DE102022211248A1

DE102022211248A1 - Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102022211248A1
Application number: DE102022211248.2A
Authority: DE
Inventors: Florian Schlumpp; Dominik Kronenbitter; Joachim Sick
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-10-24
Filing date: 2022-10-24
Publication date: 2024-04-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem Fahrantrieb, der eine elektrischen Maschine als Antriebsmaschine aufweist, wobei bei Vorliegen wenigstens eines Startkriteriums eine Abstandsregelung und eine Rekuperation gestartet werden, wobei das wenigstens eine Startkriterium umfasst, dass ein Fahrpedal des Fahrzeugs weniger als einen vorgegebenen Wert größer null betätigt ist oder wird, insbesondere nachdem das Fahrpedal zuvor mehr als den vorgegebenen Wert betätigt war, wobei die Abstandsregelung umfasst, dass ein Abstand (d_ist) des Fahrzeugs zu einem vorausfahrenden Fahrzeug auf einen Sollabstand (d_soll) eingeregelt wird, sodass der Sollabstand innerhalb einer Sollzeitdauer (Δt) erreicht wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem Fahrantrieb, der eine elektrischen Maschine aufweist, zur Abstandsregelung und Rekuperation, sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.
Hintergrund der Erfindung
Bei Fahrzeugen mit einer elektrischen Maschine als Antrieb kann beim Abbremsen durch sog. Rekuperation elektrische Energie zurückgewonnen werden, die z.B. in einer Fahrzeugbatterie gespeichert werden kann. Die elektrische Maschine wird hierzu generatorisch betrieben.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Betreiben eines Fahrzeugs, das einen Fahrantrieb mit einer elektrischen Maschine als Antriebsmaschine aufweist. Es kann sich also um ein Fahrzeug handeln, das z.B. rein elektrisch angetrieben ist oder auch um ein Hybridfahrzeug, das neben der elektrischen Maschine auch einen anderen Antrieb, z.B. eine Brennkraftmaschine, aufweist.
Bei einem solchen Fahrzeug ist es möglich, über die Änderung der Position des Fahrpedals eine Beschleunigung bzw. Verzögerung des Fahrzeugs zu erreichen.
Während z.B. ein stärkeres Betätigen des Fahrpedals (wie üblich) zu einer Beschleunigung führt, kann ein Loslassen oder nur geringes Betätigen des Fahrpedals zu einer Verzögerung bzw. einem (ggf. nur leichten) Abbremsen führen. Im Gegensatz zu einer schwachen Rekuperation ähnlich eines Schubmomentes einer Brennkraftmaschine kann hierbei eine starke Rekuperation erzeugt werden, wodurch in vielen Fahrsituationen ein Wechsel auf das Bremspedal nicht mehr notwendig ist. Hierbei wird auch vom sog. „One-Pedal-Driving“ gesprochen.
Eine Fahrerassistenzfunktion in vielen Fahrzeugen ist eine Abstandsregelung, ggf. zusammen mit einer Geschwindigkeitsregelung, oft auch als ACC („Adaptive Cruise Control“) bezeichnet. Hierbei wird ein Abstand des Fahrzeugs zu einem vorausfahrenden Fahrzeug auf einen Sollabstand (d.h. einen Sollwert des Abstands) eingeregelt. Bei dem Sollabstand kann es sich sowohl um einen örtlichen Abstand (also eine örtliche Entfernung zwischen den beiden Fahrzeugen) handeln, wie auch um einen zeitlichen Abstand, der an sich dann über die Geschwindigkeit mit einem örtlichen Abstand verknüpft ist.
Es hat sich gezeigt, dass das sog. „One-Pedal-Driving“ mit der Abstandsregelung und der Rekuperation verknüpft werden kann. Hierbei wird vorgeschlagen, dass bei Vorliegen wenigstens eines Startkriteriums die Abstandsregelung und die Rekuperation gestartet - und dann auch durchgeführt bzw. vorgenommen - werden. Das wenigstens eine Startkriterium umfasst hierbei, dass das Fahrpedal des Fahrzeugs weniger als einen vorgegebenen Wert größer null (d.h. der vorgegebene Wert ist größer als null) betätigt ist oder wird, insbesondere nachdem das Fahrpedal zuvor mehr als den vorgegebenen Wert betätigt war. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass das Fahrpedal nicht vollständig losgelassen wird, sondern nur weniger stark betätigt wird. Der vorgegebene Wert kann z.B. zwischen 10% und 30% betragen, wobei damit ein Anteil an maximalem Verstellbereich angegeben ist. Ebenso kann davon aber umfasst sein, dass das Fahrpedal vollständig losgelassen wird. Während 0% bedeutet, dass das Fahrpedal (oder auch Gaspedal) nicht gedrückt bzw. losgelassen ist, bedeutet 100%, dass das Fahrpedal voll durchgedrückt ist, wie es z.B. für eine maximale Beschleunigung erforderlich ist.
Die damit gestartete Abstandsregelung umfasst dabei, dass ein Abstand des Fahrzeugs zu dem vorausfahrenden Fahrzeug auf den Sollabstand eingeregelt wird, und zwar derart, dass der Sollabstand innerhalb einer Sollzeitdauer erreicht wird.
Die gewünschte Funktionalität (Abstandsregelung) wird damit nicht erst bei 0% Fahrpedalstellung aktiviert, sondern bereits, wenn eine minimale Rekuperation durch die Funktionalität „One-Pedal-Driving“ angefordert wird. Dies kann je nach gewählter Option der „One-Pedal-Driving“-Funktion und je nach Fahrgeschwindigkeit bei unterschiedlichen Fahrpedalstellungen erfolgen, wie erwähnt. Erst bei stärkerer Betätigung des Fahrpedals, also z.B. wieder mehr als den vorgegebenen Wert, woraus ein Wechsel von Rekuperation zu Vortriebswunsch folgt, wird die vorgeschlagene Funktionalität z.B. wieder deaktiviert. Das wenigstens eine Startkriterium kann hierbei zudem umfassen, dass ein Bremspedal des Fahrzeugs nicht betätigt ist. Damit kann sichergestellt werden, dass z.B. bei einer beabsichtigen Abbremsung nicht unnötig eine Regelung gestartet wird.
Vorzugsweise umfasst das wenigstens eine Startkriterium weiterhin, dass ein vorausfahrendes Fahrzeug erkannt wird, zu dem der Abstand des Fahrzeugs den Sollabstand voraussichtlich unterschreiten wird. Das vorausfahrende Fahrzeug kann aber z.B. auch erkannt werden, wenn der Abstand einen bestimmten Wert, der größer als der Sollabstand ist, unterschreitet. Hierbei kann auch von der Erkennung eines relevanten vorausfahrenden Fahrzeugs gesprochen werden.
Mögliche vorausfahrende Fahrzeuge können also auf ihre Relevanz für die Funktionalität (Abstandsregelung) bewertet werden. Hierzu kann, insbesondere unter Verwendung von Umgebungs- und/oder Fahrzeuginformationen, z.B. basierend auf Umgebungssensorik (beispielsweise aus den Quellen RADAR, LIDAR oder Kamerasysteme), aktuellen und prädiktiven Streckeninformationen (beispielsweise aus den Quellen Navigationsgerät oder Kamerasystem) sowie Fahrzeuginformationen (beispielsweise der parametrierten oder geschätzten Fahrzeugmasse) eine Geschwindigkeitstrajektorie für das vorausfahrende Fahrzeug bestimmt werden, und zwar insbesondere eine geschätzte minimale Geschwindigkeitstrajektorie für das vorausfahrende Fahrzeug. Unter einer minimalen Geschwindigkeitstrajektorie ist insbesondere ein unterer Grenzwert bei einem geschätzten Bereich der Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs zu verstehenden.
Auf diese Weise kann ebenfalls eine Geschwindigkeitstrajektorie für das (eigene) Fahrzeug bestimmt werden, und zwar insbesondere für einen bzw. im Segelbetrieb ohne Rekuperation (d.h. keine Rekuperation aktiv). Auch dies kann eine geschätzte Geschwindigkeitstrajektorie sein, und zwar insbesondere unter der Annahme, dass nicht rekuperiert wird - hier wird zunächst noch geprüft, ob die Rekuperation überhaupt wie vorgeschlagen gestartet werden soll.
Wenn basierend auf den (geschätzten) Geschwindigkeitstrajektorien und dem aktuellen Abstand der Fahrzeuge zu keinem Zeitpunkt eine Unterschreitung der Sollabstands ermittelt wird, ist kein vorausfahrendes Fahrzeug mit Relevanz für die erfindungsgemäße Funktionalität erkannt, wodurch die Abstandsregelung und damit einhergehend die Rekuperation nicht (bzw. nicht weiter) ausgeführt wird. Die Betrachtung der genannten Geschwindigkeitstrajektorien stellt dabei insbesondere einen „Worst-Case“-Ansatz dar. Auch bei Erkennen eines vorausfahrenden Fahrzeugs ohne Relevanz kann in weiteren, auch kurzfristigen Fahrabschnitten der gleichen Folgefahrt, erneut auf Relevanz geprüft werden, sodass ggf. später die Abstandsregelung und die Rekuperation gestartet werden (wenn die Position des Fahrpedals noch im relevanten Bereich ist).
Zweckmäßigerweise umfasst die Abstandsregelung, dass der Abstand des Fahrzeugs zu dem vorausfahrenden Fahrzeug einen Mindestabstand, der geringer als der Sollabstand ist, nicht unterschreitet. Damit kann der Sollabstand zeitweise auch unterschritten werden, um so z.B. eine höhere Effizienz zu erreichen, wenn sich dies je nach Situation ergibt.
Vorzugsweise wird die Abstandsregelung basierend auf einer optimierten Geschwindigkeitstrajektorie des Fahrzeugs durchgeführt. Die optimierte Geschwindigkeitstrajektorie des Fahrzeugs wird, insbesondere unter Verwendung von Umgebungs- und/oder Fahrzeuginformationen, basierend auf einer, insbesondere geschätzten, Geschwindigkeitstrajektorie des vorausfahrenden Fahrzeugs und unter Berücksichtigung eines Fahrkomforts und/oder einer Fahrzeugeffizienz bestimmt. Diese optimierte Geschwindigkeitstrajektorie des eigenen Fahrzeugs kann auch hier unter Verwendung von Umgebungs- und/oder Fahrzeuginformationen, also z.B. Berücksichtigung von Umgebungssensorik (beispielsweise aus den Quellen RADAR, LIDAR oder Kamerasysteme), aktuellen und prädiktiven Streckeninformationen (beispielsweise aus den Quellen Navigationsgerät oder Kamerasystem) sowie Fahrzeuginformationen (beispielsweise der festgelegten oder geschätzten Fahrzeugmasse, Wirkungsgrade der Komponenten des Antriebsstrangs wie z.B. Batterie, Inverter und E-Motor(en) und/oder der aktuelle Bedarf der Nebenverbraucher im Bordnetz) bestimmt werden. Die optimierte Geschwindigkeitstrajektorie wird dann zudem nach den Kriterien des Fahrkomforts und/oder der Gesamtfahrzeugeffizient basierend auf der geschätzten Geschwindigkeitstrajektorie des vorausfahrenden Fahrzeugs und des gewünschten Sollabstands nach der Sollzeitdauer bestimmt. Eine mögliche Nebenbedingung für die Bestimmung der optimierten Geschwindigkeitstrajektorie ist es, nach der Sollzeitdauer eine eigene Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder -beschleunigung zu erreichen, die den entsprechenden Größen des vorausfahrenden Fahrzeugs entspricht.
Ein Rekuperationsmoment für die Rekuperation, insbesondere ein zeitlicher Verlauf des Rekuperationsmoments, kann dann basierend auf der optimierten Geschwindigkeitstrajektorie des Fahrzeugs bestimmt werden und für die Ansteuerung des Fahrantriebs verwendet werden.
Die Geschwindigkeitstrajektorie des vorausfahrenden Fahrzeugs kann hierbei z.B. basierend auf mehreren Größen abgeschätzt werden. Dazu gehören neben Umgebungssensorik (beispielsweise zur Erkennung von Abstand, Geschwindigkeit und Beschleunigung des vorausfahrenden Fahrzeugs) und aktueller und prädiktiver Streckeninformation (beispielsweise zur Erkennung von veränderten Geschwindigkeitslimitierungen) auch Kamerasysteme im Fahrzeug, um beispielweise Blinker (und damit mögliche geplante Abbiegevorgänge des vorausfahrenden Fahrzeugs) erkennen zu können.
Anstelle einer festen Abhängigkeit zwischen Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug und Soll-Rekuperationsmoment wird im Rahmen der Erfindung also insbesondere eine optimale Geschwindigkeitstrajektorie des eigenen Fahrzeuges bestimmt, mit welcher der gewünschte Sollabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug nach einer berechneten, insbesondere auch dynamischen Zeitspanne (Sollzeitabstand) erreicht wird. Dadurch ergibt sich beispielsweise die Fahrstrategie, zu einem früheren Zeitpunkt der Annäherung bereits ein geringes Rekuperationsmoment zu wählen, um beispielsweise den Nebenverbraucherbedarf im Bordnetz zu erfüllen und erst spät eine starke Rekuperation zu aktivieren, um sich der Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs schnell anzupassen. Damit sind auch dynamisch gewählte Segelphasen und Rekuperationsabschnitte mit unterschiedlichen Rekuperationsmomenten möglich.
Zusätzlich ergibt sich durch die Einführung der optimalen Geschwindigkeitstrajektorie die Möglichkeit, einen gewünschten Sollabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug kurzzeitig, unter Beibehaltung eines nie zu unterschreitenden Sicherheitsabstands zu unterschreiten. Daraus ergeben sich weitere Freiheitsgrade, wie die beispielhafte Fahrstrategie, einen gewünschten Sollabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug kurzfristig zu unterschreiten, wenn erkannt wird, dass die positive Straßensteigung (bergauf) bereits zu einer Verlangsamung des eigenen Fahrzeuges führt, wodurch sich der gewünschte Sollabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug allein über einen Segelbetrieb ohne Rekuperation einstellen lässt.
Zusätzlich kann die Geschwindigkeitstrajektorie des eigenen Fahrzeuges während des Rekuperation- oder Segelbetriebs basierend auf vorausschauenden (oder prädiktiven) Streckeninformationen berechnet werden. Dadurch ergibt sich beispielsweise ebenfalls die Fahrstrategie, einen gewünschten Sollabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug kurzfristig zu unterschreiten (unter Berücksichtigung des nie zu unterschreitenden Sicherheitsabstands), da infolge von kommender Steigung der Sollabstand wieder eingestellt werden wird.
Zusätzlich kann die vorgeschlagene Funktionalität weiter verbessert werden, indem die Geschwindigkeitstrajektorie des vorausfahrenden Fahrzeugs anhand vorausschauender Streckeninformationen berechnet wird. Dadurch ergibt sich beispielsweise die Fahrstrategie, den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug zu erhöhen, wenn erkannt wird, dass das vorausfahrende Fahrzeug seine Geschwindigkeit wahrscheinlich verringern wird, beispielsweise durch aufkommende Geschwindigkeitsbeschränkungen. Folglich ergibt sich durch die Funktion eine effizientere Rekuperation des eigenen Fahrzeugs.
Bevorzugt wird die Sollzeitdauer basierend auf wenigstens einem der folgenden bestimmt oder berechnet: einem aktuell gewählten Fahrprofil des Fahrzeugs, und einer oder mehreren früher verwendeten Sollzeitdauern. Diese Sollzeitdauer bestimmt, wie erwähnt, eine Zeitspanne, nach der der definierte Sollabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug erreicht sein soll und damit die Annäherung abgeschlossen sein soll. Die Sollzeitdauer kann basierend auf einem übergeordneten Fahrprofil (z.B. auch Fahrerprofil, wie SPORT der ECO) oder auch durch andere, z.B. eine direkten Auswahloption oder eine aus früheren Fahrten gelernte Größe bestimmt werden. Damit ergibt sich die Möglichkeit, die Annäherung an ein vorausfahrendes Fahrzeug fahrerspezifisch zu gestalten, wodurch fahrerspezifische Reaktionszeiten berücksichtigt werden können und ein Eingriff durch den Fahrer weiterhin möglich bleibt. Es sei erwähnt, dass die Sollzeitdauer nicht explizit vorgegeben sein muss, sondern sich durch die Geschwindigkeitsdifferenz zum vorausfahrenden Fahrzeug und der applizierten Beschleunigungscharakteristik (sowie den genannten Kriterien) ergeben kann, also z.B. implizit darüber bestimmt ist. Es kann damit auch von einer dynamischen Sollzeitdauer gesprochen werden.
Außerdem kann neben der Sollzeitdauer, nach der der gewünschte Sollabstand erreicht sein soll, auch die resultierende Geschwindigkeit und Beschleunigung bei Erreichen des gewünschten Sollabstands eingestellt werden. Damit kann insbesondere erreicht werden, dass bei Abschluss der Annäherung an das vorausfahrende Fahrzeug die Geschwindigkeit und Beschleunigung des eigenen Fahrzeugs der Geschwindigkeit und Beschleunigung des vorausfahrenden Fahrzeugs entspricht. Damit wird beispielsweise erreicht, dass der Sollabstand auch weiter über den Betrachtungszeitrum (bis zur Sollzeitdauer) hinaus beibehalten werden kann und damit die Häufigkeit eines Fahrereingriffs in Form von Fahrpedal- oder Bremspedalbetätigung reduziert wird.
Der Sollabstand wird vorzugsweise basierend auf wenigstens einem der folgenden bestimmt: einem aktuell gewählten Fahrprofil des Fahrzeugs, einer aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs, einer aktuellen Position des Fahrpedals, und einem oder mehreren früher verwendeten Sollabständen. Der gewünschte Sollabstand kann also z.B. ebenfalls basierend auf dem Fahrerprofil (wie SPORT oder ECO) definiert sein oder auch unabhängig davon eingestellt werden. Falls der Sollabstand als örtlicher Abstand bzw. Distanz (und nicht als Zeitabstand) zum vorausfahrenden Fahrzeug definiert ist, kann auch eine Abhängigkeit von der aktuellen Fahrgeschwindigkeit verwendet werden. Der Sollabstand kann auch in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrpedalstellung variieren. In jedem Fall wird aber insbesondere sichergestellt, dass der Sollabstand einen definierten Sicherheitsabstand nicht unterschreitet.
Ebenso kann der gewünschte Sollabstand basierend auf dem Fahrerfeedback über das Fahrpedal gelernt und gespeichert werden. Hierzu sind zwei Ausprägungen denkbar: eine temporäre und eine dauerhafte Adaption. Es kann vorgesehen sei, dass der Sollabstand während der Abstandsregelung verringert wird, wenn das Fahrpedal nach einer Nichtbetätigung erneut weniger als den vorgegebenen Wert größer null betätigt wird, wobei insbesondere der verringerte Sollabstand während der Abstandsregelung ohne weitere Betätigung des Fahrpedals beibehalten wird. Denkbar ist auch, dass der Sollabstand während der Abstandsregelung vergrößert wird, wenn ein Bremspedal, insbesondere nach einer Nichtbetätigung, betätigt wird, wobei insbesondere der vergrößerte Sollabstand während der Abstandsregelung ohne weitere Betätigung des Bremspedals beibehalten wird.
Wenn ein Fahrer das Fahrpedal also während der Annäherung an ein vorausfahrendes Fahrzeug nach einer Nichtbetätigung erneut betätigt, wird dieser durch die Fahrpedalbetätigung adaptierte Sollabstand für den weiteren Annäherungsprozess gespeichert. Das bedeutet, ein möglicherweise verringerter Sollabstand wird auch beibehalten, wenn das Fahrpedal während der Annäherung wieder gelöst wird. Hierbei handelt es sich um eine temporäre Adaption, also während der aktiv laufenden Abstandsregelung. Folglich wird der Sollabstand beibehalten, auch wenn der Fahrer das Fahrpedal löst. Damit wird eine Regelung gegen den Fahrerwunsch verhindert, die zu einer deutlich verstärkten Rekuperation führen könnte und damit den Fahrkomfort und die Fahrsicherheit negativ beeinflussen würde.
Wenn ein Fahrer mehrfach (z.B. mindestens eine vorgegebene Anzahl mal) eine temporäre Adaption ausführt, kann dies als dauerhafter Adaptionswunsch interpretiert werden. Folglich kann ein möglicherweise verringerter (oder vergrößerter) Sollabstand auch für andere (bzw. alternativ nur für ähnliche) Annäherungsmanöver während der gleichen Fahrt oder auch bei anderen Fahrten gespeichert und eingesetzt werden. Damit wird eine anwenderfreundliche und leicht verständliche Option integriert, den Sollabstand innerhalb eines festgelegten Rahmens zu personalisieren. Durch die zusätzliche Aktivierung der vorgeschlagenen Funktionalität auf Fahrabschnitten, in denen das Fahrpedal noch leicht betätigt ist, wird der zeitliche Anteil, in denen die Funktion aktiv ist, deutlich erhöht. Folglich steigt auch der Gesamtvorteil in Bezug auf Effizienz und Fahrkomfort an.
Es kann also eine leichte Betätigung des Fahrpedals (z.B. zwischen 0% und 30% Fahrpedalstellung, begrenzt durch den Übergang von Rekuperation zu Vortrieb der Funktionalität „One-Pedal-Driving“ mit dem erwähnten vorgegebenen Wert) als Anforderung für eine Verringerung des Sollabstands (ggf. unter Berücksichtigung eines nie zu unterschreitenden Mindestabstands bzw. Sicherheitsabstands) zu interpretieren sein. Analog hierzu verhält es sich mit dem Bremspedal als Anforderung für eine Erhöhung bzw. Vergrößerung des Sollabstands.
Alle genannten Varianten führen auf Fahrzeugebene zu einer Reduktion der Verluste im elektrischen Antriebsstrang und damit zu einem geringeren Energiebedarf des Fahrzeugs.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Schließlich ist ein maschinenlesbares Speichermedium vorgesehen mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm wie oben beschrieben. Geeignete Speichermedien bzw. Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich. Ein solcher Download kann dabei drahtgebunden bzw. kabelgebunden oder drahtlos (z.B. über ein WLAN-Netz, eine 3G-, 4G-, 5G- oder 6G-Verbindung, etc.) erfolgen.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 zeigt schematisch ein Fahrzeug, bei dem ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist.
2 zeigt schematisch Geschwindigkeit, Abstand und Rekuperationsmoment bei einem erfindungsgemäßen Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform.
3 zeigt schematisch einen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform.

Ausführungsform(en) der Erfindung
In 1 ist schematisch ein Fahrzeug 100 gezeigt, bei dem ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist. Das Fahrzeug weist einen Fahranrieb mit einer elektrischen Maschine 102 auf, es kann sich z.B. um ein rein elektrisch betriebenes Fahrzeug handeln. Außerdem weist das Fahrzeug eine Umgebungssensorik auf, die beispielhaft mit 104 angedeutet ist. Hierbei kann die Umgebungssensorik alles umfassen, womit z.B. Abstände erfasst und/oder sonstige Daten erhalten und/oder gesendet werden können. Das Fahrzeug 100 weist weiterhin beispielhaft ein Fahrpedal 106 auf, sowie eine als Steuergerät ausgebildete Recheneinheit 106, auf der ein erfindungsgemäßes Verfahren ablaufen kann. Hierzu kann das Steuergerät z.B. nötige Daten empfangen und übermitteln bzw. ausgeben.
Weiterhin ist eine Straße 120 gezeigt, auf der das Fahrzeug 100 sowie ein weiteres Fahrzeug 110 fahren - dabei fährt das Fahrzeug 110 vor dem Fahrzeug 100, es handelt sich also um ein vorausfahrendes Fahrzeug.
In 2 sind schematisch in drei Diagrammen eine Geschwindigkeit v in km/h, ein Abstand d in m und ein Rekuperationsmoment M in Nm über einer Zeit t in s dargestellt, wie sie bei einem erfindungsgemäßen Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform auftreten können.
Im oberen Diagramm sind die Geschwindigkeiten v₁ des Fahrzeugs 100 und v₂ des vorausfahrenden Fahrzeugs 110 gezeigt, hier insbesondere in Form von (zeitlichen) Verläufen, also Geschwindigkeitstrajektorien. Im mittleren Diagramm sind ein aktueller bzw. Istabstand d_ist zwischen den Fahrzeugen 110 und 110, ein Sollabstand d_soll sowie ein Mindestabstand d_min gezeigt. Dabei ist zu sehen, dass sich nicht nur der Istabstand, sondern auch der Soll- und der Mindestabstand mit der Zeit, also dynamisch ändern können. Mit Δt ist eine Sollzeitdauer gezeigt, innerhalb welcher der Sollabstand z.B. erreicht werden soll.
Im unteren Diagramm ist das Rekuperationsmoment M bzw. dessen zeitlicher Verlauf gezeigt, mit dem die Rekuperation im Fahrzeug 100 vorgenommen wird.
In 3 ist schematisch ein Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt, der nachfolgend unter Verweis auf 2 sowie ggf. 1 näher erläutert werden soll.
Zunächst wird geprüft, ob vorgegebene Startkriterien vorliegen, um eine Abstandsregelung und eine Rekuperation zu starten. In einem Schritt 300 wird zunächst z.B. geprüft, ob eine minimale Rekuperation durch die Funktionalität One-Pedal-Driving angefordert wird, nämlich wenn das Fahrpedal des Fahrzeugs weniger als einen vorgegebenen Wert größer null betätigt ist oder wird. Dies kann je nach gewählter Option der „One-Pedal-Driving“-Funktion und je nach Fahrgeschwindigkeit bereits bei Fahrpedalstellungen von z.B. 10 bis 30% der Fall sein. Außerdem ist eine mögliche Alternative, zusätzlich ein nichtbetätigtes Bremspedal als Startkriterium zu definieren. Bei den Startkriterien in Schritt 300 kann es sich z.B.um Initialkriterien handeln, die nötig sind, um überhaupt eine initiale Aktivierung der Funktionalität (Abstandsregelung und Rekuperation) auszulösen, dann mit nachfolgender Prüfung eines weiteren Startkriteriums.
Mit anderen Worten erfolgt die Prüfung des nachfolgenden Startkriteriums in Schritt 310 also im Rahmen der Funktionalität, ohne aber z.B. die Abstandsregelung und Rekuperation schon aktiv zu starten bzw. tatsächlich durchzuführen.
In Schritt 310 wird dann, als ein weiteres Startkriterium, geprüft, ob ein relevantes vorausfahrendes Fahrzeug erkannt wird. Basierend auf Umgebungssensorik, aktuellen und prädiktiven Streckeninformationen und Fahrzeuginformationen (wie beispielsweise Fahrzeugmasse) wird z.B. eine geschätzte minimale Geschwindigkeitstrajektorie für das vorausfahrende Fahrzeug 110 bestimmt. Hierzu kann eine Geschwindigkeitstrajektorie wie die Geschwindigkeitstrajektorie v₂ aus 2 zum Zeitpunkt 1 abgeschätzt werden.
Anschließend wird basierend auf den aufgezählten Informationsquellen für das eigene Fahrzeug 100 eine Geschwindigkeitstrajektorie im Segelbetrieb (keine Rekuperation aktiv) bestimmt. Hierzu kann eine Geschwindigkeitstrajektorie wie die Geschwindigkeitstrajektorie v₁ aus 2 (wie erwähnt, hier dann aber ohne aktive Rekuperation) zum Zeitpunkt 1 abgeschätzt werden.
Wenn basierend auf den geschätzten Geschwindigkeitstrajektorien und dem aktuellen Abstand d_ist der Fahrzeuge 100, 110 zu keinem Zeitpunkt eine Unterschreitung der Sollabstands ermittelt wird bzw. zu erwarten ist, ist kein vorausfahrendes Fahrzeug mit Relevanz für die erfindungsgemäße Funktionalität erkannt, wodurch die Funktion nicht weiter ausgeführt wird.
Die Betrachtung der genannten Geschwindigkeitstrajektorien stellt einen „Worst-Case“-An-satz dar. Auch bei Erkennen eines vorausfahrenden Fahrzeugs ohne Relevanz wird in weiteren, auch kurzfristigen Fahrabschnitten der gleichen Folgefahrt, erneut auf Relevanz geprüft.
Eine mögliche Alternative besteht darin, nur eine Untermenge der aufgezählten Informationsquellen zu verwenden. In diesem Fall können fehlende Einflussgrö-ßen auf die Geschwindigkeitstrajektorie(n) durch Erfahrungswerte oder kundenspezifische Daten ersetzt werden oder basierend auf anderen Informationsquellen näherungsweise bestimmt werden.
Wenn ein relevantes vorausfahrendes Fahrzeug erkannt wird, folgt in Schritt 320 der Start der Abstandsregelung und der Rekuperation, hier zum Zeitpunkt t₁. Mit anderen Worten wird die Funktionalität weiter ausgeführt, wenn die Initialbedingungen erfüllt sind und ein relevantes vorausfahrendes Fahrzeug erkannt wird. Anderenfalls wird zurück zu Schritt 300 gesprungen.
In Schritt 330 erfolgt eine Bestimmung bzw. Berechnung der SollzeitdauerΔt (eine Zeitspanne) für die Annäherung, also bis wann ein Sollabstand erreicht worden sein soll. Wie in 2 zu sehen, kann der Sollabstand auch vor Ablauf der Sollzeitdauer Δt schon einmal erreicht sein und - z. B. in etwa zum Zeitpunkt t₃ auch unterschritten werden - allerdings ist es ausreichend, wenn er nach der Sollzeitdauer Δt vorliegt und dann auch eingehalten wird. Dies erlaubt - durch geeignete Wahl der SollzeitdauerΔt - eine gewisse Flexibilität, wie später noch erläutert wird.
In diesem Schritt wird die Sollzeitdauer Δt, nach der der definierte Sollabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug erreicht sein soll, und damit die Annäherung abgeschlossen ist, berechnet. Die Sollzeitdauer kann basierend auf einem übergeordneten Fahrerprofil (wie SPORT der ECO) oder auch durch anderes, z. B. eine direkte Auswahloption bestimmt werden. Alternativ kann sie auch durch frühere Fahrten gelernt werden.
In Schritt 340 erfolgt eine Berechnung des gewünschten Sollabstands d_soll. Der gewünschte Sollabstand kann basierend auf dem Fahrerprofil (wie SPORT oder ECO) definiert sein oder auch unabhängig davon eingestellt werden. Falls der Sollabstand als Distanz (und nicht als Zeitabstand) zum vorausfahrenden Fahrzeug definiert ist, kann eine Abhängigkeit von der aktuellen Fahrgeschwindigkeit verwendet werden. Der Sollabstand kann in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrpedalstellung variieren. In jedem Fall wird jedoch sichergestellt, dass der Sollabstand den definierten Mindestabstand bzw. Sicherheitsabstand d_min nicht unterschreitet, wie dies in 2 im mittleren Diagramm gezeigt ist. Hier wird einerseits der Mindestabstand d_min nicht unterschritten, zum anderen variiert der Sollabstand, er wird geringer, z.B. mit der Fahrpedalstellung. Wie erwähnt kann durch erneutes Betätigen des Fahrpedals der Sollabstand verringert werden. Dies kann z.B. bei konstanter Geschwindigkeit erfolgen.
Alternativ kann der gewünschte Sollabstand basierend auf dem Fahrerfeedback über das Fahrpedal gelernt und gespeichert werden. Hierzu sind zwei Ausprägungen denkbar:
Eine temporäre Adaption: wenn ein Fahrer das Fahrpedal während der Annäherung an ein vorausfahrendes Fahrzeug nach einer Nichtbetätigung erneut betätigt, wird dieser durch die Fahrpedalbetätigung adaptierte Sollabstand für den weiteren Annäherungsprozess gespeichert. Das bedeutet, ein möglicherweise verringerter Sollabstand wird auch beibehalten, wenn das Fahrpedal während der Annäherung wieder gelöst wird.
Eine dauerhafte Adaption: wenn ein Fahrer mehrfach eine temporäre Adaption wie vorstehend ausführt, wird dies als dauerhafter Adaptionswunsch interpretiert.
Folglich kann ein möglicherweise verringerter Sollabstand auch für andere (bzw. alternativ nur für ähnliche) Annäherungsmanöver während der gleichen Fahrt oder auch bei anderen Fahrten gespeichert und eingesetzt werden. Für die aktuelle durchgeführte und in Schritt 320 gestartete Abstandsregelung hat die jedoch keinen Einfluss.
Optional kann der gewünschte Sollabstand für die temporäre, aber auch für die dauerhafter Adaption basierend auf dem Fahrerfeedback über das Bremspedal gelernt und gespeichert werden.
Alternativ kann der Sollabstand immer auch als Zeitabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug definiert sein.
In Schritt 350 erfolgt die Bestimmung der Geschwindigkeitstrajektorie v₂ des vorausfahrendes Fahrzeugs 110. Die Geschwindigkeitstrajektorie des vorausfahrenden Fahrzeugs wird basierend auf mehreren Größen bestimmt. Dazu gehören neben Umgebungssensorik (beispielsweise zur Erkennung von Abstand, Geschwindigkeit und Beschleunigung des vorausfahrenden Fahrzeugs) und aktuellen und prädiktiven Streckeninformation (beispielsweise zur Erkennung von veränderten Geschwindigkeitslimitierungen) auch Kamerasysteme, um beispielweise Blinker (und damit mögliche geplante Abbiegevorgänge des vorausfahrenden Fahrzeugs) erkennen zu können. Die verwendeten Informationsquellen sind hier als Alternativen zu sehen.
In Schritt 360 erfolgt die Bestimmung der optimierten Geschwindigkeitstrajektorie v₁ des eigenen Fahrzeugs 100. Die Bestimmung einer optimierten Geschwindigkeitstrajektorie des eigenen Fahrzeugs wird unter Berücksichtigung von Umgebungssensorik (beispielsweise aus den Quellen RADAR, LI DAR oder Kamerasysteme), aktuellen und prädiktiven Streckeninformationen (beispiels-weise aus den Quellen Navigationsgerät oder Kamerasystem) sowie Fahrzeuginformationen (beispielsweise der festgelegten oder geschätzten Fahrzeugmasse, Wirkungsgrade der Komponenten des Antriebsstrangs wie z. B. Batterie, Inverter und E-Motor(en) und/oder der aktuelle Bedarf der Nebenverbraucher im Bordnetz) durchgeführt. Die verwendeten Informations-quellen sind hier als Alternativen zu sehen.
Die optimierte Geschwindigkeitstrajektorie wird nach den Kriterien des Fahrkomforts und/oder der Gesamtfahrzeugeffizienz, basierend auf der geschätzten Geschwindigkeitstrajektorie v₂ des vorausfahrenden Fahrzeugs und des gewünschten Sollabstands d_soll nach der Sollzeitdauer bestimmt. Zusätzlich kann alternativ als Nebenbedingung für die Bestimmung der optimierten Geschwindigkeitstrajektorie, eine eigene Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder -beschleunigung nach der Sollzeitdauer verwendet werden, die den entsprechenden Größen des vorausfahrenden Fahrzeugs entspricht.
In Schritt 370 erfolgt die Berechnung und ggf. Speicherung des optimierten Rekuperationsmoments M bzw. von dessen Verlaufs, wie in 2 im unteren Diagramm gezeigt. Ausgehend aus der optimierten Geschwindigkeitstrajektorie des eigenen Fahrzeugs kann ein zeitabhängiger Verlauf des Rekuperationsmoments basierend auf den Fahrwiderstandskennwerten berechnet werden. Dieser Verlauf kann gespeichert und der relevante Wert für den jeweiligen Zeitschritt an die Antriebsstrangsteuerung zur Umsetzung weitergegeben werden, wodurch die notwendige Neuberechnung im Rechenzyklus verringert wird, was Rechenbedarf auf dem Steuergerät reduziert. So kann beispielswiese die Funktion nur jede Sekunde ausgeführt werden und/oder bei relevanter Änderung der Eingangsparameter. Zwischen den Neuberechnungen werden die relevanten Werte für den jeweiligen Zeitschritt aus dem abgespeicherten Verlauf des optimierten Rekuperationsmoments verwendet.
Wie in 2 zu sehen, tritt zunächst, auch z.B. zum Zeitpunkt t₂, nur eine leichte Rekuperation auf, später, z.B. zum Zeitpunkt t₄, eine starke Rekuperation. Zum Zeitpunkt t₅ ist der Sollabstand erreicht und wird weiterhin eingehalten.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs (100) mit einem Fahrantrieb, der eine elektrischen Maschine (102) als Antriebsmaschine aufweist, wobei bei Vorliegen wenigstens eines Startkriteriums eine Abstandsregelung und eine Rekuperation gestartet werden (320), wobei das wenigstens eine Startkriterium umfasst, dass ein Fahrpedal (108) des Fahrzeugs (100) weniger als einen vorgegebenen Wert größer null betätigt ist oder wird, insbesondere nachdem das Fahrpedal (108) zuvor mehr als den vorgegebenen Wert betätigt war, wobei die Abstandsregelung umfasst, dass ein Abstand (d_ist) des Fahrzeugs (100) zu einem vorausfahrenden Fahrzeug (110) auf einen Sollabstand (d_soll) eingeregelt wird, sodass der Sollabstand innerhalb einer Sollzeitdauer (Δt) erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine Startkriterium umfasst, dass ein vorausfahrendes Fahrzeug (110) erkannt wird, zu dem der Abstand (d_ist) des Fahrzeugs (100) den Sollabstand voraussichtlich unterschreiten wird und/oder zu dem der Abstand des Fahrzeugs (100) einen bestimmten Wert größer als den Sollabstand unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei, insbesondere unter Verwendung von Umgebungs- und/oder Fahrzeuginformationen, eine Geschwindigkeitstrajektorie, insbesondere eine minimale Geschwindigkeitstrajektorie, des vorausfahrenden Fahrzeugs bestimmt wird, wobei, insbesondere unter Verwendung von Umgebungs- und/oder Fahrzeuginformationen, eine Geschwindigkeitstrajektorie des Fahrzeugs, insbesondere für einen Segelbetrieb ohne Rekuperation, bestimmt wird, und wobei, basierend auf der Geschwindigkeitstrajektorie des Fahrzeugs, der Geschwindigkeitstrajektorie des vorausfahrenden Fahrzeugs und eines aktuellen Abstands des Fahrzeugs zu dem vorausfahrenden Fahrzeug bestimmt wird, ob das Fahrzeug den Sollabstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug voraussichtlich unterschreiten wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Abstandsregelung basierend auf einer optimierten Geschwindigkeitstrajektorie (v₁) des Fahrzeugs (100) durchgeführt wird, wobei die optimierte Geschwindigkeitstrajektorie des Fahrzeugs, insbesondere unter Verwendung von Umgebungs- und/oder Fahrzeuginformationen, basierend auf einer, insbesondere geschätzten, Geschwindigkeitstrajektorie (v₂) des vorausfahrenden Fahrzeugs (110) und unter Berücksichtigung eines Fahrkomforts und/oder einer Fahrzeugeffizienz bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Rekuperationsmoment für die Rekuperation, insbesondere ein zeitlicher Verlauf des Rekuperationsmoments (M), basierend auf der optimierten Geschwindigkeitstrajektorie (v₁) des Fahrzeugs (100) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Sollzeitdauer basierend auf wenigstens einem der folgenden bestimmt wird: - einem aktuell gewählten Fahrprofil des Fahrzeugs, und - einer oder mehreren früher verwendeten Sollzeitdauern.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Sollabstand (d_soll) basierend auf wenigstens einem der folgenden bestimmt wird: - einem aktuell gewählten Fahrprofil des Fahrzeugs, - einer aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs, - einer aktuellen Position des Fahrpedals, - einem oder mehreren früher verwendeten Sollabständen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Sollabstand während der Abstandsregelung verringert wird, wenn das Fahrpedal (108) nach einer Nichtbetätigung erneut weniger als den vorgegebenen Wert größer null betätigt wird, wobei insbesondere der verringerte Sollabstand während der Abstandsregelung ohne weitere Betätigung des Fahrpedals beibehalten wird, oder wobei der Sollabstand während der Abstandsregelung vergrößert wird, wenn ein Bremspedal, insbesondere nach einer Nichtbetätigung, betätigt wird, wobei insbesondere der vergrößerte Sollabstand während der Abstandsregelung ohne weitere Betätigung des Bremspedals beibehalten wird
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Abstandsregelung umfasst, dass der Abstand (d_ist) des Fahrzeugs zu dem vorausfahrenden Fahrzeug einen Mindestabstand (d_min), der geringer als der Sollabstand (d_soll) ist, nicht unterschreitet.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das wenigstens eine Startkriterium umfasst, dass ein Bremspedal des Fahrzeugs nicht betätigt ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Sollabstand (d_soll) einen zeitlichen oder örtlichen Abstand des Fahrzeugs zu dem vorausfahrenden Fahrzeug angibt.
Recheneinheit (106), die dazu eingerichtet ist, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
Computerprogramm, das eine Recheneinheit (106) dazu veranlasst, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (106) ausgeführt wird.
Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 13.