DE102018119796A1

DE102018119796A1 - Steuern eines Segelbetriebs eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102018119796A1
Application number: DE102018119796.9A
Authority: DE
Inventors: Oliver Kaufmann
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2018-08-15
Filing date: 2018-08-15
Publication date: 2020-02-20

Abstract

Ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, der sich zwischen einem Antriebsmotor und einem Antriebsrad erstreckt, umfasst Schritte des Bestimmens, dass eine Istgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs innerhalb eines vorbestimmten Geschwindigkeitsbereichs liegt; des Bestimmens, dass eine Istbeschleunigung des Kraftfahrzeugs innerhalb eines vorbestimmten Beschleunigungsbereichs liegt; und des Unterbrechens des Antriebsstrangs zwischen dem Antriebsmotor und dem Antriebsrad.

Description

Die Erfindung betrifft die Steuerung des Segelns an einem Kraftfahrzeug. Segeln bezeichnet dabei das Fahren des Kraftfahrzeugs bei unterbrochenem Antriebsstrang, um Antriebsenergie einzusparen.
Ein Kraftfahrzeug umfasst einen Antriebsstrang, der sich zwischen einem Antriebsmotor und einem Antriebsrad erstreckt. Reicht eine kinetische Energie des Kraftfahrzeugs für eine vorbestimmte Fahrgeschwindigkeit aus, so können der Antriebsstrang unterbrochen und der Antriebsmotor abgestellt oder im Leerlauf weiter betrieben werden. Diese Betriebsart ist auch als „Segeln“ bekannt und kann beispielsweise durch einen Fahrer manuell gesteuert werden.
Es wurden Vorschläge gemacht, eine Situation zu erkennen, in der das Kraftfahrzeug antriebslos betrieben werden kann, und den Antriebsstrang automatisch zu unterbrechen. Beispielsweise kann ein Steuergerät des Antriebsmotors eine mangelnde Last erkennen und ein Signal zum Unterbrechen des Antriebsstrangs bereitstellen. Zur Bestimmung der Situation können vielfältige Informationen verarbeitet werden, die von einer externen Quelle wie einem Navigationssystem stammen können. Solche Lösungen sind üblicherweise komplex und erfordern die Kombination von Informationen aus verschiedenen Quellen.
Eine der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht in der Angabe einer Technik um einen automatischen Segelbetrieb eines Kraftfahrzeugs verbessert zu steuern. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass an einer zwischen dem Antriebsmotor und dem Antriebsrad liegenden steuerbaren Komponente des Antriebsstrangs, insbesondere einer Kupplung, einem Getriebe oder einer Kombination aus beiden, die für ihre Steuerung bereitgestellten Informationen bereits ausreichen können, um den Segelbetrieb des Kraftfahrzeugs zu steuern. Im Gegensatz zu bekannten Techniken gehen die Entscheidung und die Steuerung des Segelbetriebs bevorzugt von dieser Komponente aus.
Ein erstes Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, der sich zwischen einem Antriebsmotor und einem Antriebsrad erstreckt, umfasst Schritte des Bestimmens, dass eine Istgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs innerhalb eines vorbestimmten Geschwindigkeitsbereichs liegt; des Bestimmens, dass eine Istbeschleunigung des Kraftfahrzeugs innerhalb eines vorbestimmten Beschleunigungsbereichs liegt; und des Unterbrechens des Antriebsstrangs zwischen dem Antriebsmotor und dem Antriebsrad.
Das Kraftfahrzeug kann beispielsweise ein Straßen- oder Schienenfahrzeug umfassen. Bevorzugt umfasst das Kraftfahrzeug ein Nutzfahrzeug, also einen Lastkraftwagen, einen Bus oder ein Sonderfahrzeug; es können jedoch auch ein Personenkraftwagen oder ein Kraftrad betroffen sein. Das Unterbrechen des Antriebsstrangs kann vollständig auf der Basis von Informationen gesteuert werden, die allgemein an Bord des Kraftfahrzeugs verfügbar sind, beispielsweise auf einem Datenbus wie einem fahrzeugeigenen CAN-Bus. Insbesondere können Informationen ausgewertet werden, die nicht besonders geschützt sind, also von einem allen angeschlossenen Steuervorrichtungen zugänglichen Teil der ausgetauschten Daten umfasst sind. Spezielle Informationen, die verschlüsselt übertragen werden oder deren Dokumentation nicht vorliegt, können nicht verwendet werden. Auf dem Bus übertragene Informationen können an eine Steuervorrichtung für eine Komponente des Antriebsstrangs gerichtet sein. Die Komponente kann insbesondere eine Kupplung, ein Getriebe oder eine Kombination aus Kupplung und Getriebe umfassen. Die Steuervorrichtung kann mit der Komponente integriert ausgeführt sein.
Erfindungsgemäß kann der Segelbetrieb gesteuert werden, ohne auf Informationen aus einer Vielzahl Quellen zurückgreifen zu müssen. Ob eine Bedingung für das Segeln vorliegt oder nicht kann einfach und robust bestimmt werden. Zusätzlich zu empfangenen Informationen, die insbesondere auf den vorbestimmten Geschwindigkeitsbereich oder den vorbestimmten Beschleunigungsbereich hinweisen, kann eine Information eines lokalen Sensors oder eines lokalen Bestimmungsverfahren ausgewertet werden. Beispielsweise kann eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs mittels eines lokalen Sensors bestimmt werden, dessen Abtastungen unter Umständen nicht auf dem fahrzeugeigenen Datenbus zugänglich gemacht werden.
Der Geschwindigkeitsbereich kann sich zwischen einem ersten und einem zweiten Wert erstrecken, wobei eine aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs als erster Wert des Geschwindigkeitsbereichs bestimmt werden kann, wenn ein Fahrpedal und ein Bremspedal des Kraftfahrzeugs gleichzeitig über einen bestimmbaren Grenzwert betätigt sind. Anders ausgedrückt kann erfasst werden, dass das Fahrpedal und das Bremspedal gleichzeitig losgelassen sind oder werden, und daraufhin die aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs als insbesondere obere Grenze des Geschwindigkeitsbereichs bestimmt werden. Der Grenzwert für die Stellung des das Fahrpedals und das Bremspedals kann ein Wert zwischen unbetätigt und sehr leicht betätigt sein.
Der zweite Wert des Geschwindigkeitsbereichs kann als Produkt des ersten Werts mit einem vorbestimmten Faktor bestimmt werden. Insbesondere zum Zeitpunkt des Bestimmens des ersten Werts kann der zweite Wert durch eine einfache Multiplikation bestimmt werden. Bezeichnet der erste Wert die obere Grenze des Geschwindigkeitsbereichs, so liegt der vorbestimmte Faktor bevorzugt im Intervall [0; 1], sodass der zweite Wert kleiner oder gleich dem ersten ist.
Üblicherweise wird der Geschwindigkeitsbereich groß gewählt, wenn der Beschleunigungsbereich klein gewählt ist und umgekehrt. Im ersten Fall kann ein langsames Ausrollen des Kraftfahrzeugs gesteuert werden, optional bis zum Stillstand. Im zweiten Fall kann eine gewisse Durchschnittsgeschwindigkeit eingehalten werden, auch wenn Beschleunigungen oder Verzögerungen auf das Kraftfahrzeug einwirken, beispielsweise aufgrund einer hügeligen oder unebenen Fahrstrecke.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden zu einem ersten Zeitpunkt bestimmt, dass die Istbeschleunigung innerhalb des vorbestimmten Beschleunigungsbereichs liegt, und zu einem zweiten Zeitpunkt, dass das Fahrpedal und das Bremspedal des Kraftfahrzeugs nicht über einen bestimmbaren Grenzwert betätigt sind. Dabei tritt der zweite Zeitpunkt nicht länger als eine vorbestimme Dauer nach dem ersten Zeitpunkt ein. Dadurch kann berücksichtigt werden, dass im Moment des Verringerns der Betätigung des Fahrpedals durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs eine Verzögerung auf das Kraftfahrzeug wirken kann, die von einem Schleppmoment des Antriebsmotors ausgeht, sodass im Moment der ausbleibenden Betätigung die Beschleunigung außerhalb des vorbestimmten Beschleunigungsbereichs liegen kann.
Der Grenzwert für die Betätigung von Fahrpedal und das Bremspedal kann ein Wert zwischen unbetätigt und sehr leicht betätigt sein.
Der zeitliche Abstand der beiden Zeitpunkte ist bevorzugt derart gewählt, dass das Loslassen des Fahrpedals für den Fahrer bequem in der durch die Zeitpunkte definierten Zeitspanne erfolgen kann. Beispielsweise kann die Zeitspanne im Bereich von ca. einer Sekunde oder darunter liegen.
In einer weiteren Ausführungsform wird bestimmt, dass die Istbeschleunigung des Kraftfahrzeugs im Wesentlichen null beträgt. Der Beschleunigungsbereich kann null enthalten und ein einer Ausführungsform sehr klein sein, sodass er im Wesentlichen null entspricht.
Ein zweites Verfahren zum Steuern des Antriebsstrangs umfasst Schritte des Bestimmens, dass sich das Kraftfahrzeug auf einem in Fahrtrichtung liegenden Gefälle befindet; des Bestimmens, dass eine durch das Gefälle bedingte Beschleunigung des Kraftfahrzeugs einen Fahrwiderstand des Kraftfahrzeugs übersteigt; und des Unterbrechens des Antriebsstrangs zwischen dem Antriebsmotor und dem Antriebsrad.
Das Gefälle kann insbesondere mittels eines lokalen Beschleunigungssensors bestimmt werden, der die Richtung der Erdbeschleunigung erfasst. Alternativ kann ein Neigungssensor vorgesehen sein, um einen Steigungs- oder Gefällewinkel in Fahrtrichtung zu bestimmen. Ein Steuergerät für den Antriebsmotor umfasst einen solchen Sensor üblicherweise nicht.
Die beiden Verfahren können auch miteinander kombiniert werden. Insbesondere kann der Antriebsstrang unterbrochen werden, wenn die Bedingungen des ersten UND des zweiten Verfahrens eintreten; in einer anderen Ausführungsform wenn die Bedingungen des ersten ODER des zweiten Verfahrens zutreffen. In beiden Fällen kann eine verbesserte Steuerung des Segel-Betriebs des Kraftfahrzeugs erfolgen.
In einer weiteren Ausführungsform wird oder bleibt der Antriebsstrang geschlossen, falls das Gefälle einen vorbestimmten Betrag überschreitet. Das Segeln kann in diesem Fall dann unterdrückt werden, wenn das Gefälle steiler als vorbestimmt ist. Die Fahrsicherheit des Kraftfahrzeugs kann dadurch gesteigert sein.
Wird der Antriebsstrang unterbrochen, so kann ein auf das Unterbrechen hinweisendes Signal an ein separates Verfahren bereitgestellt werden, das zum Steuern des Antriebsmotors eingerichtet ist. Insbesondere kann das Signal von einer ausführenden Einrichtung, beispielsweise einer Steuervorrichtung für die Komponente des Antriebsstrangs, an eine Steuervorrichtung des Antriebsmotors bereitgestellt werden. Der Antriebsmotor kann insbesondere dazu angesteuert werden, ein bereitgestelltes Drehmoment oder eine bereitgestellte Drehzahl zu verringern oder zu begrenzen. Das Signal kann bereits gegeben werden, noch bevor das Unterbrechen des Antriebsstrangs begonnen hat.
Der Antriebsstrang kann geschlossen werden oder bleiben, falls ein Beschleunigungswunsch eines Fahrers außerhalb des Beschleunigungsbereichs liegt. Der Beschleunigungswunsch kann an der Stellung eines entsprechenden Bedienelements erfasst werden, beispielsweise einem Fahrpedal oder einem Fahrhebel (Handgas). Ferner kann der Beschleunigungswunsch von einem Fahrassistenten bestimmt werden, der beispielsweise dazu eingerichtet ist, eine vorbestimmte Fahrgeschwindigkeit einzuhalten und optional gleichzeitig einen vorbestimmten Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug nicht zu unterschreiten. Ein negativer Beschleunigungswunsch, der auch als Verzögerungswunsch angesehen werden kann, kann ebenfalls auf der Basis eines entsprechenden Bedienelements, etwa für eine Betriebsbremse, einen Retarder oder eine Feststellbremse, oder auch als Ausgabe eines Fahrassistenten bestimmt werden.
Der Antriebsstrang kann eine Kupplung umfassen, wobei das Unterbrechen ein Öffnen der Kupplung umfasst. Der Antriebsstrang kann auch ein Getriebe umfassen, wobei das Unterbrechen ein Einlegen eines Leerlaufs umfasst. In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Antriebsstrang eine Kombination aus Kupplung und Getriebe. Das Unterbrechen kann ein Öffnen der Kupplung (falls erforderlich), ein Einlegen eines Leerlaufs und ein optionales Schließen der Kupplung umfassen.
Eine Steuervorrichtung für einen Antriebsstrang, der sich zwischen einem Antriebsmotor und einem Antriebsrad erstreckt, umfasst eine Abtastvorrichtung für eine Istgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs; eine Abtastvorrichtung für eine Istbeschleunigung des Kraftfahrzeugs; und eine Verarbeitungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, wenigstens eines der hierin beschriebenen Verfahren auszuführen.
Die Steuervorrichtung kann eine Verarbeitungseinrichtung umfassen, die dazu eingerichtet sein kann, ein hierin beschriebenes Verfahren ganz oder teilweise auszuführen. Dazu kann die Verarbeitungseinrichtung einen programmierbaren Mikrocomputer oder Mikrocontroller umfassen und das Verfahren kann in Form eines Computerprogrammprodukts mit Programmcodemitteln vorliegen. Das Computerprogrammprodukt kann auch auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert sein. Merkmale oder Vorteile eines der hierin beschriebenen Verfahren können auf die Vorrichtung übertragen werden oder umgekehrt.
Eine Koppeleinrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei sich der Antriebsstrang zwischen einem Antriebsmotor und einem Antriebsrad erstreckt, umfasst eine trennbare Übertragungseinrichtung für Drehmoment und eine hierin beschriebene Steuervorrichtung. Die trennbare Übertragungseinrichtung kann insbesondere eine Kupplung, ein Getriebe oder eine Kombination daraus umfassen. Zusammen mit der Steuervorrichtung kann eine integrierte Koppeleinrichtung, insbesondere ein integriertes Getriebe, gebildet sein, das als separat handhabbare Einheit ausgebildet sein kann. Eine Steuerung der Koppeleinrichtung kann bevorzugt oder ausschließlich über die Steuervorrichtung erfolgen. In die Steuerung können lokale Mess- oder Bestimmungswerte einfließen. Insbesondere kann die Steuerung auf der Basis von Werten erfolgen, die mittels eines oder mehrerer lokaler Sensoren bestimmt werden können. Solche Sensoren können insbesondere einen Temperatursensor, einen Drehzahlsensor, einen Beschleunigungssensor und/oder einen Sensor zur Bestimmung eines Neigungswinkels der Koppeleinrichtung oder des Kraftfahrzeugs umfassen. Auf der Basis einer bestimmten Drehzahl und einer eingelegten Gangstufe kann eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bestimmt werden.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:

1 ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang;
2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens; und
3 einen zeitlichen Verlauf einer Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 100 mit einem Antriebsstrang 105, der sich zwischen einem Antriebsmotor 110 und einem Antriebsrad 115 erstreckt und eine Komponente 120 umfasst. Die Komponente 120 umfasst wenigstens eines von einer Kupplung 125 und einem Getriebe 130 und ist dazu eingerichtet, die Übertragung von Drehmoment durch den Antriebsstrang 105 bei Bedarf zu unterbrechen oder herzustellen. Dazu kann das Getriebe 130 ein Schaltgetriebe mit mehreren einlegbaren Gangstufen umfassen; außerdem kann im Getriebe 130 ein Leerlauf einlegbar sein. Die Komponente 120 umfasst ferner eine Steuervorrichtung 140, die dazu eingerichtet ist, möglichst alle Elemente der Komponente 120 zu steuern. Ein Element kann insbesondere elektrisch, elektromechanisch, elektrohydraulisch oder elektropneumatisch gesteuert werden.
Die Steuervorrichtung 140 kann eine Verarbeitungseinrichtung 145 umfassen, die insbesondere als Mikrocomputer ausgebildet sein kann. Die Steuervorrichtung 140 umfasst bevorzugt eine Schnittstelle 150, mittels derer sie beispielsweise einem Datenbus des Kraftfahrzeugs 100 verbunden werden, der insbesondere als CAN-Bus ausgebildet sein kann. Der Datenbus kann die Steuervorrichtung 140 mit einem oder mehreren Steuergeräten, Eingabevorrichtungen, Sensoren oder Aktoren verbinden. Insbesondere kann die Steuervorrichtung 140 mit einer weiteren Steuervorrichtung verbunden werden, die zur Steuerung des Antriebsmotors 110 eingerichtet ist. Außerdem kann die Steuervorrichtung 140 direkt oder über den Datenbus mit einer Eingabevorrichtung 155 für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs 100 verbunden sein. Die Eingabevorrichtung 155 kann insbesondere einen Fahrhebel, ein Fahrpedal, einen Bremshebel, ein Bremspedal oder eine vergleichbare Einrichtung umfassen, die insbesondere zur Erfassung eines Fahrerwunschs bezüglich Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Kraftfahrzeugs 100 in Längsrichtung eingerichtet ist.
Außerdem ist bevorzugt, dass die Steuervorrichtung 140 oder die Komponente 120 wenigstens einen lokaler Sensor 160 umfasst, der mit der Verarbeitungseinrichtung 145 verbunden ist. Lokal bedeutet hier, dass eine Abtastung des Sensors 160 durch die Steuervorrichtung 140 unmittelbar und ohne Zwischenschaltung einer anderen Steuervorrichtung möglich ist und bevorzugt weiter, dass eine unmittelbare Abtastung des Sensors 160 durch ein anderes Element als die Steuervorrichtung 140 bevorzugt nicht möglich ist. Beispielhafte Sensoren 160 umfassen einen Temperatur- oder Drucksensor, einen Drehzahl- oder Drehwinkelsensor für ein Drehmoment übertragendes Element der Komponente 120 oder einen Drehmomentsensor. Außerdem ist bevorzugt, dass ein Neigungssensor 160 vorgesehen ist, der dazu eingerichtet ist, eine Neigung 165 der Komponente 120 oder des Kraftfahrzeugs 100 insbesondere in Fahrtrichtung zu bestimmen. Die Neigung 165 kann insbesondere in Form eines Neigungswinkels bestimmt werden. Weiter kann ein Sensor 160 zur Bestimmung einer Beschleunigung der Komponente 120 oder des Kraftfahrzeugs 105 vorgesehen sein, wobei die Beschleunigung bevorzugt in Fahrtrichtung wirkt.
Es wird vorgeschlagen, die Steuervorrichtung 140 dazu einzurichten, einen Segelbetrieb des Kraftfahrzeugs, bei dem die Übertragung von Drehmoment über den Antriebsstrang 105 während der Fahrt unterbrochen ist, möglichst autark zu bestimmen und bevorzugt auch zu steuern. Dabei sollen die Bestimmung und/oder die Steuerung von möglichst wenigen externen Signalen abhängig sein und empfangene Signale sollen möglichst über die Schnittstelle 150 empfangen werden können.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Steuern eines Segelbetriebs des Kraftfahrzeugs 100. Unter einem Segelbetrieb wird eine Fahrt des Kraftfahrzeugs 105 mit unterbrochenem Antriebsstrang 105 verstanden. Dabei kann insbesondere eine kinetische Energie des fahrenden Kraftfahrzeugs 100 ausgenutzt werden. Eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 100 soll dabei üblicherweise innerhalb eines vorbestimmten Bereichs bleiben. In einer Ausführungsform kann auch ein Ausrollen des Kraftfahrzeugs 100 unterstützt werden. Das Verfahren 200 kann insbesondere mittels der Steuervorrichtung 140 der Komponente 120 im Antriebsstrang 105 an Bord des Kraftfahrzeugs 100 durchgeführt werden.
In einem Schritt 205 kann ein Fahrerwunsch bezüglich eines Geschwindigkeitsbereichs und/oder eines Beschleunigungsbereichs erfasst werden. Dazu können eine oder mehrere Eingabevorrichtungen 155 abgetastet werden, die für eine Steuerung des Kraftfahrzeugs 100 durch einen menschlichen oder automatischen Fahrer in Längsrichtung bereitgestellt sein können, insbesondere ein Fahrpedal oder ein Bremspedal.
In einem Schritt 210 können eine Geschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung auf das Kraftfahrzeug 105 bestimmt werden. Die bestimmte Geschwindigkeit kann auch Istgeschwindigkeit und die bestimmte Beschleunigung Istbeschleunigung genannt werden. Von der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung werden bevorzugt nur Komponenten bestimmt, die entlang der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 100 wirken. Die Geschwindigkeit kann über die Schnittstelle 150 empfangen oder lokal beispielsweise auf der Basis einer Drehzahl einer auf das Antriebsrad des Kraftfahrzeugs 100 wirkenden Welle der Komponente 120 und einem bekannten wirksamen Übersetzungsfaktor bestimmt werden. Die Beschleunigung kann als zeitliche Ableitung der Geschwindigkeit oder mittels eines insbesondere lokalen Beschleunigungssensors 160 bestimmt werden.
In einer ersten Ausführungsform kann in einem Schritt 215 bestimmt werden, ob eine erste Bedingung für einen Segelbetrieb vorliegt. Teile dieser Bestimmung können auch im Zusammenhang mit einem der Schritte 205, 210 erfolgen. Die Bedingung kann mehrere Teilbedingungen umfassen, wobei alle verwendeten Teilbedingungen erfüllt sein müssen, um den Segelbetrieb zu steuern. Es müssen aber nicht alle im Folgenden erwähnten Teilbedingungen auch verwendet werden.
Eine erste Teilbedingung A ist erfüllt, wenn kein fahrergesteuerter Bremswunsch vorliegt. Ein Bremswunsch kann beispielsweise mittels eines Bremshebels oder Bremspedals ausgedrückt werden. Eine zweite Teilbedingung B ist erfüllt, wenn die bestimmte Beschleunigung innerhalb des zuvor bestimmten Beschleunigungsbereichs liegt. Der Beschleunigungsbereich kann null umfassen und in einer Ausführungsform im Wesentlichen null betragen. Eine dritte Teilbedingung C ist erfüllt, wenn eine fahrergesteuerte Beschleunigung einen minimalen Wert einnimmt. Die Beschleunigung kann etwa mittels eines Fahrpedals ausgedrückt werden und der minimale Wert kann bei losgelassenem Fahrpedal eingenommen werden. Eine vierte Teilbedingung ist erfüllt, wenn die bestimmte Geschwindigkeit im vorbestimmten Geschwindigkeitsbereich liegt.
In einer Zusammenfassung kann die Bedingung erfüllt sein, falls die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 100 im bestimmten Geschwindigkeitsbereich liegt und die bestimmte Beschleunigung im bestimmten Beschleunigungsbereich liegt. Liegt ein Fahrerwunsch nach Bremsen oder Beschleunigen vor, verlässt die Geschwindigkeit den Geschwindigkeitsbereich oder die Beschleunigung den Beschleunigungsbereich, so kann die Bedingung nicht erfüllt sein.
In einem Schritt 220 kann, falls die Bedingung erfüllt ist, der Antriebsstrang 105 unterbrochen werden, indem die Komponente die Übermittlung von Drehmoment unterbricht oder auf ein zu vernachlässigendes Maß reduziert. Begleitend kann ein Signal über das Unterbrechen bereitgestellt werden, um beispielsweise den Antriebsmotor 110 in einen Leerlauf zu bringen oder abzuschalten. Das Unterbrechen des Antriebsstrangs 105 kann ein Öffnen der Kupplung 125, ein Einlegen eines Leerlaufs im Getriebe 130 und/oder ein gegebenenfalls ein anschließendes Schließen der Kupplung 125 umfassen. An unterschiedlichen Getriebetypen können unterschiedliche Abläufe gesteuert werden um die Übertragung von Drehmoment temporär oder längerfristig zu unterbrechen.
Häufig soll der Betrieb des Antriebsmotors 110 während der Fahrt des Kraftfahrzeugs 100 nicht vollständig abgestellt werden, beispielsweise um ein angeschlossenes Nebenaggregat wie einen Kompressor oder eine Hydraulikpumpe dauernd mit Energie zu versorgen. Bei geschlossenem Antriebsstrang 105 kann der Antriebsmotor 110 mitgeschleppt werden, wobei die Zufuhr eines Energieträgers wie eines Treibstoffs auf null abgesenkt werden kann. Vor dem Steuern des Segelbetriebs kann geprüft werden, ob ein Abstellen des Antriebsmotors bei geschlossenem Antriebsstrang 105 voraussichtlich wirtschaftlicher als ein Segeln bei aktivem Antriebsmotor 110 und unterbrochenem Antriebsstrang 105 ist. Nur wenn dies nicht der Fall ist, kann das Segeln im Schritt 220 gesteuert werden.
In einer zweiten Ausführungsform kann nach dem Bestimmen des Fahrerwunschs und der aktuellen Bewegungsparameter des Kraftfahrzeugs 100 in den Schritten 205 und 210 eine zweite Bedingung überprüft werden, die einen Segelbetrieb auslösen kann. Diese Bedingung ist insbesondere erfüllt, wenn eine aufgrund eines Gefälles auf das Kraftfahrzeug 100 wirkende Hangabtriebskraft abzüglich eines Fahrwiderstands des Kraftfahrzeugs 100 in einer Kraft resultiert, die in dem vorbestimmten Beschleunigungsbereich liegt. Zusätzlich kann gefordert werden, dass die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 100 innerhalb des Geschwindigkeitsbereichs liegt.
Zur Bestimmung der Hangabtriebskraft kann in einem Schritt 225 die Neigung 165 bestimmt werden, die einem auf das Kraftfahrzeug 100 wirkenden Gefälle entspricht. Ein zur Bestimmung verwendeter Sensor 160 ist bevorzugt fest mit dem Kraftfahrzeug 100 verbunden, sodass er die Neigung 135 des Kraftfahrzeugs 100 und somit letztlich die Neigung 165 eines Untergrunds, insbesondere einer Straße, bestimmen kann.
Die Schleppkraft kann wie folgt bestimmt werden: $F_{d r a g} = D r a g T o r q u e / r_{d y n}$
dabei gilt:

F_drag: Schleppkraft
DragTorque: auf das Antriebsrad 115 wirkende Schleppmomente des an der Komponente 120 unterbrochenen Antriebsstrangs 105
rdyn: dynamischer Reifenradius des Antriebsrads 115.

Der Fahrwiderstand kann als Summe mehrerer Komponenten bestimmt werden. Ein Luftwiderstand kann wie folgt bestimmt werden: $F_{a i r} = 0.5 * c W_{F z g} * A_{F z g} * v_{i s t}^{2}$
mit:

F_air: Luftwiderstand
cW_Fzg: Luftwiderstandsbeiwert des Kraftfahrzeugs 100
A_Fzg: wirksamer Querschnitt des Kraftfahrzeugs 100
v_ist: Istgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 100.

Eine Rollkraft kann wie folgt bestimmt werden: $F_{r o l l} = m_{F z g} * g * f_{R F z g} * cos (α)$
mit:

F_rol: Rollkraft
m_Fzg: Masse des Kraftfahrzeugs 100
g: Erdbeschleunigung
f_GFzg: Rollwiderstand des Kraftfahrzeugs 100
α: Neigung 165.

Der gesamte Fahrwiderstand kann dann so bestimmt werden: $F_{w} = F_{a i r} + F_{d r a g} + F_{d o w n} + F_{r o l l}$
Nicht in allen Ausführungsformen müssen alle der hier genannten Komponenten des Fahrwiderstands berücksichtigt werden.
Die zweite Bedingung kann erfüllt sein, falls eine als Quotient des Fahrwiderstands und der Masse des Kraftfahrzeugs 100 bestimmte Beschleunigung a_Fw innerhalb des vorbestimmten Beschleunigungsbereichs liegt oder wenigstens einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt. Die Bedingung kann nicht erfüllt sein, falls ein fahrergesteuerter Bremswunsch erfasst wird. Außerdem kann die Bedingung als nicht vorliegend bestimmt werden, falls die Neigung 165 einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt. Der Schwellenwert kann auf ein Gefälle hinweisen, das nicht sicher mit einem unterbrochenen Antriebsstrang 105 befahren werden kann.
Werden beide Ausführungsformen implementiert, so kann das Segeln gesteuert werden, wenn wenigstens eine der Bedingungen vorliegt. Anderseits kann das Segeln nicht gesteuert werden, wenn wenigstens eine abbrechende Bedingung oder Teilbedingung vorliegt, beispielsweise das fahrergesteuerte Vorliegen eines Beschleunigungs- oder Verzögerungswunschs oder das Überschreiten des vorbestimmten Schwellenwerts durch die Neigung 165. Jede abbrechende Bedingung wirkt somit bevorzugt absolut und kann das Segeln des Kraftfahrzeugs 100 verhindern.
Das Verfahren 200 kann nach Art einer Endlosschleife beliebig oft durchlaufen werden. Wird bei aktivem Segelbetrieb im Schritt 215 bestimmt, dass eine abbrechende Bedingung vorliegt oder dass keine der unterstützten Bedingungen der oben beschriebenen Ausführungsformen erfüllt sind, kann der Antriebsstrang 105 geschlossen werden, wozu eine passende Gangstufe ins Getriebe 130 eingelegt werden und/oder die Kupplung 1215 geschlossen werden kann. Begleitend kann ein entsprechendes Signal bereitgestellt werden, etwa um den Antriebsmotor 110 vor oder während dem Schließen des Antriebsstrangs 105 auf eine passende Drehzahl zu bringen.
3 zeigt einen beispielhaften zeitlichen Verlauf 300 einer Geschwindigkeit 305 eines Kraftfahrzeugs 100. In vertikaler Richtung ist die Istgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 100 und in horizontaler Richtung die Zeit angetragen. Phasen 310 - 320, in denen das Kraftfahrzeug 100 segelnd bewegt wird, sind angedeutet. Der vorbestimmte Geschwindigkeitsbereich ist nach oben durch eine erste Grenze 325 und nach unten durch eine zweite Grenze 330 begrenzt. Es ist zu beachten, dass im vorliegenden Beispiel die Grenzen 225, 230 für die drei Segelphasen 310 - 320 individuell gewählt sind. Dabei wurde jeweils die erste, obere Grenze 230 in dem Moment der Istgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 105 gleichgesetzt, in welchem alle anderen Bedingungen oder Teilbedingungen für den Segelbetrieb erfüllt waren. Die zweite, untere Grenze 330 wurde durch Multiplikation der ersten Grenze 325 mit einem vorbestimmten Faktor zwischen null und eins bestimmt.
Die erste Segelphase 310 wird hier beispielhaft beendet, weil ein Fahrerwunsch nach Beschleunigung bestimmt wird, sodass Teilbedingung C nicht mehr erfüllt ist. Die zweite Segelphase 315 wird vorliegend beendet, weil ein Fahrerwunsch nach Verzögerung bestimmt wird, etwa weil ein Bremspedal betätigt wurde, was Teilbedingung A nicht erfüllt. Die dritte Segelphase 320 wird beendet, weil die Geschwindigkeit 305 unter die zweite Grenze 330 absinkt, was die Teilbedingung D ausbleiben lässt.
Bezugszeichenliste

100: Kraftfahrzeug
105: Antriebsstrang
110: Antriebsmotor
115: Antriebsrad
120: Komponente
125: Kupplung
130: Getriebe
140: Steuervorrichtung
145: Verarbeitungseinrichtung
150: Schnittstelle
155: Eingabevorrichtung
160: Sensor
165: Neigung
200: Verfahren
205: Bestimmen Fahrerwunsch
210: Bestimmen Geschwindigkeit, Beschleunigung
215: Bedingung Segeln erfüllt?
220: Antriebsstrang unterbrechen
225: Bestimmen Gefälle
230: Bestimmen Fahrwiderstand
235: Bestimmen gefällebedingte Beschleunigung
300: Verlauf
305: Geschwindigkeit
310: erste Segelphase
315: zweite Segelphase
320: dritte Segelphase
325: erste Grenze
330: zweite Grenze

Claims

Verfahren (200) zum Steuern eines Antriebsstrangs (105) eines Kraftfahrzeugs (100), der sich zwischen einem Antriebsmotor (110) und einem Antriebsrad (115) erstreckt, wobei das Verfahren (200) folgende Schritte umfasst: - Bestimmen (215), dass eine Istgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (100) innerhalb eines vorbestimmten Geschwindigkeitsbereichs liegt; - Bestimmen (215), dass eine Istbeschleunigung des Kraftfahrzeugs (100) innerhalb eines vorbestimmten Beschleunigungsbereichs liegt; und - Unterbrechen (220) des Antriebsstrangs (105) zwischen dem Antriebsmotor (110) und dem Antriebsrad (115).
Verfahren (200) nach Anspruch 1, wobei sich der Geschwindigkeitsbereich zwischen einem ersten (325) und einem zweiten Wert (330) erstreckt und eine aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (100) als erster Wert (325) des Geschwindigkeitsbereichs bestimmt wird, wenn ein Fahrpedal (155) und ein Bremspedal (155) des Kraftfahrzeugs (100) gleichzeitig nicht über einen bestimmbaren Grenzwert betätigt sind.
Verfahren (200) nach Anspruch 2, wobei der zweite Wert (330) des Geschwindigkeitsbereichs als Produkt des ersten Werts (325) mit einem vorbestimmten Faktor bestimmt wird.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei zu einem ersten Zeitpunkt bestimmt wird, dass die Istbeschleunigung innerhalb des vorbestimmten Beschleunigungsbereichs liegt, und zu einem zweiten Zeitpunkt bestimmt wird, dass das Fahrpedal (155) und das Bremspedal (155) des Kraftfahrzeugs (100) nicht über einen bestimmbaren Grenzwert betätigt sind, wobei der zweite Zeitpunkt nicht länger als eine vorbestimme Dauer nach dem ersten Zeitpunkt eintritt.
Verfahren (200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bestimmt wird, dass die Istbeschleunigung des Kraftfahrzeugs (100) im Wesentlichen null beträgt.
Verfahren (200) zum Steuern eines Antriebsstrangs (105) eines Kraftfahrzeugs (100), der sich zwischen einem Antriebsmotor (110) und einem Antriebsrad (115) erstreckt, und das Verfahren (200) folgende Schritte umfasst: - Bestimmen (225), dass sich das Kraftfahrzeug (100) auf einem in Fahrtrichtung liegenden Gefälle befindet; - Bestimmen (215), dass eine durch das Gefälle bedingte Beschleunigung des Kraftfahrzeugs (100) einen Fahrwiderstand des Kraftfahrzeugs (100) übersteigt; und - Unterbrechen (220) des Antriebsstrangs (105) zwischen dem Antriebsmotor (110) und dem Antriebsrad (115).
Verfahren (200) nach Anspruch 6, wobei der Antriebsstrang (105) geschlossen wird oder bleibt, falls das Gefälle einen vorbestimmten Betrag überschreitet.
Verfahren (200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein auf das Unterbrechen hinweisendes Signal an ein separates Verfahren (200) bereitgestellt wird, das zum Steuern des Antriebsmotors (110) eingerichtet ist.
Verfahren (200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Antriebsstrang (105) geschlossen wird oder bleibt, falls ein Beschleunigungswunsch eines Fahrers außerhalb des Beschleunigungsbereichs liegt.
Verfahren (200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Antriebsstrang (105) eine Kupplung (125) umfasst und das Unterbrechen ein Öffnen der Kupplung (125) umfasst.
Verfahren (200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Antriebsstrang (105) ein Getriebe (130) umfasst und das Unterbrechen ein Einlegen eines Leerlaufs umfasst.
Steuervorrichtung (140) für einen Antriebsstrang (105), der sich zwischen einem Antriebsmotor (110) und einem Antriebsrad (115) erstreckt, umfassend: - eine Abtastvorrichtung (160) für eine Istgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (100); - eine Abtastvorrichtung (160) für eine Istbeschleunigung des Kraftfahrzeugs (100); und - eine Verarbeitungseinrichtung (145), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren (200) nach einem der vorangehenden Ansprüche durchzuführen.
Steuereinrichtung nach Anspruch 12 umfassend eine Abtastvorrichtung (160) für die Neigung des Kraftfahrzeugs (100).
Koppeleinrichtung für einen Antriebsstrang (105) eines Kraftfahrzeugs (100), wobei sich der Antriebsstrang (105) zwischen einem Antriebsmotor (110) und einem Antriebsrad (115) erstreckt, wobei die Koppeleinrichtung eine trennbare Übertragungseinrichtung (120) für Drehmoment und eine Steuervorrichtung (140) nach Anspruch 12 umfasst.
Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zur Durchführung eines Verfahrens (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Computerprogrammprodukt auf einer Verarbeitungseinrichtung ausgeführt wird oder auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist.