DE102018211792B4 - Method for controlling a vehicle and vehicle - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs (2),- wobei das Fahrzeug (2) wenigstens eine E-Maschine (4) aufweist, welche ausgebildet ist, ein Antriebsmoment (M) zu erzeugen, welches zum Antreiben des Fahrzeugs (2) positiv ist und welches zum Bremsen des Fahrzeugs (2) negativ ist,- wobei im Falle einer Bremsanforderung (B) zur Erzeugung einer Verzögerung zwei Bremsstrategien (Bdis, Breg) für das Fahrzeug (2) auswählbar und durchführbar sind, nämlich eine erste, dissipative Bremsstrategie (Bdis), bei welcher eine dissipative Bremsfunktion des Fahrzeugs (2) aktiviert wird, und eine zweite, regenerative Bremsstrategie (Breg), bei welcher ausschließlich eine regenerative Bremsfunktion des Fahrzeugs (2) verwendet wird,- wobei bei der regenerativen Bremsstrategie (Breg) keine Bremsfunktion aktiviert wird, solange das Antriebsmoment (M) positiv ist, sondern wobei ein Lastwechsel der E-Maschine (4) abgewartet wird und die regenerative Bremsfunktion erst dann aktiviert wird, wenn der Lastwechsel erfolgt ist,- wobei in dem Fall, dass eine Bremsanforderung (B) erfolgt, während das Antriebsmoment (M) positiv ist, für die regenerative Bremsstrategie (Breg) ermittelt wird, ob bei deren Durchführung ein Komfortkriterium (K) erfüllbar ist,- wobei die regenerative Bremsstrategie (Breg) ausgewählt und durchgeführt wird, wenn dabei das Komfortkriterium (K) erfüllbar ist und wobei andernfalls die dissipative Bremsstrategie (Bdis) ausgewählt und durchgeführt wird.Method for controlling a vehicle (2), - the vehicle (2) having at least one electric machine (4) which is designed to generate a drive torque (M) which is positive for driving the vehicle (2) and which for braking the vehicle (2) is negative, - in the case of a braking request (B) to generate a deceleration, two braking strategies (Bdis, Breg) for the vehicle (2) can be selected and implemented, namely a first, dissipative braking strategy (Bdis) , In which a dissipative braking function of the vehicle (2) is activated, and a second, regenerative braking strategy (Breg), in which only a regenerative braking function of the vehicle (2) is used, - wherein no braking function is activated in the regenerative braking strategy (Breg). is as long as the drive torque (M) is positive, but with a load change of the E-machine (4) is awaited and the regenerative braking function is only activated when the load change required olgt is, - in the event that a braking request (B) occurs while the drive torque (M) is positive, for the regenerative braking strategy (Breg) is determined whether in its implementation a comfort criterion (K) can be met, - where the regenerative braking strategy (Breg) is selected and implemented if the comfort criterion (K) can be met and the dissipative braking strategy (Bdis) is otherwise selected and implemented.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs sowie ein Fahrzeug.The invention relates to a method for controlling a vehicle and a vehicle.
Ein Fahrzeug, welches zum Antrieb eine E-Maschine aufweist, kann diese auch als Generator betreiben, um Energie zu erzeugen. Auf diese Weise ist auch eine regenerative Bremsfunktion realisierbar, durch welche das Fahrzeug verlangsamt wird, indem Bewegungsenergie über die E-Maschine in elektrische Energie umgesetzt wird. Die regenerative Bremsfunktion steht allerdings prinzipbedingt nicht zur Verfügung, solange die E-Maschine ein positives Antriebsmoment erzeugt. In diesem Fall muss vielmehr auf eine dissipative Bremsfunktion zurückgegriffen werden, beispielsweise in Form einer Reibbremse.A vehicle that has an electric motor for driving can also operate it as a generator in order to generate energy. In this way, a regenerative braking function can also be implemented, which slows down the vehicle by converting kinetic energy into electrical energy via the electric motor. However, due to the principle of operation, the regenerative braking function is not available as long as the e-machine is generating a positive drive torque. In this case, it is rather necessary to resort to a dissipative braking function, for example in the form of a friction brake.
In der
In der
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeug möglichst energieeffizient zu betreiben. Dabei soll das Fahrzeug möglichst häufig regenerativ gebremst werden und möglichst selten dissipativ. Insbesondere sollen ein hierzu geeignetes Verfahren sowie ein entsprechendes Fahrzeug angegeben werden.Against this background, it is an object of the invention to operate a vehicle as energy-efficiently as possible. The vehicle should be braked regeneratively as often as possible and dissipatively as rarely as possible. In particular, a method suitable for this purpose and a corresponding vehicle are to be specified.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen gemäß Anspruch 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren sinngemäß auch für das Fahrzeug und umgekehrt.The object is achieved according to the invention by a method with the features according to claim 1 and by a vehicle with the features according to
Das Verfahren dient zur Steuerung eines Fahrzeugs. Das Fahrzeug ist insbesondere ein Kraftfahrzeug. Das Fahrzeug weist wenigstens eine E-Maschine auf, d.h. eine elektrische Maschine, welche auch als Elektromotor und allgemein als Antriebsmaschine bezeichnet wird. Das Fahrzeug weist also eine oder mehrere E-Maschinen auf. Die nachfolgenden Ausführungen gelten analog auch für Fahrzeuge mit mehreren E-Maschinen. Das Fahrzeug ist beispielsweise ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug. Die E-Maschine ist ausgebildet, ein Antriebsmoment zu erzeugen, welches zum Antreiben des Fahrzeugs positiv ist und welches zum Bremsen des Fahrzeugs negativ ist. Entsprechend ist die E-Maschine insbesondere über einen Antriebsstrang des Fahrzeugs mit einem Fahrwerk des Fahrzeugs verbunden. Obwohl die E-Maschine als Elektromotor bezeichnet wird, gilt diese Bezeichnung streng genommen nur dann, wenn das Antriebsmoment positiv ist. Ist das Antriebsmoment dagegen negativ, so wirkt die E-Maschine als Generator. Das Antriebsmoment wird kurz auch lediglich als Moment bezeichnet und ist insbesondere ein Drehmoment der E-Maschine. Als Energiequelle für die E-Maschine weist das Fahrzeug zweckmäßigerweise eine Batterie auf.The method is used to control a vehicle. The vehicle is in particular a motor vehicle. The vehicle has at least one electric machine, i.e. an electric machine, which is also referred to as an electric motor and generally as a drive machine. The vehicle therefore has one or more electric machines. The following explanations also apply analogously to vehicles with several electric machines. The vehicle is, for example, an electric vehicle or a hybrid vehicle. The electric machine is designed to generate a drive torque which is positive for driving the vehicle and which is negative for braking the vehicle. Correspondingly, the electric machine is connected to a chassis of the vehicle, in particular via a drive train of the vehicle. Although the e-machine is referred to as an electric motor, strictly speaking this designation only applies if the drive torque is positive. If, on the other hand, the drive torque is negative, the e-machine acts as a generator. The drive torque is also referred to simply as torque for short and is in particular a torque of the electric machine. The vehicle expediently has a battery as the energy source for the electric machine.
Im Falle einer Bremsanforderung, d.h. wenn das Fahrzeug verlangsamt werden soll, sind zur Erzeugung einer Verzögerung zwei Bremsstrategien für das Fahrzeug auswählbar und durchführbar. Unter „Verzögerung“ wird insbesondere eine negative Beschleunigung verstanden, also eine Verlangsamung des Fahrzeugs. Eine erste der zwei Bremsstrategien ist eine dissipative Bremsstrategie, bei welcher eine dissipative Bremsfunktion des Fahrzeugs aktiviert wird. Die dissipative Bremsfunktion ist vorzugsweise durch eine Reibbremse realisiert, welche Bewegungsenergie in thermische Energie umwandelt. Eine zweite der beiden Bremsstrategien ist dagegen eine regenerative Bremsstrategie, bei welcher ausschließlich eine regenerative Bremsfunktion des Fahrzeugs verwendet wird. Dabei wird das Fahrzeug dann dadurch verzögert, dass die E-Maschine ein negatives Antriebsmoment erzeugt, sodass dann Bewegungsenergie des Fahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt wird. Mit dieser elektrischen Energie wird insbesondere die Batterie des Fahrzeugs geladen, sodass also Energie zurückgewonnen, d.h. rekuperiert wird.In the event of a braking request, i.e. if the vehicle is to be slowed down, two braking strategies can be selected and implemented for the vehicle in order to generate a deceleration. “Deceleration” is understood to mean, in particular, negative acceleration, i.e. slowing down of the vehicle. A first of the two braking strategies is a dissipative braking strategy in which a dissipative braking function of the vehicle is activated. The dissipative braking function is preferably implemented by a friction brake, which converts kinetic energy into thermal energy. A second of the two braking strategies, on the other hand, is a regenerative braking strategy in which only a regenerative braking function of the vehicle is used. The vehicle is then decelerated by the fact that the e-machine generates a negative drive torque, so that the vehicle's kinetic energy is then converted into electrical energy. This electrical energy is used to charge the vehicle's battery in particular, so that energy is recovered, i.e. recuperated.
Bei der regenerativen Bremsstrategie wird keine Bremsfunktion aktiviert, solange das Antriebsmoment positiv ist, sondern es wird ein Lastwechsel der E-Maschine abgewartet und die regenerative Bremsfunktion wird erst dann aktiviert, wenn der Lastwechsel erfolgt ist. Dem liegt die Überlegung zugrunde, dass für die regenerative Bremsfunktion, wenn also regenerativ gebremst werden soll, die E-Maschine als Generator betrieben werden muss und diese daher ein negatives Antriebsmoment erzeugen muss. In einem Fahrbetrieb des Fahrzeugs wird jedoch regelmäßig zur Überwindung eines Fahrwiderstands und letztendlich zur Fortbewegung des Fahrzeugs von der E-Maschine ein positives Antriebsmoment angefordert. Soll nun als Folge einer Bremsanforderung regenerativ gebremst werden, so kann die E-Maschine die Anforderung eines negativen Antriebsmoments nicht sofort erfüllen, sondern muss zunächst einen Lastwechsel vollführen, bei welchem zunächst das positive Antriebsmoment auf null reduziert wird, um anschließend ein negatives Antriebsmoment zu erzeugen. Dieser Lastwechsel, welcher wenigstens mit einer Reduktion des Antriebsmoments auf null und vorzugsweise sogar mit einem Vorzeichenwechsel des Antriebsmoments einhergeht, wird zum regenerativen Bremsen zunächst abgewartet. Die regenerative Bremsfunktion wird schließlich erst dann aktiviert, wenn der Lastwechsel vollzogen ist und das Antriebsmoment null ist und hiervon ausgehend also negativ werden kann oder wenn das Antriebsmoment bereits negativ ist. Während des Wartens auf den Lastwechsel wird das Fahrzeug demnach insbesondere nicht aktiv gebremst.With the regenerative braking strategy, no braking function is activated as long as the drive torque is positive, but a load change of the electric machine is awaited and the regenerative braking function is only activated when the load change has taken place. This is based on the consideration that for the regenerative braking function, i.e. if regenerative braking is to take place, the e-machine must be operated as a generator and it must therefore generate a negative drive torque. When the vehicle is being driven, however, a positive drive torque is regularly requested from the electric machine in order to overcome a driving resistance and ultimately to move the vehicle. If regenerative braking is now required as a result of a braking request, the e-machine cannot immediately meet the request for a negative drive torque, but must first carry out a load change, in which the positive drive torque is first reduced to zero in order to then generate a negative drive torque. This load change, which is accompanied at least by a reduction in the drive torque to zero and preferably even with a change in sign of the drive torque, is initially awaited for regenerative braking. Finally, the regenerative braking function is only activated when the load change has taken place and the drive torque is zero and can therefore become negative starting from this, or when the drive torque is already negative. In particular, the vehicle is not actively braked while waiting for the load change.
Der Lastwechsel bezeichnet also den Vorgang, dass ausgehend von einem positiven Antriebsmoment die Anforderung eines positiven Antriebsmoments an die E-Maschine reduziert wird oder gänzlich abgestellt wird, sodass sich das tatsächliche Antriebsmoment schließlich bis auf null reduziert und ausgehend hiervon in den negativen Bereich eintritt und weiter auf ein negatives Antriebsmoment reduziert. Die Reduktion im Bereich um null herum, also in einem Nullbereich, erfolgt insbesondere deutlich langsamer als die vorausgehende Reduktion vom positiven Antriebsmoment in Richtung null. Der Nullbereich erstreckt sich bei Fahrzeugen typischerweise von - 100 Nm bis +100 Nm. Diese Verlangsamung der weiteren Reduktion des Antriebsmoments im Nullbereich, also insbesondere beim Nulldurchgang, resultiert unter Anderem aus einem Zahnrad-Flankenwechsel an der E-Maschine, insbesondere in einem Getriebe, welches mit der E-Maschine verbunden ist. Die beschriebene Verlangsamung gilt insbesondere auch in anderer Richtung, also bei einer Erhöhung des Antriebsmoments im Nullbereich. Das negative Antriebsmoment beim Lastwechsel ergibt sich beim Lastwechsel insbesondere nicht durch eine Bremsfunktion oder eine Bremsmaßnahme, sondern aufgrund des Verhaltens der E-Maschine selbst, welche ohne Anforderung eines speziellen Antriebsmoments automatisch in einen Leerlaufbetrieb strebt, in welchem prinzipbedingt ein negatives Antriebsmoment bereitgestellt wird. Zweckmäßigerweise wird solange abgewartet, bis das Ende des Nullbereichs erreicht ist und wieder ein schneller Aufbau von Antriebsmoment möglich ist, sodass dann vorteilhaft sofort ein starkes negatives Antriebsmoment angefordert werden kann und auch wird und eine entsprechend hohe Verzögerung aufgebaut wird. Bei Fahrzeugen liegt dieses negative Antriebsmoment zum Ende des Lastwechsels typischerweise in der Größenordnung von 100 Nm, unter Berücksichtigung des Vorzeichens genauer gesagt -100 Nm. Ein positives Antriebsmoment zur Fortbewegung des Fahrzeugs liegt dagegen typischerweise in der Größenordnung von 1000 Nm.The load change thus describes the process in which, starting from a positive drive torque, the request for a positive drive torque on the e-machine is reduced or switched off completely, so that the actual drive torque is finally reduced to zero and, based on this, enters the negative range and further reduced to a negative drive torque. The reduction in the area around zero, ie in a zero area, takes place in particular much more slowly than the previous reduction from the positive drive torque in the direction of zero. In vehicles, the zero range typically extends from -100 Nm to +100 Nm. This deceleration of the further reduction of the drive torque in the zero range, ie in particular when crossing zero, results, among other things, from a gear wheel edge change on the electric motor, in particular in a transmission which is connected to the electric motor. The deceleration described also applies in particular in the other direction, ie when the drive torque increases in the zero range. The negative drive torque during load changes does not result from a braking function or a braking measure, but due to the behavior of the electric machine itself, which automatically strives for idling operation without requiring a special drive torque, in which a negative drive torque is provided as a matter of principle. Appropriately, one waits until the end of the zero range is reached and a faster build-up of drive torque is possible again, so that a strong negative drive torque can and is requested immediately and a correspondingly high deceleration is built up. In vehicles, this negative drive torque at the end of the load change is typically on the order of 100 Nm, more precisely -100 Nm taking into account the sign. In contrast, a positive drive torque for moving the vehicle is typically on the order of 1000 Nm.
Der Erfindung liegt nun insbesondere die Beobachtung zugrunde, dass die beiden vorgenannten Bremsstrategien aufgrund der unterschiedlichen Bremsfunktionen möglicherweise zu unterschiedlich langen Bremswegen führen oder dass bei gleichem Bremsweg die eine Bremsfunktion stärker sein ist. Insbesondere führt die regenerative Bremsstrategie aufgrund der Wartezeit, die notwendig ist, um den Lastwechsel durchzuführen, zu einem längeren Bremsweg oder bei gleichem Bremsweg zu einer stärkeren Bremsung als die dissipative Bremsstrategie, welche unabhängig vom Vorzeichen des Antriebsmoments durchführbar ist. Denn während der Wartezeit bewegt sich das Fahrzeug ungebremst weiter fort. Dadurch ergibt sich aber ein Zielkonflikt derart, dass die regenerative Bremsstrategie zwar energieeffizienter ist, aber möglicherweise ein Sicherheitsrisiko birgt, da je nach Situation möglicherweise nicht genug Zeit zur Verfügung steht, um den nötigen Lastwechsel abzuwarten.The invention is now based in particular on the observation that the two aforementioned braking strategies may lead to braking distances of different lengths due to the different braking functions, or that one braking function is stronger for the same braking distance. In particular, due to the waiting time required to carry out the load change, the regenerative braking strategy leads to a longer braking distance or, given the same braking distance, to stronger braking than the dissipative braking strategy, which can be carried out regardless of the sign of the drive torque. Because during the waiting time, the vehicle continues to move unbraked. However, this results in a conflict of objectives such that the regenerative braking strategy is indeed more energy-efficient, but may entail a safety risk since, depending on the situation, there may not be enough time available to wait for the necessary load change.
Vorliegend wird der vorgenannte Zielkonflikt insbesondere dadurch aufgelöst, dass in dem Fall, dass eine Bremsanforderung erfolgt, während das Antriebsmoment positiv ist, speziell für die regenerative Bremsstrategie ermittelt wird, ob bei deren Durchführung ein Komfortkriterium erfüllbar ist. Die konkrete Ausgestaltung des Komfortkriteriums ist hierzu zunächst nicht relevant, wesentlich ist vielmehr, dass das Komfortkriterium eine Randbedingung ist, welche beim Bremsen möglichst eingehalten werden soll und welche dann der Entscheidung, welche der beiden Bremsstrategien ausgewählt und durchgeführt wird, zugrunde gelegt wird. Die regenerative Bremsstrategie wird dann tatsächlich ausgewählt und durchgeführt, wenn dabei das Komfortkriterium erfüllbar ist, andernfalls wird die dissipative Bremsstrategie ausgewählt und durchgeführt. Es wird also entschieden, welche Bremsstrategie verwendet wird, indem überprüft wird, ob ein Komfortkriterium eingehalten werden kann. Wenn bei einer Durchführung der regenerativen Bremsstrategie das Komfortkriterium nicht erfüllbar ist, wird diese Bremsstrategie auch nicht gewählt, sondern es wird die alternative, dissipative Bremsstrategie gewählt. Mit anderen Worten: es wird im Bedarfsfall einer Bremsung individuell geprüft, ob eine regenerative Bremsung möglich ist oder nicht, und falls möglich, wird eine solche regenerative Bremsung bevorzugt ausgeführt. Dabei wird ausgenutzt, dass in bestimmten Situationen die Umgebungsbedingungen eine hinsichtlich der erzeugten Verzögerung weniger strikte Bremsstrategie erlauben und dann in solchen Situationen die energieeffizientere Bremsstrategie, also die regenerative Bremsstrategie bevorzugt ausgeführt. Es wird also vorteilhaft eine prädiktive Steuerung des Fahrzeugs durchgeführt, indem zum Bremsen vorausschauend ermittelt wird, ob die regenerative Bremsstrategie unter Einhaltung des Komfortkriteriums durchführbar ist. Falls dem so ist, wird die regenerative Bremsstrategie auch durchgeführt, ansonsten wird die dissipative Bremsstrategie durchgeführt.In the present case, the above-mentioned conflict of objectives is resolved in particular by the fact that, in the event that a braking request occurs while the drive torque is positive, it is determined specifically for the regenerative braking strategy whether a comfort criterion can be met when it is carried out. The specific design of the comfort criterion is initially not relevant here; it is more important that the comfort criterion is a boundary condition that should be adhered to when braking as far as possible and which is then used as a basis for the decision as to which of the two braking strategies is selected and implemented. The regenerative braking strategy is then actually selected and implemented if the comfort criterion can be met, otherwise the dissipative braking strategy is selected and implemented. It is therefore decided which braking strategy is used by checking whether a comfort criterion can be met. If the comfort criterion cannot be met when the regenerative braking strategy is carried out, this braking strategy is not selected, but the alternative, dissipative braking strategy is selected. In other words: if braking is required, it is checked individually whether regenerative braking is possible or not, and if possible, such regenerative braking is preferably carried out. This exploits the fact that in certain situations the ambient conditions permit a braking strategy that is less strict with regard to the deceleration generated, and the more energy-efficient braking strategy, ie the regenerative braking strategy, is then preferably executed in such situations. A predictive control of the vehicle is thus advantageously carried out in that, for braking, it is determined in advance whether the regenerative braking strategy can be implemented while complying with the comfort criterion. If so the regenerative braking strategy is also carried out, otherwise the dissipative braking strategy is carried out.
Ein besonderer Vorteil ergibt sich für ein Fahrzeug, welches mittels einer Fahrautomatik, speziell einer Abstandsregelung gesteuert wird. Entsprechend weist das Fahrzeug in einer geeigneten Ausgestaltung eine Fahrautomatik auf, mittels welcher das Fahrzeug gesteuert wird. Eine Fahrautomatik steuert ein Fahrzeug, indem die Fahrautomatik in den Fahrbetrieb eingreift und dabei zumindest die Geschwindigkeit des Fahrzeugs verändert. Die Fahrautomatik weist vorzugsweise eine Abstandsregelung auf, eine Geschwindigkeitsregelung oder beides. Die Fahrautomatik ist geeigneterweise derart ausgebildet, dass diese abhängig von den Umgebungsbedingungen auch eine Bremsanforderung erzeugen kann, um das Fahrzeug zu verlangsamen, d.h. dessen Geschwindigkeit zu reduzieren. Die Umgebungsbedingungen werden z.B. mittels geeigneter Sensorik, d.h. mittels eines oder mehrerer Sensoren bestimmt. Während ein Mensch eine gewisse Reaktionszeit benötigt, um seinen Fuß von einem Gaspedal auf ein Bremspedal zu setzen und dadurch eine Bremsanforderung auszulösen, ist die Fahrautomatik ausgebildet, deutlich schneller und insbesondere instantan, also unmittelbar und jedenfalls schneller als ein Mensch, von einer Beschleunigungsanforderung auf eine Bremsanforderung zu wechseln. Dabei ist die Fahrautomatik regelmäßig schneller als der Lastwechsel der E-Maschine, sodass die Fahrautomatik eine Bremsanforderung regelmäßig dann erzeugt, wenn die E-Maschine noch ein positives Antriebsmoment erzeugt, sodass eine regenerative Bremsstrategie nicht möglich ist. Beim Betrieb eines Fahrzeugs mit einer Fahrautomatik wird also von dieser typischerweise eine dissipative Bremsstrategie gewählt, da häufig nur eine solche in dem Moment der Bremsanforderung zur Verfügung steht. Auch eine Kombination einer dissipativen Bremsfunktion, bis der Lastwechsel erfolgt ist, und ein darauffolgendes Um- oder Hinzuschalten einer regenerativen Bremsfunktion ist nicht ohne Weiteres möglich oder zumindest nicht in effizienter Weise möglich, z.B. da sich beim Übergang sogenannte blending-Effekte zeigen, d.h. nachteilige Übergangseffekte während das Antriebsmoment der Reibbremse von der E-Maschine als Generator übernommen wird. Dies äußert sich insbesondere in einer nachteiligen Akustik oder nachteiligen Schwingungen oder einer Kombination hiervon. Beim blending ergeben sich zudem mehrere Effizienznachteile, nämlich einerseits geht ein Teil der Energie durch die dissipative Bremsfunktion als Wärme verloren und andererseits existiert auch nach dem Übergang noch ein Restbremsmoment. Eine einmal aktivierte dissipative Bremsfunktion kann aus Konstruktions-, Komfort- und Akustikgründen üblicherweise nicht sofort wieder zurückgenommen werden, sodass diese noch bis in den Bereich des negativen Antriebsmoments hineinwirkt und dort unnötige Energieverluste erzeugt, z.B. weil Reibpartner einer Reibbremse noch nicht vollständig voneinander getrennt sind.A particular advantage results for a vehicle that is controlled by means of an automatic driving system, specifically a distance control. Correspondingly, in a suitable configuration, the vehicle has an automatic driving system, by means of which the vehicle is controlled. An automatic driving system controls a vehicle in that the automatic driving system intervenes in the driving operation and in the process changes at least the speed of the vehicle. The automatic driving system preferably has distance control, speed control or both. The automatic driving system is suitably designed in such a way that, depending on the ambient conditions, it can also generate a braking request in order to slow down the vehicle, i.e. to reduce its speed. The environmental conditions are determined, for example, by means of suitable sensors, i.e. by means of one or more sensors. While a person needs a certain reaction time to move their foot from an accelerator pedal to a brake pedal and thereby trigger a braking request, the automatic driving system is designed to be significantly faster and in particular instantaneous, i.e. directly and at least faster than a human being, from an acceleration request to a change braking request. The automatic driving system is regularly faster than the load change of the e-machine, so that the automatic driving system regularly generates a braking request when the e-machine is still generating a positive drive torque, so that a regenerative braking strategy is not possible. When a vehicle is operated with an automatic driving system, a dissipative braking strategy is typically selected by the latter, since such a strategy is often only available at the moment when the braking request is made. A combination of a dissipative braking function until the load change has taken place and a subsequent switchover or switching on of a regenerative braking function is not easily possible or at least not possible in an efficient manner, e.g. because so-called blending effects appear during the transition, i.e. disadvantageous transition effects while the driving torque of the friction brake is taken over by the e-machine as a generator. This manifests itself in particular in disadvantageous acoustics or disadvantageous vibrations or a combination thereof. Blending also results in several efficiency disadvantages, namely on the one hand part of the energy is lost as heat due to the dissipative braking function and on the other hand there is still a residual braking torque even after the transition. For design, comfort and acoustic reasons, a dissipative braking function that has been activated cannot usually be canceled immediately, so that it still has an effect in the area of the negative drive torque and generates unnecessary energy losses there, e.g. because the friction partners of a friction brake are not yet completely separated from each other.
Die beiden Bremsstrategien beeinflussen das Fahrzeug und ggf. auch dessen Insassen auf unterschiedliche Weise. In jedem Fall wirken auf das Fahrzeug und die Insassen beim Bremsen bestimmte Kräfte, welche von der Stärke der Bremsung abhängig sind, also davon, welcher Wert für die Verzögerung gefordert ist und insbesondere von der Fahrautomatik gefordert wird. Bestimmte Bremsstrategien können zu starken Bremsungen führen, welche zu entsprechend hohen und als unangenehm empfundenen Kräften auf die Insassen führen. Diese hohen Kräfte können unter Umständen auch zu Verletzungen führen. Die Kräfte beim Bremsen können außerdem zu einem ungünstigen Schwing- oder Nickverhalten des Fahrzeugs führen, welches von den Insassen ebenfalls als unangenehm empfunden werden kann oder auch für einzelne Bauteile des Fahrzeugs schädlich sein kann. Die vorgenannten Unannehmlichkeiten und Nachteile werden nun durch das Komfortkriterium berücksichtigt. Ein Kerngedanke der Erfindung ist dann insbesondere, dass die regenerative Bremsstrategie immer dann gewählt und durchgeführt wird, wenn dies möglich ist ohne das Komfortkriterium zu verletzen.The two braking strategies influence the vehicle and possibly also its occupants in different ways. In any case, certain forces act on the vehicle and the occupants when braking, which are dependent on the strength of the braking, ie on what value is required for the deceleration and, in particular, is required by the automatic driving system. Certain braking strategies can lead to heavy braking, which leads to correspondingly high forces on the occupants that are perceived as unpleasant. These high forces can also lead to injuries under certain circumstances. The braking forces can also lead to unfavorable vibration or pitching behavior of the vehicle, which the occupants can also find uncomfortable or can also be harmful to individual components of the vehicle. The aforementioned inconveniences and disadvantages are now taken into account by the comfort criterion. A core idea of the invention is then in particular that the regenerative braking strategy is always selected and implemented when this is possible without violating the comfort criterion.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Komfortkriterium durch eine maximale Verzögerung definiert und ist dann erfüllbar, wenn bei einer Durchführung einer jeweiligen Bremsstrategie die Verzögerung, welche dabei erzeugt wird, die maximale Verzögerung nicht überschreitet. Die maximale Verzögerung bestimmt insbesondere, welche Kräfte maximal auf das Fahrzeug und die Insassen noch akzeptabel sind. Wenigstens für die regenerative Bremsstrategie, zweckmäßigerweise für beide Bremsstrategien wird vor einer Auswahl und Durchführung bestimmt, welche Auswirkungen sich bei einer Durchführung der entsprechenden Bremsstrategie ergeben, speziell wie sich die Verzögerung während der Durchführung entwickelt und ob die Verzögerung die maximale Verzögerung überschreitet. Dies geschieht insbesondere unter Berücksichtigung eines maximalen Bremswegs des Fahrzeugs als eine zusätzliche Randbedingung, d.h. es wird ein maximaler Bremsweg vorgegeben, welcher eingehalten werden soll, ohne das Komfortkriterium dabei zu verletzen. Dabei ist der maximale Bremsweg in jedem Fall einzuhalten, d.h. es wird nun geprüft, ob dies für die regenerative Bremsstrategie unter zusätzlicher Einhaltung des Komfortkriteriums möglich ist oder nicht. Da bei der regenerativen Bremsstrategie die Wartezeit für den Lastwechsel eine zusätzliche und insbesondere ungebremste Wegstrecke für das Fahrzeug darstellt, muss bei der regenerativen Bremsstrategie unter Umständen eine größere Verzögerung zugrundegelegt werden, um den maximalen Bremsweg einhalten zu können. Je nach konkreter Situation lässt sich dann das Komfortkriterium unter Umständen nicht einhalten, sodass dann die dissipative Bremsstrategie ausgewählt und durchgeführt wird. Dies ist regelmäßig bei besonders kurzen maximalen Bremswegen der Fall, sodass in diesen Fällen eine besonders zeitige Bremsung durchgeführt wird. Lässt sich aber trotz der Wartezeit das Komfortkriterium einhalten, dann wird die regenerative Bremsstrategie ausgewählt, da diese energieeffizienter ist. In a preferred embodiment, the comfort criterion is defined by a maximum deceleration and can be met if the deceleration that is generated when a particular braking strategy is implemented does not exceed the maximum deceleration. In particular, the maximum deceleration determines what maximum forces are still acceptable on the vehicle and the occupants. At least for the regenerative braking strategy, expediently for both braking strategies, it is determined prior to a selection and implementation what effects result when the corresponding braking strategy is implemented, specifically how the deceleration develops during implementation and whether the deceleration exceeds the maximum deceleration. This is done in particular taking into account a maximum braking distance of the vehicle as an additional boundary condition, ie a maximum braking distance is specified, which should be adhered to without violating the comfort criterion. The maximum braking distance must be observed in any case, ie it is now checked whether this is possible for the regenerative braking strategy while also complying with the comfort criterion or not. Since the waiting time for the load change represents an additional and, in particular, unbraked distance for the vehicle in the regenerative braking strategy, the regenerative braking strategy may be based on a greater deceleration in order to be able to comply with the maximum braking distance. Depending on the specific situation, it may not be possible to meet the comfort criterion, so that the dissipative braking strategy is then selected and implemented. This is regularly the case with particularly short maximum braking distances, so that braking is carried out particularly early in these cases. However, if the comfort criterion can be met despite the waiting time, then the regenerative braking strategy is selected because it is more energy-efficient.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Fahrzeug zu einem vorausliegenden Objekt in einem Ist-Abstand beabstandet und das Komfortkriterium ist durch einen Mindestabstand des Fahrzeugs zu einem vorausliegenden Objekt, insbesondere dem vorausliegenden Objekt, definiert und dann erfüllbar, wenn bei einer Durchführung einer jeweiligen Bremsstrategie der Ist-Abstand den Mindestabstand nicht unterschreitet. Alternativ oder zusätzlich zu der oben erwähnten maximalen Verzögerung wird also bei der Auswahl der durchgeführten Bremsstrategie auch der Ist-Abstand, kurz auch lediglich Abstand, zu einem vorausliegenden Objekt mit berücksichtigt, indem ein Mindestabstand als eine Randbedingung verwendet wird. Es wird dann also überprüft, ob sich das Komfortkriterium einhalten lässt, ohne den Mindestabstand zu unterschreiten. Wie oben beschrieben, wird also auch hier überprüft, ob die zusätzliche Wegstrecke der regenerativen Bremsstrategie im Vergleich zur dissipativen Bremsstrategie eine Erfüllung des Komfortkriteriums unmöglich macht oder ob eine Durchführung der regenerativen Bremsstrategie ohne Verletzung des Komfortkriteriums möglich ist. In ersterem Fall wird die dissipative Bremsstrategie gewählt, um den Mindestabstand möglichst gut einzuhalten, in letzterem Fall wir die regenerative Bremsstrategie gewählt.In a preferred embodiment, the vehicle is at an actual distance from an object ahead and the comfort criterion is defined by a minimum distance of the vehicle from an object ahead, in particular the object ahead, and can be met if the actual distance is when a respective braking strategy is implemented -Distance does not fall below the minimum distance. As an alternative or in addition to the maximum deceleration mentioned above, the selection of the braking strategy carried out also takes into account the actual distance, or simply distance, to an object ahead by using a minimum distance as a boundary condition. It is then checked whether the comfort criterion can be met without falling below the minimum distance. As described above, it is also checked here whether the additional distance covered by the regenerative braking strategy compared to the dissipative braking strategy makes it impossible to fulfill the comfort criterion or whether it is possible to carry out the regenerative braking strategy without violating the comfort criterion. In the former case, the dissipative braking strategy is selected in order to keep the minimum distance as well as possible, in the latter case the regenerative braking strategy is selected.
In einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung werden die beiden vorgenannten Ausgestaltungen miteinander kombiniert, sodass der Mindestabstand dann dem maximalen Bremsweg entspricht, d.h. insbesondere dass der maximale Bremsweg dann derjenige Weg ist, welchen das Fahrzeug zurücklegt oder zurücklegen kann, bis der Mindestabstand erreicht ist. Es wird also zunächst der Ist-Abstand zum vorausliegenden Objekt bestimmt und dann wenigstens für die regenerative Bremsstrategie, zweckmäßigerweise für beide Bremsstrategien, bestimmt, wie sich der Ist-Abstand zeitlich entwickelt und ob es möglich ist, sowohl den maximalen Bremsweg als auch das Komfortkriterium einzuhalten.In a particularly expedient embodiment, the two aforementioned embodiments are combined with one another so that the minimum distance then corresponds to the maximum braking distance, i.e. in particular that the maximum braking distance is the distance that the vehicle travels or can travel until the minimum distance is reached. First of all, the actual distance to the object in front is determined and then, at least for the regenerative braking strategy, expediently for both braking strategies, it is determined how the actual distance develops over time and whether it is possible to comply with both the maximum braking distance and the comfort criterion .
Das vorausliegende Objekt ist regelmäßig ein weiteres Fahrzeug, welches dem Fahrzeug vorausfährt. Denkbar sind aber auch andere Situationen, bei welchen das vorausliegende Objekt z.B. ein entgegenkommendes oder seitlich kreuzendes Fahrzeug ist oder eine Haltelinie, eine Schranke, eine Fahrbahnbegrenzung, ein Gebäude oder dergleichen. Dieselben Überlegungen gelten logischerweise auch beim Rückwärtsfahren und ein dann hinter dem Fahrzeug liegendes Objekt.The object lying ahead is regularly another vehicle that is driving in front of the vehicle. However, other situations are also conceivable, in which the object ahead is, for example, an oncoming vehicle or a vehicle crossing from the side, or a stop line, a barrier, a lane boundary, a building or the like. Logically, the same considerations also apply when reversing and an object then lying behind the vehicle.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Komfortkriterium einstellbar, d.h. insbesondere dass ein einzuhaltender Schwellwert, welcher das Komfortkriterium definiert, einstellbar ist. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, das Komfortkriterium bedarfsgerecht anzupassen und insbesondere an unterschiedliche Akzeptanz- oder Toleranzwerte eines Fahrzeugs oder eines Insassen anzupassen. Zweckmäßigerweise weist das Fahrzeug ein Bedienelement auf, mittels dessen das Komfortkriterium einstellbar ist. Beispielsweise ist die maximale Verzögerung oder der maximale Bremsweg einstellbar. Alternativ oder zusätzlich ist das Komfortkriterium automatisch einstellbar und wird dann insbesondere von einer Steuereinheit des Fahrzeugs automatisch eingestellt. Dadurch wird das Komfortkriterium vorteilhafterweise situationsabhängig jeweils geeignet eingestellt. Dabei wird geeigneterweise mittels eines Sensors oder mittels mehrerer Sensoren eine aktuelle Situation ermittelt und dann das Komfortkriterium in Abhängigkeit der aktuellen Situation eingestellt. In einer geeigneten Ausgestaltung wird erkannt, ob ein Insasse etwas in der Hand hält oder nicht angeschnallt ist oder dergleichen und dann das Komfortkriterium entsprechend eingestellt, z.B. wird die maximale Verzögerung reduziert, um speziell für die genannten Fälle lediglich deutlich schwächere Bremsungen zuzulassen. Die Situation ist also z.B. „Insasse ist nicht angeschnallt“ oder „Insasse hält etwas in der Hand“.In a preferred embodiment, the comfort criterion can be set, i.e. in particular that a threshold value to be maintained, which defines the comfort criterion, can be set. As a result, it is advantageously possible to adapt the comfort criterion as required and in particular to adapt it to different acceptance or tolerance values of a vehicle or an occupant. The vehicle expediently has an operating element, by means of which the comfort criterion can be set. For example, the maximum deceleration or the maximum braking distance can be set. Alternatively or additionally, the comfort criterion can be set automatically and is then set automatically, in particular, by a control unit of the vehicle. As a result, the comfort criterion is advantageously set appropriately in each case depending on the situation. In this case, a current situation is suitably determined by means of a sensor or by means of a plurality of sensors and then the comfort criterion is set as a function of the current situation. In a suitable embodiment, it is detected whether an occupant is holding something in their hand or is not wearing their seat belt or the like and then the comfort criterion is set accordingly, e.g. the maximum deceleration is reduced in order to allow only significantly weaker braking specifically for the cases mentioned. The situation is e.g. "occupant is not buckled up" or "occupant is holding something in his hand".
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Fahrzeug eine Fahrautomatik auf, insbesondere wie oben beschrieben und die Fahrautomatik regelt einen Ist-Abstand des Fahrzeugs zu einem vorausliegenden Objekt auf einen Soll-Abstand ein. In einer Einschersituation erzeugt die Fahrautomatik eine Bremsanforderung, falls aufgrund der Einschersituation der Ist-Abstand dadurch geringer ist als der Soll-Abstand, dass ein weiteres, zweites Objekt zwischen dem Fahrzeug und dem ursprünglich vorausliegenden, ersten Objekt erscheint. Eine Einschersituation ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Abstand innerhalb eines Toleranzbereichs dem Soll-Abstand entspricht und schlagartig dadurch reduziert wird, dass sich ein anderes Objekt in den Zwischenraum zwischen dem Fahrzeug und dem vorausliegenden Objekt einschiebt. Dies ist regelmäßig beim Einscheren eines dritten Fahrzeugs von einer benachbarten Fahrspur oder von einer Auf-, Zu-, Aus- oder Einfahrt aus der Fall. Das weitere Objekt ist nun das vorausliegende Objekt und relativ zum Fahrzeug prinzipbedingt nicht im Soll-Abstand beabstandet, sondern deutlich näher. Die Fahrautomatik erkennt also einen reduzierten Ist-Abstand, welcher den Soll-Abstand unterschreitet und löst daraufhin eine Bremsanforderung aus, insbesondere um den Soll-Abstand möglichst wieder herzustellen, mit der entsprechenden Konsequenz, dass dann auch ermittelt wird, ob hierzu die regenerative Bremsstrategie durchgeführt werden kann oder ob die dissipative Bremsstrategie gewählt werden muss.In a preferred embodiment, the vehicle has an automatic driving system, in particular as described above, and the automatic driving system regulates an actual distance of the vehicle from an object ahead to a target distance. In a cutting-in situation, the automatic driving system generates a brake request if the actual distance is less than the target distance due to the cutting-in situation because another, second object appears between the vehicle and the first object originally lying ahead. A cutting-in situation is particularly characterized in that the actual distance corresponds to the target distance within a tolerance range and is abruptly reduced by another object pushing into the space between the vehicle and the object in front. This is regularly the case when a third vehicle cuts in from an adjacent lane or from a driveway, driveway, exit or entrance. The other The object is now the object in front and relative to the vehicle, due to the principle, is not at the target distance, but much closer. The automatic driving system therefore recognizes a reduced actual distance that falls below the target distance and then triggers a braking request, in particular in order to restore the target distance as far as possible, with the corresponding consequence that it is then also determined whether the regenerative braking strategy is being carried out for this purpose can be used or whether the dissipative braking strategy must be selected.
Eine Einschersituation stellt für eine Fahrautomatik allgemein ein erstes Szenario dar, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der Soll-Abstand zu einem vorausliegenden Objekt zunächst tatsächlich eingehalten ist, d.h. der Ist-Abstand entspricht dem Soll-Abstand. Ausgehend hiervon entsteht nun eine Situation, bei welcher der Ist-Abstand sich verringert und somit den Soll-Abstand unterschreitet, sodass eine Verzögerung notwendig ist. In diesem Fall wird zweckmäßigerweise für beide Bremsstrategien ermittelt, welche Verzögerung notwendig ist, um eine Kollision mit dem weiteren Objekt, also dem neuen vorausliegenden Objekt, zu vermeiden und insbesondere um den Soll-Abstand wieder herzustellen. Dabei wird ermittelt, ob bei Anwendung der regenerativen Bremsstrategie das Komfortkriterium einhaltbar ist. Falls das Komfortkriterium einhaltbar ist, wird entsprechend die regenerative Bremsstrategie ausgewählt und durchgeführt, andernfalls wird die dissipative Bremsstrategie ausgewählt und durchgeführt.A cut-in situation generally represents a first scenario for an automatic driving system, which is characterized in that the target distance from an object in front is initially actually maintained, i.e. the actual distance corresponds to the target distance. Based on this, a situation now arises in which the actual distance decreases and thus falls below the target distance, so that a delay is necessary. In this case, it is expediently determined for both braking strategies what deceleration is necessary in order to avoid a collision with the further object, ie the new object ahead, and in particular in order to restore the setpoint distance. It is determined whether the comfort criterion can be met when using the regenerative braking strategy. If the comfort criterion can be met, the regenerative braking strategy is selected and implemented accordingly, otherwise the dissipative braking strategy is selected and implemented.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Fahrzeug eine Fahrautomatik auf, insbesondere wie oben beschrieben. Die Fahrautomatik regelt einen Ist-Abstand des Fahrzeugs zu einem vorausliegenden Objekt auf einen Soll-Abstand ein und erzeugt in einer Annäherungssituation eine Bremsanforderung, nämlich falls der Ist-Abstand sich verringert und dabei größer ist als der Soll-Abstand. Zum Auslösen der Bremsanforderung ist es nicht zwingend erforderlich, dass der Ist-Abstand den Soll-Abstand auch tatsächlich unterschreitet, vielmehr ist es ausreichend wenn dies für einen zukünftigen Zeitpunkt vorausberechnet wird. Eine Annäherungssituation ist insbesondere dadurch charakterisiert, dass sich der Ist-Abstand zum vorausliegenden Fahrzeug mit der Zeit verringert, da das Fahrzeug relativ betrachtet eine höhere Geschwindigkeit aufweist als das vorausliegende Objekt. Mit anderen Worten: das Fahrzeug holt das vorausliegende Objekt ein. Da in einer Annäherungssituation die Gefahr besteht, dass das Fahrzeug auf das vorausliegende Objekt auffährt, wird mittels der Fahrautomatik entsprechend reagiert, um dies zu vermeiden. Die Fahrautomatik misst also den Ist-Abstand und erkennt eine Annäherungssituation, wenn der Ist-Abstand sich verringert. Daraufhin löst die Fahrautomatik eine Bremsanforderung aus, mit der entsprechenden Konsequenz, dass dann auch ermittelt wird, ob hierzu die regenerative Bremsstrategie durchgeführt werden kann oder ob die dissipative Bremsstrategie gewählt werden muss.In a preferred embodiment, the vehicle has an automatic driving system, in particular as described above. The automatic driving system regulates an actual distance of the vehicle from an object ahead to a target distance and generates a braking request when approaching, namely if the actual distance decreases and is greater than the target distance. In order to trigger the braking request, it is not absolutely necessary for the actual distance to actually fall below the target distance; rather, it is sufficient if this is calculated in advance for a future point in time. An approach situation is characterized in particular by the fact that the actual distance from the vehicle ahead decreases over time, since the vehicle, viewed relatively, has a higher speed than the object ahead. In other words: the vehicle catches up with the object ahead. Since there is a risk that the vehicle will collide with the object in front when the vehicle is approaching, the automatic driver reacts accordingly to avoid this. The automatic driving system therefore measures the actual distance and recognizes an approach situation when the actual distance decreases. The automatic driving system then triggers a braking request, with the corresponding consequence that it is then also determined whether the regenerative braking strategy can be carried out for this purpose or whether the dissipative braking strategy must be selected.
Eine Annäherungssituation stellt für eine Fahrautomatik allgemein ein zweites Szenario dar, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der Ist-Abstand größer ist als ein Soll-Abstand, d.h. es besteht noch Raum für eine weitere Verringerung des Ist-Abstands, ohne dass zunächst eine Verzögerung notwendig ist. Dies ist wie gesagt der Fall beim Auffahren auf oder Annähern an ein vorausfahrendes Fahrzeug. In diesem Fall wird zweckmäßigerweise eine Differenz zwischen dem Ist-Abstand und dem Soll-Abstand bei der Auswahl der Bremsstrategie mit berücksichtigt. Insbesondere steht diese Differenz als zusätzliche Wegstrecke und Wartezeit zur Verfügung, um den Lastwechsel der E-Maschine abzuwarten, sodass das Komfortkriterium unter Umständen einfacher zu erfüllen ist. In einer möglichen Ausgestaltung wird bei der regenerativen Bremsstrategie der Soll-Abstand zum vorausliegenden Objekt kurzzeitig unterschritten.An approach situation generally represents a second scenario for automatic driving, which is characterized in that the actual distance is greater than a target distance, i.e. there is still room for a further reduction in the actual distance without a delay being necessary at first is. As already mentioned, this is the case when colliding with or approaching a vehicle in front. In this case, a difference between the actual distance and the setpoint distance is expediently taken into account when selecting the braking strategy. In particular, this difference is available as an additional distance and waiting time to wait for the load change of the electric machine, so that the comfort criterion may be easier to meet. In one possible embodiment, the distance to the object ahead is briefly undershot in the regenerative braking strategy.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird antizipiert, dass die Bremsanforderung zukünftig erfolgt, und es wird dann für die regenerative Bremsstrategie ermittelt, ob bei deren Durchführung das Komfortkriterium erfüllbar ist, noch bevor die Bremsanforderung tatsächlich erfolgt, sodass eine Differenz zwischen dem Ist-Abstand und dem Soll-Abstand genutzt wird, um den Lastwechsel abzuwarten. Mit anderen Worten: die Bremsanforderung wird sozusagen fiktiv früher als vorgesehen ausgelöst, nämlich bevor der Ist-Abstand dem Soll-Abstand entspricht, indem die Überprüfung der Erfüllbarkeit des Komfortkriteriums bereits erfolgt, während der Ist-Abstand noch größer ist als der Soll-Abstand. Da wie gesagt bei einer Annäherungssituation noch Raum für eine weitere Verringerung des Ist-Abstands besteht, wird die Differenz zwischen Ist-Abstand und Soll-Abstand vorteilhaft genutzt, um bereits vorzeitig, d.h. vor Erreichen des Soll-Abstands, eine der beiden Bremsstrategien auszuwählen und ggf. auch durchzuführen. Eine Bremsanforderung erfolgt also in der Zukunft und es wird entsprechend antizipiert oder auch prädiziert, dass die Bremsanforderung zukünftig ausgelöst wird und dann noch bevor diese Bremsanforderung tatsächlich ausgelöst wird für die regenerative Bremsstrategie ermittelt, ob bei deren Durchführung das Komfortkriterium erfüllbar ist. Ein wesentlicher Vorteil dabei ist insbesondere, dass nunmehr die zusätzliche Differenz zum Bremsen zur Verfügung steht und dadurch lediglich eine geringere Verzögerung angefordert zu werden braucht, sodass das Komfortkriterium einfacher erfüllbar ist. In einer geeigneten Ausgestaltung wird durch die Differenz zwischen Ist-Abstand und Soll-Abstand erreicht, dass beide Bremsstrategien sich hinsichtlich ihrer jeweiligen Auswirkungen, insbesondere hinsichtlich des Komfortkriteriums, nicht oder lediglich unwesentlich unterscheiden. Die Differenz wird also als Wartezeit genutzt, um dann die regenerative Bremsstrategie mit derselben oder einer ähnlichen Verzögerung, insbesondere Verzögerungskennlinie, durchzuführen wie die dissipative Bremsstrategie, welche ansonsten bei Erreichen des Soll-Abstands durchgeführt wird. Ist die Differenz ausreichend, um die regenerative Bremsstrategie derart durchzuführen, dass diese das Komfortkriterium erfüllt und vorzugsweise wenigstens so gut erfüllt wie die dissipative Bremsstrategie, dann wird auch die regenerative Bremsstrategie ausgewählt und durchgeführt.In a preferred embodiment, it is anticipated that the braking request will be made in the future, and it is then determined for the regenerative braking strategy whether the comfort criterion can be met during its implementation, even before the braking request is actually made, so that there is a difference between the actual distance and the target -Distance is used to wait for the load change. In other words: the braking request is triggered earlier than intended, so to speak, namely before the actual distance corresponds to the target distance, since the ability to meet the comfort criterion is checked while the actual distance is still greater than the target distance. Since, as mentioned, there is still room for a further reduction in the actual distance when approaching, the difference between the actual distance and the target distance is used to advantage in order to select one of the two braking strategies early, ie before the target distance is reached if necessary also to be carried out. A braking request therefore occurs in the future and it is correspondingly anticipated or also predicted that the braking request will be triggered in the future and then, before this braking request is actually triggered, it is determined for the regenerative braking strategy whether the comfort criterion can be met when it is implemented. A significant advantage here is in particular that the additional difference is now available for braking and as a result only a smaller deceleration needs to be requested, so that the comfort criterion can be met more easily. In a suitable embodiment, the Dif The difference between the actual distance and the target distance means that the two braking strategies do not differ, or differ only slightly, with regard to their respective effects, in particular with regard to the comfort criterion. The difference is therefore used as a waiting time in order to then carry out the regenerative braking strategy with the same or a similar deceleration, in particular deceleration characteristic curve, as the dissipative braking strategy, which is otherwise carried out when the setpoint distance is reached. If the difference is sufficient to carry out the regenerative braking strategy in such a way that it fulfills the comfort criterion and preferably fulfills it at least as well as the dissipative braking strategy, then the regenerative braking strategy is also selected and carried out.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird der Ist-Abstand mittels eines Abstandssensors gemessen oder alternativ oder zusätzlich mittels einer Car2Car- oder Car2X-Kommunikation ermittelt. Der Abstandssensor ist insbesondere ein Teil der Fahrautomatik. Der Abstandssensor ist beispielsweise ein Radar oder ein Laserentfernungsmesser oder dergleichen. Eine Car2Car- oder allgemeiner eine Car2X-Kommunikation ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Fahrzeug und einem anderen Fahrzeug oder Objekt eine Kommunikationsverbindung aufgebaut ist, über welche das Fahrzeug mit dem anderen Fahrzeug oder dem Objekt Daten austauscht. Das andere Fahrzeug oder Objekt ist in einer Ausgestaltung dann das vorausliegende Objekt, in einer anderen Ausgestaltung ist das Fahrzeug ein anderes Fahrzeug in der Nähe oder das Objekt ist eine Kamera am Fahrbahnrand. Die Daten sind speziell solche Daten, mittels welchen die Fahrautomatik den Ist-Abstand ermittelt, z.B. Entfernungsdaten oder GPS-Daten oder der Ist-Abstand selbst.In a preferred embodiment, the actual distance is measured using a distance sensor or, alternatively or additionally, determined using Car2Car or Car2X communication. In particular, the distance sensor is part of the automatic driving system. The distance sensor is, for example, a radar or a laser range finder or the like. Car2Car or, more generally, Car2X communication is characterized in that a communication connection is set up between the vehicle and another vehicle or object, via which the vehicle exchanges data with the other vehicle or object. In one embodiment, the other vehicle or object is then the object ahead, in another embodiment the vehicle is another vehicle in the vicinity or the object is a camera at the edge of the road. The data is specifically data that the automatic driving system uses to determine the actual distance, e.g. distance data or GPS data or the actual distance itself.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird bei der dissipativen Bremsstrategie das Fahrzeug unmittelbar im Anschluss an die Bremsanforderung dissipativ gebremst. Unter „unmittelbar“ wird insbesondere verstanden, dass auf die Bremsanforderung hin nicht abgewartet wird, sondern sofort die dissipative Bremsfunktion aktiviert wird. Bei einer Reibbremse mit Bremsbelägen für Räder des Fahrzeugs werden also sofort mit Erzeugung der Bremsanforderung die Bremsbeläge mit Bremsflächen an den Rädern in Kontakt gebracht. Dies geschieht insbesondere noch während die E-Maschine ein positives Antriebsmoment erzeugt. Der Lastwechsel wird also gerade nicht abgewartet.In a preferred embodiment, in the dissipative braking strategy, the vehicle is braked dissipatively immediately after the braking request. “Immediately” is understood to mean, in particular, that the braking request is not awaited but that the dissipative braking function is activated immediately. In the case of a friction brake with brake linings for the wheels of the vehicle, the brake linings are brought into contact with braking surfaces on the wheels as soon as the brake request is generated. This happens in particular while the e-machine is still generating a positive drive torque. The load change is therefore not waited for.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird bei der regenerativen Bremsstrategie die regenerative Bremsfunktion erst nach einer Wartezeit aktiviert, welche wenigstens einer Zeit entspricht, welche die E-Maschine benötigt, um von einem positiven zu einem Antriebsmoment von null oder zu einem negativen Antriebsmoment zu wechseln. Es wird also eine Reduktion auf null oder ein Vorzeichenwechsel des Antriebsmoments abgewartet. Um zu bestimmen, ob trotz der Wartezeit das Komfortkriterium eingehalten werden kann, wird die Wartezeit insbesondere anhand des aktuellen positiven Antriebsmoments und eines oder mehrerer Gradienten errechnet, welcher die Reduzierung des Antriebsmoments beschreibt. Es wird also prognostiziert, wie sich das Antriebsmoment über die nachfolgende Zeit entwickelt und wann dann der Lastwechsel erfolgt. Der Gradient wird insbesondere dadurch bestimmt, dass das von der E-Maschine geforderte Antriebsmoment mit Auslösen der Bremsanforderung zurückgenommen wird.In a preferred embodiment, in the regenerative braking strategy, the regenerative braking function is only activated after a waiting time that corresponds at least to a time that the electric machine needs to switch from a positive drive torque to a drive torque of zero or to a negative drive torque. A reduction to zero or a change in sign of the drive torque is therefore awaited. In order to determine whether the comfort criterion can be met despite the waiting time, the waiting time is calculated using the current positive drive torque and one or more gradients, which describe the reduction in the drive torque. It is therefore predicted how the drive torque will develop over the subsequent period and when the load change will then take place. The gradient is determined in particular by the fact that the drive torque required by the electric machine is reduced when the braking request is triggered.
Vorzugsweise beträgt die Wartezeit wenigstens 0,1 s und höchstens 1 s, besonders bevorzugt höchstens 0,5 s. Den vorgenannten Werten ergeben sich insbesondere aus der Beobachtung, dass der Lastwechsel bei typischen Fahrzeugen und in typischen Fahrsituationen maximal etwa 0,5 s lang dauert.The waiting time is preferably at least 0.1 s and at most 1 s, particularly preferably at most 0.5 s. The aforementioned values result in particular from the observation that the load change in typical vehicles and in typical driving situations lasts a maximum of about 0.5 s .
Zweckmäßigerweise wird allgemein und speziell dann, wenn das Komfortkriterium bei der regenerativen Bremsstrategie nicht erfüllbar ist, die dissipative Bremsstrategie gewählt und durchgeführt, selbst wenn bei dieser das Komfortkriterium nicht erfüllbar ist. In einer bevorzugten Ausgestaltung wird dann standardmäßig das regenerative Bremsszenario verwendet und in einer Notsituation, in welcher das Komfortkriterium für keine der beiden Bremsstrategien erfüllbar ist, das dissipative Bremsszenario verwendet. Eine Notsituation ist also insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass das Komfortkriterium in keinem Fall eingehalten werden kann. Hier wird wenigstens die dissipative Bremsfunktion aktiviert, da mit dieser eine sofortige Bremswirkung erzielbar ist und das Fahrzeug vorteilhaft maximal, wenn auch möglicherweise nicht ausreichend, verzögert wird. Dem liegt die Überlegung zugrunde, dass in einer Notsituation ungeachtet des Komfortkriteriums möglichst schnell eine möglichst starke Verzögerung erzielt werden soll, um einen Unfall und damit einhergehende Beschädigungen und Verletzungen zu vermeiden oder wenigstens zu reduzieren. Eine Notsituation erfordert typischerweise eine sofortige Vollbremsung. Da die dissipative Bremsfunktion im Gegensatz zur regenerativen Bremsfunktion bereits bei einem positiven Antriebsmoment aktivierbar ist, wird die dissipative Bremsstrategie in einer Notsituation bevorzugt verwendet. In einer Variante wird die regenerative Bremsfunktion zusätzlich aktiviert, nachdem der Lastwechsel erfolgt ist, um eine zusätzliche Verzögerung zu erzeugen.The dissipative braking strategy is expediently selected and implemented generally and specifically when the comfort criterion cannot be met with the regenerative braking strategy, even if the comfort criterion cannot be met with it. In a preferred embodiment, the regenerative braking scenario is then used as standard and the dissipative braking scenario is used in an emergency situation in which the comfort criterion cannot be met for either of the two braking strategies. An emergency situation is therefore characterized in particular by the fact that the comfort criterion cannot be met in any case. At least the dissipative braking function is activated here, since with this an immediate braking effect can be achieved and the vehicle is advantageously maximally, although possibly not sufficiently, decelerated. This is based on the consideration that in an emergency situation, regardless of the comfort criterion, the greatest possible deceleration should be achieved as quickly as possible in order to avoid or at least reduce an accident and the damage and injuries associated therewith. An emergency situation typically requires immediate emergency braking. Since the dissipative braking function, in contrast to the regenerative braking function, can already be activated with a positive drive torque, the dissipative braking strategy is preferably used in an emergency situation. In one variant, the regenerative braking function is also activated after the load change has taken place in order to generate additional deceleration.
Ist das Antriebsmoment bei der Erzeugung der Bremsanforderung bereits negativ, wird zweckmäßigerweise die regenerative Bremsstrategie unmittelbar durchgeführt. In diesem Fall braucht kein Lastwechsel abgewartet zu werden, sodass die regenerative Bremsstrategie zunächst keinerlei Nachteile gegenüber der dissipativen Bremsstrategie aufweist und sich der eingangs erwähnte Zielkonflikt bei der Auswahl nicht stellt. In Situationen, in welchen die Verzögerung, welche mit der regenerativen Bremsfunktion maximal erzielbar ist, nicht ausreicht, um die Bremsanforderung zu erfüllen, wird geeigneterweise die dissipative Bremsfunktion ebenfalls aktiviert.If the drive torque is already negative when the braking request is generated, purpose moderately carried out the regenerative braking strategy immediately. In this case, there is no need to wait for a load change, so that the regenerative braking strategy initially has no disadvantages compared to the dissipative braking strategy and the conflict of objectives mentioned at the beginning does not arise in the selection. In situations in which the maximum deceleration that can be achieved with the regenerative braking function is not sufficient to meet the braking request, the dissipative braking function is suitably also activated.
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug ist ausgebildet, mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche gesteuert zu werden. Hierzu weist das Fahrzeug insbesondere eine Steuereinheit auf. Vorzugsweise weist das Fahrzeug wie oben beschrieben eine Fahrautomatik auf, welche insbesondere ein Teil der Steuereinheit ist.A vehicle according to the invention is designed to be controlled using a method according to one of the preceding claims. For this purpose, the vehicle has in particular a control unit. As described above, the vehicle preferably has an automatic driving system, which is in particular a part of the control unit.
Die Aufgabe wird insbesondere auch gelöst durch ein Computerprogrammprodukt (Datei oder Datenträger) enthaltend ein ausführbares Programm, das bei einer Installation auf einem Computer das vorstehend beschriebene Verfahren automatisch ausführt. Dabei ist der Computer insbesondere eine Steuereinheit eines Fahrzeugs wie oben beschrieben.The object is also achieved in particular by a computer program product (file or data medium) containing an executable program which automatically executes the method described above when installed on a computer. In this case, the computer is in particular a control unit of a vehicle as described above.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch:
-
1 ein Fahrzeug, -
2 ein Blockdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung des Fahrzeugs, -
3 die zeitliche Entwicklung eines Antriebsmoments für verschiedene Bremsstrategien, -
4 das Fahrzeug in einer Einschersituation, -
5 ein Ist-Abstand zu einem vorausliegenden Objekt während der Einschersituation, -
6 das Fahrzeug in einer Annäherungssituation, -
7 ein Ist-Abstand zu einem vorausliegenden Objekt während der Annäherungssituation.
-
1 a vehicle, -
2 a block diagram of a method for controlling the vehicle, -
3 the temporal development of a drive torque for different braking strategies, -
4 the vehicle in a cut-in situation, -
5 an actual distance to an object ahead during the cut-in situation, -
6 the vehicle in an approach situation, -
7 an actual distance to an object ahead during the approach situation.
In
Das Fahrzeug 2 ist ausgebildet, mittels eines speziellen Verfahrens wie in
Aus
Die beiden Bremstatrategien Bdis, Breg werden nachfolgend anhand von
Die regenerative Bremsstrategie Breg führt aufgrund der Wartezeit tw, die notwendig ist, um den Lastwechsel durchzuführen, regelmäßig zu einem längeren Bremsweg oder bei gleichem Bremsweg zu einer stärkeren Bremsung als die dissipative Bremsstrategie Bdis, welche unabhängig vom Vorzeichen des Antriebsmoments M durchführbar ist. Denn während der Wartezeit tw bewegt sich das Fahrzeug 2 ungebremst weiter fort. Dadurch ergibt sich aber ein Zielkonflikt derart, dass die regenerative Bremsstrategie Breg zwar energieeffizienter ist, aber möglicherweise ein Sicherheitsrisiko birgt, da je nach Situation unter Umständen nicht genug Zeit zur Verfügung steht, um den nötigen Lastwechsel abzuwarten. Dieser Zielkonflikt wird nun dadurch aufgelöst, dass in dem Fall, dass eine Bremsanforderung B erfolgt, während das Antriebsmoment M positiv ist, speziell für die regenerative Bremsstrategie Breg wie in
Die Fahrautomatik 10 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, dass diese abhängig von den Umgebungsbedingungen eine Bremsanforderung B erzeugen kann, um das Fahrzeug 2 zu verlangsamen. Die Umgebungsbedingungen werden z.B. mittels geeigneter und nicht näher gezeigter Sensorik bestimmt. Während ein Mensch eine gewisse Reaktionszeit benötigt, um seinen Fuß von einem Gaspedal auf ein Bremspedal zu setzen und dadurch eine Bremsanforderung B auszulösen, ist die Fahrautomatik 10 ausgebildet, deutlich schneller von einer Beschleunigungsanforderung auf eine Bremsanforderung B zu wechseln. Dabei ist die Fahrautomatik 10 regelmäßig schneller als der Lastwechsel der E-Maschine 4, sodass eine Bremsanforderung B regelmäßig schon dann erzeugt wird, wenn die E-Maschine 4 noch ein positives Antriebsmoment M erzeugt, sodass eine regenerative Bremsstrategie Breg nicht möglich ist, wie aus
Die beiden Bremsstrategien Bdis, Breg beeinflussen das Fahrzeug 2 und ggf. auch dessen Insassen auf unterschiedliche Weise. Dabei wirken auf das Fahrzeug 2 und die Insassen beim Bremsen bestimmte Kräfte, welche von der Stärke der Bremsung abhängig sind, also davon, welcher Wert für die Verzögerung von der Fahrautomatik 10 gefordert wird. Bestimmte Bremsstrategien können zu starken Bremsungen führen mit entsprechenden Konsequenzen für das Fahrzeug 2 und die Insassen. Dies wird nun durch das Komfortkriterium K berücksichtigt. Wie
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Komfortkriterium K durch eine maximale Verzögerung definiert und ist dann erfüllbar, wenn bei einer Durchführung einer jeweiligen Bremsstrategie Bdis, Breg die Verzögerung, welche dabei erzeugt wird, die maximale Verzögerung nicht überschreitet. Die maximale Verzögerung bestimmt dabei, welche Kräfte maximal auf das Fahrzeug und die Insassen noch akzeptabel sind. Vor einer Auswahl und Durchführung einer der beiden Bremsstrategien Bdis, Breg wird dann bestimmt, welche Auswirkungen sich bei einer Durchführung der entsprechenden Bremsstrategie Bdis, Breg ergeben, speziell wie sich die Verzögerung während der Durchführung entwickelt und ob die Verzögerung die maximale Verzögerung überschreitet. Dies geschieht in einer Variante unter Berücksichtigung eines maximalen Bremswegs des Fahrzeugs 2 als eine zusätzliche Randbedingung.In the exemplary embodiment shown, the comfort criterion K is defined by a maximum deceleration and can be fulfilled if, when a respective braking strategy Bdis, Breg the delay which is thereby generated does not exceed the maximum delay. The maximum deceleration determines the maximum forces that are still acceptable on the vehicle and the occupants. Before one of the two braking strategies Bdis, Breg is selected and implemented, it is then determined what effects result when the corresponding braking strategy Bdis, Breg is implemented, specifically how the deceleration develops during implementation and whether the deceleration exceeds the maximum deceleration. In one variant, this takes place taking into account a maximum braking distance of
Da bei der regenerativen Bremsstrategie Breg die Wartezeit tw für den Lastwechsel eine zusätzliche und insbesondere ungebremste Wegstrecke für das Fahrzeug 2 darstellt, muss bei der regenerativen Bremsstrategie Breg unter Umständen eine größere Verzögerung zugrundegelegt werden, um den maximalen Bremsweg einhalten zu können. Je nach konkreter Situation lässt sich dann das Komfortkriterium K unter Umständen nicht einhalten, sodass dann die dissipative Bremsstrategie Bdis ausgewählt und durchgeführt wird. Dies ist regelmäßig bei besonders kurzen maximalen Bremswegen der Fall, sodass in diesen Fällen eine besonders zeitige Bremsung durchgeführt wird. Lässt sich aber trotz der Wartezeit tw das Komfortkriterium K einhalten, dann wird die regenerative Bremsstrategie Breg ausgewählt, da diese energieeffizienter ist.Since in the regenerative braking strategy Breg the waiting time tw for the load change represents an additional and, in particular, unbraked distance for the
In einer Variante ist das Fahrzeug 2 alternativ oder zusätzlich zu einem vorausliegenden Objekt 12 in einem Ist-Abstand I beabstandet und das Komfortkriterium K ist durch einen Mindestabstand des Fahrzeugs 2 zu dem vorausliegenden Objekt 12, definiert und dann erfüllbar, wenn bei einer Durchführung einer jeweiligen Bremsstrategie Bdis, Breg der Ist-Abstand I den Mindestabstand nicht unterschreitet. Alternativ oder zusätzlich zu der oben erwähnten maximalen Verzögerung wird also bei der Auswahl der durchgeführten Bremsstrategie Bdis, Breg auch der Ist-Abstand I mit berücksichtigt, indem ein Mindestabstand als eine Randbedingung verwendet wird. Es wird dann also überprüft, ob sich das Komfortkriterium K einhalten lässt, ohne den Mindestabstand zu unterschreiten und dann entsprechend eine der beiden Bremsstrategien Bdis, Breg ausgewählt.In one variant, the
Das vorausliegende Objekt 12 ist regelmäßig ein weiteres Fahrzeug, welches dem Fahrzeug 2 vorausfährt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel regelt die Fahrautomatik 10 einen Ist-Abstand I des Fahrzeugs 2 zu dem vorausliegenden Objekt 12 auf einen Soll-Abstand S ein, sodass eine Abstandsregelung realisiert ist. Wie nachfolgend noch genauer erläutert wird, sind in den
In
In
Allgemein besteht bei einer Annäherungssituation aufgrund des großen Ist-Abstands I noch Raum für eine weitere Verringerung des Ist-Abstands I, ohne dass zunächst eine Verzögerung notwendig ist. Die Differenz zwischen dem Ist-Abstand I und dem im Vergleich dazu geringeren Soll-Abstand S steht als zusätzliche Wegstrecke und Wartezeit tw zur Verfügung, um den Lastwechsel der E-Maschine 4 abzuwarten, sodass das Komfortkriterium K einfacher zu erfüllen ist. In dem in
Vorliegend wird der Ist-Abstand I mittels eines Abstandssensors 18 gemessen. In einer nicht gezeigten Alternative oder zusätzlich wird der Ist-Abstand I mittels einer Car2Car- oder Car2X-Kommunikation ermittelt, für welche beispielsweise die Steuereinheit 8 entsprechend geeignet ausgebildet ist.In the present case, the actual distance I is measured using a
Ist das Antriebsmoment M bei der Erzeugung der Bremsanforderung B nicht wie in
BezugszeichenlisteReference List
- 22
- Fahrzeugvehicle
- 44
- E-Maschineelectric machine
- 66
- Fahrwerklanding gear
- 88th
- Steuereinheitcontrol unit
- 1010
- Fahrautomatikdriving automation
- 1212
- Objektobject
- 1414
- Reibbremsefriction brake
- 1616
- anderes/weiteres Objektother/further object
- 1818
- Abstandssensor distance sensor
- BB
- Bremsanforderungbrake request
- BdisBdis
- dissipative Bremsstrategiedissipative braking strategy
- Bregbreg
- regenerative Bremsstrategieregenerative braking strategy
- II
- Ist-Abstandactual distance
- KK
- Komfortkriteriumcomfort criterion
- MM
- Antriebsmomentdrive torque
- SS
- Soll-Abstandtarget distance
- tt
- Zeittime
- t0, t1t0, t1
- Zeitpunkttime
- twpartly
- Wartezeitwaiting period
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-
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