeitschritt ist.
Wenn die Rechenleistung im Fahrzeug begrenzt ist, ist die Frequenz, mit der Simulationen wiederholt werden können, ebenfalls eingeschränkt. In diesem Fall ist es möglich, eine zusätzliche Simulation gleichzeitig mit der zuvor erörterten Simulation durchzuführen. Diese zusätzliche Simulation basiert auf der Annahme, dass der potenzielle Betriebsmodus des Antriebsstrangs zu einem Zeitpunkt t_1 betätigt wird, wobei der Zeitpunkt t_1 in Bezug auf den Zeitpunkt t_0 verzögert ist. Die zusätzliche Simulation berechnet Daten in Bezug auf einen erwarteten Abstand d_sim_delay zwischen den Fahrzeugen, d. h. die Entwicklung des Abstands zwischen den Fahrzeugen, mit der Maßgabe, dass der gleiche potenzielle Betriebsmodus zum späteren Zeitpunkt t_1 betätigt wird. Der Satz von vorab definierten Betätigungsbedingungen kann in diesem Fall eine vorab definierte Betätigungsbedingung C5 umfassen, die erfüllt ist, wenn der erwartete Abstand d_sim_delay kleiner als der kleinstzulässige Abstand d_min ist. Anders ausgedrückt sind beide Bedingungen C1 und C5 erfüllt, wenn der Abstand zwischen den Fahrzeugen Erwartungen zufolge kleiner als der kleinstzulässige Abstand d_min ist, wenn der potenzielle Betriebsmodus zum Zeitpunkt t_1 betätigt wird, aber größer ist, wenn er zum Zeitpunkt t_0 betätigt wird.
Der Satz von vorab definierten Betätigungsbedingungen kann auch eine vorab definierte Betätigungsbedingung C6 umfassen, die als erfüllt angesehen wird, wenn an einem Zeitpunkt während des vorausliegenden Zeitraums ein Unterschied zwischen dem erwarteten Abstand d_sim und einem spezifizierten Abstand d_set kleiner als ein erster vorab definierter Schwellenwert ist und ein Unterschied zwischen einer erwarteten Geschwindigkeit v_sim und einer erwarteten Geschwindigkeit des Leitfahrzeugs v_lead kleiner als ein zweiter vorab definierter Schwellenwert ist.
Bei einem Beispiel wird das Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bei einem Kraftfahrzeug durchgeführt, das entlang eines Straßenabschnitts hinter einem Leitfahrzeug fährt. Bei einem aktuellen Betriebsmodus wird der Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs vom einem ACC-System gesteuert. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs wird daher automatisch so angepasst, dass ein spezifizierter Abstand d_set zum Leitfahrzeug gehalten wird. Während das Fahrzeug entlang des Straßenabschnitts fährt, werden Daten zum Straßengefälle entlang der erwarteten Fahrtroute, die vor dem Kraftfahrzeug liegt, unter Verwendung einer Karte in Verbindung mit einem GPS-System kontinuierlich gesammelt (Schritt S1). Gleichzeitig werden Daten zur aktuellen Größe zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Leitfahrzeug unter Verwendung von Radartechnologie gesammelt (Schritt S2). Daten zur Geschwindigkeit des Leitfahrzeugs werden ebenfalls gesammelt (Schritt S3), wobei die Daten durch Bestimmen einer aktuellen Geschwindigkeit des Leitfahrzeugs und Annehmen, dass das Leitfahrzeug mit einer konstanten Geschwindigkeit fährt, erhalten. Alle gesammelten Daten werden in einer Datenbank gespeichert.
In einer Verarbeitungseinheit des Fahrzeugs werden die gesammelten Daten verwendet, um kontinuierlich, d. h. mit einer eingestellten Frequenz von z. B. 1 Hz, zu simulieren, wie sich die Größe des Abstands zwischen den Fahrzeugen Erwartungen zufolge während eines vorausliegenden Zeitraums für eine Reihe unterschiedlicher Szenarien entwickeln wird (Schritt S4), wobei ein potenzieller Betriebsmodus des Antriebsstrangs, der einen Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs umfasst, an einem Zeitpunkt t_0 eingeleitet wird. Nach der Simulation wird bewertet, ob eine Anzahl von voreingestellten Betätigungsbedingungen erfüllt ist (Schritt S5). Wenn alle voreingestellten Betätigungsbedingungen erfüllt sind, wird der potenzielle Betriebsmodus betätigt (Schritt S6).
Bei dem Beispiel, das in 2 gezeigt ist, fährt das Kraftfahrzeug auf einem Abwärtsstraßenabschnitt mit einer eingestellten Geschwindigkeit v_set, die einem spezifizierten Abstand d_set zu einem Leitfahrzeug entspricht, wenn sich das Kraftfahrzeug einem Aufwärtsstraßenabschnitt nähert. Bremsen werden während des Abwärtsstraßenabschnitts betätigt, um den spezifizierte Abstand d_set zu halten. Es wird angenommen, dass das Leitfahrzeug mit einer konstanten Geschwindigkeit v_lead fährt. Simulationen des erwarteten Abstands d_sim, die mit einer gewissen Frequenz während der Fahrt entlang des Abwärtsstraßenabschnitts durchgeführt werden, haben bislang gezeigt, dass die voreingestellte Betätigungsbedingung C1 nicht erfüllt ist, da das Fahrzeug Gefahr läuft, zu nahe an das Leitfahrzeug zu gelangen, wenn ein Betriebsmodus, der einen Schubbetrieb umfasst, betätigt wird. Im Graphen zeigen die strichlierten Linien Ergebnisse einer Simulation, die in einem ersten Fall T1 durchgeführt wurde, wobei der obere Graph die simulierte erwartete Geschwindigkeit v_sim_1 des Kraftfahrzeugs zeigt, und der untere Graph den simulierten erwarteten Abstand d_sim_1 zeigt, der deutlich kleiner als der kleinstzulässige Abstand d_min ist, während eines Teils des vorausliegenden Zeitraums. Der potenzielle Betriebsmodus wird in Reaktion auf die in Schritt S5 durchgeführte Bewertung daher nicht betätigt.
Jetzt, während sich der Aufwärtsstraßenabschnitt immer mehr nähert, werden die Simulationen zu einem Fall T2 wiederholt. Die simulierte Geschwindigkeit v_sim_2 und der simulierte Abstand d_sim_2 sind in 2 als durchgehende Linien gezeigt. Die Simulationen, die zu Fall T2 durchgeführt wurden, und ein darauffolgender Vergleich mit dem vorab definierten Satz von Betätigungsbedingungen zeigen, dass der simulierte erwartete Abstand d_sim den voreingestellten kleinstzulässigen Abstand d_min überschreitet, wenn die Bremsen gelöst werden und der Betriebsmodus eingestellt wird, der einen Schubbetrieb umfasst. Aus diesem Grund wird der simulierte potenzielle Betriebsmodus betätigt, was im Vergleich zum anfänglichen Betriebsmodus, bei dem der Antriebsstrang vom ACC-System gesteuert wird, zu einer Geschwindigkeitserhöhung führt. Bei Fortführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird kontinuierlich beurteilt, ob das Steuern des Antriebsstrangs im betätigten Betriebsmodus fortzusetzen ist oder in einen anderen Betriebsmodus zu wechseln ist, wie z. B. das Steuern des Antriebsstrangs unter Verwendung des ACC-Systems.
Ein weiteres Beispiel ist in 3a gezeigt. Bei diesem Beispiel fährt ein Kraftfahrzeug auf einem ebenen Straßenabschnitt mit einer eingestellten Geschwindigkeit v_set, die einer eingestellten Distanz d_set zu einem Leitfahrzeug entspricht, während sich das Kraftfahrzeug einem Abwärtsstraßenabschnitt nähert, auf den ein Aufwärtsstraßenabschnitt folgt. Während das Fahrzeug entlang des ebenen Straßenabschnitts fährt, wird ein ACC-System verwendet, um einen Antriebsstrang des Fahrzeugs zu steuern, und eine Antriebskraft wird über den Antriebsstrang angewandt. Bei einem Fall werden Daten gemäß Schritt S1-S3 gesammelt und wird eine Simulation gemäß Schritt S4 durchgeführt, wobei simuliert wird, dass ein Betriebsmodus, bei dem das Kraftfahrzeug im Schubbetrieb läuft, zur Zeit t_0 betätigt wird. Die simulierte erwartete Geschwindigkeit v_sim und der simulierte erwartete Abstand d_sim sind in den oberen bzw. unteren Graphen mit strichlierten Linien gezeigt. Gleichzeitig wird simuliert, dass der Schubbetrieb des Fahrzeugs stattdessen zum Zeitpunkt t_1 eingeleitet werden würde, der in Bezug auf t_0 verzögert ist. Die simulierte erwartete Geschwindigkeit v_sim_delay und der simulierte erwartete Abstand d_sim_delay sind in den oberen bzw. unteren Graphen mit durchgehenden Linien gezeigt. Wie aus den Graphen ersichtlich, umfasst der Schubbetrieb des Fahrzeugs eine anfängliche Geschwindigkeitsverringerung, gefolgt von einer Geschwindigkeitserhöhung, während das Fahrzeug auf dem Abwärtsstraßenabschnitt an Schwung gewinnt, und einer darauffolgenden Geschwindigkeitsverringerung, während das Fahrzeug zu dem Aufwärtsstraßenabschnitt gelangt. Das Einleiten des Schubbetriebs zum Zeitpunkt t_0 bedeutet, dass der kleinstzulässige Abstand d_min während des gesamten vorausliegenden Zeitraums überschritten wird, so dass die vorab definierte Betätigungsbedingung C1 erfüllt ist. Wenn der Schubbetrieb stattdessen an t_1 eingeleitet wird, gelangt das Kraftfahrzeug zu nahe an das Leitfahrzeug. Somit sind beide vorab definierten Bedingungen C1 und C5 erfüllt. Bei dem gezeigten Beispiel wurde auch ein höchstzulässiger Abstand d_max definiert, den der simulierte erwartete Abstand d_sim nicht überschreiten darf. Des Weiteren wird zum Zeitpunkt t_C6 eine Bedingung C6 erfüllt, an dem die erwartete Geschwindigkeit v_sim des Kraftfahrzeugs mit der Geschwindigkeit v_lead des Leitfahrzeugs zusammenfällt und an dem der erwartete Abstand d_sim mit dem spezifizierten Abstand d_set zusammenfällt. Somit sind die Bedingungen zum Andocken am Leitfahrzeug zum Zeitpunkt t_C6 optimal, wenn ein Schubbetrieb zum Zeitpunkt t_0 eingeleitet wird. Bei diesem Beispiel wird der Schubbetrieb des Fahrzeugs daher direkt nach den Simulationen und nachdem ein darauffolgender Vergleich mit dem vorab definierten Satz von Betätigungsbedingungen durchgeführt wurde, d. h. an einem Zeitpunkt, der t_0 entspricht, eingeleitet.
Bei einem noch weiteren Beispiel, das in 3b gezeigt ist, nähert sich ein Kraftfahrzeug einem Leitfahrzeug. Ein Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs wird bei diesem Beispiel anfänglich unter Verwendung eines Geschwindigkeitsregelsystems gesteuert, um eine eingestellte Geschwindigkeit zu halten, und eine Antriebskraft wird über den Antriebsstrang angewandt. Während sich das Kraftfahrzeug dem Leitfahrzeug nähert, wird simuliert, wie ein Wechsel in den Schubbetrieb den Abstand zwischen den Fahrzeugen beeinflussen würde, wenn er an einem Zeitpunkt t_0 (strichlierte Linien) eingeleitet wird, oder wenn er zu einem späteren Zeitpunkt t_1 (durchgehende Linien) eingeleitet wird, der in Bezug auf t_0 verzögert ist. Wie ersichtlich, läuft das Fahrzeug, wenn der Schubbetrieb direkt eingeleitet wird, nicht Gefahr, dem Leitfahrzeug zu nahe zu kommen, wenn jedoch bis zur Zeit t_1 gewartet wird, kommt das Fahrzeug dem Leitfahrzeug zu nahe und es muss ggf. gebremst werden. Somit wird ein Wechsel in den Schubbetrieb zur Zeit t_0 durchgeführt. Das Fahrzeug kann somit im Schubbetrieb laufen, bis es einen gewünschten Abstand zum Leitfahrzeug erreicht, danach kann der Antriebsstrang unter Verwendung eines ACC-Systems gesteuert werden.
Der Fachmann wird verstehen, dass ein Verfahren zum Steuern des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Computerprogramm umgesetzt werden kann, das, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird, den Computer veranlasst, das Verfahren durchzuführen. Das Computerprogramm nimmt für gewöhnlich die Form eines Computerprogrammprodukts an, das ein geeignetes digitales Speichermedium umfasst, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist. Das computerlesbare digitale Speichermedium umfasst einen geeigneten Speicher, z. B. ROM (Nur-Lese-Speicher), PROM (programmierbarer Nur-Lese-Speicher), EPROM (löschbarer PROM), Flash-Speicher, EEPROM (elektrisch löschbarer PROM), Festplatteneinheit usw.
4 zeigt schematisch eine elektronische Steuereinheit 400 eines Fahrzeugs, die mit einem Ausführungsmittel 401 bereitgestellt ist, das im Wesentlichen die Form eines beliebigen geeigneten Prozessor- oder Mikroprozessortyps annehmen kann, z. B. eines Schaltkreises zur digitalen Signalverarbeitung (Digitaler Signalprozessor, DSP) oder eines Schaltkreises mit einer vorab definierten spezifischen Funktion (anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis, ASIC). Das Ausführungsmittel 401 ist mit einer Speichereinheit 402 verbunden, die sich in der Steuereinheit 400 befindet. Ein Datenspeichermedium 403 ist ebenfalls mit dem Ausführungsmittel verbunden und versorgt das Ausführungsmittel z. B. mit dem gespeicherten Programmcode und/oder gespeicherten Daten, die das Ausführungsmittel benötigt, damit es Berechnungen durchführen kann. Das Ausführungsmittel ist außerdem so ausgebildet, dass es Teil- oder Endergebnisse von Berechnungen in der Speichereinheit 402 speichert.
Des Weiteren ist die Steuereinheit 400 mit jeweiligen Vorrichtungen 411, 412, 413, 414 zum Empfangen und Senden von Eingabe- und Ausgangssignalen versehen. Diese Eingabe- und Ausgabesignale können Wellenformen, Impulse oder andere Attribute umfassen, die die Eingabesignal-Empfangsvorrichtungen 411, 413 als Informationen erkennen können und die zu Signalen umgewandelt werden können, die das Ausführungsmittel 401 verarbeiten kann. Diese Signale werden sodann an das Ausführungsmittel bereitgestellt. Die Ausgabesignal-Sendevorrichtungen 412, 414 sind so ausgelegt, dass sie vom Ausführungsmittel 401 empfangene Signale umwandeln, um beispielsweise durch Modulieren dieser Ausgabesignale zu erzeugen, die an andere Teile des Fahrzeugs und/oder andere Systeme an Bord übertragen werden können.
Jede der Verbindungen mit den jeweiligen Vorrichtungen zum Empfangen und Senden von Eingabe- und Ausgangssignalen kann die Form eines oder mehreres von einem Kabel; einem Datenbus, z. B. einem CAN-Bus (Controller-Area-Network-Bus), einem MOST-Bus (Media-Oriented-Systems-Transport-Bus) oder einer anderen Buskonfiguration; oder einer Drahtlosverbindung annehmen. Der Fachmann wird verstehen, dass der oben genannte Computer die Form des Ausführungsmittels 401 annehmen kann, und dass der oben genannte Speicher die Form der Speichereinheit 402 annehmen kann.
Steuersysteme in modernen Fahrzeugen umfassen im Allgemeinen ein Kommunikationsbussystem, das aus einem oder mehreren Kommunikationsbussen besteht, um gemeinsam eine Anzahl von elektronischen Steuereinheiten (ECUs) oder Controllern und diverse Komponenten des Fahrzeugs zu verknüpfen. Ein solches Steuersystem kann eine große Anzahl von Steuereinheiten umfassen, und die Verantwortlichkeit für eine spezifische Funktion kann unter zwei oder mehreren dieser aufgeteilt werden.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung in der Steuereinheit 400 umgesetzt, sie könnte aber auch zur Gänze oder teilweise in einer oder mehreren anderen Steuereinheiten umgesetzt sein, die sich bereits an Bord des Fahrzeugs befinden, oder in einer Steuereinheit, die für die vorliegende Erfindung vorgesehen ist. Fahrzeuge des hier vorliegenden Typs sind natürlich häufig mit signifikant mehr Steuereinheiten als hier gezeigt versehen, wie der Fachmann mit Sicherheit verstehen wird.
Die vorliegende Erfindung gemäß einem Aspekt bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug 500, das in 5 schematisch gezeigt ist. Das Kraftfahrzeug 500 umfasst einen Motor 501, der Teil eines Antriebsstrangs 502 bildet, der die Antriebsräder 503, 504 antreibt. Das Kraftfahrzeug 500 umfasst des Weiteren ein Abgasbehandlungssystem 505 und eine Steuereinheit 510, die der oben erwähnten Steuereinheit 400 in 4 entspricht und so ausgelegt ist, dass sie die Funktion im Motor 501 steuert.
Die Erfindung ist natürlich in keinster Weise auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr sind viele Modifikationsmöglichkeiten dieser für den Durchschnittsfachmann ersichtlich, ohne sich von der Grundidee der Erfindung, wie in den beiliegenden Ansprüchen definiert, zu entfernen.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, das hinter einem Leitfahrzeug fährt, das die Schritte umfasst: (a) Sammeln von Daten zu einem Straßengefälle entlang einer erwarteten Fahrtroute, die dem Kraftfahrzeug vorausliegt, (b) Sammeln von Daten zu einer aktuellen Größe eines Abstands zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Leitfahrzeug, (c) Sammeln von Daten zu einer Geschwindigkeit des Leitfahrzeugs, (d) Durchführen zumindest einer Simulation auf Basis der Daten und auf der Annahme, dass ein potenzieller Betriebsmodus des Antriebsstrangs, der einen Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs umfasst, an einem ersten Zeitpunkt t_0 betätigt wird, wobei die Simulation Daten zur Größe eines erwarteten Abstands d_sim zwischen den Fahrzeugen während eines vorausliegenden Zeitraums nach dem ersten Zeitpunkt t_0 berechnet, (e) Prüfen, ob die simulierten Daten aus Schritt (d) einen Satz von vorab definierten Betätigungsbedingungen erfüllen, die zumindest eine vorab definierte Betätigungsbedingung C1 umfassen, die erfüllt ist, wenn der erwartete Abstand d_sim größer als ein voreingestellter kleinstzulässiger Abstand d_min während des vorausliegenden Zeitraums ist, (f) mit der Maßgabe, dass der Satz von vorab definierten Betätigungsbedingungen erfüllt ist, Betätigen des potenziellen Betriebsmodus zum ersten Zeitpunkt t_0, dadurch gekennzeichnet, dass der Satz von vorab definierten Betätigungsbedingungen ferner eine vorab definierte Betätigungsbedingung C3 umfasst, die erfüllt ist, wenn der erwartete Abstand d_sim während zumindest eines voreingestellten Mindestzeitraums Δt_min in einem Bereich zwischen dem kleinstzulässigen Abstand d_min und dem höchstzulässigen Abstand d_max liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Satz von vorab definierten Betätigungsbedingungen eine vorab definierte Betätigungsbedingung C2 umfasst, die erfüllt ist, wenn der erwartete Abstand d_sim kleiner als ein voreingestellter höchstzulässiger Abstand d_max ist, während zumindest eines Teils des vorausliegenden Zeitraums.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Schritt (d) das Simulieren eines künftigen Geschwindigkeitsprofils des Kraftfahrzeugs und, auf dessen Basis, das Berechnen der Größe des erwarteten Abstands d_sim umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Satz von vorab definierten Betätigungsbedingung eine vorab definierte Betätigungsbedingung C4 umfasst, die erfüllt ist, wenn eine simulierte Geschwindigkeit v_sim innerhalb eines voreingestellten zulässigen Geschwindigkeitsbereichs zwischen einer kleinstzulässigen Geschwindigkeit v_min und einer höchstzulässigen Geschwindigkeit v_max liegt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Schritt (d) des Weiteren das Durchführen zumindest einer Simulation auf Basis der Annahme, dass der potenzielle Betriebsmodus des Antriebsstrangs zu einem späteren Zeitpunkt t_1 betätigt wird, wobei der spätere Zeitpunkt t_1 in Bezug auf den ersten Zeitpunkt t_0 verzögert ist, wobei die Simulation Daten zu einem erwarteten Abstand d_sim_delay zwischen den Fahrzeugen berechnet, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Satz von vorab definierten Betätigungsbedingungen eine vorab definierte Betätigungsbedingung C5 umfasst, die erfüllt ist, wenn der erwartete Abstand d_sim_delay kleiner als der kleinstzulässige Abstand d_min ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs anfänglich gesteuert wird, um einen spezifizierten Abstand d_set zum Leitfahrzeug zu halten, wobei der spezifizierte Abstand d_set größer als der kleinstzulässige Abstand d_min ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei der Satz von vorab definierten Betätigungsbedingung eine vorab definierte Betätigungsbedingung C6 umfasst, die erfüllt ist, wenn an einem Zeitpunkt während des vorausliegenden Zeitraums ein Unterschied zwischen dem erwarteten Abstand d_sim und einem spezifizierten Abstand d_set kleiner als ein erster vorab definierter Schwellenwert ist und ein Unterschied zwischen einer erwarteten Geschwindigkeit v_sim und einer erwarteten Geschwindigkeit des Leitfahrzeugs v_lead kleiner als ein zweiter vorab definierter Schwellenwert ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der potenzielle Betriebsmodus einen Schubbetrieb des Fahrzeugs während eines vorab definierten anfänglichen Zeitraums und danach das Motorisieren des Fahrzeugs in dem höchstmöglichen Gang umfasst.
Computerprogramm, das einen Computerprogrammcode umfasst, um einen Computer zu veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf dem Computer ausgeführt wird.
Computerprogrammprodukt, das ein nicht-flüchtiges Datenspeichermedium umfasst, das von einem Computer gelesen werden kann und auf dem der Programmcode eines Computerprogramms nach Anspruch 10 gespeichert ist.
Elektronische Steuereinheit (400) eines Kraftfahrzeugs, die ein Ausführungsmittel (401), einen mit dem Ausführungsmittel (401) verbundenen Speicher (402) und ein Datenspeichermedium (403) umfasst, das mit dem Ausführungsmittel (401) verbunden ist und auf dem der Computerprogrammcode eines Computerprogramms nach Anspruch 10 gespeichert ist.
Kraftfahrzeug (500), das eine elektronische Steuereinheit (400, 510) nach Anspruch 12 umfasst.