DE102018220160A1 - Verfahren zum Steuern eines Roll- oder Segelzustands - Google Patents

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Abstract

Bereitgestellt wird ein Verfahren zum Steuern eines Roll- oder Segelzustands eines Fahrzeugs (1). Das Verfahren weist folgende Schritte auf: Ermitteln (S1) eines Abstands (12) zu einem vorausfahrenden Fahrzeug (11), Vergleichen (S3) des Abstands (12) mit einem Grenzwert, und Steuern (S4) einer Kraftübertragung von einer Antriebsmaschine (2) zu einer Einheit (9) basierend auf dem Vergleich, wobei die Einheit (9) ausgestaltet ist, um eine Antriebskraft der Antriebsmaschine (2) auf eine Fahrbahn zu übertragen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern eines Roll- oder Segelzustands eines Fahrzeugs. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Steuerung, die eingerichtet ist, um ein derartiges Verfahren durchzuführen, auf ein System mit solch einer Steuerung, und auf ein Fahrzeug mit solch einem System.
  • Stand der Technik
  • Die DE 10 2011 106 342 A1 bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern oder Regeln von Fahrzeugsystemen, bei dem ein lastfreier Rollzustand des Fahrzeugs einstellbar ist. Dabei kann eine voraussichtliche Zeitdauer des lastfreien Rollzustandes ermittelt werden. In Abhängigkeit der ermittelten voraussichtlichen Zeitdauer des Rollzustands kann ein Nebenaggregat gesteuert werden, um eine Segel- bzw. Rolldauer zu erhöhen.
  • Darstellung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Roll- oder Segelzustands eines Fahrzeugs. Unter einem Roll- oder Segelzustand bzw. Rollen oder Segeln wird das Abkoppeln der Antriebsmaschine vom restlichen Antriebsstrang des Fahrzeugs verstanden. Mit anderen Worten ist im Roll- oder Segelzustand der Kraftfluss von der Antriebsmaschine zu einer Einheit (z.B. Reifen bzw. Rad) unterbunden bzw. unterbrochen, welche die Antriebskraft auf eine Fahrbahnoberfläche bzw. Straße überträgt. Damit wird verhindert, dass das Fahrzeug während einer Fahrt von einer durch die Antriebsmaschine verursachten Kraft, welche der Fahrtrichtung des Fahrzeugs entgegenwirkt, abgebremst wird. In anderen Worten wird im Roll- oder Segelbetrieb eine Motorbremsung unterbunden. Durch das Rollen oder Segeln wird folglich eine Energieeffizienz des Fahrzeugs gesteigert, was bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor insbesondere in einer Kraftstoffeinsparung und bei Fahrzeugen mit Elektromotor in einer Einsparung elektrischer Energie resultiert. Das Segeln unterscheidet sich vom Rollen darin, dass die Antriebsmaschine beim Segeln in einen ausgeschalteten Zustand versetzt wird und dann beim (Wieder-) Einkoppeln der Antriebsmaschine gestartet wird.
  • Das Verfahren weist ein Ermitteln eines Abstands zu einem vorausfahrenden Fahrzeug auf. Hierfür eignen sich verschiedene Verfahren und Einrichtungen. Beispielsweise können zur Ermittlung des Abstands verschiedene Sensoren, wie eine Kamera, ein GPS- bzw. Positionsdatensensor, und/oder ein Radarsensor verwendet werden, die den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug messen. Vorteilhaft ist das Verwenden mehrerer Sensoren zur Erhöhung einer Messgenauigkeit und Plausibilitätsprüfung einzelner Messergebnisse. Unter Ermitteln kann vorliegend auch ein Berechnen des Abstands aus GPS- bzw. Positions-Daten des Fahrzeugs und des vorausfahrenden Fahrzeugs verstanden werden. Erfolgt das Ermitteln des Abstands basierend auf GPS-Daten, kann eine Datenübermittlungseinheit zur Übertragung der GPS-Daten in den Fahrzeugen vorgesehen sein. Zur Übertragung der GPS-Daten von dem vorausfahrenden Fahrzeug zum Fahrzeug (sog. „Car-to-Car“ Kommunikation) eignen sich dem Fachmann wohlbekannte Verfahren zur drahtlosen Datenübertragung. Dabei muss die Datenübertragung nicht direkt zwischen den Fahrzeugen erfolgen, sondern kann auch durch zentralisierte Einheiten an das jeweilige Fahrzeug übermittelt werden, beispielsweise im Rahmen von Schwarmintelligenzverfahren. Dabei ist das Verfahren nicht alleine auf ein in einer selbigen Fahrspur vorausfahrendes Fahrzeug beschränkt, sondern kann vielmehr auch weitere Fahrzeuge in der Umgebung berücksichtigen. Zudem kann im Zuge der Entwicklung im Bereich des autonomen Fahrens auch ein Abstand berücksichtigt werden, der sich in Zukunft aufgrund der geplanten Fahrtrajektorie der Fahrzeuge einstellen kann.
  • Ferner weist das Verfahren ein Vergleichen des ermittelten Abstands zum vorausfahrenden Fahrzeugs mit einem Grenzwert auf. Dieser Grenzwert kann ein fest eingestellter bzw. vorbestimmter Grenzwert sein. Ebenso denkbar ist es, dass es sich bei dem Grenzwert um einen durch den Fahrer veränderlichen Grenzwert und/oder um ein sich während der Fahrt und/oder bei Fahrtantritt aktualisierenden Grenzwert handelt.
  • Das Verfahren weist zudem ein Steuern einer Kraftübertragung von einer Antriebsmaschine des Fahrzeugs zu einer Einheit auf, die ausgestaltet ist, um eine Antriebskraft der Antriebsmaschine auf eine Fahrbahn zu übertragen. Das Steuern erfolgt dabei auf Basis des Vergleichs zwischen dem ermittelten Abstand und dem Grenzwert. Die Einheit kann ein Rad bzw. Reifen, eine Kette eines Kettenantriebs oder eine sonstige Einheit zum Übertragen einer Kraft von der Antriebsmaschine auf die Fahrbahn sein.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern eines Roll- oder Segelbetriebs kann ein häufiges Ein- und Auskoppeln des Antriebsstrangs vermieden werden. Dies verringert den Verschleiß des Antriebsstrangs und insbesondere einer im Antriebsstrang vorgesehenen Kupplung und/oder Bremse. So muss ein Fahrzeug beispielsweise auch im Roll- oder Segelzustand abgebremst werden, wenn es einen gesetzlich vorgeschriebenen Sicherheitsabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug unterschreitet. Um solch ein Bremsen jedoch zur Schonung der Fahrzeugbremsen mittels eines Schubbetriebs zu bewerkstelligen, ist ein Auflösen des Roll- oder Segelbetriebs erforderlich. Liegt nach dem Abbremsen mittels des Schubbetriebs ein Sicherheitsabstand wieder vor, kann das Fahrzeug aus Gründen der oben beschriebenen Energieeffizienz erneut in den Roll- oder Segelzustand versetzt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann durch Steuern einer Kraftübertragung im Antriebsstrang auf Basis eines Abstands zum vorausfahrenden Fahrzeug hingegen die Anzahl von Ein- und Auskopplungen des Antriebsstrangs verringert werden. Es können ferner unnötige Roll- und Segelphasen vermieden werden, was in einer erhöhten Energieeinsparung resultiert. Genauer gesagt können dadurch beispielsweise zeitlich kurze Segelphasen vermieden werden, bei welchen das Einschalten bzw. Anlassen des Motors mehr Kraftsoff benötigt, als durch das Abschalten des selbigen eingespart wird.
  • In einer Ausführungsform kann das Steuern ein Herstellen der Kraftübertragung aufweisen, wenn der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug den Grenzwert unterschreitet. Im Rahmen der Ausführungsform kann demnach sichergestellt werden, dass der Antriebsstrang einen geschlossenen Kraftfluss von der Antriebsmaschine zu dem Rad beziehungsweise den Rädern aufweist, wenn ein gewisser Mindestabstand zwischen dem Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug unterschritten wird. So kann ein häufiges Ein- und Auskoppeln des Antriebsstrangs vermieden werden. In anderen Worten wird im Rahmen dieser Ausführungsform der Roll- oder Segelbetrieb nur dann freigegeben, wenn der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug einen Mindestabstand überschreitet. Ferner kann das Steuern ein Unterbrechen der Kraftübertragung im Antriebsstrang aufweisen, wenn der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug den Grenzwert überschreitet, um so einen Roll- oder Segelbetrieb freizugeben.
  • Zudem kann das Verfahren ferner einen Schritt eines Ausgebens eines Schaltsignals zum Schließen einer Kupplung des Fahrzeugs basierend auf dem Grenzwert aufweisen. Mittels der Kupplung kann beispielsweise eine Kraftübertragung zwischen der Antriebsmaschine und dem Rad hergestellt werden. Aufgrund der Bremswirkung des Motors kann das Fahrzeug so beispielsweise bremsschonend abgebremst werden. Damit kann sich der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug vergrößern und wieder den Mindestabstand erreichen. Andererseits kann das Fahrzeug auch ab Zeitpunkt der Kraftübertragung beschleunigt werden, was beispielsweise die Steigerung einer Fahrdynamik ermöglicht.
  • Im Rahmen einer Ausführungsform kann der Grenzwert, mit welchem der ermittelte Abstand verglichen wird, basierend auf einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder einer Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs bestimmt werden. Des Weiteren kann der Grenzwert basierend auf einer Beschleunigung des Fahrzeugs und/oder einer Beschleunigung des vorausfahrenden Fahrzeugs bestimmt werden. Das Bestimmen des Grenzwerts basierend auf der Geschwindigkeit und die Bestimmung des Grenzwerts basierend auf der Beschleunigung sind keine sich ausschließende Alternativen und können vorteilhaft kombiniert werden. Für eine Ermittlung der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung des vorausfahrenden Fahrzeugs wird auf die obigen Ausführungen zur Ermittlung des Abstands zwischen den Fahrzeugen verwiesen, insbesondere im Hinblick auf dafür benötigte Sensorik und Datenübertragungseinheiten. Im Rahmen der vorliegenden Ausführungsformen kann die Dynamik der Fahrzeuge in der Steuerung der Kraftübertragung berücksichtigt werden, um so den Verschleiß des Antriebsstrangs in besonders effizienter Art und Weise zu verringern. So kann beispielsweise bei hohen Geschwindigkeiten ein größerer Grenzwert bestimmt werden, als bei kleineren Geschwindigkeiten.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf eine Steuerung, die eingerichtet ist, um das Verfahren gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen auszuführen. Unter einer Einrichtung einer Steuerung für eine bestimmte Funktion wird die spezifische Herrichtung, also Programmierung, der Steuerung zum Ausführen der Funktion verstanden. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein System zum Steuern eines Roll- oder Segelzustands mit solch einer Steuerung und einem Sensor zum Messen eines Abstands zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, der mit der Steuerung verbunden ist. Der Sensor weist bevorzugt eine Kamera, einen GPS-Sensor, und/oder einen Radarsensor auf. Ferner kann die Steuerung mit einer Kupplung verbunden sein, die ausgestaltet ist, um einen Kraftfluss zwischen der Antriebsmaschine und einer Einheit selektiv herzustellen und bevorzugt zu unterbrechen. Die Einheit ist, wie oben beschrieben, ausgestaltet, um eine Antriebskraft der Antriebsmaschine auf eine Fahrbahn zu übertragen. Hinsichtlich des Verständnisses der einzelnen Merkmale und deren Vorteile wird auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwiesen.
  • Das System kann ferner eine Abstandsregeleinheit bzw. einen Abstandsregeltempomat aufweisen. Die Abstandsregeleinheit kann ausgestaltet sein, um den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug zu regeln. Ein Abstandsregeltempomat im Sinne der Erfindung kann eine Geschwindigkeitsregelanlage des Fahrzeugs sein, bei welcher in der Geschwindigkeitsregelung der Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug als zusätzliche Rückführ- oder Stellgröße berücksichtigt werden kann. Dies bietet insbesondere den Vorteil, dass die für die Abstandsregeleinheit benötigten Sensoren auch für das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern des Roll- oder Segelzustands des Fahrzeugs verwendet werden können.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf ein Fahrzeug mit dem zuvor beschriebenen System. Das Fahrzeug kann beispielsweise ein Kraftfahrzeug, wie ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen, ein Omnibus, eine Baumaschine oder ähnliches sein.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern eines Roll- oder Segelbetriebs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 3 zeigt ein Anwendungsbeispiel des Verfahrens aus 2.
  • Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
  • In 1 ist ein Fahrzeug 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Fahrzeug 1 weist eine Antriebsmaschine 2, ein System zum Steuern eines Roll- oder Segelbetriebs 3, eine Kupplung 6, Räder 9 und einen Drehmomentübertragungsstrang 8 auf. Das System 3 weist eine Leitung 4, eine Steuerung 5, eine Abstandsregeleinheit 10 und einen Abstandssensor 7 auf. Der Abstandssensor 7 ist über die Leitung 4 sowohl mit der Steuerung 5 als auch der Abstandsregeleinheit 10 elektrisch verbunden.
  • Die Steuerung 5 ist mit der Kupplung 6 elektrisch verbunden, um ein Steuersignal zum Schließen der Kupplung 6 an diese ausgeben zu können. Im geschlossenen Zustand wird ein Drehmoment von der Antriebsmaschine 2 über die Kupplung 6 und den Drehmomentübertragungsstrang 8 an die Räder 9 übertragen. Im geöffneten Zustand wird kein Drehmoment von der Antriebsmaschine 2 zum Drehmomentübertragungsstrang 8 übertragen. Im geöffneten Zustand kann das Fahrzeug 1 damit in einem Roll- oder Segelzustand fahren, wie oben beschrieben. Obwohl in 1 nicht gezeigt, kann die Steuerung 5 ferner mit der Antriebsmaschine 2 elektrisch verbunden sein, um diese beispielsweise zum Herbeiführen eines Segelzustands auszuschalten.
  • Der Abstandssensor 7 ist ausgebildet, um fortlaufend den Abstand 12 des Fahrzeugs 1 zu einem vorausfahrenden Fahrzeug 11 zu messen. Das Messergebnis wird an die Steuerung 5 und die Abstandsregeleinheit 10 ausgegeben. Mittels der Abstandsregeleinheit 10 kann der Abstand des Fahrzeugs 1 zu dem vorausfahrenden Fahrzeug 11 beispielsweise auf einen vorgegebenen Mindestabstand eingeregelt werden.
  • Die Steuerung 5 des Fahrzeugs 1 ist eingerichtet, um das im Folgenden unter Bezugnahme auf 2 beschriebene Verfahren zum Steuern eines Roll- oder Segelzustands auszuführen. In einem ersten Schritt S1 wird der Abstand 12 des Fahrzeugs 1 zu dem vorausfahrenden Fahrzeug 11 mittles des Abstandssensors 7 ermittelt.
  • In einem zweiten Schritt S2 wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 oder des vorausfahrenden Fahrzeugs 11 ermittelt. In Abhängigkeit der ermittelten Geschwindigkeit wird ein Grenzwert in der Steuerung 5 festgelegt. Der Grenzwert entspricht einem Mindestabstand, den das Fahrzeug 1 von dem vorausfahrenden Fahrzeug 11 haben muss, damit das Fahrzeug im Roll- oder Segelbetrieb betrieben werden darf. Je höher die Geschwindigkeiten sind, desto höher ist der Grenzwert. Mit anderen Worten, je höher die Geschwindigkeit, desto größer ist ein vorgeschriebener Sicherheitsabstand und desto größer muss der Mindestabstand sein, wie oben beschrieben.
  • In einem Schritt S3 wird der in Schritt S1 ermittelte Abstand 12 mit dem in Schritt S2 in der Steuerung 5 hinterlegten Grenzwert verglichen. In einem anschließenden Schritt S4 wird eine Kraftübertragung von der Antriebsmaschine 2 zu den Rädern 9 abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs gesteuert. Ist der in Schritt S1 ermittelte Abstand 12 kleiner als der in S2 ermittelte Grenzwert, wird das Segeln oder Rollen von der Steuerung 5 verhindert, indem ein Signal zum Schließen der Kupplung 6 an diese ausgegeben wird. Ist der Abstand 12 größer als der Grenzwert, wird ein Segeln oder Rollen erlaubt und entsprechend kein Signal zum Schließen der Kupplung 6 von der Steuerung 5 ausgegeben. Sofern der Kraftfluss zwischen der Antriebsmaschine 2 und den Rädern 9 durch Schließen der Kupplung 6 hergestellt wird, kann das Fahrzeug 1 direkt für einen etwaigen Überholvorgang beschleunigt oder im Schleppbetrieb durch die Motorbremse abgebremst werden.
  • Nachfolgend wird beispielhaft das Verfahren aus 2 mit Bezug zu 3 beschrieben.
  • In 3 ist in einer ersten, oberen Darstellung das Fahrzeug 1 gezeigt. Das Fahrzeug 1 befindet sich in einem Abstandsregelbetrieb. Die Abstandsregeleinheit 10 regelt also den Abstand 12 des Fahrzeugs 1 zum vorausfahrenden Fahrzeug 11 in der oben beschriebenen Weise. Dabei befindet sich das vorausfahrende Fahrzeug 11 in Erfassungsreichweite des Abstandssensors 7. Der Abstand 12 zwischen dem Fahrzeug 1 und dem vorausfahrenden Fahrzeug 11 ist jedoch so groß, dass die Steuerung 5 das Rollen oder Segeln freigibt bzw. nicht verhindert. In anderen Worten ist der mit dem Abstandssensor 7 erfasste Abstand 12 größer als der in der Steuerung 5 hinterlegte Grenzwert.
  • Verringert sich der Abstand 12 jedoch beispielsweise durch Bremsen des vorausfahrenden Fahrzeugs 11, wie in der unteren Darstellung von 3 gezeigt, fällt der mit dem Abstandssensor 7 ermittelte Abstand 12 unter den Grenzwert. Folglich gibt die Steuerung 5 im Schritt S4 das Steuersignal zum Schließen der Kupplung 6 aus. Der Kraftfluss zwischen Antriebsmaschine 2 und Drehmomentübertragungsstrang 8 wird hergestellt. Somit wird ein Roll- oder Segelbetrieb unterbunden. Es ist nun möglich entweder das vorausfahrende Fahrzeug 11 zu überholen oder energiesparend über die Motorbremse die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 an die des vorausfahrenden Fahrzeugs 11 anzupassen. Im letzteren Fall ist auch eine Rekuperation möglich. Mit sinkender Geschwindigkeit sinkt auch der Grenzwert, wie oben beschrieben. Ist die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 dem des vorausfahrenden Fahrzeugs 11 angepasst und der Abstand 12 größer als der Mindestabstand, verhindert die Steuerung 5 das Rollen oder Segeln nicht mehr.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fahrzeug
    2
    Antriebsmaschine
    3
    System zum Steuern eines Roll- oder Segelzustands
    4
    Leitung
    5
    Steuerung
    6
    Kupplung
    7
    Abstandssensor
    8
    Drehmomentübertragungsstrang
    9
    Rad
    10
    Abstandsregeleinheit
    11
    vorausfahrendes Fahrzeug
    12
    Abstand
    S1
    Ermitteln Abstand
    S2
    Ermitteln Geschwindigkeit
    S3
    Vergleichen Abstand mit Grenzwert
    S4
    Steuern Kraftübertragung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102011106342 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Steuern eines Roll- oder Segelzustands eines Fahrzeugs (1), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Ermitteln (S1) eines Abstands (12) zu einem vorausfahrenden Fahrzeug (11), Vergleichen (S3) des Abstands (12) mit einem Grenzwert, und Steuern (S4) einer Kraftübertragung von einer Antriebsmaschine (2) zu einer Einheit (9) basierend auf dem Vergleich, wobei die Einheit (9) ausgestaltet ist, um eine Antriebskraft der Antriebsmaschine (2) auf eine Fahrbahn zu übertragen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Steuern (S4) ein Herstellen der Kraftübertragung aufweist, wenn der Abstand (12) zum vorausfahrenden Fahrzeug (11) den Grenzwert unterschreitet.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Steuern (S4) das Ausgeben eines Schaltsignals zum Schließen einer Kupplung (6) des Fahrzeugs (1) aufweist, wobei mittels der Kupplung (6) eine Kraftübertragung zwischen der Antriebsmaschine (2) und der Einheit (9) hergestellt werden kann.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner mit Ermitteln (S2) der Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1) und/oder der Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs (11) und Bestimmen des Grenzwerts auf Basis der ermittelten Geschwindigkeit.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit Ermitteln der Beschleunigung des Fahrzeugs (1) und/oder der Beschleunigung des vorausfahrenden Fahrzeugs (11) und Bestimmen des Grenzwerts auf Basis der ermittelten Beschleunigung.
  6. Steuerung (5), die eingerichtet ist, um das Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche auszuführen.
  7. System (3) zum Steuern eines Roll- oder Segelzustands mit: einer Steuerung (5) nach Anspruch 6, und einem mit der Steuerung (5) verbundenen Sensor (7) zum Messen des Abstands (12) zu einem vorausfahrenden Fahrzeug (11).
  8. System (3) nach Anspruch 7, ferner mit einer mit der Steuerung (5) verbundenen Kupplung (6), die ausgestaltet ist, um einen Kraftfluss zwischen einer Antriebsmaschine (2) und einer Einheit (9) selektiv herzustellen, wobei die Einheit (9) ausgestaltet ist, um eine Antriebskraft der Antriebsmaschine (2) auf eine Fahrbahn zu übertragen.
  9. System (3) nach Anspruch 7 oder 8, ferner mit einer Abstandsregeleinheit (10), die ausgestaltet ist, um den Abstand (12) zum vorausfahrenden Fahrzeug (11) zu regeln.
  10. Fahrzeug (1) mit dem System (3) nach einem der Ansprüche 7 bis 9.
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