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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs abseits von befestigten Straßen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Steuereinrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs abseits von befestigten Straßen. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Fahrzeug, welches abseits von befestigten Straßen betreibbar ist.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die aktuelle Gradiente einer von einem Fahrzeug befahrenen befestigten Straße aus Messdaten eines zum Erfassen der Gradiente betriebenen Sensors zu bestimmen oder aus Kartendaten auszulesen. Hierfür kann es erforderlich sein eine aktuelle Position des Fahrzeugs auf der Straße zu bestimmen. Basierend auf der bestimmten oder ausgelesenen Gradiente an der bestimmten Position auf der von dem Fahrzeug befahrenen Straße ist es weiter bekannt, die aktuelle Fahrstrategie des Fahrzeugs beim Befahren der Straße an die aktuelle Gradiente anzupassen.
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Darstellung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft in einem Aspekt ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs abseits von befestigten Straßen. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Baufahrzeug, beispielsweise um einen Radlader, oder um ein Nutzfahrzeug, beispielsweise ein landwirtschaftliches oder forstwirtschaftliches Nutzfahrzeug, handeln. Das Fahrzeug kann abseits von befestigten Straßen auf einer Baustelle, einem Bergwerk oder auf einer landwirtschaftlichen oder forstwirtschaftlichen Nutzfläche betrieben werden. Bei dem Fahrzeug kann es sich ferner um ein „Off-Highway-Fahrzeug“ oder um ein „Offroad-Fahrzeug“ handeln.
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Das Verfahren weist als einen Schritt ein Erkennen eines Gefälles eines von dem Fahrzeug abseits von befestigten Straßen befahrenen Geländes basierend auf Messdaten einer auf dem Fahrzeug angeordneten Sensorik auf. Das Gefälle kann sich in Fahrtrichtung des Fahrzeugs vor dem Fahrzeug befinden, wobei das Fahrzeug das Gefälle bei einer weiteren Fahrt geländeabwärts befährt. Bei dem Gefälle kann es sich um ein aktuelles und/oder zukünftiges Gefälle handeln.
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Die Sensorik kann einen Inertialsensor oder eine inertiale Messeinheit (IMU) aufweisen. Bei dem Inertialsensor kann es sich um einen Beschleunigungssensor oder einen Drehratensensor handeln. Die inertiale Messeinheit kann mindestens einen Beschleunigungssensor und/oder mindestens einen Drehratensensor aufweisen. Die Sensorik kann einen Neigungssensor aufweisen. Die Messdaten können Lageinformationsdaten des Fahrzeugs aufweisen. Die Lageinformationsdaten können Positionsinformationen und/oder Orientierungsinformation zu einer Lage des Fahrzeugs in dem Gelände aufweisen.
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Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens weist die Sensorik einen Umfelderfassungssensor zum Erfassen des zukünftigen Gefälles auf. Beispielsweise kann es sich bei dem Umfelderfassungssensor um ein Radargerät oder um einen Laserscanner handeln. Auch ein zukünftig zu befahrendes Gefälle kann so zuverlässig mit der Sensorik erfasst werden.
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Das Verfahren weist als einen weiteren Schritt ein Festlegen einer Sollfahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs für ein zukünftiges Befahren des Geländes in Abhängigkeit des erkannten Gefälles auf. Bei der festgelegten Sollfahrzeuggeschwindigkeit kann es sich um eine zukünftige Sollfahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs für das zukünftige Befahren des Geländes handeln.
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Die Sollfahrzeuggeschwindigkeit kann festgelegt werden, um die Istfahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs zu steuern. Die Sollfahrzeuggeschwindigkeit kann festgelegt werden, um die Istfahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs auf die Sollfahrzeuggeschwindigkeit zu regeln. Bei der Istfahrzeuggeschwindigkeit kann es sich um eine aktuelle Istfahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs bei dem Befahren des Geländes handeln. Bei der Istfahrzeuggeschwindigkeit kann es sich auch um eine zukünftige Istfahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs bei dem zukünftigen Befahren des Geländes handeln.
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Das Verfahren weist als einen weiteren Schritt ein Steuern eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs zum Anpassen einer zukünftigen Sollfahrzeuggeschwindigkeit an die festgelegte Sollfahrzeuggeschwindigkeit basierend auf der festgelegten Sollfahrzeuggeschwindigkeit auf. Im Schritt des Steuerns des Antriebsstrangs kann ein Antriebsaggregat oder ein Getriebe gesteuert werden, um die zukünftige Sollfahrzeuggeschwindigkeit an die festgelegte Sollfahrzeuggeschwindigkeit anzupassen. Das Antriebsaggregat kann einen E-Motor und/oder einen Verbrennungsmotor aufweisen. Der Antriebsstrang des Fahrzeugs kann derart gesteuert werden, dass ein Betriebspunkt des Antriebsaggregats an die zukünftige Sollfahrzeuggeschwindigkeit angepasst wird.
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Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird im Schritt des Steuerns des Antriebsstrangs eine maximale Sollgeschwindigkeitsanforderung eines Fahrers des Fahrzeugs für das zukünftige Befahren des Geländes begrenzt. Im Schritt des Steuerns des Antriebsstrangs kann die maximale Sollgeschwindigkeitsanforderung im Vergleich zu einer aktuellen maximalen Sollgeschwindigkeitsanforderung reduziert werden. Das Fahren in dem zukünftigen Gefälle kann so mit dem Verfahren vorausschauend unterstützt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Schritt des Steuerns des Antriebsstrangs in Abhängigkeit einer Fahrzeugmasse des Fahrzeugs durchgeführt. Bei der Fahrzeugmasse kann es sich um eine vorbestimmte oder eine im Betrieb des Fahrzeugs erfasste Fahrzeugmasse handeln. Das Fahren in dem zukünftigen Gefälle kann so mit dem Verfahren weiter vorausschauend unterstützt werden und eine Fahrstrategie in dem zukünftigen Gefälle auch an die Fahrzeugmasse angepasst werden.
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Mit der Erfindung kann somit im Betrieb eines Fahrzeugs abseits befestigter Straßen frühzeitig auf ein Gefälle in einem zu befahrenden Gelände reagiert werden, um den Antriebsstrang des Fahrzeugs auch in einem derartigen Betrieb des Fahrzeug geschlossen zu halten. Das Gelände kann abseits befestigter Straßen nicht vorbestimmbar sein oder während dem Betrieb des Fahrzeugs durch das Fahrzeug selbst veränderbar sein oder Änderungen durch andere Einflüsse unterworfen sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann im Schritt des Erkennens des Gefälles ein von dem Fahrzeug zukünftig zu befahrendes Gefälle basierend auf den Messdaten der auf dem Fahrzeug angeordneten Sensorik erkannt werden. Das Verfahren kann als einen weiteren Schritt ein kontinuierliches Erfassen der Messdaten mit der auf dem Fahrzeug angeordneten Sensorik aufweisen. Der Schritt des Erkennens kann basierend auf den kontinuierlich erfassten Messdaten durchgeführt werden. Das zukünftig zu befahrende Gefälle kann aus den kontinuierlich erfassten Messdaten extrapoliert werden. Das Gefälle kann so im Gelände vorausschauend erfasst werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann dieses als einen weiteren Schritt ein Bestimmen eines Gefälleverlaufs über einen vorbestimmten Betriebsablauf des Fahrzeugs basierend auf dem erkannten Gefälle aufweisen. Der bestimmte Gefälleverlauf einen Verlauf eines zukünftigen Gefälles zumindest bereichsweise aufweisen. Ein aktuelles Gefälle kann im Schritt des Erkennens des Gefälles kontinuierlich bestimmt werden. Der Gefälleverlauf kann basierend auf dem kontinuierlich bestimmten Gefälle bestimmt werden.
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Bei dem vorbestimmten Betriebsablauf des Fahrzeugs kann es sich um eine vorbestimmte Betriebsdauer des Fahrzeugs handeln. Alternativ oder zusätzlich zu dem vorbestimmten Betriebsablauf des Fahrzeugs kann es sich bei dem vorbestimmten Betriebsablauf des Fahrzeugs um eine vorbestimmte Betriebsstrecke des Fahrzeugs handeln. Die Betriebsdauer kann eine Fahrtdauer des Fahrzeugs sein und die Betriebsstrecke kann eine Fahrtstrecke des Fahrzeugs sein. Das Gefälle kann so im Gelände präzise erfasst werden.
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Im Schritt des Erkennens des Gefälles kann dieses erkannt werden, wenn ein bestimmtes Gefälle oder der bestimmte Gefälleverlauf einen vorbestimmten Schwellwert für ein Mindestgefälle überschreitet. Das Gefälle kann erkannt werden, wenn der bestimmte Gefälleverlauf den vorbestimmten Schwellwert für ein Mindestgefälle für eine vorbestimmte Zeitdauer überschreitet. Der Schritt des Festlegens der Sollfahrzeuggeschwindigkeit kann in Abhängigkeit des bestimmten Gefälleverlaufs durchgeführt werden. Das zukünftig zu befahrende Gefälle kann aus dem bestimmten Gefälleverlauf extrapoliert werden. Die Fahrstrategie des Fahrzeugs kann so vorausschauend an das Gefälle angepasst werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann dieses als einen weiteren Schritt ein Bestimmen eines Gefällegradienten in dem bestimmten Gefälleverlauf aufweisen. Der Gefällegradient kann eine Ableitung des Gefälleverlaufs nach der Zeit aufweisen. Der Schritt des Festlegens der Sollfahrzeuggeschwindigkeit kann in Abhängigkeit des bestimmten Gefällegradienten durchgeführt werden. Das zukünftig zu befahrende Gefälle kann aus dem bestimmten Gefällegradient mit einem Filterverfahren abgeleitet werden, beispielsweise mit einem Kalman-Filter. Die Fahrstrategie des Fahrzeugs kann so besonders vorausschauend an das Gefälle angepasst werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann im Schritt des Festlegens der Sollfahrzeuggeschwindigkeit eine reduzierte Sollfahrzeuggeschwindigkeit festgelegt werden, welche kleiner als eine aktuelle Sollfahrzeuggeschwindigkeit ist. Der Schritt des Steuerns des Antriebsstrangs kann zum Reduzieren der aktuellen Sollfahrzeuggeschwindigkeit auf die festgelegte reduzierte Sollfahrzeuggeschwindigkeit durchgeführt werden. Der Schritt des Festlegens der Sollfahrzeuggeschwindigkeit kann ein Festlegen einer Sollgetriebeeingangsdrehzahl und/oder ein Festlegen eines Sollgetriebeübersetzungsverhältnisses aufweisen.
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Im Schritt des Steuern des Antriebsstrangs kann eine Ausgangsdrehzahl des Antriebsaggregats oder einen Getriebeeingangsdrehzahl des Getriebes reduziert werden. Eine Überdrehzahl an einem Getriebeeingang bei einem Befahren des Gefälles kann so zuverlässig vermieden werden. Der Schritt des Steuerns des Antriebsstrangs kann ein en Steuern einer Drehzahl des Antriebsaggregats, ein Steuern der Sollgetriebeeingangsdrehzahl und/oder ein Steuern des Sollgetriebeübersetzungsverhältnisses aufweisen. Ein Komponentenschutz im Antriebsstrang kann somit effizient verbessert werden, beispielsweise können Schäden an getriebeeingangsseitigen Antriebsaggregaten und/oder an dem Getriebe zuverlässig vermieden werden.
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Im Schritt des Steuerns des Antriebsstrangs kann eine Getriebeausgangsdrehzahl des Getriebes reduziert werden. Im Schritt des Steuerns des Antriebsstrangs kann eine Getriebeübersetzung gesteuert und angepasst werden, um die aktuelle Sollfahrzeuggeschwindigkeit auf die festgelegte reduzierte Sollfahrzeuggeschwindigkeit zu reduzieren. Das Verfahren kann als einen weiteren Schritt ein Regeln der aktuellen Sollfahrzeuggeschwindigkeit auf die festgelegte reduzierte Sollfahrzeuggeschwindigkeit aufweisen. Ein Befahren des Gefälles mit einer für den Betrieb des Antriebsstrangs kritischen Fahrzeuggeschwindigkeit kann so vermieden werden. Die Sollfahrzeuggeschwindigkeit kann ferner unterhalt der kritischen Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt werden, bei welcher das Fahrzeug beziehungsweise der Antriebsstrang sich in einem kritischen Zustand befinden kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann im Schritt des Festlegens der Sollfahrzeuggeschwindigkeit eine Sollfahrzeuggeschwindigkeit festgelegt werden, welche eine aktuelle Bremswirkung in dem Antriebsstrang des Fahrzeugs zukünftig erhöht. Bei dem Antriebsstrang kann es sich um einen konventionell mit einem Verbrennungsmotor angetriebenen Antriebsstrang handeln. Im Schritt des Steuerns des Antriebsstrangs kann eine getriebeeingangsseitige Bremswirkung derart gesteuert werden, dass sich diese erhöht. Hierfür kann der Antriebsstrang derart gesteuert werden, dass sich ein Schleppmoment des Getriebes erhöht.
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Der Antriebsstrang kann einen Retarder aufweisen, welcher im Schritt des Steuerns des Antriebsstrangs aktiviert werden kann. Ein Steuersignal zum Aktivieren des Retarders kann in Abhängigkeit des erkannten Gefälles ausgegeben werden, um eine Bremswirkung bei einem Befahren eines Gefälles herbeizuführen. Das Steuersignal zum Aktivieren des Retarders kann auch in Abhängigkeit einer Drehzahländerung in dem Antriebsstrang ausgegeben werden, um die Bremswirkung bei einem Befahren eines Gefälles herbeizuführen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann im Schritt des Festlegens der Sollfahrzeuggeschwindigkeit eine Sollfahrzeuggeschwindigkeit festgelegt werden, welche ein getriebeeingangsseitige Drehzahl in dem Antriebsstrang des Fahrzeugs begrenzt. Eine Bremswirkung bei einem Befahren eines Gefälles kann so optimiert beziehungsweise verbessert werden und ein Beschleunigen des Fahrzeugs in dem Gefälle kann so effizient verhindert werden.
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Gemäß weiterer Ausführungsformen wird im Schritt des Steuerns des Antriebsstrangs eine Betriebsstrategie des E-Motors im Schubbetrieb derart gesteuert, dass in Abhängigkeit des erkannten Gefälles ein Bremsmoment des Antriebsstrangs auf ein maximal abrufbares Bremsmoment gesteuert wird. Das Steuern des E-Motors kann bei einer Überschreitung einer Solldrehzahl des E-Motors durchgeführt werden. Sollte eine derartige Überdrehzahl vorliegen, kann so dem Wirkungsgrad in dem Antriebsstrang in vorteilhafter Weise eine geringere Priorität im Vergleich zu einer resultierenden Bremswirkung zugeordnet werden. Mit anderen Worten kann der resultierenden Bremswirkung so ein Vorrang gegenüber dem Wirkungsgrad gegeben werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann im Schritt des Festlegens der Sollfahrzeuggeschwindigkeit eine Sollfahrzeuggeschwindigkeit festgelegt werden, welche ein aktuelles Rekuperationspotential in dem Antriebsstrang des Fahrzeugs zukünftig erhöht. Bei dem Antriebsstrang kann es sich um einen elektrisch angetriebenen Antriebsstrang handeln. Der Schritt des Festlegens kann basierend auf einem Wirkungsgradkennfeld des E-Motors des Antriebsaggregats durchgeführt werden. Der Schritt des Festlegens kann basierend auf einem Betriebszustand eines Wechselrichters und/oder einer Batterie im Antriebsstrang durchgeführt werden.
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Der Schritt des Festlegens der Sollfahrzeuggeschwindigkeit kann zum Erhöhen einer Rekuperation oder einer rekuperativen Bremswirkung durchgeführt werden. Ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug kann so im Gelände sicher und energiesparend betrieben werden und ein Rekuperationswirkungsgrad kann mit dem Verfahren gesteigert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann dieses als einen weiteren Schritt ein Ausgeben eines Steuersignals zum Warnen eines Fahrers des Fahrzeugs an eine Warneinrichtung aufweisen. Das Steuersignal kann zum Ausgeben eines Warnhinweises ausgegeben werden, welcher den Fahrer auffordern kann, eine Bremsanforderung über eine Betriebsbremse an den Antriebsstrang zu kommunizieren. Eine Überbeschleunigung des Fahrzeugs in dem Gefälle kann so zusätzlich vermieden werden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt eine Steuereinrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs abseits von befestigten Straßen. Die Steuereinrichtung kann eingerichtet sein, das Verfahren gemäß dem vorhergehenden Aspekt durchzuführen. Die Steuereinrichtung kann mindestens eine Einheit aufweisen, welche eingerichtet ist, mindestens einen der Schritte des Verfahrens gemäß dem vorhergehenden Aspekt durchzuführen.
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Die Steuereinrichtung ist eingerichtet, ein Gefälle eines von dem Fahrzeug abseits von befestigten Straßen befahrenen Geländes basierend auf Messdaten einer auf dem Fahrzeug angeordneten Sensorik zu erkennen. Die Steuereinrichtung ist zudem eingerichtet, eine Sollfahrzeuggeschwindigkeit für ein zukünftiges Befahren des Geländes in Abhängigkeit des erkannten Gefälles festzulegen. Die Steuereinrichtung ist ferner eingerichtet, einen Antriebsstrang des Fahrzeugs zum Anpassen einer zukünftigen Sollfahrzeuggeschwindigkeit an die festgelegte Sollfahrzeuggeschwindigkeit basierend auf der festgelegten Sollfahrzeuggeschwindigkeit zu steuern.
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Die vorliegende Erfindung betrifft noch in einem weiteren Aspekt ein Fahrzeug, welches abseits von befestigten Straßen betreibbar ist. Das Fahrzeug weist eine Steuereinrichtung gemäß dem vorhergehenden Aspekt zum Steuern eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs auf. Bei dem Fahrzeug kann es sich um jedes von den zu den vorgehenden Aspekten beschriebenen Fahrzeuge handeln.
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Eine Ausführungsform eines Aspekts der vorliegenden Erfindung kann eine entsprechende Ausführungsform eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung bilden.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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- 1 zeigt schematisch ein abseits von befestigten Straßen betriebenes Fahrzeug und eine Steuereinrichtung gemäß einer jeweiligen Ausführungsform der Erfindung.
- 2 zeigt ein Ablaufdiagramm mit Verfahrensschritten zum Betreiben des Fahrzeugs abseits von befestigten Straßen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
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1 zeigt ein Fahrzeug 100, welches abseits von befestigten Straßen betrieben wird. Das Fahrzeug 100 weist eine Steuereinrichtung 110 zum Betreiben des Fahrzeugs 100 auf. Die Steuereinrichtung 110 ist eingerichtet, einen Antriebsstrang 20 des Fahrzeugs 100 zu steuern, wobei die Steuereinrichtung 110 eingerichtet ist, den Antriebsstrang 20 derart zu steuern, dass eine zukünftige Sollfahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 angepasst wird.
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Das Fahrzeug 100 weist eine Sensorik 10 auf, welche eingerichtet ist, Messdaten zu erfassen, welche Informationen zu einem aktuellen Gefälle aufweisen, welches das Fahrzeug 100 in einem Gelände abseits der befestigten Straßen befährt. Die Steuereinrichtung 110 ist eingerichtet, die Messdaten oder die Informationen aus der Sensorik 10 einzulesen. Die Steuereinrichtung 110 ist eingerichtet, das Gefälle des von dem Fahrzeug 100 abseits von befestigten Straßen befahrenen Geländes basierend auf den eingelesenen Messdaten der auf dem Fahrzeug 100 angeordneten Sensorik 10 zu erkennen und zu bestimmen.
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Die Steuereinrichtung 110 ist auch eingerichtet, die zukünftige Sollfahrzeuggeschwindigkeit für ein zukünftiges Befahren des Geländes in Abhängigkeit des erkannten Gefälles festzulegen. Die Steuereinrichtung 110 ist ferner eingerichtet, den Antriebsstrang 20 des Fahrzeugs 100 zum Anpassen der Sollfahrzeuggeschwindigkeit an die festgelegte zukünftige Sollfahrzeuggeschwindigkeit zu steuern.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm von Verfahrensschritten eines Verfahren zum Betreiben des Fahrzeugs 100 in einer zeitlichen Abfolge gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Verfahrensschritte werden in einem Betrieb beziehungsweise während einer Fahrt des Fahrzeugs 100 in einem Gelände abseits von befestigten Straßen durchgeführt.
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In einem ersten Schritt S1 des Verfahrens erkennt die Steuereinrichtung 110 ein Gefälle eines von dem Fahrzeug 100 abseits von befestigten Straßen befahrenen Geländes basierend auf den eingelesenen Messdaten der auf dem Fahrzeug 100 angeordneten Sensorik 10. Die Messdaten werden in dem Schritt S1 kontinuierlich eingelesen, um weiter einen Gefälleverlauf zu bestimmen.
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In einem zweiten Schritt S2 des Verfahrens legt die Steuereinrichtung 110 eine Sollfahrzeuggeschwindigkeit für ein zukünftiges Befahren des Geländes in Abhängigkeit des erkannten Gefälles fest. Die Sollfahrzeuggeschwindigkeit wird in Abhängigkeit des bestimmten Gefälleverlaufs festgelegt. Die Sollfahrzeuggeschwindigkeit wird im Vergleich zu einer aktuellen Sollfahrzeuggeschwindigkeit als reduzierte Sollfahrzeuggeschwindigkeit festgelegt.
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In einem dritten Schritt S3 des Verfahrens steuert die Steuereinrichtung 110 den Antriebsstrang 20 des Fahrzeugs 100 zum Anpassen einer zukünftigen Sollfahrzeuggeschwindigkeit an die festgelegte Sollfahrzeuggeschwindigkeit. Gemäß einer Ausführungsform wir die zukünftige Sollfahrzeuggeschwindigkeit während einer Fahrt in dem Gefälle so kontinuierlich an eine Änderung des Gefälles vorausschauend angepasst.
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Bezugszeichen
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- 10
- Sensorik
- 20
- Antriebsstrang
- 100
- Fahrzeug
- 110
- Steuereinrichtung
- S1
- Erkennen Gefälle
- S2
- Festlegen Sollfahrzeuggeschwindigkeit
- S3
- Steuern Antriebsstrang
